EA201400369A1 20140730 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2014\PDF/201400369 Полный текст описания [**] EA201400369 20120919 Регистрационный номер и дата заявки EP11182579.0 20110923 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2012/068390 Номер международной заявки (PCT) WO2013/041545 20130328 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [pdf] eaa21407 Номер бюллетеня [**] СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ИЗ ЗАГРЯЗНЕННОГО ГАЗОВОГО ПОТОКА Название документа [8] B01D 53/14, [8] B01D 53/18, [8] B04C 3/04, [8] B04C 5/26, [8] B04C 5/30 Индексы МПК [NO] Хамре Ханс Христиан, [NL] Ван Сантен Хелмар Сведения об авторах [NL] ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201400369a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Настоящее изобретение предлагает систему (1) для удаления загрязнений из загрязненного газового потока (10) с использованием жидкого абсорбента, при этом указанная система (1) содержит, по меньшей мере, первое и второе разделительные устройства (2А, 2В), при этом первое разделительное устройство (2А) содержит, по меньшей мере, первый сепаратор (21А), имеющий вход (22А) для подлежащего разделению загрязненного потока газа, первый выход (23А) для отделенного газа и второй выход (24А) для отделенного жидкого абсорбента, подъемную трубу (20А) для транспортирования загрязненного потока газа к входу (22А) первого сепаратора (21А); трубопровод (30А) для отведения отделенного газа через первый выход (23А) первого сепаратора (21А); и трубопровод (40А) для отведения отделенного жидкого абсорбента через второй выход (23А) первого сепаратора (21А); второе разделительное устройство (2В) содержит, по меньшей мере, второй сепаратор (21В), имеющий вход (22В) для подлежащего разделению потока, первый выход (23В) для отделенного газа и второй выход (24В) для отделенного жидкого абсорбента, подъемную трубу (20В) для транспортирования загрязненного потока к входу (22В) второго сепаратора (21В); трубопровод (30В) для удаления отделенного газа через первый выход (23В) второго сепаратора (21В); и опускной трубопровод (40В) для удаления отделенного жидкого абсорбента через второй выход (24В) из второго сепаратора (21В); при этом опускной трубопровод (40В) второго разделительного устройства (2В) сообщается по текучей среде с подъемным трубопроводом (20А) первого разделительного устройства (2А), и высота опускного трубопровода (40В) второго разделительного устройства (2В) выбрана так, чтобы во время использования системы гидростатический напор в опускном трубопроводе (40В) второго разделительного устройства (2В) побуждал протекание жидкого абсорбента в подъемном трубопроводе (20А) первого разделительного устройства (2А) к входу (22А) первого сепаратора (21А).


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Настоящее изобретение предлагает систему (1) для удаления загрязнений из загрязненного газового потока (10) с использованием жидкого абсорбента, при этом указанная система (1) содержит, по меньшей мере, первое и второе разделительные устройства (2А, 2В), при этом первое разделительное устройство (2А) содержит, по меньшей мере, первый сепаратор (21А), имеющий вход (22А) для подлежащего разделению загрязненного потока газа, первый выход (23А) для отделенного газа и второй выход (24А) для отделенного жидкого абсорбента, подъемную трубу (20А) для транспортирования загрязненного потока газа к входу (22А) первого сепаратора (21А); трубопровод (30А) для отведения отделенного газа через первый выход (23А) первого сепаратора (21А); и трубопровод (40А) для отведения отделенного жидкого абсорбента через второй выход (23А) первого сепаратора (21А); второе разделительное устройство (2В) содержит, по меньшей мере, второй сепаратор (21В), имеющий вход (22В) для подлежащего разделению потока, первый выход (23В) для отделенного газа и второй выход (24В) для отделенного жидкого абсорбента, подъемную трубу (20В) для транспортирования загрязненного потока к входу (22В) второго сепаратора (21В); трубопровод (30В) для удаления отделенного газа через первый выход (23В) второго сепаратора (21В); и опускной трубопровод (40В) для удаления отделенного жидкого абсорбента через второй выход (24В) из второго сепаратора (21В); при этом опускной трубопровод (40В) второго разделительного устройства (2В) сообщается по текучей среде с подъемным трубопроводом (20А) первого разделительного устройства (2А), и высота опускного трубопровода (40В) второго разделительного устройства (2В) выбрана так, чтобы во время использования системы гидростатический напор в опускном трубопроводе (40В) второго разделительного устройства (2В) побуждал протекание жидкого абсорбента в подъемном трубопроводе (20А) первого разделительного устройства (2А) к входу (22А) первого сепаратора (21А).


