專利名稱：用于酸性氣體吸收及溶劑再生的配置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酸性氣體去除以及溶劑再生，尤其涉及使用胺溶劑 對(duì)石?；瘹涞奈找约案蝗軇?rich solvent)的再生，以便產(chǎn)生貧溶劑(lean solvent)。
背景技術(shù)：
需要將酸性氣體從氣流中除去，尤其是將硫化氫及碳?xì)浠衔?從形成于石油/生產(chǎn)裝備、精煉處理單元和/或合成氣體生產(chǎn)設(shè)備中的 氣流中除去，以避免將酸性氣體釋放到環(huán)境中。最普通地，大量硫 份在處理單元中轉(zhuǎn)化為元素硫或其它產(chǎn)品(比如硫磺酸、硫酸氫鈉 等)，同時(shí)這種處理單元的尾氣被進(jìn)一步處理，以便在向大氣通風(fēng)之 前，減小其碌b分。
在其它已知過程中，酸性氣體最典型地借助胺基溶劑被除去， 以便通過多種化學(xué)反應(yīng)而吸收酸性氣體，進(jìn)而產(chǎn)生富胺溶劑，其然 后通過加熱而再生。借助胺溶劑進(jìn)行氣體凈化的示例性方面教導(dǎo)于 Arthur Kohl禾口 Richard Nielsen的"Fifth Edition Gas Purification" (Gulf Publishing, 1960 to 1997)中。特別優(yōu)選的胺基溶劑包括仲胺和叔胺(比 如二乙醇胺[DEA]和/或甲基二乙醇胺[MDEA])，其大體上比伯胺能量 效率更高，因?yàn)樗鼈兙哂休^低的反應(yīng)熱量以及較低的反應(yīng)能量要求。 進(jìn)一步已知的胺也包括一乙醇胺[MEA]、 二甘醇胺[DGA]、三乙醇胺 [TEA]、 二異丙基乙胺及其多種組合物，其可進(jìn)一步包括一種或多種 添力口齊寸。
特定胺溶劑吸收酸性氣體，以便滿足被處理氣體規(guī)范的效率典 型地依賴于貧胺中殘余酸性氣體的含量，該含量又為特定再生方法 與條件的函數(shù)。貧胺中酸性氣體的含量越低，則酸性氣體吸收過程 的效率越高，從而在被處理氣體中獲得所需要的結(jié)果。不幸的是， 在胺再生單元中的加熱過程及冷卻過程中需要的能量，隨著貧胺內(nèi) 殘余酸性氣體含量的減小而顯著地增加。因此，已經(jīng)采取了許多方 法來改善當(dāng)前酸性氣體的吸收及再生過程。
比如，Dingman等在美國專利第6,071,484號(hào)中描述了 一種方法， 用于借助離子交換床而產(chǎn)生超貧胺，從而將貧胺中的殘余酸性氣體 除去。雖然這種過程減小了再生器(regenerator)再沸器(reboiler)中的 蒸汽消耗，但引起了多種新的缺點(diǎn)。更顯著地，離子交換樹脂相對(duì) 昂貴，并且需要再生或替換，并且在再生優(yōu)選的場合，再生僅僅將 酸性氣體從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方。在另一個(gè)例子中，如描述 于Hemn的美國專利第4,798,910號(hào)中，發(fā)明人使用了額外的熱交換 器，并且使用了再生器頂部氣體內(nèi)的熱量的一部分來對(duì)富胺溶劑進(jìn) 行加熱。雖然這種方法有利地在一定程度上減小了頂部冷凝器負(fù)荷 (duty)，然而再沸器負(fù)荷在很大程度上保持未受影響，因?yàn)榘返脑偕?過程更強(qiáng)烈地依賴供應(yīng)于再生器底部的汽提(stripping)蒸汽。
用于胺吸收及再生的進(jìn)一步的配置及方法公開于Thirkell的美國 專利第3,565,573號(hào)中，其中酸性氣體在雙區(qū)吸收器內(nèi)被處理，以便 提供以傳統(tǒng)方式再生的富溶劑。類似地，Green等人在美國專利第 3,829,521號(hào)中描述了一種配置，其中預(yù)先汽提器(pre-stripper)與汽提 器(stripper)串聯(lián)地運(yùn)行，以便將酸性氣體從氣流中除去。雖然這種配 置及方法至少在某些方面改善了氣體處理，但仍然存在其它問題。 最顯著地，酸性氣體的深度除去以便滿足嚴(yán)格的處理氣體規(guī)范(比如 小于lOppmv),典型地尚未達(dá)到或者不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樵趩蝹€(gè)再生器或多 個(gè)再生器運(yùn)行時(shí)相對(duì)較高能量成本的費(fèi)用的緣故。
除了與胺再生的能量需求有關(guān)的問題之外，冷凝器以及在吸收
器內(nèi)重碳?xì)浠衔锱c芳烴的形成，通常導(dǎo)致氣體處理低效，并且可
能引起塔(column)的不穩(wěn)定性和/或溢流(flooding)。為了避免這種不 穩(wěn)定的情形，吸收器可運(yùn)行于較高的溫度，以便避免吸收器內(nèi)部的 供給氣體降低到低于其露點(diǎn)溫度。使用較高的貧胺溫度通?？色@得 較高的溫度運(yùn)行。然而，較高的貧胺溫度導(dǎo)致硫化氫吸收不太有效， 由于不太有利的胺-硫化氫平衡條件的緣故，其尤其在低壓單元內(nèi)出 問題，在該低壓單元內(nèi)，H2S的局部壓力非常低并且不太有利(比如 用于處理硫化廠的尾氣)。
