自包含甲烷（ＣＨ４）和Ｈ２Ｓ的天然氣流中除去硫化氫（Ｈ２Ｓ）的方法，所述方法包括：在熱交換器部件（１３，１６，１８）中冷卻天然氣流；通過(guò)進(jìn)料管（１９，２１）將至少部分冷卻的天然氣流進(jìn)料至旋流膨脹分離裝置（１），其中冷卻的天然氣流在噴嘴（４）中膨脹從而進(jìn)一步冷卻至Ｈ２Ｓ露點(diǎn)以下的溫度和壓力，并如下進(jìn)行分離：促使冷卻的天然氣流在管狀分離室（９）中旋動(dòng)，從而導(dǎo)致離心力將冷卻的天然氣流分離成冷卻的Ｈ２Ｓ大量減少且富集甲烷的低密度流體餾分，以及冷卻的富集Ｈ２Ｓ且甲烷大量減少的高密度流體餾分；將冷卻的低密度流體餾分進(jìn)料至氣體產(chǎn)物管（３３），所述氣體產(chǎn)物管與用于冷卻被進(jìn)料至旋流膨脹分離裝置（１）的天然氣流的熱交換器部件（１４）相連；以及將冷卻的高密度流體餾分進(jìn)料至分餾塔（８）用于進(jìn)一步分離。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】自天然氣流中除去硫化氫(H2S)的方法和系統(tǒng) 本專利技術(shù)涉及自天然氣流中除去硫化氫的方法。 高酸性的天然氣流可以含有超過(guò)10摩爾％的硫化氫(H2S)。 在胺廠，經(jīng)常用胺吸收塔處理酸性天然氣流。來(lái)自胺廠的再生氣流以很低的壓力 被釋放并需要用克勞斯法進(jìn)一步處理以將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫。尤其是對(duì)于富含H2S的天然 氣田(10-90摩爾％ H2S)，采用克勞斯法的胺廠變得不經(jīng)濟(jì)。 最近已經(jīng)開發(fā)了在低溫下有效地預(yù)處理天然氣流以便回收并分餾諸如C2、 C3、 C4以及H^和(A的低沸點(diǎn)蒸氣的處理方案。這些低溫方案之一公布于國(guó)際專利申請(qǐng) W02006/089948中。該現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)公開了使用旋風(fēng)分離器以優(yōu)化熱力學(xué)性能，同時(shí)與傳統(tǒng) 的低溫方案相比減小昂貴的分餾塔和回流冷卻器的尺寸。該專利公布的教導(dǎo)之一在于，用 冷卻器冷卻進(jìn)入旋風(fēng)分離器的入口流比用冷卻器冷卻旋風(fēng)分離器的富含液體的第二出口 流在熱力學(xué)上更為有利。 分餾塔在工業(yè)中是眾所周知的。最近，Total (TFE)和InstituteFrancais du Petrole (IFP)已經(jīng)開發(fā)出用于低溫H2S去除工序的改進(jìn)的分餾法，即所謂的SPREX法。這 種SPREX方案是操作在25-3(TC的進(jìn)料溫度下被供給預(yù)冷卻氣體的分餾塔。用冷卻裝置將 主要含甲烷和H2S的塔頂氣冷卻至大約_30°C。使冷卻器中冷凝的主要由H2S構(gòu)成的液體 回流至上層塔盤。該H^回流除去進(jìn)入塔中的大部分水。通過(guò)將該H^回流用作干燥劑，甚至當(dāng)在約80巴的壓力下流體的塔頂溫度為-5t:時(shí)也能夠避免形成水合物。隨后將離開塔底的富集H2S的液流泵入儲(chǔ)氣庫(kù)中，從而避免昂貴的大型胺吸收塔和克勞斯法并避免與處 理大量元素硫相關(guān)的操作成本。 SPREX法被設(shè)計(jì)為大量H2S的去除系統(tǒng)，因此用胺吸收劑處理仍然是必要的。H2S 回收率為約60-70X，仍有大量H^留在所產(chǎn)生的氣流中(10-25摩爾％)。進(jìn)一步提高H2S 回收率需要較低的頂溫，并因此需要較大的冷卻器。不幸的是，較小的胺+克勞斯法的廠增 量投資儲(chǔ)蓄不會(huì)超過(guò)這些越來(lái)越大的冷卻器的增量成本。 本專利技術(shù)方法的目的在于提供預(yù)處理方法，其使用位于分餾塔上游的旋風(fēng)分離器， 從而減少塔中的氣體負(fù)載，同時(shí)實(shí)現(xiàn)塔頂內(nèi)較低的溫度，從而提高4S回收率和/或冷卻效率。 