專利名稱：用CO₂捕集和封存從氣體流去除酸性氣體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體分離領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及從烴流體流去除含硫成分，以及涉及回收與烴流體流有關(guān)的二氧化碳。技術(shù)討論從儲層中采收原天然氣時(shí)常與它一起攜帶有非烴氣體的附帶采收。這樣的氣體可能包括微量氦氣或氮?dú)狻＿@樣的氣體也可以包括污染物，如二氧化碳(CO2)或各種含硫化合物。含硫化合物可能包括硫化氫(H2S)、氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醇、有機(jī)硫化物和噻吩。在H2S和CO2作為烴氣體流(例如甲烷或乙烷)的一部分產(chǎn)生時(shí)，該氣流有時(shí)稱為“酸氣”。在酸氣向下游發(fā)送以便進(jìn)一步處理或銷售之前，其通常被處理以去除co2、H2s和其它污染物。酸性氣體的去除產(chǎn)生“脫硫”烴氣體流。然后，脫硫氣體流可用作環(huán)境可接受燃料，或者其可以被冷卻成液化天然氣、或LNG，用于運(yùn)輸和之后的工業(yè)或住宅應(yīng)用。已經(jīng)設(shè)計(jì)若干方法，以從烴氣體流去除污染物。一種通常使用的、用于處理原天然氣的方法涉及使用物理溶劑。物理溶劑的實(shí)例是Selexol' Selexor是DowChemical公司的子公司Union Carbide的氣體處理產(chǎn)品的商品名稱。Selexol 溶劑是聚乙二醇的二甲醚的混合物。一個(gè)這種成分的實(shí)例是二甲氧基四甘醇(dimethoxy tetraethylene glycol)。如果Selexol 溶劑被冷卻，然后以CO2預(yù)飽和，則Selexol 溶劑將對H2S具有選擇性。用于處理原天然氣的另一種方法涉及使用化學(xué)溶劑?；瘜W(xué)溶劑的實(shí)例是H2S-選擇性胺。H2S-選擇性胺包括甲基二乙醇胺(MDEA)和Flexsort^族胺。Flexsorb 胺是用于從含CO2氣體流選擇性去除H2S的優(yōu)選化學(xué)溶劑。Hexsorbl安利用與CO2吸收相比的相對快速的H2S吸收速度的優(yōu)勢。位阻胺分子幫助防止氨基甲酸酯的形成。基于胺的溶劑依賴于與烴氣體流中酸性氣體成分的化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)過程有時(shí)稱為“氣體脫硫”。這樣的化學(xué)反應(yīng)通常比物理基溶劑更有效，尤其是在原料氣壓低于約300psia(2. 07MPa)。在這方面，基于胺的H2S去除可以在低壓下進(jìn)行?；旌先軇┮惨驯挥糜诔ニ嵝猿煞?。混合溶劑應(yīng)用物理溶劑和化學(xué)溶劑的混合物?；旌先軇┑膶?shí)例是Suifmol 。
以上溶劑的使用涉及任選地冷卻原天然氣，然后，將其與“貧”溶劑在接觸器容器中混合。當(dāng)溶劑包括化學(xué)溶劑時(shí)，接觸器容器可以被稱作吸收器容器或接觸塔。在這種情況下，化學(xué)溶劑吸收酸性成分。例如，利用選擇性胺去除硫化氫可以通過使任選地脫水的原天然氣體流和任選地冷卻的原天然氣體流與化學(xué)溶劑在吸收器容器中接觸而完成。傳統(tǒng)地，使用化學(xué)溶劑去除酸性氣體包括使原天然氣流與溶劑逆流(counter-currently)接觸。原氣體流被引入接觸塔的底部部分。同時(shí)，溶劑溶液被導(dǎo)向塔的頂部部分。塔具有塔盤、填料(packings)或其它“內(nèi)部構(gòu)件”。隨著液體溶劑通過內(nèi)含物瀉下，其吸收不期望的酸性氣體組分，攜帶其通過接觸塔的底部而離開，成為“富”溶劑溶液的一部分。同時(shí)，基本脫除了 H2S和/或CO2的氣態(tài)流體在塔的頂部流出。在以上方法中，脫硫氣體流主要含有甲烷，同時(shí)含有較少量的二氧化碳。該“脫硫”氣體從接觸器或吸收器的頂部流出。處理的“脫硫”氣體可以進(jìn)一步被處理，如用于液體回收，或如果CO2濃度小于例如按體積計(jì)約2%，脫硫氣體可以被銷售進(jìn)入管道。另外，脫硫氣體流可以被用作氣變液過程(gas-to-liquids process)的原料,然后最終用于制造臘、丁 烷、潤滑劑、乙二醇和其它石油基產(chǎn)品。如所述，溶劑方法也產(chǎn)生“富”溶劑流，其含有溶劑和酸性成分。富溶劑可以通過去除酸性成分使其再次變貧而產(chǎn)生，以便可以重復(fù)利用溶劑。再生過程有時(shí)也稱作“解吸”，其被用于從吸收性液體的活性溶劑中分離酸性氣體。剩下的是濃縮的酸性雜質(zhì)流，其包含含硫化合物和一些二氧化碳。將溶劑用于氣體分離方法產(chǎn)生了關(guān)于處置分離的含硫污染物的問題。如果可評估量的硫化合物存在于酸性氣體中，其一定以某些方式進(jìn)行反應(yīng)，從而產(chǎn)生無害的副產(chǎn)物，如元素硫，或者其一定以某些方式被捕獲。在一些情況下，濃縮的酸性氣體(主要由H2S和一些CO2組成)被送到硫回收單元(“SRU”)。SRU將H2S轉(zhuǎn)化為良性的元素硫。存在一些現(xiàn)存的裝置，其中H2S被轉(zhuǎn)化成硫并儲存。雖然硫被儲存在陸地上，但二氧化碳?xì)怏w常常地從吸收器容器中被排至大氣中。但是，排放CO2的實(shí)施有時(shí)是不期望的。最小化CO2排放的一項(xiàng)建議是被稱為酸性氣體注入(“AGI”)的方法。AGI意指在酸性氣體去除后不需要的酸氣在壓力下立即被重新注入至地下地層(subterranean formation)。酸性氣體注入是相對新的技術(shù)，其僅在有限數(shù)量的油田中以大規(guī)模實(shí)施。AGI要求能夠得到合適的地下儲層結(jié)合明顯的壓縮。CO2和H2S可以任選地被一起注入和封存。在一些情況下，注入的酸性氣體被用于產(chǎn)生人工儲層壓力，用于強(qiáng)化采油操作。這意味著酸性成分被用作易混的強(qiáng)化采油(EOR)劑以采出額外的油。在酸性氣體主要由二氧化碳組成時(shí)，這尤其具有吸引力。如果H2S的體積和/或濃度對于候選的注入儲層太高，則大量的H2S將再次需要在AGI之前被轉(zhuǎn)化成元素硫。在任何情況下，將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的已知類型的硫回收方法是克勞斯法。在克勞斯法中，三分之一的硫化氫(和其它含硫成分)與空氣在反應(yīng)爐中燃燒，形成SO2 (和一些元素硫)。這是根據(jù)以下反應(yīng)進(jìn)行的氧化過程H2S+3/202—>S02+H20或2H2S+302—>2S02+2H20
這是強(qiáng)放熱的反應(yīng)，其產(chǎn)生二氧化硫。充分量的氮?dú)饪梢栽谠擖c(diǎn)進(jìn)入該過程，但并不參與化學(xué)反應(yīng)。隨后的反應(yīng)通過加熱和氧化來發(fā)生，被稱為克勞斯反應(yīng)2H2S+S02<—>3S+2H20可見，硫和水在該反應(yīng)中形成。硫和水被輸送到冷凝器。元素硫作為熔融的液體從冷凝器中釋放。熔融的含硫液體然后可以被冷凍成許多形式?？藙谒狗磻?yīng)是平衡限制的，也就是說，該反應(yīng)通常并不進(jìn)行到底，盡管高的轉(zhuǎn)化，即大于95%，是可能的。酸性氣體流中初始H2S濃度越高，克勞斯硫去除方法越有效。在任何情況下，保留一些量的未反應(yīng)H2S和S02。這些氣體被重新加熱和進(jìn)入含有氧化鋁或氧化鈦催化劑的催化反應(yīng)器。催化劑有助于H2S和SO2之間的進(jìn)一步反應(yīng)，以形成更多的元素硫。冷凝硫、重新加熱氣體和使其進(jìn)入催化反應(yīng)器的順序可以被再重復(fù)一次或兩次，以達(dá)到期望水平的硫回收。用于克勞斯硫回收操作的一般方法圖示于圖I中。圖I顯示已知的硫回收裝置 100。硫回收裝置100運(yùn)行，以轉(zhuǎn)化硫化氫和其它含硫成分為元素硫。元素硫被顯示從裝置100在管線150'、150"、150"'處被遞增沉積。為了進(jìn)行克勞斯法，含H2S的酸性氣體流被引導(dǎo)進(jìn)入裝置100。酸性氣體流被顯示在管線110處。酸性氣體流110與空氣流115—起被引入反應(yīng)爐120。在反應(yīng)爐120中，根據(jù)上面提出的第一反應(yīng)，三分之一的硫化氫(和其它含硫成分)與空氣115 —起燃燒,形成SO2 (和一些元素硫)。反應(yīng)爐120在約10到15psig的壓力下和通常高于850°C的溫度下運(yùn)行。反應(yīng)爐120與廢熱鍋爐125 —起起作用，作為克勞斯法的“熱段”的一部分。廢熱鍋爐125從反應(yīng)器120回收熱，以便產(chǎn)生流。根據(jù)上面的第二反應(yīng)產(chǎn)生硫和水蒸汽。在圖I中，硫和水的組合被顯示在管線122處離開廢熱鍋爐125。管線122中的硫和水然后被引導(dǎo)進(jìn)入第一冷凝器130’。在冷凝器130’中，元素硫從氣相被冷凝。硫在第一硫管線150’中從第一冷凝器130’中釋放。硫管線150’中的硫最初處于熔融的液相，但在下游過程中的冷卻期間被轉(zhuǎn)化成固相。在經(jīng)驗(yàn)中，克勞斯反應(yīng)并不轉(zhuǎn)化所有的H2S和SO2為元素硫。這意味著殘存未反應(yīng)的H2S和S02。為了獲得進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化，未反應(yīng)的H2S和SO2 (與C02、N2和H2O蒸汽一起)從第一冷凝器130’通過頂部管線132’被釋放。在頂部管線132’中的釋放的氣體在再熱器140’中在硫露點(diǎn)以上被加熱。加熱的H2S、SO2和其它氣體流從再熱器140’中通過管線142’被釋放。在管線142’中的加熱的H2S和其它氣體流被引入含氧化鋁或氧化鈦催化劑的轉(zhuǎn)化器或“反應(yīng)器”144’中。