更進(jìn)一步地，處理集成通常導(dǎo)致一種裝備配置，在該裝置配置 內(nèi)，使用單源貧胺來供應(yīng)所有的處理單元。雖然集成通常簡化了胺 的再生運(yùn)行，集成常常能效低下，因?yàn)樨毎泛奢d典型地在不同的過 程單元之間變化。比如，在高壓下運(yùn)行并且具有不太嚴(yán)格的處理要 求的氫化處理器單元，可接受具有較高貧胺荷載(典型的H2S與胺的 摩爾比值為0.01或更高)的貧胺，但尾氣處理單元必須通常使用非常 貧少的胺(典型的H2S與胺的摩爾比值為0.005或更低)，以便滿足排 放要求。因此，使用為了更加滿足處理要求而設(shè)計(jì)的單源貧胺，導(dǎo) 致較少需求單元的過汽提(over-stripping)。當(dāng)已存在的設(shè)備將擴(kuò)展成 包括多個(gè)需求單元，比如尾氣處理單元的時(shí)候，其將要求升級(jí)整個(gè) 胺再生系統(tǒng)，這特別地成問題。結(jié)果，并且特別地在遇到嚴(yán)格排放 規(guī)范的場合，當(dāng)前已知的方法與配置通常不夠，或者運(yùn)行時(shí)的能量 效率/經(jīng)濟(jì)性低下。
因此，雖然許多用于酸性氣體吸收與溶劑再生的組成和方法為 業(yè)界所知，它們中的所有組成和方法或幾乎所有組成和方法忍受一 個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。因此，仍然需要一種改善的配置與方法，用于酸性 氣體吸收與溶劑再生。
發(fā)明概要
本發(fā)明涉及用于酸性氣體吸收與溶劑再生的配置和方法，其中，
酸性氣體在具有兩個(gè)區(qū)段的吸收器內(nèi)，通過使用超貧溶劑與貧溶劑 而被吸收。如此產(chǎn)生的富溶劑然后在具有兩個(gè)區(qū)段的再生器內(nèi)被再 生，其中，富溶劑的一部分作為回流使用，而富溶劑的另一部分則 為再生器提供汽提媒介，從而同時(shí)減小了再滯器負(fù)荷與冷凝器負(fù)荷。 在優(yōu)選的配置中，使用來自再生器的貧溶劑在單獨(dú)的非回流再生器 內(nèi)形成超貧溶劑，或者超貧溶劑形成于結(jié)合后的具有兩個(gè)或多個(gè)區(qū) 段的再生器內(nèi)。
在本發(fā)明的 一 方面中， 一種設(shè)備包括具有上區(qū)段和下區(qū)段的溶 劑再生器，其中上區(qū)段具有配置成提供富溶劑回流的第 一 富溶劑入 口 ，以及配置成提供加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料的第二富溶劑入口 。 下區(qū)段配置成從富溶劑回流以及從加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料中產(chǎn) 生貧溶劑，并且加熱器有效地配接到再生器上，并且配置成對(duì)富溶 劑的 一部分加熱，從而提供加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料。
在特別構(gòu)思的設(shè)備中，包含第二再生器，并且該第二再生器配 置成從溶劑再生器的下區(qū)段接收貧溶劑，以便從貧溶劑中產(chǎn)生超貧 溶劑。在這種設(shè)備中，可以包括具有上區(qū)段和下區(qū)段的吸收器，并 且該吸收器可配置成接收超貧溶劑與上區(qū)段內(nèi)的貧溶劑。在供給氣 體處于上升壓力的場合，閃蒸器可配接到吸收器，并且配置成對(duì)來 自吸收器的富溶劑進(jìn)行閃蒸。在進(jìn)一步優(yōu)選的方面中，設(shè)備包括熱 交換器，其配置成在未處理的氣體進(jìn)入吸收器之前對(duì)未處理的氣體 進(jìn)行加熱，從而冷卻了富溶劑回流，并且防止了碳?xì)寤衔锏睦淠?br> 在其它特別構(gòu)思的設(shè)備中，再生器包括兩個(gè)區(qū)段，其中上區(qū)段
借助側(cè)邊再沸器(side reboiler)而產(chǎn)生貧溶劑，其中貧溶劑被煙道抽 吸，而下區(qū)段則借助底邊再沸器產(chǎn)生超貧溶劑。在這種設(shè)備中，可 以包括具有上區(qū)段和下區(qū)段的吸收器，并且該吸收器可配置成接收 上區(qū)段內(nèi)的超貧溶劑和貧溶劑。在供給氣體處于上升壓力的場合， 閃蒸器可配接到吸收器，并且配置成對(duì)來自吸收器的富溶劑進(jìn)行閃 蒸。在進(jìn)一步優(yōu)選的方面中，設(shè)備包括熱交換器，其配置成在未處理的氣體進(jìn)入吸收器之前對(duì)未處理的氣體進(jìn)行加熱，從而冷卻了富 溶劑回流，并且防止了碳?xì)浠衔锏睦淠?br> 因此，在本發(fā)明的另一方面中， 一種用于再生溶劑的方法包括 將富溶劑的第 一部分作為回流供給再生器的第 一 區(qū)段的步驟，以及 將富溶劑加熱后的第二部分供給再生器的第一區(qū)段和/或第二區(qū)段的 步驟，其中第二部分具有充分的溫度，以便為第一區(qū)段提供汽提媒 介的至少一部分。在另一個(gè)步驟中，貧溶劑自第一部分與第二部分 而形成于再生器的第二區(qū)段內(nèi)。
