MXPA06002318A - Uso y regeneracion de solventes mejorados. - Google Patents

Abstract

Se describe un absorbedor (110) en una planta de tratamiento de gas (100) que produce un solvente rico (116) que es hervido vigorosamente al vacio para producir solvente rico hervido vigorosamente al vacio (134D) y gas de recirculacion (132D), en donde el gas de recirculacion (132D) no se mezcla con el gas de alimentacion del absorbedor (112) como se practica comunmente, sino que se mezcla con el solvente rico (116). Estas configuraciones exhiben una carga superior de solvente rico, reduciendo asi la circulacion del solvente. Las plantas de tratamiento de gas contempladas (100) adicionales tambien pueden incluir un regenerador (150) en el cual dioxido de carbono que provenga de vapor atmosferico hervido vigorosamente al vacio (142) del solvente rico (144) se emplee como un gas de depuracion en un regenerador (150) para depurar sulfuro de hidrogeno del solvente rico (144), y en donde se emplee gas dulce (144) para depurar el dioxido de carbono del solvente rico (144).

Description

USO y REGENERACION DE SOLVENTES MEJORADOS Campo de la invención El campo de la invención es el tratamiento de gases, y especialmente en lo que se refiere a la remoción de gases ácidos a base de solventes de varios gases de alimentación. Antecedentes de la invención La remoción de gas ácido de varias corrientes de gas, y especialmente la remoción de dióxido de carbono, dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno de corrientes de gas natural se ha vuelto cada vez más importante ya que las regulaciones para la emisión de gases ácidos se han vuelto cada vez más estrictas. Existen numerosos procesos para la remoción de gases ácidos conocidos en la técnica, y comúnmente se prefieren lo solventes físicos cuando las presiones del gas de alimentación son relativamente altas (es decir, por arriba de 14.06 kg/cm2 manométricos) . La absorción física de un gas ácido particular depende predominantemente del uso de solventes que tienen solubilidad selectiva para el gas ácido (por ejemplo, C02 o H2S) , y típicamente depende además de la presión y temperatura del solvente y gas crudo . Por ejemplo, se puede emplear metanol como un solvente físico orgánico de baja ebullición, como el REI?.: 169363 ejemplificado en patente de E.U.A. No. 2,863,527. Sin embargo, los requerimientos de entrada de energía para el enfriamiento son relativamente altos, y el proceso exhibe generalmente absorción de metano y etano más alta que la deseada, requiriendo de esta manera de grandes entradas de energía para la recompresión y recuperación. Como alternativa, los solventes físicos pueden operarse a temperaturas ambiente o ligeramente debajo de la ambiente, incluyendo carbonatos de propileno como los descritos en patente de E.U.A. No.2,926,751 y aquellos que usan N-metilpirrolidona o éteres glicólicos como los descritos en patente de E.U.A. No. 3,505,784. Aunque estos solventes pueden adecuadamente reducir los requerimientos de enfriamiento, por lo menos algunos de los procesos de absorción a base de carbonato de propileno están limitados a presiones de absorción de menos de 70.3 kg/cm2 (es decir, hasta presión sub-crítica) . En métodos conocidos adicionales, los solventes físicos pueden incluir también éteres de éteres dimetílicos de polietilenglicol, y específicamente dimetoxitetraetilenglicol como se muestra en patente de E.U.A. No. 2,649,166 o morfolina N-sustituida como la descrita en patente de E.U.A. No. 3,773,896. Aunque el uso de solventes físicos evita por lo menos algunos de los problemas asociados con los procesos de remoción de gases ácidos alternativos (por ejemplo, solventes químicos y/o membranas) , aún persisten generalmente varias dificultades. Entre otras cosas, al incrementarse el contenido de agua en el solvente, puede ocurrir la congelación en el circuito de solventes, requiriendo entonces de una temperatura operativa relativamente alta y de esta manera reduciendo la eficiencia del proceso de absorción. Más aún, la regeneración de solventes físicos requiere en muchos casos de vapor o calor externo para producir un solvente pobre adecuado para la remoción de gas ácido hasta el nivel de ppm. Esta regeneración del solvente conceptualmente es relativamente simple. Típicamente, solvente rico es sucesivamente vaporizado o hervido vigorosamente al vacío a presiones más bajas, y en muchos casos, procesado más en un regenerador que calienta el solvente vaporizado o hervido vigorosamente al vacío usando un calentador encendido con vapor o combustible. El solvente pobre calentado generado de esta manera es luego enfriado (por ejemplo, usando refrigeración externa) y