催化劑有助于H2S和SO2之間的進(jìn)一步反應(yīng)，以形成更多的元素硫。元素硫經(jīng)過管線146’進(jìn)入第二冷凝器130"。元素硫從管線146’的氣相中被冷凝，并通過第二硫管線150"作為熔融的液體被釋放。冷凝硫、再加熱氣體和使其經(jīng)過催化反應(yīng)器的該順序可以任選地被再重復(fù)一次或兩次，以達(dá)到期望水平的硫回收。在圖I中，第二再熱器在140"處可見，加熱的H2S和SO2的第二流在142"處可見，第二反應(yīng)器在144"處可見，和第三冷凝器在130"'處可見。第三冷凝器130"'冷凝出第三硫管線150"'。甚至在經(jīng)過催化階段之后，還可能有非常多的未反應(yīng)的H2S和SO2。典型地，按體積計(jì)I到3%的這些氣體將殘留。該百分比通常被認(rèn)為對于焚化和釋放到大氣中太高。該殘留的含硫的氣體流被稱為“尾氣”。尾氣將不僅含有未反應(yīng)的H2S和SO2,而且還可含有來自燃燒空氣的CO2和隊(duì)。尾氣被顯示在管線160處從第三冷凝器130",中出來。當(dāng)然，如果不使用第二再熱器140〃、第二反應(yīng)器144〃和第三冷凝器130〃，尾氣160可以是管線132〃。一些政府機(jī)構(gòu)要求97%或98%以上的硫回收效率。為了達(dá)到該硫去除水平，必需處理尾氣160。這是在尾氣處理單元或“TGTU”中進(jìn)行的。已經(jīng)針對TGTU設(shè)計(jì)了一些“尾氣”處理方案。圖2在示意性的布置中顯示已知的氣體處理和硫回收設(shè)備200。設(shè)備200包括酸性氣體去除設(shè)備220，接下來是克勞斯硫回收單元230。設(shè)備200也包括尾氣處理單元240。在圖2中，原氣體流210被顯示首先進(jìn)入酸性氣體去除設(shè)備220中。氣體流210可以是，例如來自烴回收操作的原天然氣。對于天然氣處理應(yīng)用，優(yōu)選氣體流210的壓力至少為lOOpsig，更優(yōu)選至少500psig。雖然通常考慮至少部分氣壓是由于氣體流210從地下儲層進(jìn)入氣體處理設(shè)備200的壓力，但也應(yīng)該認(rèn)識到，利用一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)(未顯示)可以增加壓力。

還應(yīng)該理解，原天然氣體流210在進(jìn)入酸性氣體去除設(shè)備220之前通常進(jìn)行脫水。這可以通過使用乙二醇來進(jìn)行。同樣期望保持氣體流210清潔，以便防止液體溶劑在酸性氣體去除系統(tǒng)220中在酸性氣體處理過程中發(fā)泡。因此，原天然氣體流210通常經(jīng)過入口分離器和聚結(jié)器(未顯示)，以過濾出雜質(zhì)，如鹽水和鉆井液。分離器和聚結(jié)器將去除任何冷凝的烴。也可以產(chǎn)生一些顆粒濾出物。氣體流210含有至少一種烴氣體成分，主要為甲烷。另外，氣體流210含有至少一種酸性氣體。酸性氣體的實(shí)例是硫化氫和二氧化碳。在尤其“酸的”油田中的天然氣體流可以具有，例如10到40%H2S和/或5到10%C02以及甲烷和可能更重的烴成分，如乙烷或丙燒。酸性氣體去除設(shè)備220運(yùn)行，以從烴氣體中分離出酸性氣體成分。這可以，例如通過以上討論的各種溶劑反應(yīng)方法來進(jìn)行?？蛇x地，可以使用低溫分離方法，如使用控制凍結(jié)
區(qū)TM(Cfz)方法-由ExxonMobil Upstream Research公司創(chuàng)造和應(yīng)用。CFZ 方法利用
二氧化碳形成固體顆粒的傾向，通過使冷凍的CO2和H2S顆粒在蒸懼塔的開口部分內(nèi)形成，并且然后在融化塔盤中捕獲該顆粒。結(jié)果，在塔頂端產(chǎn)生潔凈的甲烷流(連同在原料氣體中存在的任意氮?dú)饣蚝?，同時(shí)在塔底產(chǎn)生冷卻液體C02/H2S流。CFZ 方法和相關(guān)裝置的某些方面描述在美國專利號4，533，372 ;美國專利號4，923，493 ;美國專利號5，062，270 ；美國專利號5，120, 338 ;和美國專利號6，053, 007中。在圖2中，可以看見脫硫氣體流從酸性氣體去除設(shè)備220頂部出來。這顯示在管線222處。另外，可以看見酸性氣體流作為底部流從酸性氣體去除設(shè)備220出來。這顯示在管線224處。管線224中的酸性氣體流主要含有二氧化碳和硫化氫。酸性氣體流進(jìn)入克勞斯硫回收設(shè)備230?？藙谒沽蚧厥赵O(shè)備230用作SRU。如上結(jié)合圖I所討論的，克勞斯硫回收設(shè)備230運(yùn)行，以將酸性氣體流中的含硫成分分裂成元素硫。在圖2中，元素硫流被顯示在232處從克勞斯SRU230中出來。尾氣流也通過管線234從克勞斯SRU230出來。尾氣流234被導(dǎo)入到TGTU。TGTU顯示在240處。在TGTU中，尾氣流234被“清潔”。在圖2的布置中，硫化氫從TGTU240中被導(dǎo)出并再循環(huán)回克勞斯硫回收單元230的前端。這在管線242處可見。剩余產(chǎn)物一主要由氮?dú)夂投趸冀M成一通過管線244被導(dǎo)入到焚化爐250。微量H2S被燃燒并通過排出管線252與氮?dú)夂投趸家黄鹋欧诺酱髿庵?。如所述，針對TGTU已經(jīng)設(shè)計(jì)了不同的尾氣處理方案。例如，Shell應(yīng)用Shell克勞斯廢氣處理(SCOT)方法。其中，尾氣被氫化，以轉(zhuǎn)化尾氣流中的SO2和硫醇Sh2s。這是通過使用還原氣發(fā)生器(RGG)和隨后的鈷-鑰(Co-Mo)催化劑床來進(jìn)行的。該方法結(jié)合圖3A在下面被顯示和進(jìn)一步詳細(xì)地描述。SCOT方法的產(chǎn)出為H2S和一些量的CO2，其被再循環(huán)回克勞斯硫回收單元230。然而，在SCOT方法中，大部分CO2必要地通過TGTU240傳送并傳遞到焚化爐250，而且與N2 —起被排放到大氣中。排出管線再次顯示在252處。期望提供改進(jìn)的尾氣處理單元，其減少或最小化排放到大氣中的CO2量。還期望通過從尾氣處理單元捕集增高水平的CO2和將其注入到儲層中來大大減少來自尾氣處理單元的CO2排放，任選地用于強(qiáng)化采油操作。

發(fā)明內(nèi)容
首先提供用于處理烴氣體流的氣體處理設(shè)備。烴氣體流包含含硫成分和二氧化碳。在各種實(shí)施方式中，氣體處理設(shè)備捕集CO2和對其施壓，以注入到地下儲層中。氣體處理設(shè)備包括酸性氣體去除設(shè)備。酸性氣體去除設(shè)備將烴氣體流分成(i)脫硫氣體流，和(ii)第一酸性氣體流，主要由硫化氫和二氧化碳組成。氣體處理設(shè)備也包括克勞斯硫回收單元?？藙谒沽蚧厥諉卧邮账嵝詺怏w流，并將第一酸性氣體流分成(i)元素硫的液體流，和(ii)包含酸性氣體雜質(zhì)的尾氣。氣體處理設(shè)備還包括尾氣處理單元。尾氣處理單元接收尾氣，并將尾氣分成(i)來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物，和(ii)來自再生器容器的第二酸性氣體流。優(yōu)選地，吸收器容器利用同時(shí)吸收二氧化碳和含硫成分的胺。以這種方式，進(jìn)入尾氣處理單元的大部分硫化氫和二氧化碳在吸收器容器中被吸收，并從吸收器容器釋放到再生器容器，作為富溶劑流。在一個(gè)方面中，胺包含二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、單乙醇(MEA)或其組合。在另一方面，胺包含甲基二乙醇胺(MDEA)。MDEA被活化，以促進(jìn)CO2吸收。例如，胺可以用哌嗪活化，以降低H2S水平，同時(shí)仍釋放C02。氣體處理設(shè)備還可以包括焚化爐。焚化爐接收來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流，以進(jìn)行燃燒和排放。理想地，頂部副產(chǎn)物流包含非常少的co2。另外，氣體處理設(shè)備包括壓縮機(jī)站。壓縮機(jī)站接收來自再生器容器的第二酸性氣體流，并提供壓力給第二酸性氣體流，以注入到地下儲層中。在一個(gè)方面中，提供多個(gè)酸性氣體注入井，以將第二酸性氣體流從壓縮機(jī)站運(yùn)輸?shù)降叵聝又小Ｔ谝粋€(gè)實(shí)例中，頂部氣體流被用于強(qiáng)化采油操作。在氣體處理設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式中，來自酸性氣體去除設(shè)備的部分第一酸性氣體流也被帶到到壓縮機(jī)站并被置于壓力下。部分酸性氣體流然后與來自再生器容器的第二酸性氣體流一起被注入到地下儲層中。優(yōu)選地，氣體處理設(shè)備也包括酸性氣體富集設(shè)備。酸性氣體富集設(shè)備接收來自酸性氣體去除設(shè)備的酸性氣體流，并將酸性氣體流分成(i)頂部富CO2流，和(ii)富H2S酸性氣體流。在這種情況下，由克勞斯硫回收單元接收的酸性氣體流是富H2S酸性氣體流。此夕卜，頂部富CO2流從酸性氣體富集設(shè)備被導(dǎo)向壓縮機(jī)站，并被置于壓力下，以與來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流一起注入到所述地下儲層中。也提供處理烴氣體流的方法。該方法允許捕集額外的CO2。然后，CO2被注入到地下儲層中。該方法在氣體處理設(shè)備中進(jìn)行。該方法首先包括在酸性氣體去除設(shè)備中分離烴氣體流。烴氣體流包含含硫成分和二氧化碳。烴氣體流被分成(i)脫硫氣體流，和(ii)第一酸性氣體流，主要由硫化氫和二氧化碳組成。該方法也包括在克勞斯硫回收單元接收酸性氣體流。酸性氣體流被分成(i)元素硫的液體流，和Qi)包含酸性氣體雜質(zhì)的尾氣。該方法還包括在尾氣處理單元接收尾氣。尾氣被分成(i)來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流，和(ii)來自再生器容器的第二酸性氣體流。