(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201400369 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2014.07.30
(22) Дата подачи заявки 2012.09.19
(51) Int. Cl.
B01D 53/14 (2006.01) B01D 53/18 (2006.01) B04C 3/04 (2006.01) B04C 5/26 (2006.01) B04C 5/30 (2006.01)
(54)
СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ИЗ ЗАГРЯЗНЕННОГО ГАЗОВОГО ПОТОКА
(31) (32) (33)
(86) (87) (71)
11182579.0
2011.09.23
PCT/EP2012/068390
WO 2013/041545 2013.03.28
Заявитель:
(72)
ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL)
Изобретатель:
Хамре Ханс Христиан (NO), Ван Сантен Хелмар (NL)
(74)
Представитель: Чекалкин А.Ю. (RU)
(57) Настоящее изобретение предлагает систему (1) для удаления загрязнений из загрязненного газового потока (10) с использованием жидкого абсорбента, при этом указанная система (1) содержит, по меньшей мере, первое и второе разделительные устройства (2А, 2В), при этом первое разделительное устройство (2А) содержит, по меньшей мере, первый сепаратор (21А), имеющий вход (22А) для подлежащего разделению загрязненного потока газа, первый выход (23А) для отделенного газа и второй выход (24А) для отделенного жидкого абсорбента, подъемную трубу (20А) для транспортирования загрязненного потока газа к входу (22А) первого сепаратора (21А); трубопровод (30А) для отведения отделенного газа через первый выход (23А) первого сепаратора (21А); и трубопровод (40А) для отведения отделенного жидкого абсорбента через второй выход (23А) первого сепаратора (21А); второе разделительное устройство (2В) содержит, по меньшей мере, второй сепаратор (21В), имеющий вход (22В) для подлежащего разделению потока, первый выход (23В) для отделенного газа и второй выход (24В) для отделенного жидкого абсорбента, подъемную трубу (20В) для транспортирования загрязненного потока к входу (22В) второго сепаратора (21В); трубопровод (30В) для удаления отделенного газа через первый выход (23В) второго сепаратора (21В); и опускной трубопровод (40В) для удаления отделенного жидкого абсорбента через второй выход (24В) из второго сепаратора (21В); при этом опускной трубопровод (40В) второго разделительного устройства (2В) сообщается по текучей среде с подъемным трубопроводом (20А) первого разделительного устройства (2А), и высота опускного трубопровода (40В) второго разделительного устройства (2В) выбрана так, чтобы во время использования системы гидростатический напор в опускном трубопроводе (40В) второго разделительного устройства (2В) побуждал протекание жидкого абсорбента в подъемном трубопроводе (20А) первого разделительного устройства (2А) к входу (22А) первого сепаратора
(21А).
1410260
СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ИЗ ЗАГРЯЗНЕННОГО
ГАЗОВОГО ПОТОКА
Настоящее изобретение относится к системе и способу для удаления загрязнений из загрязненного газового потока, такого как загрязненный поток природного газа или воздуха.
Известны различные способы удаления загрязняющих компонентов, таких как вода, гидраты, диоксид углерода (СОг) и/или сероводород (H2S), из газового потока, такого как поток природного газа. Эти известные способы могут быть основаны на методах физического и/или химического разделения. Методы физического разделения используют различие, например, в температурах кипения, конденсации и/или замерзания различных загрязняющих компонентов для избирательного удаления одного или большего количества компонентов, осуществляемого в ректификационной колонне, или используют различие в плотности для разделения компонентов с различными плотностями в центробежном или циклонном сепараторе. Методы химического разделения могут осуществлять избирательную абсорбцию или каталитические реакции для превращения загрязняющего компонента в такую композицию, которая может быть легко отделена.
В патентном документе WO 2009/140993 описаны способы и системы для удаления загрязнений (примесей) из загрязненного газового потока с использованием участка, выполненного в виде трубы Вентури, который расположен выше по ходу потока от участка разделения текучей среды за счет центробежной силы. Газовый поток вводят в участок в виде трубы Вентури, где он протекает с большей скоростью в осевом направлении, чем на участке разделения текучей среды под действием центробежной силы.
В документе US 4 061 476 описан способ очистки газа, в котором газ, содержащий по меньшей мере один загрязняющий компонент и/или токсичный компонент, контактирует с твердым поглощающим агентом (адсорбентом).
Существует постоянная необходимость в новых и альтернативных системах и способах для удаления загрязнений из загрязненного газового потока.
