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CN109562318A - 用于回收酸性气体处理中的吸收剂的方法和设备 - Google Patents

用于回收酸性气体处理中的吸收剂的方法和设备 Download PDF

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埃里克·斯图尔特
罗德里戈·扎莫拉
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Inlex America Ltd
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Abstract

一种用于对酸性气体进行连续处理的方法和设备，包括通过将离开再生器和/或离开吸收器的流引入静态混合区来回收吸收化学品，在静态混合区中，添加补充的洗涤水以回收吸收化学品。提供了对现有技术方法的改进，其中包括一个或多个吸收化学品回收单元，以提高和/或最大化离开再生器和/或离开吸收器的回收吸收化学品的量的增加。吸收化学品回收单元可以包括混合单元，其中，向酸质气体和吸收化学品的流添加液体，以与流中的吸收化学品混合并吸收该吸收化学品。

Description

用于回收酸性气体处理中的吸收剂的方法和设备
发明人：
Ulises I.Cruz，墨西哥公民，住址：2921Perdido Bay Lane,Pearland,Texas77584。Erik J.Stewart，美国公民，住址：11801Crescent Cove Drive，Pearland,Texas 77584。Rodrigo Zamora，墨西哥公民，住址：2312Webster,Houston Texas 77003。
相关申请的交叉引用
不适用
关于联邦资助研究或开发的声明
不适用
“微缩胶片附录”的引用
不适用
背景技术
现有技术系统
图1示意性地示出了现有技术的胺吸收/再生方法和设备。在该现有技术系统中，吸收器500优选地为高度适合的塔形式，并设置有质量传递系统550，诸如挡板、塔板、填料或其它适合的内构件，用以产生降低流速并且使向下流动的液体与向上流动的气体高效接触的效果。
通过上部入口520处的管线710将吸收剂放入吸收器500内。优选地，当待处理的气体通过管线540输送至下部时，吸收剂连续递送至吸收器500。
汽提气从吸收器500的顶部在出口530处通过管线1530脱离，而吸收化学品(与被吸收气体一起)从底部在出口510处通过管线610脱离。
吸收器500流体连接有再生器800，再生器具有适合的装置850，用于实现携载被吸收“酸质气体”的向下流动的吸收化学品(在入口820处通过管线620进入再生器800)与向上流动的蒸汽(其将酸质气体与再生器800中向下流动的吸收剂分离，然后在上部出口830处通过管线1110离开再生器800)密切接触。
携载被吸收酸质气体的吸收化学品通过泵650或者通过吸收器500与再生器800的较高压差通过管线610和620引导至再生器800的顶部，并通过上部入口820进入再生器800。携载被吸收酸质气体的吸收化学品在通过热交换器600时被管线630中的较高温度的再生吸收化学品加热，较高温度的再生吸收化学品通过下部出口810离开再生器800。反过来，管线630中的再生吸收化学品在通过热交换器600时又被管线610和620中的携载被吸收酸质气体的较低温度的吸收化学品冷却。
在再生器800的底部是加热装置(例如，再沸器/热交换器900)，加热装置通过煮沸吸收化学品中的水蒸气生成蒸汽。再生器800中通过升温和汽提蒸汽从吸收剂中驱出酸质气体，并使酸质气体从再生器800的顶部在上部出口830处通过管线1110脱离。
泵640或系列泵通过管线630从再生器800的底部(底部出口810处)收回再生吸收化学品，并将再生吸收化学品通过管线630、640递送至吸收器500，以及通过管线710递送至吸收器500的顶部(入口520处)。
优选地，再生器800的温度高于吸收器500。因此，期望的是将通过管线610和620输送至再生器800的流进行加热，并将通过管线630、640和710输送至吸收器500的流进行冷却。这种加热和冷却可以通过任何适合形式的热交换器600(以及可能的附加热交换器700)完成。来自再生器500的底部510、在管线610和620中流动的携载被吸收酸质气体的吸收剂沿一个方向通过热交换器600，而来自吸收器800的底部810、在管线630中的再生吸收化学品的流沿相反方向通过热交换器600，直至再生器500的上部520。由于在管线630和640中流动的再生吸收化学品流的流温度下降可能不够，因此可以设置附加的冷却热交换器700，以使得最终在入口520处进入吸收器500之前，该流的温度从管线640到管线710降低得甚至更多。
在实施该工艺时，管线540中的待处理的酸质气体被递送至吸收器500并向上通过吸收器500。二氧化碳、二氧化硫、硫化氢和/或其它酸质气体通过吸收流(在入口520处进入吸收器)的作用被移除，汽提过的气或“净气”(当前酸质气体已移除)通过出口530离开吸收器500并进入管线1530。
当前带有被吸收酸质气体的吸收流经由出口510离开吸收器500并进入管线610，通过热交换器600被预热，并经由入口820进入再生器800。再沸器/热交换器900将再生器800的内部860加热，在内部860形成逆流条件，以箭头865和867示意性指出。