優(yōu)選地，吸收器容器利用同時(shí)吸收 二氧化碳和含硫成分的胺，以便進(jìn)入所述尾氣處理單元的大部分二氧化碳在所述吸收器容器中被吸收，并與含硫成分一起從所述吸收器容器釋放到所述再生器容器，作為富溶劑流。該方法接下來包括在壓縮機(jī)站提供壓力給來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流。然后，該方法使第二酸性氣體流注入到地下儲層中。在一個(gè)方面中，來自酸性氣體去除設(shè)備的部分酸性氣體流被帶到壓縮機(jī)站并被置于壓力下，以注入到地下儲層中。該部分第一酸性氣體流與來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流一起被注入。任選地，該方法也包括提供多個(gè)酸性氣體注入井。多個(gè)酸性氣體注入井將酸性氣體流從尾氣處理單元中的再生器容器運(yùn)輸?shù)降叵聝又小＿@可用于封存或用于在地下儲層中強(qiáng)化采油操作。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法也包括在其進(jìn)入所述再生器容器之前，使所述富溶劑流在熱交換器中升溫，和將升溫的富溶劑流導(dǎo)入到再生器容器。在另一實(shí)施方式中，方法還包括將在冷凝器容器中使殘留的胺和冷凝的水與酸性氣體流中的二氧化碳和含硫成分分離。殘留的胺和冷凝的水被導(dǎo)回到再生器容器中。在該實(shí)施方式中，來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流通過冷凝器容器在CO2和H2S被運(yùn)輸?shù)綁嚎s機(jī)站之前被獲取。優(yōu)選地，該方法還包括焚化來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流。該方法然后包括排放焚化的副產(chǎn)物流到大氣中。理想地，副產(chǎn)物流包含很少的CO2,以便與已知方法相比較少的CO2被排放到大氣中。應(yīng)該理解，焚化爐也產(chǎn)生CO2。在一種布置中，氣體處理設(shè)備還包括酸性氣體富集設(shè)備，用于接收來自所述酸性氣體去除設(shè)備的所述第一酸性氣體流，和將所述酸性氣體流分成(i)頂部富CO2流，和(ii)富H2S酸性氣體流。在該布置中，方法還可以包括在克勞斯硫回收單元處接收富H2S酸性氣體流，作為酸性氣體流；將頂部富CO2流運(yùn)輸?shù)綁嚎s機(jī)站；在壓縮機(jī)站提供壓力給頂部富CO2流；和將頂部富CCV流與來自尾氣處理單元的再生器容器的所述第二酸性氣體流一起注入到地下儲層。
附圖
簡介為了本發(fā)明可以被更好地理解的方式，在此附上一些圖解說明和/或流程圖。但應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅闡述本發(fā)明選擇的實(shí)施方式，因此不被考慮為限制了范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其它等同有效的實(shí)施方式和應(yīng)用。圖I是用于根據(jù)克勞斯反應(yīng)進(jìn)行硫去除方法的氣體處理設(shè)備的示意圖。這樣的設(shè)備在流體成分分離的領(lǐng)域中是已知的。圖2是用于從原天然氣體流中去除酸性氣體成分的已知?dú)怏w處理設(shè)備的示意圖。設(shè)備包括酸性氣體去除設(shè)備、克勞斯硫回收設(shè)備、尾氣處理單元和焚化爐。圖3A是在氣體處理工業(yè)中已知的尾氣處理單元的示意圖。圖3B是在一個(gè)實(shí)施方式中本發(fā)明的改進(jìn)的尾氣處理單元的示意圖。 圖4是在一個(gè)實(shí)施方式中本發(fā)明的氣體處理設(shè)備的示意圖。其中，從酸性氣體去除設(shè)備去除的部分酸性氣體被直接送到壓縮機(jī)站，以進(jìn)行酸性氣體注入。圖5A是用于去除酸性氣體的已知?dú)怏w處理設(shè)備的示意圖。其中，酸性氣體富集在H2S傳遞到克勞斯硫回收單元之前被提供，同時(shí)二氧化碳繞過克勞斯硫回收單元轉(zhuǎn)向并被導(dǎo)入焚化爐中。圖5B是在改進(jìn)的實(shí)施方式中用于去除酸性氣體的氣體處理設(shè)備的示意圖。其中，酸性氣體富集在H2S傳遞到克勞斯硫回收單元之前被再次提供，但二氧化碳現(xiàn)在被送入到壓縮機(jī)站，以進(jìn)行酸性氣體注入。圖6提供流程圖，顯示在一個(gè)實(shí)施方式中實(shí)施用于處理烴氣體流的方法的步驟。烴氣體流包含含硫成分和二氧化碳，并且該方法在氣體處理設(shè)備，如圖4或圖5B的設(shè)備中實(shí)施。某些實(shí)施方式的詳細(xì)描述定義如本文所用，術(shù)語“天然氣”是指從原油井(伴生氣體)或從地下含氣層(非伴生氣體)獲得的多組分氣體。天然氣的組成和壓力可以顯著地不同。典型的天然氣體流包括甲烷(C1)作為主要組分。天然氣體流也可以包含乙烷(C2)、較高分子量的烴和一種或多種酸性氣體。天然氣也可以包含少量的污染物如水、氮?dú)?、硫化鐵和蠟。如本文所用，術(shù)語“酸性氣體”意指溶于水產(chǎn)生酸性溶液的任何氣體。酸性氣體的非限制性實(shí)例包括硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、二硫化碳(CS2)、氧硫化碳(COS)、硫醇或其混合物?！盁煹罋狻币庵缸鳛闊N燃燒的副產(chǎn)物產(chǎn)生的任何氣體流。“壓縮機(jī)”是指用于壓縮氣態(tài)流體——包括氣體-蒸汽混合物或廢氣——的裝置，其包括泵、壓縮機(jī)渦輪機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、活塞式壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)葉片(rotary vane)或螺桿壓縮機(jī)和能夠壓縮氣體的設(shè)備及組合?！霸鰪?qiáng)的采油”或“E0R”是指用于增強(qiáng)從地下儲層回收烴的方法。通過將驅(qū)替流體或氣體引入到注入井中來驅(qū)使烴經(jīng)過儲層到達(dá)生產(chǎn)井中，用于提高置換效率或波及效率的技術(shù)可用于開采油田或氣田。
如本文所用，術(shù)語“催化的”或“催化劑”涉及在某些溫度和/或壓力條件下提高特定化學(xué)反應(yīng)的速率或充當(dāng)原料流特定成分的化學(xué)吸附劑的物質(zhì)。如本文所用，術(shù)語“流體”是指氣體、液體和氣體與液體的組合以及氣體和固體的組合和液體與固體的組合?！伴W蒸(Flashing) ”意為通過膨脹設(shè)備或容器使液體減壓，同時(shí)轉(zhuǎn)化部分液體為氣相。如本文所用，對于從氣體流中用吸收液體除去選擇的氣體成分，“貧”和“富”是相對的，僅分別意味著較少或較大程度或范圍的裝載的或含有的所選擇的氣體成分，并不必然分別說明或要求吸收性液體完全不含所選擇的氣態(tài)成分，或者其不能吸收更多的所選氣體成分。事實(shí)上，如在下文中明顯可見的，優(yōu)選的是，在接觸器中產(chǎn)生的所謂的“富”吸收性液體保留殘余吸收能力。相反，“貧”吸收性液體將被理解為能夠另外吸收并可以保留較小濃度的被除去氣體成分。

“酸氣”意為含有不期望量的酸性氣體，例如按體積計(jì)的百萬分之55 (ppmv)份或更多、或500ppmv、或按體積計(jì)5%或更多、或按體積計(jì)15%或更多的氣體?！八釟狻钡闹辽僖粋€(gè)實(shí)例是具有按體積計(jì)約2%或更多到按體積計(jì)約7%或更多的酸性氣體的氣體。術(shù)語“工業(yè)工廠”指產(chǎn)生含有至少一種烴或酸性氣體的氣體流的任何工廠。一個(gè)非限制性實(shí)例是煤發(fā)電廠。另一實(shí)例是低壓下放出CO2的水泥廠。術(shù)語“液體溶劑”意指基本上為液相的流體，其優(yōu)先吸收酸性氣體，因而從氣體流除去或“凈化掉”酸性氣體成分的至少一部分。氣體流可以是烴氣體流或其它氣體流，如具有硫化氫的氣體流。“脫硫氣體流”指基本上為氣相的流體流，其至少一部分酸性氣體成分已被除去。如本文所用，術(shù)語“烴”指這樣的有機(jī)化合物，其主要一如果不是僅僅一包括元素氫和碳。烴一般分為兩類脂肪烴或直鏈烴，以及環(huán)狀或閉環(huán)的烴，包括環(huán)萜。含烴物質(zhì)的實(shí)例包括可用作燃料或可升級為燃料的任何形式的天然氣、油、煤和浙青。如本文所用，術(shù)語“烴流體”是指為氣體或液體的烴或烴的混合物。例如，烴流體可以包括在地層條件、在處理?xiàng)l件或在周圍條件(15°C和Iatm壓強(qiáng))下為氣體或液體的烴或烴的混合物。烴流體可以包括，例如油、天然氣、煤床甲烷、頁巖油、裂解油、裂解氣、煤的裂解產(chǎn)物和其它氣態(tài)或液體烴。如本文所用，術(shù)語“地下”是指在土地表面下面出現(xiàn)的地質(zhì)層。
具體實(shí)施方式
的描述圖3A提供在氣體處理工業(yè)中已知的尾氣處理單元300A的示意圖。尾氣處理單元(TGTU) 300A 一般根據(jù)上述Shell克勞斯廢氣處理(SCOT)方法。TGTU 300A接收尾氣流310。TGTU 300A也通過管線312接收燃料氣和通過管線314接收亞化學(xué)計(jì)量空氣流。尾氣流310、燃料氣312和空氣流314被引入到還原氣發(fā)生器(RGG)320中。RGG320通常對燃料氣進(jìn)行亞化學(xué)計(jì)量燃燒，以產(chǎn)生將SO2和硫醇還原為H2S所需的氫。RGG 320部分地氧化燃料氣的烴成分，以產(chǎn)生一氧化碳和氫。硫化氫和一氧化碳通過管線322從RGG320出來，并通過催化床被弓I導(dǎo)。優(yōu)選地，催化床330是鈷-鑰(Co-Mo)催化床。催化床330有助于氫化反應(yīng)。RGG 320和催化床330 —起氫化尾氣體流310中的尾氣，以將尾氣流310中的SO2和硫醇轉(zhuǎn)化為H2S。