在所構(gòu)思出的方法中，熱交換器優(yōu)選地使用來自再生器底部產(chǎn) 品的熱量加熱富溶劑的第二部分，和/或富溶劑的第 一部分在將第一 部分供給到再生器的第一區(qū)段的步驟之前而被冷卻。典型地，再生 器的底部產(chǎn)品的至少 一部分導(dǎo)向至第二再生器，從而形成超貧溶劑， 并且吸收器配接到再生器上，以便產(chǎn)生富溶劑。
此外，吸收器大體上優(yōu)選地具有上區(qū)段與下區(qū)段，其中超貧溶 劑與貧溶劑供給到吸收器的上區(qū)段。在所需要的場合(比如在未處理的氣體具有上升壓力的場合)，可構(gòu)思出在富溶劑被分割成第一部 分與第二部分之前而對(duì)富溶劑閃蒸。在所構(gòu)思方法的進(jìn)一步的方面中，未處理的氣體可在進(jìn)入吸收器之前而在熱交換器內(nèi)被加熱，從 而冷卻富溶劑的第 一部分，和/或?qū)⑽掌黜敳慨a(chǎn)品與超貧溶劑的一 部分結(jié)合起來，以便產(chǎn)生半貧溶劑(其然后可作為回流而供給到再生 器的上區(qū)段)。
在本發(fā)明的再一方面中， 一種設(shè)備包括二級(jí)吸收器，該吸收器 具有上區(qū)段與下區(qū)段，其中該吸收器配置成產(chǎn)生富溶劑。流動(dòng)控制 元件(比如閥、歧管等)流通地配接到這種設(shè)備內(nèi)的吸收器上，并且配 置成將富溶劑分割成第一部分與第二部分。加熱器進(jìn)一步優(yōu)選地配 接到管路上，該管路傳送富溶劑的第二部分，其中加熱器配置成對(duì) 富溶劑的第二部分進(jìn)行加熱。最典型地，再生器具有上區(qū)段與下區(qū) 段，其中再生器配置成從富溶劑第一部分與第二部分產(chǎn)生貧溶劑，
并且第 一管路與第二管路流通地配接到流動(dòng)控制元件，從而使(a)第
一管路將富溶劑的第一部分作為回流而供給再生器的上區(qū)段，以及
使(b)第二管路將富溶劑加熱后的第二部分作為再生器進(jìn)料(feed)而供 給到再生器的上區(qū)段。在這種設(shè)備中，加熱器進(jìn)一步優(yōu)選地為熱交 換器，其配置成使用貧溶劑的熱量來加熱富溶劑的第一部分，和/或 包括熱交換器，其配置成在未處理的氣體進(jìn)入吸收器之前，而使用 來自富溶劑第二部分的熱量加熱未處理的氣體。在所需要的場合， 可以包括接收富溶劑的閃蒸器，其中閃蒸器在第 一管路與第二管路 上游的位置內(nèi)配接到吸收器。
從本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述出發(fā)，本發(fā)明的多種目的、 特征、方面與優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。
附圖簡述


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中已知的示例性設(shè)備配置的示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性配置的示意圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性配置的示意圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示例性配置的示意圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)示例性配置的示意圖。
圖6為一種圖形，該圖形將本發(fā)明胺再生器內(nèi)的溫度分布曲線
與已知配置的再生器進(jìn)行了比較。
圖7為一種圖形，該圖形將本發(fā)明胺再生器內(nèi)的硫化氫濃度與
已知配置的再生器進(jìn)行了比較。
詳細(xì)描述
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)酸性氣體吸收與溶劑再生可以 一種經(jīng)濟(jì)上誘 人并且概念上簡單的方式而被，沐行，其中酸性氣體通過使用貧溶劑(比 如H2S與胺的摩爾比值為0.01或更高)與超貧溶劑(比如H2S與胺的 摩爾比值為0.005或更低)而在二級(jí)吸收器內(nèi)被吸收，其分別產(chǎn)生于
回流再生器與非回流再生器內(nèi)。最優(yōu)選地，回流再生器具有兩個(gè)級(jí) 段，并且運(yùn)行成使得冷卻的富^^劑作為回流使用，而加熱的富溶劑 提供汽提媒介的至少一部分。因此，再沸器負(fù)荷與冷凝器負(fù)荷顯著 地減小，從而使汽提可在較高的溫度執(zhí)行。
相比較之下，在當(dāng)前已知再生器的頂部內(nèi)，需要一定數(shù)量的過 量蒸氣，用于在再生器內(nèi)獲得足夠程度的汽提。此外，溶劑再生所 需要的最小數(shù)量的熱量為敏感熱量，該敏感熱量用于將溶劑升高到 再生器底部溫度并且加上反應(yīng)熱量，用于分解被吸收的酸性氣體。 再生器頂部內(nèi)排斥過量熱量(具有蒸氣的形式)，從而必須使用冷卻 器，其使用空氣或冷卻水來冷凝來自所解吸酸性氣體的水。過量蒸 氣的數(shù)量定義為"回流比"，其為蒸汽與再生器頂部內(nèi)的酸性氣體
