專利名稱：從井場酸氣穩(wěn)定和遠程回收酸氣體級分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及烴回收和處理領(lǐng)域，更具體地涉及從井場氣體中安全和經(jīng)濟地回收硫化氫和其他酸氣體級分的方法。
背景技術(shù)：
從一些地層產(chǎn)生的天然氣流包含大量不同的酸氣體級分，例如硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)等。這些天然氣流(在井場處稱為“酸氣”)必須被純化，且在酸氣體級分在被送至 市場之前必須被除去。除去這些酸氣體級分的過程在工業(yè)上稱為使井場酸性天然氣流“降低酸性”。存在各種降低天然氣流酸性以從天然氣流中除去酸氣體級分的方法。在過去，降低天然氣流酸性的最基本的方法之一為從天然氣流中回收那些酸氣體級分并在井場簡單地燃燒它們，將它們再注回至地面中(例如在廢井或者地下洞穴中)，或者在工廠中加工它們以制得單質(zhì)硫。除了與這類方法相關(guān)的費用外，在存在很多負面的環(huán)境影響。此外，在井場進行燃燒具有另一顯著的經(jīng)濟劣勢，即當(dāng)酸氣被燃燒或處置時，酸氣實際的酸組分不以任何方式用作積極的收入來源。此外，單質(zhì)硫具有極低的市場價值，隨著世界各地硫的產(chǎn)生增加，從酸氣中產(chǎn)生的單質(zhì)硫充其量僅是較小的收入來源。酸氣的安全處理和從酸氣中去除酸氣體級分在某些烴回收項目的可行性方面是重要的經(jīng)濟因素。在過去需要例如從天然氣流除去硫化氫和其他酸氣體級分的情況下，在過去使用溶劑吸收法，由此將來自井場的氣流傳送至中央處理設(shè)備，其中硫化氫或其他確定的非所需酸氣體級分通過溶劑吸收或其他類似的技術(shù)加以去除。但是這類回收方法的物理設(shè)備成本是巨大的，因為在那樣的環(huán)境下，需要將包含酸氣體級分的氣流以管輸送至中央處理位置，且需要構(gòu)建的管道必須耐酸氣體腐蝕。必須使用高成本材料，即便如此這也不能完全確保防止與腐蝕相關(guān)的故障發(fā)生，所述故障幾乎總是導(dǎo)致人類和家畜的死亡事故或嚴(yán)重的健康傷殘，更不用說對植物群和動物群的損害。因此，需要不斷地定期進行昂貴的管道檢查和監(jiān)視服務(wù)。一旦特定的井壞了，則那個管道變得多余或無用的且需要被廢棄，這帶來特定的經(jīng)濟問題。過去已經(jīng)嘗試的作為將烴流管道輸送至中央處理位置以從中回收或除去酸氣體級分的替代方案，已經(jīng)嘗試著就地開發(fā)回收設(shè)備。再次，安裝例如這樣的酸回收裝置的工廠成本可能是驚人的(基于單個單元)，并且作為具有數(shù)百個井的生產(chǎn)商，如果在每個井場處都需要例如這樣的酸回收裝置，則基于此進行的酸回收的基礎(chǔ)設(shè)備的成本變得不切實際。為了從酸氣中回收酸氣體級分而對酸氣的純化或清潔，除了在某些油和氣項目中主要從經(jīng)濟考慮以外，可能還主要關(guān)注安全性和環(huán)境問題(如果不合適地進行處理或突破了回收的方法或裝置)。在例如將原天然氣流管道輸送至中央處理位置以從中除去酸氣體級分的情況下，如果在管道中存在裂口，則可能導(dǎo)致對生命和財產(chǎn)的重大損害。除了這種酸氣體級分的實際的環(huán)境排放問題之外，還存在與維護這些管道并最小化或避免管道破裂的風(fēng)險相關(guān)的人類風(fēng)險和安全因素。由這類管道破裂導(dǎo)致的氣體泄漏不能以任何方式得以控制，它們?nèi)斡商烊伙L(fēng)和空氣對流氣流的支配而將它們分散至低的濃度水平。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，提供從在井場處獲得的天然氣中回收酸的方法。該方法包括在井場處從天然氣中將至少一種酸氣體級分吸收至溶劑中以形成酸性降低的天然氣和包含至少一種酸氣體級分的富溶劑，以及將富溶劑傳送至遠程處理地點；以及在遠程處理地點從富溶劑解吸所述至少一種酸氣體級分，得到酸氣體和貧溶劑。在另一方面，提供從在井場處獲得的天然氣中回收酸的方法。該方法包括在井場處預(yù)處理天然氣以從天然氣除去冷凝物，所述冷凝物包括水；在井場處從天然氣吸收至少一種所選的酸氣體級分至溶劑中以形成酸性降低的天然氣和包含至少一種酸氣體級分的富溶劑，所述酸氣體級分至少包括硫化氫；將富溶劑運送至遠程處理地點；將酸性降低的天然氣運送至不同于遠程處理地點的場所；在遠程處理地點從富溶劑解吸至少一種酸氣體級分，從而得到酸氣體和貧溶劑；以及將由解吸富溶劑產(chǎn)生的貧溶劑運送回至井場并使用所述貧溶劑從在其他井場獲得的天然氣中吸收其他的至少一種酸氣體級分。在本發(fā)明的方法的一個變體中，設(shè)想一些酸氣體級分的區(qū)域性隔絕，接著通過將它們吸收至富溶劑中而進行傳送以用于其他物質(zhì)的遠程回收。具體地設(shè)想例如在吸收硫化氫或其他酸氣體級分(其需要從酸性天然氣中去除)之后，貧溶劑(通過在遠程中心站場所處從富溶劑中除去那些酸氣體級分而獲得)可經(jīng)過再循環(huán)而在井場處重新用于第二吸收步驟中，在井場處可吸收二氧化碳，接著立即在井場處解吸以進行處置或進一步加工。僅僅由于大量二氧化碳(其通常需要從酸氣中凈化)而需要在井場處去除二氧化碳而不是傳送包含大量二氧化碳的富溶劑。