注意到，RGG 320引入更多的氮?dú)?、CO2和水蒸氣到方法中。另外，一氧化碳在RGG320中產(chǎn)生。一氧化碳與H2O在硫化Co-Mo催化床330上反應(yīng)，以通過已知的水-氣變換反應(yīng)產(chǎn)生更多的氫氣和co2。水-氣變換反應(yīng)如下C0+H20—>C02+H2額外的氫氣的存在有助于轉(zhuǎn)化SO2為H2S和水蒸氣。含H2S氣態(tài)流通過管線332從催化劑床330釋放。H2S流優(yōu)選通過熱交換器334冷卻。冷卻的含H2S含水流作為流336離開熱交換器334。冷卻的含H2S含水流336然后進(jìn)入驟冷塔340。驟冷塔340主要運(yùn)行來去除由克勞斯反應(yīng)產(chǎn)生的水。很多過量的水蒸氣被冷凝，并通過管線344作為驟冷水被除去。驟冷水經(jīng)過泵346，接下來經(jīng)過熱交換器348。熱交換器348用于冷卻驟冷水?，F(xiàn)在冷卻的來自管線344的部分驟冷水在接近塔340的頂部附近被再引入到驟冷塔340。來自管線344的剩余的水通過排放管線347被去除。過量的酸性水可以通過管線排放管線347被去除，并在尾氣處理單元300A的別處被使用，用于冷卻，或 者理想地，用于農(nóng)業(yè)目的。驟冷塔340釋放冷卻的尾氣流。這顯示在管線342處。其中，尾氣流342包含H2S、N2、C02、C0和水蒸汽。為去除H2S，管線342中冷卻的尾氣流然后與胺在吸收器350中接觸。吸收器350利用H2S-選擇性胺。胺通常為甲基二乙醇胺(MDEA)或上述Flexsorb 胺家族的胺。胺捕集大部分的H2S和一些水平的C02。胺來源于接近吸收器350的溶劑罐(未顯示)。借助于泵使胺移動到吸收器350中，該泵使胺在適當(dāng)?shù)膲毫ο乱苿拥轿掌?50中。泵可以,例如,使胺增壓至1，OOOpsig或更高。吸收器350基于逆流流動方案運(yùn)行。在這方面，酸性氣體在一個(gè)方向從管線342被弓I導(dǎo)并通過吸收器350，而化學(xué)溶劑在相反方向被弓I導(dǎo)通過吸收器350?；瘜W(xué)溶劑通過管線359被引入吸收器350。當(dāng)兩種流體物質(zhì)相互作用時(shí)，向下流動的溶劑吸收來自向上流動的酸氣的H2S,產(chǎn)生“富”溶劑“，S卩，具有吸收的H2S和一些附帶的CO2的胺。富溶劑經(jīng)過底部管線354。底部管線354中的富溶劑優(yōu)選通過增壓泵356被獲取。然后，富溶劑通過熱交換器380被熱交換。用來自再生器容器360的再生溶劑管線364進(jìn)行熱交換。這允許富溶劑被預(yù)加熱。然后，富溶劑通過管線357向前移動進(jìn)入再生器容器360中。在再生器容器360中，再生胺。這意味著胺與硫化氫在管線357中分離，用于重新使用。再生器容器360是大直徑容器，其在約15到25psig的壓力下運(yùn)行。再生器容器360限定了汽提塔部件，其通常包括再沸器上方的塔盤、填料或其它內(nèi)部構(gòu)件(未顯示)。熱源368被提供給再沸器，以在再生器容器360內(nèi)產(chǎn)生蒸汽流動。再沸器通常使用蒸汽作為其熱源以從胺蒸沸掉水和H2S。再生器容器360允許富溶劑從管線357向下瀉下經(jīng)過塔盤或其它內(nèi)部構(gòu)件。部分再生胺通過底部管線367被獲取。從那里，再生胺經(jīng)過小的熱交換器作為熱源368用于再加熱，然后被再引入到再生器容器360。然而，大部分溶劑通過底部胺管線364滴下。底部胺管線364含有貧溶劑流，其溫度約265° F。底部胺管線364運(yùn)載貧胺經(jīng)過增壓泵366。從那里，溫的胺經(jīng)過上述熱交換器380，其中它使來自管線354的富溶劑升溫。同時(shí)，與來自管線354的富溶劑熱接觸用于部分地冷卻底部胺管線364中的貧胺。冷卻的胺可以通過熱交換器358再加熱。冷卻的胺然后通過管線359被運(yùn)載到吸收器容器350的頂部。吸收器容器350釋放頂部副產(chǎn)物管線352。頂部副產(chǎn)物管線352中的氣體再次包含隊(duì)、水蒸汽和一些C02。管線352中的這些頂部副產(chǎn)物被運(yùn)輸?shù)结尫殴芫€390。釋放管線390將頂部副產(chǎn)物帶到焚化爐。因此，管線390類似圖2的管線244，其顯示氣體從尾氣處理單元240被釋放，并被導(dǎo)向到焚化爐250中。閥392可用于控制氣體向焚化爐250的流動。注意到，管線352中的副產(chǎn)物可以并幾乎一定將含有一些H2S。免于由吸收器容器350提供的吸收步驟的H2S通常與CO2和其它氣體一起進(jìn)入焚化爐，并最終不利于允許的SO2排放限值。(本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將知道燃燒H2S產(chǎn)生SO2)。然而，尤其在觸發(fā)(startup)和催化劑硫化程序中繞過焚化爐是任選的，以及使管線352中的氣體回到RGG 320中也是任選的，如由虛線管線394所指示的。提供閥396以控制經(jīng)過管線394的旁路流動。當(dāng)閥396打開時(shí)，來自吸收器容器350的副產(chǎn)物(來自管線352，然后管線394)與尾氣流310合并。 返回到再生器容器360，再生器容器360也具有頂部管線362。頂部管線362釋放從再生器容器360中的胺中閃蒸的硫化氫(和附帶的CO2)。管線362中的酸氣將不可避免地包含微量胺和水。因此，富H2S酸氣優(yōu)選通過頂部管線362運(yùn)載到其中其被冷卻的熱交換器363中，然后，滴入到小的冷凝容器370中。熱交換器363用于冷凝頂部管線362中的富H2S酸氣。熱交換器363可以是風(fēng)扇冷卻器或者可以是使用淡水或海水的熱交換器。冷卻管線362中的富H2S酸氣用于分離(knock out)水。這有助于最小化所需的水補(bǔ)充。倘若存在酸性氣體和游離水，這部分系統(tǒng)通常覆蓋以高合金金屬。冷凝容器370產(chǎn)生富H2S酸性氣體。富H2S酸性氣體從冷凝容器370經(jīng)過頂部管線372而釋放。在已知的TGTU 300A中，富H2S酸性氣體被再循環(huán)回克勞斯硫回收單元的前面。這在圖2的管線242處被更充分地表示，其中富H2S酸性氣體被運(yùn)輸回克勞斯SRU230。水和胺從冷凝容器370通過底部管線374滴下。水和胺一起通過增壓器376被獲取。水和胺被再引入到再生器容器360的頂部。一些水被再蒸發(fā)，但大部分水和貧胺一起向下傳送到再生器容器360，因此被再循環(huán)。如上所述，尾氣處理單元，如圖3的單元300A可以釋放大量C02。CO2通過頂部副產(chǎn)物管線352從吸收器容器350釋放。較少量的CO2與頂部管線372中富H2S酸性氣體流一起釋放。期望減少來自尾氣處理單元，如單元300A的CO2排放。然而，在焚化之前從處理的尾氣流390捕集二氧化碳將是昂貴的，因?yàn)樗ǔ０ǖ诙軇┗都到y(tǒng)，其包括至少一個(gè)接觸器容器和再生器塔。為了解決技術(shù)中的該缺點(diǎn)，在本文中提議在TGTU JBTGTU 300A中應(yīng)用更具反應(yīng)性的溶劑。如上所述，用于TGTU的現(xiàn)有程序通常應(yīng)用甲基二乙醇胺(MDEA)或來自上述化學(xué)溶劑的Flexsorb 家族的胺。這些胺是強(qiáng)H2S選擇性的。這種胺捕集大部分H2S但僅少量的C02。因此，在本文中提議H2S選擇性溶劑用更具反應(yīng)性的溶劑替換。更具反應(yīng)性的溶劑不僅將吸收H2S分子，而且也將捕集大百分比的二氧化碳。更具反應(yīng)性的溶劑包括-二乙醇胺(DEA);
-二異丙醇胺(DIP A);和-單乙醇(MEA)。這些是被考慮的伯胺或仲胺?？梢杂行Р东@CO2與H2S分子的另一種胺是活化的MDEA。這意味著相對少量的活化劑被加入到MDEA吸收器中，以幫助CO2吸收。這種活化劑可以是，例如哌嗪。哌嗪是一種類型的胺，如果被加入到MDEA中，其促進(jìn)對CO2的提取。任何這些化學(xué)溶劑均能夠提取大部分CO2與事實(shí)上所有的H2S,同時(shí)使氮?dú)夂腿魏挝捶磻?yīng)的氫氣脫移至焚化爐。任何這些溶劑也將允許吸收器(如，圖3A中的吸收器350)中的水蒸汽運(yùn)輸?shù)椒倩癄t。最重要地，少量的——如果存在——CO2從吸收器容器350傳遞到頂部副產(chǎn)物管線352。在同時(shí)吸收H2S和CO2之后，富溶劑流354然后被再生。這產(chǎn)生酸性氣體，其由溶劑和H2S和CO2組成，但基本上不含氮?dú)夂推渌p氣體。氮?dú)夂推渌p氣體(如，氦氣)的 缺少使得稍后的酸性氣體注入(AGI)操作更容易，因?yàn)楦菀讓⑺嵝詺怏w冷凝成致密相，即基本上液體相。冷凝酸性氣體的靜水壓頭現(xiàn)在基本上處于液相，其可有利地用于井身中，以幫助將其推到儲層中。被注入到儲層中的酸性氣體流適合用于增強(qiáng)的采油，因?yàn)樗缓ǔＲ蟾叩膲毫σ耘c儲層油混容的輕氣體和氮?dú)?。從頂部副產(chǎn)物管線352去除二氧化碳不僅提供流體源給EOR運(yùn)行，而且不僅減少CO2向大氣的排放，而且還減少焚化爐250上的負(fù)載。這意味著焚化爐250消耗較少的燃料氣，這反過來減少焚化爐250通過燃燒產(chǎn)生的CO2的量。作為捕集CO2以避免向大氣排放CO2的可選手段和作為對尾氣處理單元300A的進(jìn)一步改進(jìn)，焚化爐250可使用催化焚化方法。這是與燃料氣燃燒方法相對的。催化焚化方法要求較低的溫度來燃燒H2S和任何殘留的烴，如來自酸性氣體富集單元的烴。對頂部副產(chǎn)物流244進(jìn)行一些預(yù)熱，加入空氣，并且混合物流到催化劑床。催化劑有助于將烴氧化為CO2,和將水蒸汽和H2S氧化為S02。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，催化焚化系統(tǒng)優(yōu)選被設(shè)計(jì)成處理來自可以導(dǎo)致流到其的H2S水平臨時(shí)升高的TGTU的“干擾(upset) ”。