之間的摩爾比值，并且其范圍/人2: 1到3: 1。較高的回流比確保了 蒸氣被充足地供應(yīng)，以便對(duì)胺進(jìn)行汽提，用于產(chǎn)生貧胺。結(jié)果，較 高的回流比也導(dǎo)致需要冷凝的車交大數(shù)量的蒸氣。因此，已知配置中 的大部分或全部需要對(duì)溶劑再生進(jìn)行實(shí)質(zhì)數(shù)量的加熱與冷卻。
一種已知的示例性吸收器/再生器配置描述于圖1中的現(xiàn)有技術(shù) 中。在此，采用貧胺27,并且通過使用胺吸收器52而從未處理的酸 性供給氣體1中吸收H2S以及。02含量，從而產(chǎn)生處理后的氣流5 與富胺流6。與酸性氣體成份飽和的富胺6的壓力通過JT閥53而減 小到富胺閃蒸罐55，從而產(chǎn)生蒸氣流9與富胺流10。在酸性氣體被 作為燃料氣體而使用之前，或者被導(dǎo)向至設(shè)備的另 一個(gè)構(gòu)件之前， 閃蒸蒸氣內(nèi)的酸性氣體含量通過使用塔54,并且使用貧胺流8而被 凈化。富胺10通過使用來自再生器底部流20的熱量而在貧/富交換 器56內(nèi)被加熱，從而形成流14，該流14供給再生器58。冷卻后的 貧胺29通過使用泵65而典型地泵抽至吸收器壓力，并且在吸收器52 和54內(nèi)吸收之前通過使用冷卻器68而被冷卻。用于再生器58的汽 提蒸汽借助再沸器62而被供應(yīng)，該再沸器62向下沿著塔而將酸性 氣體從富胺中除去。當(dāng)頂部流15穿過冷凝器59,以便將水冷凝的時(shí)候，如此解吸的酸性氣體離開塔，該水然后從分離器60內(nèi)的酸性氣
體流17中分離出去，并且泵抽回再生器內(nèi)61。
雖然對(duì)于一些精煉處理單元來講，DEA的貧胺荷載(loading)為 0.05，而MDEA的貧胺荷載為0.01是可接受的，并且1: I到2: 1 的回流比是令人滿意的，然而在較低壓力單元內(nèi)的貧胺荷載，以及 尤其是那些具有嚴(yán)格排放要求的貧胺荷載必須針對(duì)DEA而減小到 0.01,而針對(duì)MDEA則必須減小到0.001,并且相應(yīng)的回流比從3: 1 增加到4: 1，或者更高，從而使借助這種配置來除去酸性氣體變得 經(jīng)濟(jì)上成問題。此外，也應(yīng)當(dāng)理解冷凝器回流系統(tǒng)(回流冷凝器59、 回流罐60以及回流泵61)由相對(duì)昂貴的材料(典型地為合金鋼材料)構(gòu) 造而成，其增加了減小冷凝器負(fù)荷的動(dòng)機(jī)。
在大多數(shù)已知的配置中，再生器再沸器負(fù)荷可借助貧/富胺交換 器56而得以減小，從而通過使用再生器底部流20而升高了富胺流14 的溫度，從而減小了敏感的加熱要求。典型地，富胺溫度增加到210 。F到225DF,而再生器底部的溫度典型地為250。F到270°F。大體上 不需要較高的入口溫度，因?yàn)檫@將僅僅增加了對(duì)來自富胺的蒸氣進(jìn) 行的閃蒸，并且增加了頂部冷凝器的負(fù)荷，而沒有獲得再沸器負(fù)荷 減小所帶來的任何好處。結(jié)果，從貧/富胺交換器56出來的貧胺流29 仍然具有相當(dāng)高的溫度，典型地從170。F到190°F,這必須被貧胺冷 卻器68拒絕，并且廢熱的相當(dāng)一部分無法恢復(fù)。
相比較之下，根據(jù)本發(fā)明的配置與方法通過使用回流初級(jí)再生 器與非回流次級(jí)再生器而減小了 ，并且絕大數(shù)情況下消除了上面出 現(xiàn)的困難，該回流初級(jí)再生器具有兩個(gè)汽提區(qū)段。在這種配置中， 富溶劑(在適當(dāng)?shù)奈恢瞄W蒸到較低的壓力，并且)被分割成兩部分，其 中一部分被冷卻(優(yōu)選地被供給氣體冷卻)，并且作為回流而導(dǎo)向至初
級(jí)再生器內(nèi)的上汽提區(qū)段，而第二部分則借助再生器底部而被加熱 區(qū)段的上部)，從而將汽提蒸汽的至少一部分供應(yīng)給上汽提區(qū)段。溶
劑在初級(jí)再生器的下汽提區(qū)段內(nèi)完全再生，該下汽提區(qū)段也流通地
配接到次級(jí)再生器上。初級(jí)再生器產(chǎn)生貧胺，該貧胺分割成兩部分
一部分供給吸收器，用于一般的精煉用途，而另一部分則次級(jí)再生 器內(nèi)被進(jìn)一步處理，以便產(chǎn)生用于嚴(yán)格處理應(yīng)用的超貧溶劑。也應(yīng)
當(dāng)注意來自次級(jí)再生器的頂部蒸氣將汽提蒸氣的至少 一部分供應(yīng) 給初級(jí)再生器。在進(jìn)一步優(yōu)選的方面中，吸收器具有兩個(gè)吸收區(qū)段， 其在上區(qū)段接收超貧溶劑，而在下區(qū)段接收貧溶劑。在所需要的位 置，來自吸收器的處理后的氣體可以與超貧溶劑的 一部分混合起來， 在交換器內(nèi)冷卻，并且被分離，從而產(chǎn)生處理后的氣體，該處理后 的氣體具有甚至進(jìn)一步減小的硫份。