在所附的詳細說明中提供優(yōu)選的實施方案，可以結(jié)合附圖最佳地理解詳細說明，在附圖中，在數(shù)個圖的各個圖中的相似部件以相似的數(shù)字加以標(biāo)記，其中圖I是表明本發(fā)明方法的一個基本實施方案的示意性步驟的流程圖；圖2是本發(fā)明的便攜式井場捕獲裝置的一個實施方案的示意圖，其中顯示了單個溶劑吸收單元；圖3是本發(fā)明的酸回收裝置的一個實施方案的示意圖，其中顯示了兩個酸回收單元;圖4是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施方案的示意圖，其中顯示了單個井場捕獲裝置和單個酸回收站，在這兩個場所之間通過卡車運送富溶劑；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的示意圖，其中顯示了井場捕獲裝置和單個酸回收站，在這些場所之間通過卡車以及管道運送所示的富溶劑。回收的貧溶劑也通過管道由中心站運送回至井場場所；圖6是根據(jù)本發(fā)明的酸回收裝置的一個實施方案的示意圖；圖7是表明本發(fā)明方法的備選實施方案的示意性步驟的流程圖，其包括在井場處的第二吸收步驟以在井場處就地吸收和解吸二氧化碳。具體實施例方式如上文進一步詳細所述，本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于從井場氣流中穩(wěn)定回收酸氣體級分的改進的方法和裝置，從而將來自井場的酸氣體排放至中央回收設(shè)備的需求除去或使之最小化。取決于所考慮的特定的地基，在天然氣流中存在不同的酸氣體級分，可能需要將不同的酸氣體級分除去以得到清潔的待售天然氣。特別大量且成問題的主要酸氣體級分中的兩種為二氧化碳和硫化氫。硫化氫不僅是有待從井場酸氣流中提取的成問題的主要酸氣體級分中的一者，而且回收的硫化氫可進一步經(jīng)過處理從而得到硫酸，待售或用于商業(yè)應(yīng)用中。然而，存在其他酸氣體級分，它們也可能是使用本文公開的方法的目標(biāo)所在。例如，除了硫化氫或者作為主要且唯一的目標(biāo)，也可從井場酸氣流中回收二氧化碳以用于純化氣流進行下游銷售或進一步的加工。在某些情況下，在天然氣中存在其他酸氣體級分且其他酸氣體級分需要被回收用于純化或進一步經(jīng)濟效益或使用的目的。使用本文所述的方法通過下述手段使得可以獲得 天然氣流的不同酸氣體級分改變或調(diào)節(jié)溶劑(所述溶劑被用于在井場處吸收酸氣體級分用于遠程或非現(xiàn)場加工)，或者在某些情況下，可以使用相同的溶劑，但是可能需要進行過程參數(shù)調(diào)節(jié)以最優(yōu)化不同酸氣體級分的吸收。在某些情況下，如果使用合適的溶劑，本文所述的方法實際上能夠用于從酸氣流中回收多于一種酸氣體級分，且多種酸氣體級分能夠分別地從溶劑解吸。在本文所公開的方法中可以使用各種溶劑。所用溶劑的關(guān)鍵品質(zhì)在于，當(dāng)富含硫化氫或在其中吸收的其他酸氣體級分時，溶劑為非腐蝕性液體，該液體能夠以穩(wěn)定且安全的方式進行傳送。取決于需要從天然氣流中除去的酸氣體級分的化學(xué)性質(zhì)，可存在單一的化學(xué)試齊U，該化學(xué)試劑可用作流體溶劑以吸收所述酸氣體級分，或者，此時更可能的是，其實際上可以是多于一種化學(xué)試劑的共混物。盡管該文獻在單獨的上下文中提到的是“溶劑”，但是所述溶劑可能是且實際上很可能是多種化學(xué)品混合物而不是單一化學(xué)品，其被明確地設(shè)想為包涵在該單數(shù)用語的范圍內(nèi)。對所用溶劑的選擇在一定程度上表明了在中心站場所實施的設(shè)備的類型，例如基于必須用于從富溶劑中解吸酸氣體級分的方法的類型，可能需要不同類型的加工設(shè)備。當(dāng)我們在富溶劑的背景下論及吸收的酸氣體級分時，應(yīng)該理解的是那些酸氣體級分可能經(jīng)受了相變，并且實際上在溶劑內(nèi)不是氣態(tài)的而是液態(tài)的一僅為了清楚起見，因此，在該文獻中簡化我們的語言，由于在富溶劑狀態(tài)下，酸氣體級分已經(jīng)被吸收至溶劑中時，提及酸氣體級分時，將理解為，提及的酸氣體指的是富溶劑的組分，當(dāng)從富溶劑中被解吸時，組分將轉(zhuǎn)化為其氣態(tài)酸相。對特定天然氣氣源的吸收和解吸方法將取決于井場酸氣或天然氣氣源的組成，以及該氣源的壓力和溫度。就確定進行的過程的性質(zhì)或者對使用的貧溶劑的選擇而言，另一因素(其也可為混合因素)為所需的分離的純度。以下目前可獲得的溶劑中的一種或多種可用于本文所述方法的發(fā)展與實踐中任何伯胺、仲胺或叔胺，像MEA (單乙醇胺)、二乙醇、二異丙醇胺、二乙二醇胺、MDEA (甲基二乙醇胺)
