從流體中除去可冷凝組分的方法

2023-04-25 11:50:16 1

專利名稱：從流體中除去可冷凝組分的方法
技術領域：
本發明涉及可冷凝物從具有正的焦耳-湯姆生效應的流體混合物中的去除，更具體而言，本發明涉及例如水從酸性氣體流中的去除，用於儘可能減少或基本上消除其內液態水的形成，從而使得運輸並注射用於封存的氣流中水合物的腐蝕和形成最小化。
背景技術：
氣流，如由石油加工或燃燒工藝產生的那些，常常含有一種或多種與水混合時形成酸的氣體。這類氣體通常被稱作「酸性氣體」。由石油加工產生的最常見的天然存在的酸性氣體為硫化氫( 和二氧化碳(CO2)。源自燃燒/氧化/熱解工藝的典型酸性氣體有二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和氮的氧化物(NO，NO2)。酸性氣體通常含有水。天然存在的酸性氣體常常在貯存器中被水飽和並且由燃燒衍生的氣體與燃燒過程中由氫和氧的反應所形成的水共存。事實上，所有的酸性氣體最終以在酸性氣體的去除或淨化工藝過程中的某一點被水蒸汽飽和而結束。含水的酸性氣體在規定範圍內降低溫度或升高壓力(例如當酸性氣體通過壓縮機時發生的)將導致來自氣體的一部分水冷凝為液相。在仍然高於水的凝固點的某一溫度下，水和酸性氣體可能開始形成被稱作氣體水合物的「固體狀」結構。水合物會開始形成的溫度稱作水合物形成溫度 (HFT)，其隨著混合物的壓力、組成和含水量而變。水合物是水與小分子的物理組合，產生具有「冰狀」外觀、但是具有與冰不同的性質和結構的化合物。水合物也可以被稱作氣體包合物。水合物存在問題，因為它們能夠導致減少傳熱、過度壓降、封堵、生產中斷，並且是安全問題。不希望在任何氣體體系中形成含水相，因為其加速腐蝕，可導致形成氣體水合物並且可導致機械和操作問題。含水相在酸性氣體體系中是特別不希望的，因為所得到的含水相將是酸性的，導致腐蝕速率的顯著增加，並且通常導致比非酸性氣體更高的HFT。表A說明在水中不同濃度的酸性氣體組分下在軟鋼中發生的腐蝕水平。表A水中的二氧化碳和其他氣體對軟鋼的腐蝕*
權利要求
1.一種用於從含有可冷凝組分的流體中除去所述可冷凝組分的方法，所述方法包括 提供含有可冷凝組分的流體混合物作為初始進料流；處理所述初始進料流以使液體從中冷凝並且除去所述經冷凝的液體以形成氣流； 壓縮並隨後冷卻所述氣流以形成高壓流；使至少一部分所述高壓流膨脹以形成經冷卻的低壓流並且使所述經冷卻的低壓流與所述初始進料流混合以增大所述初始進料流中的可冷凝組分的冷卻和冷凝。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述處理初始進料流包括用所述經冷卻的低壓流冷卻。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述流體具有正的焦耳-湯姆生係數。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述可冷凝組分包括水。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述可冷凝組分包括低級烷烴。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述初始進料流包括酸性氣體。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述處理包括與熱交換器裝置接觸。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述流體以等熵方式膨脹。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述流體以等焓方式膨脹。
10.根據權利要求4所述的方法，其中使用低溫分離器除去經冷凝的液體。
11.根據權利要求1所述的方法，還包括向所述流體中加入水合物抑制劑的任選步驟。
12.根據權利要求6所述的方法，其中含有酸性氣體的所述進料流被水飽和。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述流體被充分脫水以防止水合物和/或含水相的形成。
14.一種從含有可冷凝組分的具有正的焦耳-湯姆生係數的流體中除去所述可冷凝組分的設備，所述設備包括冷凝裝置，用於處理作為初始進料流的含有可冷凝組分的具有正的焦耳-湯姆生係數的流體混合物以使液體從中冷凝並且除去所述液體以形成氣流； 壓縮機裝置和後冷卻裝置，用於使所述氣流形成高壓流； 膨脹迴路，用於使至少一部分所述高壓流膨脹以形成經冷卻的低壓流； 與所述膨脹迴路流體連通的循環迴路，用於使所述經冷卻的低壓流與所述初始進料流混合以增大所述初始進料流中的可冷凝組分的冷卻和冷凝。
15.根據權利要求14所述的設備，還包括熱交換器裝置。
16.根據權利要求14所述的設備，其中所述膨脹迴路包括多個焦耳-湯姆生閥。
17.根據權利要求14所述的設備，其中所述分離器裝置包括低溫分離器裝置。
18.根據權利要求14所述的設備，其中所述壓縮機裝置包括多個壓縮機。
19.一種用於在除去可冷凝水的過程中防止含有所述可冷凝水的氣體中形成氣體水合物的系統，所述系統包括處理級，包括含有可冷凝水的具有正的焦耳-湯姆生係數的流體流；與所述流體流流體連通的分離器裝置，用於從所述流體流分離含有經冷凝的水的液體以形成部分脫水的氣流；壓縮機裝置和後冷卻器裝置，用於壓縮和冷卻自所述分離器裝置產生的所述部分脫水的氣流；出口裝置，用於排放部分脫水的氣流； 膨脹裝置迴路，用於膨脹和冷卻氣流；所述迴路布置為使一部分所述部分脫水的氣流經由所述膨脹裝置循環至所述處理級。
20.根據權利要求19所述的系統，其中所述膨脹裝置包括膨脹機。
21.根據權利要求20所述的系統，其中所述膨脹機包括等焓膨脹機。
22.根據權利要求21所述的系統，其中所述膨脹裝置包括焦耳-湯姆生閥。
23.根據權利要求22所述的系統，其中所述分離器裝置包括低溫分離器。
24.根據權利要求20所述的系統，其中所述膨脹機包括等熵膨脹機。
25.根據權利要求M所述的系統，其中所述膨脹機包括透平膨脹機。
26.根據權利要求M所述的系統，其中所述分離器裝置包括低溫分離器。
全文摘要
一種用於從流體中除去可冷凝物的方案。首先處理流體，如為了EOR或CCS目的而捕獲的酸性氣體流，以使液體冷凝並除去以形成氣流。然後將氣流壓縮並冷卻。接著使其至少一部分膨脹，形成經冷卻的低壓流，並且與初始流體流混合以增大可冷凝組分的冷卻和冷凝。
文檔編號B01D5/00GK102325571SQ201080008548
公開日2012年1月18日 申請日期2010年7月12日 優先權日2009年7月13日
發明者J.馬多克斯, N.W.麥凱 申請人:J.馬多克斯, N.W.麥凱