bombeado al absorbedor . En estos procesos, al ser absorbido dióxido de carbono por el solvente, el calor de la solución de dióxido de carbono incrementa la temperatura del solvente dando como resultado un perfil de temperatura que se incrementa de arriba a abajo a través del absorbedor. En consecuencia, una limitación de la absorción física se basa en la temperatura del fondo del absorbedor relativamente alta, lo cual limita la capacidad de absorción de dióxido de carbono del solvente . Para superar los problemas asociados con una capacidad de absorción limitada, se puede incrementar la velocidad de circulación del solvente. Sin embargo, el incremento en la circulación del solvente incrementa significativamente los costos de refrigeración y el consumo de energía para bombear el solvente. Lo que es peor, una alta circulación de solvente en procesos de solvente conocidos .llevará a una pérdida incrementada de metano e hidrocarburos (debido a la co-absorción) . Como alternativa, una columna de depuración (equipada opcionalmente con una bomba de vacio) puede emplearse como un regenerador para el solvente, como se ejemplifica en una planta de remoción de gases ácidos mostrada en patente de E.U.A. No. 3,252,269 a Woertz. Aunque estos sistemas reducen comúnmente las demandas de energía para el calentamiento, la operación del depurador no obstante requiere de cierta energía (por ejemplo, bomba de vacío para depurador de vacío, o calentador para depurador atmosférico) . Así, aunque existen numerosos procesos para la remoción de gases ácidos con solventes físicos conocidos en la técnica, todos o casi todos ellos sufren de una o más desventajas. En forma más significativa, en numerosos sistemas conocidos, la velocidad de circulación de solvente es relativamente alta, entre otros factores, debido a una carga de solvente sub-óptima y a una depuración sub-óptima. Por lo tanto, existe aún la necesidad de configuraciones y métodos mejorados para la remoción de gases ácidos de un gas de alimentación usando un solvente físico. Breve descripción de la invención La presente invención está dirigida a configuraciones y métodos para la remoción de gases ácidos de varios gases de alimentación en los cuales se emplea un solvente físico para absorber los gases ácidos, y en los cuales gas de recirculación que proviene de la ebullición vigorosa al vacío o vaporización de solventes ricos se mezcla con el solvente rico generado en el absorbedor, mejorando de esta manera significativamente la carga de solvente, lo cual a su vez reduce significativamente la velocidad de circulación del solvente. Además u opcionalmente, la regeneración del solvente pobre puede llevarse a cabo en un depurador de vacío en el cual una porción de vapor de ebullición vigorosa al vacío atmosférico se emplea para depurar sulfuro de hidrógeno del solvente rico, mientras que una porción de gas dulce se alimenta por separado al depurador para depurar dióxido de carbono del solvente rico. Así, en un aspecto de la presente materia inventiva, las plantas de tratamiento de gas contempladas incluirán un absorbedor en el cual gas ácido se remueve de un gas de alimentación (por ejemplo, gas natural a una presión de por lo menos 140.6 kg/cm2 manométricos hasta tan alta como 210.9 kg/cm2 manométricos, que comprende dióxido de carbono y/o sulfuro de hidrógeno) usando un solvente físico para producir un solvente rico, en donde el solvente rico se pone en contacto con un gas de recirculación que se produce a partir del solvente rico. El gas de recirculación en las plantas particularmente preferidas se produce a partir de gases hervidos vigorosamente al vacío de una pluralidad de recipientes de ebullición vigorosa al vacío acoplados en serie, en donde el gas de recirculación es comprimido hasta la presión del absorbedor, y solvente rico se hierve vigorosamente al vacío de preferencia en un recipiente de ebullición vigorosa al vacío en una serie de recipientes de ebullición vigorosa al vacío para producir un solvente rico hervido vigorosamente al vacío atmosférico que es alimentado a un depurador de vacío para producir un solvente pobre. En aspectos preferidos adicionales de las plantas contempladas, el depurador de vacío recibe por separado como un gas de depuración el gas dulce producido por el absorbedor y el gas hervido vigorosamente al vacío atmosférico que proviene del recipiente de ebullición vigorosa al vacío. Se debe apreciar además que el solvente rico se pone en contacto con el gas de recirculación en la porción inferior del absorbedor. Como alternativa, el solvente rico se pone en contacto con el gas de recirculación en un mezclador estático fuera del absorbedor.