Morphy sorb (Krupp-Uhde 方法)Genosorb (Krupp-Uhde 方法)Selexol (U0P 方法)Sulfinol (Shell 方法)Rectisol (基于甲醇的 Lurgi 方法)Purisol (基于 NMP 的 Lurgi 方法)應(yīng)理解的是，該溶劑選項的分組僅說明了貧溶劑的類型，或溶劑組分，其可被選擇為或視為用于需要被提取的特定酸氣體級分中。包括在該說明性清單中的可能的溶劑不旨在將本發(fā)明的范圍限制在本文所列范圍內(nèi)圖I為從井場處獲得的天然氣流中回收酸氣體級分的一個方面的方法的流程圖。在該方法中，酸氣體級分在井場處被吸收至合適的溶劑中以形成包含吸收的所需酸氣體級分的富溶劑。該富溶劑可傳送、非腐蝕性且是穩(wěn)定的，使得酸氣體級分基本保持在溶劑中，其中大部分(如果不是基本上所有的話)將不返回至其氣相并與溶劑分離。接著可將富溶劑傳送至在遠程處理位置處的中心站，在此處，酸級分將被解吸或從溶劑中除去有待進一步加工或處理，在該點處的溶劑(為貧溶劑且具有從溶劑中除去的酸級分)可加以回收用于在井場處的再利用。該方法中的第一步為預(yù)處理天然氣以從天然氣中除去第一系列的冷凝物用于清洗氣體的目的或者用于經(jīng)濟回收那些冷凝物的目的。例如在傳統(tǒng)或常規(guī)的降低天然氣酸性的應(yīng)用中，天然氣的預(yù)處理將可能從地層生成水(其可以被處置或泵送回井下)，以及烴類冷凝物(其為經(jīng)濟上可行的并可分開銷售的)，從而得到更清潔的天然氣流用于過程的下一步驟。參照圖1，對天然氣流的預(yù)處理示于步驟1-1。可以使用用于降低天然氣酸性的常規(guī)預(yù)處理方法。在該圖的方塊1-8中還示出了實際除去從預(yù)處理過程中回收的冷凝物。一旦天然氣流(需要從中回收酸氣體級分)已經(jīng)過預(yù)處理而除去冷凝物，將進行的下一步驟為將所選擇的一種或多種酸氣體級分吸收至溶劑中。吸收步驟示于1-2。如本文中其他地方所述，使用井場吸收裝置進行吸收步驟——將所選擇的一種或多種酸氣體級分吸收至溶劑中，使得天然氣流在預(yù)先確定的一組參數(shù)下旁路通過溶劑。本發(fā)明的該步驟的關(guān)鍵方面在于理解待使用的溶劑的品質(zhì)。具體地，要選擇的溶劑將取決于希望從天然氣流中除去的具體的酸氣體級分，因為某些溶劑將有利于吸收某種氣體，而其他溶劑則不然。在該酸吸收步驟中涉及的具體的處理步驟將取決于氣流、所考慮的酸氣體級分以及溶劑，只要某些溶劑具有變化的過程需求以完成所希望的酸氣體級分吸收至溶劑。在井場處或者在天然氣流處將提供必需的設(shè)備以實現(xiàn)將溶劑吸收裝置連接至天然氣流的目標(biāo)，并進行必需的過程步驟以實現(xiàn)將裸溶劑或貧溶劑(其為呈其清潔形式的溶齊U，尚未吸收所希望的酸氣體級分)轉(zhuǎn)變成富溶劑(所希望的酸氣體級分已經(jīng)吸收至該富溶劑中)。例如，當(dāng)希望被除去的酸氣體級分為硫化氫時，可以使用溶劑以從烴類酸氣流中選擇性地吸收純硫化氫從而由富溶劑產(chǎn)生有利液體,該液體能夠安全地運輸并且非腐蝕性。天然氣通過溶劑之后，在吸收步驟中，將為“清潔的”。清潔氣體自井場的運輸在該情況下示于步驟1-3中。還應(yīng)該理解的是，清潔氣體的運輸能夠合乎邏輯地理解為發(fā)生在該方塊圖結(jié)束處，但是在從所考慮的天然氣中吸收了所選擇的酸性天然氣體部分之后的其他地方，也可獲得清潔的氣體而運輸至銷售網(wǎng)點。
清潔的氣體運輸步驟潛在地包括處理不含所選擇的酸氣體級分的清潔的天然氣以在為了銷售而將其運輸至清潔的氣體管線網(wǎng)(其通常在靠近井場處可得)之前除去水分。在步驟1-4處，包含所選擇的吸收的酸氣體級分的富溶劑能夠運輸至遠程處理位置的中心站以進行進一步處理。在中心站場所處，酸氣體級分將從富溶劑解吸，如1-5所示，以生成貧溶劑，該貧溶劑可回收返回至過程中，如步驟1-7所示，酸級分從富溶劑9中的解吸將使得可獲得相對純凈的酸氣體，該相對純凈的酸氣體能夠被加工或進一步處置，如步驟1-6所示。在將從天然氣提取的所選擇的酸氣體級分和硫化氫的實施方案中，回收的酸氣體級分(將從溶劑中解吸)可以基本上為硫化氫，其可進一步加工為硫酸或用于其他目的。從富溶劑中回收那些酸氣體級分的具體機理，以及完成該過程的必須設(shè)備將取決于使用的溶劑以及所考慮的一種或多種酸氣體級分的性質(zhì)，在過程中的該步驟將需要定制為包括必須的特定過程步驟以將所考慮的一種或多種酸氣體級分從溶劑中釋放出來，得到純凈 的酸氣體級分和貧溶劑，所述貧溶劑為這樣的溶劑，從該溶劑中已經(jīng)除去了吸收的酸氣體級分。接著，可以將由該處理步驟產(chǎn)生的結(jié)果之一的貧溶劑回收回至一個或多個井場吸收場所，以在本發(fā)明的方法中再利用，釋放的純凈的酸氣體級分能夠在中心站場所進行進一步加工或處置。通過本發(fā)明的方法能夠回收所選擇的溶劑同時使得溶劑零排放或最小排放是一個就環(huán)境影響以及過程費用而言的顯著優(yōu)點，因為通過回收溶劑不僅有可能使得進行中的購買量最小化，而且通過排放甚至相對惰性的廢溶劑而使得對環(huán)境的影響最小化。