如圖2所示，在所構(gòu)思出的示例性配置中，典型地在100。F的未 處理酸性供給氣體流1，在作為加熱后的流2而進(jìn)入吸收器52之前， 借助富胺流11而在交換器51內(nèi)加熱到大約ll(TF。胺吸收器52具 有兩個(gè)吸收區(qū)IS:，其在上吸收區(qū)段91內(nèi)使用超貧胺流28，而在下吸 收區(qū)段92內(nèi)使用貧胺流4，從而產(chǎn)生處理后的頂部氣流5及富胺流 6，典型地在大約160°F。富胺流6的壓力借助閥53而減小到大約 50psig,從而形成流7，該流7導(dǎo)向至富胺閃蒸罐55，該富胺閃蒸罐 55產(chǎn)生蒸氣流9和富胺流10。
在這一點(diǎn)上，富胺流10優(yōu)選地分割成兩部分，該兩部分導(dǎo)向至 初級(jí)再生器58的汽提區(qū)段。流比(即流11的流率除以流10的流率) 典型地從0.1到0.3,其可被調(diào)整以便減小再生器的冷凝負(fù)荷與再沐 器負(fù)荷。第一部分即流ll，借助熱交換器5內(nèi)的供給氣體l而冷卻 到大約140°F，從而形成了回流13,該回流13導(dǎo)向至初級(jí)再生器58 的上汽提區(qū)段93的頂部。第二部分即流12,在貧/富交換器56內(nèi)被 加熱到典型地為23(TF到250°F, A^而形成流14。流14供給到初級(jí) 再生器的下汽提區(qū)段94的上部。應(yīng)當(dāng)特別理解流14包含顯著數(shù) 量的閃蒸氣，其現(xiàn)在作為用于向下沿著上汽提區(qū)段93的流13的汽 提蒸氣而使用。溶劑借助再沸器62而在初級(jí)再生器的下區(qū)段94內(nèi)
進(jìn)一步汽提，從而產(chǎn)生貧胺流20。酸性氣體作為流15而離開再生器 58，該流15作為流16經(jīng)由冷凝器59而導(dǎo)向至回流罐60。酸性氣流 17然后從罐60供給克勞斯(Claus)設(shè)備或其它下游單元。冷凝物18 作為流19而通過泵18而泵抽回塔。
初級(jí)再生器底部產(chǎn)品20卩晉助底部泵57而被泵抽，然后分割成 兩部分，即流21和流22。流21在貧/富交換器56內(nèi)被冷卻，從而 形成流29,被泵66泵抽，然后在交換器67內(nèi)被冷卻，從而形成流 4,該流4供給到吸收器52的下吸收區(qū)段92?？蛇x地，貧胺流72可 用于一個(gè)或多個(gè)精煉處理單元內(nèi)的酸性氣體吸收。流22導(dǎo)向至次級(jí) 再生器63，其使用來自再沸器64的汽提蒸氣來產(chǎn)生超貧溶劑流24 和酸性氣體流23,其也包含汽提蒸氣。流24然后在貧/富交換器56 內(nèi)被冷卻，從而形成流25，被泵65泵抽從而形成流26，然后在作 為流28經(jīng)由流27而供給上吸收區(qū)段91之前，在交換器68內(nèi)被進(jìn) 一步冷卻?？蛇x地，超貧溶劑流71可用于一個(gè)或多個(gè)精煉處理單元 內(nèi)的酸性氣體吸收，該單元要求嚴(yán)格的排放控制。超貧溶劑27的一 部分作為流28而使用，以便在洗滌器54內(nèi)洗滌閃蒸蒸氣。
在未處理氣體(比如尾氣、再生器氣體、煙氣)的壓力相對(duì)低的情 況下，尤其在硫化氫的排放需要減小到相對(duì)較低等級(jí)的場合，所構(gòu) 思出的配置也可以為圖3所示的示例性裝備。在此，未處理的酸性 供給氣體通常將不包含重碳?xì)浠衔?，因此不需要?duì)供給氣體過度 加熱。此外，因?yàn)槲刺幚須怏w具有低壓(典型地低于10psig)，不存在 閃蒸罐，并且富胺流6將被泵53進(jìn)行泵抽，從而借助貧/富交換器而 供給再生器。還應(yīng)當(dāng)理解雙吸收區(qū)段及雙汽提區(qū)段將以大致類似 于針對(duì)圖2描述的方式，而顯著地減小胺循環(huán)及再生操作的能量消 耗。此外，相對(duì)于圖3中具有與圖2中的構(gòu)件類似標(biāo)號(hào)的構(gòu)件，也 適用上述相同的考慮(除了吸收器壓力和閃蒸器之外)。
備選地或額外地，吸收器頂部產(chǎn)品可被處理成耗盡頂部產(chǎn)品中 甚至更多的酸性氣體，并且用于這種選擇的示例性配置描述于圖4
中。在這種配置中，超貧胺的一部分83與吸收器頂部流5混合起來， 然后在交換器85內(nèi)冷卻，從而形成流80。冷卻水或冷凍水制冷系統(tǒng) 可用于交換器內(nèi)，因?yàn)檩^低的溫度適合于硫化氫的平衡，并且將加
額外的平衡階段)的內(nèi)部混合起來。二相流80然后在分離器86內(nèi)分 離，從而形成處理后的氣流82和溶劑流81。如此獲得的氣流82然 后以適當(dāng)?shù)姆绞奖惶幚恚軇?1則與流13混合起來并且供給初 級(jí)再生器的上汽提區(qū)段93。通過使用這種后處理，可以預(yù)見到硫化 氫在如此處理后的氣體內(nèi)的含量可減小50%或更多(與吸收器頂部相 比)。
