污染物分離和再氣化系統(tǒng)的集成技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及利用共同制冷設(shè)備和/或燃料深冷分離污染物和再氣化LNG的方法和系統(tǒng)。一種集成系統(tǒng)包括：用于從輸入進(jìn)料料流中分離污染物的組件；聯(lián)接至第一管線(xiàn)的換熱器，其中：第一管線(xiàn)聯(lián)接至用于分離污染物的組件，并且換熱器冷卻第一管線(xiàn)的第一進(jìn)料料流；和含汽化器的LNG再氣化系統(tǒng)，其中：汽化器加熱LNG再氣化系統(tǒng)的LNG料流，并且換熱器充當(dāng)汽化器。一種方法包括：采用用于分離污染物的組件從輸入進(jìn)料料流中分離污染物；采用換熱器冷卻第一進(jìn)料料流，其中換熱器聯(lián)接至用于分離污染物的組件；并用LNG再氣化系統(tǒng)的汽化器加熱LNG料流，其中換熱器充當(dāng)汽化器。換熱器充當(dāng)汽化器。換熱器充當(dāng)汽化器。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】污染物分離和再氣化系統(tǒng)的集成
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2019年10月30日提交的標(biāo)題為污染物分離和再氣化系統(tǒng)的集成的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.62/927,757的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。

技術(shù)介紹


[0003]本專(zhuān)利技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容一般地涉及烴加工領(lǐng)域，其包括流體處理和分離。更具體地，本專(zhuān)利技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容涉及流體的處理和分離，且輸出物包括處于氣態(tài)和/或具有降低濃度的污染物，例如酸氣體、酸性氣體和/或煙道氣的烴。
[0004]相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的描述
[0005]本部分旨在介紹可能與本專(zhuān)利技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的本領(lǐng)域的各個(gè)方面。這個(gè)討論旨在提供便于更好地理解本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)內(nèi)容的特定方面的框架。因此，應(yīng)當(dāng)理解本部分應(yīng)當(dāng)從這個(gè)角度來(lái)閱讀，而不一定是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0006]從儲(chǔ)層生產(chǎn)天然氣烴(例如甲烷和乙烷)通常伴隨著非烴氣體的偶然生產(chǎn)。這些氣體包括污染物，例如二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)、羰基硫、二硫化碳和各種硫醇中的至少一種。當(dāng)從儲(chǔ)層生產(chǎn)的進(jìn)料料流包括與烴混合的這些污染物時(shí)，該料流通常被稱(chēng)為"酸性氣體"。
[0007]許多天然氣儲(chǔ)層具有相對(duì)低百分比的烴和相對(duì)高百分比的污染物。污染物可充當(dāng)稀釋劑并降低烴的熱含量。一些污染物，如含硫化合物，是有毒的且甚至可能是致命的。另外，在水存在下一些污染物可能變得具有很大腐蝕性。
[0008]期望從含有烴的料流中除去污染物以產(chǎn)生低硫且濃縮的烴。管道質(zhì)量天然氣的規(guī)格通常要求最大2至4％的CO2和1/4格令H2S每100scf(4ppmv)或5mg/Nm3的H2S。較低溫度工藝，例如天然氣液化裝置或脫氮單元的規(guī)格，通常規(guī)定小于50ppm的CO2。
[0009]污染物與烴的分離是困難的，和因此已經(jīng)進(jìn)行了大量的工作來(lái)開(kāi)發(fā)烴/污染物分離方法。這些方法可分為三大類(lèi)：溶劑吸收(物理、化學(xué)和混合)、固體吸附和蒸餾。
[0010]通過(guò)蒸餾分離一些混合物可以相對(duì)簡(jiǎn)單和，因此廣泛用于天然氣工業(yè)。然而，天然氣烴(主要是甲烷)和天然氣中最常見(jiàn)的污染物之一(二氧化碳)的混合物的蒸餾可能存在顯著的困難。常規(guī)蒸餾原理和常規(guī)蒸餾設(shè)備基于在整個(gè)蒸餾塔中僅存在氣相和液相。如果期望管道或更好質(zhì)量的烴產(chǎn)物，則通過(guò)蒸餾將CO2與甲烷分離牽涉導(dǎo)致CO2固化的溫度和壓力條件。所涉及的溫度是通常稱(chēng)為深冷溫度的冷溫度(即，約
?
40℃(
?
40
°
F)和更低的任何溫度)。
[0011]某些深冷蒸餾可以克服以上提及的困難。這些深冷蒸餾提供了在形成固體的污染物與烴分離期間處理固體的形成和隨后熔融的適當(dāng)機(jī)構(gòu)。在特定的溫度和壓力條件下與烴和污染物的蒸氣
?
液體混合物平衡的固體污染物形成發(fā)生在蒸餾塔的受控冷凍區(qū)區(qū)段中。蒸餾塔的下部區(qū)段也可以輔助污染物與烴的分離，但是下部區(qū)段在不形成固體的溫度和壓
力下操作。
[0012]在使用受控冷凍區(qū)區(qū)段的已知深冷蒸餾應(yīng)用中，將進(jìn)料料流干燥并預(yù)冷卻至約
?
