在胺氣處理中的等壓交換器的制造方法
【專利說明】在胺氣處理中的等壓交換器
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求于2012年11月8日提交的題為“在胺氣處理中的等壓回收裝置(ERD)(ISOBARIC ENERGY RECOVERY DEVICE (ERD) IN AMINE GAS PROCESSING)的美國臨時專利申請61/724，031號和于2013年11月7日提交的題為“在胺氣處理中的等壓交換器(IS0BARICPRESSURE EXCHANGER IN AMINE GAS PROCESSING)的美國非臨時申請 14/074，530號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。
[0003]本申請涉及于2012年11月8日提交的題為〃胺氣處理中等壓能量回收裝置(ERD)控制〃的美國臨時專利申請61/724，056，其全部內(nèi)容結(jié)合入本文作參考。
[0004]背景
[0005]該節(jié)旨在向讀者介紹涉及下文將描述和/或要求保護的本發(fā)明各個方面的技術(shù)內(nèi)容的各方面。該討論據(jù)信有助于使讀者了解背景信息，促進讀者理解本發(fā)明的各個方面。因此，應(yīng)理解這些陳述應(yīng)該就此理解，而不是現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容。
[0006]本發(fā)明所揭示的主題涉及天然氣處理，更具體涉及在使用水性胺溶液的天然氣處理過程中使用等壓交換器(IPX)的系統(tǒng)和方法。
[0007]天然氣是天然產(chǎn)生的烴氣體混合物，該氣體可燃燒提供能量，或用作塑料和其它有機化合物生產(chǎn)中的化學原料。原生天然氣(例如，未處理的天然氣)因為來源于天然地質(zhì)礦藏，所以包含不同量的酸氣，特別是二氧化碳和硫化氫，也稱為酸性氣體。二氧化碳降低了天然氣的熱值，硫化氫可轉(zhuǎn)化為二氧化硫，三氧化硫和/或硫酸。已經(jīng)開發(fā)了胺氣處理方法，以除去原生天然氣中的這些酸氣組分，從而使原生天然氣轉(zhuǎn)化為適合在家用和工業(yè)應(yīng)用中燃燒的脫硫氣(例如，經(jīng)過處理的天然氣)。不幸的是，在胺氣處理方法中采用的對胺溶液加壓的過程中會消耗大量能量，在從胺溶液中汽提酸氣時這些能量損失(即無法回收)。
[0008]附圖簡要說明
[0009]參照附圖，閱讀本發(fā)明的以下詳細描述，可以更好地理解本發(fā)明的各個特征、方面和優(yōu)點，圖中類似的附圖標記表示類似的部件，其中:
[0010]圖1是使用等壓交換器(IPX)的胺氣處理系統(tǒng)的實施方式的示意圖；
[0011 ] 圖2是旋轉(zhuǎn)IPX的實施方式的分解立體圖；
[0012]圖3是在第一操作位置的旋轉(zhuǎn)IPX的實施方式的分解立體圖；
[0013]圖4是在第二操作位置的旋轉(zhuǎn)IPX的實施方式的分解立體圖；
[0014]圖5是在第三操作位置的旋轉(zhuǎn)IPX的實施方式的分解立體圖；
[0015]圖6是在第四操作位置的旋轉(zhuǎn)IPX的實施方式的分解立體圖；
[0016]圖7是具有與控制閥并聯(lián)的IPX的胺氣處理系統(tǒng)的實施方式的圖；
[0017]圖8是具有與控制閥串聯(lián)的IPX的胺氣處理系統(tǒng)的實施方式的圖；
[0018]圖9是具有IPX和高壓栗的胺氣處理系統(tǒng)的實施方式的圖；
[0019]圖10是具有IPX和與低壓栗串聯(lián)的高壓栗的胺氣處理系統(tǒng)的實施方式的圖；
[0020]圖11是具有包括整體化的高壓栗的IPX的胺氣處理系統(tǒng)的實施方式的圖。
【具體實施方式】
[0021]下面對本發(fā)明的一個或多個【具體實施方式】進行描述。所描述的實施方式僅僅是本發(fā)明的示例。另外，為了努力提供這些示例性實施方式的簡要描述，本說明書中并沒有描述實際執(zhí)行的所有特征。應(yīng)當理解，在任何這些實際實施方式的開發(fā)中，諸如在任何此類的工程或設(shè)計項目中，必須進行許多實施方式特定決定來實現(xiàn)研發(fā)人員的特定目標、例如符合關(guān)于系統(tǒng)和關(guān)于商業(yè)的限制，這可能在不同的實施方式之間不同。此外應(yīng)當理解，這些開發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時的，但卻是受益于本發(fā)明的普通技術(shù)人員的常規(guī)的設(shè)計、制作以及制造任務(wù)。