備選地或額外地，為了簡化過程并且節(jié)約場地，回流再生器93、 94以及非回流再生器63可結(jié)合于單塔內(nèi)，從而獲得與圖3和圖4中 的雙塔配置相同的結(jié)果，并且用于這種選擇的示例性配置描述于圖5 中。在這種配置中，通過使用由側(cè)邊再沸氣62供應(yīng)的汽提蒸氣，貧 胺在上區(qū)段93、 94內(nèi)得以再生，并且貧溶劑流20的一部分從煙道 塔盤(chimney tray)22抽離，并且被貧溶劑泵57泵抽到貧/富交換器 56,從而供應(yīng)吸收器52。剩余的貧溶劑經(jīng)由煙道塔盤22而溢流到較 低的再生器區(qū)段63，以便通過〗吏用在底部再沸器64內(nèi)供應(yīng)的流而被 進(jìn)一步汽提，從而產(chǎn)生供應(yīng)吸收器52的超貧胺流24。最典型地，集 成的再生器將通過使用側(cè)邊再沸器，并且借助從再生器內(nèi)煙道塔盤 的側(cè)吸，而產(chǎn)生貧溶劑(典型地具有0,008，更典型地具有O.Ol，并且 最典型地具有0.015，或者甚至更高的硫化氫與胺的荷載比(loading ratio))。再生器也將通過使用底部再沸器而產(chǎn)生底部超貧溶劑(典型地 具有0.015,更典型地具有0.01，并且最典型地具有0.005,或者甚 至更低的硫化氫與胺的荷載比)。還應(yīng)當(dāng)理解在胺循環(huán)和能量消耗 方面，單塔再生器將與雙塔生成區(qū)段起相同的作用，并且產(chǎn)生相同 的結(jié)果。此外，相對(duì)于圖5中具有與圖3中構(gòu)件相同標(biāo)號(hào)的構(gòu)件， 適用上述相同的考慮。
圖6展示了根據(jù)本發(fā)明方式的配置的初級(jí)再生器相對(duì)于根據(jù)圖1 中現(xiàn)有技術(shù)裝備的吸收器內(nèi)的溫度分布曲線的示例性溫度分布曲
線。應(yīng)當(dāng)特別注意針對(duì)雙汽提區(qū)段，本發(fā)明的再生器以較高的溫 度運(yùn)行于較低的汽提區(qū)段內(nèi)，其導(dǎo)致較高的汽提比，并且以更有效 的汽提導(dǎo)致汽提比。相反地，應(yīng)當(dāng)理解上汽提區(qū)段的頂部溫度較 低，從而導(dǎo)致較低的回流冷凝負(fù)荷。因此，相對(duì)于當(dāng)前已知的配置， 所構(gòu)思出的配置將以較低的運(yùn)行成本而顯著地獲得更高的汽提效 率。
圖7描述了所構(gòu)思配置的吸收器內(nèi)蒸氣內(nèi)硫化氫的含量與根據(jù) 圖1現(xiàn)有技術(shù)配置的硫化氳的含量的示例性比較。最明顯地，所構(gòu) 思配置的硫化氬濃度在下吸收區(qū)段內(nèi)較高，而在上吸收區(qū)段的頂部 則較低。下區(qū)段內(nèi)較高的硫化氫濃度是由較高的酸性氣體獲得(富胺 酸性氣體的摩爾數(shù)減去貧胺內(nèi)的酸性氣體的摩爾數(shù))所引起的，從而 虧1起較低的溶劑流。吸收器頂部內(nèi)較低的硫化氫是使用用于吸收的 超貧溶劑的結(jié)果，該超貧溶劑在處理至較低等級(jí)的時(shí)候更加有效。 基于這些與其它計(jì)算(圖未示)，應(yīng)當(dāng)容易的明白相對(duì)于目前已知的 配置，硫化氫的除去效率和溶劑要求顯著地得到改善。
因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)所構(gòu)思配置和方法利用具有不同貧荷載的兩 種貧溶劑流，并且借助可流通地與肺胺再生器集成起來的初級(jí)再生 器，從而滿足不同的過程要求。此外，所構(gòu)思配置允許調(diào)整兩種貧
胺的貧荷載的靈活性，其消除了過汽提并且減小了能量消耗。使用 從次級(jí)再生器到初級(jí)再生器并且作為汽提蒸氣的頂部蒸氣，提高了 所構(gòu)思配置的效率，其進(jìn)一步減小了能量消耗。
相對(duì)于溶劑，大體上構(gòu)思出應(yīng)當(dāng)認(rèn)為所有用于除去酸性氣體 的已知物理及化學(xué)溶劑(及其多種混合物)在文中是適當(dāng)?shù)?。然而，?別優(yōu)選的溶劑包括胺溶劑，并且尤其是伯胺和胂胺。因?yàn)樗鶚?gòu)思配 置在吸收器內(nèi)優(yōu)選地采用兩個(gè)區(qū)段(上區(qū)段使用來自次級(jí)再生器的超 貧胺，而下區(qū)段使用來自初級(jí)吸收器的貧胺)，胺循環(huán)可被減小，同
時(shí)在處理后的氣體內(nèi)獲得嚴(yán)格的硫規(guī)范。
特別應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解通過將富溶劑分割成兩部分，獲得了顯 著的能量節(jié)約，因?yàn)榈谝徊糠衷谏蠀^(qū)段內(nèi)作為回流使用，而第二(加 熱后的)部分導(dǎo)向至下區(qū)段。第一部分供應(yīng)再生器冷凝器冷卻的一部
分，從而將負(fù)荷減小了至少30%或更高，而第二部分將汽提蒸氣供 應(yīng)到上汽提，從而將再生器再沸器負(fù)荷減小至少20%或者更高。此 外，在至少一些配置中，富胺的第一部分內(nèi)的熱量有利地用于將吸 收器供給溫度升高到高于其碳?xì)浠衔锫饵c(diǎn)，因此消除了吸收器碳 氫化合物泡沫化的問題，并且因此允許使用更冷的胺，該胺在硫化 氫吸收中更有效(比如用于產(chǎn)生具有40ppmv到150ppmv的硫化氫， 或甚至更低的硫化氫的處理后的氣體)。
