JP2019171378A

JP2019171378A - リッチ／リーン溶剤再生のためのストリッパー供給構成の最適化

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Publication number: JP2019171378A
Application number: JP2019087412A
Authority: JP
Inventors: ジョナサン・ダブリュ・ライスター; W Leister Jonathan; ロス・イー・デュガス; E Dugas Ross
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2019-10-10
Also published as: CA2923078A1; KR20160058826A; SA516370743B1; RU2667285C2; WO2015041914A1; RU2016114738A; CN105517690B; CN105517690A; US20160193560A1; US9943801B2; EP3046652A1; MX2016002708A; JP2016536137A

Abstract

【課題】流体流から汚染物質を除去するために使用される溶剤を再生するための改善されたプロセス、及び流体流を処理するための工場の提供。【解決手段】リッチ溶剤ストリッパーカラム２９、再沸器５０、凝縮器３６、及び還流受器３８を備える溶剤再生システム１０を含み、凝縮されたストリッパーガスの少なくとも一部を、リッチ溶剤のストリッパーカラム２９への供給場所２７より下、かつ再沸器からの凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所５３より上の帰還場所４６において導入するステップを有するプロセス。【選択図】図２

Description

本発明は、流体流、例えば天然ガス流から汚染物質を除去するために使用される溶剤を再生するための改善されたプロセスに関する。該プロセスは、リッチ／リーン溶剤ストリッパーカラム、再沸器、凝縮器、及び還流受器を備える溶剤再生システムを含み、改善点は凝縮されたストリッパーガスが帰還する供給場所である。

天然ガス貯蔵器、石油、または石炭に由来する流体流は多くの場合、相当量の酸ガス、例えば二酸化炭素、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、硫化カルボニル、シアン化水素、アンモニア、またはメルカプタン類を不純物として含有する。該流体流は、ガス、液体、またはそれらの混合物、例えば、天然ガス、製油所ガス、シェール熱分解からの炭化水素ガス、合成ガス、及び同類のもの等のガス、または液化石油ガス（ＬＰＧ）及び天然ガス液（ＮＧＬ）等の液体であり得る。酸ガス汚染物質の除去のための様々な組成物及びプロセスが既知であり、文献において記載されている。

ガス流からの酸ガスの除去、特に精製プロセス装置、合成ガス生成工場、ならびに油及びガス生成設備において形成されるガス流からの硫化水素及び二酸化炭素の除去は、このガスのパイプラインシステムにおける使用及び／またはパイプラインシステムへの売却を可能にするために必要である。これらの酸ガスまたは「サワーガス」からの硫黄化合物の除去は、「スイートニング」と呼ばれる。

典型的には、酸ガスは、溶剤を用いてリッチ溶剤の生成を介して酸ガスを除去することで除去される。例えば、そのような流体流をアミン溶液等の化学溶剤で処理することが公知であり、これらは溶剤と酸ガス汚染物質との間の化学反応に依存する。アミンは通常、吸収塔においてアミンを含有する水溶液として流体流中の酸性ガス汚染物質と接触し、アミン水溶液は流体流と向流で接触する。化学溶剤の再生は、熱の適用により達成される。

あるいは、流体流は、酸ガス不純物と化学的には反応しない、冷却メタノール、ポリエチレングリコールのジアルキルエーテル（ＤＥＰＧ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、炭酸プロピレン、及び同類のもの等の物理溶剤で処理され得る。物理溶剤は、典型的には高圧下において、流体流から酸ガス汚染物質を溶解（吸収）する。化学反応を全く伴わないため、物理溶剤の加工処理は通常、化学溶剤の加工処理よりも必要とするエネルギーが少ない。化学溶剤の再生は、熱の適用により達成されるが、物理溶剤は、熱の適用を伴わずに減圧することによって不純物を取り除くことができる。物理溶剤は、酸ガスまたは他の不純物の濃度が非常に高い場合、化学溶剤よりも好まれる傾向にある。化学溶剤と異なり、物理溶剤は非腐食性であり、炭素鋼構造のみを必要とする。

酸ガス汚染物質は、使用される溶剤の種類にとって好ましい高圧及び／または低温の条件下で運転される、吸収器または他の専用機器内において、汚染された生成物ガスを新鮮な溶剤と接触させることによって除去される。汚染物質が除去されると、除染されたガスは、生成物流の仕様に応じて、販売、使用、または追加の下流における調整を実行可能になる。溶剤は、脱離にとって好ましい低圧及び／または高温の条件下で、吸収された汚染物質を取り外すことによって再使用のために再生される。フラッシュタンク及び／またはストリッパーカラムが典型的に、この分離を果たすために使用される。

酸ガス吸収及び溶剤再生のための多数の従来技術のプロセス及びシステムが当分野において既知である一方で、多くが１つ以上の欠点または非効率性に煩わされている。例えば浄化及びエネルギー消費に関して、これらの技術の更なる改善に対する欲求が常に存在する。

本発明の目的は、流体流の加工処理における使用のための従来の溶剤再生技術を改善することである。

一実施形態において、本発明は、溶剤再生段階を含む、流体流を処理するための工場であり、流体流から吸収された１つ以上の汚染物質を含むリッチ溶剤は、汚染物質を取り除くことによりリーン溶剤へと再生され、該再生段階は、
ｉ頂部及び底部を有し、かつ少なくとも１つの気液接触セクションを備えるストリッパーカラムであって、汚染物質を含むリッチ溶剤がストリッパーカラム内に、少なくとも１つの上側の気液接触セクションにおける、またはそれより上の場所において供給される、ストリッパーカラムと、
ｉｉストリッパーカラムの底部に操作上連結されて、リーン溶剤を受容及び加熱して、ストリッパーカラム内に供給し戻される凝縮可能なストリッピングガスを生成する再沸器と、
ｉｉｉストリッパーカラムの頂部に操作上連結された、凝縮可能なストリッピングガスを凝縮されたストリッピングガスに凝縮するための、凝縮器と、
ｉｖ凝縮器及びストリッパーカラムに操作上連結された、凝縮されたストリッピングガスを収集するための還流受器であって、収集された凝縮されたストリッパーガスがストリッパーカラム内に、
ａ気液接触セクションの少なくとも一部がリッチ供給場所と凝縮されたストリッパーガスの帰還場所との間にある、リッチ溶剤の供給場所より下、
かつ
ｂ再沸器からの凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所より上、の場所において帰還する、還流受器と、を備える。