En consecuencia, visto desde otra perspectiva, las plantas de tratamiento de gas contempladas pueden comprender un recipiente de contacto en el cual un solvente rico que provenga de un absorbedor haga contacto con un gas de recirculación, en donde el gas de recirculación se produzca a partir del solvente rico y en donde el absorbedor reciba un gas de alimentación del cual se remueva un gas ácido usando un solvente físico, produciendo de esta manera el solvente rico. El recipiente de contacto en estas plantas comprende adecuadamente un mezclador estático, en donde el recipiente de contacto puede ser además acoplado fluidamente a un recipiente de ebullición vigorosa al vacío. El solvente rico en estas plantas es de preferencia hervido vigorosamente al vacío corriente abajo del recipiente de contacto en una pluralidad de recipientes de ebullición vigorosa al vacío acoplados secuencialmente, en donde cada uno de los recipientes de ebullición vigorosa al vacío produce una porción del gas de recirculación. Además, al menos uno de los recipientes de ebullición vigorosa al vacío puede producir un gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío y un solvente rico hervido vigorosamente al vacío que sea alimentado al interior de un regenerador para producir un solvente pobre para el absorbedor. El absorbedor en las configuraciones contempladas producirá por lo tanto un gas dulce, en donde al menos una porción del gas dulce y al menos una porción del gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío se alimentan por separado al regenerador como gases de depuración. Los regeneradores que se prefieren especialmente están configurados de tal manera que el dióxido de carbono en el gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío rico en dióxido de carbono depure sulfuro de hidrógeno del solvente rico hervido vigorosamente al vacío, y de tal manera que al menos una porción del gas dulce depure el dióxido de carbono del solvente rico hervido vigorosamente al vacío. Por lo tanto, visto desde otra perspectiva, las plantas de tratamiento de gas contempladas pueden incluir un recipiente de ebullición vigorosa al vacío que produzca un gas hervido vigorosamente al vacío atmosférico que comprenda un primer gas ácido y un solvente rico hervido vigorosamente al vacío que comprenda un segundo gas ácido, y un depurador de vacío que esté acoplado fluidamente al recipiente de ebullición vigorosa al vacío y produzca un solvente pobre a partir del solvente rico hervido vigorosamente al vacío, en donde el gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío y el gas dulce producidos por el absorbedor son alimentados al interior del depurador de vacío en una posición tal que el primer gas ácido (por ejemplo, dióxido de carbono) depure al segundo gas ácido (por ejemplo, sulfuro de hidrógeno) del solvente rico hervido vigorosamente al vacío, y el gas dulce depure al primer gas ácido del solvente rico.

El recipiente de ebullición vigorosa al vacío en estas plantas puede recibir adecuadamente un solvente rico que provenga de un absorbedor, en donde el solvente rico se pone en contacto con un gas de recirculación antes de que el solvente rico entre en el recipiente de ebullición vigorosa al vacío. El gas de recirculación se produce de preferencia en otro recipiente de ebullición vigorosa al vacío que está acoplado fluidamente corriente arriba del recipiente de ebullición vigorosa al vacío y acopado fluidamente corriente abajo al absorbedor (por ejemplo, mediante la combinación de gases de ebullición vigorosa al vacío de presión alta y media) . Las plantas adecuadas pueden incluir además un recipiente de contacto en el cual el solvente rico haga contacto con el gas de recirculación. Varios objetivos, características, aspectos y ventajas de la presente invención se harán más aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas de la invención, junto con las figuras anexas en las cuales los números iguales representan componentes similares. Breve descripción de la figura La figura 1 es una vista esquemática de una planta de remoción de gases ácidos ejemplar de acuerdo con la presente materia inventiva.