通過從井場處的天然酸氣中回收一種或多種選擇的酸氣體級分，在井場處剩余的酸性降低的氣體在從中吸收酸氣體級分之后能夠立即被運送用于銷售或進一步加工。將一種或多種酸氣體級分吸收至溶劑中用于遠程酸回收還降低了井場處用于除去這些酸氣體級分所需的設(shè)備的量，因而對于井的操作者而言是經(jīng)濟上有利的。甚至在井場場所不與任何類型的用于運輸富溶劑的管線相連接，且富溶劑存儲在罐中等，用于通過卡車或其他方式運輸至中心站場所的情況下，富溶劑的非腐蝕性和安全性意味著甚至存儲設(shè)備如罐等也可由常規(guī)材料制得，而無需使用較高成本和非腐蝕性的材料。如下文將更詳細地具體所述，設(shè)想將在井場處使用的用于將所選擇的酸氣體級分吸收至所選擇的溶劑而運輸至中心站場所的設(shè)備可以用集裝箱裝載，或者能夠以其他方式賦予相對的可便攜性，使得其能夠從一個位置移動至另一位置，因為某些井定期停止使用甚至關(guān)閉，因此操作者使用的設(shè)備能夠得以最大化，甚至是在井場處的消耗品的廢物或設(shè)備和材料可得以最小化，使得關(guān)閉井不會造成廢棄的廢料或設(shè)備因井場不再使用而顯著增加成本。類似地，在某些情況下，設(shè)想可使得甚至中心站場所設(shè)備為便攜的，使得中心站場所能夠被移動或者有利地相鄰地位于鄰近的鉆井區(qū)域內(nèi)的多個井場。中心站場所當(dāng)然還可以為固定裝置，這僅需要對運輸富溶劑(用于加工成酸氣體級分的提取物)和貧溶劑(其接著可被回收回井場)所需的運輸長度進行一些改變。在圖I所示方法中的第一步驟為預(yù)處理天然氣流。如所列出的，在常規(guī)情況下預(yù)處理天然氣包括在對氣體進行進一步加工之前從氣體中除去某些冷凝物。例如，當(dāng)從某些類型的地層出來的天然氣載有更多的水時，可除去水。水通常被處置或泵送回空井。在任何情況下，水需要在天然氣能夠被進一步加工和運輸之前除去。除了除去水，在預(yù)處理步驟過程中可能希望除去的其他類型的冷凝物為烴類冷凝物。烴類冷凝物實際上可具有很多種類的特定烴類內(nèi)容物(包括汽油等)，在常規(guī)降低天然氣酸性的過程中除去的烴類冷凝物具有強的經(jīng)濟價值。在此基礎(chǔ)上以及由于提供或產(chǎn)生清潔的天然氣，在從天然氣中將所選擇的酸氣體級分吸收至溶劑混合物之前進行預(yù)處理步驟。由于對天然氣的預(yù)處理都是本領(lǐng)域已知的常規(guī)處理步驟，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解能夠使用的不同類型的預(yù)處理技術(shù)和裝置。便攜的井場捕獲裝置可用于將酸氣體級分捕獲和吸收在溶劑中。便攜的井場捕獲裝置可以在井場處可操作地連接至天然氣流，以及連接至所選擇的貧溶劑源，一種或多種所選擇的酸氣體級分可被吸收至所選擇的貧溶劑源中。除了可操作地連接至天然氣流和所選擇的貧溶劑源，井場捕獲裝置還包括至少一個溶劑吸收單元，其包括實現(xiàn)將所選擇的一種或多種酸氣體級分吸收至所選擇的貧溶劑中所必需的裝置。包括至少一個溶劑吸收單元的特定裝置將隨貧溶劑的選擇、希望吸收的一種或多種酸氣體級分以及為了實現(xiàn)吸收所需的必需工藝或參數(shù)而變化。井場捕獲裝置的最終組件，除了氣源界面、貧溶劑源界面和一個 或多個溶劑吸收單元外，為富溶劑排放界面。富溶劑排放界面或是連接至罐或者其他存儲容器的連接體或是管線等，包含吸收的一種或多種酸氣體級分的富溶劑能夠通過它們存儲或運輸以在中心站場所進行最終的下游處理。所選擇的溶劑源可以與井場捕獲裝置如罐或類似物的剩余部分整合在一起，或者其可以是與所選的溶劑的遠程的源相連接的管線。便攜的井場捕獲裝置還可以任選地包括預(yù)處理天然氣流所必需的裝置?？梢詫㈩A(yù)處理裝置引入井場捕獲裝置中，或者在設(shè)想或可以使用常規(guī)或現(xiàn)有預(yù)處理方法時，預(yù)處理裝置還可以是單獨的，天然氣流可基本上在其進入便攜的井捕獲裝置之前進行預(yù)處理。為了顯示本發(fā)明的便攜的井場捕獲裝置的一般概念，我們參照圖2。便攜的井場捕獲裝置23至少包括一個溶劑吸收單元8，該溶劑吸收單元包括將一種或多種所選擇的酸氣體級分從天然氣流有效地吸收至溶劑中所必需的裝置。溶劑吸收單元8可以包括裝置的一個或多個實際物理部件，而不管希望吸收至所考慮的溶劑中的酸氣體級分的數(shù)目。還可以是這樣的情況，如果希望從天然氣源中吸收多于一種酸氣體級分，需要使用多于一種類型的過程以將相應(yīng)酸氣體級分吸收至所考慮的貧溶劑中，基于此，可以是這樣的情況，如果設(shè)想將多于一種酸氣體級分吸收至所考慮的貧溶劑中，則可能需要多于一種溶劑吸收單元8。所述至少一種溶劑吸收單元8將通過天然氣流界面11連接至天然氣流7。天然氣流界面11可以僅是在井場處直接連接至酸氣體流的連接體，或者在將酸氣引入裝置23之前進行對酸氣的另外的預(yù)處理。在任何情況下，天然氣流界面11為酸氣源，希望從該酸氣源除去或吸收一種或多種所選擇的酸氣體級分。如所述，可能的是，將在11處連接至裝置的酸性天然氣預(yù)處理以在酸氣體級分吸收步驟之前除去某些冷凝物。除了天然氣流界面11，所述至少一種溶劑吸收單元8將連接至貧溶劑6的源。