(57)【要約】  流体の分離のためのガス処理設備が提供される。この設備は、直列に置かれた並流接触装置を含む。各並流接触装置は、炭化水素ガスまたは窒素などの非吸収性ガスを含むガス流を受け入れる。ガス流は、また、酸性ガスまたは他の汚染物質も含む。各並流接触装置は、また、液体溶媒流を受け入れる。次いで、並流接触装置は、それぞれ、スイートニングされたガス流およびガス処理溶液を放出する。１つの処理方向において、接触装置は、段階的にスイートニングされるガス流を送り出すように配置構成される。反対の処理方向において、接触装置は、段階的によりリッチなガス処理溶液を送り出すように配置構成される。一態様において、設備は、第１の並流接触装置、第２の並流接触装置、および最後の並流接触装置を少なくとも含む。しかし、２以上の任意の数の並流接触装置が用いられ得る。ガス流を分離するための方法およびプロセスもまた提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流の分離のためのガス処理設備であって、
（ｉ）非吸収性ガスおよび酸性ガスを含む初期ガス流、および（ｉｉ）第２液体溶媒、を受け入れるように配置構成された第１並流接触装置であって、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第１ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第１ガス処理溶液、を放出するように配置構成されている第１並流接触装置、
（ｉ）部分スイートニングされた前方からのガス流、および（ｉｉ）再生された液体溶媒、を受け入れるように配置構成されており、（ｉｉｉ）スイートニングされた最終ガス流、および（ｉｖ）軽く負荷された最終ガス処理溶液、を放出するように配置構成された最終並流接触装置、
を備え、初期ガス流が、
クラウス硫黄回収プロセスからのテールガス流、
Ｈ2Ｓのエンリッチメントを必要とする溶媒再生プロセスからの酸性ガス流、
合成ガス流、
セメントプラントからの酸性ガス、および
ガス処理設備の内部で生成されるガス流、
の少なくとも１つである、上記設備。
【請求項２】
ガス処理設備の内部で生成されるガス流が、
フラッシュドラムからのフラッシュガス流、または
再生器からの不純物流、
である、請求項１に記載のガス処理設備。
【請求項３】
第１並流接触装置によって受け入れられる酸性ガスが、主に二酸化炭素を含み、
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、炭化水素を含むガス流から二酸化炭素を選択的に除去するように選択される、
請求項１に記載のガス処理設備。
【請求項４】
第１並流接触装置によって受け入れられる酸性ガスが、主に硫化水素を含み、
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、炭化水素を含むガス流から硫化水素を選択的に除去するように選択される、
請求項１に記載のガス処理設備。
【請求項５】
（ｉ）部分スイートニングされた第１ガス流、および（ｉｉ）第３液体溶媒、を受け入れるように配置構成され、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第２ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第２ガス処理溶液、を放出するように配置構成された第２並流接触装置、
をさらに含み、
再生された液体溶媒が、再生された溶媒流の少なくとも一部を含み、それにより、部分負荷された少なくとも第１ガス処理溶液から酸性ガスが実質的に除去されている、
請求項１に記載のガス処理設備。
【請求項６】
部分負荷された第２ガス処理溶液から、炭化水素およびＨ2Ｏ蒸気を放出するためのフラッシュドラム、および
部分負荷された第２ガス処理溶液が第１並流接触装置に入る前に、部分負荷された第２ガス処理溶液の圧力を増すためのポンプ、
をさらに備える、請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項７】
第１並流接触装置、第２並流接触装置、最終並流接触装置、またはこれらの組合せが、遠心ミキサー、スタティックミキサー、ミストエリミネーター、ベンチュリ管、電気集塵装置、およびエダクターの少なくとも１つを有する接触時間の短い混合デバイスを備える、
請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項８】
第１並流接触装置および第２並流接触装置が、シェル内に存在し、
シェルが冷却される、
請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項９】
ジャケットが、第１並流接触装置、第２並流接触装置、または両方を囲んで置かれ、
冷却媒体がジャケット内を循環する、
請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項１０】
（ｉ）部分スイートニングされた第２ガス流、および（ｉｉ）第４液体溶媒、を受け入れるように配置構成され、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第３ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第３ガス処理溶液、を放出するように配置構成された第３並流接触装置、
をさらに含み、
第２並流接触装置によって受け入れられる第３液体溶媒が、第３並流接触装置によって放出される、部分負荷された第３ガス処理溶液を含み、
部分負荷された第２ガス処理溶液が酸性ガスにより、ひどく負荷されている、
請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項１１】