以上對尾氣處理單元的設(shè)計(jì)變化可以在新氣體處理設(shè)備的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行實(shí)施。但有利地是，以上設(shè)計(jì)變化可以通過改型現(xiàn)有的設(shè)備而實(shí)施。例如，現(xiàn)有克勞斯尾氣處理單元可通過改變傳統(tǒng)(legacy)溶劑或通過將活化劑加入到傳統(tǒng)溶劑中而被改進(jìn)。在這種情況下，頂部酸氣管線372現(xiàn)在同時(shí)含有H2S和CO2氣體。如結(jié)合以下圖4所進(jìn)一步論述的，這些氣體然后可以被冷凝、壓縮并注入到地下儲層中。另外的裝置對于補(bǔ)充溶劑系統(tǒng)的再生能力也可能是必要的。這是因?yàn)榱硗獾臒岷涂赡艿母叩娜軇┭h(huán)速率對在運(yùn)載另外CO2 (與基線H2S —起)的管線357中再生溶劑可能是必要的。趨于與CO2更具反應(yīng)性的溶劑通常將具有更高的反應(yīng)熱量，這意味著富胺溶液(管線354)中的溫度現(xiàn)在被提高。吸收器容器350的頂部中的溫度通常約為100° F。在逆流混合已在吸收器容器350中結(jié)束時(shí)，在吸收器容器350的底部的富胺溶液的溫度上至約160° F。該另外的反應(yīng)熱量也必需被加回到再生過程中。圖3B呈現(xiàn)了在一個(gè)實(shí)施方式中本發(fā)明修改的尾氣處理單元300B的示意圖。TGTU300B類似于圖3A的TGTU 300A。在這方面，圖3B的尾氣處理單元300B也具有還原氣發(fā)生器(RGG) 320和催化床330。RGG 320和催化床330 —起氫化尾氣流310中的尾氣，以促進(jìn)轉(zhuǎn)化尾氣流310中的SO2和硫醇為H2S的氫化反應(yīng)。尾氣處理單元300B也具有吸收器容器340和溶劑再生器容器350。然而，更具CO2-選擇性的胺溶劑被用于吸收器容器340中，并且，另外的裝置被加入?？梢?，在熱交換器380之后沿著富溶劑管線357提供專用加熱器302。專用加熱器302在富溶劑進(jìn)入所述再生器容器360之前預(yù)熱管線357中的富溶劑。預(yù)熱富溶劑使得至少部分H2S和CO2能夠進(jìn)入氣相。預(yù)熱的富溶劑然后通過管線304傳遞。管線304中的預(yù)熱的富溶劑被引導(dǎo)到再生器360的頂部。最后，來自頂部管線362的酸性氣體成分從冷凝容器370釋放到頂部氣體管線372中。然后，酸性氣體經(jīng)過壓縮機(jī)站并注入到地下儲層中。應(yīng)該理解，在該改進(jìn)的酸性氣體處理裝置300B中，將需要另外的裝置來將CO2和H2S 一起壓縮和注入。另外，可能需要緩蝕劑以阻止CO2與鋼在溶劑接觸過程中反應(yīng)。圖3B改進(jìn)的尾氣處理單元300B充分減少從烴氣體處理設(shè)備排放到大氣的二氧化碳的量。在這方面，CO2基本上不再通過頂部副產(chǎn)物管線352釋放或基本上不再通過管線 390運(yùn)輸?shù)椒倩癄t250 ;相反地，CO2主要與頂部酸氣流372 —起釋放并被捕獲。這在圖4中說明。圖4顯不在一個(gè)實(shí)施方式中本發(fā)明的氣體處理設(shè)備400的不意圖。設(shè)備400基本為圖2的氣體處理設(shè)備200。但是，頂部酸氣流現(xiàn)在被引導(dǎo)到壓縮機(jī)站以進(jìn)行加壓和酸性氣體注入。另外，從酸性氣體去除設(shè)備220去除的部分酸性氣體現(xiàn)在被直接送到壓縮機(jī)站，用于酸性氣體注入。在圖4中，顯示原氣體流410進(jìn)入酸性氣體去除設(shè)備420。氣體流410可以是，例如來自烴回收操作的原天然氣。然而，它可以可選地是來自工業(yè)電廠或其它工廠的煙道氣體流。在油和氣操作的背景下，氣體流410含有至少一種烴氣體成分，主要為甲烷。另夕卜，氣體流410含有二氧化碳、硫化氫，并且可能含有其它酸性氣體成分。酸性氣體去除設(shè)備420運(yùn)行，以將酸性氣體成分從烴氣體中分離出來。這可以，例如通過上述各種溶劑反應(yīng)方法進(jìn)行?？蛇x地，可以應(yīng)用低溫分離方法，如使用控制凍結(jié)區(qū) (CFZ)方法——由ExxonMobil Upstream Research 公司倉1J造。在圖4中，可見脫硫氣體流從酸性氣體去除設(shè)備420頂部出來。這顯示在管線422處。另外，可見酸性氣體流作為底部流從酸性氣體去除設(shè)備420出來。這顯示在管線424處。酸性氣體流424主要含有二氧化碳和硫化氫，其進(jìn)入克勞斯反應(yīng)器設(shè)備430。克勞斯反應(yīng)器設(shè)備430用作硫回收單元。這可以與結(jié)合以上圖I顯示和描述的硫回收單元100 —致。在圖4中，顯示元素硫流從克勞斯反應(yīng)器設(shè)備430中出來。這在432處可見。元素硫通常從冷凝器作為熔融的液體釋放，然后，隨其凍結(jié)而變硬。尾氣流也從克勞斯反應(yīng)器設(shè)備430通過管線434出來。尾氣流434被引導(dǎo)到TGTU中。TGTU顯示在440處。在TGTU 440中，尾氣流434被“清潔”。TGTU440可以與結(jié)合圖3B顯示和描述的尾氣處理設(shè)備300B —致。在圖4的裝置中，硫化氫和二氧化碳被引導(dǎo)從TGTU440經(jīng)過酸性氣體管線442。這與圖3B的管線362和372 —致。管線442中的酸性氣體被引導(dǎo)到壓縮機(jī)站460中。從那里，壓縮的酸性氣體被引導(dǎo)經(jīng)過管線462，然后注入到儲層中。儲層被示意性地描述在框465處。來自管線462的酸性氣體因此在地下位置被封存，而不是被排放或循環(huán)回硫回收單元430，如在圖2的管線242處所示。剩余產(chǎn)物——主要由氮?dú)狻⑺羝?、少量二氧化碳和微量氫氣組成——被引導(dǎo)到焚化爐450中。這些副產(chǎn)物通過管線444從尾氣處理單元440出來。這與圖3B中所示管線352和390 —致。這些副產(chǎn)物被燃燒和通過排出管線452排放到大氣中。通過圖4也注意到，來自管線424的部分酸性氣體繞過硫回收單元430。這顯示在管線426中。管線426中的酸性氣體被引導(dǎo)到壓縮機(jī)站460，并與離開尾氣處理單元440的酸性氣體流442合并。來自管線426和442的酸性氣體然后被壓縮，并送到注入管線462。因此，排放到大氣中的總體酸性氣體被減少。通過舉例說明，如果油田每天產(chǎn)生十億立方英尺的原料氣——含有5%C02含量，則每年90%的回收率會捕獲接近100萬噸的C02?？紤]到具有至少一定水平的CO2的、大量現(xiàn)有克勞斯單元處理氣體，這會累計(jì)每年捕集好幾百萬噸的另外的C02。 本文公開的減少CO2排放的另一種方法涉及酸性氣體富集(AGE)方法。在一些氣體處理應(yīng)用中，最初酸性氣體(圖4中來自管線424的底部酸性氣體流)的H2S含量太低而不能使常規(guī)克勞斯SRU適當(dāng)發(fā)揮作用。對于“直接通過(straight through) ”型克勞斯設(shè)計(jì)，克勞斯?fàn)t120通常要求至少40%的含硫成分含量，更優(yōu)選大于50%H2S。在這些情況下，就H2S而言，通過從管線424中酸性氣體流中去除CO2和將富CO2流直接輸送到焚化爐450中來“富集”酸性氣體是已知的。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，酸性氣體管線442被引導(dǎo)到酸性氣體富集設(shè)備中，從而產(chǎn)生“更清潔的” CO2。圖5A提供用于處理從酸性氣體去除系統(tǒng)捕集的酸性氣體的已知?dú)怏w處理設(shè)備500A的示意圖。在圖5A中，顯示原氣體流510進(jìn)入酸性氣體去除設(shè)備520。氣體流510優(yōu)選包含來自烴回收操作的原天然氣。任選地，原天然氣體流510進(jìn)行脫水，如通過使用乙二醇。此外，原天然氣體流510優(yōu)選經(jīng)過入口分離器(未顯示)，以濾出雜質(zhì)，如鹽水和鉆井液。氣體流510含有至少一種烴氣體成分，主要為甲烷。另外，氣體流510含有酸性氣體。酸性氣體去除設(shè)備520運(yùn)行，以從烴氣體分離出酸性氣體成分。這可以，例如通過上述各種溶劑反應(yīng)方法來進(jìn)行?？蛇x地，可以使用低溫分離方法，如使用控制凍結(jié)區(qū) (CFZ)方法。在圖5A中，可見脫硫氣體流從酸性氣體去除設(shè)備520頂部出來。這顯示在管線522處。另外，可見酸性氣體流作為第一酸性氣體流從酸性氣體去除設(shè)備520出來。這顯示在管線524處。酸性氣體流524主要含有二氧化碳和硫化氫，并進(jìn)入克勞斯反應(yīng)器530?？藙谒狗磻?yīng)器530用作SRU。如上結(jié)合圖I所討論的，克勞斯硫回收設(shè)備530運(yùn)行，以將酸性氣體流中的含硫成分降解為元素硫。在圖5A中，顯示元素硫流從克勞斯硫回收設(shè)備530出來。這在532處可見。尾氣流經(jīng)過管線534也從克勞斯硫回收設(shè)備530出來。尾氣流534被引導(dǎo)到TGTU。TGTU顯示在540處。在TGTU 540中，尾氣流534被“清潔”。在圖5A的裝置中，硫化氫從TGTU 540被引導(dǎo)，并根據(jù)已知程序循環(huán)回克勞斯硫回收設(shè)備530的前端。這在管線542處可見?？蛇x地，硫化氫從TGTU 540被引導(dǎo)，并循環(huán)回酸性氣體富集設(shè)備570，從而產(chǎn)生“更清潔的”C02。剩余TGTU產(chǎn)物——主要由二氧化碳以及水蒸汽和氮?dú)饨M成——通過管線544被引導(dǎo)到焚化爐550。這些副產(chǎn)物被燃燒并通過排出管線558排放到大氣中。為了提高克勞斯硫回收設(shè)備530的效率，管線524中的酸性氣體流經(jīng)過酸性氣體富集(AGE)設(shè)備。