[发明专利]用于从包含气体和液体的混合物中移除液体的分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从包含气体和呈液滴形式的液体的混合物中移除至少部分液体的分离装置。

背景技术

由地下储层(诸如天然气、伴生气和煤层甲烷)产生的气体流或者由(部分)氧化过程产生的气体流通常除了有关的气态产物(诸如甲烷、氢气和/或氮气)之外，还包含不定量的气态污染物(诸如二氧化碳、硫化氢、氧硫化碳、硫醇、硫化物以及芳族含硫化合物)。对于这些气体流的大部分应用，根据具体的污染物和/或用途，这些污染物需要被部分或者几乎全部移除。通常，需要移除硫化合物达到百万分之几(ppm)的水平，有时候需要移除二氧化碳达到百万分之几的水平，(例如液化天然气(LNG)应用)，或者降到2或3体积百分比(例如用作可燃气体)。可存在高级烃，该高级烃根据应用可被回收。

一种用于移除这些气态污染物的方法是将它们液化并且借助于液/气分离方法将如此获得的液体移除。

在WO 2008/082291A1以及WO 2005/118110A1中，已经描述了一种分离装置，该分离装置用于从天然气流中移除已液化的污染物(诸如二氧化碳和硫化氢)。所述分离装置包括通常水平的离心分离器，以实现已液化的污染物与气体流的分离，从而获得富含污染物的液相和贫污染物的气相。

然而，这些已知分离装置的缺点是：仍然存在提高从进料流移除已液化的污染物的效率的相当大余地，同时确保可达到接近于污染物凝结程度的热力学预测的水平。再者，存在用于改进液体处理系统以确保得到一种更加紧凑、重量较轻、占地面积最小的分离装置的余地。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种设备，该设备在从进料流中分离出诸如二氧化碳和硫化氢的已液化的污染物方面呈现出提高的分离效率。另一个目的是提供了一种改进的且更加紧凑的内部液体处理系统。

令人惊讶的是，已经发现：当使用包括特定串联(cascade)的分离部段的分离装置时，这可以得以实现。

因此，本发明提供了一种用于从混合物中移除至少部分液体的分离装置，该混合物包含气体和呈液滴形式的液体，该分离装置包括：

a)壳体，该壳体包括用于从混合物中分离出液体的第一分离部段、第二分离部段和第三分离部段，其中第二分离部段布置在第一分离部段下方并且在第三分离部段上方，各个分离部段彼此连通，第二分离部段包括旋转聚结器元件；

b)用于将混合物引入第一分离部段中的沿切向布置的进口装置；

c)用于从第一分离部段移除液体的装置；

d)用于从第三分离部段移除液体的装置；以及

e)用于从第三分离部段移除贫液的气态流的装置。

根据本发明的分离装置在从进料流(诸如天然气流、合成气流或烟道气流)中移除已液化的污染物(诸如二氧化碳和硫化氢)方面呈现出优良的效率。此外，本分离装置构成了一种非常引人注目的、更加紧凑的内部液体处理系统。

优选地，第一分离部段包括轴向旋流器。

如本领域技术人员所理解的，沿切向布置的进口装置确保混合物沿切向引入第一分离部段中，使得混合物在第一分离部段内部旋流。

根据本发明使用的旋转聚结器元件优选地包括用于从混合物中分离出液滴的通道组件。

根据本发明使用的适当的旋转聚结器元件例如已经在WO 2008/082291、WO 2006/087332、WO 2005/118110、WO 97/44117、WO 2007/097621和WO 94/23823中有描述，这些文件通过引用合并于本文。

旋转聚结器元件本身可具有许多已知的形式，例如可包括多层丝网的床，该丝网尤其是金属丝网或非金属丝网，例如有机聚合物丝网，或者包括一层叶片或一层结构化填料。再者，可使用非结构化填料，而且还可存在一个或多个盘(tray)。在径向方向上流动是可能的或其可由于使用离散通道而受到限制，该离散通道可定位成与旋转中心平行或接近平行。可选地，具有对流动有较高阻力的层可存在于聚结器元件中或上、在流动方向上的任何位置处，该层的目的是改善沿着聚结器元件的水平进口平面的流动分布并且防止循环流动。所有这些种类的聚结器具有下列优点：可从市场上获得，或者可通过已知技术制造，以及根据本发明在第二分离部段中呈现出有效操作。

优选地，旋转聚结器元件是离散通道组件，所述离散通道允许主流动方向平行于或偏离于旋转中心。可替代地，旋转聚结器元件是具有一层或多层丝网的床，该丝网尤其是金属丝网或非金属丝网，例如有机聚合物丝网，其还允许液体和气体在径向方向上流动。