最終並流接触装置によって受け入れられる、再生された液体溶媒が、再生された、部分負荷された第１ガス処理溶液を含む、請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項１２】
最終並流接触装置によって受け入れられる、再生された液体溶媒が、部分負荷された第２ガス処理溶液をさらに含み、部分負荷された第１および第２ガス処理溶液が、一緒に再生されて、最終並流接触装置によって受け入れられる再生された液体溶媒を生成する、請求項１１に記載のガス処理設備。
【請求項１３】
第１接触装置によって受け入れられる第２液体溶媒が、再生された溶媒流を、少なくとも部分的に含む、請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項１４】
部分負荷された第２ガス処理溶液を冷却するための冷却器、
をさらに備える、請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項１５】
第１並流接触装置の運転温度が、第２並流接触装置、最終接触装置、または両方の運転温度と異なる、
請求項５に記載のガス処理設備。
【請求項１６】
第１並流接触装置への流体流の入口圧力が、約１５〜１００ｐｓｉｇである、
請求項１に記載のガス処理設備。
【請求項１７】
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、アミンを含む、
請求項１に記載のガス処理設備。
【請求項１８】
アミンが、第２級アミン、第１級アミン、第３級アミン、またはこれらの組合せを含む、請求項１７に記載のガス処理設備。
【請求項１９】
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、物理作用溶媒、または物理作用および化学作用溶媒の混合物を含む溶媒を含む、請求項１に記載のガス処理設備。
【請求項２０】
ガス処理設備において初期ガス流を分離する方法であって、ガス流が非吸収性ガスおよび酸性ガスを含み、
第１並流接触装置、第２並流接触装置、および最終並流接触装置（これらの並流接触装置の各々は、（ｉ）ガス流および液体溶媒を受け入れ、（ｉｉ）スイートニングされたガス流および別個の負荷されたガス処理溶液を放出する、ように配置構成されている）を準備すること、
順次、段階的にスイートニングされるガス流として、それぞれのスイートニングされたガス流を送り出すように、第１並流接触装置、第２並流接触装置、および最終並流接触装置を配置構成すること、
順次、段階的にリッチなガス処理溶液として、それぞれのガス処理溶液を送り出すように、最終並流接触装置、第２並流接触装置、および第１並流接触装置をさらに配置構成すること、
再生された液体溶媒を、最終並流接触装置に送り出すこと、および
初期ガス流から酸性ガスを除去し、スイートニングされた最終ガス流を送り出すように、ガス処理設備を運転すること、
を含む、上記方法。
【請求項２１】
非吸収性ガスが炭化水素ガスまたは窒素を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第１並流接触装置が、（ｉ）初期ガス流、および（ｉｉ）第２液体溶媒、を受け入れ、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第１ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第１ガス処理溶液、を放出し、
第２並流接触装置が、（ｉ）第１並流接触装置からの部分スイートニングされた第１ガス流、および（ｉｉ）第３液体溶媒、を受け入れ、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第２ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第２ガス処理溶液、を放出し、
最終並流接触装置が、（ｉ）部分スイートニングされた前方からのガス流、および（ｉｉ）再生された液体溶媒、を受け入れ、（ｉｉｉ）スイートニングされた最終ガス流、および（ｉｖ）軽く負荷された最終ガス処理溶液、を放出する、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
初期ガス流が、
クラウス硫黄回収プロセスからのテールガス流、
Ｈ2Ｓのエンリッチメントを必要とする溶媒再生プロセスからの酸性ガス流、
セメントプラントからの酸性ガス、および
ガス処理設備の内部で生成されるガス流、
の少なくとも１つである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
ガス処理設備の内部で生成されるガス流が、
フラッシュドラムからのフラッシュガス流、または
再生器からの不純物流、
である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
酸性ガスが、主に二酸化炭素を含み、
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、炭化水素を含むガス流から二酸化炭素を除去するように選択される、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
酸性ガスが、主に硫化水素を含み、
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、炭化水素を含むガス流から硫化水素を除去するように選択される、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
初期ガス流が排煙流であり、
非吸収性ガスが窒素を含み、
酸性ガスが主に二酸化炭素を含み、
