[发明专利]具有零排放的用于加工高压酸性气体的结构和方法

说明书

提供用于减少来自产生具有不同H₂S和CO₂含量的页岩气的气田的页岩气的H₂S和CO₂含量的装置、过程和方法。酸性气体进入吸收器并使用贫物理溶剂洗涤，产生经处理的气体和富物理溶剂。经处理的气体的H₂S含量在胺吸收器中进一步降低，产生管道气体和半贫胺。管道气体含有比使用精制床产生的气体更低水平的H₂S和CO₂。物理溶剂再生单元从富物理溶剂再生贫物理溶剂以进料到吸收单元。胺再生单元从半贫胺再生贫胺以进料到胺吸收器中。考虑的装置可以进一步包含用于将H₂S氧化成元素硫的克劳斯单元或氧化还原单元。

本申请要求保护在2015年10月27日提交的美国专利申请号14/924311的优先权的权益。

发明领域

本发明的领域是从具有高CO₂和H₂S含量的高压进料气体除去酸性气体，生产管道质量气体，生产可由硫装置加工的高H₂S含量流，以及生产用于封存或增强油回收(EOR)的浓缩CO₂流。

背景

以下描述包括对理解本发明可能有用的信息。并非承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或明确或暗示引用的任何出版物是现有技术。

气体加工工业在处理来自非常规气田的具有高酸性气体含量的天然气(如煤层甲烷、致密砂岩和甲烷水合物)方面面临挑战。近期较高气体价格以及改进的钻探技术促进全球的页岩气钻探。然而，页岩气也含有大量的H₂S和CO₂，必须将其除去。CO₂是页岩气生产的副产物，且CO₂水平在井的生产寿命期间通常稳定地增加，从低于10mol%至高于30mol%。在其中CO₂用于驱油以增强油回收的地区，CO₂水平可进一步增加到高于50%。此外，页岩气的H₂S和CO₂含量因地而异，对于气体加工厂商在满足当今排放要求方面造成主要挑战。

这些装置必须经济运行，同时它们还必须遵守环境法规(例如针对温室气体和硫排放)以及严格的能效要求和标准。除去和压缩CO₂含量以进行封存需要大量的资本和运营支出，这可能使得加工高压酸/酸性气田不经济。

存在可用于处理页岩气的许多酸性气体去除方法。例如，可以使用与酸性气体反应以形成(通常非共价)与酸性气体的复合物的化学溶剂。在涉及酸性气体和溶剂之间的化学反应的过程中，进料气体通常用弱无机酸的碱性盐溶液洗涤，例如美国专利号3,563,695中所述，或用有机酸或碱的碱性溶液洗涤，例如美国专利号2,177,068中所述。虽然化学溶剂适合于将酸性气体去除至非常低的水平，它们需要大量的加热和冷却负荷，这与酸性气体的分压成比例增加。因此，对于处理具有高CO₂分压的进料气体(例如，具有大于10%CO₂含量的大于600psig的操作压力)，化学溶剂过程通常是不经济的。