51℃(
?
60
°
F)的溫度，然后在受控冷凍區(qū)區(qū)段和熔融塔盤(pán)的下方引入蒸餾塔。冷卻的進(jìn)料料流的蒸氣組分與從塔的汽提段上升的蒸氣結(jié)合并通過(guò)熔融塔盤(pán)上的液體鼓泡。這具有若干有益的目的，其中包括：上升的蒸氣料流被冷卻并且一部分CO2被冷凝，從而導(dǎo)致較冷且較清潔的氣體料流進(jìn)入受控冷凍區(qū)噴霧室的開(kāi)放部分；當(dāng)上升的蒸氣料流進(jìn)入受控冷凍區(qū)噴霧室時(shí)該料流均勻地經(jīng)過(guò)塔橫截面分布；通過(guò)來(lái)自使蒸氣冷卻的顯熱和來(lái)自使氣體料流中一部分CO2冷凝的潛熱提供大部分所需的熔融塔盤(pán)熱量輸入；并且劇烈混合熔融塔盤(pán)液體，這有利于落入熔融塔盤(pán)中固體CO2顆粒的熔化及本體液體溫度僅在CO2熔點(diǎn)以上2至3
°
F。然而，使用受控冷凍區(qū)區(qū)段的深冷蒸餾應(yīng)用利用幾種不同的機(jī)構(gòu)來(lái)降低各種進(jìn)料料流的溫度。提供更有效的冷卻機(jī)構(gòu)將是有益的。
[0013]污染也可能是烴燃燒后的挑戰(zhàn)(例如，在發(fā)電廠)。烴的燃燒產(chǎn)生"煙道氣"，其包括CO2、水蒸氣、二氧化硫和氮氧化物。在燃燒后再捕獲過(guò)程中，從燃燒產(chǎn)生的煙道氣中分離并捕獲CO2。從煙道氣中再捕集CO2的工序類(lèi)似于從酸性氣體中分離CO2的溶劑吸收工序。例如，當(dāng)CO2沿?zé)焽杌驘煷跋蛏闲羞M(jìn)時(shí)"過(guò)濾器"可以有助于捕獲CO2。該過(guò)濾器包括吸收CO2的溶劑。然后可以加熱溶劑以產(chǎn)生水蒸氣和濃縮的CO2料流?？梢詫饪s的CO2料流壓縮和/或可以使用換熱器降低濃縮的CO2料流的溫度。至少一部分CO2在換熱器內(nèi)冷凝，從而產(chǎn)生固體或液體冷凝相CO2組分和輕質(zhì)氣體組分。然后可以回收冷凝相CO2組分。然而，由于可能牽涉的高程度壓縮使用此類(lèi)技術(shù)從煙道氣回收CO2產(chǎn)物可能是昂貴的。
[0014]一旦CO2已經(jīng)從酸性氣體進(jìn)料中分離或從煙道氣進(jìn)料中再捕集，則可以將CO2注入附近的井或儲(chǔ)存地層中，和/或可以將CO2運(yùn)輸(例如通過(guò)管線(xiàn))到合適的儲(chǔ)存地點(diǎn)。然而，CO2必須首先被冷卻和/或壓縮以供儲(chǔ)存和/或運(yùn)輸，這需要大量能量。提供更有效的CO2冷卻和/或壓縮機(jī)構(gòu)將是有益的。
[0015]許多天然氣來(lái)源在與天然氣的任何商業(yè)市場(chǎng)相距很遠(yuǎn)的世界的部分地區(qū)。當(dāng)管道運(yùn)輸不可行時(shí)，通常將生產(chǎn)的天然氣加工成液化天然氣(其稱(chēng)為"LNG")以供運(yùn)輸?shù)绞袌?chǎng)。因此，天然氣作為L(zhǎng)NG被運(yùn)輸?shù)絃NG可用于加熱、發(fā)電或工業(yè)用途的位置。LNG通常在約
?
162℃(
?