Задача изобретения заключается в обеспечении системы и способа для удаления загрязнений из загрязненного газового потока эффективным и экономичным образом, даже если газ содержит большую долю загрязнений.
Задача изобретения заключается также в том, чтобы обеспечить альтернативную
систему и способ для удаления из газового потока Н2О, СО2 и/или H2S.
Одна или более из указанных выше или других задач решаются в соответствии с настоящим изобретением за счет обеспечения системы для удаления загрязнений из загрязненного газового потока с использованием жидкого абсорбента. Указанная система содержит по меньшей мере первое и второе разделительное устройство, при этом первое разделительное устройство содержит по меньшей мере:
первый сепаратор, имеющий вход для подлежащего разделению загрязненного газового потока, первый выход для отделенного газа и второй выход для отделенного жидкого абсорбента;
подъемный трубопровод для транспортирования загрязненного газового потока к входу первого сепаратора;
трубопровод для отведения отделенного газа через первый выход первого сепаратора;и
трубопровод для отведения отделенного жидкого абсорбента через второй выход первого сепаратора;
при этом второе разделительное устройство содержит по меньшей мере:
второй сепаратор, имеющий вход для подлежащего разделению потока, первый выход для отделенного газа и второй выход для отделенного жидкого абсорбента,
подъемный трубопровод для транспортирования загрязненного потока к входу второго сепаратора;
трубопровод для удаления отделенного газа через первый выход второго сепаратора;и
опускной трубопровод для удаления отделенного жидкого абсорбента через второй выход второго сепаратора;
при этом опускной трубопровод второго разделительного устройства сообщается по текучей среде с подъемным трубопроводом первого разделительного устройства, а высота опускного трубопровода второго разделительного устройства выбрана так, что во время использования системы гидростатический напор в опускном трубопроводе второго разделительного устройства обеспечивает прохождение жидкого абсорбента (и предпочтительно также загрязненного газа) в подъемном трубопроводе первого разделительного устройства к входу первого сепаратора.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что загрязнения могут быть удалены эффективным и экономичным способом, для которого требуется лишь весьма незначительный уровень технического обслуживания. Кроме того, в случае необходимости проведения работ по техническому обслуживанию необходимость входа
оператора в систему для целей осмотра отсутствует, что обуславливает большую безопасность работ по техническому обслуживанию и меньшую продолжительность периода простоя оборудования системы.
Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что система является крайне гибкой в эксплуатации; к примеру, для различных потоков, после проведения соответствующих работ в системе, могут быть осуществлены промежуточные стадии обработки (такие как нагревание, охлаждение, повышение давления, снижение давления, добавление свежего абсорбента и т.д.), так как различные трубопроводы являются легкодоступными. Кроме того, поскольку используется созданное в системе гидростатическое давление, отсутствует необходимость в использовании насоса (или по меньшей мере для привода насоса необходимо меньше энергии) для подачи абсорбента в загрязненный газовый поток, подлежащий разделению. Помимо того, отсутствует необходимость в использовании регуляторов уровня.
Ещё одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что предложенная система обеспечивает возможность её применения в условиях ниже уровня моря, или в общем случае, в подводном положении. Кроме того, поскольку система является относительно нечувствительной к перемещению, она может быть использована на плавучих средствах, таких как плавучая платформа. Помимо этого, реальная высота системы обычно меньше высоты традиционных абсорбционных колонн, и система может быть весьма компактной (используются трубопроводы небольшого диаметра и небольшие ёмкости). Благодаря эксплуатационной гибкости (конфигурация системы не является фиксированной) система может быть легко приспособлена к требованиям конкретного места размещения.
Поток загрязненного газа не ограничен каким-либо образом и, например, таким потоком может быть поток природного газа, газообразные продукты сгорания, синтез-газ, воздушный поток и т.п. Предпочтительно загрязненный газовый поток представляет собой поток богатый метаном, например, природный газ, с содержанием метана, составляющим по меньшей мере 30 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 50 мас.%.
Специалист в данной области техники легко может понять, что загрязнение не ограничивается определенными соединениями и может включать разнообразные химические соединения. Однако настоящее изобретение является, в особенности, подходящим для удаления НгО, СОг и/или H2S из потока загрязненного газа, такого как природный газ или газообразные продукты сгорания.