這在框570處以虛線形式(phantom)顯示。AGE設(shè)備570通過頂部管線572A釋放酸性氣體流524中的部分二氧化碳。CO2的釋放通常通過在化學(xué)溶劑方法中使用H2S選擇性胺來進(jìn)行。該方法可以利用H2S-選擇性胺，例如空間位阻胺，如MDEA或Flexs0lVw,允許二氧化碳作為頂部氣體流向上傳遞。任選地，空間位阻胺可用哌嗪活化，以降低H2S水平同時(shí)仍釋放C02。管線572A也可以含有一些水蒸汽、H2S和烴氣體，但仍代表富CO2氣體流。管線572A中的富CO2氣體流繞過克勞斯SRU 530和TGTU 540被帶到焚化爐 550。在操作中，管線572A中的二氧化碳和其它氣體與在管線544中釋放的、TGTU540的非含硫副產(chǎn)物合并。圖5A的管線544可相當(dāng)于圖3A的管線352，其主要由氮?dú)?、水蒸汽、氦氣和二氧化碳組成。來自管線572A(或管線544)的CO2和其它成分被引導(dǎo)到焚化爐550 的加熱區(qū)域552中，然后傳遞到煙道(stack)556。CO2和其它副產(chǎn)物被一起燃燒，并通過排出管線558排放到大氣中。AGE設(shè)備570也傳遞酸性氣體——主要由H2S以及較少量的二氧化碳組成。富H2S的酸性氣體通過管線574釋放，其中其進(jìn)入克勞斯SRU 530。H2S被基本上轉(zhuǎn)化成元素硫并通過管線532沉積，作為熔融的液體。這代表硫回收的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。利用AGE設(shè)備570的副作用是烴，尤其是解吸到酸性氣體流524中的任何重?zé)N，漏失到頂部氣體管線572A中而不是克勞斯硫回收單元530中。這提高克勞斯SRU 530的性能，并降低對通過空氣管線314的空氣的需求。作為圖5A中顯示的氣體處理系統(tǒng)500A的可選項(xiàng)，本文提議將頂部氣體管線572A中的富CO2氣體運(yùn)輸?shù)綁嚎s機(jī)站。然后，CO2可以被壓縮并注入到儲層中而不是被排放到大氣中。圖5B代表在改進(jìn)的實(shí)施方式中用于去除酸性氣體的氣體處理設(shè)備500B的示意圖。氣體處理設(shè)備500B類似于氣體處理設(shè)備500A。在這方面，氣體處理設(shè)備500B接收原天然氣體流510。天然氣體流510被引導(dǎo)進(jìn)入酸性氣體去除系統(tǒng)520。酸性氣體去除系統(tǒng)520釋放脫硫頂部氣體流572和酸性氣體流524。氣體處理設(shè)備500B也包括酸性氣體富集(AGE)設(shè)備570。AGE設(shè)備570接收酸性氣體流524，然后釋放富CO2頂部氣體流572和富H2S酸性氣體流574。氣體處理設(shè)備500B也包括克勞斯反應(yīng)器530?？藙谒狗磻?yīng)器530用作硫回收單元?？藙谒狗磻?yīng)器530通過管線524接收來自酸性氣體去除系統(tǒng)520的富H2S酸性氣體流574，并通過氧化方法沉積元素硫532，所述氧化方法如上面結(jié)合圖I所討論的方法?？藙谒狗磻?yīng)器530也通過管線534釋放尾氣流。管線534中的尾氣流被引導(dǎo)到尾氣處理單元540。TGTU 540 “清潔”管線534中的尾氣，如以上結(jié)合圖3B所論述的。TGTU 540釋放來自吸收器容器350的頂部副產(chǎn)物氣體流554 (可相當(dāng)于圖3B中的管線352)。TGTU 540也釋放酸氣流542 (可相當(dāng)于圖3B中的管線362B和372)。副產(chǎn)物氣體流554進(jìn)入焚化爐550，其中水蒸汽、氫氣、氮?dú)夂虷2S成分被燃燒并排放到大氣中。同時(shí)，酸氣流542(可相當(dāng)于圖3B中的酸性氣體頂部管線372)被帶到壓縮機(jī)站560 (可相當(dāng)于圖4中的壓縮機(jī)站460)?？蛇x地，酸氣流542可以再循環(huán)到AGE設(shè)備。為了提高克勞斯反應(yīng)器設(shè)備530的效率，氣體處理設(shè)備500B也包括酸性氣體富集設(shè)備570。AGE設(shè)備570接收管線524中的酸性氣體流。AGE設(shè)備570去除酸性氣體流524中的部分二氧化碳，并將其作為富CO2氣體通過頂部管線572B釋放。剩余的富H2S酸性氣體經(jīng)過管線574到達(dá)克勞斯硫回收設(shè)備530。因此，酸性氣體富集發(fā)生在酸性氣體去除系統(tǒng)520和克勞斯硫回收設(shè)備530之間。二氧化碳可以利用胺溶劑與AGE設(shè)備570中的含硫成分分離，如上所述。結(jié)合用于去除CO2的化學(xué)溶劑方法，使用吸收器容器和再生器容器。來自吸收器容器的富胺溶液可任選地在閃蒸容器中被“閃蒸”，然后其達(dá)到再生器容器。富CO2氣體從酸性氣體富集設(shè)備570中通過頂部管線572B釋放。圖5B中的管線 572B不同于圖5A中的管線572A。管線572B將富CO2氣體引導(dǎo)到壓縮機(jī)站560。因此，不是如圖5A中進(jìn)行的焚化和排放富CO2氣體，而是將CO2捕集并封存在地下儲層565中。這也顯示在圖4的管線442處，其中氣體處理設(shè)備400包括壓縮機(jī)站460。因?yàn)楣芫€572B中的頂部氣體流主要由CO2組成并通常含有濃度非常小的輕氣體成分，如氮?dú)夂图淄椋虼藲怏w非常容易壓縮和冷凝。該富CO2氣體流的注入容易地減少氣體處理設(shè)備500B的“C02占地面積(footprint) ”。該操作也提高設(shè)備500B的硫回收效率，因?yàn)楦籆O2頂部氣體管線572B中殘留的硫不被焚化和釋放到大氣中或循環(huán)回克勞斯SRU530。在氣體處理設(shè)備500B的另一方面，單階段并流接觸器可用作尾氣處理單元540的
一部分。并流接觸器可以是，例如，ProsCon接觸器-由ProsCon of Cork, Ireland制造。
接觸器利用噴射器，接下來利用離心聚結(jié)器。離心聚結(jié)器引起大的離心力以將液體溶劑再次整合成小的體積。將并流接觸器放入到吸收器的上游的尾氣處理單元540中。接觸器接收來自酸性氣體富集設(shè)備570的新鮮的胺。因?yàn)樵诓⒘鹘佑|器中的接觸時(shí)間不短，優(yōu)選從尾氣吸收H2S(如，圖5B的管線534中的尾氣)。富H2S胺溶液從并流接觸器釋放。該富H2S胺溶液被送到酸性氣體富集設(shè)備570的再生器。在那里，富胺與來自酸性氣體富集設(shè)備570的富胺結(jié)合，并且H2S與胺成分分離，產(chǎn)生再生的胺流。從富H2S胺溶液驅(qū)出的H2S傳遞到克勞斯硫回收單元530。在那里，H2S被轉(zhuǎn)化為元素硫，并與液體硫流532 —起釋放。同時(shí)，經(jīng)過單階段并流接觸器的氣體被運(yùn)輸?shù)轿矚馓幚韱卧?40的吸收器(如，圖3B的吸收器350)。在那里，CO2和任何剩余的H2S將被吸收并通過管線354釋放。結(jié)果是，頂部酸氣流(來自圖3B的管線372或來自圖5的管線542)將含有較少的H2S,并將更適合在注入到地下儲層565中后用于強(qiáng)化采油操作。在該實(shí)施方式中，氣體處理設(shè)備500B因此包含設(shè)置在克勞斯硫回收單元和尾氣處理單元的吸收器容器之間的單階段并流接觸器，以(i)在其運(yùn)輸?shù)轿掌魅萜髦埃瑥奈矚庵辽俨糠值厝コ鼿2S，和(ii)將富CCV流釋放到尾氣處理單元的吸收器容器中。應(yīng)該理解，圖3A、3B、4、5A和5B代表高度示意性的圖示，其意圖僅使本文公開的氣體處理方法的選擇方面清楚。氣體處理設(shè)備將包括許多細(xì)節(jié)組件，如激冷器、熱交換器、冷凝器、流體泵、氣體壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、其它類型的分離和/或分餾裝置、閥、開關(guān)、控制器、和壓力、溫度、水平和流量測量設(shè)備。作為本文公開內(nèi)容的一部分，用于處理烴氣體流的方法也提供在本文中。該方法允許捕集另外的CO2,并允許將捕集的CO2封存在地下儲層中。圖6提供流程圖，顯示在一個(gè)實(shí)施方式中實(shí)施用于處理烴氣體流的方法600的步驟。烴氣體流包含含硫成分和二氧化碳。方法600在氣體處理設(shè)備中進(jìn)行。方法600首先包括在酸性氣體去除設(shè)備中分離烴氣體流。這顯示在框610處。烴氣體流被分成(i)脫硫氣體流，和(ii)第一酸性氣體流，主要由硫化氫和二氧化碳組成。方法600也包括在克勞斯硫回收單元中接收酸性氣體流。這顯示在框620處。酸性氣體流被分成(i)元素硫的液體流，和(ii)包含酸性氣體雜質(zhì)的尾氣。方法600還包括在尾氣處理單元中接收尾氣。這顯示在框630處。尾氣被分成(i) 來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流，和(ii)來自再生器容器的第二酸性氣體流。優(yōu)選地，吸收器容器利用同時(shí)吸收二氧化碳和含硫成分的胺，以便進(jìn)入尾氣處理單元的大部分CO2和H2S在吸收器容器中被吸收并從所述吸收器容器釋放到所述再生器容器，作為富溶劑流。二氧化碳和含硫成分作為尾氣處理單元再生的頂部氣體流稍后均從再生器容器釋放。方法600接下來包括運(yùn)輸來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流到壓縮機(jī)站。這顯示在框640中。在壓縮機(jī)站，壓力被提供給第二酸性氣體流。然后，方法600使第二酸性氣體流注入到地下儲層中。這表示在框650中。在一個(gè)方面中，來自所述酸性氣體去除設(shè)備的部分所述第一酸性氣體流被帶到壓縮機(jī)站并被置于壓力下，以注入到地下儲層中。這提供在框660中。該部分酸性氣體流與來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流被一起被注入。