貧溶劑是這樣的溶劑，通過應(yīng)用某些過程參數(shù)，該溶劑能夠與天然氣流7接觸以實現(xiàn)從天然氣流7中吸收一種或多種所選擇的酸氣體級分。貧溶劑源6可以為罐、管線，或者，其通過貧溶劑界面10可操作地連接至所述至少一個溶劑吸收單元8。貧溶劑6和酸性天然氣流7為輸入至所述至少一個溶劑吸收單元8的兩種產(chǎn)物，所述溶劑吸收單元完成從酸氣流7將一種或多種所選擇的酸氣體級分吸收至貧溶劑6的步驟，產(chǎn)生包含所選擇的酸氣體級分的富溶劑9 (以有利且可運輸?shù)囊后w形式)。富溶劑9通過富溶劑排放12從所述至少一個溶劑吸收單元8排出，其可能再次是連接至罐的連接體，直接連接至運輸容器如拖車或火車車廂，或者連接至在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的區(qū)域性或更長距離應(yīng)用中的管線。
最后示于圖2中的是酸性降低的氣體的排放25。在從天然氣流7中吸收所選擇的酸氣體級分之后，剩余的氣體流將為酸性降低的天然氣24，該酸性降低的天然氣可根據(jù)常規(guī)處理實踐被簡單地以管運輸、存儲或者運輸或加工。如上文其他地方所述，一個或多個溶劑吸收單元8的細節(jié)將取決于貧溶劑6和所選擇的酸氣體級分是什么(選擇所述貧溶劑用于吸收所選擇的酸氣體級分)。取決于溶劑的選擇和所考慮的酸氣體級分，可使用不同類型的溶劑吸收裝置或技術(shù)，以及可以使用能夠?qū)崿F(xiàn)將所選擇的酸氣體級分經(jīng)過天然氣流界面11從天然氣流7吸收至貧溶劑6，經(jīng)過貧溶劑6與單元10的剩余部分的界面，從而生成富溶劑9和酸性降低的天然氣24的目標(biāo)的任何裝置。井場捕獲裝置，如所列，可以為便攜的和/或可用集裝箱裝載的，使得其可在井場或天然氣源場所之間移動，或者其可以為固定安裝?！┮环N或多種酸氣體級分已經(jīng)在井場處被吸收至溶劑中，產(chǎn)生富溶劑，則將富溶劑運輸至在遠程處理地點的中心站，在該處酸氣體級分可從溶劑中除去以進行進一步加工或處置。在中心站場所回收酸級分的主要益處在于用于多于一種井場場所的富溶劑可以在單個中心站場所進行處理，顯著降低需要在鉆場適當(dāng)?shù)靥幚磉@些酸氣體級分的回收的基礎(chǔ)設(shè)施投資，或者對于鉆場而言，只要溶劑為有利地的且可運輸?shù)?，則可設(shè)想各種運輸方法或富溶劑的移動，包括通過卡車、火車、管線或其他方式。將富溶劑從井場場所運輸至中心站場所的具體模式將理解為包括所有這些運輸?shù)牟煌愋汀Ｔ诜椒ㄖ?在將富溶劑從一個或多個井場捕獲場所運輸至中心站場所之后的下一步驟是從富溶劑回收吸收的酸氣體級分。可在中心站場所進行酸回收步驟，中心站場所是不同于井場捕獲場所的場所，在那里所述至少一種希望的酸氣體級分已經(jīng)被吸收至貧溶劑6中從而生成有利且可運輸?shù)母蝗軇?。在中心站場所進行的酸回收步驟包括進行預(yù)訂的一組酸回收步驟，或者需要向富溶劑引導(dǎo)或施用過程參數(shù)以從中回收吸收的酸氣體級分。酸性回收過程的細節(jié)將取決于對貧溶劑的選擇以及其中分離的酸氣體級分，由于取決于從溶劑解吸酸氣體級分所需的因素，那些為完成該過程步驟所需的步驟、參數(shù)或裝置。本發(fā)明的該過程的酸回收步驟能夠在中心站場所使用酸回收裝置進行。酸回收裝置的一般不意的一個實施方案不于圖3中。酸回收裝置27的第一元件為與富溶劑源9的連接或界面19。富溶劑9為已經(jīng)在一個或多個井場捕獲場所吸收至少一種所選擇的酸氣體級分的溶劑，酸回收裝置27的富溶劑界面19可以包括與存儲罐或存儲容器的連接，在此情況下卡車或其他運輸容器用于存放富溶劑9，或者還可以包括(取決于系統(tǒng)剩余部分的構(gòu)造)與運送富溶劑9的管線的管線連接，甚至與載重拖車等的直接連接，裝載設(shè)備，通過拖車或火車車廂等可以被暫時附接以卸載接著除去并用于運輸更多富溶劑9，裝載的貧溶劑6也可以被傳送回至井場。除了富溶劑界面19，酸回收裝置27包括至少一種酸提取單元14。酸提取單元14包括實現(xiàn)從富溶劑9除去或回收所吸收的酸氣體級分中的至少一者所必需的裝置。在該特定情況下，顯示了兩個酸提取單元14以表明通過進行多于一個酸提取步驟來捕獲和/或除去多于一種酸氣體級分的概念。特別地，顯示了第一酸提取單元14，其包括回收第一經(jīng)回收的酸氣體級分15所必需的裝置或過程。在此情況下顯示了第一經(jīng)回收的酸氣體級分15以及第一經(jīng)回收的酸氣體級分排放界面20，該酸氣體級分排放界面主要為與存儲罐或經(jīng)回收的酸氣體級分15將被遞送至其中的其他裝置的界面。在該特定情況下，接著還顯示了第二酸提取單元14，該第二酸提取單元旨在表明使用該酸回收裝置27回收至少兩種酸氣體級分。貧溶劑排放界面21顯示為連接至第二酸提取單元14，且所述貧溶劑6 (如文中其他地方所述)設(shè)想在酸回收步驟結(jié)束時，原始貧溶劑6如果不純化也是相當(dāng)清潔的，不存在任何殘余酸氣體級分，因此能夠在井場使用本發(fā)明的方法進行重新利用。