Descripción detallada de la invención Los inventores descubrieron inesperadamente que la velocidad de circulación de solvente puede reducirse significati amente cuando al menos una porción del gas de recirculación se alimenta directamente al solvente rico en lugar de ser alimentada a o combinada (o mezclada) con la corriente de gas de alimentación, y/o cuando al menos una porción de un gas de ebullición vigorosa al vacío (de preferencia) atmosférico y una porción de gas dulce se alimentan por separado en el depurador de vacío de tal manera que el gas de ebullición vigorosa al vacío se use como un gas de depuración para depurar sulfuro de hidrógeno del solvente rico, y de tal manera que el gas dulce se use como un gas de depuración para depurar dióxido de carbono del solvente rico . Una configuración ejemplar para una planta de tratamiento de gas de acuerdo con la presente materia inventiva se ilustra en al figura 1, en la cual la planta 100 tiene un absorbedor 110 que recibe un gas de alimentación 112 y produce gas dulce 114. Cuando es adecuado, el gas de alimentación 112 es expandido hasta la presión del absorbedor y enfriado en intercambiadores de calor 120? y 120B, y el enfriador 120C antes de entrar en el absorbedor 110. Solvente pobre 130 entra en el absorbedor y absorbe en forma de contracorriente el gas ácido (o gases ácidos) contenido en el gas de alimentación 112. El solvente rico 116 así formado se pone en contacto después en el fondo del absorbedor 110 con gas de recirculación 132D, el cual ha sido enfriado en el enfriador 120D e intercambiadores de calor 120? y 120B contra el gas dulce 114 y solvente rico enriquecido y hervido vigorosamente al vacío 134D, respectivamente. Se debe notar particularmente que al poner en contacto el solvente rico con el gas de recirculación se ocasionará una carga de solvente significativamente incrementada con los gases ácidos, y de esta manera se reducirá la velocidad de circulación del solvente. El solvente rico enriquecido adicionalmente de esta manera 116' es después hervido vigorosamente al vacío en tres etapas sucesivas, en donde los vapores de ebullición vigorosa al vacio 132A, 132B y 132C se combinan (usando compresión y enfriamiento adecuados) para formar el gas de recirculación 132D, mientras que el solvente rico enriquecido hervido vigorosamente al vacío 116' se hierve vigorosamente al vacío más hasta casi la presión atmosférica y (después de la extracción de su contenido de refrigerante) se separa en el tambor de ebullición vigorosa al vacío 140 en vapor de ebullición vigorosa al vacío atmosférico 142 y solvente rico de ebullición vigorosa al vacío atmosférico 144. El regenerador 150 opera como un depurador de vacío que recibe el solvente rico hervido vigorosamente al vacío atmosférico 144 y produce el solvente pobre 130. Los gases ácidos 152 salen del regenerador 150 y son comprimidos y enfriados para uso adicional . En configuraciones particularmente preferidas, el depurador 150 se configura de' tal manera que el vapor de ebullición vigorosa al ' vacío atmosférico 142 entre en el depurador como un gas de depuración separadamente de y en una posición por arriba del gas dulce 114, el cual se emplea también como un gas de depuración. Se debe apreciar especialmente que en estas configuraciones, el dióxido de carbono en el vapor de ebullición vigorosa al vacío atmosférico 142 depurará sulfuro de hidrógeno del solvente rico, mientras que el gas dulce 114 depurará el dióxido de carbón del solvente rico. Estas configuraciones han demostrado reducir significativamente la velocidad de circulación de solvente (véase abajo) . Se contempla generalmente que las configuraciones y métodos presentados en la presente no necesariamente tienen que ser limitados a una planta de tratamiento de gas para el procesamiento de gas natural , y se debe apreciar que numerosas plantas alternativas pueden incorporar una o más características inventivas como las ilustradas y descritas en la presente. Por ejemplo, los esquemas de uso de generación de solventes contemplados pueden emplearse en numerosas plantas que remuevan dióxido de carbono y/o sulfuro de hidrógeno de gas natural procesado o no procesado o varios gases de refinería. Más aún, las configuraciones contem ladas también pueden emplearse cuando solutos que no sean (pero que no necesariamente excluyan) dióxido de carbono y/o sulfuro de hidrógeno sean removidos de un gas a alta presión usando un solvente físico o un solvente que comprenda un solvente físico. En consecuencia, la fuente, composición y/o presión de gases de alimentación adecuados pueden variar sustancialmente. Sin embargo, se contempla generalmente que los gases de alimentación adecuados comprenderán al menos un componente de gas ácido (por ejemplo, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, etc.), y tendrán una presión de al menos 3.515 kg/cm2 manométricos , muy preferiblemente al menos 7.03 kg/cm2 manométricos, aún más preferiblemente al menos 35.15 kg/cm2 manométricos y todavía más preferiblemente al menos 140.6 kg/cm2 manométricos. Además, dependiendo de la fuente particular del gas de alimentación, el tipo y concentración del gas ácido pueden variar sustancialmente. Por ejemplo, cuando la fuente de gas de alimentación sea un gas natural que provenga de una formación, dióxido de carbono puede estar presente en una concentración de hasta 15% (y todavía más alta cuando se lleve a la práctica EOR) , y sulfuro de hidrógeno puede estar presente a una concentración de hasta 100 ppmv (o más) . Otros componentes predominantes son típicamente compuestos de hidrocarburo, pero también compuestos inertes, incluyendo N2> He, etc. u 02. Por lo tanto, los gases de alimentación ejemplares incluyen gas natural procesado (por ejemplo, deshidratado o agotado en C5+) y no procesado, gases de refinería, gases para separación criogénica, etc., los cuales pueden procesarse típicamente a una velocidad de flujo de varios 100000 SCFD hasta varios trillones de SCFD. Más aún, se contempla que el gas de alimentación puede ser pretratado, y los pre-tratamientos contemplados incluyen la remoción al menos parcial de un componente que de otra manera interferiría con el proceso de absorción y/o regeneración (por ejemplo, componentes que pudieran condensarse, congelarse o reaccionar con el solvente) , o al menos la remoción parcial de un componente indeseable que pudiera de otra manera ser removido después del proceso de tratamiento de gas en configuraciones contempladas. Con respecto al absorbedor, se contempla generalmente que todos los tipos conocidos de absorbedores pueden emplearse en conjunto con las enseñanzas presentadas en la presente, y se debe reconocer que el tipo particular de absorbedor al menos en parte dependerá de la composición, velocidad de flujo, presión y/o temperatura particulares del gas de alimentación. Sin embargo, se prefiere típicamente que el absorbedor sea un absorbedor de bandejas con al menos ocho, y muy pre eriblemente diez (o más) etapas de equilibrio. Las presiones operativas típicas serán de al menos 7.03 kg/cm2 manométricos, muy típicamente al menos 35.15 kg/cm2 manométricos, aún más típicamente al menos 70.3 kg/cm2 manométricos y más típicamente 140.6 kg/cm2 manométricos, con velocidades de flujo de entre alrededor de varios 100000 SCFD a varios trilíones de SCFD de gas de alimentación . Cuando el gas de recirculación se mezcla con el solvente rico en el fondo del absorbedor, se prefiere generalmente que el punto de alimentación del gas de recirculación en el absorbedor esté en una ubicación que sea al menos una etapa de equilibrio separada y debajo de la ubicación en donde el gas de alimentación enfriado entre al absorbedor. Ya que el volumen del gas de recirculación es relativamente bajo (en comparación con el volumen del gas de alimentación enfriado) , se prefiere generalmente que el gas de recirculación sea directamente burbujeado al solvente rico para asegurar una transferencia de masas adecuada. Sin embargo, todos los demás dispositivos de alimentación de gas conocidos que aseguren una transferencia de masas suficiente también se consideran adecuados en la presente. Por ejemplo, el gas de recirculación puede hacer contacto con el solvente rico en la columna de una manera co-corriente o contracorriente, y puede ser burbujeado en el solvente rico o un impulsor u otro dispositivo de mezclado puede ayudar en el contacto .

