用于清除含硫化合物的紧凑的接触系统和方法与流程

相关申请的交叉参考

本申请要求2017年6月20日提交的、标题为用于清除含硫化合物的紧凑的接触系统和方法的美国专利申请号62/522,432的优先权，通过引用将所述文件整体结合在本申请中。

领域

本技术提供用于气体处理的方法和系统。更具体地，本技术提供了使用紧凑的并流接触系统从气体物流中除去或清除包括硫化氢和/或硫醇在内的含硫化合物的方法和系统。

背景

本部分旨在介绍本领域的各个方面，这些方面可以与本技术的示例性实例相关联。该描述据信有助于提供促进对本技术的特定方面的更好理解的框架。因此，应该理解的是，本部分应该被从这个角度来阅读，而不一定是对现有技术的承认。

硫化氢(h2s)清除是用于从气体物流例如天然气物流中除去h2s的过程。用不可再生的固体或液体吸着剂清除h2s对于从气体物流中去除少量h2s通常是经济的。一些商业化的硫化氢清除剂包括三嗪，苛性碱，碱，亚硝酸盐，甲醛，乙二胺，硫化胺等。三嗪是在石油和天然气工业中广泛用于脱除h2s和低分子量硫醇的液体基清除剂之一，而苛性碱则较少使用。三嗪清除剂的应用有数种工艺，包括直接注入管线、使用间歇式接触塔或连续接触系统。将三嗪直接注入管线需要最少的资金投入，但是由于三嗪与气体之间的低效接触，因此需要更高的三嗪注入速率。另外，三嗪的直接管线注入可能在所述管线的内壁上形成垢，并且不断需要去除所述垢进一步增加了运营成本和停机时间。在间歇式接触塔中，气体物流在固体介质中向下流动，并在三嗪清除剂中以气泡形式向上流动。这比直接注入更好，并且相关的资本成本是合理的；但是，间歇式接触塔必须经常更换，这会增加停机时间。在提前-滞后安排中使用两座塔可减少停机时间，但会使资本成本翻倍。这些塔的使用还需要在现场存储大量化学品。

连续接触系统(经常被称为溢流系统)是目前使用的最常见的方法，因为它们具有灵活性，与典型的提前-滞后间歇式接触塔方法相比具有更低的投资成本，并且被设计为连续自动运行。与其它方法相比，连续接触系统还使用更少量的溶剂。图1示意性地描绘了一种已知的连续接触系统100，其使用三嗪来从天然气物流102或其它气体物流中分离出h2s。使用平行的第一和第二泵108，110泵送来自新鲜三嗪供应罐106的新鲜三嗪物流104，以在注入点111处将该新鲜三嗪物流喷雾或以其它方式注入天然气物流102中。合并的天然气/三嗪物流被送至接触器112，该接触器112被设计用于提供足够的接触时间，以使三嗪反应并变得富含气体物流中的h2s。接下来，包含天然气物流102中的气体和富集的三嗪(也称为废三嗪)的混合物流114被送到分离器116，在此废三嗪物流117离开所述分离器的底部并被储存在废三嗪槽118中。分离的气体物流120离开所述分离器116的顶部。分析器122对所述分离的气体物流120进行采样，并控制所述第一和第二泵108，110向所述天然气物流102提供所需量的新鲜三嗪。由于三嗪的作用，所述分离的气体物流120的h2s含量明显低于气流102的h2s含量。尽管系统100比其它已知的清除技术需要更少的三嗪，但接触器112和分离器116是大和重的容器。在要求或受益于减小的高度和/或重量特性的场合(例如远程陆上应用、海上和浮动应用上的顶侧设施以及海底处理)使用这样的容器可能使系统100的使用受到禁止。需要用于从气体物流中去除h2s的方法和设备，该方法和设备减少了与已知清除技术相关的资本成本和支出。还需要用于从气体物流中去除h2s的方法和设备，其能够被用于需要或受益于减小的高度和/或重量特性的场合。

通常与使用三嗪清除h2s相关的操作问题包括二噻嗪的形成，二噻嗪在水溶液中倾向于形成固体。二噻嗪从由于温度变化而变得被二噻嗪过饱和的溶液中形成固体。这些固体可能沉积在设备或管道的壁上，从而导致较低的清除效率和堵塞。防止二噻嗪形成的一种常用方法是利用三嗪的大部分容量，但不最大程度地使用三嗪容量，并在h2s突破开始时切换三嗪溶剂(对于间歇式操作)或增加补充物(对于连续系统)。所需要的是一种接触系统设计，其限制溶剂与气体的接触时间，从而减少固体的形成。

苛性碱也是不可再生的h2s清除剂，但它可以与co2不可逆地反应。因此，在含有大量co2的应用中，减少气体与苛性碱之间的接触时间很重要。亚硝酸盐、多元醇和其它化学品也已用作硫化氢清除剂。

可以用三嗪或苛性碱有利地除去的其它污染物是硫醇。硫醇在某些原料气体中的含量可能为1,000或2,000ppm，但它们不能被胺大量吸收。有时使用物理溶剂或混合溶剂(化学和物理溶剂的混合物)从原料气体中除去硫醇。但是，这些溶剂倾向于共吸收大量的重质烃，导致气体的显著btu损失。或者，可以先用胺再用大孔分子筛除去这些有机硫化合物，但该混合工艺操作复杂。另一方面，苛性碱能与硫醇直接反应，就像三嗪在某种程度上能反应一样。所需要的是使用苛性碱或其它硫清除剂从气体物流中除去硫醇的方法。