就第二酸提取單元14還示出了第二酸氣體級分排放界面22。為了表明可任選地包括在酸回收單元27內(nèi)的其他裝置，還示出了另外的酸氣體級分處理步驟16。另外的酸氣體級分處理裝置實際上可以為在27中的酸回收的一部分，或者酸氣體級分排放界面22可以簡單地連接至另外的但單獨用集裝箱裝載或獨立安裝的酸氣體級分處理裝置16。在任何情況下，在酸氣體級分加工步 驟和在16所示的裝置之后，示出了經(jīng)處理的酸氣體級分17和排放23。如上所述，根據(jù)所述方法使用的酸回收裝置可用集裝箱裝載或以其能夠在場所之間被移動的方式制造，使得通過區(qū)域性管線進料或者即使為了允許富溶劑從井場向中心站場所的相對短途的拖拉式區(qū)域性運輸，本發(fā)明的酸回收裝置能夠制造成可移動方式或固定安裝。該方法的關(guān)鍵要素之一在于從富溶劑回收酸氣體級分和下游加工將發(fā)生在不同于井場的中心站場所。通過開發(fā)從幾個酸氣源回收酸氣體級分并允許過程的某些部分集約化的方法，使得裝置成本得以最小化，并且在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中，將所希望的酸氣體級分吸收至有利的可運輸液體溶劑中還具有環(huán)境和安全性益處。如文中其他地方所列，根據(jù)本發(fā)明的方法可使用的中心站場所能夠相當(dāng)靠近一個或多個井場場所，在那里例如需要使用用集裝箱裝載或便攜的酸回收裝置，所述酸回收裝置通過低成本區(qū)域性管線連接至多個酸吸收場所，或者可能是這樣的情況需要使富溶劑9從較大數(shù)目的天然氣流起點聚集并運輸較長距離至較大的中心站場所。圖4示出了在本發(fā)明的一個方面中的系統(tǒng)的第一硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)在中心站場所包括至少一個井場捕獲單元23和至少一個酸回收單元27。在該特別的情況下，示出了井場1，井場捕獲裝置23通過天然氣流界面7連接至井場I。井場捕獲裝置23的詳情在本文其他地方論述。在該特定圖中顯示了用于原位存儲貧溶劑6的罐，以及用于捕獲和存儲包含吸收的酸氣體級分的富溶劑9的另一個罐。在該特定情況下，在中心站場所中的井場捕獲裝置23和裝置27之間移動富溶劑9的界面或模式為卡車。應(yīng)理解的是在一個如這樣的實施方案中，基礎(chǔ)設(shè)施成本得以最小化，因為在井場捕獲23與中心站場所27之間不使用管線。多個井場捕獲場所23能夠運輸至單個中心站場所27以進行解吸。而且，據(jù)推測，在中心站場所27處回收的貧溶劑能夠從中心站場所27運輸回至井場14，通過井場捕獲23再使用。在一個方面，臨時管線的網(wǎng)絡(luò)能夠基于區(qū)域性鉆場生成，其能夠以相對便宜的材料制成，因為該材料無需是非腐蝕性的，該網(wǎng)絡(luò)供給區(qū)域性安裝的臨時中心站場所。例如，要在井場使用的吸收裝置可能以某種方式用集裝箱裝載，使得其能夠在不同場所之間移動，類似的情況是酸回收裝置也可以用集裝箱裝載但構(gòu)造成如下方式例如滑道上的一組酸回收裝置能夠用于加工來自多個中心站場所的富溶劑。
在本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的一個實施方案中，在該網(wǎng)絡(luò)中中心站場所通過相對較低成本的管線連接至井口，除了將富溶劑9以管輸送至中心站場所外，一旦吸收的酸氣體級分從貧溶劑中除去，還有可能將貧溶劑6管線輸運回至井場場所，以再利用。
圖5顯示了該類型的區(qū)域性酸回收網(wǎng)絡(luò)的一個實施方案，其包括至少一個井場捕獲裝置23，該井場捕獲裝置能夠?qū)⒅辽僖环N酸氣體級分吸收至貧溶劑6中，生成富溶劑9，富溶劑可被運輸至中心站場所和單元27以待從中釋放酸氣體級分。中心站場所27繼而包括必需的裝置以從富溶劑9解吸或除去吸收的酸氣體級分，生成至少一種回收的酸氣體級分15和能夠被再使用的貧溶劑6。在圖5的實施方案中，顯示了四個井場1，其中三個通過管線的方式由其相應(yīng)的井場捕獲單元23連接至酸回收裝置27。示出了第四個井場I和相關(guān)的井場捕獲裝置23，其中卡車代表了這種類型的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造中包括富溶劑的各種運輸模式的能力。圖5還示出了從中心站場所返回至井場場所21的多個管線，其代表清潔的貧溶劑可以被以管輸送回至井場回收裝置以被再使用。本發(fā)明的方法的關(guān)鍵益處之一在于通過在中心站場所從富溶劑提取或解吸酸氣體級分，可通過將貧溶劑運輸回井場或氣源場所而在井場再使用貧溶劑吸收酸氣體級分。回收溶劑的能力將具有大的經(jīng)濟益處，但是還帶來顯著的環(huán)境改進，因為將沒有溶劑排放，或者與處置溶劑的方法相比，最起碼非常少或最少量的溶劑排放。還應(yīng)該理解的是通過從富溶劑9除去吸收的酸氣體級分，還可以將回收的貧溶劑6存儲或用于其他用途。除了在該方法中再利用的目的外再使用貧溶劑6的能力的唯一限制在于在中心站場所處獲得的純化水平，但是據(jù)信可得到清潔的貧溶劑6。