Por supuesto, se debe reconocer que el contacto del gas de recirculación con el solvente rico no necesariamente tiene que ser limitado a poner en contacto el solvente rico con el gas de recirculación dentro del absorbedor (típicamente la porción inferior) . Por lo tanto, como alternativa o además, se contempla que uno o más mezcladores estáticos u otros dispositivos de mezclado que estén separados del absorbedor pueden usarse para poner en contacto el solvente rico con el gas de recirculación, y cuando sea deseable, una etapa de ebullición vigorosa al vacio puede incluirse en estas configuraciones. Más aún, aunque no se prefiere, se contempla también que al menos una porción del gas de recirculación puede alimentarse al solvente rico en un punto corriente abajo de un primer recipiente de ebullición vigorosa al vacio (por ejemplo, en una corriente de solvente rico hervido vigorosamente al vacío) . Se prefiere generalmente que el gas de recirculación se proporcione por el producto de vapor de al menos uno, y más típicamente todos los tambores de ebullición vigorosa al vacío que se usen para hervir vigorosamente al vacío el solvente rico, en donde los tambores de ebullición vigorosa al vacío reciben secuenci lmente solvente rico que proviene del absorbedor o un recipiente de ebullición vigorosa al vacio corriente arriba. Sin embargo, en un aspecto menos preferido, se contempla también que al menos algunos de los vapores hervidos vigorosamente al vacío también pueden ser mezclados al menos temporalmente con el gas de alimentación (por ejemplo, cuando el gas de alimentación tenga una concentración de gas ácido relativamente alta) . Dependiendo de la cantidad de gas ácido en el gas de recirculación, se prefiere generalmente que el gas de recirculación sea enfriado en una o más etapas antes de hacer contacto con el solvente rico. Aunque todas las maneras conocidas de enfriamiento del gas de recirculación se contemplan, se prefiere generalmente que el gas de recirculación sea enfriado usando un enfriador, en donde el contenido de refrigeración se proporcione de preferencia desde una fuente dentro de la planta de tratamiento de gas (por ejemplo, gas dulce frío, o solvente rico hervido vigorosamente al vacío atmosférico frío) . Las configuraciones de enfriamiento que se prefieren especialmente incluyen aquellas en las cuales varias corrientes de gas de recirculación se combinan para crear una sola corriente de gas de recirculación que tiene una presión que es sustancialmente idéntica (por ejemplo, +/- 10%) a la presión del absorbedor, y en donde cada una de las varias corrientes de gas de recirculación se enfría individualmente en una serie de intercambiadores de calor, y/o en el cual la corriente de gas de recirculación individual (combinada) se enfría en un solo intercambiador de calor . Como alternativa o además, el enfriamiento también puede proporcionarse al solvente rico después de poner en contacto el gas de recirculación usando un enfriador, o intercambiador de calor. En otros aspectos contemplados adicionales de la presente materia inventiva, el gas de recirculación puede comprender (o puede incluso ser completamente reemplazado por) una corriente de gas adicional que incluya cantidades significativas de un gas ácido (por ejemplo, más que en el gas de alimentación, y típicamente al menos 2%) , en donde esa corriente de gas adicional puede ser cualquier corriente de gas que no sea el gas de alimentación (por ejemplo, gases de combustión comprimidos, u otras corrientes de gas que contengan dióxido de carbono, incluyendo gases regeneradores de catalizadores) . Los solventes adecuados incluyen todos los solventes físicos y mezclas que comprenden los mismos, en donde el solvente puede exhibir además selectividad hacia los gases ácidos específicos. Por lo tanto, los solventes físicos que se prefieren especialmente incluyen carbonato de propileno, cianoacetato de metilo, éter dimetílico de polietilenglicol , N-metil-2-pirrolidona y metanol . Después de hervir vigorosamente al vacío el solvente rico para extraer al menos una porción de los vapores de gas no ácido en el solvente rico, se prefiere generalmente hervir vigorosamente al vacío el solvente rico hasta la presión atmosférica para de esta manera crear un gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío enriquecido en gas ácido y un solvente rico hervido vigorosamente al vacío atmosférico. El término "gas hervido vigorosamente al vacío atmosférico" según se usa en la presente, se refiere a un gas que se produce a partir del solvente rico al hervir vigorosamente al vacío el solvente rico hasta una presión de entre aproximadamente 0.8436 y 1.1951 kg/cm2. En forma similar, el término "solvente rico hervido vigorosamente al vacío atmosférico" según se usa en la presente se refiere a un solvente que se produce a partir del solvente rico al hervir vigorosamente al vacío el solvente rico hasta una presión de entre alrededor de 0.8436 y 1.1951 kg/cm2. En la mayoría de los casos, y dependiendo además de la presión particular, el gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío es relativamente rico en dióxido de carbono. Por lo tanto, se prefiere generalmente que al menos una porción del gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío se alimente al interior del regenerador como un gas de depuración para sulfuro de hidrógeno, mientras que otra porción pueda emplearse para uso adicional del gas ácido (por ejemplo, recompresión y secuestro hasta una formación, licuefacción de dióxido de carbono y/o alimentación a un proceso de Clauss, etc.). Se debe notar particularmente que el gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío de preferencia no se combina con el gas dulce para formar un gas de depuración en el depurador de vacío, sino que será alimentado al depurador separado por al menos una, y muy preferiblemente dos o más etapas de equilibrio sobre la posición en donde el gas dulce entra en el regenerador. Por lo tanto, se debe reconocer que el dióxido de carbono en el gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío actúa como un gas de depuración para sulfuro de hidrógeno, mientras que el gas dulce actúa como un gas de depuración para el dióxido de carbono . En consecuencia, los regeneradores preferidos se operan típicamente como depuradores de vacío, y todas las configuraciones de depuradores de vacío conocidas se consideran adecuadas para usarse en la presente, siempre y cuando al menos parte del gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacio y el gas dulce se introduzcan por separado en el depurador (véase arriba) . Cuando sea deseable, un calentador auxiliar puede acoplarse térmicamente al depurador para ayudar a la depuración. Más aún, se debe reconocer que al menos una porción del gas dulce puede ser reemplazada por cualquier otro gas de depuración adecuado, especialmente aquellos disponibles en la planta de tratamiento de gas (por ejemplo, nitrógeno, aire y otro gas adecuado) . Los gases ácidos separados de esta manera del depurador pueden ser después usados para una separación adicional o desecho adecuado .