方法600也包括提供一個(gè)和任選地多個(gè)酸性氣體注入井。這在框670處可見。多個(gè)酸性氣體注入井將頂部酸性氣體流從尾氣處理單元傳輸?shù)降叵聝?，用于封存或用于?qiáng)化米油操作。在一個(gè)實(shí)施方式中，方法600也包括在其進(jìn)入所述再生器容器之前，使所述富溶劑流在熱交換器中升溫，和任選地在富溶劑流進(jìn)入再生器容器之前引導(dǎo)所述升溫的富溶劑流到閃蒸容器中。閃蒸容器釋放至少一些烴以及硫化氫和二氧化碳，作為頂部酸氣流。根據(jù)閃蒸容器的條件和胺的類型，可能部分地相對于H2S或CO2富集閃蒸的頂部氣體。該富集的氣體然后可以與再生器頂部氣體隔離，并被引導(dǎo)到例如單獨(dú)的儲層。在另一實(shí)施方式中，方法600還包括將殘留的胺和冷凝的水與冷凝器容器中酸氣流中的二氧化碳和含硫成分分離。殘留的胺和冷凝的水被引導(dǎo)回再生器容器。在該實(shí)施方式中，來自再生器容器的酸氣流通過冷凝器容器被獲取，然后其被運(yùn)輸?shù)綁嚎s機(jī)站，用于增壓和封存。優(yōu)選地，方法600還包括焚化來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流。這顯示在框680中。該方法然后包括排放焚化的副產(chǎn)物流到大氣中。這在框690可見。在一種布置中，氣體處理設(shè)備還包括酸性氣體富集設(shè)備，其用于接收來自酸性氣體去除設(shè)備的第一酸性氣體流和將酸性氣體流分成(i)頂部富CO2流，和(ii)富H2S酸性氣體流。在該布置中，方法還包括
在克勞斯硫回收單元中接收富H2S酸性氣體流作為酸性氣體流；輸送頂部富CO2流到壓縮機(jī)站；在壓縮機(jī)站提供壓力給頂部富CO2流；和將頂部富CO2流與來自再生器容器的酸氣流一起注入地下儲層。雖然顯而易見的是，本文描述的發(fā)明被很好地計(jì)劃以實(shí)現(xiàn)上述益處和優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，本發(fā)明容易被修飾、變化和改變而不背離其精神。例如，在本文中已經(jīng)結(jié)合對烴回收操作附帶的氣體流的處理描述各個(gè)發(fā)明。然而，氣體處理設(shè)備和方法可以應(yīng)用于回收和封存其它應(yīng)用中的二氧化碳和硫化氫。例如，氣體處理設(shè)備和方法可用于回收和封存來自發(fā)電廠的煙道氣體流的二氧化碳和二氧化硫?？蛇x地，氣體流可以是從氣體處理設(shè)備本身中的閃蒸桶獲取的閃蒸氣體流。可選地，氣體流可以是合成氣體流(所謂的“合成氣”)。注意到，當(dāng)使用合成氣時(shí)，氣體需 要被冷卻并在引入設(shè)備400或500B之前進(jìn)行固體過濾。仍然可選地，氣體流可以是來自水 泥廠或其它工業(yè)工廠的CO2排放。在這種情況下，可以從多余的空氣或從含氮煙道氣吸收CO2。提供進(jìn)一步的實(shí)施方式A-Z :實(shí)施方式A :氣體處理設(shè)備，其用于處理包含含硫成分和二氧化碳的烴氣體流，所述氣體處理設(shè)備包括酸性氣體去除設(shè)備，用于將烴氣體流分成(i)脫硫氣體流，和(ii)第一酸性氣體流，其主要由硫化氫和二氧化碳組成；克勞斯硫回收單元，用于接收酸性氣體流，和將所述第一酸性氣體流分成(i)元素硫的液體流，和Qi)包含酸性氣體雜質(zhì)的尾氣；尾氣處理單元，用于接收尾氣，并將尾氣分成(i)來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流和(ii)來自再生器容器的第二酸性氣體流，所述第二酸性氣體流包含尾氣中的大部分硫化氫和二氧化碳；和壓縮機(jī)站，用于接收來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流，并提供壓力給所述第二酸性氣體流，用于注入到地下儲層中。實(shí)施方式B :實(shí)施方式A的氣體處理設(shè)備，其中尾氣處理單元還原氧化的硫種類為H2S。實(shí)施方式C :實(shí)施方式A或B的氣體處理設(shè)備，其中吸收器容器利用同時(shí)吸收二氧化碳和含硫成分的胺，以便進(jìn)入尾氣處理單元的大部分二氧化碳在所述吸收器容器中被吸收，并從所述吸收器容器釋放到所述再生器容器，作為富溶劑流。實(shí)施方式D :實(shí)施方式C的任意之一的氣體處理設(shè)備，其中胺包含二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、單乙醇(MEA)或其組合。實(shí)施方式E :實(shí)施方式D的任意之一的氣體處理設(shè)備，其中胺包含甲基二乙醇胺(MDEA);和
MDEA被活化以促進(jìn)CO2吸收。實(shí)施方式F :實(shí)施方式E的氣體處理設(shè)備，其中MDEA用哌嗪活化。實(shí)施方式G :實(shí)施方式A-F任意之一的氣體處理設(shè)備，還包括多個(gè)酸性氣體注入井，用于傳輸來自壓縮機(jī)站的第二酸性氣體流到地下儲層。
實(shí)施方式H :實(shí)施方式A-G任意之一的氣體處理設(shè)備，其中，頂部氣體流被用于在地下儲層中進(jìn)行強(qiáng)化采油操作。實(shí)施方式I :實(shí)施方式A-H任意之一的氣體處理設(shè)備,還包括熱交換器,用于在其進(jìn)入所述再生器容器之前，使所述富溶劑流升溫。實(shí)施方式J :實(shí)施方式A-I任意之一的氣體處理設(shè)備，其中來自所述酸性氣體去除設(shè)備的部分第一酸性氣體流被帶到壓縮機(jī)站并被置于壓力下，以與來自再生器容器的第二酸性氣體流一起注入到地下儲層中。實(shí)施方式K :實(shí)施方式C-J任意之一的氣體處理設(shè)備，還包括冷凝器容器，用于將殘留的胺和冷凝的水與第二酸性氣體流中的二氧化碳和含硫成分分離；和

管線，用于引導(dǎo)殘留的胺和冷凝的水回到再生器容器；并且，其中來自所述再生器容器的第二酸性氣體流通過冷凝器容器被獲取，以在其運(yùn)輸?shù)綁嚎s機(jī)站之前去除殘留的胺。實(shí)施方式L :實(shí)施方式C-K任意之一的氣體處理設(shè)備，還包括酸性氣體富集設(shè)備，用于接收來自酸性氣體去除設(shè)備的第一酸性氣體流和將所述酸性氣體流分成(i)頂部富CO2流，和(ii)富H2S酸性氣體流；和其中由克勞斯硫回收單元接收的第一酸性氣體流是富H2S酸性氣體流，和頂部富CO2流從酸性氣體富集設(shè)備被引導(dǎo)到壓縮機(jī)站并被置于壓力下，以與來自尾氣處理單元的再生器容器的第二酸性氣體流一起注入到地下儲層中。實(shí)施方式M :實(shí)施方式L的氣體處理設(shè)備，還包括布置在驟冷塔和尾氣處理單元的吸收器容器之間的單階段、并流接觸器，用于(i)在其運(yùn)輸?shù)轿掌魅萜髦?，從尾氣至少部分地去除H2S，和(ii)釋放富CCV流到尾氣處理單元中的吸收器容器。實(shí)施方式N :實(shí)施方式A-M任意之一的氣體處理設(shè)備，還包括焚化爐，用于接收來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流，用于焚化。實(shí)施方式0 :要求保護(hù)的實(shí)施方式N的氣體處理設(shè)備，其中焚化爐或者通過燃料氣燃燒方法焚化或者通過催化焚化方法焚化。實(shí)施方式P :實(shí)施方式A-O任意之一的氣體處理設(shè)備，其中烴氣體流包含來自烴生產(chǎn)操作的原天然氣、來自工業(yè)電廠的煙道氣體流或來自水泥廠的CO2排放。實(shí)施方式Q :處理氣體處理設(shè)備中的烴氣體流的方法，該烴氣體流包含含硫成分和二氧化碳，該方法包括在酸性氣體去除設(shè)備中將烴氣體流分成(i)脫硫氣體流，和(ii)第一酸性氣體流，其主要由硫化氫和二氧化碳組成；在克勞斯硫回收單元接收酸性氣體流和將所述酸性氣體流分成(i)元素硫的液體流,和(ii)包含酸性氣體雜質(zhì)的尾氣；在尾氣處理單元接收尾氣，并將尾氣分成(i)來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流和
(ii)來自再生器容器的第二酸性氣體流，所述第二酸性氣體流包含所述尾氣中的大部分所述二氧化碳；
運(yùn)輸來自再生器容器的第二酸性氣體流到壓縮機(jī)站；在壓縮機(jī)站提供壓力給來自再生器容器的第二酸性氣體流；和將第二酸性氣體流注入到地下儲層中。實(shí)施方式R :實(shí)施方式Q的方法，其中，吸收器容器利用同時(shí)吸收二氧化碳和含硫成分的胺，以便進(jìn)入尾氣處理單元的大部分二氧化碳在吸收器容器中被吸收，并與含硫成分一起從吸收器容器釋放到再生器容器，作為富溶劑流。實(shí)施方式S :實(shí)施方式R的方法，其中，胺包含二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、單乙醇(MEA)或其組合。實(shí)施方式T :實(shí)施方式S的方法，其中

胺包含甲基二乙醇胺(MDEA);和MDEA被活化以促進(jìn)CO2吸收。實(shí)施方式U :實(shí)施方式T的方法，其中，MDEA用哌嗪活化。實(shí)施方式V :實(shí)施方式Q-U任意之一的方法，還包括提供多個(gè)酸性氣體注入井，用于傳輸來自尾氣處理單元的再生器容器的第二酸性氣體流到地下儲層中，用于強(qiáng)化采油操作。實(shí)施方式W :實(shí)施方式Q-V任意之一的方法，其中，來自酸性氣體去除設(shè)備的部分第一酸性氣體流被帶到壓縮機(jī)站并被置于壓力下，以與來自尾氣處理單元的再生器容器的第二酸性氣體流一起注入到地下儲層中。實(shí)施方式X :實(shí)施方式R-W任意之一的方法，還包括在冷凝器容器中分離殘留的胺和冷凝的水與第二酸性氣體流中的二氧化碳和含硫成分；和引導(dǎo)殘留的胺和冷凝的水回到再生器容器；其中，來自再生器容器的第二酸性氣體流通過冷凝器容器獲取，以在其被運(yùn)輸?shù)綁嚎s機(jī)站之前去除殘留的胺。實(shí)施方式Y(jié) :實(shí)施方式Q-X任意之一的方法，其中氣體處理設(shè)備還包括酸性氣體富集設(shè)備，用于接收來自酸性氣體去除設(shè)備的第一酸性氣體流和將酸性氣體流分成(i)頂部富CO2流，和(ii)富H2S酸性氣體流；和該方法還包括在克勞斯硫回收單元接收富H2S酸性氣體流作為酸性氣體流；運(yùn)輸頂部富CO2流到壓縮機(jī)站；在壓縮機(jī)站提供壓力給頂部富CO2流；和將頂部富CO2流與來自尾氣處理單元的再生器容器的所述第二酸性氣體流一起注入到地下儲層中。實(shí)施方式Z :實(shí)施方式Q-Y任意之一的方法，還包括焚化來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流；和將焚化的副產(chǎn)物流排放到大氣中。