Кроме того, в настоящем изобретении тип используемого абсорбента не ограничивается каким бы то ни было образом. Поскольку специалист в данной области
техники знаком с использованием абсорбента для удаления загрязняющих примесей из газового потока, в настоящем описании далее этот вопрос подробно не рассматривается. Обычно абсорбент представляет собой жидкость или псевдоожиженное твердое вещество, обладающее способностью извлечения желаемого компонента из загрязненного газового потока. Предпочтительно в качестве абсорбента используется жидкий абсорбент. Предпочтительно, чтобы абсорбент был способным абсорбировать Н2О, СО2 и/или H2S из загрязненного газового потока. Предпочтительно использовать в качестве абсорбента гликоль или амин. При необходимости в настоящем изобретении могут быть использованы два или большее количество абсорбентов, одновременно или в последовательном порядке.
Первое, второе и используемые, по усмотрению, в настоящем изобретении последующие дополнительные разделительные устройства могут быть разделительными устройствами любого типа, и их выбор каким-либо образом не ограничен. Предпочтительно одно разделительное устройство или большее число (или все) разделительных устройств представляют собой абсорбционные устройства.
Первый, второй и по усмотрению используемые в настоящем изобретении последующие дополнительные сепараторы могут быть сепараторами любого типа и их выбор не ограничен каким-либо образом. Предпочтительно эти сепараторы являются центробежными сепараторами, например, такими, как описанные в патентном документе WO 2009/140993.
Специалисту в данной области техники будет понятно, каким образом выполнить систему согласно настоящему изобретению, так, чтобы создать желаемый гидростатический напор, в зависимости от существующих внешних условий и свойств загрязненного газового потока и абсорбента (абсорбентов). Обычно гидростатический напор (или давление) в опускном трубопроводе второго разделительного устройства превышает суммарные потери давления в потоке между вторым выходом второго сепаратора и точкой (именуемой здесь также как "соединитель"), в которой опускной трубопровод снабжает абсорбентом подъемный трубопровод, что обеспечивает смещение абсорбента, поступающего из опускного трубопровода второго разделительного устройства, с загрязненным потоком газа (с абсорбированием по меньшей мере части загрязнений, содержащихся в загрязненном газовом потоке) в подъемном трубопроводе первого разделительного устройства и подачу смеси в первый сепаратор. Для этого высота опускного трубопровода второго разделительного устройства предпочтительно составляет от 0,1 до 100 м, предпочтительно составляет более 0,3 м, предпочтительнее больше чем 0,5 м и меньше чем 50 м и более предпочтительно меньше чем 30 м.
Предпочтительно опускной трубопровод второго разделительного устройства соединен с подъемным трубопроводом первого разделительного устройства в вышеуказанном соединителе. При необходимости соединитель может быть выполнен так, что происходит более эффективное смешивание между абсорбентом, поступающим из опускного трубопровода второго разделительного устройства, и загрязненным газовым потоком. Такое более эффективное смешивание может быть достигнуто, например, за счет ввода в соединитель распылителя для распыления абсорбента, поступающего из опускного трубопровода второго разделительного устройства, в подъемный трубопровод первого разделительного устройства.
Кроме того, предпочтительно, чтобы опускной трубопровод второго разделительного устройства не содержал насоса.
Согласно особенно предпочтительному воплощению настоящего изобретения система снабжена третьим разделительным устройством, содержащим, по меньшей мере:
третий сепаратор, содержащий вход для подлежащего разделению потока, первый выход для отделенного газа и второй выход для отделенного жидкого абсорбента;
подъемный трубопровод для транспортирования загрязненного потока к входу третьего сепаратора;
трубопровод для удаления отделенного газа через первый выход третьего сепаратора;и
опускной трубопровод для удаления отделенного жидкого абсорбента через второй выход третьего сепаратора;
при этом опускной трубопровод третьего разделительного устройства сообщается по текучей среде с подъемным трубопроводом второго разделительного устройства, а высота опускного трубопровода третьего разделительного устройства выбрана так, что при использовании системы гидростатический напор в опускном трубопроводе третьего разделительного устройства может побуждать прохождение жидкого абсорбента (и предпочтительно также загрязненного газового потока) в подъемном трубопроводе второго разделительного устройства к входу второго сепаратора.
Более предпочтительно система снабжена четвертым и, по усмотрению, последующими дополнительными разделительными устройствами, содержащими такие же элементы конструкции, как и второе разделительное устройство, или подобные им. Опять же и в этом случае предпочтительно, чтобы опускной трубопровод (п+1)-го разделительного устройства был присоединен к подъемному трубопроводу п-го разделительного устройства с помощью соединителя. Кроме того, предпочтительно, чтобы соответствующие опускные трубопроводы не были оборудованы насосами.