Con respecto a las tuberías, bombas, válvulas, recipientes de ebullición vigorosa al vacío, intercambiadores de calor, enfriadores, compresores, expansores y otro equipo no mencionado arriba, se debe apreciar que las configuraciones contempladas generalmente pueden construirse usando materiales y componentes convencionales bien conocidos para una persona de capacidad ordinaria en la técnica. Así, los inventores contemplan generalmente una planta en la cual gas ácido es removido de un gas de alimentación en un absorbedor usando un solvente físico para producir un solvente rico, en donde el solvente rico se pone en contacto con un gas de recirculación que se produce a partir del solvente rico. En un aspecto preferido, las plantas de tratamiento de gas adecuadas pueden por lo tanto incluir un recipiente de contacto en el cual un solvente rico que provenga de un absorbedor haga contacto con un gas de recirculación, en donde el gas de recirculación se produzca a partir del solvente rico, y en donde el absorbedor reciba un gas de alimentación del cual se remueva un gas ácido usando un solvente físico, produciendo así el solvente rico. De esta manera, las plantas de tratamiento de gas contempladas comprenderán un recipiente de ebullición vigorosa al vacío que produzca un gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío que comprenda un primer gas ácido y un solvente rico hervido vigorosamente al vacío que comprenda un segundo gas ácido, y un depurador de vacío acoplado fluidamente al recipiente de ebullición vigorosa al vacío y que produzca un solvente pobre a partir del solvente rico hervido vigorosamente al vacio, en donde el gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío y un gas dulce se alimenten al interior del depurador de vacio en una posición tal que (a) el primer gas ácido depure al segundo gas ácido que provenga del solvente rico hervido vigorosamente al vacío y (b) el gas dulce depure al primer gas ácido que provenga del solvente rico. Ej mplos Se llevó a cabo una simulación por computadora en una planta de tratamiento de gas ejemplar con una configuración sustancialmente como la mostrada en la figura 1. En el caso "Base", el gas de alimentación fue gas natural a alta presión y fue procesado a una presión de absorbedor de alrededor de 1757.5 kg/cm2 manométricos, en donde el absorbedor tenía diez etapas de equilibrio. El depurador de vacío tenía seis etapas de equilibrio. La planta de tratamiento de gas se configuró para remover dióxido de carbono de aproximadamente 12% molar hasta aproximadamente 1.5% molar, y sulfuro de hidrógeno de alrededor de 90 ppmv hasta menos de aproximadamente 4 ppmv a una velocidad de flujo de gas de alimentación de 1.6 trillones de SCFD con aproximadamente 17000 gpm de carbonato de polipropileno pobre como solvente físico.