260
°
F)的溫度下和在基本上大氣壓下儲(chǔ)存和/或運(yùn)輸。然而，LNG通常不能以非常冷的液體形式被消費(fèi)者利用。因此，為了用作燃料或插入市場(chǎng)管道，LNG必須轉(zhuǎn)換回氣態(tài)以供分布到消費(fèi)者。LNG在稱(chēng)為再氣化的工藝中被加熱和/或汽化。通常，LNG再氣化裝置位于海港附近，或者在陸地上或者在浮船上，以便于從全球接收LNG。為了在管道溫度和/或壓力下供應(yīng)汽化氣體，可以首先將熱量添加到深冷LNG料流中。熱量可以來(lái)自各種來(lái)源，例如：(1)燃燒再氣化的LNG(因此損失被消耗的那部分氣體的市場(chǎng)價(jià)值)，(2)溫水，(3)暖空氣，或(4)工業(yè)放熱工藝。將LNG的再氣化與一個(gè)或多個(gè)其它工業(yè)過(guò)程集成以更有效地利用否則被浪費(fèi)的熱能將是有益的。
[0016]專(zhuān)利技術(shù)概述
[0017]本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方案涉及烴精煉工藝(包括液化天然氣("LNG")再氣化工藝)與用于從酸性氣體和/或煙道氣進(jìn)料料流中分離污染物的工藝的集成。
[0018]本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方案涉及用于深冷分離污染物和LNG再氣化的方法，其中這兩種方法利用共同制冷設(shè)備和/或燃料氣體使用或圍繞共同制冷設(shè)備和/或燃料氣體使
用集成。
[0019]本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方案涉及使用溶劑分離污染物和LNG再氣化的方法，其中這兩種方法利用共同制冷設(shè)備和/或燃料氣體使用或圍繞共同制冷設(shè)備和/或燃料氣體使用集成。
[0020]本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方案涉及一種集成系統(tǒng)，其包括：用于從輸入進(jìn)料料流中分離污染物的組件；聯(lián)接至第一管線(xiàn)的換熱器，其中：第一本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】1.一種集成系統(tǒng)，其包括：用于從輸入進(jìn)料料流中分離污染物的組件；聯(lián)接至第一管線(xiàn)的換熱器，其中：第一管線(xiàn)聯(lián)接至用于分離污染物的組件，和換熱器冷卻第一管線(xiàn)中的第一進(jìn)料料流；和包括汽化器的液化天然氣("LNG")再氣化系統(tǒng)，其中：汽化器加熱LNG再氣化系統(tǒng)的LNG料流，和換熱器充當(dāng)汽化器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成系統(tǒng)，其中：用于分離污染物的組件包括深冷蒸餾塔，和污染物包括二氧化碳。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成系統(tǒng)，其中深冷蒸餾塔包括：允許蒸氣從其向上上升的蒸餾段；用于將輸入進(jìn)料料流引導(dǎo)至深冷蒸餾塔中的一個(gè)或多個(gè)管線(xiàn)；位于蒸餾段上方的受控冷凍區(qū)區(qū)段，構(gòu)造并布置該受控冷凍區(qū)以由輸入進(jìn)料料流形成固體，該受控冷凍區(qū)區(qū)段包括：在受控冷凍區(qū)的上部區(qū)段中的噴射組合體，和在受控冷凍區(qū)的下部區(qū)段中的熔融塔盤(pán)組合體，其中熔融塔盤(pán)組合體包括：將來(lái)自蒸餾段的蒸氣引導(dǎo)至由熔融塔盤(pán)組合體保留的液體中的至少一個(gè)蒸氣料流提升管，和經(jīng)定位以允許由熔融塔盤(pán)組合體保留的部分液體離開(kāi)受控冷凍區(qū)區(qū)段的一個(gè)或多個(gè)排出開(kāi)口；經(jīng)布置以通過(guò)與加熱流體的間接換熱來(lái)加熱該部分液體的塔式換熱器；和在該部分液體已經(jīng)在塔式換熱器中被加熱之后將該部分液體返回到熔融塔盤(pán)組合體的一個(gè)或多個(gè)返回入口。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的集成系統(tǒng)，進(jìn)一步包括聯(lián)接至第二管線(xiàn)的第二換熱器，其中：第二管線(xiàn)聯(lián)接至深冷蒸餾塔，第二換熱器冷卻第二管線(xiàn)中的第二進(jìn)料料流，LNG再氣化系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二汽化器，第二汽化器加熱LNG再氣化系統(tǒng)的第二LNG料流，第二換熱器充當(dāng)?shù)诙?，第一管線(xiàn)將第一進(jìn)料料流從換熱器引導(dǎo)至深冷蒸餾塔，和第二管線(xiàn)將第二進(jìn)料料流從深冷蒸餾塔引導(dǎo)至第二換熱器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：LNG再氣化系統(tǒng)的儲(chǔ)罐；將LNG料流從儲(chǔ)罐引導(dǎo)至汽化器的第一LNG管線(xiàn)；和將第二LNG料流從儲(chǔ)罐引導(dǎo)至第二汽化器的第二LNG管線(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的集成系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：
LNG再氣化系統(tǒng)的儲(chǔ)罐；和將LNG料流從儲(chǔ)罐引導(dǎo)至汽化器的LNG管線(xiàn)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：分離器，其中：將來(lái)自汽化器的輸出物引導(dǎo)至分離器，和將來(lái)自換熱器的輸出物引導(dǎo)至分離器；和回流泵，其中：將來(lái)自分離器的非氣態(tài)輸出物引導(dǎo)至回流泵，將來(lái)自回流泵的輸出物引導(dǎo)至深冷蒸餾塔，和將分離器的氣態(tài)輸出物作...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：埃克森美孚上游研究公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：