專利技術(shù)概述 本專利技術(shù)提供了自包含甲烷和硫化氫的天然氣流中除去硫化氫的方法，所述方法包 括-在熱交換器部件中冷卻天然氣流；-通過(guò)進(jìn)料管將至少部分冷卻的天然氣流進(jìn)料至旋流膨脹分離裝置，其中冷卻的天然氣流在噴嘴中膨脹從而進(jìn)一步冷卻至硫化氫露點(diǎn)以下的溫度和壓力，并如下進(jìn)行分 離促使冷卻的天然氣流在管狀分離室中旋動(dòng)，從而導(dǎo)致離心力將冷卻的天然氣流分離成 冷卻的硫化氫大量減少且富集甲烷的低密度流體餾分，和冷卻的富集硫化氫且甲烷大量減 少的高密度流體餾分；-將冷卻的低密度流體餾分進(jìn)料至氣體產(chǎn)物管，所述氣體產(chǎn)物管與用于冷卻被進(jìn)4料至旋流膨脹分離裝置的天然氣流的熱交換器相連；以及-將冷卻的高密度流體餾分進(jìn)料至分餾塔用于進(jìn)一步分離，并且其中分餾塔被設(shè) 置為將旋流膨脹分離裝置所排出的高密度流體餾分分離成富集硫化氫且甲烷大量減少的 底部餾分和硫化氫大量減少且富集甲烷的頂部餾分，所述頂部餾分由分餾塔的上部排至裝 有回流致冷器的回流管中，所述回流管將冷卻的頂部餾分排至回流分離器中，在所述回流 分離器中冷卻的頂部餾分被分離成 a)冷卻的基本上為氣態(tài)的硫化氫大量減少且富集甲烷的餾分，其與旋流膨脹分離 裝置排出的硫化氫大量減少且富集甲烷的流體餾分混合；禾口 b)冷卻的富集硫化氫且甲烷大量減少的基本上為液態(tài)的流體餾分，其被再循環(huán)至 進(jìn)料管中。 進(jìn)料管可以包括水分離器_其中主要為水和某些烴類液體_和入口致冷器，使得 被進(jìn)料至旋流膨脹分離裝置的天然氣流的含水量降低且溫度為5至-25攝氏度。 熱交換器部件還可以包括-第一熱交換器，其中天然氣流被流經(jīng)氣體產(chǎn)物管的冷卻的低密度流體餾分冷卻至 所述天然氣流的露點(diǎn)以下的溫度，冷卻的天然氣自所述第一熱交換器進(jìn)入水分離器；以及 -第二熱交換器，其中由回流分離器排出的冷卻的基本上為氣態(tài)的硫化氫大量減 少且富集甲烷的餾分來(lái)冷卻由水分離器排出的脫水的天然氣流。 進(jìn)料管還可以包括位于入口致冷器與旋流膨脹分離裝置的入口之間的氣液分離 器，冷卻的天然氣流在所述氣液分離器中被分離成富集甲烷且硫化氫大量減少的頂部餾 分，其被進(jìn)料至旋流膨脹分離裝置中，以及富集硫化氫且甲烷大量減少的底部餾分，其被進(jìn) 料至分餾塔中。 優(yōu)選地，旋流膨脹分離裝置包括 a)用于使天然氣流進(jìn)行渦流運(yùn)動(dòng)的渦流傳遞葉片部件，所述葉片位于噴嘴的上 游，天然氣流在所述噴嘴中被加速至基本上超音速并膨脹從而被進(jìn)一步冷卻，使得離心力 將位于噴嘴下游的管狀分離室中的漩渦流體流分離成低密度流體餾分和高密度流體餾分。 旋流膨脹分離裝置可以包括渦流產(chǎn)生葉片部件，其自噴嘴上游的魚雷狀中心體至少部分徑向突出，所述中心體的外徑大于噴嘴的內(nèi)徑，其中魚雷狀中心體、渦流產(chǎn)生葉片部 件和噴嘴被設(shè)置為使噴嘴中的膨脹等熵效率為至少80%。 計(jì)算表明，應(yīng)用本專利技術(shù)的方法會(huì)導(dǎo)致1123回收率明顯提高，高達(dá)80%至85%，或者 對(duì)于類似的H^回收率為60%至70%，冷卻器功率降低大約50%。 應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)在本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"包含甲烷和硫化氫的天然 氣流"應(yīng)當(dāng)是指天然氣流可以全部或部分由甲烷和硫化氫構(gòu)成并且甲烷可以在天然氣流中 占0至100%中任一分?jǐn)?shù)的重量比、體積比或摩爾比并且硫化氫可以在天然氣流中占0至 100 %中任一分?jǐn)?shù)的重量比、體積比或摩爾比。 本專利技術(shù)方法的這些和其它實(shí)施方案、特征和優(yōu)勢(shì)公開于附圖中并參考附圖描述于所附的權(quán)利要求書、摘要和以下的本專利技術(shù)方法的優(yōu)選實(shí)施方案詳述中。 