本発明の別の実施形態は、溶剤再生段階を含む、流体流を処理するための工場であり、流体流から吸収された１つ以上の汚染物質を含むリッチ溶剤は、汚染物質を取り除くことによりリーン溶剤へと再生され、該再生段階は、
ｉ頂部及び底部を有し、かつ少なくとも２つのセクション、上側セクション及び下側セクションを備えるストリッパーカラムであって、汚染物質を含むリッチ溶剤がストリッパーカラムに、上側セクションにおける、またはそれより上の場所において入る、ストリッパーカラムと、
ｉｉストリッパーカラムの底部に操作上連結されて、リーン溶剤を受容及び加熱して、ストリッパーカラム内に供給し戻される凝縮可能なストリッピングガスを生成する再沸器と、
ｉｉｉストリッパーカラムの頂部に操作上連結された、凝縮可能なストリッピングガスを凝縮されたストリッピングガスに凝縮するための、凝縮器と、
ｉｖ凝縮器及びストリッパーカラムに操作上連結された、凝縮されたストリッピングガスを収集するための還流受器であって、収集された凝縮されたストリッピングガスがストリッパーカラム内に、上側セクションより下かつ再沸器からの凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所より上の場所において導入される、還流受器と、を備える。

本発明の別の実施形態は、流体流を処理するための方法であり、流体流から吸収された１つ以上の汚染物質を含むリッチ溶剤は、汚染物質を取り除くことによりリーン溶剤へと再生され、
ｉ頂部及び底部を有し、かつ少なくとも１つの気液接触セクションを備えるストリッパーカラムに汚染物質を含むリッチ溶剤の入力流を提供するステップであって、リッチ溶剤がストリッパーカラム内に、少なくとも１つの気液接触セクションにおける、またはそれより上の場所において供給される、ステップと、
ｉｉリッチ溶剤をストリッパーカラム内で凝縮可能なストリッピングガスと接触させて、汚染物質を放出し、リーン溶剤と、凝縮可能なストリッピングガス及び汚染物質の塔頂混和物とを形成することによって、汚染物質をリッチ溶剤から取り除くステップと、ｉｉｉ該リーン溶剤を、それが加熱されて追加の凝縮可能なストリッピングガスを生成する再沸器に供給するステップと、
ｉｖ該追加の凝縮可能なストリッピングガスをストリッパーカラムへ帰還場所において導入し、それにより追加の凝縮可能なストリッピングガスが汚染物質を含むリッチ溶剤と接触し、凝縮可能なストリッピングガス及び汚染物質の塔頂混和物としてストリッパーカラムの頂部を出るステップと、
ｖ凝縮可能なストリッピングガスを凝縮されたストリッピングガスに凝縮する凝縮器に凝縮されたストリッパーガスを通過させることによって、塔頂混和物から凝縮されたストリッパーガスを回収するステップと、
ｖｉ該回収され、凝縮されたストリッパーガスを、ストリッパーカラムへの後続の帰還のために還流受器内に収集するステップと、
ｖｉｉ該回収され、凝縮されたストリッパーガスの少なくとも一部を、ストリッパーカラムへ、
ａ前記気液接触セクションの少なくとも一部が前記リッチ供給場所と前記凝縮されたストリッパーガスの帰還場所との間にある、前記リッチ溶剤の前記供給場所より下、かつ
ｂ再沸器からの凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所より上、の帰還場所において導入するステップと、
ｖｉｉｉリーン溶剤を、再生されたリーン溶剤として再沸器から送るステップとを含む。

本発明の別の実施形態は、流体流を処理するための方法であり、流体流から吸収された１つ以上の汚染物質を含むリッチ溶剤は、汚染物質を取り除くことによりリーン溶剤へと再生され、
ｉ頂部及び底部を有し、かつ少なくとも２つのセクション、上側セクション及び下側セクションを備えるストリッパーカラムに汚染物質を含むリッチ溶剤の入力流を提供するステップであって、リッチ溶剤がストリッパーカラムに、上側セクションにおける、またはそれより上の場所において入る、ステップと、
ｉｉリッチ溶剤をストリッパーカラム内で凝縮可能なストリッピングガスと接触させて、汚染物質を放出し、リーン溶剤と、凝縮可能なストリッピングガス及び汚染物質の塔頂混和物とを形成することによって、汚染物質をリッチ溶剤から取り除くステップと、ｉｉｉ該リーン溶剤を、それが加熱されて追加の凝縮可能なストリッピングガスを生成する再沸器に供給するステップと、
ｉｖ該追加の凝縮可能なストリッピングガスをストリッパーカラムへ導入し、それにより追加の凝縮可能なストリッピングガスが汚染物質を含むリッチ溶剤と接触し、凝縮可能なストリッピングガス及び汚染物質の塔頂混和物としてストリッパーカラムの頂部を出るステップと、
ｖ凝縮可能なストリッピングガスを凝縮されたストリッパーガスに凝縮する凝縮器に凝縮されたストリッパーガスを通過させることによって、塔頂混和物から凝縮されたストリッパーガスを回収するステップと、
ｖｉ該回収され、凝縮されたストリッパーガスを、ストリッパーカラムへの後続の帰還のために還流受器内に収集するステップと、
ｖｉｉ該回収され、凝縮されたストリッパーガスを、ストリッパーカラムへ、上側セクションより下かつ再沸器からの凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所より上の場所において導入するステップと、
ｉｖリーン溶剤を、再生されたリーン溶剤として再沸器から送るステップとを含む。