在再生器800的内部860内，液态水和吸收化学品向下滴流，到达再生器800的底部，并且在该过程期间，之前被吸收的酸质气体至少部分地与吸收化学品分离。当前已分离的酸质气体向上移动通过内部860(以箭头865示意性指出)，在出口830处离开再生器800并进入管线1110。
被吸收的酸质气体的另一部分通过再沸器/热交换器900加热再生器800的内部860产生的热汽化，从而从吸收剂中煮掉更多的被吸收的酸质气体(例如，从液态胺中煮掉H2S)来移除。这是因为酸质气体与吸收化学品诸如胺相比沸腾温度更低。温度相对较高的再生吸收化学品(例如，现已移除大部分H2S主要为液态的胺)通过出口810离开再生器800，通过管线630，在热交换器600中冷却，并且可能地还在冷却热交换器700中被进一步冷却，并返回在吸收器500中再使用。
再生器800中的液体可以通过再沸器/热交换器900加热至一定温度，使得吸收化学品(例如，胺)的一部分汽化，并通过出口830离开再生器800，进入管线1110。为了回收该汽化吸收化学品的部分，管线1110中的流可以流过冷凝器1100，以将较高沸腾温度的吸收化学品从酸质气体和吸收化学品的汽化气体流(例如，汽化的H2S和胺)中部分冷凝出来。吸收化学品通过冷凝部分回收得以实现是因为吸收化学品相比于酸质气体具有更高的沸点，因此先被冷凝，而酸质气体仍然是蒸气形式(例如，即使H2S和吸收化学品整体均为气体流，H2S由于其沸点较低会保持汽化，而吸收化学品则冷凝)。冷凝器1100可以是任何常规可用的热交换器，诸如逆流式热交换器。当前冷却的酸质气体流和冷凝的流体流离开冷凝器1100，到达管线1120，并进入分离器/气液分离罐1000，在其中，汽化的酸质气体部分通过管线1010离开分离器/气液分离罐1000，而冷凝的流体流则通过管线1020离开。然后，管线1020中冷凝的流体流可以通过管线1020到达进口840引回再生器800。
上述工艺可以是连续工艺。
该现有技术系统存在的一个缺陷在于，其无法完全回收通过管线1530离开吸收器500和/或通过管线1110离开再生器800的吸收化学品，使得需要定期再补给吸收化学品，这可能是昂贵的。
下述美国专利通过引用并入本文：
用于酸性气体处理的美国专利号：1,783,901；3,594,985；4,036,932；4,079,117；4,080,424；4,093,701；4,112,051；4,124,685；4,184,855；4,198,387；4,240,923；4,336,233；4,483,834；4,499,059；5,189,221；5,993,608；6,495,117；7,102,049；7,645,433；7,901,487；8,058,493；和8,816,078。
用于静态混合系统的美国专利号：5,255,974；5,620,252；5,688,047；5,851,067；5,865,537；6,419,386；6,576,617；6,599,008；6,676,286；7,325,970；7,841,765；8,684,593；和8,753,006。
虽然所附权利要求中指出了下文所示出和描述的本发明的某些新颖特征，但本发明不意在局限于具体说明的细节，因此，相关领域普通技术人员将理解，在不以任何方式脱离本发明的精神的情况下，可以对所示装置及其操作的形式和细节进行各种省略、修改、替换和改变。本发明的特征均不是决定性的或必要的，除非明确说明为“决定性的”或“必要的”。
发明内容
本发明的设备以简单直接的方式解决了本领域中面临的问题。提供了一种用于回收酸性气体处理中的吸收剂的方法和设备。
在各种实施方式中，本方法和设备以将由于蒸发导致的溶剂/吸收化学品损耗最小化的方式将酸性化合物——尤其是酸性物质中的诸如H2S和CO2——从酸质气体中移除。
可以在各种类型的设备中以间歇方式或连续方式实施本方法和设备10。
在一种实施方式中，对用于处理酸性气体的连续工艺增加一个或多个吸收化学品回收单元。
在各种实施方式中，提供了对现有技术的方法的改进，其中包括一个或多个吸收化学品回收单元，以提高和/或最大化离开再生器和/或离开吸收器的回收吸收化学品的量的增加。在各种实施方式中，吸收化学品回收单元可以包括混合单元，其中，向酸质气体和吸收化学品的流添加液体，以与流中的吸收化学品混合并吸收该吸收化学品。
在各种实施方式中，吸收化学品是烷醇胺，选自由下述组成的组：单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)以及MDEA与其它化学品的混合物，包括与一种或多种其它胺、哌嗪、酸、碱性盐或物理溶剂的组合。
在各种实施方式中，吸收化学品可以选自由下述组成的组：乙醇胺、烷基胺、烷醇胺、受阻胺、乙二醇以及液态形式的其它化学品或这些化学品的组合。
附图构成本说明书的一部分，并且将示例性实施方式包括在本发明中，其可以以各种形式实施。
附图说明
为了进一步理解本发明的本质、目的和优点，应参照下面的具体实施方式，结合下文附图阅读，其中，相同的附图标记指示相同的元件，附图中：
图1是示出了用于用吸收化学品/胺类溶液处理酸性气体的现有技术连续工艺的示意图。
图2是示出了用于用吸收化学品类型溶液并使用一个或两个吸收化学品回收单元回收损耗的吸收化学品的连续处理酸性气体的改进方法和设备的一种实施方式的示意图。
图3示出了本方法和设备的与再生器流体连接的吸收化学品回收单元的一种实施方式的侧视截面图。
图4是图3的吸收化学品回收单元的正视图。
图5示出了本方法和设备的与吸收器流体连接的吸收化学品回收单元的一种实施方式的侧视截面图。
图6是图5的吸收化学品回收单元的正视图。