概述

所公开的方面包括用于从天然气物流中除去h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的硫化氢(h2s)清除系统。并流接触系统在线位于一个管内且接收所述天然气物流和液体清除剂物流。所述并流接触系统包括并流接触器，该并流接触器包括液滴发生器和传质段。所述液滴发生器由所述液体清除剂物流产生液滴和将所述液滴分散到所述天然气物流中。所述传质段提供具有气相和液相的混合两相流。所述液相包括具有由所述天然气物流吸收的h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的液体清除剂物流，并且所述气相包括所述天然气物流。分离系统将所述气相与所述液相分离。

所公开的方面还包括从天然气物流中除去h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的方法。所述天然气物流和液体清除剂物流被接收在在线位于一个管内的并流接触系统中。所述并流接触系统包括液滴发生器和传质段。使用所述液滴发生器，由所述液体清除剂物流产生液滴和将所述液滴分散到所述天然气物流中。使用所述传质段提供具有气相和液相的混合两相流。所述液相包括具有由所述天然气物流吸收的h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的所述液体清除剂物流。所述气相包括所述天然气物流。将所述气相与所述液相分离。

附图说明

通过参考以下详细说明和附图，可以更好地理解本技术的优点，其中：

图1是一个已知的h2s清除系统的示意图；

图2是按照一些所公开的方面的、使用并流接触系统的h2s清除系统的示意图；

图3是按照一些所公开的方面的并流接触系统的详细示意图；

图4a是按照一些所公开的方面的液滴发生器的前视图；

图4b是图4a的液滴发生器的侧透视图；

图4c是按照一些所公开的方面的图4a的液滴发生器的剖面侧透视图；

图4d是按照其它所公开的方面的液滴发生器的另一个剖面侧透视图；

图5是按照一些所公开的方面的、使用多个并流接触系统的h2s清除系统的示意图；

图6是按照其它所公开的方面的、使用多个并流接触系统的h2s清除系统的示意图；

图7是按照一些所公开的方面的h2s清除系统的示意图；

图8是按照其它一些公开的方面的h2s清除系统的示意图；

图9是按照其它一些公开的方面的h2s清除系统的示意图；

图10是按照其它一些公开的方面的h2s清除系统的示意图；

图11是按照其它一些公开的方面的h2s清除系统的侧视图；和

图12是按照一些所公开的方面的从气体物流中清除h2s的方法的工艺流程图。

详细描述

在下面的详细描述部分中，描述了本技术的非限制性实例。然而，就以下描述特定于本技术的特定实例或特定用途而言，这仅旨在为了示例性目的，并且仅提供示例性实例的描述。因此，本技术不限于以下描述的具体实例，而是包括落入所附权利要求书的真实精神和范围内的所有替代、修改和等同形式。

首先，为了便于参考，阐述本申请中使用的某些术语及其在上下文中使用时的含义。此外，本技术不受以下所示术语的使用的限制，因为所有等同形式、同义词、新发展以及用于相同或相似目的的术语或技术都被认为在本权利要求书的范围内。

“酸气体”是指当溶于水时产生酸性溶液的任何气体。酸气体的非限制性实例包括硫化氢(h2s)，二氧化碳(co2)，二氧化硫(so2)，二硫化碳(cs2)，羰基硫(cos)，硫醇(rsh)，或它们的混合物。

“其它含硫化合物”包括二硫化碳(cs2)，羰基硫(cos)，硫醇(rsh)，或它们的混合物。

本文中使用的“苛性碱”是指氢氧化钠(naoh)。

“并流接触器”是指容器，其以使得气体物流和溶剂物流在大体相同的方向上流动时彼此接触的方式接收气体物流和分离的溶剂物流。

术语“并流”或“并流地”是指在单元操作中工艺物流的内部布置，该单元操作可分为几个子部分，所述工艺物流通过这些子部分以相同的方向流动。

本文中使用的术语“设施”用作涵盖油气田收集系统、处理平台系统和井平台系统的通用术语。

术语“气体”与“蒸气”可互换使用，并且被定义为呈不同于液态或固态的气态的物质或物质的混合物。同样，术语“液体”是指呈不同于气态或固态的液态的物质或物质的混合物。

“烃”是主要包括氢和碳元素的有机化合物，尽管氮、硫、氧、金属或任何数目的其它元素也可以少量存在。本文中使用的烃通常是指在天然气、石油或化学加工设施中发现的组分。

关于流体处理设备，术语“串联”是指沿流动线放置两个或更多个设备，使得经历流体分离的流体物流从一件设备移动到下一件设备，同时以基本上恒定的下游方向保持流动。类似地，术语“在线”是指流体混合和分离装置的两个或更多个部件顺序地连接，或者更优选地，被集成到单个管状装置中。类似地，术语“并联”是指物流在两个或更多个装置之间分配，其中所述装置中的每一个有一部分所述物流流过。

术语“物流”是指从第一点(例如源)流到第二点(例如处理所述物流的设备)的材料。所述物流可以包括任何相或材料，但是通常是气体或液体。所述物流可以在管线或管道中输送，并且在此使用，对管线或管道的提及也指所述管线所携带的物流，反之亦然。

“硫醇”是h2s的取代形式，其中烃基部分r代替氢原子之一。它们的通式为rsh。硫醇的性质基本上取决于烃链的长度。水溶液中的硫醇同样起酸的作用，但比h2s弱得多。因此，随着烃链长度的增加，硫醇的行为类似于烃，这使得它们从烃气体物流中的去除特别困难，因为物理或化学溶剂更优先清除h2s和/或co2。

“天然气”是指从油井或地下含气地层中获得的多组分气体。天然气的组成和压力可以有很大变化。典型的天然气物流含有甲烷(ch4)作为主要成分，即大于50mol％的天然气物流是甲烷。天然气物流还可以含有乙烷(c2h6)、重质烃(例如c3-c20烃)、一种或多种酸气体或它们的任何组合。天然气还可以含有少量污染物，例如水、氮气、硫化铁、蜡、原油或它们的任何组合。天然气物流可以被基本上纯化，以除去可能充当毒物的化合物。