本明細書で上に記載されるプロセスの好ましい実施形態において、流体流は、ガス化器によって生成されるか、または水素、二酸化炭素、及び一酸化炭素を含む合成ガス流である。

本明細書で上に記載されるプロセスの別の好ましい実施形態は、流体流は天然ガスに由来し、ガス、液体、またはそれらの混合物である。

本明細書で上に記載されるプロセスの別の好ましい実施形態は、汚染物質は、１つ以上のエタン、プロパン、ブタン類、ペンタン類、重質炭化水素類、水素、水、一酸化炭素、窒素、二酸化炭素、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、アンモニア、シアン化水素、硫化カルボニル、またはメルカプタン類を含む。

本明細書で上に記載されるプロセスの別の好ましい実施形態は、溶剤は、化学溶剤または物理溶剤であり、物理溶剤は好ましくは、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル、炭酸プロピレン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、メタノール、Ｎ−アセチルモルホリン、Ｎ−ホルミルモルホリン、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン、メトキシトリグリコール、またはそれらのブレンドである。

既知の構成の再生段階を含む、流体流を処理するためのプロセスの概略図である。本発明に従う再生段階を含む、流体流を処理するためのプロセスの実施形態の概略図である。本発明に従う再生段階を含む、流体流を処理するためのプロセスの第２の実施形態の概略図である。

流体流から汚染物質を除去するための従来の溶剤加工処理が図１において示され、溶剤再生は概して、溶剤に熱を供給するために底部に再沸器を伴うストリッパーカラムにおいて起こる。ストリッパーカラムは概して、効率的な気／液接触を形成し、トレイまたはパッキングのいずれかを含むように設計された塔である。汚染物質、例えばサワーガス（ＣＯ_２及びＨ_２Ｓ等）を含有するリッチ溶剤が、典型的には頂部付近の場所またはその付近においてストリッパーカラム内に注入され、塔を流れ落ちる一方で、再沸器内で生成された、気化した凝縮可能なストリッピングガス、例えば水蒸気は、下降するリッチ溶剤と向流で、塔を流れ上る。凝縮可能なストリッピングガスは、リッチ溶剤液から汚染物質を「取り除くこと」を補助し、それらを塔の上に送り戻し、ストリッパーカラムの頂部から外へ送り出す。ストリッパー再沸器に添加される熱は溶剤の温度をいくらかは上昇させるが、熱の大部分は凝縮可能なストリッピングガスの気化に向かい、ひいては、このガスはストリッパーカラムに流れ入り、流れ上がる。再沸器内に添加または投入されるこの熱は、別の加工処理からの水蒸気、再沸器を通じて循環する伝熱媒体等の外部ソースから供給されるか、または再沸器内に直射されねばならない。汚染物質がガス及び／または蒸気としてストリッパーカラムの頂部を外に出るとき、大量の凝縮可能なストリッピングガスもまた、汚染物質との混和物として外に出る。この塔頂の凝縮可能なストリッピングガス及びガス／蒸気流（塔頂流と呼ばれる）は、ストリッパーカラムの頂部への供給よりも温度において高くあり得る。ストリッパーの頂部から流れるガス及び凝縮可能なストリッピングガスは、凝縮器（還流凝縮器と呼ばれる）へ流れ、ここで汚染物質は周囲温度付近まで冷却され、凝縮可能なストリッピングガスの大部分は凝縮されたストリッパーガス、例えば水へと凝縮される。従来型の溶剤装置において、この凝縮されたストリッパーガスは、還流受器を介して分離され、ストリッパーの頂部付近に戻される。汚染物質ガス／蒸気の構成に応じて、それらは処分、分離、捕獲、及び／または更に処理され得る。

本発明のプロセスによって処理可能な流体流は、ガス、液体、またはそれらの混合物、例えば、水素、二酸化炭素、及び一酸化炭素を含む、ガス化器によって生成されるガス、水素、二酸化炭素、及び一酸化炭素を含む合成ガス流、天然ガス、製油所ガス、シェール熱分解からの炭化水素ガス、合成ガス、ならびに液化石油ガス（ＬＰＧ）及び天然ガス液（ＮＧＬ）等の液体であり得る。例えば、天然ガス貯蔵器、石油、または石炭に由来する流体流は、メタン（ＣＨ_３）を含み、他の炭化水素、主にエタン（Ｃ_２Ｈ_６）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、ブタン類（Ｃ_４Ｈ_１０）、ペンタン類（Ｃ_５Ｈ_１２）、及びより少ない程度に重質炭化水素類を伴う混合物中に一般に存在する。そのような流体流は、水素（Ｈ_２）、水（Ｈ_２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素（Ｎ_２）、ならびに酸ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、二硫化炭素（ＣＳ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、シアン化水素（ＨＣＮ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、及び／またはメルカプタン類等の様々な不純物を含む。一実施形態において、用語「汚染物質」は概して、流体流から除去されるべき、Ｃ_２または重質炭化水素類、不純物、酸ガス、及びそれらの混合物のうちの１つ以上を指す。

本発明のプロセスにおいて有用な好適な溶剤は、流体流から上に列挙された汚染物質のうちの１つ以上を除去し得る。溶剤は、非選択的、すなわち、１つ以上の重質炭化水素／不純物／酸ガスを除去し得るか、または選択的、すなわち、特定の重質炭化水素類／不純物／酸ガス（類）を標的とし得る。除去されるべき標的とされる重質炭化水素及び／または不純物及び／または酸ガスに応じて、本発明のプロセスにおける使用のための溶剤は、アミノ化合物等の化学溶剤または物理溶剤であり得る。