具体实施方式
本文提供了一种或多种优选实施方式的详细描述。然而，要理解的是，本发明可以以各种形式实施。因此，本文公开的具体细节不应理解为限制性的，而是理解为权利要求的依据以及教导本领域技术人员以任何适合的系统、结构或方式使用本发明的代表性依据。
图1是示出了用于用吸收胺类溶液处理酸性气体的现有技术连续工艺的示意图。
图2是示出了用于用吸收化学品类型溶液并使用吸收化学品回收单元2500和3500回收损耗的吸收化学品的连续处理酸性气体的改进方法和设备10的一种实施方式的示意图。要注意的是，本方法和设备10中可以省去吸收化学品回收单元3500或吸收化学品回收单元2500，但本发明的目的仍然是使用吸收化学品回收单元回收吸收化学品，用来在本方法和设备中再使用，否则将会损失。
图3示出了本方法和设备10的与再生器800流体连接的吸收化学品回收单元2500的一种实施方式的侧视截面图。图4是吸收化学品回收单元2500的正视图。
图5示出了本方法和设备10的与吸收器500流体连接的吸收化学品回收单元3500的一种实施方式的侧视截面图。图6是吸收化学品回收单元3500的正视图。
用吸收化学品回收单元3500对从吸收器500出来的气体进行处理
使用位于吸收器500的内部560的质量传递装置550由通过管线710在进口520进入吸收器500的逆流水/吸收化学品溶液对酸质气体540进行处理，使吸收化学品吸收酸性气体或将酸性气体从气流中移除。
通过管线3510在出口530处离开吸收器500的当前经处理的“净气”(含有经处理的“净气”、部分残留吸收化学品和水)被转至吸收化学品回收单元3500。在吸收化学品回收单元3500中，经处理的“净气”、残留吸收化学品和水的流将用补充的洗涤水进行洗涤并与其混合，该补充的洗涤水从管线2020通过进口3530进入吸收化学品回收单元3500。
管线2020中的补充的洗涤水可以取自下述水源中的一个或两个：(a)外部水源2000和/或(b)从出口管线1020离开分离罐1000的回收的水和吸收化学品。来自外部水源2000，流动路径为：外部水源2000、通过阀2100、通过管线2020、进入进口3530。来自从回流罐1000出来的出口管线1020，流动路径为：出口管线1020、通过阀1029、通过管线1050、通过阀2029、通过管线2010、通过阀2100、通过管线2020以及进入吸收化学品回收单元3500的进口3530。基于整体系统的运行条件，如下文将描述的，方法和设备10可以确定供应至吸收化学品回收单元3500的补充的洗涤水的量和/或相对量。
在吸收化学品回收单元3500中，通过流动管线3510从吸收器500出来的经处理的“净气”可以与通过进口3530供应至吸收化学品回收单元3500的补充的洗涤水密切混合，使本来为气相的大量吸收化学品通过与经由流动管线3530供应至吸收化学品回收单元3500的补充的洗涤水的密切接触和混合，进入液相。
通过出口3520从吸收化学品回收单元3500出来的当前补充的经处理的两相流是通过流动管线3510从吸收器500出来的经处理的“净气”与水/吸收化学品的组合。该流将通过管线1530进入气液分离罐1500，在其中，该流将被分离/分开为液相和气相：(a)通过管线1510离开的经处理的“净气”，以及(b)通过管线1520离开的含有另外回收的吸收化学品和水的液相。
离开管线1510的“净气”是整个工艺方法和设备10的最终产物，可以进行出售和/或用于其它工艺。
通过管线1520离开气液分离罐的另外回收的吸收化学品和水大部分是水，但也可能包括少量的吸收化学品以及其它成分。这些液体可以储存起来，将来作为补充吸收化学品和水，包括但不限于通过外部水源2000、通过管线610和/或通过管线1020引入再生器800，和/或用在方法和设备10的其它部分。
对在吸收器(500)中用于处理酸质气体的吸收化学品溶液进行再生
本方法和设备10将采用吸收化学品溶液用于移除吸收器500中的“酸质气体”，通过出口510离开吸收器500，并将该溶液分离为(a)酸质气体部分和(b)吸收化学品部分。这种分离将允许将吸收化学品再用于吸收器500中的其它的酸质气体处理，而且还允许对酸质气体进行恰当处理，诸如处置掉。
从吸收器500的底部510出来的吸收化学品溶液富集酸质/酸性气体(从管线540进入吸收器的经处理酸性气体中移除)，然后在管线610中行进，在热交换器600处通过来自管线630的热流(该热流来自再生器800的出口810)被预加热，并继续在管线620中行进，通过上部入口820进入再生器800。使用质量传递装置850，该富集酸性/酸质气体/吸收化学品溶液将在再生器800的内部860再生或脱去酸性气体。
在再生器800中，再沸器(900)通过液体在出口850处离开再生器800并流入管线910到达再沸器900，然后被加热/在管线920处离开并通过入口860进入再生器800，之后在上部出口830处离开再生器800而产生逆流蒸气流(以箭头865示意性示出)，逆流蒸气流包括“酸质气体”，诸如酸性物质中的H2S和CO2，以及越来越少量的气态吸收化学品，管线2510中的酸性/酸质气体中气态吸收化学品贫乏，因为吸收化学品相比于酸性气体具有更高的沸点，不会同样煮沸以气体在上部出口830逸出，而是倾向于下沉至再生器800的底部，并最终在下部出口810处离开，而通过上部出口830离开再生器800的吸收化学品可以分两个阶段回收：
(1)吸收化学品回收单元2500，以及
(2)冷凝单元1100/回流罐1000。
然后，通过管线1020离开回流罐1000的回收的吸收化学品和水可以在其它节点再用于本方法和设备10。例如，回收的吸收化学品和水可以：