Кроме того, предпочтительно первое, второе и, по усмотрению, третье и последующие разделительные устройства размещены рядом друг с другом.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение предлагает способ удаления загрязнений из загрязненного газового потока, включающий по меньшей мере стадии, на которых:
(a) обеспечивают подлежащий разделению загрязненный газовый поток;
(b) побуждают прохождение загрязненного газового потока через подъемный трубопровод в первый сепаратор при одновременном контактировании указанного загрязненного потока с жидким абсорбентом;
(c) разделяют указанный поток, поступивший в первый сепаратор, с получением отделенного газа и отделенного жидкого абсорбента;
(d) отводят отделенный жидкий абсорбент, полученный на стадии (с);
(e) отводят указанный отделенный газ и побуждают его прохождение через подъемный трубопровод во второй сепаратор при одновременном его контактировании с жидким абсорбентом;
(f) разделяют указанный поток, поступивший во второй сепаратор, с получением отделенного газа и отделенного жидкого абсорбента;
(g) отводят отделенный жидкий абсорбент, полученный на стадии (с), через опускной трубопровод; и
(h) отводят указанный отделенный газ;
при этом опускной трубопровод подает абсорбент в подъемный трубопровод на стадии (Ь), а высоту опускного трубопровода выбирают так, что гидростатический напор в опускном трубопроводе может побуждать прохождение жидкого абсорбента через подъемный трубопровод в первый сепаратор.
Предпочтительно жидкий абсорбент смешивается с загрязненным газовым потоком при его прохождении через подъемный трубопровод.
В последующем описании настоящее изобретение будет иллюстрировано не ограничивающим чертежом.
Фиг. 1 - схематическое изображение системы в соответствии с настоящим изобретением, схематический вид сбоку.
Для целей настоящего описания одинаковые ссылочные номера позиций относятся к одинаковым или сходным элементам конструкции системы.
На фиг. 1 представлена упрощенная система 1 в соответствии с настоящим изобретением, предназначенная для удаления загрязнений из загрязненного газового потока 10. В представленном на фиг. 1 воплощении система содержит пять
разделительных устройств 2А-2Е (как правило, устройства абсорбционного типа), размещенных рядом, одно за другим. Конечно, в системе может быть использовано большее количество разделительных устройств. Кроме того, система 1 содержит регенерационное устройство 3 для регенерации абсорбента и, по усмотрению, его накапливания в системе 1.
Первое разделительное устройство 2А, содержит по меньшей мере:
первый сепаратор 21 А, содержащий вход 22А для подлежащего разделению загрязненного газового потока, первый выход 23А для отделенного газа и второй выход 24А для отделенного жидкого абсорбента;
подъемный трубопровод (или "райзер") 20А для транспортирования (по существу вверх) загрязненного газового потока к входу 22А первого сепаратора 21 А;
трубопровод 30А для отвода отделенного газа через первый выход 23А первого сепаратора 21 А; и
трубопровод 40А (обычно опускной) для отвода отделенного жидкого абсорбента
через второй выход 24А первого сепаратора 21 А.
Второе разделительное устройство 2В, содержит по меньшей мере:
второй сепаратор 21 В, содержащий вход 22В для подлежащего разделению потока,
первый выход 23В для отделенного газа и второй выход 24В для отделенного жидкого
абсорбента;
подъемный трубопровод 20В для транспортирования загрязненного потока (приходящего из выхода 23А первого сепаратора 21 А) к входу 22В второго сепаратора 21В;
трубопровод ЗОВ для отвода отделенного газа через первый выход 23В второго сепаратора 21В; и
опускной трубопровод 40В ("опускной стояк") для отвода отделенного жидкого абсорбента (по существу вниз) через второй выход 24В второго сепаратора 21В.
Третье, четвертое и пятое разделительные устройства 2С, 2D и 2Е содержат такие же элементы конструкции, как и второе разделительное устройство 2В. Трубопроводы 30А-30Е показаны на фиг. 1 также в виде опускных трубопроводов. Хотя, конечно, предпочтительно, чтобы указанные трубопроводы 30А-30Е транспортировали проходящие через них газы по существу вниз, однако не исключается, что указанные трубопроводы расположены по существу горизонтально или вертикально.
Опускной трубопровод 40В второго разделительного устройства 2В сообщается по текучей среде с подъемным трубопроводом 20А первого разделительного устройства 2А посредством соединителя 4А. Подобным образом, опускные трубопроводы 40С-40Е
соединены с соответствующими подъемными трубопроводами 20B-20D соответствующих предшествующих разделительных устройств посредством соединителей 4B-4D. В соединителе 4Е свежий абсорбент в виде потока 40F (из регенерационного устройства 3) подают в подъемный трубопровод 20Е пятого разделительного устройства 2Е. Конечно, свежий абсорбент может быть также введен в других элементах системы, таких как соединители 4A-4D.