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、二酸化炭素を選択的に除去するように選択される、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
最終並流接触装置によって受け入れられるスイートニングされた前方からのガス流が、第２並流接触装置から放出される部分スイートニングされた第２ガス流を含み、
第２並流接触装置によって受け入れられる第３液体溶媒が、最終並流接触装置によって放出される、軽く負荷された最終ガス処理溶液を含む、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
フラッシュドラムを用い、部分負荷された第２ガス処理溶液から、炭化水素およびＨ2Ｏ蒸気を放出させること、および、その後で、
部分負荷された第２ガス処理溶液が、第１並流接触装置に入る前に、その圧力を増すこと、
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
第１並流接触装置、第２並流接触装置、最終並流接触装置、またはこれらの組合せが、遠心ミキサー、スタティックミキサー、ミストエリミネーター、ベンチュリ管、電気集塵装置、またはこれらの組合せを備える、
請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
第１並流接触装置への初期ガス流の入口圧力が、約１５〜１，０００ｐｓｉｇである、
請求項２０に記載の方法。
【請求項３２】
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、アミンを含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
アミンが、第２級アミン、第１級アミン、第３級アミン、またはこれらの組合せを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
第２液体溶媒、および再生された液体溶媒が、物理作用溶媒、または物理作用および化学作用溶媒の混合物を含む溶媒を含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項３５】
第２並流接触装置、最終接触装置、または両方の運転温度と異なる温度で、第１並流接触装置を運転すること、
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３６】
ある期間に渡ってガス処理設備を運転すること、
初期ガス流の組成を分析すること、および
初期ガス流の組成の変化に応じて、ガス処理設備を部分修正すること、
をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３７】
ガス処理設備を部分修正することが、（ｉ）さらなる並流接触装置を追加すること、（ｉｉ）少なくとも１つの並流接触装置の運転温度を変えること、または（ｉｉｉ）これらの組合せ、の少なくとも１つを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
第１接触装置によって受け入れられる液体溶媒が、別のガススイートニングプロセスから得られるセミ−リーン溶媒の少なくとも一部を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３９】
ガス流からガス成分を除去するための方法であって、
（ａ）第１接触装置にガス流を通し、次に、第２接触装置にガス流を通すこと、
（ｂ）第２接触装置において、ガス流と第３吸収性液体とを混合し、接触させること（ここで、第３吸収性液体およびガス流は、第２接触装置内で、並流で流れ、それによって、該ガス成分の第２濃度を有する部分負荷された第２吸収性液体を生成し、該ガス成分の減ったガス流を生成する）、
（ｃ）部分負荷された第２吸収性液体を、第２接触装置から回収すること、
（ｄ）第２吸収性液体を第１接触装置に通し、第１接触装置内でガス流と第２吸収性液体とを混合し、接触させること（ここで、
第２吸収性液体およびガス流は、第１接触装置を通して並流で流れ、
第１吸収性液体は、部分負荷された第２吸収性液体の少なくとも一部を含み、それにより、該ガス成分の第１濃度を有する第１吸収性液体を生成し、第１吸収性液体における該ガス成分の第１濃度は、第２吸収性液体における該ガス成分の第２濃度より大きい）、および
（ｅ）第１接触装置から第１吸収性液体を回収すること、
を含む、上記方法。
【請求項４０】
ステップ（ｃ）において回収される、部分負荷された第２吸収性液体が、第２吸収性液体として第１接触装置に送られる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
（ｆ）第１吸収性液体を、再生システムに送ること、
（ｇ）再生システムにおいて、部分リーン吸収性液体およびリーン吸収性液体を生成すること（部分リーン吸収性液体は、リーン吸収性液体における該ガス成分の濃度より高い、該ガス成分の濃度を有する）、
（ｈ）リーン吸収性液体をステップ（ｂ）における最終接触装置にリサイクルすること、および
（ｉ）部分リーン吸収性液体を、第２吸収性液体として、第１接触装置に送ること、
をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
ステップ（ａ）の一部として、ガス流が第１接触装置に通される前に、ガス流を第３接触装置に通すこと、および、ステップ（ｃ）に続いて、
第３接触装置に第４吸収性液体を通し、第３接触装置において、ガス流と第４吸収性液体とを混合し、接触させること（ここで、第４吸収性液体およびガス流は、第３接触装置の少なくとも一部を通して、並流で流れ、ここで、第３吸収性液体は、部分負荷された第４吸収性液体の少なくとも一部を含み、それにより、該ガス成分の第３濃度を有する第３吸収性液体を生成し、第３吸収性液体における該ガス成分の第３濃度は、第４吸収性液体における該ガス成分の第４濃度より大きい）、および