(a)通过管线1020在进口840处部分注入再生器800；和/或
(b)通过流动路径阀1029、管线1050、阀2029和管线2530部分注入吸收化学品回收单元2500；和/或
(c)通过流动路径阀1029、管线1050、阀2029、管线2010、阀2100、管线2020和进口3530部分注入吸收化学品回收单元3500。
在下部出口810通过管线630离开再生器800的流是热吸收化学品、水和一些酸性气体的混合物。管线630中的混合物应：(a)富集吸收化学品，因为这些吸收化学品通过管线620在再生器800中再生，并且(b)酸性气体含量低，因为大部分酸性气体已通过上部出口830离开再生器800。
吸收化学品回收单元2500
通过上部出口830离开再生器800的上部部分的酸性气体、吸收化学品和水的流进入管线2510、继续进入吸收化学品回收单元2500，其中，该流被由管线2530供应的补充的洗涤水洗涤并与所述补充的洗涤水密切混合。可以通过位于吸收化学品回收单元2500内的质量传递装置2550在单元2500中实现密切混合。这种与补充的洗涤水的密切混合倾向于使补充的洗涤水将来自管线2510的大部分气相吸收化学品分子吸收并回收至液相水。
参照图3和图4，静态混合器2500包括管状壳体2700，管状壳体具有第一端2502和第二端2504、内部2750和纵向轴线2505。
在内部2750内可以是多个静态混合元件2551、2552、2553和2554，在流从第一端2502到第二端2504移动通过混合器2500内部2750时(如，以箭头2515的方向移动)时，进行混合操作。
在一种实施方式中，提供了静态混合器2500，其包括管状壳体2700，具有设置在壳体2700内的混合元件2550。在各种实施方式中，管状外壳2700可以是圆形截面管或方形截面管。
在各种实施方式中，混合元件2550可以包括多个混合器元件组2551、2552、2553和/或2554。在各种实施方式中，混合器元件组2551、2552、2553和/或2554是不同类型的混合器组。在一种实施方式中，每个混合器元件组2551、2552、2553和/或2554均包括成狭窄“堆积”布置的多个网，以得到小“网目尺寸”。
在一种实施方式中，混合器2500包括管状外壳2700以及设置在其中的与纵向轴线2505成角度设置的交叉网形式的至少一个混合器元件2550，网设置为至少两组，元件的任一组网基本平行于另一组，一组网与另一组网交叉。
第一流动流可以通过第一端2502进入混合器2500，并通常沿箭头2510的方向移动。
第二流动流可以通过进口2602进入混合器2500并通过喷雾喷嘴2600喷入内部2750。箭头2606示意性示出了喷出喷嘴的第二流动流。
第一和第二流动流可以在两股流一般朝向第二端2504流经混合器2500时在混合器2500中被混合。
在第一和第二流动流移动通过混合器2500时，它们通过混合元件2551、2552、2553和/或2554。为了促进第一和第二流动流的混合，在这些流动流通过每个静态混合元件时，流动流在流从第一端2502到第二端2504移动通过混合器2500内部2750时具有多次转流的流动方向(例如，以箭头2515的方向移动)。另外，混合元件具有多个表面区域，其允许液体覆盖，以增加液体的表面面积，从而使得这种增加的表面面积吸收穿过混合元件的其它流并与其相互作用。
在各种实施方式中，混合元件2551、2552、2553和/或2554在管2700中可以连续布置，并且相邻元件(例如，2551/2552；2552/2553；和/或2553/2554)围绕纵向轴线2505彼此转动偏置。在各种实施方式中，围绕纵向轴线2505转动偏置可以是5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85和/或90度。在各种实施方式中，转动偏置可以落入上述提及的转动偏置量中任意两个之间的范围内(例如，10和90度之间或者30和45度之间)。
管线2530中的补充的洗涤水可以取自下述水源中的一个或两个：(a)外部水源2000和(b)从出口管线1020离开气液分离罐1000的回收的水和吸收化学品。来自外部水源2000，流动路径为：外部水源2000、通过阀2100、通过管线2010，并进入进口2530。来自从回流罐1000出来的出口管线1020，流动路径为：出口管线1020、通过阀1029、通过管线1050、通过阀2029，并进入吸收化学品回收单元2500的进口2530。基于整体系统的运行条件，如下文将描述的，方法和设备10可以确定供入吸收化学品回收单元2500的补充的洗涤水的量和/或相对量。
带有回收吸收化学品的液相和气体的流通过出口2520离开吸收化学品回收单元2500，通过管线1110，并进入热交换器/冷凝器1100，其中流被冷却，以从气相冷凝出额外的液体，经冷凝的流通过管线1120离开热交换器1100，并进入回流罐1000。在回流罐1000中，气相和液相分离，气相主要为通过管线1010离开的水汽和酸性/酸质气体，液相主要为通过管线1020离开的水和吸收化学品。
从回流罐1000离开通过管线1020的吸收化学品与水的混合物可以用在本方法和设备10的各种其它部分，包括下述选项中的一个或多个：
(a)从阀1029通过上部进口840注入吸收器800；
(b)通过将该流的部分或全部通过管线1020、阀1029、管线1050、阀2029和管线2530注入吸收化学品回收单元2500，对从再生器800出来的气体进行洗涤；以及
