本发明专利技术涉及用于将包含多种气态组分的气体的气体组分分离的方法和系统。将包含至少一种目标可压缩组分和至少一种非目标可压缩组分的可压缩原料流以基本上并流流动与包含不可压缩流体的不可压缩流体流混合，所述一种或多种目标组分能够优先吸收于所述不可压缩流体中。向所述混合流赋予旋转速度，将其中吸收所述目标组分中的至少一部分的不可压缩流体从包含一种或多种所述非目标可压缩组分的可压缩产品流分离。所述可压缩流体流可以马赫数为至少0.1的流速度提供。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种或多种组分从包含多组分的流体流的分离。更特别地，本专利技术涉及使用分离装置和不可压缩流体从可压缩流去除一种或多种可压缩组分的系统和方法。
技术介绍
存在用于将组分从包含气体、液体和/固体的流体流分离的多种方法和设备。传统的分离设备包括蒸馏塔、汽提塔、过滤器和薄膜、离心机、静电沉淀器、干燥器、冷却器、旋风分离器、涡流管分离器和吸收器。这些方法和装置在分离气态混合物的气体组分方面相对不够有效和/或高效。 例如，通常使用的用于从气流分离硫化氢(H2S)或二氧化碳(C02)的系统和方法涉及使用一系列汽提塔来将目标气态组分吸收到溶剂/反应物中，随后进行溶剂/反应物的蒸馏来回收目标气体组分。由于这样的分离方案需要多件处理设备，因此所涉及的设备通常需要大的占用空间。该方法在操作过程中可能还会受到高能耗要求和溶剂/反应物损失的问题。传统的胺设备例示了用于从气流去除目标组分的吸收/蒸馏次序的要求。通常，该方法涉及在汽提塔中将包含目标组分的气流与反应物接触。从汽提塔去除的气体为大部分目标组分已去除的清洁气体。反应物通常为胺，其与例如二氧化碳等目标组分形成复合物(complex)。然后，将富含目标组分的复合物传送到再生器塔，其可以是汽提塔或蒸馏塔，在其中将复合物加热来释放目标组分。使所述胺装置操作所需的其它设备通常包括闪蒸罐、泵、再沸器、冷凝器和换热器。当气流包含太高的目标组分浓度时，去除所述目标组分所需的能量可能超过流的可用化学能。该限制设定了所述方法可经济操作的目标组分的浓度上限。该方法还会受到高能量损耗、溶剂损失和大占用空间的困扰，使所述方法对于离岸使用不可行。气体混合物的气态组分的分离还已经通过使气体混合物与选透性过滤器和膜接触来实现。气体的过滤和薄膜分离包括使一种气体选择性扩散通过薄膜或过滤器，以实现分离。已经扩散通过所述薄膜的组分通常处于相对于非扩散气体显著降低的压力，并且可能在扩散过程中损失高达初始压力的三分之二。因而，过滤器和薄膜分离由于再压缩扩散通过所述薄膜的气体所需的能量，而需要高的能量消耗，并且如果原料流处于低压力，则需要能量来将所述原料流压缩到足够使一种或多种原料流组分扩散通过所述薄膜的压力。另夕卜，薄膜的寿命周期可能由于薄膜的堵塞和损坏而改变，需要另外的停工时间来更换和修理。离心力已经用于将气态组分从气-液原料流分离。例如，旋风分离器利用离心力来通过湍流涡流流动将气态组分从气液流体流分离。旋涡形成在流体流中，以使较重的颗粒和/或液滴在涡流中径向向外运动，因而从气态组分分离。在旋风分离器中，气体和液体原料流在分离过程中以逆流流动方式流动，以在由涡流造成的初始分离之后使较重的组分和/或液滴通过重力沿向下方向从气态组分分离，同时气态组分沿相反方向分离。相当多的外部能量必须加到旋风分离器，以实现有效的分离。美国专利No. 6，524，368 (Betting等人)涉及一种超声分离器,用于产生一种或多种组分的冷凝，随后分离。Betting的专利涉及不可压缩流体例如水从包含所述不可压缩流体和可压缩流体(气体)的混合物的分离。在该方法中，将包含不可压缩流体和可压缩流体的气流提供给分离器。在该分离器中，气流会聚通过喉口并且扩张到通道中，将气流的速度增大到超声速度，引发形成与气流(和其中的不可再压缩流体)分离的不可再压缩流体微滴。通过使微滴和可压缩流体经受大的旋涡，由此通过离心力将流体微滴从可压缩流体分离，来将不可再压缩流体微滴从可压缩流体分离。