雖然具有酸性氣體成份(比如天然氣、合成氣、尾氣或其它氣體 形式的碳?xì)浠衔?的多種氣體，可結(jié)合文中構(gòu)思出的配置與方法而 作為未處理的吸收器供給氣體使用，酸性氣體吸收與再生過程特別 優(yōu)選地與克勞斯裝備、催化氫化單元和/或驟冷單元集成起來，其中， 來自選擇性吸收過程且富含硫化氫的酸性氣體被送到集成的克勞斯 單元內(nèi)。相對(duì)于用于從包含二氧化碳的酸性氣體中選擇性地吸收硫 化氫的進(jìn)一步配置與方法，適用與申請(qǐng)人共同未決的國際專利申請(qǐng) PCT/US04/26926中所描述配置與方法相同的考慮，該申請(qǐng)通過引用 而結(jié)合于此。
因此，用于酸性氣體吸收及溶劑再生的配置與方法的特定實(shí)施 例與應(yīng)用已被公開。然而，.那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白 在沒有脫離文中發(fā)明概念的情況下，除了那些已描迷的修改之外， 更多的修改也是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被限制，而僅應(yīng)當(dāng)限 制于所附權(quán)利要求的本意內(nèi)。而且，在解釋說明書和權(quán)利要求的時(shí) 候，所有的術(shù)語應(yīng)當(dāng)以最可能寬、并且與上下文一致的方式而被解 釋。特別地，術(shù)語"包括"應(yīng)當(dāng)解釋為以非排他的方式來提到元件、 構(gòu)件或步驟，表明所提到的元件、構(gòu)件或步驟可與其它沒有明確提
到的元件、構(gòu)件或步驟一起存在、 一起使用或結(jié)合起來。此外，在
術(shù)語的定義不一致或相反的場合，適用文中提供的術(shù)語的定義，而 不適用參考中的術(shù)語定義。
權(quán)利要求
1. 一種裝備，包括具有上區(qū)段與下區(qū)段的溶劑再生器；其中所述上區(qū)段具有第一富溶劑入口，所述第一富溶劑入口配置成提供富溶劑回流；以及第二富溶劑入口，所述第二富溶劑入口配置成提供加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料；其中所述下區(qū)段配置成從所述富溶劑回流及所述加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料中產(chǎn)生貧溶劑；以及加熱器，其有效地配接到所述再生器上，并且配置成加熱富溶劑的一部分，從而提供所述加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝備，其特征在于，進(jìn)一步包括第二再 生器，所述第二再生器配置成從所述溶劑再生器的所述下區(qū)段接收 所述貧溶劑，并且配置成從所述貧溶劑產(chǎn)生超貧溶劑。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝備，其特征在于，進(jìn)一步包括具有上 區(qū)段和下區(qū)段的吸收器，其中吸收器配置成在所述相應(yīng)的上區(qū)段與 下區(qū)段內(nèi)接收所述超貧溶劑和所述貧溶劑。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝備，其特征在于，進(jìn)一步包括閃蒸器， 其配接到所述吸收器上，并且配置成對(duì)來自所述吸收器的所述富溶 劑進(jìn)行閃蒸。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝備，其特征在于，進(jìn)一步包括熱交換 器，其配置成在未處理的氣體進(jìn)入所述吸收器之前，對(duì)所述未處理 的氣體加熱，從而冷卻所述富;^容劑回流。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝備，其特征在于，所述貧溶劑包括胺 基溶劑。
7. —種再生溶劑的方法，包括將富溶劑的第一部分作為回流供給再生器的第 一 區(qū)段，并將所 述富溶劑加熱后的第二部分供給所迷再生器的所述第 一 區(qū)段； 其中所述第二部分具有充分的溫度，以便為所述第 一 區(qū)段提供汽提媒介的至少一部分；以及在所述再生器的第二區(qū)段內(nèi)從所述第一部分與第二部分形成貧 溶劑。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，熱交換器使用來自 所述再生器底部產(chǎn)品的熱量而加熱所述富溶劑的所述第二部分。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在將所 述第 一部分供給到所述再生器的所述第 一 區(qū)段的步驟之前對(duì)所述富 溶劑的所述第 一部分進(jìn)行冷卻的步驟。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述 再生器底部產(chǎn)品的至少一部分供給到第二再生器，從而形成超貧溶 劑的步驟。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將吸 收器配接到所述再生器的步驟，其中所述吸收器產(chǎn)生所述富溶劑。