專利名稱：用于氣體的脫水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于氣體脫水的方法。
特別是，本發(fā)明涉及一種用于通過使用吸濕液體來使氣體脫水的方法。
特別是，本發(fā)明涉及一種用于通過使用吸濕液體來使氣體脫水的方法，該吸濕液體隨后進行再生和再循環(huán)。
很多工業(yè)氣體(例如天然氣或精煉廠氣)可以根據(jù)溫度和壓力而包含不同量的溶解的水蒸汽。脫水處理可以防止形成冰和/或水合物(這可能在壓力變化和/或氣體冷卻后發(fā)生)，并有助于在氣體的輸送、儲存和使用過程中減少管、閥和裝置中的腐蝕現(xiàn)象。
有至少三種市場/工業(yè)方法來從氣體中除去水蒸汽通過吸濕液體來吸收、通過脫水固體來吸收和通過壓縮和/或冷卻而冷凝。在這些方法中，通過吸濕液體(特別是乙二醇)來脫水是最常使用的方法。在普通使用的乙二醇中，例如在天然氣的脫水中，三乙烯乙二醇(TEG)是最常使用的乙二醇，不過，碳原子數(shù)目在2和8范圍內(nèi)的其它乙二醇或聚乙二醇也可以使用。這些產(chǎn)品由于它們的高吸濕性、相對較低的蒸氣壓力和相對良好的化學(xué)穩(wěn)定性而被使用。
在用于從氣流中除去水蒸汽的普通設(shè)備中，含水量大致低于2％重量的乙二醇流在逆流狀態(tài)下與在吸收塔中的氣體接觸，從而能夠吸收氣體中的水汽。吸收塔中的溫度通常不高于40℃。實際上，低溫促進水的吸收，并可以減少乙二醇的進一步損失，同時應(yīng)避免溫度太低，因為當乙二醇的粘性增加時，質(zhì)量的傳遞效率降低。例如，當使用TEG時，建議塔中的溫度不應(yīng)當?shù)陀?6℃。
富含水的乙二醇相從吸收塔的底部被除去，通常經(jīng)過冷凝器、閃蒸罐、換熱器，并送入再生器，在該再生器中，剩余的吸收的水通過蒸餾而與乙二醇分離。乙二醇再生器通常在接近大氣壓的壓力下工作。對于各種乙二醇，減少乙二醇的退化的要求確定了再沸器的最大工作溫度，這將影響再生的乙二醇的純度，再生乙二醇再被供給到吸收塔的頭部。下面的表1(只是作為實例)提供了與乙二醇的最大處理溫度和各種乙二醇在大氣壓力下和在沒有解吸氣的情況下再生的過程中可以達到的最大純度相關(guān)的一些數(shù)據(jù)。
表1
(*)乙二醇的分解在高于該溫度時快速增加(**)在再沸器中在大氣壓力下允許的最大濃度。
因為使用后的乙二醇的脫水速率明顯影響氣體脫水處理的效率，因此已經(jīng)發(fā)展了多種不同的方法和工藝來使得脫水速率增加至高于表1中所示的值。它們都基于降低在乙二醇再生器的蒸氣相中的局部H2O壓力的原理。
用于降低再生器中的局部水壓力的兩種最常用方法是在再生過程中使用解吸氣以及使得再生器工作壓力降低至低于大氣壓力。這兩種方法都有增加了與污染物(烴，特別是BTX，它可能存在于天然氣中)排放相關(guān)的問題的缺點，該污染物可能流入再生器的頂部氣體排出物中。這時，該氣體必須被處理或燒掉。
申請人發(fā)現(xiàn)一種用于通過吸濕液體進行吸收來使氣體脫水的方法，它與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比能更高效地從氣體中除去水，且沒有上述缺點。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于氣體(例如天然氣)的脫水的方法，它包括a.通過吸濕液體來吸收水蒸汽，該吸濕液體主要包括一種或多種C2-C8乙二醇以及能夠與水形成微小類型共沸混合物的添加劑，該添加劑從以下組中選擇碳原子數(shù)目范圍為5至8的脂肪醇或它們的混合物；以及枯烯(異丙基苯)且乙二醇/水蒸汽的摩爾比為從6.5至65；b.蒸餾乙二醇/水/添加劑混合物，以便獲得主要包括共沸混合物(添加劑+水)的頂部產(chǎn)品以及主要包括乙二醇和添加劑的底部產(chǎn)品；c.使蒸餾底部產(chǎn)品(吸濕液體)再循環(huán)至吸收階段；d.在至少兩相分離器中分離所述蒸餾頂部產(chǎn)品，該蒸餾頂部產(chǎn)品分離成主要包括添加劑的一相，它再循環(huán)至蒸餾；以及主要包括水的一相，它排出至設(shè)備外部。