次に、第１接触装置から第３吸収性液体を除去すること、
をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
再生システムにおいて第２吸収性液体を再生し、それにより、リーン吸収性液体を生成すること、および
リーン吸収性液体を第３吸収性液体としてリサイクルすること、
をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
吸収性液体が、モノエチレングリコール（ＭＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、またはトリエチレングリコール（ＴＥＧ）を含む群から選択される少なくとも１種の化合物を含む乾燥性液体を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
ガス流からガス成分を回収するための方法であって、
（ａ）２つ以上の一連の接触装置を通して、下流方向に、順次ガス流を流すこと、および
（ｂ）反対の上流方向に、２つ以上の接触装置の各々にガス流の流れと並流で吸収性液体を通すこと、および、２つ以上の接触装置の各々から、該ガス成分を含む吸収性液体流出流を回収すること、
を含み、
ガス流が下流方向に２つ以上の接触装置の各々を通過するにつれて、ガス流は段階的に該ガス成分を失い、
２つ以上の接触装置の各々から回収される吸収性液体が、上流方向に段階的により高い、該ガス成分の濃度を有し、また
２つ以上の接触装置の１つから回収される吸収性液体の少なくとも一部が、ガス流の流れの上流の少なくとも１つの接触装置のための吸収性液体として用いられる、
上記方法。
【請求項４６】
順次ガス流を流すことが、
ガス流を第１接触装置に通すこと、
次いで、少なくとも１つのさらなる接触装置を通すこと、および
次に、最終接触装置を通すこと、
を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
吸収性液体を通すことが、
最終接触装置から回収される吸収性液体を、最後から２番目の接触装置に通すこと、
最後から２番目の接触装置から回収される吸収性液体を、最後から３番目の接触装置に通すこと、および
順番に並ぶ接触装置からの吸収性液体の回収を上流方向に続けること、
を含むが、但し、第１接触装置から回収される吸収性液体は、再生システムに送られ、それにより、リーン吸収性液体を生成する、請求項４６に記載の方法であって、
最終接触装置へ送られる吸収性液体として、リーン吸収性液体をリサイクルすること、
をさらに含む、上記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年１０月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／１０５３４３号の利益を主張する。
本発明は、流体分離の分野に関する。より詳細には、本発明は、炭化水素流体流、または排煙流からの酸性ガスの分離に関する。
【背景技術】
【０００２】
油層（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）からの炭化水素の生産は、しばしば、炭化水素と共に、非炭化水素ガスの付随的な生成を伴う。このようなガスは、硫化水素（Ｈ2Ｓ）および二酸化炭素（ＣＯ2）などの汚染物質を含む。Ｈ2ＳおよびＣＯ2が、炭化水素ガス流（例えば、メタンまたはエタン）の一部として生成する時には、原料ガス流は、「サワーガス」と呼ばれることがある。Ｈ2ＳおよびＣＯ2は、しばしば、合わせて「酸性ガス」と呼ばれる。
酸性ガスは、また、合成ガス流、または精製ガス流にも付随し得る。酸性ガスは、また、石炭、天然ガス、または他の炭素質燃料などの炭素質材料の燃焼によっても生成し得る。いずれの場合においても、原料ガス流は、他の「酸性」不純物を含み得る。これらには、メルカプタンおよび痕跡量の他の硫黄化合物が含まれる。このような不純物は、産業または住宅での使用の前に、除去されるべきである。
Ｈ2Ｓ、メルカプタンおよび痕跡量の硫黄化合物は、長い間、分離プロセスを通じて捕捉されているが、ＣＯ2は、しばしば、単に大気に排出されている。しかし、ＣＯ2の排出の実施は、特にＣＯ2の放出の削減を要求する京都議定書を批准した国において、一層厳しく監督されるようになりつつある。したがって、ＣＯ2を除去するための方法は、特に石油およびガス製造業界内で、ガス処理設備を運転する業界に、一層大きな関心をもたれている。
原料天然ガス流から酸性ガスを除去するための方法が考案されてきた。ある場合には、極低温ガス処理が用いられる。別の場合には、炭化水素流体流が溶媒により処理される。溶媒は、アミンなどの化学作用溶媒を含み得る。サワーガス処理に用いられるアミンの例には、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、およびメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）が含まれる。
【０００３】
物理作用溶媒が、アミン溶媒の代わりに用いられることがある。例には、Ｓｅｌｅｘｏｌ（登録商標）およびＲｅｃｔｉｓｏｌ（商標）が含まれる。ある場合には、ハイブリッド溶媒（物理作用および化学作用溶媒の混合物を意味する）が用いられている。例は、Ｓｕｌｆｉｎｏｌ（登録商標）である。しかし、アミン系酸性ガス除去溶媒の使用が最も一般的である。
アミン系溶媒は、酸性ガスとの化学反応に頼る。反応プロセスは、「ガススイートニング」と呼ばれることがある。このような化学反応は、特に約３００ｐｓｉａ（２．０７ＭＰａ）未満のフィードガス圧力で、物理作用に基づく溶媒より、一般に効果的である。ＦＬＥＸＳＯＲＢ（商標）などの特別な化学作用溶媒が、特にＣＯ2含有ガス流からＨ2Ｓを選択的に除去するために、用いられる場合がある。