典型的には、本発明における使用にとって好適な溶剤は、凝縮されたストリッピング溶剤、例えば水を含み、加熱されたとき凝縮されたストリッピング溶剤は気化して凝縮可能なストリッピングガスとなり、水の場合は水蒸気になる。好ましくは、（液体形態の）凝縮されたストリッピングガスの量は、溶剤中に、７５モルパーセント以下、好ましくは５０モルパーセント以下、及びより好ましくは３０モルパーセント以下の量で存在する。好ましくは、（液体形態の）凝縮されたストリッピングガスの量は、溶剤中に、１モルパーセント以上、より好ましくは５モルパーセント以上、及びより好ましくは１０モルパーセント以上の量で存在する。

好適なアミノ化合物類としては、限定されるものではないが、モノエタノールアミン、メチルエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、２−ヒドロキシエチルピペラジン、ピペラジン、１−メチルピペラジン、２−メチルピペラジン、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、２−（２−ターシャリーブチルアミノ）プロポキシエタノール、２−（２−ターシャリーブチルアミノ）エトキシエタノール、２−（２−イソプロピルアミノ）プロポキシエタノール、ターシャリーアミルアミノエトキシエタノール、（１−メチル−２−エチルプロピルアミノ）エトキシエタノール、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン（トリエタノールアミン、ＴＥＡ）、トリス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（トリイソプロパノール）、トリブタノールアミン、ビス（２−ヒドロキシエチル）メチルアミン（メチルジエタノールアミン、ＭＤＥＡ）、２−ジエチルアミノエタノール（ジエチルエタノールアミン、ＤＥＥＡ）、２−ジメチルアミノエタノール（ジメチルエタノールアミン、ＤＭＥＡ）、３−ジメチルアミノ−１−プロパノール、３−ジエチルアミノ−１−プロパノール、２−ジイソプロピルアミノエタノール（ＤＩＥＡ）、Ｎ，Ｎ′−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）、Ｎ，Ｎ′−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン（ジヒドロキシエチルピペラジン、ＤｉＨＥＰ））、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）エタノール、２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール、１−アミノ−２−メチルプロパン−２−オール、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、及びそれらのブレンドが挙げられる。

好適なアミノ化合物は、一級アミン、二級アミン、三級アミン、またはそれらのブレンドから選択され得る。

好ましくは、本発明のプロセスにおいて使用される溶剤は、物理溶剤である。好適な物理溶剤としては、限定されるものではないが、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル（ＤＭＰＥＧ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、メタノール（ＭｅＯＨ）、Ｎ−アセチルモルホリン及びＮ−ホルミルモルホリンのブレンド、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン（ＤＭＴＰ）、メトキシトリグリコール（ＭＴＧ）、ならびにそれらのブレンドが挙げられる。

ＤＭＰＥＧは、Ｈ_２Ｓ、ＣＯ_２、及びメルカプタン類をガス流から物理的に吸収する、ＳＥＬＥＸＯＬ（商標）加工処理と呼ばれるものにおいて使用される、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル類の混合物（ＣＨ_３Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ｎＣＨ_３（ｎは２〜９）であり、例えば、その全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，２０３，５９９号を参照されたい。ＤＭＰＥＧを含有する溶剤は、ＣｏａｓｔａｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ（ＣＯＡＳＴＡＬ（商標）ＡＧＲとして）及びＤｏｗ（ＳＥＬＥＸＯＬ）を含む、いくつかの企業により認可及び／または製造されている。ドイツのＣｌａｒｉａｎｔＧｍｂＨ等の他のプロセス供給業者が、類似の溶剤を提供している。Ｃｌａｒｉａｎｔの溶剤は、ＧＥＮＯＳＯＲＢ（商標）の下の、ポリエチレングリコールのジアルキルエーテルのファミリーである。ＤＭＰＥＧは、ストリッピング、真空ストリッピング、または再沸器を必要とする、選択的Ｈ_２Ｓ除去のために使用することができる。

物理溶剤酸ガス除去加工処理は、酸ガスと溶剤との間の化学反応の代わりに、酸ガス、例えばＣＯ_２、Ｈ_２Ｓ、ＳＯ_２、ＣＳ_２、ＣＯＳ、ＨＣＮ、ＮＨ_３、メルカプタン類、及び同類のものの溶剤内での溶解度に基づく。溶解度は主に分圧に依存し、二次的に温度に依存する。より高い酸ガス分圧及びより低い温度が、Ｈ_２Ｓ、ＣＯ_２等の溶剤中での溶解度を増加させ、したがって酸ガス成分を減少させる。様々な有機溶剤が、酸ガスを吸収するために使用される。溶剤の再生は、低圧への減圧沸騰及び／または水蒸気等の溶剤蒸気または凝縮可能なストリッピングガスによるストリッピングにより実現される。いくつかの溶剤は減圧沸騰のみにより再生することができ、熱を必要としない。他の溶剤はストリッピング及びいくらかの熱を必要とするが、典型的には、熱の要件は化学溶剤と比較して小さい。

物理溶剤加工処理の最も単純な種類は、吸収と、それに続く大気圧もしくは真空への減圧沸騰または不活性ガスストリッピングによる溶剤の再生を伴う。Ｈ_２Ｓが非常に低い濃度だけ存在するか、または完全に不在の場合、２または３パーセントの高さのＣＯ_２濃度は、生成物ガス中において多くの場合許容され得るため、このフロー方式は通常、適用可能である。Ｈ_２Ｓが有意な量で存在する場合、厳密なＨ_２Ｓの純度要件に到達するために必要とされる、溶剤の完全なストリッピングを実現するために、熱再生が通常必要である。炭酸プロピレン等のいくつかの物理溶剤は、リッチ溶剤からＨ_２Ｓを完全に取り除くために必要とされる高温において不安定であるため、熱的に再生することができない。熱要件は通常、物理溶剤よりもむしろ化学溶剤に関するものであり、これは物理溶剤にとっての酸ガスの脱離熱は、化学溶剤にとっての脱離熱のほんの一分画にすぎないためである。
物理溶剤の循環率もまた、特に酸ガス分圧が高いとき、低くあり得る。