(c)通过将该流的部分或全部通过管线1020、阀1029、管线1050、阀2029、管线2010、阀2100、管线2020并进入进口3530注入吸收化学品回收单元3500，对从吸收器500出来的气体进行洗涤。
吸收化学品回收单元2500和/或3500中的混合/洗涤已在上文描述。
吸收化学品回收单元2500和3500
吸收化学品回收单元2500和3500负责分别将管线2510和3510中存在的吸收化学品分子洗出，从这些流的气相变为其液相，以在80至99.9％之间的范围内最小化本方法和设备10因蒸发损失的吸收化学品的量(即，分别通过管线1010和1510离开)。
在各种实施方式中，在工厂中通过控制烃污染或吸收化学品降解产物以及操作变量来控制起泡和腐蚀吸收化学品用量的情况下，(吸收化学品的)蒸发损失是向工艺添加替换吸收化学品的主要原因。这种替换吸收化学品称为“溶剂补充”。天然气工业的溶剂补充可以在工艺中处理每百万标准立方英尺(MMSCF)的气体1至3磅的吸收化学品的范围内。对需要补充的溶剂的轻质成分的通常溶剂补充可以高达50％或更多(因为轻质成分容易蒸发得更快，量更大)。
使用阀控制液体流动的方法和设备
本方法和设备10控制下述部件的操作：吸收器500、热交换器600、热交换器700、再生器800、热交换器900、气液分离罐1000、热交换器1100、气液分离罐1500、吸收化学品回收单元2500和吸收化学品回收单元3500。
本方法和设备10使用阀1029、2029和2100控制流速，包括与具体阀流体连接的流动管线之间的相对流速。
基于再生器800的运行条件，本方法和设备10确定管线840中所需的液体流的量。
基于吸收化学品回收单元2500的运行条件，本方法和设备10确定吸收化学品回收单元2500的管线2530中所需的液体流的量。优选地，方法和设备10控制相对于管线2510中流的量的管线2530中液体流的量，在这种情况下，吸收化学品回收单元2500将以L/V比运行，L/V比落入0.5-2GPM/MMSCF(水/气)之间的范围，其中，GPM表示每分钟加仑数；并且
MMSCF表示百万标准立方英尺的气体。
本方法和设备10控制阀2100、2029和/或2029以使吸收化学品回收单元2500在0.5-2GPM/MMSCF(水/气)之间的L/V比范围内运行。
基于吸收化学品回收单元3500的运行条件，本方法和设备10确定吸收化学品回收单元3500的管线2020中所需的液体流的量。优选地，方法和设备10控制相对于管线3510中流的量的管线2020中液体流的量，在这种情况下，吸收化学品回收单元3500将以L/V比运行，L/V比落入0.1-1.5GPM/MMSCF(水/气)之间的范围。本方法和设备10控制阀2100、2029和/或2029以使吸收化学品回收单元-3500在0.1-1.5GPM/MMSCF(水/气)之间的L/V比范围内运行。
在本方法和设备10确定管线1020中的流体流超过运行再生器800的管线840中所需的流体流的情况下，本方法和设备将所述多余流的部分引至吸收化学品回收单元2500和/或吸收化学品回收单元3500。
如果本方法和设备10确定管线1020中的所述多余流量大于吸收化学品回收单元2500的管线2530以及吸收化学品回收单元3500的管线2020二者中的累计所需流量，则本方法和设备可以控制阀1029、2029和2100，以将管线1020中的所述多余流量的一部分转移，并相对地将所转移的部分分流至吸收化学品回收单元2500的管线2530和吸收化学品回收单元3500的管线2020二者。例如，方法和设备10可以控制阀1029，以将30-50％的流从管线1020进入管线840，以将水回路中的吸收化学品浓度控制在按重量计1％以下。在优选实施方式中，即使本方法和设备确定进入管线840的流量大于管线840所需的流量，仍然仅将多余流量的部分从管线1020转移至吸收化学品回收单元2500和/或吸收化学品吸收化学品回收单元3500。
如果本方法和设备10确定管线1020中的所述多余流量小于吸收化学品回收单元2500的管线2530和吸收化学品回收单元3500的管线2020二者中的累计所需流量，则本方法和设备10可以控制阀1029、2029和2100，以将管线1020中的所述多余流量的部分转移至吸收化学品回收单元2500和/或吸收化学品回收单元3500。
如果本方法和设备10确定管线1020中的所述多余流量小于吸收化学品回收单元2500的管线2530和吸收化学品回收单元3500的管线2020二者中所需的流量，则本方法和设备10可以控制阀1029、2029和2100，以将管线1020中的所述多余流量的部分转移至吸收化学品回收单元2500或吸收化学品回收单元3500。优选地，方法和设备10在这种情况下将通过对阀1029和2029进行控制将多余流量转移至吸收化学品回收单元2500，以满足进入吸收化学品回收单元2500的管线2530中所需的流量。同样在该情况下，方法和设备10将控制阀2100，以利用外部水源2000满足通向吸收化学品回收单元3500的管线2020中任何所需的流量。
在替代实施方式中，如果方法和设备10确定管线1020中的所述多余流量小于吸收化学品回收单元2500的管线2530和吸收化学品回收单元3500的管线2020二者中所需的流量，则本方法和设备10可以控制阀1029、2029和2100，以将管线1020中的所述多余流量的部分转移至吸收化学品回收单元2500或吸收化学品回收单元3500。在该替代实施方式中，方法和设备10将通过控制阀1029、2029和2100将多余流量转移至吸收化学品回收单元3500，以满足吸收化学品回收单元3500的管线2020中所需的流量。同样在该替代情况中，方法和设备10将控制阀2100和2029，以利用外部水源2000满足通向吸收化学品回收单元2500的管线2530中任何所需的流量。