【０００４】
ガススイートニングプロセスの結果として、処理された、つまり「スイート」ガス流が生成される。スイートガス流では、Ｈ2Ｓおよび／またはＣＯ2成分が実質的になくなっている。スイートガスは、液体回収のために、すなわち、比較的重質の炭化水素ガスを凝縮させて除くことによって、さらに処理され得る。代わりに、スイートガスは、ＣＯ2濃度が、例えば約５０ｐｐｍ未満であれば、販売されてパイプラインに送り込まれ得る、または、液化天然ガス（ＬＮＧ）フィードのために用いられ得る。さらに、スイートニングされたガス流は、ガス液化プロセスのための供給原料として用いることができ、この場合、最終的には、ワックス、ブタン、潤滑油、グリコールおよび他の石油系製品を製造するために使用され得る。抽出されるＣＯ2は、石油増進回収（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｏｉｌ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ、ＥＯＲ）作業向けに販売される、そうでなければ使用され得る。
【０００５】
伝統的に、化学作用溶媒を用いる酸性ガスの除去は、原料天然ガス流を溶媒に向流として接触させることを含む。原料ガス流は、接触塔の底部に導入される。同時に、溶媒溶液が、塔の頂部に導入される。塔は、トレイ、充填物または他の「内在物」を有する。液体溶媒が内在物を通って流れ落ちる時に、それは、望ましくない酸性ガス成分を吸収し、それらを、「リッチ（ｒｉｃｈ）」溶媒溶液の一部として、接触塔の底を通して運び去る。同時に、Ｈ2Ｓおよび／またはＣＯ2のほとんどなくなったガス流体が、塔頂から出ていく。
ガスまたは炭化水素液体の流れから酸性ガス（Ｈ2Ｓおよび／またはＣＯ2）を吸収するために、様々な吸収性液体を用いることが一般的である。吸収により、吸収性液体は「リッチ」であると言われる。吸収の後で、吸収性液体の活性溶媒から酸性ガスを分離するために、再生（「脱離」とも呼ばれる）プロセスが用いられ得る。これは、「リーン（ｌｅａｎ）」溶媒を生成し、次いで、通常、さらなる吸収のためにリサイクルされる。
ガススイートニングプロセスの例は、図１に例示されている。図１は、原料ガス流から酸性ガスを除去するための、知られているガス処理設備の概略図である。ＣＯ2をリーン溶媒と向流接触させるための例示的な塔が、１１４に見られる。塔１１４内での原料ガス流と液体溶媒との間の激しい接触により、溶媒によってＣＯ2（または他の酸性ガス）が吸収される。図１の設備は、下でより詳細に説明される。
【０００６】
Ｈ2ＳおよびＣＯ2の洗浄除去（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ）に用いられる、知られている向流接触塔（例えば、塔１１４）は、非常に大きく重くなりがちである。これは、海洋での石油およびガス生産用途において、特別な困難を生じる。それゆえに、石油およびガスの回収に常に付随する、炭化水素ガス流からの酸性ガスの除去に役立つ、より小さい並流接触装置を主に用いる、改善されたガス処理設備が求められている。
「Ａｃｉｄ  Ｇａｓ  Ｒｅｍｏｖａｌ」という名称の国際特許出願ＷＯ０３／０７２２２６は、２つの「ミキサー」を含む「接触装置ユニット５０」の使用を教示するということに留意されたい。ミキサーの一方または両方が、酸性ガスの除去のための並流装置であり得る。ミキサーは、サワーガス流（流れ５）の前処理を行い、その後、ガス（前処理されたガス流５ａ）は、通常の向流カラム（接触装置１）に送り出される。接触装置ユニット５０の２つのミキサーは、前処理プロセスのために、セミ−リーン（ｓｅｍｉ−ｌｅａｎ）アミンを受け入れるだけである。このセミ−リーンアミンは、設備内の４つの別個の「使用後」アミン流２９、３０、３６および５３から来る。接触装置ユニット５０を出ていく、前処理されたガス流５ａは、部分スイートニングされただけの状態のままである。さらなる酸性ガス除去は、再生ユニット１１からの再生されたアミンを用いて、従来の向流カラム１で行われる。
【０００７】
最近、発電プラントおよび他のタイプの産業プラントの排煙からＣＯ2を捕捉し、封鎖することに関心が高まってきた。米国における全ＣＯ2排出の約４０％が発電所によって生成されているという推定がある。ＣＯ2を捕捉し、それを、地表下の油層に蓄えるか、または、ことによると、それを、さらなる石油を回収するためのミシブル（ｍｉｓｃｉｂｌｅ）石油増進回収（ＥＯＲ）剤として用いるかのいずれかが望ましい。それゆえに、発電プラントの排煙からＣＯ2を除去するのに役立つ、改善されたガス処理設備が、さらに求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
流体流の成分の分離のためのガス処理設備が提供される。流体流は、少なくとも１種の非吸収性ガスおよび酸性ガスを含む。酸性ガスは、二酸化炭素、硫化水素、またはこれらの組合せであり得る。流体流は、例えば、炭化水素回収工程からのガス流、産業プラントからの排煙流、またはガス処理設備内で生じるガス流であり得る。代わりに、流体流は、製油所内からのサワーガス流、例えば、接触水素化脱硫プロセスからのガス流、クラウス硫黄回収プロセスからのテールガス流、Ｈ2Ｓのエンリッチメントを必要とする溶媒再生プロセスからの酸性ガス流、または合成ガス流であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記設備は、直列に置かれた複数の並流接触装置を含む。各並流接触装置は、非吸収性ガスおよび酸性ガスを含むガス流を受け入れる。非吸収性ガスは、例えば、窒素または炭化水素ガスであり得る。各並流接触装置は、また、液体溶媒流も受け入れる。次いで、並流接触装置は、それぞれ、スイートニングされたガス流、および別個のガス処理溶液を放出する。１つの処理方向において、接触装置は、段階的にスイートニングされるガス流を送り出すように配置構成される。反対の処理方向において、接触装置は、段階的によりリッチなガス処理溶液を送り出すように配置構成される。