“清除”是指用不可再生的材料除去污染物。

“h2s清除剂”是用于除去h2s和/或其它含硫化合物的不可再生的液体或固体吸着剂。h2s清除剂的非限制性实例包括多胺(例如三嗪)，苛性碱，碱，亚硝酸盐，甲醛，乙二醛，硫化胺等。“h2s清除系统”是使用h2s清除剂来除去h2s和/或其它含硫化合物的系统。

当涉及材料的数量或量或其特定特性时使用的“显著”是指足以提供所述材料或特性预期提供的效果的量。在某些情况下，可允许的确切偏差程度可以取决于特定的上下文。

本技术提供了在连续接触方法或系统中使用一个或多个并流接触系统从气体物流如天然气物流中清除h2s和相关硫醇。本文中公开的并流接触系统包括主要由多个在线装置组成或由平行的多个在线装置的束组成的多个级，在两种情况下所述装置和/或所述束的直径均小于常规接触器或分离器的直径。

已知的连续接触系统如图1的系统100要求相对低的速度以避免在天然气物流中夹带向下流动的液体。此外，相对长的距离可用于使h2s与天然气物流102脱离。取决于气体物流的流量，接触器112的直径可大于四米，而高度可大于30米。对于高压应用，接触器容器具有厚的金属壁。因此，接触器112可能很大且很重，并且由于类似的原因，分离器116可能是类似尺寸的。具有大且重的接触器和分离器通常是不希望的，特别是对于海上天然气加工应用而言，并且对于其它应用而言可能是不可行的。

所公开的方面使用以并流方案布置的一个或多个并流接触系统，以使清除吸着剂与气体物流接触和将富集的吸着剂与所述气体物流分离。具体地，所公开的方面使用采用三嗪基清除剂的一个或多个并流接触系统来从天然气中除去h2s和相关的硫醇。在一个方面中，一个或多个并流接触系统可以在管内串联连接。所述气体物流(其可以是天然气物流)和所述吸着剂可以在每个并流接触系统内一起移动，即并流移动。通常，并流接触器可以以比已知的接触器和分离器中使用的流体速度高得多的流体速度操作，并且并流接触系统往往小于可以包括填料或盘的已知清除接触器。此外，并流接触系统比具有同等处理能力的常规压力容器小，因此更适合于模块化设计/施工、海上部署、海底应用、北极应用、远程应用、脱瓶颈应用以及其中视觉污染可能是一个因素的应用。在许多情况下，可以使用两到三个串联的并流接触系统来从天然气物流中有效清除h2s。

图2是按照一些所公开的方面的、使用并流接触系统300的h2s清除系统200的示意图。系统200使用液体清除剂或h2s清除剂如三嗪来从天然气物流202或其它气体物流中分离h2s。在本文中所描述和附图中所示的方面中提及的具体液体清除剂是非限制性的。在本文中所描述的方面和附图中采用任何合适的h2s清除剂在本公开的范围内。使用平行的第一和第二泵208，210泵送来自新鲜三嗪供给槽206的新鲜三嗪物流204，以使用与并流接触系统300关联的液滴发生器308将其注入天然气物流202。如本文中将进一步描述的，所述并流接触系统300为三嗪提供足够的接触时间以反应并吸收天然气物流中的部分或全部h2s。现在已经吸收了h2s的三嗪作为废三嗪物流217离开所述并流接触系统300，该废三嗪物流217被送至废三嗪槽218。所述废三嗪可以根据已知原理储存或以其它方式处置。现已从中除去h2s的天然气物流作为处理过的气体物流220离开所述并流接触系统300。

图3更详细地图解说明了所述并流接触系统300。所述并流接触系统300能够提供气体物流如天然气物流202内的组分的分离。并流接触系统300可以包括在线位于管道304内的并流接触器302。并流接触器302可以包括多个组件，这些组件用于使液滴物流例如新鲜的三嗪物流204与流动的气体物流例如天然气物流202有效接触，以从所述天然气物流202中分离硫化氢(h2s)。

并流接触器302可以包括液滴发生器308和传质段310。如图3中显示的，天然气物流202可以流动通过所述管304并进入液滴发生器308。新鲜三嗪物流204也可以流进液滴发生器308，例如通过连接到所述液滴发生器308中的流动通道316的中空空间314。

新鲜三嗪物流204从流动通道316通过注入孔318以细液滴的形式释放到所述天然气物流202中，然后流入传质段310。这能够导致在所述传质段310内产生处理过的气体物流320。所述处理过的气体物流320可以包括分散在气相中的小液滴。对于h2s清除方法，所述液滴可以包括被吸收或溶解到新鲜三嗪物流204中的、来自天然气物流202的h2s分子。

所述处理过的气体物流320可以从所述传质段310流到分离系统322，其包括旋风分离器323和收集器324。或者，所述分离系统可以包括筛网或沉降容器。优选地，在线旋风分离器可用于实现紧凑和减小直径的益处。旋风分离器323从气相除去液滴。如前所述可以包括吸收或溶解到新鲜三嗪物流204中的h2s的所述液体三嗪液滴被转移到收集器324中，该收集器将收集的液体作为废三嗪物流217引入废三嗪罐218(图2)。气体吹扫管线332可以从收集器324延伸并进行操作以将存在于所述收集器中的气体重新注入分离系统322中。在一方面，使用位于分离系统322内部的喷嘴333或喷射器重新注入该气体。已从中分离出富含h2s的三嗪的处理过的气体物流220以与管道304一致的方向离开分离系统322。以重量百分比度量，在处理过的气体物流220中的h2s的量小于在天然气物流202中的h2s的量。