根據(jù)本發(fā)明，添加劑可以在相對于乙二醇的濃度為2至20％重量的情況下使用。優(yōu)選是，添加劑在碳原子數(shù)目為6或7的枯烯或脂肪醇中選擇，或者是它們的混合物。
水蒸汽的吸收在板形塔或在填充塔中通過在底部供給濕氣體和在塔的頭部供給吸濕液體來進行，在該填充塔中，填充物整齊布置或散裝布置。通常在10至50℃的溫度下在可用氣體壓力下進行吸收。當為天然氣時，可以在生產(chǎn)井的工作面(bank)處可使用的壓力下進行吸收，或者在與當氣體從前述純化處理出來時在工作面處的壓力基本類似的壓力下進行吸收，該純化處理例如消除/減少氮或硫化氫或者可能存在的任意其它污染物。
在氣體脫水之后，將富含水的吸收液體送至再生設(shè)備。再生通常在環(huán)境壓力下在蒸餾塔中進行，該蒸餾塔在從150至225℃范圍內(nèi)的底部溫度(再沸器溫度)下工作，且在任何情況下，該溫度必須不超過所使用的各種乙二醇的最大工作溫度，如表1中所示。當進行天然氣脫水時，主要在生產(chǎn)井的工作面處可使用的壓力下進行，在送至蒸餾塔之前，吸濕液體在吸收后進行一級或多級膨脹，直到該蒸餾塔的壓力。
從蒸餾塔的底部提取吸收液體，其中，當所有其它工作條件都相同時，水的剩余濃度總是低于在沒有添加劑時可獲得的濃度。當在合適的換熱器中失去它的熱量之后，該流體流通過泵系統(tǒng)而被泵壓至吸收塔的工作壓力，然后供給到該吸收塔。從塔的頂部回收較輕的部分，它進行冷凝，然后被送向至少兩相分離器，在該分離器中分離成兩相，一相包括水/添加劑混合物，它將再循環(huán)至蒸餾塔；另一相包括在吸收階段回收的過多水，它將被排出。通常，當在頂部流中也存在不冷凝氣體時，分離器也可以是三相類型。
通過參考下面的附圖
，能夠更好地理解本發(fā)明的目的，即用于氣體脫水的方法，該附圖表示了本發(fā)明的示例和非限定的實施例。
參考附圖，本方法能夠通過這樣的裝置來進行，該裝置包括板形吸收塔(1)和裝備有再沸器(3)的蒸餾塔(2)。裝置還包括膨脹單元(4)；兩個換熱器(5)和(6)，這兩個換熱器用于蒸餾塔(2)；過濾單元(7)；儲罐(8)；再循環(huán)泵(9)；冷卻裝置(10)，用于將再循環(huán)的吸濕液體冷卻至吸收塔(1)的工作溫度；以及三相分離器(11)，用于分離來自蒸餾塔(2)的頂部產(chǎn)品。
將濕氣體(12)供給到板形吸收塔(1)的底部，再生的吸濕液體(13)供給到吸收塔的頂部。當氣體在塔內(nèi)向上流動時，它與向下的液體相遇，進行脫水，然后在頂部通過(14)而排出。
富含水的吸收液體供給到第一換熱器(5)，蒸餾塔(2)的頂部產(chǎn)品(15)在該第一換熱器(5)中冷凝，所述液體然后在膨脹單元(4)中膨脹(膨脹氣體從該膨脹單元(4)中排出(16))，然后，它作為流體流(17)而流入換熱器(6)中，它在該換熱器(6)中被加熱至用于蒸餾塔(2)的供給溫度，并進入過濾單元(7)。
蒸餾塔(2)的頂部產(chǎn)品通過(18)而送至三相分離器(11)，以便獲得較低的液相(19)，主要包括在(1)中從氣體提取的水，該較低液相再被送至水處理設(shè)備；較高的液相(20)(添加劑+水)，該較高液相(20)再循環(huán)至塔(2)；以及可能有的氣流(21)，將被送至燃燒爐或直接排出。
