[发明专利]用于从受污染的气流移除污染物的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从受污染的气流、例如受污染的天然气或空气流中移除污染物的系统和方法。

背景技术

已知各种工艺用以从诸如天然气流的气流中移除污染成分，例如水，水合物，二氧化碳（CO₂）和/或硫化氢（H₂S）。这些工艺以物理和/或化学分离技术为基础。物理分离技术利用各种污染成分在例如沸点、冷凝点和/或凝固点上的不同，在分馏塔中有选择地移除这些成分中的一种或更多种，或者利用密度上的不同，在离心或旋涡分离器中分离不同密度的成分。化学分离技术可采用选择吸收或催化反应，将污染成分转化为可以容易分离的成分。

WO2009/140993公开了一种利用位于流体离心分离区段上游的文丘里区段从受污染的气流移除污染物的方法和系统，在该文丘里区段中，受污染的气流被引导而以比流体离心分离区段更高的轴向速度流动。

US4061476公开了一种气体净化方法，其中，含有至少一种污染物和/或有害成分的气体与一固体吸附剂接触。

发明内容

因而，人们一直期望用于从受污染的气流中移除污染物的新的替换系统和方法。

本发明的目的是提供一种用于以有效、经济的方式从受污染的气流中移除污染物的系统和方法，即使气体中包括大部分的污染物。

本发明的又一目的是提供一种用于从气流中移除H₂O、CO₂和/或H₂S的替换系统和方法。

依照本发明，上述或其它目的中的一个或更多个是通过一种使用液体吸收剂而从受污染的气流中移除污染物的系统实现的，该系统至少包括第一分离单元和第二分离单元，

其中，第一分离单元至少包括：

-第一分离器，所述第一分离器具有用于待分离的受污染的气流的入口、用于所分离的气体的第一出口和用于所分离的液体吸收剂的第二出口；

-上升导管，用于将受污染的气流输送到第一分离器的入口；

-用于移除第一分离器的第一出口处的所分离的气体的导管；和

-用于移除第一分离器的第二出口处的所分离的液体吸收剂的导管；

其中，第二分离单元至少包括：

-第二分离器，所述第二分离器具有用于待分离的流的入口、用于所分离的气体的第一出口和用于所分离的液体吸收剂的第二出口；

-上升导管，用于将受污染的流输送到第二分离器的入口；

-，用于移除第二分离器的第一出口处的所分离的气体的导管；和

-下降导管，用于移除第二分离器的第二出口处的所分离的液体吸收剂；

其中，第二分离单元的下降导管流体连接于第一分离单元的上升导管，以及其中，第二分离单元的下降导管的高度选择成，使得在使用期间，第二分离单元的下降导管中的流体静力可以引导第一分离单元的上升导管中的液体吸收剂（以及优选还有受污染的气体）流向第一分离器的入口。

本发明的优点在于，只需要极低的维护水平，就可以以有效、经济的方式移除污染物。而且，如果需要维护，人们不需要进入系统内进行检查，从而使维护作业安全，停机时间少。

本发明的另一优点在于，该系统通用性广；举例来说，在施工之后，因为各种导管都是容易接近的，所以可以对各种流进行中间处理步骤（例如加热、冷却、加压、减压、添加新吸收剂等等)。而且，由于使用了系统中产生的流体静力，不需要使用泵（或至少使用较小的泵送动力）来向待分离的受污染的气流提供吸收剂。并且不需要任何高度控制器。

本发明的更进一步的优点在于，该系统允许进行海底应用或更普通的水下应用。而且，由于该系统对运动相对不敏感，因此其可以应用在浮动介质上，例如浮动平台上。此外，该系统的物理高度通常低于传统吸收塔，该系统非常紧凑（管道直径小，容器小）；由于它的通用性（系统的形状不固定）,它可以容易地适用于特定位置的需要。

受污染的气流不受任何的限制，可以是例如天然气流、燃烧气、合成气、空气流等等。优选地，受污染的气体是诸如天然气的富含甲烷的流，包含重量比至少为30%甲烷，优选重量比至少为50%甲烷。

本领域技术人员应当容易地明白，污染物不局限于某些合成物，可以包括各种合成物。但是，本发明尤其适用于从诸如天然气或燃烧气的受污染的气流中移除H₂O、CO₂和/或H₂S。