图4a是按照一些所公开的方面的液滴发生器308的前视图。所述液滴发生器308是可以在并流接触器如在关于图3的并流接触系统300描述的并流接触器302内实现的接触装置。所述液滴发生器308的前视图代表了所述液滴发生器的上游视图。

所述液滴发生器308可以包括外部环形支撑环402，从环形支撑环402延伸的多个辐条404以及进气锥406。环形支撑环402可以将液滴发生器308在线地固定在管道内。另外，辐条404可以为进气锥406提供支撑。

所述环形支撑环402可以设计为法兰连接，或者设计为在管内的可移动或固定的套筒。另外，环形支撑环402可包括液体进料系统和中空通道，该中空通道将结合图4c和4d进一步描述。诸如新鲜三嗪物流204之类的液体物流可以被经由环形支撑环402中的中空通道进料至液滴发生器308。所述中空通道可以允许液体物流沿着液滴发生器308的周边均匀分布。

所述环形支撑环402内的小液体通道可为新鲜三嗪物流提供流动路径，以使其流过辐条404内的液体注入孔408。所述液体注入孔408可以位于每个辐条404的前边缘上或附近。液体注入孔408在辐条404上的布置可以允许三嗪物流均匀地分布在被引导在辐条404之间的气流中。具体地，所述新鲜三嗪物流可以与流过辐条404间的间隙的一部分天然气物流202接触，并且可以被剪切成小液滴并夹带在气相中。

所述天然气物流的一部分在所述辐条间流到所述传质段，而其余气体物流则通过进气口412流入进气锥306。进气锥406可以阻塞所述管道的横截面部分。辐条404包括允许天然气物流从进气锥406流出的排气狭缝410。当天然气物流流过所述管道时，这可以提高其速度。进气锥406可以将预定量的天然气物流引导到辐条404上的排气狭缝410。

通过辐条404注入的新鲜三嗪物流的一些可以作为液膜沉积在辐条404的表面上。当天然气物流流经进气锥406并从辐条404上的排气狭缝410引出时，所述天然气物流可以将许多液膜从辐条404的表面吹扫或吹走。这可以增强新鲜三嗪物流到气相中的分散。此外，对天然气物流流动的阻碍和由天然气物流气体通过所述排气狭缝的离开所产生的剪切作用可以提供具有增加的湍流耗散率的区域。这可以导致产生较小的液滴，从而提高新鲜三嗪物流和天然气物流之间的传质速率。

液滴发生器308的各种部件的尺寸可以变化，以使天然气物流以高速流动。这可以通过环形支撑环402的直径的突然减小或者环形支撑环402的直径的逐渐减小来实现。液滴发生器308的外壁的形状可以稍微收敛，终止于天然气物流和新鲜三嗪物流被排放到下游管中的位置。这能够允许剪切和重新夹带从液滴发生器308去除的任何三嗪膜。另外，在天然气物流和新鲜三嗪物流被排放到下游管中的位置附近，在液滴发生器308的外径上可以包括径向向内的环、开槽的表面或其它合适的设备。这可以提高气相内液体夹带的程度。

所述液滴发生器308的下游端可以排放到一个管段(未示出)中。所述管段可以是直管段或者同心扩管段。进气锥406可以以钝头锥或锥形端锥终止。在其它一些方面，进气锥406可以以脊形锥终止，该脊形锥可以包括沿着锥体的多个同心脊，其为液滴的产生提供多个位置。另外，可在锥体本身上提供任何数量的排气狭缝410，以允许从液滴发生器308去除三嗪膜。

图4b是所述液滴发生器308的侧透视图。同样编号的项目如关于图4a所述。如图4b中所示，进气锥406的上游部分可以在上游方向上比环形支撑环402和辐条404更多地延伸到所述管道中。进气锥406的下游部分也可以在下游方向上比环形支撑环402和辐条404更多地延伸到所述管道中。进气锥406在下游方向上的长度取决于进气锥406端部的锥体的类型，如关于图4c和4d进一步描述的。

图4c是按照一个所公开的方面的液滴发生器308的剖面侧透视图。同样编号的项目如关于图4a和4b所述。按照图4c，液滴发生器308的进气锥406以锥形端锥414终止。用锥形端锥414终止进气锥406可以减小由液滴发生器308引起的管道中的总压降。

图4d是按照另一个所公开的方面的液滴发生器308a的剖面侧透视图。同样编号的项目如关于图4a-4c所述。按照图4d，液滴发生器308a的进气锥406a以钝头锥416终止。用钝头锥416终止进气锥406a可以促进在管的中心形成液滴。

h2s清除系统200采用一个并流接触系统300。在某些情况下，可能需要使用多个并流接触系统。图5显示了按照本公开的另一个方面的h2s清除系统500。与h2s清除系统200一样，h2s清除系统500使用液体h2s清除剂如三嗪来从天然气物流502或其它气体物流中分离h2s。多个并流接触系统503a、503b、…503n串联布置。在此处字母命名法(即“a”、“b”、“n”等)与数字参考字符一起使用仅是为了易于参考，而不是限制性的。例如，本领域技术人员将理解，在各个方面中，图示的一组并流接触系统503a-503n可包括两个、四个、五个或更多个并流接触系统。图5中显示了三个并流接触系统。离开除最后一个并流接触系统外的所有并流接触系统(即503a，503b)的气体物流是输入到下一个相应并流接触系统(即503b，503n)的气体物流，并且离开最后一个并流接触系统503n的气体物流是全部或部分h2s已从中去除的处理过的气体物流520。使用平行的第一和第二泵508，510泵送来自新鲜三嗪供给槽506的新鲜三嗪物流504，以将其注入到与相应的并流接触系统503a，503b，…503n相关联的液滴发生器509a，509b，...，509n的每一个中。所述液体三嗪/h2s混合物离开每个并流接触系统503a，503b，…503n作为废三嗪物流517，其被送到废三嗪槽518以进行储存和/或处置。