【００１０】
設備は、第１並流接触装置と、少なくとも最終並流接触装置とを含む。任意の数の中間の並流接触装置（すなわち、第２接触装置、第３接触装置など）が、流体流から酸性ガス含量をさらに低下させるために使用され得る。直列で用いられる接触装置の数は、元のガス流における酸性ガス濃度、および望まれる酸性ガス除去の度合い、すなわち望まれる「スイートニング」に応じて決まる。
第１並流接触装置は、（ｉ）非吸収性ガスおよび酸性ガスを含む初期ガス流、ならびに（ｉｉ）第２液体溶媒を受け入れるように配置構成される。第２液体溶媒は、直列内の次の接触装置（これは、第２接触装置、または、２つの接触装置だけが用いられる場合、最終接触装置のいずれかであり得る）によって生成される。第１接触装置は、また、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第１ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第１ガス処理溶液を放出するように配置構成される。
【００１１】
設備は、第１並流接触装置に直列に、第２並流接触装置を任意選択で含んでいてもよい。第２接触装置は、（ｉ）部分スイートニングされた第１ガス流、および（ｉｉ）第３液体溶媒を受け入れるように配置構成される。第３液体溶媒は、直列の次の接触装置（これは、第４接触装置、または、３つの接触装置だけが用いられる場合、最終接触装置のいずれかであり得る）によって生成される。第２接触装置は、また、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第２ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第２ガス処理溶液を放出するように配置構成される。この場合、部分負荷された第２ガス処理溶液が、第２液体溶媒である。
【００１２】
最終接触装置は、第１接触装置、および第１接触装置と最終接触装置との中間に任意選択で用いられる任意の他の接触装置と直列になっている。例は、第２接触装置であり得る。最終の並流接触装置は、（ｉ）後に続くスイートニングされたガス流、および（ｉｉ）再生された液体溶媒を受け入れるように配置構成される。次の接触装置は、また、（ｉｉｉ）スイートニングされた最終ガス流、および（ｉｖ）軽く負荷された最終ガス処理溶液を放出するように配置構成される。第２接触装置だけが、第１および最終接触装置の中間に用いられる場合、最終接触装置により受け入れられる、後に続くスイートニングされたガス流は、第２接触装置によって放出される、部分スイートニングされた第２ガス流である。言うまでもなく、さらなる接触装置が用いられる場合、前記の後に続くスイートニングされたガス流は、最終接触装置の前で、直列における最後の接触装置からのスイートニングされたガス流である。本発明は、スイートニングされた最終ガス流を生成するために用いられる並流接触装置の数によって限定されない。しかし、少なくとも３つが用いられることが好ましい。
【００１３】
一実施形態において、最終接触装置に加えて、３つの並流接触装置が、直列で用いられる。この配置構成では、最終並流接触装置によって受け入れられ、スイートニングされる最後のガス流は、第３並流接触装置から放出される部分スイートニングされた第３ガス流を含む。第３接触装置によって受け入れられる第４液体溶媒は、最終接触装置によって放出される軽く負荷された最終ガス処理溶液を含む。
設備は、部分負荷された第１ガス処理溶液を少なくとも受け入れ、再生された液体溶媒流を生成するように配置構成された液体溶媒再生器を、好ましくはさらに含む。最終並流接触装置によって受け入れられる、再生された液体溶媒は、再生された液体溶媒流の少なくとも一部を含み、それにより、部分負荷された少なくとも第１ガス処理溶液から酸性ガスが実質的に除去されている。
一態様において、酸性ガスは、二酸化炭素を主に含む。この場合には、第２液体溶媒、および再生された液体溶媒は、ガス流から二酸化炭素を除去するように選択される。別の態様において、酸性ガスは、硫化水素を主に含む。この場合には、第２液体溶媒、および再生された液体溶媒は、ガス流から硫化水素を除去するように選択される。Ｈ2ＳおよびＣＯ2は、逐次的に実施される別々のプロセスを通じて吸収され得ることが理解される。
【００１４】
ガス処理設備において初期ガス流を分離する方法もまた提供される。ガス流は、非吸収性ガスおよび酸性ガスを含む。初期ガス流は、好ましくは、炭化水素回収工程からのガス流、または産業プラントからの排煙流である。炭化水素回収工程の場合には、非吸収性ガスは、通常、炭化水素ガスである。産業プラントからの排煙である場合には、非吸収性ガスは通常窒素である。
一実施形態において、前記方法は、少なくとも、第１並流接触装置、第２並流接触装置および最終並流接触装置を準備するステップを含む。これらの並流接触装置の各々は、ガス流および液体溶媒を受け入れるように配置構成される。さらに、これらの接触装置の各々は、スイートニングされたガス流、および、別個の部分負荷されたガス処理溶液を放出するように配置構成される。