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述吸收器具有 上區(qū)段與下區(qū)段，并且所述超貧溶劑與所述貧溶劑分別供給到所述 吸收器的上區(qū)段與下區(qū)段。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所 述富溶劑被分割成第一部分與第二部分之前，對(duì)所述富溶劑進(jìn)行閃 蒸的步驟。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在未 處理氣體進(jìn)入所述吸收器之前，對(duì)所述未處理氣體在熱交換器內(nèi)加 熱的步驟，從而對(duì)所述富溶劑的所述第一部分進(jìn)行冷卻。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述吸收器產(chǎn)生 吸收器頂部產(chǎn)品，并且所述吸收器頂部產(chǎn)品與所述超貧溶劑的 一 部 分結(jié)合起來，從而產(chǎn)生半貧溶劑。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所 述半貧溶劑作為回流而供給所述再生器的所述上區(qū)段的步驟。
17. —種裝備，包括二級(jí)吸收器，其具有上區(qū)段與下區(qū)段，其中所述吸收器配置成 產(chǎn)生富溶劑；流動(dòng)控制元件，其流通地配接到所述吸收器上，并且配置成將 所述富溶劑分割成第 一部分與第二部分；加熱器，其配接到管路上，所述管路傳送所述富溶劑的所述第 二部分，其中，所述加熱器配置成對(duì)所述富溶劑的所述第二部分進(jìn)行力口熱;再生器，其具有上區(qū)段與下區(qū)段，其中所述再生器配置成從所述富溶劑的所述第 一部分與第二部分產(chǎn)生貧溶劑；第 一 管路與第二管路，其流通地配接到所述流動(dòng)控制元件上， 使得(a) 所述第 一 管路將所述富溶劑的所述第 一部分作為回流而供給 所述再生器的所述上區(qū)段；以及(b) 所述第二管路將所述富溶劑加熱后的所述第二部分作為再生 器進(jìn)料而供給所述再生器的所迷上區(qū)段。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝備，其特征在于，所述加熱器為熱 交換器，其配置成使用所述貧溶劑的熱量來加熱所述富溶劑的所述 第一部分。
19. 如權(quán)利要求17所述的裝備，其特征在于，進(jìn)一步包括熱交 換器，其配置成在未處理的氣體進(jìn)入所述吸收器之前，使用來自所 述富溶劑的所述第二部分的熱量加熱所述未處理的氣體。
20. 如權(quán)利要求17所述的裝備，其特征在于，進(jìn)一步包括接收 所述富溶劑的閃蒸器，其中所述閃蒸器在所述第一管路與第二管路 上游的位置內(nèi)配接到所述吸收器上。
21. —種裝備，包括具有上區(qū)段、中間區(qū)段與下區(qū)段的溶劑再生器，其中所述中間 區(qū)段與所述下區(qū)段之間設(shè)置有煙道塔盤； 其中所述上區(qū)段具有第一富溶劑入口 ，所述第一富溶劑入口配置成提供富溶劑回流；以及第二富溶劑入口，所述第二富溶劑入口配置成提供加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料；其中所迷中間區(qū)段配置成從所述富溶劑回流及所述加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料而產(chǎn)生貧溶劑；其中所述下區(qū)段配置成從所述貧溶劑形成超貧溶劑；以及 加熱器，其有效地配接到所述再生器上，并且配置成加熱富溶劑的一部分，從而提供所述加熱后的富溶劑再生器進(jìn)料。
22. 如權(quán)利要求21所述的裝備，其特征在于，進(jìn)一步包括配置 成對(duì)所述貧溶劑的 一部分再煮弗的側(cè)邊再沸器。
23. 如權(quán)利要求21所述的裝備，其特征在于，所述貧溶劑具有 至少為0.01的硫化氬與胺的荷栽比，而所述超貧溶劑具有不超過0.01 的硫化氬與胺的荷載比。
全文摘要
所構(gòu)思出的配置與方法包括溶劑再生器(58)，其包括上汽提區(qū)段(93)與下汽提區(qū)段(94)。冷卻的富溶劑作為回流使用，而加熱后的富溶劑(11)則在上區(qū)段(91)內(nèi)作為汽提劑源而使用。下區(qū)段內(nèi)的再沸器(62)提供了進(jìn)一步的汽提劑。在特別優(yōu)選的配置中，來自再生器(58)的貧溶劑的一部分在分離或集成的再生器(62)內(nèi)被進(jìn)一步汽提，從而形成超貧溶劑。貧溶劑與超貧溶劑都優(yōu)選地用于二級(jí)吸收器(52)內(nèi)，從而形成富溶劑，及在酸性氣體中含量很低的逸出氣體。
文檔編號(hào)B01D47/00GK101208145SQ200680023336
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
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