在方法和设备10确定相比于运行再生器800的管线840中所需的流体流管线1020中不存在多余的流体流时，则方法和设备10将控制阀2100和2029，以利用外部水源2000满足通向吸收化学品回收单元2500的管线2530和/或通向吸收化学品回收单元3500的管线2020中任何所需的流量。
目前可用的设备
目前存在水洗装置，当存在时，位于吸收器500的内部560和/或再生器800的内部860的内部，使用质量传递装置550和850，当在许多情况下，这些质量传递装置550和850无法将来自管线3510的“净气”和来自管线2510的酸性气体中的吸收化学品的大部分回收，尤其是吸收化学品制剂的轻质成分。
利用放置在吸收器500和/或再生器800外部的吸收化学品回收单元2500和/或吸收化学品回收单元3500，从管线2510和3510回收吸收化学品混合物中的基本所有吸收化学品成分，可以最高达99.9％。此外，取决于操作变量，轻质组分回收也在90％至99.9％的范围内。
在在吸收器500的内部塔体(内部560)和再生器800的内部塔体(内部860)内安装两种不同类型的质量传递装置进行两种不同的服务不是优选地，因为这种内部安装使设计更复杂，增加构造成本——吸收器500中需要分隔面板，以避免两种液体连续相混合。
吸收化学品回收单元2500(管线2510和1110之间)和/或吸收化学品回收单元3500(管线3510和3520之间)均能在下述运行限制内将吸收化学品从气相流回收入这些单元中。
在条件1至(5)的情况下，如果在吸收器500的内部(内部560)和/或再生器800的内部(内部860)安装了吸收化学品回收单元2500和3500，这种内部安装会导致下述不利情况：
(1)如果使用了塔板，则有喷射状况操作**，或者
(2)液体沟流和/或润湿性差
如果使用了填料，由于L/V比非常低，
两种情况均导致质量传递应用不适当，以及吸收化学品回收率较低。
**喷射状况操作在蒸馏工业中
定义为低于每分钟50加仑的液体/塔板的堰的线性英尺。
吸收化学品回收单元2500和3500整个的效率可以用下述公式描述：
E＝(X1-Xo)/(X1*-Xo)
式中：
E＝效率
X0＝在进口待从气相回收至液相的成分的浓度
X1＝在出口待从气相回收至液相的成分的浓度
X1*＝在出口平衡待从气相回收至液相的成分的浓度
由于即使在高温下吸收化学品也是100％溶于水的，并且回流罐1000和1500中的吸收化学品浓度控制在最高1-2％w，则如果设备设置了适当的质量传递装置2550和3550，这些单元2500和3500的效率在任何给定时间都可以在99.9以上。在各种实施方式中，效率可以为约80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.1、99.2、99.3、99.4、99.5、99.6、99.7、99.8和/或99.9。在各种实施方式中，效率可以落入上述提到的效率百分比中的任何两个之间的范围内。
质量传递取决于质量传递(质量传递装置)的类型和两相之间的表面面积。这允许实现最高传质和传热速率。
通过湍动剪切形成液滴，同时，液滴与相邻液滴以及混合元件的板表面碰撞合并。混合元件板上存在膜态流动。形成了大界面面积、雾和膜的组合，并持续更新。液滴尺寸分布可以非常窄。净结果是高质量传递和热传递。
在各种实施方式中，吸收化学品回收单元2500中的静态混合区在每平方英寸5至30磅之间。在各种实施方式中，操作压力为每平方英寸至少5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29和30磅。在各种实施方式中，操作压力可以落入上述提到的操作压力中的任何两个之间的范围内。
在各种实施方式中，吸收化学品回收单元3500中的静态混合区在每平方英寸2至1,200磅之间。在各种实施方式中，操作压力为每平方英寸至少2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1,000、1,100和1,200磅。在各种实施方式中，操作压力可以落入上述提到的操作压力中的任何两个之间的范围内。
在各种实施方式中，吸收化学品回收单元2500和/或吸收化学品回收单元3500中跨静态混合区的压降在每平方英寸1至5磅之间。在各种实施方式中，压降低于每平方英寸1、2、3、4和5磅。在各种实施方式中，压降可以落入上述提到的压降中的任何两个之间的范围内。
在各种实施方式中，吸收化学品回收单元2500中的静态混合区的温度在200°F至240°F之间。在各种实施方式中，温度为至少200、205、210、215、220、225、230、235和240°F。在各种实施方式中，温度可以落入上述提到的温度中的任何两个之间的范围内。
在各种实施方式中，吸收化学品回收单元3500中的静态混合区的温度在50°F至150°F之间。在各种实施方式中，温度为至少50、60、70、80、90、100、110、120、130、140和150°F。在各种实施方式中，温度可以落入上述提到的温度中的任何两个之间的范围内。
在各种实施方式中，吸收化学品回收单元2500中的静态混合区中的L/V比在0.5至2之间。在各种实施方式中，L/V比至少为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2、1.25、1.3、1.33、1.4、1.5、1.6、1.67、1.7、1.75、1.8、1.9和2。在各种实施方式中，L/V比可以落入上述提到的L/V比中的任何两个之间的范围内。