前記方法は、また、第１並流接触装置、第２並流接触装置および最終並流接触装置を、段階的にスイートニングされるガス流を、順次、送り出すように、配置構成すること、ならびに、最終並流接触装置、第２並流接触装置および第１並流接触装置を、段階的によりリッチなアミン溶液を、順次、送り出すように、さらに配置構成することを含む。こうして、段階的にスイートニングされるガス流が、第１の処理方向に放出され、他方、段階的によりリッチなガス処理溶液が、第２の反対の処理方向に放出される。さらに、前記方法は、再生された液体溶媒を、最終並流接触装置に送り出すこと、および、初期ガス流から酸性ガスを除去し、スイートニングされた最終ガス流を送り出すように、ガス処理設備を運転すること、を含む。
【００１５】
一態様において、第１並流接触装置は、（ｉ）初期ガス流、および（ｉｉ）第２液体溶媒、を受け入れ、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第１ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第１ガス処理溶液、を放出し、
第２並流接触装置は、（ｉ）第１並流接触装置からの部分スイートニングされた第１ガス流、および（ｉｉ）後に続く中間液体溶媒、を受け入れ、（ｉｉｉ）部分スイートニングされた第２ガス流、および（ｉｖ）部分負荷された第２ガス処理溶液、を放出し、また
最終並流接触装置は、（ｉ）部分スイートニングされた最後から２番目のガス流、および（ｉｉ）再生された液体溶媒、を受け入れ、（ｉｉｉ）スイートニングされた最終ガス流、および（ｉｖ）軽く負荷された最終ガス処理溶液、を放出する。
【００１６】
これらの３つの接触装置だけが用いられる場合、第１中間液体溶媒は、第１接触装置からの部分負荷された最終ガス処理溶液であり、後に続くスイートニングされたガス流は、部分スイートニングされた第２ガス流である。
【００１７】
別の態様において、ガス流からガス成分を除去するための方法が提供され、この方法は、
（ａ）第１接触装置にガス流を通し、次に、第２接触装置にガス流を通すこと、
（ｂ）第２接触装置において、ガス流と第３吸収性液体とを混合し、接触させること（ここで、第３吸収性液体およびガス流は、第２接触装置内で、並流で流れ、それにより、該ガス成分の第２濃度を有する部分負荷された第２吸収性液体を生成し、該ガス成分の減ったガス流を生成する）、
（ｃ）部分負荷された第２吸収性液体を、第２接触装置から回収すること、
（ｄ）第２吸収性液体を第１接触装置に送り、第１接触装置内でガス流と第２吸収性液体とを混合し、接触させること（ここで、
第２吸収性液体およびガス流は、第１接触装置を通して並流で流れ、
第１吸収性液体は、部分負荷された第２吸収性液体の少なくとも一部を含み、それにより、該ガス成分の第１濃度を有する第１吸収性液体を生成し、第１吸収性液体における該ガス成分の第１濃度は、第２吸収性液体における該ガス成分の第２濃度より大きい）、および
（ｅ）第１接触装置から第１吸収性液体を回収すること、
を含む。
【００１８】
ガス流からガス成分を除去するための方法が、また提供される。一態様において、この方法は、
（ａ）２つ以上の一連の接触装置を通して、下流方向に、順次ガス流を流すステップ、および
（ｂ）２つ以上の接触装置の各々に、ガス流の流れと並流で、吸収性液体を通すステップ、および、２つ以上の接触装置の各々から、該ガス成分を含む吸収性液体流出流を回収するステップ、
を含み、
ここで
ガス流が下流方向に２つ以上の接触装置の各々を通過するにつれて、ガス流は段階的に該ガス成分を失い、
２つ以上の接触装置の各々から回収される吸収性液体は、上流方向に段階的により高い、該ガス成分の濃度を有し、また
２つ以上の接触装置の１つから回収される吸収性液体の少なくとも一部は、ガス流の流れの上流の少なくとも１つの接触装置のための吸収性液体として用いられる。
順次ガス流を流すステップは、例えば、ガス流を第１接触装置に、次いで、少なくとも１つのさらなる接触装置に、次に、最終接触装置に通すことを含み得る。
【００１９】
吸収性液体を通すステップは、
最終接触装置から回収された吸収性液体を、最後から２番目の接触装置に通すこと、
最後から２番目の接触装置から回収された吸収性液体を、最後から３番目の接触装置に通すこと、および
順番に並ぶ接触装置からの吸収性液体の回収を上流方向に続けること、
を含み得るが、但し、第１接触装置から回収される吸収性液体は、再生システムに送られ、それにより、リーン吸収性液体を生成し、
前記方法は、最終接触装置へ送られる吸収性液体として、リーン吸収性液体をリサイクルすること、をさらに含む。
【００２０】
本発明がよりよく理解され得るように、特定の実例、図表および／または流れ図が、本明細書に添付されている。しかし、図は、本発明の選ばれた実施形態を例示しているにすぎず、それゆえに、本発明は他の等しく有効な実施形態および応用の余地があり得るので、範囲の限定と見なされるべきではないということに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】原料ガス流からの酸性ガスの除去のための、知られているガス処理設備の概略図である。このプロセスは、向流接触塔を用いる。
【図２Ａ】ガス流からの酸性ガスの除去のための、一実施形態における、本発明によるガス処理設備の概略図である。ガス流は、炭化水素生産工程に付随するガス流、炭化水素ガスを含む何らかの他のガス流、または産業プラントからの排煙流であり得る。
【図２Ｂ】ガス流からの酸性ガスの除去のための、別の実施形態における、ガス処理設備の概略図である。ガス流は、やはり、炭化水素生産工程に付随するガス流、産業プラントからの排煙流、または他のガス流であり得る。
【図３Ａ】一実施形態における、図２Ａのガス処理設備の部分概略図である。ここでは、３つの並流分離デバイスまたは「接触装置」がシェル内に置かれている。
【図３Ｂ】別の実施形態における、図２Ａのガス処理設備の部分概略図である。ここでは、専用の冷却器が、選択された溶媒溶液を冷却器温度まで冷却するために用いられている。
【図４】別の実施形態における、図２のガス処理設備の部分概略図である。ここでは、フラッシュドラムおよび増圧ポンプが、第３リッチ溶媒溶液流に沿って置かれている。