h2s清除系统500可以被称为平行液体进料配置，因为新鲜三嗪物流504被进料至每个并流接触系统503a，503b，...，503n的液滴发生器。图6示出了根据本公开的另一方面的h2s清除系统600，其可以被称为逆流液体进料配置。与h2s清除系统200和500一样，h2s清除系统600使用液体h2s清除剂如三嗪来从天然气物流602或其它气体物流中分离h2s。多个并流接触系统603a，603b，...603n串联布置。在图6中示出了三个并流接触系统，尽管使用更多或更少数目的并流接触系统在本公开的范围内。离开除最后一个并流接触系统外的所有并流接触系统(即603a，603b)的气体物流是输入到下一个相应并流接触系统(即603b，603n)的气体物流，并且离开最后一个并流接触系统603n的气体物流是全部或部分h2s已从中去除的处理过的气体物流620。使用平行的第一和第二泵608，610泵送来自新鲜三嗪供给槽606的新鲜三嗪物流604，以将其注入到与最后一个并流接触系统603n相关联的液滴发生器609n。将离开最后一个并流接触系统603n的液体三嗪/h2s混合物线611n使用泵622n泵送，任选地使用冷却器(未显示)冷却，并输入到串联的前一个并流接触系统(在图6中是第二并流接触系统603b)的液滴发生器609b中。将离开第二并流接触系统603b的液体三嗪/h2s混合物线611b使用泵622b泵送，任选地使用冷却器(未显示)冷却，并输入到第一并流接触系统603a的液滴发生器609a中。离开第一并流接触系统603a的液体三嗪/h2s混合物617是废三嗪物流617，其被送至废三嗪槽618以进行储存和/或处置。在管线611b，611n中的每一个中在相应的泵622b，622n之前可以放置闪蒸罐(未显示)。除了避免在泵622b，622n中发生气蚀外，还有可能少量的二氧化碳可以闪蒸(特别是如果将半贫清除剂降至较低的压力)，并且因此可以回收少量的清除剂容量。

图7图解说明了按照本公开的另一个方面的h2s清除系统700。h2s清除系统700允许与其相关联的一个或多个紧凑的并流接触系统运行，同时再循环不可再生的液体h2s清除剂化学品如三嗪，以从天然气物流702中除去h2s。如图7中显示的，提供第一和第二槽706，718来储存所述不可再生的液体h2s清除剂。由泵708代表的一个或多个泵将来自所述储存槽的液体清除剂加压，以将其注入到由并流接触系统703代表的一个或多个并流接触系统的液滴发生器709中。泵708可以被构建成通过打开/关闭第一和/或第二隔离阀732，734从第一或第二槽706、718中吸取物料。在并流接触系统703中与天然气物流702相互作用后，通过打开/关闭第三和/或第四隔离阀738，740，液体清除剂将返回第一槽706或第二槽718。因此，h2s清除系统700可以以下模式运行：

模式1：第一槽再循环：来自第一槽706的液体被送到并流接触系统703，并且来自并流接触系统703的液体返回到第一槽706。

模式2：第二槽再循环：来自第二槽718的液体被送到并流接触系统703，并且来自并流接触系统703的液体返回到第二槽718。

模式3：第一槽一次通过：来自第一槽706的液体被送到并流接触系统703，并且来自并流接触系统703的液体被送到第二槽718。

模式4：第二槽一次通过：来自第二槽718的液体被送到并流接触系统703，并且来自并流接触系统703的液体被送到第一槽706。

与模式3和4相比，上述模式1和2允许液体清除剂的更大的化学品利用率。例如，在模式3中，第一槽706是“新鲜化学品”储槽，第二槽718是“废清除剂”或“废物”储槽。储存在第二槽中的“废”液体已用于处理天然气；然而，所述液体清除剂可能保留一定量的清除能力以进一步处理天然气物流702。在上述模式1中，所述“废”液体被再利用以处理天然气物流，直到液体清除剂的清除能力被耗尽为止，从而导致液体清除剂的更大利用率。

所述h2s清除系统700的另一个特征是可以通过利用第一和第二储槽706、718实现对处理过的气体的连续化学品处理。具体地，采用第一和第二槽706，718，所述方法可以连续操作，同时所述槽处于半间歇操作。例如，在以上讨论的模式1中，第一槽706中的液体清除剂被专门使用并且将随着时间的流逝而被消耗。第一和第三隔离阀732，738被打开，而第二和第四隔离阀734，740被关闭。当采用第一槽706操作时，第二槽718可以充满新鲜液体清除剂。在接近第一槽706中的液体清除剂的使用寿命时，关闭第一和第三隔离阀732，738，并且打开第二和第四隔离阀734，740。以这种方式，来自第二槽718的新鲜液体清除剂可以由泵708泵送，以由并流接触系统703使用。然后，第一槽706中的废液体清除剂可以被除去和用新鲜液体清除剂代替。在接近第二槽718中的液体清除剂的使用寿命时，通过反转隔离阀的打开/关闭再次切换所述槽，以使第一槽706重新投入使用。此循环可以无限重复，而无需停止所述清除方法。