在各种实施方式中，吸收化学品回收单元3500中的静态混合区的L/V比在0.1至1.5之间。在各种实施方式中，L/V比为至少0.1、0.2、0.3、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2、1.25、1.3、1.33、1.4和1.5。在各种实施方式中，L/V比可以落入上述提到的L/V比中的任何两个之间的范围内。
在各种实施方式中，吸收化学品回收单元2500和/或吸收化学品回收单元3500中的跨静态混合区的质量传递级(stages of mass transfer)在0.5至1.5之间。在各种实施方式中，质量传递级为至少0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2、1.25、1.3、1.33、1.4和1.5。在各种实施方式中，质量传递级可以落入上述提到的质量传递级中的任何两个之间的范围内。
下面是附图标记列表：
除非另有说明，否则本文公开的所有测量均为在地球海平面上的标准温度和压力下进行的。所有用于或旨在用于人类的材料均是生物相容的，除非另有说明。
要理解的是，上述元件中的每个或者两个或多个一起还可以在与上文描述的类型不同的其它类型的方法中有效的应用。无需进一步分析，上述内容全面揭示了本发明的主旨，在不省略从现有技术的立场看很大程度上构成所附权利要求中给出的本发明的一般或具体方面的必要特征的情况下，其它人可以通过应用当前知识容易地将本发明适用于各种应用。前述实施方式仅以示例的方式呈现，本发明的范文仅由所附权利要求限定。

Claims (31)

1.一种用于酸性气体移除的连续工艺，包括下述步骤：
(a)向吸收区引入
加工气体和酸性气体的混合物，包括
选自由下述组成的组中的加工气体：
烃，
烃的混合物，
合成气，以及
氮气和氢气的混合物，以及
按体积计约1％至约99％的酸性气体，所述酸性气体选自由下述组成的组：
二氧化碳，
硫化氢，
其它含硫气体，以及
所述酸性气体的混合物，
其中，体积百分比基于
引入所述吸收区的
加工气体和酸性气体的混合物的总体积；
(b)在所述吸收区中
使步骤“a”中提到的所述加工气体和酸性气体的混合物
与吸收化学品
和
水逆流接触，
所述吸收化学品和水
在接触之前呈溶液状态，以及
(c)将所述加工气体
从所述吸收区的顶部移除；
(d)将所述吸收化学品和水的溶液
与其中吸收的所述酸性气体
从所述吸收区的底部移除；
(e)将步骤“d”的所述溶液
引入再生区；
(f)将酸性气体、吸收化学品和水的混合物与步骤“e”中提到的所述溶液分离，
所分离的吸收化学品和水部分
为蒸气形式，并且
将分离的酸性气体、吸收化学品和水的所述混合物
从再生区的顶部移除；
(g)将步骤“f”中提到的分离的酸性气体、吸收化学品和水的所述混合物
引入静态混合区
其中，添加补充的洗涤水并与步骤“f”中提到的分离的酸性气体、吸收化学品和水的所述混合物密切混合，从而形成经水洗的分离的酸性气体、吸收化学品的混合物和水溶液；
(h)将步骤“g”的所述经水洗的分离的酸性气体、吸收化学品的混合物和水溶液
转入冷却区
其中，所述经水洗的分离的混合物的温度降低约2°至约210℃；
(i)将步骤“f”中提到的所述溶液的余液
从所述再生区的底部移除；
(j)将步骤“i”的所述溶液
转入冷却区
其中，所述溶液的温度降低约2℃至约120℃；以及
(k)将步骤“j”的所述溶液循环至所述吸收区。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(a)中，除了所述酸性气体以外，原料气还包含加工气体，所述加工气体包括烃或烃的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“a”中，其中，所述吸收化学品是烷醇胺，选自由下述组成的组：单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)以及MDEA与其它化学品的混合物，包括与一种或多种其它胺、哌嗪、酸、碱性盐或物理溶剂的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“a”中，其中，加工气体和酸性气体的所述混合物用水蒸气饱和。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，所述静态混合区包括静态混合装置，所述静态混合装置具有带纵向轴线的管状外壳和与所述纵向轴线成角度设置的交叉网形式的至少一个混合元件，所述网设置为至少两组，元件的任何一组所述网与另一组大致平行延伸，并且一组所述网与另一组所述网交叉。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述静态混合装置包括在管中连续布置的至少两个混合器元件，并且相邻元件在所述管的所述纵向轴线上彼此转动偏置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，围绕所述纵向轴线的所述转动偏置为九十度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤“c”的所述加工气体溶液具有吸收化学品，并且还包括将步骤“c”的所述加工气体溶液引入第二静态混合区的步骤，在所述静态混合区中，加入补充的洗涤水，并与步骤“c”中提到的所述加工气体密切混合，从而产生经水洗的加工气体、吸收化学品的混合物和水溶液。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二静态混合区包括静态混合装置，所述静态混合装置具有带纵向轴线的管状外壳和与所述纵向轴线成角度设置的交叉网络形式的至少一个混合元件，所述网设置为至少两组，元件的任何一组所述网与另一组大致彼此平行延伸，并且一组所述网与另一组所述网交叉。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二静态混合设备包括在所述管中连续布置的至少两个混合器元件，并且相邻元件在所述管的所述纵向轴线上彼此转动偏置。