図１は、溶剤を汚染された流体に接触させ、それを浄化するために使用する単一の浄化装置１２を含む従来の流体流処理加工処理を図示する。実践の他の形態において、浄化段階は、この浄化作用が起こる複数の処理装置を含み得る。複数の装置は同一であっても異なっていてもよい。他の実施形態において、吸収装置に加えて、かつ／または洗浄装置の代替として、膜が使用されてもよい。

多くの事例において、溶剤と汚染された流体との間の接触は、図１に示されるように向流の様式で装置１２において起こる。リーン溶剤は、入口１６を介して上端１４において第１の浄化装置１２に入る。処理される流体から汚染物質を吸収した後、結果として生じるリッチ溶剤は、出口２０を介して下端１８において第１の浄化装置１２を出る。汚染された流体は、装置１２を通って反対方向に動く。経路２１を介して、汚染された流体は下端１８において第１の浄化装置１２に入り、経路２３を介して上端１４からより純粋な形態で出る。浄化された流体がガスであるとき、生成されたガスは、気化された溶剤、水蒸気、または同類のものを搭載し得る。浄化されたガスをそのような搭載された成分から分離することが望ましくあり得る。結果的に、浄化されたガスは、任意の凝縮器２４に向けられてもよく、ここで装置１２を出た気化された溶剤または水蒸気が凝縮される。

本明細書で使用する場合、溶剤に関する用語「リーン」は、溶剤中の汚染物質の濃度が、処理されている流体から溶剤への汚染物質の物質移動が、溶剤及び汚染された流体が接触するときに起こるように、充分に低いことを意味するものとする。一実施形態において、リーン溶剤としては、リッチアミン溶液から汚染物質含量を除去するために処理された、再生されたアミン溶液、任意に、浄化のために未だ使用されていない、本システムに導入された新鮮な溶剤、及び／またはそれらの組み合わせが挙げられる。別の実施形態において、リーン溶剤としては、リッチ溶剤から汚染物質含量を除去するために処理された、再生された溶剤、任意に、浄化のために未だ使用されていない、本システムに導入された新鮮な溶剤、及び／またはそれらの組み合わせが挙げられる。「新鮮な溶剤」は、好適なソースから処理システム１０内に初めて導入される溶剤を指すこととする。新鮮な溶剤もまた、汚染物質に関してリーンである。溶剤に関する用語「リッチ」は、浄化処理の過程で、リーン溶剤に対して汚染物質を取り込んだ溶剤を指すこととする。

リッチ溶剤が第１の浄化装置１２を出た後、更なる処理のサイクル（複数可）のために溶剤を第１の浄化装置１２にリサイクルし戻すことができるように、溶剤を再生することが望ましい。したがって、第１の経路２６は、加熱器２８へリッチ溶剤を運ぶために使用され、この加熱器２８において溶剤は、リッチ溶剤からリーン溶剤が再生される再生段階へ導入される前に、適切な温度に加熱される。例証目的のために、図１は、第１の部分として、頂部及び底部を有し、かつ気液接触デバイス（複数可）３０の少なくとも１つのセクションを備える単一のストリッパーカラム２９と、対応する再沸器５０とを含む、段階（複数可）と呼ばれることもある再生段階を示す。従来型のストリッパーカラム２９において、リッチ溶剤は典型的に、還流受器３８からの凝縮されたストリッパーガスの帰還場所４５と同等かまたはそれより低い場所２７において、カラムの頂部に向けて入る。

本明細書で使用する場合、及びカラムに関して、用語「上側」及び「下側」は、互いと比較したものであるとして理解されるべきである。例えば、カラムの上側部分からの流れの引き込みまたは追加は、その引き込みまたは追加が、同一のカラムの下側領域から引き込まれまたは追加された流れよりも高い位置（カラムが動作中のときは地面に対して）におけるものであることを意味する。別の視点から見た場合、用語上側はしたがって、カラムの上側半分を指し得る一方で、用語下側は、カラムの下側半分を指し得る。同様に、用語「中央」が使用される場合、カラムの中央部分は、上側部分及び下側部分に対して中間であると理解されるべきである。しかしながら、上側、中央、及び下側がカラムを指すために使用される場合、カラムがこれらの用語により３分の１ずつに厳密に分割されるとして理解されるべきではない。

従来技術及び本発明の他の実施形態において、ストリッパーカラム２９はリーン溶剤を提供するために必要な多さ、例えば１〜２０のセクションまたはそれ以上（２〜２０のセクションは図１に描写されていない）の多さの気液接触セクションを備えてもよく、換言すれば、ストリッパーカラムは１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、またはそれ以上のセクションを備えてもよい。各気液接触セクションは、汚染物質の脱離を促進するために、パッキングまたはトレイ等の物質移動デバイスを備えてもよい。

本明細書で使用する場合、気液接触セクションに関して、用語セクションの一部とは、そのセクションのある要素または分画がある場所よりも上にあり、そのセクションのある要素または分画がその場所よりも下にある、ある場所が存在し得ることを意味するとして理解されるべきである。

従来技術及び本発明の実践の他の形態において、再生段階の第１の部分は、少なくとも２つのセクションを伴う複数のストリッパー装置、及び／または対応する再生作用が起こる再沸器装置を含み得る。複数の装置は同一であっても異なっていてもよい。ストリッパーカラム２９に加えて、所望される場合、他の種類の再生機器を、リーン溶剤の再生を援助するために使用することができる。例えば、フラッシュタンク（図１において図示せず）を、ストリッパーカラム２９と共に使用することができる。