Высоту опускного трубопровода 40В второго разделительного устройства 2В выбирают таким образом, что во время функционирования системы гидростатический напор в опускном трубопроводе второго разделительного устройства может побуждать прохождение жидкого абсорбента (поступающего из потока 40В) и загрязненного газового потока (подаваемого посредством линии 10) в подъемном трубопроводе 20А первого разделительного устройства 21А в одном направлении к входу 22А первого сепаратора 21 А.
Высота опускных каналов 40C-40D выбирается аналогичным образом. Как правило, высота опускных каналов находится в интервале от 0,1 м до 100 м, предпочтительно от 0,3 м до 50 м. Ввиду использования гидростатического напора отсутствует необходимость размещения в опускных каналах 40В-40Е насосов. Гидростатический напор, который обеспечивает ввод потока жидкости в газовый поток в точке (соединителе) 4A-4D, является результатом частичного заполнения жидкостью опускных каналов 40В-40Е, что имеет место, когда отделенная жидкость из сепараторов 21В-21Е стекает в опускные трубопроводы 40В-40Е. Действующий гидростатический напор является функцией высоты уровня границы раздела газ/жидкость внутри опускных каналов 40В-40Е по отношению к точке 4A-4D. Существующий уровень границы раздела газ/жидкость является функцией ряда параметров, таких как свойства текучей среды (например, плотность, вязкость), потери давления в газовом потоке в системе (зависящие от существующего расхода газа) и требования к величине массового отношения газ/растворитель. Массовое отношение газ/растворитель регулируют за счет массового расхода растворителя (абсорбента), который устанавливают в системе в точке 4Е смешивания потоков.
Во время работы системы 1 в систему поступает подлежащий разделению загрязненный газовый поток 10. Загрязненный газовый поток 10 побуждают проходить в первый сепаратор 21А через подъемный трубопровод 20А, при его одновременном контактировании (в соединителе 4А) с жидким абсорбентом (поступающим из потока 40В); таким образом, в подъемном трубопроводе 20А (а также в других подъемных трубопроводах 20В-20Е) жидкий абсорбент и загрязненный газовый поток протекают в
одном направлении. В подъемном трубопроводе 20А с помощью абсорбента происходит абсорбция загрязнений, содержащихся в загрязненном газе. В первом сепараторе 21А поток 20А разделяется с получением отделенного газа 30А и отделенного жидкого абсорбента 40А.
Отделенный жидкий абсорбент 40А отводят из сепаратора и направляют в регенерационное устройство 3 для регенерации и, по усмотрению, накапливания абсорбента в системе 1. Указанный абсорбент в виде потока 40F направляют в пятое разделительное устройство 2Е посредством соединителя 4Е, и он последовательно протекает через трубопровод 20Е, пятый сепаратор 21Е, трубопровод 40Е, трубопровод 20D и т.д. к первому сепаратору 21 А, из которого вновь отводится в виде потока 40А для последующей регенерации в регенерационном устройстве 3.
Отделенный газ 30А направляют к соединителю 4В и побуждают проходить через подъемный трубопровод 20В во второй сепаратор 21В, при его одновременном контактировании с абсорбентом (поступающим из потока 40С). Поток 20В, поданный во второй сепаратор 21В, разделяют с получением отделенного газа ЗОВ и отделенного жидкого абсорбента 40В. Отделенный абсорбент 40В отводят через опускной трубопровод 40В и направляют в соединитель 4А. Отделенный газ ЗОВ обрабатывают подобным образом при прохождении через разделительные устройства 2С-2Е и в конечном итоге отводят из системы 1 в виде потока ЗОЕ. При необходимости поток ЗОЕ может быть подвергнут дальнейшей обработке, например, для удаления других загрязнений, последующего сжижения и т.д.
Хотя жидкий абсорбент и загрязненные газовые потоки протекают в одном направлении в подъемных трубопроводах 20А-20Е, общее взаимное направление потоков в системе является противоточным: жидкий абсорбент, поступающий в виде потока 40F в соединитель 4Е, последовательно перемещается к соединителю 4А, в то время как загрязненный газовый поток перемещается от соединителя 4А к соединителю 4Е.