在貧溶劑6中的輕微雜質(zhì)(包括少量殘余酸氣體級分)對于在該方法中再利用溶劑而言是不成問題的，因為貧溶劑6僅被有效地運輸回井場場所供使用。根據(jù)所述系統(tǒng)和方法的剩余部分選擇正確的供使用的貧溶劑溶液6，使得多于一種酸氣體級分可從天然氣流7回收。溶劑可由多種化學(xué)試劑組成，所述化學(xué)試劑設(shè)計成在現(xiàn)場操作參數(shù)下為所選擇的酸氣體級分提供有利的吸收特性。存在溶劑6，該溶劑能夠從天然氣流單獨地吸收多于一種酸氣體級分，可能基于應(yīng)用不同的吸收技術(shù)，實現(xiàn)將每個這樣選擇的酸氣體級分吸收至貧溶劑6中。例如，在硫化氫和二氧化碳的情況下，存在這樣的溶齊U，其能夠吸收這兩種酸氣體級分以有利地運輸包含這兩種產(chǎn)物的富溶劑，這些單獨的酸氣體級分接著還能夠在中心站場所從富溶劑解吸或除去。應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)想貧溶劑材料6和溶劑吸收單元8以及吸收參數(shù)或工藝的特定的組合，這將導(dǎo)致將多于一種酸氣體級分吸收至單個貧溶劑6中的能力，產(chǎn)生包含多于一種酸氣體級分的富溶劑，該富溶劑可繼而在中心站場所單獨地除去，所有這些變化也涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。進一步設(shè)想，本發(fā)明的方法可以改變成允許自某些酸氣體級分的天然氣流區(qū)域性氣體部分捕獲或分離的組合，同時某些其他酸氣體級分的溶劑吸收和遠程回收仍可根據(jù)文中所述方法的其余部分進行。把二氧化碳隔離在烴應(yīng)用中，二氧化碳是一種酸氣體級分，同時硫化氫或其他酸氣體級分仍可以吸收至溶劑中以進行運輸和遠程除去。在這種情況下，據(jù)信需要對溶劑吸收單元8進行本體改造以加入所要求的其他必需的設(shè)備，可能通過調(diào)節(jié)對所用的貧溶劑6的選擇，有可能是僅在井場回收一些酸氣體級分而不需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施或硬件投資[例如在合適的實施方案中，回收二氧化碳用于區(qū)域性存儲、分離、隔離、或再銷售]，同時仍提供對更難以處理或需要更昂貴設(shè)備等的其他酸氣體級分的遠程回收。提供圖6以顯示井場捕獲單元23的替代示意圖，其中顯示了區(qū)域性捕獲的部分30和區(qū)域性捕獲部分界面29。通過選擇合適的貧溶劑6和對井場捕獲單元23進行適當(dāng)?shù)男拚?，有可能在井場捕獲和隔離二氧化碳例如作為目標(biāo)酸氣體級分，而其他酸氣體級分如硫化氫等被吸收至貧溶劑6中從而進行惰性運輸和后續(xù)在中心站場所從溶劑的解吸或者釋放。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解井場捕獲裝置23為實現(xiàn)這種類型的混合的區(qū)域性和遠程酸回收方法所需的必需的裝置變體。參照圖7，示出了引入?yún)^(qū)域性捕獲步驟以區(qū)域性隔離一種酸氣體級分和將另一種酸氣體級分吸收至溶劑中用于遠程回收的方法的一個實施方案的示意圖。該方法可用于井場場所中以分離二氧化碳(為一種酸氣體級分)與酸性天然氣，在現(xiàn)場吸收二氧化碳之后簡單地立刻將其解吸以進行釋放或隔離。在圖7中所示的第一步驟類似于那些在圖I的方法中的步驟。在過程中的第一步驟是預(yù)處理酸性天然氣流以從中除去冷凝物。在步驟7-1和7-11中示出了預(yù)處理步驟以及從天然氣中除去冷凝物和進一步處理、銷售等。在預(yù)處理天然氣流之后，在過程中再次存在吸收步驟，如7-2處所示，其中設(shè)想將希望遠程處理和除去的一種或多種酸氣體級分吸收至溶劑中，生成富溶劑。接著將富溶劑在7-3處運輸至遠程中心站場所，在那里酸氣體級分從富溶劑中解吸，生成純化狀態(tài)的酸氣體級分和貧溶劑用于再循環(huán)。貧溶劑在井場可被再使用以吸收二氧化碳，所述二氧化碳為另一酸氣體級分，其就地解吸使得能夠就地進行加工或處置而無需運輸。情況可能如下可使用或設(shè)計相同的溶劑，所述溶劑吸收其他需要從天然氣中釋放的酸氣體級分以及二氧化碳，或者還可理解為可使用不同的溶劑。文中優(yōu)選的實施方案是將相同的溶劑設(shè)計為用于吸收或除去希望的所需的酸氣體級分，包括硫化氫、二氧化碳或任選地任何其他酸氣體級分，其中必需對過程參數(shù)進行調(diào)整以激活或提高溶劑組相對于所考慮的特定酸氣體級分的性能。在該圖中最后示出的是清潔天然氣的運輸，其還可再次包括傳統(tǒng)或常規(guī)的濕氣處理步驟等。當(dāng)從酸性天然氣中吸收用于遠程回收的酸氣體級分為硫化氫時，在中心站場所可加入的下一處理步驟為將硫化氫氣體加工成硫酸。除了由從酸性天然氣中回收的硫化氫加工或制得的產(chǎn)物硫酸外，還可由獲得的硫酸制得包含硫的農(nóng)業(yè)肥料。在由硫化氫制得硫酸(其相對較純，在中心站場所自富溶劑回收得到)之后，可將硫酸用于制備農(nóng)業(yè)肥料。