図１に示されるように、第１の経路２６は、リッチ溶剤を加熱器２８から入口位置２７でストリッパーカラム２９の第１のセクション３０における、またはそれより上の上側部分へ運ぶために使用される。溶剤は次いで、溶剤を凝縮可能なストリッピングガスと接触させて溶剤を加熱することによってストリッパーカラム２９内で処理される。概して、酸ガス等の溶解した汚染物質の溶解度は、溶剤の温度が上昇するにつれて減少する傾向にある。したがって、溶剤がカラムの頂部からカラムの底部へ移動する際に、ストリッパーカラム２９内の凝縮可能なストリッピングガスで溶剤を加熱することは、汚染物質を取り除いて、これらの汚染物質に関してよりリーンである溶剤を提供する。

取り除かれた汚染物質は、ライン３２を介して、汚染物質、水蒸気、及び潜在的には溶剤の混和物として、凝縮可能なストリッパーガス（例えば水蒸気）と共にストリッパーカラム２９の頂部を出る。混和物は、凝縮器３６に向かう。凝縮器３６において、溶剤、凝縮されたストリッパーガス（例えば、凝縮された水蒸気）、及び取り除かれた汚染物質と一緒になって頂部ストリッパーカラム２９を退出し得る他の化合物が凝縮される。凝縮された汚染物質は、所望に応じて更なる下流処理または処分のために、凝縮器からライン３３へ排出される。凝縮されたストリッピングガス、例えば水蒸気、ならびに／または溶剤及び凝縮され得た他の化合物は、ライン４０を介して還流受器３８へ送られる。ライン４２は、システム１０内へ新鮮な水を導入するための便宜的な経路を提供する。凝縮されたストリッピングガス、例えば水蒸気は、還流受器３８から帰還位置４５で、リッチ供給場所と同一の場所またはそれより上のストリッパーカラム２９の上側部分へライン４４を介して戻され、再生されている溶剤から汚染物質を取り除く補助をするために使用される。

ストリッパーカラムの底部をライン５１を通じて退出する溶剤は、帰還ライン５２によってストリッパーカラムに再度接続される再沸器５０へ送られ、ストリッパーカラムに場所５３で再び入る。再沸器５０を通じて循環する溶剤は加熱されて、ストリッパーカラム２９内へ供給し戻される追加の水蒸気を生成する。溶剤は、溶剤の一部がライン５６を介して再沸器５０を出て、第１の浄化装置１２に戻されるまで、これらの装置２９及び５０内において延長された滞留時間を有することになる。

冷却装置５８はライン５６に組み込まれて、溶剤が入口１６を介して浄化装置１２へ導入される前にリーン溶剤を冷却する。多くの事例において、冷却装置５８及び加熱器２８はまた、機器の同一の部分（図示せず）、例えばクロス交換器であり得る。クロス交換器の手法を使用することで、ライン５６を介して再沸器５０を退出する熱い溶剤が、ライン２６を介してストリッパーカラム２９へ輸送されている溶剤を加熱する一方で、ライン２６を介してストリッパーカラム２９へ運ばれている比較的冷たい溶剤が、ライン５６内の再沸器５０を退出する比較的熱い溶剤を冷却する。任意に、ライン６０は、システム１０へ新鮮な溶剤を導入するための便宜的な場所を提供する。溶剤は、流出ライン６２を介してシステム１０から流出され得る。

図２及び３の本発明は、還流受器３８からストリッパー２９への凝縮されたストリッパーガスの帰還場所４６により、従来技術とは異なる。本発明において、凝縮されたストリッパーガスの帰還場所４６は、リッチ溶剤入口供給２７と帰還場所４６との間に気液接触セクションの一部が存在するように、リッチ溶剤入口供給２７より下、かつ（ｂ）還流受器からの凝縮されたストリッパーガスの帰還４６と再沸器からの凝縮されたストリッパーガスの帰還場所５３との間に気液接触セクションの一部が存在するように、凝縮可能なストリッパーガスの帰還場所５３より上でなければならない。

本発明の一実施形態においては、還流受器内で収集された、凝縮されたストリッパーガスの一部のみが帰還場所４６でストリッパー２９に戻される。

本発明の別の実施形態においては、還流受器内で収集された、凝縮されたストリッパーガスの全てが帰還場所４６でストリッパー２９に戻される。

図２は本発明の一実施形態を示し、ストリッパーカラム２９は１つの気液接触セクション３０を有し、凝縮されたストリッパーガスの帰還場所４６は、（ａ）リッチ溶剤入口供給２７と帰還場所４６との間にセクション３０の一部が存在するように、リッチ溶剤入口供給２７より下、かつ（ｂ）４６と５３との間にセクション３０の少なくとも一部を存在させながら、再沸器からの凝縮可能なストリッパーガスの帰還場所５３より上である。

図３は本発明の別の実施形態を示し、ストリッパーカラム２９は２つ以上のセクション３０及び３１を有し、帰還場所４６は、下側セクションが４６及び５３の中にあるように、上側セクション３０と下側セクション３１との間、かつ再沸器からの凝縮されたストリッパーガスの帰還場所５３より上である。

本発明の他の実施形態において（図には示されない）、ストリッパーカラム２９は複数の気液接触セクション（すなわち、３０、３１、またはそれ以上）を備え、凝縮されたストリッパーガスの帰還場所４６は、（ａ）リッチ溶剤入口供給２７と帰還場所４６との間にセクションの一部が存在するように、リッチ溶剤入口供給２７より下、かつ（ｂ）４６と５３との間にセクションの一部が存在するように、再沸器からの凝縮可能なストリッパーガスの帰還場所５３より上の何処かに配置される。

本発明は、リッチ溶剤流からリーン溶剤流を生成するために必要とされるエネルギーの量を低下させることによって、よりエネルギー効率の良い、かつ／または費用効果の高い、流体流を処理するための工場及び方法を提供する。この理論に束縛されるわけではないが、凝縮器に到達する凝縮可能なストリッピング剤の量を低減することによって、エネルギーが凝縮器から除去されると考える。したがって、伝達される必要のある熱はより少なく、かつ／または凝縮する必要のある凝縮可能なストリッピングガスはより少ない。別の利点は、機器、すなわち再沸器、凝縮器等がより小さくあり得ることである。