许多活性胺系统去除lng的co2至大大低于50ppm规格的水平，有时达到2-3ppm的co2(和2-3ppm的h2s)的水平。由于处理后的气体中h2s和co2含量非常低，苛性碱可以有效地用作清除剂以除去有机硫化合物如硫醇，而生成碳酸氢盐和二硫化物的不可逆损失则相当小。图8显示了包括并流接触系统803的h2s清除系统800，其可以用于从天然气物流802或其它气体物流中去除硫醇和其它含硫化合物。系统800使用液态h2s清除剂，优选苛性碱，以从天然气物流802分离硫醇和/或其它含硫化合物。根据先前公开的原理，苛性碱物流804与天然气物流802在并流接触系统803的液滴发生器809中合并。并流接触系统803和液滴发生器809在构造和操作上分别类似于先前附图中公开的并流接触系统和液滴发生器。所述并流接触系统803为苛性碱提供足够的接触时间以反应并吸收天然气物流802中的部分或全部硫醇和/或其它含硫化合物。已从中除去了硫醇和/或其它含硫化合物的处理后的气体物流820离开所述并流接触系统。现在包括所述硫醇并且可以被称为废苛性碱的苛性碱离开所述并流接触系统803，并且在由泵810泵送并由冷却器、热交换器或冷却元件811冷却之后被引导回到所述液滴发生器809。废苛性碱管线812允许从苛性碱物流804中选择性地抽出废苛性碱以进行储存或以其它方式处置。新鲜苛性碱管线814允许将新鲜苛性碱注入到苛性碱物流804中，以将苛性碱物流804维持在清除天然气物流802中的硫醇或其它含硫化合物所需的量。

所述高ph的苛性碱和所述硫醇间的反应产生硫醇盐。因此，有可能通过从苛性碱中除去硫醇盐来回收和再利用苛性碱。图9显示了按照本公开的另一个方面的h2s清除系统900，其中苛性碱是可再生的和/或可再循环的。h2s清除系统900类似于如前所述的h2s清除系统800，并且特别适用于从天然气物流中除去硫醇和其它含硫化合物。根据先前公开的原理，苛性碱物流904与天然气物流902在并流接触系统903的液滴发生器909中合并。并流接触系统903和液滴发生器909在构造和操作上分别类似于先前附图中公开的并流接触系统和液滴发生器。所述并流接触系统903为苛性碱提供足够的接触时间以反应和产生硫醇盐。不含硫醇盐和/或其它含硫化合物的处理过的气体物流920离开所述并流接触系统。离开所述并流接触系统903的废苛性碱的一部分或全部可以被引导至再生器906，在那里空气与所述硫醇盐反应形成二硫化物。所述二硫化物形成与苛性碱分离的液相，并且可以容易地从苛性碱中倾析以形成二硫化物物流907。已从中除去了硫醇、硫醇盐和/或二硫化物的再生的(或新鲜的)苛性碱物流可以返回到苛性碱物流904中以在并流接触系统903中重新使用。泵910和冷却器、热交换器或冷却元件911也可以用于将苛性碱物流904保持在适当的温度和压力下以与天然气物流902接触和混合。

图8和9公开了包括单个并流接触系统的h2s清除系统。在所公开的h2s清除系统的任何一个中包括串联或并联的多个并流接触系统在本公开的范围内。图10显示了多级h2s清除系统1000，其包括用于从天然气物流1002或其它气体物流中除去硫醇或其它含硫化合物的多个并流接触系统—在所描绘的方面，第一和第二并流接触系统1003a，1003b。多级h2s清除系统1000类似于如前所述的h2s清除系统800，900。根据先前公开的原理，第一苛性碱物流1004a与所述天然气物流1002在第一并流接触系统1003a的液滴发生器1009a中合并。已从中除去了硫醇、硫醇盐和/或其它含硫化合物的第一处理过的气体物流1020a离开所述并流接触系统。现在包括硫醇的苛性碱离开所述第一并流接触系统1003a，并在由泵1010a泵送并由冷却器、热交换器或冷却元件1011a冷却后被引导回液滴发生器1009a。

第二苛性碱物流1004b在串联的下一个并流接触系统(其在所描绘的方面中是第二并流接触系统1003b)的液滴发生器1009b中与所述第一处理过的气体物流1020a合并。根据先前公开的原理工作的第二并流接触系统1003b输出不含硫醇、硫醇盐和/或其它含硫化合物的第二处理过的气体物流1020b。现在包括硫醇、硫醇盐和/或其它含硫化合物的苛性碱离开第二并流接触系统1003b，并在由泵1010b泵送并由冷却器、热交换器或冷却元件1011b冷却之后被引导回液滴发生器1009b。

第一和第二苛性碱物流1004a，1004b在概念上被构建成分别在第一和第二并流接触系统1003a，1003b中独立地循环。然而，为了除去废苛性碱和将新鲜苛性碱注入系统1000，所述第一和第二苛性碱物流1004a，1004b可以连接。废苛性碱物流1012可以选择性地从第一苛性碱物流1004a中取出以进行储存、再生或以其它方式处置，并且可以将新鲜苛性碱物流1014注入第二苛性碱物流1004b中。可以操作阀1022以在抽出和/或注入苛性碱时分别连接第一和第二苛性物流1004a，1004b，从而可以将两种苛性碱物流保持足够的体积和新鲜度以有效地清除天然气物流1002和/或第一处理过的气体物流1020a中的硫醇和/或其它含硫化合物。

在前面公开的并流接触系统已经被描述为串联布置的；然而，在h2s清除系统中可以并联设置多个并流接触系统。这样的平行布置可以允许将多个并流接触系统布置在单个较大的管道或容器内，使得所述并流接触系统在单个压力边界内。在共同拥有的、标题为“使用多个并流接触器从流体中分离杂质”的美国专利申请公开号us2016/0199774中更充分地描述了这种布置，该专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

在此公开的并流接触系统在图中已经被描绘为水平放置。对于本文中公开的h2s清除系统而言，根据需要或要求使用一个或多个垂直取向的并流接触系统在本公开的范围内。这样的垂直取向的并流接触系统可以减小h2s清除系统的占地面积，从而提高其在空间有限的应用或场合的效用。