硫酸可在中心站場所制得，或者還可在將硫化氫運輸之后制得，這樣安全性將被提高或者最大化，因為硫酸就地制造或在結(jié)合的位置制造且從富溶劑提取硫化氫。設(shè)想包括氨化肥料或磷肥的各種類型的肥料。以上僅被視作說明本發(fā)明的原理。此外，由于本領(lǐng)域技術(shù)人員易于想到許多改變和變化，其不旨在將本發(fā)明限制為所顯示和描述的精確的結(jié)構(gòu)和操作，因此，所有這些在結(jié)構(gòu)和操作上的合適的改變和變化均旨在落入本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種從在井場獲得的天然氣中回收酸的方法，所述方法包括 在井場從天然氣吸收至少一種酸氣體級分至溶劑中以形成酸性降低的天然氣和包含至少一種酸氣體級分的富溶劑，和 將富溶劑運送至遠程處理地點；以及 在遠程處理地點從富溶劑解吸至少一種酸氣體級分，從而得到酸氣體和貧溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述至少一種酸氣體包括硫化氫。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述至少一種酸氣體至少包括二氧化碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其進一步包括將由解吸富溶劑產(chǎn)生的貧溶劑運送回至另一井場并使用所述貧溶劑從在該另一井場獲得的天然氣吸收其他的至少一種酸氣體級分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其還包括將解吸的硫化氫進一步加工為硫酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述硫酸用于農(nóng)業(yè)肥料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中將所述富溶劑在儲罐中運送至遠程處理側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中將所述富溶劑通過管道運送至遠程處理地點。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑包括胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其進一步包括在井場預(yù)處理天然氣從而在將至少一種酸氣體級分吸收至溶劑之前從天然氣除去冷凝物。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述冷凝物包括水。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述冷凝物包括烴。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑包括多于一種化學(xué)試劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述遠程處理地點為中心站。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述中心站為很多井場服務(wù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在井場所用的吸收至少一種酸氣體級分的裝置是便攜的。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中將所述酸性降低的天然氣運送至不同于遠程處理地點的場所。
18.—種從在井場獲得的天然氣中回收酸的方法，所述方法包括 在井場處預(yù)處理天然氣以從天然氣除去冷凝物，所述冷凝物包括水； 在井場從天然氣吸收至少一種所選的酸氣體級分至溶劑中以形成酸性降低的天然氣和包含至少一種酸氣體級分的富溶劑，所述酸氣體級分至少包括硫化氫； 將富溶劑運送至遠程處理地點； 將酸性降低的天然氣運送至不同于遠程處理地點的場所； 在遠程處理地點從富溶劑解吸至少一種酸氣體級分，從而得到酸氣體和貧溶劑；以及 將由解吸富溶劑產(chǎn)生的貧溶劑運送回至井場并使用所述貧溶劑從在井場獲得的天然氣中吸收其他的至少一種酸氣體級分。
全文摘要
提供了一種用于從烴生產(chǎn)中的井場酸氣中回收硫化氫和其他酸氣體級分的方法。所選酸氣體級分在井場被吸收至非腐蝕性且可運送的溶劑溶液中，將富溶劑溶液運送至中心站場所，在中心站場所所選酸氣體級分從溶劑溶液解吸以進行進一步的處理或加工。接著可使貧溶劑溶液再循環(huán)。可使用單一合適的溶劑溶液從所述酸氣中回收多種酸氣體級分。可在井場而不是在中心站場所中吸收和解吸二氧化碳。在井場產(chǎn)生凈化氣用于下游加工或銷售。
文檔編號E21B43/34GK102639212SQ201080054306
公開日2012年8月15日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者R·諾利, S·埃爾 申請人:蘇爾瓦里斯股份有限公司