凝縮器供給の修正形を伴うストリッピングカラムの模擬実験。
２つの異なるシステムの模擬実験を行い、比較する。比較例Ａにおいて、凝縮器帰還供給は従来型の場所にあり、ストリッピングカラムの頂部段階に供給する。実施例１において、凝縮器帰還供給は頂部段階より下の点に下げる。

模擬実験を、ＡＳＰＥＮソフトウェアを用いる従来型のＤＭＰＥＧストリッパー構成を使用して行う。熱いリッチ溶剤の入口条件は、２つの模擬実験において一定に保たれる。
再沸器負荷は、リーン溶剤中の酸ガスの一定の濃度を提供するように調節する。凝縮器は９０°Ｆの温度に設定する。再生器は、２０ｐｓｉａで、６つの理論上の段階を伴って設定する。

表１に示されるように、本発明、実施例１の模擬実験は、従来型の模擬実験、比較例Ａよりも有意に良好に機能した。同じリーン充填を達成するために再沸器によって必要とされるエネルギーの量は３２パーセント低減し、同じ酸ガス温度を達成するために凝縮器によって除去されねばならないエネルギーの量は４１パーセント低減する。

本開示は以下も包含する。
［１］溶剤再生段階を含む、流体流を処理するための工場であって、前記流体流から吸収された１つ以上の汚染物質を含むリッチ溶剤が、前記汚染物質を取り除くことによりリーン溶剤へと再生され、前記再生段階が、
ｉ頂部及び底部を有し、かつ少なくとも１つの気液接触セクションを備えるストリッパーカラムであって、汚染物質を含むリッチ溶剤が前記ストリッパーカラム内に、前記少なくとも１つの気液接触セクションにおける、またはそれより上の場所において供給される、ストリッパーカラムと、
ｉｉ前記ストリッパーカラムの前記底部に操作上連結されて、前記リーン溶剤を受容及び加熱して、前記ストリッパーカラム内に供給し戻される凝縮可能なストリッピングガスを生成する再沸器と、
ｉｉｉ前記ストリッパーカラムの前記頂部に操作上連結された、凝縮可能なストリッピングガスを凝縮されたストリッピングガスに凝縮するための、凝縮器と、
ｉｖ前記凝縮器及び前記ストリッパーカラムに操作上連結された、凝縮されたストリッピングガスを収集するための還流受器であって、前記収集された凝縮されたストリッパーガスの一部が前記ストリッパーカラム内に、
ａ前記気液接触セクションの少なくとも一部が前記リッチ供給場所と前記凝縮されたストリッパーガスの帰還場所との間にある、前記リッチ溶剤の前記供給場所より下、
かつ
ｂ前記再沸器からの前記凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所より上、の場所において帰還する、還流受器と、を備える、前記工場。
［２］流体流を処理するための方法であって、前記流体流から吸収された１つ以上の汚染物質を含むリッチ溶剤が、前記汚染物質を取り除くことによりリーン溶剤へと再生され、
ｉ頂部及び底部を有し、かつ少なくとも１つの気液接触セクションを備えるストリッパーカラムに汚染物質を含むリッチ溶剤の入力流を提供するステップであって、リッチ溶剤が前記ストリッパーカラム内に、前記少なくとも１つの気液接触セクションにおける、またはそれより上の場所において供給される、ステップと、
ｉｉ前記リッチ溶剤を前記ストリッパーカラム内で凝縮可能なストリッピングガスと接触させて、汚染物質を放出し、リーン溶剤と、凝縮可能なストリッピングガス及び汚染物質の塔頂混和物とを形成することによって、前記汚染物質を前記リッチ溶剤から取り除くステップと、
ｉｉｉ前記リーン溶剤を、それが加熱されて追加の凝縮可能なストリッピングガスを生成する再沸器に供給するステップと、
ｉｖ前記追加の凝縮可能なストリッピングガスを前記ストリッパーカラムへ帰還場所において導入し、それにより前記追加の凝縮可能なストリッピングガスが汚染物質を含むリッチ溶剤と接触し、凝縮可能なストリッピングガス及び汚染物質の前記塔頂混和物として前記ストリッパーカラムの前記頂部を出るステップと、
ｖ凝縮可能なストリッピングガスを凝縮されたストリッピングガスに凝縮する凝縮器に凝縮されたストリッパーガスを通過させることによって、前記塔頂混和物から凝縮されたストリッパーガスを回収するステップと、
ｖｉ前記回収され、凝縮されたストリッパーガスを、前記ストリッパーカラムへの後続の帰還のために還流受器内に収集するステップと、
ｖｉｉ前記回収され、凝縮されたストリッパーガスの少なくとも一部を、前記ストリッパーカラムへ、
ａ前記気液接触セクションの少なくとも一部が前記リッチ供給場所と前記凝縮されたストリッパーガスの帰還場所との間にある、前記リッチ溶剤の前記供給場所より下、
かつ
ｂ前記再沸器からの前記凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所より上。の帰還場所において導入するステップと、
ｖｉｉｉ前記リーン溶剤を、再生されたリーン溶剤として前記再沸器から送るステップと、を含む、前記方法。
［３］前記流体流が、ガス化器によって生成されるか、または水素、二酸化炭素、及び一酸化炭素を含む合成ガス流である、上記態様２に記載の前記プロセス。
［４］前記流体流が天然ガスに由来し、ガス、液体、またはそれらの混合物である、上記態様２に記載の前記プロセス。
［５］前記汚染物質が、１つ以上のエタン、プロパン、ブタン類、ペンタン類、重質炭化水素類、水素、水、一酸化炭素、窒素、二酸化炭素、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、アンモニア、シアン化水素、硫化カルボニル、またはメルカプタン類を含む、上記態様２に記載の前記プロセス。
［６］前記溶剤が、化学溶剤または物理溶剤である、上記態様２に記載の前記プロセス。
［７］前記溶剤が、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル、炭酸プロピレン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、メタノール、Ｎ−アセチルモルホリン、Ｎ−ホルミルモルホリン、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン、メトキシトリグリコール、またはそれらのブレンドである、上記態様２に記載の前記プロセス。
［８］前記凝縮可能なストリッピングガスが水蒸気であり、前記凝縮されたストリッピングガスが水である、上記態様１に記載の前記工場。
［９］前記凝縮可能なストリッピングガスが水蒸気であり、前記凝縮されたストリッピングガスが水である、上記態様２に記載の前記方法。