附圖簡(jiǎn)述 附圖說(shuō)明圖1描述了本專利技術(shù)方法第一實(shí)施方案的流程圖； 圖2描述了本專利技術(shù)方法第二實(shí)施方案的流程 圖3描述了本專利技術(shù)方法第三實(shí)施方案的流程圖；以及 圖4描述了本專利技術(shù)方法第四實(shí)施方案的流程圖。 所述實(shí)施方案的詳細(xì)描述 在圖1和圖2中，使用類似的標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)記類似的部件。 圖1和圖2均顯示了包括旋流膨脹分離裝置1的處理方案，所述旋流膨脹分離裝 置1包括渦流傳遞葉片2、魚雷狀中心體3、噴嘴4、中心主要流體出口 5、外側(cè)第二流體出口 6和第二排出管道7，所述渦流傳遞葉片裝配在魚雷狀中心體上，在噴嘴中天然氣渦流被加 速至音速或超音速，所述中心主要流體出口用于將富集甲烷和甲烷大量減少的主要流體餾 分自分離裝置1排出，所述外側(cè)第二流體出口用于將富集可冷凝物且甲烷大量減少的第二 流體餾分排入第二排出管道中。第二流體餾分經(jīng)由管道7被進(jìn)料至流體分餾塔8中。 基于Twister B. V.以商標(biāo)Twister (Twister是Twister B. V.擁有的商標(biāo))出售 的旋流膨脹分離裝置1，本專利技術(shù)提供了用于4S回收的處理方案。旋流分離裝置1內(nèi)的冷卻 通過(guò)將原料流加速至基本上音速或超音速來(lái)進(jìn)行。在超音速條件下，壓力通常降至原料壓 力的1/4，同時(shí)溫度通常降至原料溫度的2/3。對(duì)于給定的原料組合物，T下降(T-drop)與 P下降(P-drop)的比率用膨脹等熵效率來(lái)確定，對(duì)于旋流分離裝置來(lái)說(shuō)膨脹等熵效率約為 85本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
自包含甲烷和硫化氫的天然氣流中除去硫化氫的方法，所述方法包括： －在熱交換器部件中冷卻所述天然氣流； －通過(guò)進(jìn)料管將所述至少部分冷卻的天然氣流進(jìn)料至旋流膨脹分離裝置，其中所述冷卻的天然氣流在噴嘴中膨脹從而進(jìn)一步冷卻至硫化氫露點(diǎn)以下的溫度和壓力，并如下進(jìn)行分離：促使所述冷卻的天然氣流在管狀分離室中旋動(dòng)，從而導(dǎo)致離心力將所述冷卻的天然氣流分離成冷卻的硫化氫大量減少且富集甲烷的低密度流體餾分，以及冷卻的富集硫化氫且甲烷大量減少的高密度流體餾分； －將所述冷卻的低密度流體餾分進(jìn)料至氣體產(chǎn)物管，所述氣體產(chǎn)物管與用于冷卻被進(jìn)料至所述旋流膨脹分離裝置的所述天然氣流的所述熱交換器部件相連；以及 －將所述冷卻的高密度流體餾分進(jìn)料至分餾塔用于進(jìn)一步分離，并且其中所述分餾塔被設(shè)置為將所述旋流膨脹分離裝置所排出的所述高密度流體餾分分離成富集硫化氫且甲烷大量減少的底部餾分和硫化氫大量減少且富集甲烷的頂部餾分，所述頂部餾分由所述分餾塔的上部排至裝有回流致冷器的回流管中，所述回流管將所述冷卻的頂部餾分排至回流分離器中，在所述回流分離器中所述冷卻的頂部餾分被分離成：ａ）冷卻的基本上為氣態(tài)的硫化氫大量減少且富集甲烷的餾分，其與所述旋流膨脹分離裝置排出的所述硫化氫大量減少且富集甲烷的流體餾分混合；和 ｂ）冷卻的富集硫化氫且甲烷大量減少的基本上為液態(tài)的流體餾分，其被再循環(huán)至所述進(jìn)料管中。...
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬爾科貝廷，科尼里斯安東尼耶特金克韋靈克，羅伯特帕特魯斯萬(wàn)貝克爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：纏繞機(jī)公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：NL[荷蘭]
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