權(quán)利要求
1.氣體處理設(shè)備，其用于處理包含含硫成分和二氧化碳的烴氣體流，所述氣體處理設(shè)備包括 酸性氣體去除設(shè)備，用于將所述烴氣體流分成(i)脫硫氣體流，和(ii)第一酸性氣體流，主要由硫化氫和二氧化碳組成； 克勞斯硫回收單元，用于接收酸性氣體流，和將所述第一酸性氣體流分成(i)元素硫的液體流，和Qi)包含酸性氣體雜質(zhì)的尾氣； 尾氣處理單元，用于接收尾氣，并將所述尾氣分成(i)來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流，和(ii)來自再生器容器的第二酸性氣體流，所述第二酸性氣體流包含所述尾氣中的大部分硫化氫和二氧化碳；和 壓縮機(jī)站，用于接收來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流并提供壓力給所述第二酸性氣體流，用于注入到地下儲層中。
2.權(quán)利要求I所述的氣體處理設(shè)備，其中所述尾氣處理單元也用于還原氧化的硫種類為 H2S。
3.權(quán)利要求I所述的氣體處理設(shè)備，其中所述吸收器容器利用同時(shí)吸收二氧化碳和含硫成分的胺，以便進(jìn)入所述尾氣處理單元的大部分二氧化碳被吸收在所述吸收器容器中，并從所述吸收器容器釋放到所述再生器容器，作為富溶劑流。
4.權(quán)利要求3所述的氣體處理設(shè)備，其中所述胺包含二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、單乙醇(MEA)或其組合。
5.權(quán)利要求3所述的氣體處理設(shè)備，其中 所述胺包含甲基二乙醇胺(MDEA);和 所述MDEA被活化以促進(jìn)CO2吸收。
6.權(quán)利要求5所述的氣體處理設(shè)備，其中所述MDEA用哌嗪活化。
7.權(quán)利要求I所述的氣體處理設(shè)備，還包括 多個(gè)酸性氣體注入井，用于輸送來自所述壓縮機(jī)站的所述第二酸性氣體流到所述地下儲層中。
8.權(quán)利要求7所述的氣體處理設(shè)備，其中所述頂部氣體流被用于在所述地下儲層中進(jìn)行強(qiáng)化采油操作。
9.權(quán)利要求3所述的氣體處理設(shè)備，還包括 熱交換器，用于在其進(jìn)入所述再生器容器之前，使所述富溶劑流升溫。
10.權(quán)利要求3所述的氣體處理設(shè)備，其中，來自所述酸性氣體去除設(shè)備的部分所述第一酸性氣體流被帶到所述壓縮機(jī)站并被置于壓力下，以與來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流一起注入到所述地下儲層中。
11.權(quán)利要求3所述的氣體處理設(shè)備，還包括 冷凝器容器，用于將殘留的胺和冷凝的水與所述第二酸性氣體流中的二氧化碳和含硫成分分離；和 管線，用于引導(dǎo)所述殘留的胺和冷凝的水回到所述再生器容器； 并且其中來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流通過所述冷凝器容器被獲取，以在其被運(yùn)輸?shù)剿鰤嚎s機(jī)站之前去除殘留的胺。
12.權(quán)利要求3所述的氣體處理設(shè)備，還包括酸性氣體富集設(shè)備，用于接收來自所述酸性氣體去除設(shè)備的所述第一酸性氣體流和將所述酸性氣體流分成(i)頂部富CO2流，和(ii)富H2S酸性氣體流；和其中 由所述克勞斯硫回收單元接收的所述第一酸性氣體流是富H2S酸性氣體流,和所述頂部富CO2流從所述酸性氣體富集設(shè)備被引導(dǎo)到所述壓縮機(jī)站并被置于壓力下，以與來自所述尾氣處理單元的所述再生器容器的所述第二酸性氣體流一起被注入到所述地下儲層中。
13.權(quán)利要求12所述的氣體處理設(shè)備，還包括 布置在驟冷塔和所述尾氣處理單元的所述吸收器容器之間的單階段、并流接觸器用于(i)在其運(yùn)輸?shù)轿掌魅萜髦埃瑥乃鑫矚庵辽俨糠值厝コ鼿2S,和(ii)釋放富CCV流到所述尾氣處理單元的所述吸收器容器。
14.權(quán)利要求3所述的氣體處理設(shè)備，還包括 焚化爐，用于接收來自所述吸收器容器的所述頂部副產(chǎn)物流，以進(jìn)行焚化。
15.權(quán)利要求14所述的氣體處理設(shè)備，其中所述焚化爐或者通過燃料氣燃燒方法進(jìn)行焚化或者通過催化焚化方法進(jìn)行焚化。
16.權(quán)利要求I所述的氣體處理設(shè)備，其中所述烴氣體流包含來自烴生產(chǎn)操作的原天然氣、來自工業(yè)電廠的煙道氣體流或來自水泥廠的CO2排放。
17.在氣體處理設(shè)備中處理烴氣體流的方法，所述烴氣體流包含含硫成分和二氧化碳，所述方法包括 在酸性氣體去除設(shè)備中將所述烴氣體流分成(i)脫硫氣體流，和(ii)第一酸性氣體流，主要由硫化氫和二氧化碳組成； 在克勞斯硫回收單元接收所述酸性氣體流并將所述酸性氣體流分成(i)元素硫的液體流,和(ii)包含酸性氣體雜質(zhì)的尾氣； 在尾氣處理單元接收所述尾氣，并將尾氣分成(i)來自吸收器容器的頂部副產(chǎn)物流和(ii)來自再生器容器的第二酸性氣體流，所述第二酸性氣體流包含所述尾氣中的大部分二氧化碳； 運(yùn)輸來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流到壓縮機(jī)站； 在壓縮機(jī)站提供壓力給來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流；和 將所述第二酸性氣體流注入到地下儲層中。
18.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述吸收器容器利用同時(shí)吸收二氧化碳和含硫成分的胺，以便進(jìn)入所述尾氣處理單元的大部分二氧化碳被吸收在所述吸收器容器中，并與含硫成分一起從所述吸收器容器釋放到所述再生器容器，作為富溶劑流。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中所述胺包含二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、單乙醇(MEA)或其組合。
20.權(quán)利要求18所述的方法，其中 所述胺包含甲基二乙醇胺(MDEA);和 所述MDEA被活化以促進(jìn)CO2吸收。
21.權(quán)利要求20所述的方法，其中所述MDEA用哌嗪活化。
22.權(quán)利要求17所述的方法，還包括提供多個(gè)酸性氣體注入井，用于輸送來自所述尾氣處理單元的所述再生器容器的所述第二酸性氣體流到所述地下儲層以進(jìn)行強(qiáng)化采油操作。
23.權(quán)利要求17所述的方法，其中，來自所述酸性氣體去除設(shè)備的部分所述第一酸性氣體流被帶到所述壓縮機(jī)站并被置于壓力下，以與來自所述尾氣處理單元的所述再生器容器的所述第二酸性氣體流一起注入到所述地下儲層中。
24.權(quán)利要求18所述的方法，還包括 在冷凝器容器中將殘留的胺和冷凝的水與所述第二酸性氣體流中的二氧化碳和含硫成分分離；和 引導(dǎo)所述殘留的胺和冷凝的水回到所述再生器容器； 其中，來自所述再生器容器的所述第二酸性氣體流通過所述冷凝器容器被獲取，以在其被運(yùn)輸?shù)剿鰤嚎s機(jī)站之前去除殘留的胺。
25.權(quán)利要求17所述的方法，其中 所述氣體處理設(shè)備還包括酸性氣體富集設(shè)備，用于接收來自所述酸性氣體去除設(shè)備的所述第一酸性氣體流和將所述酸性氣體流分成(i)頂部富CO2流，和(ii)富H2S酸性氣體流；和所述方法還包括 在所述克勞斯硫回收單元接收所述富H2S酸性氣體流作為所述酸性氣體流； 輸送所述頂部富CO2流到所述壓縮機(jī)站； 在所述壓縮機(jī)站提供壓力給所述頂部富CO2流；和 將所述頂部富CO2流與來自所述尾氣處理單元的所述再生器容器的所述第二酸性氣體流注入到所述地下儲層中。
26.權(quán)利要求17所述的方法，還包括 焚化來自所述吸收器容器的所述頂部副產(chǎn)物流；和 排放所述焚化的副產(chǎn)物流到大氣中。
全文摘要
提供用于處理烴氣體流的氣體處理設(shè)備。烴氣體流包含含硫成分和二氧化碳。氣體處理設(shè)備包括酸性氣體去除設(shè)備，用于將烴氣體流分成(i)脫硫氣體流，和(ii)酸性氣體流，其主要由硫化氫和二氧化碳組成。氣體處理設(shè)備也包括產(chǎn)生尾氣的克勞斯硫回收單元和用于接收尾氣的尾氣處理單元。在各種實(shí)施方式中，氣體處理設(shè)備捕集來自尾氣的CO2并將其在壓力下注入到地下儲層中。還提供處理烴氣體流的方法，以便額外的CO2被捕集并注入到地下儲層。
文檔編號B01D53/00GK102753250SQ201080062144
公開日2012年10月24日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者P·S·諾斯羅普, R·B·安德森 申請人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>