前面，本公开的方面已经证明了并流接触系统在连续接触系统中的h2s清除操作中的用途和益处。也可以使用所公开的并流接触系统的一部分来提高基于直接喷射的清除方法的效率。图11示意性地描绘了天然气管道1100的一部分，其中安装了液滴发生器1108。液滴发生器1108与先前描述的液滴发生器308相似。液滴发生器1108将天然气物流1104与液体清除剂如三嗪混合，如先前公开的。所述液体清除剂然后可以通过在所述液滴发生器下游适当距离设置的排放口1109离开天然气管道1100。所述液滴发生器提高了天然气物流和液体清除剂之间的混合效率，从而减少了应用所需的液体清除剂的量。

图12是根据本公开的一些方面从天然气流物中除去h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的方法1200。在方块1202，天然气物流和液体清除剂物流被接收在在线位于管道内的并流接触系统中。所述并流接触系统包括液滴发生器和传质段。在方块1204，使用所述液滴发生器从所述液体清除剂物流产生液滴并将其分散到天然气物流中。在方块1206，使用所述传质段提供具有气相和液相的混合的两相流。所述液相包括具有从天然气物流吸收的h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的液体清除剂物流，并且所述气相包括天然气物流。在方块1208，所述气相与所述液相分离。

所公开的方面可以以许多方式变化。例如，所述紧凑的并流接触系统在附图中已经被显示为彼此串联连接，但是为了额外的调节灵活性，一个或多个紧凑的并流接触系统可以彼此并联连接。本文中公开的所述分离系统也可以变化。代替所公开的单个旋风分离器，可以使用在线除雾旋风分离器。其它已知的除雾装置可以代替所述旋风分离器。本文中所描述的方法、过程和/或功能可以由适当编程的计算机系统来实施和/或控制。另外，非三嗪h2s清除剂可以与所公开的方面一起使用。

而且，已经想到的是，可以将本文中所描述的各种实例中的特征组合在一起，包括为给定实例提供的一些但不一定是所有特征。此外，实现本技术的进步不必然要求任何特定实例的特征。

所公开的方面代替了已知的连续接触系统(图1)的大直径接触器和分离器。所公开的方面的一个优点在于，所述并流接触系统可以根据需要或期望水平取向、垂直取向或呈混合取向，以最佳地满足现有基础或模块空间的限制。所公开的方面的其它优点可以通过在空间受限的改造和消除瓶颈机会中降低的资本成本和潜在地提高的处理能力而看到。典型的接触器或分离器可以具有例如4.2m的直径，大约12.6m高(包括闪蒸区)和105mm壁厚，而所公开的并流接触系统可以被容纳在具有24英寸(60.96cm)直径的管中。这可以导致资本支出减少大约75％，更不用说在运输、民用和结构支撑方面的额外节省，与已知的接触器和分离器相比。

本公开的方面可以包括在以下编号的段落中显示的方法和系统的任何组合。这不应被认为是所有可能的方面的完整列表，因为可以从上面的描述中想到任何数量的变化。

1.用于从天然气物流除去h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的硫化氢(h2s)清除系统，其包含：

液体清除剂物流；

在线位于一个管内的并流接触系统，所述并流接触系统接收所述天然气物流和所述液体清除剂物流，所述并流接触系统包括：

并流接触器，其包括液滴发生器和传质段，所述液滴发生器被构建成由所述液体清除剂物流产生液滴和将所述液滴分散到所述天然气物流中，并且所述传质段被构建成提供一个具有气相和液相的混合两相流，其中所述液相包括具有由所述天然气物流吸收的h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的液体清除剂物流，和其中所述气相包括所述天然气物流；和

分离系统，其被构建成将所述气相与所述液相分离。

2.段落1的h2s清除系统，其还包含储存所述液体清除剂物流的储存槽。

3.段落2的h2s清除系统，其中所述储存槽是第一储存槽，并且所述h2s清除系统还包含第二储存槽，在所述液相离开所述并流接触系统后该第二储存槽储存所述液相。

4.段落2的h2s清除系统，其中所述储存槽是第一储存槽，其具有连接到所述液滴发生器的出口和连接到所述分离系统的液体出口的入口，并且所述h2s清除系统还包含第二储存槽，该第二储存槽具有连接到所述液滴发生器的出口和连接到所述分离系统的所述液体出口的入口。

5.段落4的h2s清除系统，其中所述第一储存槽的所述出口通过第一隔离阀连接到所述液滴发生器，所述第二储存槽的所述出口通过第二隔离阀连接到所述液滴发生器，所述第一储存槽的所述入口通过第三隔离阀连接到所述分离系统的所述液体出口，和所述第二储存槽的所述入口通过第四隔离阀连接到所述分离系统的所述液体出口。

6.段落1的h2s清除系统，其中所述清除液体是三嗪和苛性碱之一。

7.段落1的h2s清除系统，其中所述液滴发生器包含：

环形支撑环，其固定在线在所述管内的所述液滴发生器；

从所述环形支撑环伸出的多个辐条，所述环形支撑环具有多个液体通道，它们被构建成允许所述液体清除剂物流流动通过所述多个辐条和从设置在所述多个辐条上的注射孔流出；和

进气锥，其由所述多个辐条支撑且被构建成允许

所述天然气物流的第一部分流动通过所述进气锥的中空部分和通过包括在所述多个辐条内的气体出口狭缝，和

所述天然气物流的第二部分在所述进气锥周围且在所述多个辐条之间流动，其中所述天然气物流的所述第二部分与所述气体物流的所述第一部分分离。

8.段落6的h2s清除系统，其中所述进气锥的下游部分包含钝头锥和锥形端锥之一。

9.段落1-8中任一段的h2s清除系统，其中所述并流接触系统的分离系统包含旋风分离器。

10.段落1-9中任一段的h2s清除系统，其中所述并流接触系统是串联连接的多个并流接触系统中的一个，所述多个并流接触系统包括一个最后的并流接触系统；

其中所述多个并流接触系统中的每一个包含

并流接触器，其包括液滴发生器和传质段，所述液滴发生器被构建成产生所述液体清除剂的液滴和将所述液滴分散到由前一个并流接触系统接收的气体物流中，并且所述传质段被构建成提供一个具有气相和液相的混合两相流；和