Una modificación a esta configuración del proceso es mostrada en la tabla abajo como ""Caso 1", el cual es idéntico al caso Base, con excepción de que el depurador de vacio tiene cuatro etapas de equilibrio más una etapa debajo de la ubicación de alimentación del gas de depuración rico en dióxido de carbono (es decir, el vapor de ebullición vigorosa al vacío atmosférico) , en donde una porción del gas dulce que proviene del absorbedor se alimenta al depurador de vacío en el fondo del regenerador (es decir, debajo de la alimentación del vapor de ebullición vigorosa al vacío atmosférico) . Las velocidades de flujo del gas rico en dióxido de carbono y el gas dulce son idénticas a las del caso Base. Esta configuración tuvo una reducción en la circulación de solvente de aproximadamente 3%. Otra modificación al caso Base es una configuración de proceso mostrada en la tabla abajo como "Caso 2", el cual es idéntico al caso Base, con excepción de que una etapa adicional se añade al absorbedor debajo de la alimentación del gas de alimentación enfriado, y que el gas ' de recirculación se alimentó al fondo del absorbedor. Esta conf guración tuvo una reducción en la circulación de solvente de alrededor de 2.7%. Una modificación más al caso Base es una configuración de proceso mostrada en la tabla abajo como "Caso 3", el cual es idéntico al Caso 1, con excepción de que una etapa adicional se añade al absorbedor debajo de la alimentación del gas de alimentación enfriado, y que el gas de recirculación se alimentó al fondo del absorbedor. Esta configuración tuvo una reducción en la circulación de solvente de alrededor de 5.3%. Una modificación más al caso Base es una configuración de proceso mostrada en la tabla abajo como "Caso 4", el cual es idéntico al Caso 3 con excepción de que el depurador de vacío tiene cuatro etapas de equilibrio más dos etapa debajo de la ubicación de alimentación del gas de depuración rico en dióxido de carbono (es decir, el vapor de ebullición vigorosa al vacío atmosférico) , en donde una porción del gas dulce que proviene del absorbedor se alimenta al depurador de vacío en el fondo del regenerador (es decir, debajo de la alimentación del vapor de ebullición vigorosa al vacío atmosférico) . Esta configuración tuvo una reducción en la circulación de solvente de aproximadamente 7.1%. Común para todos los Casos 1-4, además de una reducción en la circulación de solvente, es una mejora moderada en la recuperación de componentes C3 y C4 a partir del gas de alimentación y una reducción adicional de sulfuro de hidrógeno en el gas dulce. Los detalles de proceso adicionales se proporcionan en las siguientes tablas.

I CASO ABSORBEDOR DEPURADOR SOLVENTE POBRE Etapas Mezclador Etapas Mezclador Vel. Fracción en moles (N) (N) (N (N) g mol/hr Cl C02 H2S I Base 10 0 6 0 47,763 2.5 E-5 5.5 1.3 E-3 E-5 1 1 10 0 4 1 46,378 9.5 2.6 E-5 1.2 E-5 E-5 I 2 10 1 4 0 46,493 2.5 E-5 5.5 E-3 1.5 E-5 S 3 10 1 4 1 45,359 9.5 E-5 2.6 E-3 1.2 E-5 1 4 10 1 4 2 44,588 1.2 £-4 1.5 E-3 1.1 E-5 De esta manera, se han descrito modalidades y aplicaciones especificas de configuraciones mejoradas para el uso y regeneración de solventes. Sin embargo, debe ser aparente para aquellos expertos en la técnica que muchas más modificaciones aparte de aquellas ya descritas son posibles sin alejarse de los conceptos inventivos de la presente. La materia inventiva, por lo tanto, no debe ser restringida excepto en el espíritu de las reivindicaciones anexas . Más aún, al interpretar tanto la descripción como las reivindicaciones, todos los términos deben interpretarse de la manera más amplia posible consistente con el contexto. En particular, los términos "comprende" y "que comprende"' se deben interpretar como refiriéndose a elementos, componentes o etapas de una manera no exclusiva, indicando que los elementos, componentes o etapas mencionados pueden estar presentes, o utilizarse, o combinarse con otros elementos, componentes o etapas que no se mencionen expresamente. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una planta de tratamiento de gas caracterizada porque comprende un absorbedor en el cual gas ácido es removido de un gas de alimentación usando un solvente físico para producir de esta manera un solvente rico, en donde el solvente rico se pone en contacto con un gas de recirculación en una ubicación corriente abajo de una etapa de equilibrio en donde el gas de alimentación entra en el absorbedor, y en donde el gas de recirculación se produce a partir del solvente rico.

2. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porgue el gas de alimentación comprende gas natural a una presión de al menos 140.6 kg/cm2 manométricos , y en donde el gas ácido es al menos uno de sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono.

3. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el gas de recirculación se produce a partir de gases hervidos vigorosamente al vacío de una pluralidad de recipientes de ebullición vigorosa al vacío acoplados en serie, y en donde el gas de recirculación es comprimido hasta la presión del absorbedor.

4. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el solvente rico es hervido vigorosamente al vacío en un recipiente de ebullición vigorosa al vacío para producir un solvente rico hervido vigorosamente al vacío atmosférico que es alimentado a un depurador de vacío para producir un solvente pobre.

5. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el depurador de vacío recibe por separado como un gas de depuración un gas dulce producido por el absorbedor y gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío que proviene del recipiente de ebullición vigorosa al vacío.

6. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el solvente rico se pone en contacto con el gas de recirculación en la porción inferior del absorbedor.

7. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el solvente rico se pone en contacto con el gas de recirculación en un mezclador estático fuera del absorbedor.

8. Una planta de tratamiento de gas caracterizada porque comprende un recipiente de contacto en el cual un solvente rico que se forma en un absorbedor hace contacto con un gas de recirculación, en donde el gas de recirculación se produce a partir del solvente rico, y en donde el absorbedor recibe un gas de alimentación del cual se remueve un gas ácido usando un solvente físico, produciendo así el solvente rico.

9. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el gas de alimentación comprende gas natural a una presión de al menos 140.6 kg/cm2 manométricos , y en donde el gas ácido es al menos uno de sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono.

10. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porgue el recipiente de contacto comprende un mezclador estático, y en donde el recipiente de contacto está acoplado fluidamente a un recipiente de ebullición vigorosa al vacío.

11. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el solvente rico es hervido vigorosamente al vacío corriente abajo del recipiente de contacto en una pluralidad de recipientes de ebullición vigorosa al vacío acoplados secuencialmente, en donde cada uno de los recipientes de ebullición vigorosa al vacío produce una porción del gas de recirculación.

12. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque al menos uno de los recipientes de ebullición vigorosa al vacío produce un solvente rico hervido vigorosamente al vacío que es alimentado a un regenerador para producir un solvente pobre para el absorbedor, y en donde el por lo menos un recipiente de ebullición vigorosa al vacío produce además un gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío.

13. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el absorbedor produce un gas dulce, en donde el regenerador es un depurador de vacío, y en donde al menos una porción del gas dulce y al menos una porción del gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío se alimentan por separado al interior del regenerador como un gas de depuración.

14. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porgue el regenerador está configurado de tal manera que el dióxido de carbono en el gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío depure sulfuro de hidrógeno del solvente rico hervido vigorosamente al vacío, y que la por lo menos una porción del gas dulce depure el dióxido de carbono del solvente rico hervido vigorosamente al vacío .

15. Una planta de tratamiento de gas caracterizada porque comprende : un recipiente de ebullición vigorosa al vacío que produce un gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío que comprende un primer gas ácido y un solvente rico hervido vigorosamente al vacío que comprende un segundo gas ácido; un depurador de vacío acoplado fluidamente al recipiente de ebullición vigorosa al vacío y que produce un solvente pobre a partir del solvente rico hervido vigorosamente al vacío y en donde el gas atmosférico de ebullición vigorosa al vacío y un gas dulce se alimentan al interior del depurador de vacio en una posición tal que (a) el primer gas ácido depure el segundo gas ácido del solvente rico hervido vigorosamente al vacío y (b) el gas dulce depure el primer gas ácido del solvente rico.

16. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el primer gas ácido es dióxido de carbono, y en donde el segundo gas ácido es sulfuro de hidrógeno.

17. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el recipiente de ebullición vigorosa al vacío recibe un solvente rico que proviene de un absorbedor, en donde el solvente rico se pone en contacto con un gas de recirculación antes de que el solvente rico entre en el recipiente de ebullición vigorosa al vacío.

18. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el gas de recirculación se produce en otro recipiente de ebullición vigorosa al vacío que está acoplado fluidamente corriente arriba del recipiente de ebullición vigorosa al vacío y acoplado fluidamente corriente abajo al absorbedor.

19. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque comprende además un recipiente de contacto en el cual el solvente rico hace contacto con el gas de recirculación.

20. La planta de tratamiento de gas de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el absorbedor recibe un gas de alimentación a una presión de al menos 140.6 kg/cm2 manométricos, y en donde el gas de alimentación comprende un gas natural .