11.根据权利要求11所述的方法，其中，围绕所述纵向轴线的所述转动偏置为九十度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，所述静态混合区的操作压力在每平方英寸5至30磅之间。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二静态混合区的操作压力在每平方英寸2至1,200磅之间。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，跨所述静态混合区的压降在每平方英寸1至5磅之间。
15.根据权利要求8所述的方法，其中，跨所述第二静态混合区的压降在每平方英寸1至5磅之间。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，所述静态混合区的温度在200°F至240°F之间。
17.根据权利要求8所述的方法，其中，所述静态混合区的温度在50°F至150°F之间。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，所述静态混合区的L/V比在0.5至2之间。
19.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二静态混合区的L/V比在0.1至1.5之间。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，所述静态混合区的质量传递级在0.5至1.5之间。
21.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二静态混合区的质量传递级在0.5至1.5之间。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，所述静态混合区的效率为至少80％。
23.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，所述静态混合区的效率为至少95％。
24.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，所述静态混合区的效率为至少99％。
25.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二静态混合区的效率为至少95％。
26.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二静态混合区的效率为至少90％。
27.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二静态混合区的效率为至少99％。
28.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤“g”中，分离的酸性气体、吸收化学品的所述混合物和水溶液和所述补充具有并向流。
29.根据权利要求8所述的方法，其中，所述加工气体溶液和所述补充具有并向流。
30.一种用于酸性气体移除的连续工艺，包括下述步骤：
(a)向吸收区引入
加工气体和酸性气体的混合物，包括
选自由下述组成的组中的加工气体：
烃，
烃的混合物，
合成气，以及
氮气和氢气的混合物，以及
按体积计约1至约99％的酸性气体，所述酸性气体选自由下述组成的组：
二氧化碳，
硫化氢，
其它含硫气体，以及
所述酸性气体的混合物，
其中，体积百分比基于
引入所述吸收区的
加工气体和酸性气体的混合物的总体积；
(b)在所述吸收区中
使步骤“a”中提到的加工气体和酸性气体的所述混合物
与
吸收化学品
和
水逆流接触，
所述吸收化学品和水
在接触之前呈溶液状态，以及
(c)将所述加工气体
从所述吸收区的顶部移除，所述加工气体所包含的与一定量的吸收化学品混合；
(d)将所述吸收化学品和水溶液
与其中吸收的所述酸性气体
从所述吸收区的底部移除；
(e)将步骤“d”的所述溶液
引入再生区；
(f)将酸性气体、吸收化学品和水的混合物与步骤“e”中提到的所述溶液分离，分离的吸收化学品和水部分
为蒸气形式，并且
将分离的酸性气体、吸收化学品和水的混合物
从所述再生区的顶部移除；
(g)将步骤“c”中提到的加工气体和吸收化学品的所述混合物
引入静态混合区
其中，添加补充的洗涤水并与所述加工气体和吸收化学品的混合物密切混合，从而产生经水洗的加工气体和吸收化学品的混合物和水溶液；
(h)将所述加工气体与步骤“g”中提到的所述经水洗的加工气体和吸收化学品的混合物和水溶液分离。
31.如大致所示出和所描述的本发明。
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