Для побуждения прохождения загрязненного газового потока 10 (и жидкого абсорбента, поступающего из потока 40В) через подъемный трубопровод 20А в первый сепаратор 21А опускной трубопровод 40В обеспечивает подачу абсорбента в подъемный трубопровод 20А, используя при этом гидростатический напор, созданный в опускном трубопроводе 40В. Подъемный трубопровод 20А (а также другие подъемные трубопроводы 20В-20Е) может быть снабжен внутренними элементами, такими как сетка для улучшения контакта между абсорбентом и загрязненным газом. Поскольку специалист в данной области техники достаточно хорошо знаком с такими внутренними элементами, далее они здесь не рассматриваются.
Часть жидкого абсорбента в опускном трубопроводе 40В может быть направлена в соединитель 4В (вместо направления в соединитель 4А); такое же решение может быть реализовано и для опускных каналов 40С-40Е. Кроме того, часть абсорбента, подаваемого в трубопровод 20А, может быть подведена непосредственно из регенерационного устройства 3.
Абсорбент может быть охлажден в регенерационном устройстве 3 или между разделительными устройствами 2А-2Е, например, в опускных трубопроводах 40В-40Е. Поскольку абсорбент может выходить из первого разделительного устройства 2А (через выход 24А) с более высоким давлением, чем давление, при котором он поступает в соединитель 4Е, в регенерационном устройстве 3 для регенерации абсорбента необходимо затрачивать меньшее количество энергии на привод насоса. В связи с тем, что специалист в данной области техники хорошо осведомлен о том, каким образом может быть регенерирован абсорбент (например, путем выпаривания абсорбированного загрязнения), далее процесс регенерации здесь подробно не рассматривается.
Специалист в данной области техники легко может сделать вывод о том, что могут быть произведены многочисленные модификации способа без выхода за пределы объема изобретения. Например, могут быть осуществлены другие промежуточные стадии технологического процесса (такие как нагревание, охлаждение, повышение давления, снижение давления, добавление свежего абсорбента и т.д.) на различных потоках (например, в подъемных трубопроводах 20В-20Е и опускных трубопроводах 40В-40Е), при этом, поскольку при создании системы использованы соединения болтами, различные трубопроводы являются легкодоступными для проведения модификаций.
Настоящее изобретение далее раскрыто на нижеследующем примере, который никаким образом не предназначен для ограничения объема настоящего изобретения.
Пример 1
Загрязненный поток природного газа, содержащий 10 объем.% СОг, подавали с температурой 40°С и давлением 60 бар в систему, описанную выше и представленную на фиг. 1 (опускные трубопроводы 40В, 40С, 40D и 40Е имели высоту 5 м), при этом в качестве жидкого абсорбента использовали амин (амин ADIP-X, поставляемый компанией "Ройял Датч - Шелл Групп" (Royal Dutch Shell group)). Величины давления в различных точках рассмотренной системы приведены ниже в таблице 1.
59,15
59,05
58,93
59,02
58,87
58,87
58,76
58,65
58,73
58,59
Ячейка, соответствующая ряду А и колонке 4, показывает давление в точке 4А на фиг. 1; ячейка, соответствующая ряду В и колонке 22, показывает давление в точке 22В и т.д.
Отделенный газ на выходе трубопровода ЗОЕ содержал 1 объем.% СО2, т.е. в соответствии с техническими условиям эксплуатации газовых трубопроводов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система (1) для удаления загрязнений из загрязненного газового потока (10) с использованием жидкого абсорбента, содержащая по меньшей мере первое и второе разделительные устройства (2А, 2В),
при этом первое разделительное устройство (2А) содержит по меньшей мере:
первый сепаратор (21 А), имеющий вход (22А) для подлежащего разделению загрязненного газового потока, первый выход (23А) для отделенного газа и второй выход (24А) для отделенного жидкого абсорбента;
подъемную трубу (20А) для транспортирования загрязненного газового потока к входу (22А) первого сепаратора (21 А);
трубопровод (30А) для отведения отделенного газа через первый выход (23 А) первого сепаратора (21 А); и
трубопровод (40А) для отведения отделенного жидкого абсорбента через второй выход (23А) первого сепаратора (21 А);
второе разделительное устройство (2В) содержит по меньшей мере:
второй сепаратор (21В), имеющий вход (22В) для подлежащего разделению потока, первый выход (23В) для отделенного газа и второй выход (24В) для отделенного жидкого абсорбента,
подъемную трубу (20В) для транспортирования загрязненного потока к входу (22В) второго сепаратора (21В);
трубопровод (ЗОВ) для отведения отделенного газа через первый выход (23В) второго сепаратора (21В); и
опускной трубопровод (40В) для отведения отделенного жидкого абсорбента через второй выход (24В) второго сепаратора (21В);
при этом опускной трубопровод (40В) второго разделительного устройства (2В) сообщается по текучей среде с подъемным трубопроводом (20А) первого разделительного устройства (2А), и высота опускного трубопровода (40В) второго разделительного устройства (2В) выбрана так, чтобы во время использования системы гидростатический напор в опускном трубопроводе (40В) второго разделительного устройства (2В) мог побуждать протекание жидкого абсорбента в подъемном трубопроводе (20А) первого разделительного устройства (2А) к входу (22А) первого сепаратора (21 А).