再生的吸濕液體再循環(huán)至吸收塔(1)。更具體地說，底部流體流在再沸器(3)中被加熱至蒸餾塔的最大工作溫度，然后，它部分再循環(huán)至蒸餾塔且部分被送至儲罐(8)，并作為流體流(13)而在換熱器(6)中冷卻并通過泵(9)送回塔(1)。當需要時，冷卻裝置(10)能夠使液體流(13)的溫度降低至氣體脫水所需的最佳值。
下面將參考附圖介紹一些舉例說明的非限定實例。
實例1(對比實例)已經(jīng)利用實驗室規(guī)模的單元進行了蒸餾單元(2)和分離器(11)的材料平衡的實驗校驗。蒸餾器在200℃的鍋爐溫度和102kPa的壓力下運行。蒸餾物可以進行收集、定量和分析。其中，蒸餾物分離成多相，對各相進行分離、定量和分析。用于各測試的材料平衡接近很高精度。
表2表示了H2O/三乙烯乙二醇混合物的結(jié)果表2
實例2表3表示了H2O/1-己醇/三乙烯乙二醇混合物使用與上述實例1相同的工作條件時獲得的結(jié)果
表3
實例3表4表示了第二H2O/1-己醇/三乙烯乙二醇混合物使用與上述實例2相同的工作條件時獲得的結(jié)果表4
實例4表5表示了第二H2O/1-己醇/三乙烯乙二醇混合物使用與上述實例1相同的工作條件時獲得的結(jié)果
表5
實例5表6表示了H2O/枯烯/三乙烯乙二醇混合物使用與上述實例1相同的工作條件時獲得的結(jié)果表6
實例6表7表示了第二H2O/枯烯/三乙烯乙二醇混合物使用與上述實例1相同的工作條件時獲得的結(jié)果
表權(quán)利要求
1.一種用于氣體的脫水的方法，包括a.通過吸濕液體來吸收水蒸汽，該吸濕液體主要由一種或多種C2-C8乙二醇以及能夠與水形成微小類型共沸混合物的添加劑組成，該添加劑從以下組中選擇碳原子數(shù)目范圍為5至8的脂肪醇或它們的混合物；以及枯烯(異丙基苯)且乙二醇/水蒸汽的摩爾比為從6.5至65；b.蒸餾乙二醇/水/添加劑混合物，以便獲得主要由共沸混合物(添加劑+水)構(gòu)成的頂部產(chǎn)品以及主要由乙二醇和添加劑構(gòu)成的底部產(chǎn)品；c.使所述蒸餾底部產(chǎn)品(吸濕液體)再循環(huán)至吸收階段；d.在至少兩相分離器中分離所述蒸餾頂部產(chǎn)品，該蒸餾頂部產(chǎn)品分離成主要由添加劑組成的一相，它再循環(huán)至蒸餾；以及主要由水組成的一相，它被排出至設(shè)備外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中添加劑在相對于乙二醇的濃度為2至20％重量的情況下使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中添加劑在碳原子數(shù)目為6或7的枯烯或脂肪醇中選擇，或者是它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中添加劑是1-己純或1-庚醇或者它們的混合物。
5.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的方法，其中在10至50℃的溫度下進行吸收。
6.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的方法，其中氣體為天然氣。
全文摘要
一種用于氣體脫水的方法，包括通過吸濕液體來吸收水蒸汽，該吸濕液體主要包括一種或多種C
文檔編號B01D53/28GK101072621SQ200580042172
公開日2007年11月14日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者A·卡魯加蒂, R·皮, L·G·西卡雷利 申請人:艾尼股份公司