所述系统涉及进入和输出流之间相当大的压降，并且在分离之后在下游出现冲击波，这可能需要专用设备来控制。 已经提出利用离心力来将气体组分从气态混合物分离。在VanWissen的论文中(R.J.E.VAN WISSEN, CENTRIFUGULSEPARATION FOR CLEANING WELL GASSTREAMS:FR0MC0NCEPT TO PROTOTYPE (2006))，描述了气体离心作用来用于在不存在不可压缩流体的情况下分离两种可压缩流体。所述分离使用旋转筒进行，以根据气态组分的分子量的差异形成多种可压缩流。如所述论文中说明的，将例如二氧化碳等可压缩组分从轻烃分离的可能受到组分之间分子量的差异的限制。这样，离心作用在组分分子量彼此接近时不能提供非常有效的分离。该设计还遭受非常低的分离产出率的困扰，其可能需要数百万次离心作用来处理大气体源输出。需要一种分离设备和方法，其提供可压缩组分的高分离效率，同时避免或降低压降以及对提供大量的外部能量的需要。
技术实现思路
在一方面，本专利技术涉及一种方法，包括提供可压缩原料流，所述可压缩原料流包含第一可压缩组分和第二可压缩组分；提供不可压缩流体流，所述不可压缩流体流包含能够吸收所述第一可压缩组分或与所述第一可压缩组分反应的不可压缩流体；将所述可压缩原料流与所述不可压缩流体流混合来形成混合流，其中，提供所述可压缩原料流以用于在第一线性速度下沿第一方向混合，并且提供所述不可压缩流体流以用于在第二线性速度下沿第二方向混合，所述第二线性速度具有沿与所述第一方向相同方向的速度分量，其中，所述混合流具有沿第三方向的瞬时第三线性速度，并且包含所述第二可压缩组分和选自包括以下所列项目的组的成分所述第一可压缩组分和所述不可压缩流体的混合物、所述第一可压缩组分和所述不可压缩流体之间反应的化学化合物或加合物、及其混合物；将旋转速度赋予所述混合流，其中，所述旋转速度与所述混合流的所述瞬时第三线性速度的方向相切或相对于所述混合流的所述瞬时第三线性速度的方向偏斜；和从所述混合流分离不可压缩流体产品流，其中，所述不可压缩流体产品流包含所述混合流的成分的至少一部分，并且其中，由于赋予所述混合流的所述旋转速度，所述不可压缩流体产品流从所述混合流分离。在另一方面，本专利技术涉及一种方法，包括提供包含第一可压缩组分和第二可压缩组分的可压缩原料流，其中，所述可压缩原料流具有马赫数为至少O. 3的线性速度；和将所述可压缩原料流分离为包含至少60%的所述第一可压缩组分的第一产品流和包含至少60%的所述第二可压缩组分的第二产品流。在又一方面，本专利技术涉及一种系统，包括可压缩流体分离装置，其中I)所述可压缩流体分离装置接收a)包含不可压缩流体的不可压缩流体流；和b)包含第一可压缩组分和第二可压缩组分的可压缩原料流；并且2)所述可压缩流体分离装置将所述可压缩原料流分离为包含至少60%的所述第二可压缩组分的第一可压缩产品流和包含至少60%的所述第一可压缩组分的不可压缩流体产品流；不可压缩流体再生器，所述不可压缩流体再生器接收不可压缩流体产品流，并且排出包含所述第一可压缩组分的第二可压缩产品流，和贫第一可压缩组分的不可压缩流体产品流；和不可压缩流体喷射装置，所述不可压缩流体喷射装置接收贫第一可压缩组分的不可压缩流体产品流，并且将贫第一可压缩组分的不可压缩流体产品流与所述可压缩原料流混合。在又一方面，本专利技术涉及一种方法，包括提供一种包含第一可压缩组分和第二可压缩组分的可压缩原料流；选择不可压缩流体，并且提供包含所述不可压缩流体的不可压缩流体流，其中，所述不可压缩流体选择用于相对于所述第二可压缩组分选择性地吸收所述第一可压缩组分；以基本上并流流动混合所述可压缩原料流和所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·A·布尔曼，崔晶瑜，M·L·乔希，S·N·米拉姆，S·L·韦林顿，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：
国别省市：
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