2. Система (1) по п. 1, в которой высота опускного трубопровода (40В) второго разделительного устройства (2В) находится в интервале от 0,1 до 100 м.
3. Система (1) по п. 1 или п. 2, в которой опускной трубопровод (40В) второго
разделительного устройства (2В) соединен с подъемным трубопроводом (20А) первого разделительного устройства (2А) посредством соединителя (4А).
4. Система (1) по любому из п.п. 1-3, в которой опускной трубопровод (40В) второго разделительного устройства (2В) не содержит насоса.
5. Система (1) по любому из п.п. 1-4, которая дополнительно содержит третье разделительное устройство (2С), содержащее по меньшей мере:
третий сепаратор (21С), имеющий вход (22С) для подлежащего разделению потока, первый выход (23С) для отделенного газа и второй выход (24С) для отделенного жидкого абсорбента;
подъемный трубопровод (20С) для транспортирования загрязненного потока к входу (22С) третьего сепаратора (21С);
трубопровод (30С) для отведения отделенного газа через первый выход (23С) третьего сепаратора (21С); и
опускной трубопровод (40С) для отведения отделенного жидкого абсорбента через второй выход (24С) второго сепаратора (21В);
при этом опускной трубопровод (40С) третьего разделительного устройства (2С) сообщается по текучей среде с подъемным трубопроводом (20В) второго разделительного устройства (2В), а высота опускного трубопровода (40С) третьего разделительного устройства (2С) выбрана так, что при использовании системы гидростатический напор в опускном трубопроводе (40С) третьего разделительного устройства (2С) может побуждать протекание жидкого абсорбента в подъемном трубопроводе (20В) второго разделительного устройства (2В) к входу (22В) второго сепаратора (21В).
6. Система (1) по любому из п.п. 1-5, которая дополнительно содержит четвертое и, по усмотрению, последующие разделительные устройства (2D, 2Е и т.д.), содержащие такие же элементы конструкции, что и охарактеризованное выше второе разделительное устройство (2В).
7. Система (1) по любому из п.п. 1-6, в которой первое, второе и, по усмотрению, третье и последующие разделительные устройства (2А, 2В, ...) размещены рядом друг с другом.
8. Способ удаления загрязнений из загрязненного газового потока (10),
включающий по меньшей мере стадии, на которых:
(a) обеспечивают подлежащий разделению загрязненный газовый поток (10);
(b) побуждают прохождение загрязненного газового потока через подъемный трубопровод (20А) в первый сепаратор (21 А) при одновременном контактировании загрязненного потока с жидким абсорбентом;
(a)
(c) разделяют поток, поступивший в первый сепаратор (21 А), с получением отделенного газа (ЗОА) и отделенного жидкого абсорбента (40А);
(d) отводят отделенный жидкий абсорбент (40А), полученный на стадии (с);
(e) отводят указанный отделенный газ (ЗОА) и побуждают его прохождение через подъемный трубопровод (20В) во второй сепаратор (21В) при одновременном его контактировании с жидким абсорбентом;
(f) разделяют поток, поступивший во второй сепаратор (21В), с получением отделенного газа (ЗОВ) и отделенного жидкого абсорбента (40В);
(g) отводят отделенный жидкий абсорбент, полученный на стадии (с), через опускной трубопровод (40В); и
(h) отводят указанный отделенного газ (ЗОВ); при этом
опускной трубопровод (40В) подает абсорбент в подъемный трубопровод (20А) на стадии (Ь), а высоту опускного трубопровода (40В) выбирают так, что гидростатический напор в опускном трубопроводе (40В) побуждает прохождение жидкого абсорбента через подъемный трубопровод (20А) в первый сепаратор (21 А).
9. Способ по п. 8, в котором жидкий абсорбент смешивается с загрязненным газовым потоком при прохождении через подъемный трубопровод (20А).
Фиг. 1