[0022]當本發(fā)明的各實施方式描述某一元件時，冠詞“一種”、“一個”、“該”和“所述”是指存在一個或多個元件。術(shù)語“包含”、“包括”和“具有”意指包括性的，并意味著除了所列元件還可有其它元件。
[0023]如下文詳細描述的，所揭示的實施方式一般涉及天然氣處理，尤其涉及處理天然氣的胺氣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用水性胺溶液(例如烷基胺或胺)和等壓交換器(IPX)。例如，胺氣處理系統(tǒng)可包括使用貧胺流中的胺除去未處理的天然氣(例如，原生天然氣)中的酸性氣體的接觸器，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的天然氣(例如，脫硫氣)和富胺流。經(jīng)過處理的天然氣可燃燒提供能量，或者用作化學原料。胺氣處理系統(tǒng)還可包括再生器，該再生器使富胺流中的胺再生，從而產(chǎn)生貧胺流和酸性氣體。酸性氣體中存在的二氧化碳和硫化氫可用作其它工藝的原料，所述其它工藝包括例如克勞斯(Claus)法，產(chǎn)生元素硫，或者碳捕獲和儲存工藝。胺氣處理系統(tǒng)還可包括IPX，IPX將富胺流從接觸器轉(zhuǎn)移到再生器，將貧胺流從再生器轉(zhuǎn)移到接觸器。等壓可定義為相同的壓力或恒壓。因此，IPX可包括其中兩股液體的壓力相同的室，下文將詳細描述。在一些實施方式中，兩股液體的壓力可能不完全相同。因此，IPX不僅可以等壓運行，而且可以基本等壓地運行(例如，其中相互之間壓力的差值在約+/-1，2，3，4，5，6，7，8，9或10%的范圍內(nèi))。在一些實施方式中，富胺流的第一壓力可以大于貧胺流的第二壓力。例如，第一壓力比第二壓力大約6，000kPa-8, OOOkPa, 6，500kPa_7，500kPa,或6，750kPa-7, 250kPa。因此，IPX可用于將富胺流的壓力轉(zhuǎn)移到貧胺流。
[0024]與無IPX的其它胺氣處理系統(tǒng)相比，使用這種包括IPX的胺氣處理系統(tǒng)的實施方式具有諸多優(yōu)點。例如，通過使用IPX可以明顯降低所述實施方式中對富胺流加壓所花費的能量，從而減少胺氣處理系統(tǒng)的碳足印，同時因為降低電力消耗而降低了運行成本。另夕卜，如下文詳細討論的，胺氣處理系統(tǒng)的某些實施方式可為設(shè)備操作者提供對富胺和貧胺流之間混合程度的控制，從而有助于設(shè)備操作者改進整個工藝。在依據(jù)所揭示的實施方式構(gòu)造的胺氣處理系統(tǒng)中，通過減小尺寸或減少栗、變頻驅(qū)動裝置(VFD)、循環(huán)栗、控制閥、相關(guān)設(shè)備的數(shù)目等等來降低資金成本。而且，在現(xiàn)有的胺氣處理系統(tǒng)的運行能力受到電力約束如可獲量、階梯式電價、配給或其任意組合的限制的情況中，實施所述實施方式可以減輕電力約束，從而提高生產(chǎn)量和盈利性。而且，所揭示的實施方式通過增加貧胺流到接觸器的流速有助于提高胺氣處理系統(tǒng)的處理量和盈利性。另外，使用所揭示的實施方式可以降低擴大現(xiàn)有胺氣處理系統(tǒng)的能力如增加額外的處理流程或接觸器相關(guān)的成本。
[0025]圖1是可用于天然氣處理的胺氣處理系統(tǒng)10的實施方式的示意圖。如圖1所示，接觸器12例如在接觸器12的底部接收未處理的天然氣14 (例如，原生天然氣)。貧胺流30(例如，液體)可加入到接觸器12的頂部。隨著未處理的天然氣14在接觸器12中向上移動，天然氣14與向下流動的貧胺30密切接觸。由于在接觸器12內(nèi)的這種相互作用，未處理的天然氣14中的酸氣(例如酸性氣體)離開氣相流，進入液相胺溶液流。因此，經(jīng)過處理的基本不含酸氣的天然氣16 (例如脫硫氣)通過接觸器12的頂部離開。
[0026]未處理的天然氣14可在最高達約8，270kPa的壓力和約30°C的溫度下進入接觸器12。在以下討論中，術(shù)語“高壓”表示與接觸器12的運行相關(guān)的壓力(例如，最高約6，895kPa，7，585kPa或8，270kPa)。貧胺30可在比未處理的天然氣14的進口溫度高約3-20°C，4-15°C或5-12°C的溫度下進入接觸器12，從而有助于減少或防止重烴從未處理的天然氣14中冷凝。離開的富胺流18隨后進入IPX 20，在此將富胺流18的壓力降低到約 475kPa-730kPa, 500kPa-715kPa,或 515kPa_690kPa。該低壓富胺流 18 隨后被 IPX 20輸送通過閃蒸罐22，在此任何烴氣體都快速蒸發(fā)并被回收，然后