分离系统，其被构建成将所述气相与所述液相分离，其中所述气相包括处理过的气体物流和所述液相包括在前一个并流接触系统的并流接触器中由其产生液滴的液体。

11.段落1的h2s清除系统，其中离开所述分离系统的液相包含由所述并流接触系统接收的所述液体清除剂物流。

12.段落11的h2s清除系统，其还包含：

废清除剂管线，其用于在所述并流接触系统接收所述液体清除剂物流之前除去所述液体清除剂物流的一部分；和

新鲜清除剂管线，其用于在所述并流接触系统接收所述液体清除剂物流之前将新鲜清除剂液体注入所述液体清除剂物流；

其中所述液体清除剂物流包含苛性碱。

13.段落12的h2s清除系统，其还包含：

连接到所述废清除剂管线的清除剂再生器，所述清除剂再生器被构建成从所述液体清除剂物流的所述被除去的部分除去h2s、硫醇、硫醇盐、二硫化物和/或其它含硫化合物以产生再生的清除剂，所述清除剂再生器还被构建成通过所述新鲜清除剂管线将所述再生的清除剂返回到所述液体清除剂物流。

14.由天然气物流除去h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的方法，该方法包括：

在在线位于一个管内的并流接触系统中接收所述天然气物流和液体清除剂物流，所述并流接触系统包括液滴发生器和传质段；

使用所述液滴发生器，由所述液体清除剂物流产生液滴和将所述液滴分散到所述天然气物流中；

使用所述传质段，提供具有气相和液相的混合两相流，其中所述液相包括具有从所述天然气物流吸收的h2s、硫醇和/或其它含硫化合物的所述液体清除剂物流，和其中所述气相包括所述天然气物流；和

将所述气相与所述液相分离。

15.段落14的方法，其还包括：

在储存槽中储存所述液体清除剂物流。

16.段落15的方法，其中所述储存槽是第一储存槽，并且所述方法还包括：

在所述液相离开所述并流接触系统后在第二储存槽中储存所述液相。

17.段落15的方法，其中所述储存槽是第一储存槽，并且所述方法还包括：

将所述第一储存槽的出口连接到所述液滴发生器；

将所述第一储存槽的入口连接到所述分离系统的液体出口；

将第二储存槽的出口连接到所述液滴发生器；和

将所述第二储存槽的入口连接到所述分离系统的液体出口。

18.段落17的方法，其中所述第一储存槽的出口被通过第一隔离阀连接到所述液滴发生器，所述第二储存槽的出口被通过第二隔离阀连接到所述液滴发生器，所述第一储存槽的入口被通过第三隔离阀连接到所述分离系统的液体出口，和所述第二储存槽的入口被通过第四隔离阀连接到所述分离系统的液体出口。

19.段落14的方法，其中所述清除液体是三嗪和苛性碱之一。

20.段落14的方法，其中所述液滴发生器包含：

环形支撑环，其固定在线在所述管内的所述液滴发生器；

从所述环形支撑环伸出的多个辐条，所述环形支撑环具有多个液体通道，它们允许所述液体清除剂物流流动通过所述多个辐条和从设置在所述多个辐条上的注射孔流出；和

进气锥，其由所述多个辐条支撑且允许

所述天然气物流的第一部分流动通过所述进气锥的中空部分和通过包括在所述多个辐条内的气体出口狭缝，和

所述天然气物流的第二部分在所述进气锥周围且在所述多个辐条之间流动，其中所述天然气物流的所述第二部分与所述气体物流的所述第一部分分离。

21.段落14-20中任一段的方法，其中所述并流接触系统是串联连接的多个并流接触系统中的一个，所述多个并流接触系统包括一个最后的并流接触系统；

其中所述多个并流接触系统中的每一个包含

并流接触器，其包括液滴发生器和传质段，所述液滴发生器产生所述液体清除剂的液滴和将所述液滴分散到由前一个并流接触系统接收的气体物流中，并且所述传质段提供一个具有气相和液相的混合两相流；和

分离系统，其将所述气相与所述液相分离，其中所述气相包括处理过的气体物流和所述液相包括在前一个并流接触系统的并流接触器中由其产生液滴的液体。

22.段落14的方法，其中离开所述分离系统的液相包含由所述并流接触系统接收的所述液体清除剂物流。

23.段落22的方法，其还包括：

在所述并流接触系统接收所述液体清除剂物流之前除去所述液体清除剂物流的一部分；和

在所述并流接触系统接收所述液体清除剂物流之前将新鲜清除剂液体注入所述液体清除剂物流中，

其中所述液体清除剂物流包含苛性碱。

24.段落23的方法，其还包括：

在清除剂再生器中，从所述液体清除剂物流的所述被除去的部分除去h2s、硫醇、硫醇盐、二硫化物和/或其它含硫化合物，由此产生再生的清除剂；和

将所述再生的清除剂返回到所述液体清除剂物流。

在本技术能够允许各种修改和替代形式的同时，上面描述的实例是非限制性的。还应该理解，本技术不意图局限于本文中所公开的特定实施方案。确实，本技术包括落在所附权利要求书的真正精神和范围内的所有替代方案、修改和等价物。