Claims

溶剤再生段階を含む、流体流を処理するための工場であって、前記流体流から吸収された１つ以上の汚染物質を含むリッチ溶剤が、前記汚染物質を取り除くことによりリーン溶剤へと再生され、前記再生段階が、
ｉ頂部及び底部を有し、かつ少なくとも１つの気液接触セクションを備えるストリッパーカラムであって、汚染物質を含むリッチ溶剤が前記ストリッパーカラム内に、前記少なくとも１つの気液接触セクションにおける、またはそれより上の場所において供給される、ストリッパーカラムと、
ｉｉ前記ストリッパーカラムの前記底部に操作上連結されて、前記リーン溶剤を受容及び加熱して、前記ストリッパーカラム内に供給し戻される凝縮可能なストリッピングガスを生成する再沸器と、
ｉｉｉ前記ストリッパーカラムの前記頂部に操作上連結された、凝縮可能なストリッピングガスを凝縮されたストリッピングガスに凝縮するための、凝縮器と、
ｉｖ前記凝縮器及び前記ストリッパーカラムに操作上連結された、凝縮されたストリッピングガスを収集するための還流受器であって、前記収集された凝縮されたストリッパーガスの一部が前記ストリッパーカラム内に、
ａ前記気液接触セクションの少なくとも一部が前記リッチ供給場所と前記凝縮されたストリッパーガスの帰還場所との間にある、前記リッチ溶剤の前記供給場所より下、かつ
ｂ前記再沸器からの前記凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所より上、の場所において帰還する、還流受器と、を備える、前記工場。
流体流を処理するための方法であって、前記流体流から吸収された１つ以上の汚染物質を含むリッチ溶剤が、前記汚染物質を取り除くことによりリーン溶剤へと再生され、
ｉ頂部及び底部を有し、かつ少なくとも１つの気液接触セクションを備えるストリッパーカラムに汚染物質を含むリッチ溶剤の入力流を提供するステップであって、リッチ溶剤が前記ストリッパーカラム内に、前記少なくとも１つの気液接触セクションにおける、またはそれより上の場所において供給される、ステップと、
ｉｉ前記リッチ溶剤を前記ストリッパーカラム内で凝縮可能なストリッピングガスと接触させて、汚染物質を放出し、リーン溶剤と、凝縮可能なストリッピングガス及び汚染物質の塔頂混和物とを形成することによって、前記汚染物質を前記リッチ溶剤から取り除くステップと、
ｉｉｉ前記リーン溶剤を、それが加熱されて追加の凝縮可能なストリッピングガスを生成する再沸器に供給するステップと、
ｉｖ前記追加の凝縮可能なストリッピングガスを前記ストリッパーカラムへ帰還場所において導入し、それにより前記追加の凝縮可能なストリッピングガスが汚染物質を含むリッチ溶剤と接触し、凝縮可能なストリッピングガス及び汚染物質の前記塔頂混和物として前記ストリッパーカラムの前記頂部を出るステップと、
ｖ凝縮可能なストリッピングガスを凝縮されたストリッピングガスに凝縮する凝縮器に凝縮されたストリッパーガスを通過させることによって、前記塔頂混和物から凝縮されたストリッパーガスを回収するステップと、
ｖｉ前記回収され、凝縮されたストリッパーガスを、前記ストリッパーカラムへの後続の帰還のために還流受器内に収集するステップと、
ｖｉｉ前記回収され、凝縮されたストリッパーガスの少なくとも一部を、前記ストリッパーカラムへ、
ａ前記気液接触セクションの少なくとも一部が前記リッチ供給場所と前記凝縮されたストリッパーガスの帰還場所との間にある、前記リッチ溶剤の前記供給場所より下、かつ
ｂ前記再沸器からの前記凝縮可能なストリッピングガスの帰還場所より上。の帰還場所において導入するステップと、
ｉｖ前記リーン溶剤を、再生されたリーン溶剤として前記再沸器から送るステップと、を含む、前記方法。
前記流体流が、ガス化器によって生成されるか、または水素、二酸化炭素、及び一酸化炭素を含む合成ガス流である、請求項２に記載の前記プロセス。
前記流体流が天然ガスに由来し、ガス、液体、またはそれらの混合物である、請求項２に記載の前記プロセス。
前記汚染物質が、１つ以上のエタン、プロパン、ブタン類、ペンタン類、重質炭化水素類、水素、水、一酸化炭素、窒素、二酸化炭素、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、アンモニア、シアン化水素、硫化カルボニル、またはメルカプタン類を含む、請求項２に記載の前記プロセス。
前記溶剤が、化学溶剤または物理溶剤である、請求項２に記載の前記プロセス。
前記溶剤が、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル、炭酸プロピレン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、メタノール、Ｎ−アセチルモルホリン、Ｎ−ホルミルモルホリン、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン、メトキシトリグリコール、またはそれらのブレンドである、請求項２に記載の前記プロセス。
前記凝縮可能なストリッピングガスが水蒸気であり、前記凝縮されたストリッピングガスが水である、請求項１に記載の前記工場。
前記凝縮可能なストリッピングガスが水蒸気であり、前記凝縮されたストリッピングガスが水である、請求項２に記載の前記方法。