【図５】ガス生成設備の概略図である。この設備は、リッチ溶媒溶液から酸性ガスを除去するために、一連の並流接触装置を用いる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
定義
本明細書で用いられる場合、用語「並流接触デバイス」または「並流接触装置」は、（ｉ）ガス流、および（ｉｉ）溶媒の別個の流れを、ガス流および溶媒の流れが接触デバイス内で概ね同じ方向に流れながら互いに接触する様に、受け入れる容器を意味する。非限定的例には、エダクターおよびコアレッサー（ｃｏａｌｅｓｃｅｒ）、またはスタティックミキサー＋液体分離装置（ｄｅｌｉｑｕｉｄｉｚｅｒ）が含まれる。
「非吸収性ガス」は、ガススイートニングプロセスの間に溶媒によってそれ程吸収されないガスを意味する。
本明細書で用いられる場合、用語「天然ガス」は、原油井から（付随ガス）、または地下ガス含有層から（非付随ガス）得られる多成分ガスを表す。天然ガスの組成および圧力は、かなり変わり得る。典型的な天然ガス流は、重要な成分としてメタン（Ｃ1）を含む。天然ガス流は、また、エタン（Ｃ2）、より高い分子量の炭化水素、および１種または複数の酸性ガスも含み得る。天然ガスは、また、少量の汚染物質、例えば、水、窒素、硫化鉄、ワックス、および原油も含み得る。
本明細書で用いられる場合、「酸性ガス」は、水に溶けて酸性溶液を生成する任意のガスを意味する。酸性ガスの非限定的例には、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、二酸化硫黄（ＳＯ2）、二硫化炭素（ＣＳ2）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、メルカプタン、またはこれらの混合物が含まれる。
【００２３】
「排煙」は、炭化水素の燃焼の副生成物として生成する任意のガス流を意味する。
用語「産業プラント」は、少なくとも１種の炭化水素または酸性ガスを含むガス流を生成する任意のプラントを表す。１つの非限定的例は、石炭による発電プラントである。別の例は、低圧でＣＯ2を放出するセメントプラントである。
用語「液体溶媒」は、選択的に酸性ガスを吸収することによって、ガス流から酸性成分の少なくとも一部を除去する、または「洗浄除去する」、実質的に液体相の流体を意味する。ガス流は、炭化水素ガス流、または他のガス流、例えば、窒素を含むガス流であり得る。
【００２４】
「スイートニングされたガス流」は、酸性ガス成分の少なくとも一部が除去された、実質的に気相の流体流を表す。
本明細書で用いられる場合、用語「炭化水素」は、それらだけに限られるわけではないが主に、元素の水素および炭素を含む、有機化合物を表す。炭化水素は、一般に、２つの種類：脂肪族、すなわち直鎖の炭化水素、および環状、すなわち閉じた環の炭化水素（環状テルペンが含まれる）に分けられる。炭化水素含有材料の例には、燃料として用いられ得る、または燃料へとアップグレードされ得る、任意の状態の天然ガス、石油、石炭、およびビチューメンが含まれる。
本明細書で用いられる場合、ガス流からの、選択されたガス成分の、吸収性液体による除去に関連する、用語「リーン」および「リッチ」は、相対的であり、それぞれ、選択されたガス成分の、比較的少ないまたは比較的多い含有度合いを、単に意味する。個々の用語「リーン」および「リッチ」は、それぞれ、吸収性液体が選択されたガス成分を全く含んでいないこと、または、それが選択されたガス成分をさらに吸収できないことのいずれかを、必ずしも示さない、または要求しない。実際に、下で明らかとなるように、２つ以上の一連の接触装置における第１接触装置において生成される、いわゆる「リッチ」吸収性液体は、かなりの、または相当な、残存する吸収能力を保持していることが好ましい。逆に、「リーン」吸収性液体は、かなりの吸収能力があると理解されるであろうが、除去されているガス成分の僅かな濃度を保っていてもよい。
本明細書で用いられる場合、用語「流体」は、ガス、液体、およびガスと液体の組合せをさらには、ガスと固体、および液体と固体の組合せを表す。
【００２５】
特定の実施形態の説明
図１は、知られている化学作用溶媒に基づくガス処理設備１００を例示する。設備１００は、サワーガス（流れ１１０で示される）をスイートガス（流れ１３０で示される）に変換するように運転される。サワーガス流１１０は、接触装置１１４に入り、一方、スイートガス流１３０は、接触装置１１４を出ていく。
図１は、ガス処理設備１００の、選ばれた特徴だけを明確にすることを意図した、単純化された概略図であることが理解されるであろう。ガス分離プロセスは、通常、さらに多くの構成要素、例えば、ヒーター、チラー、凝縮器、液体ポンプ、ガスコンプレッサー、ブロアー、他のタイプの分離および／または分別装置、バルブ、スイッチ、制御装置、圧力−、温度−、レベル−、および流量−測定デバイスを含む。
ガス流１１０は、例えば、炭化水素回収工程からの原料天然ガスであり得る。ガス流１１０は、炭化水素ガスなどの、少なくとも１種の非吸収性ガスを含む。さらに、ガス流１１０は、少なくとも１種の酸性ガスを含む。酸性ガスの例は、二酸化炭素である。サワー天然ガス流は、少なくとも１種の炭化水素ガスと共に、例えば、１〜１０％のＨ2Ｓおよび／または１〜１０％のＣＯ2を含み得る。
【００２６】
ガス流１１０の圧力は、かなり変わり得ることが理解されるべきである。適切な圧力は、大気圧と数千ｐｓｉｇとの間の範囲であり得る。しかし、天然ガス処理に充てられる場合には、ガス流１１０は、少なくとも１００ｐｓｉｇ、より典型的には少なくとも５００ｐｓｉｇ、より一層典型的には少なくとも７００ｐｓｉｇ、最も典型的には少なくとも９００ｐｓｉｇであることが特に好ましい。さらに、ガスの圧力の少なくとも一部は、ガス処理設備１００に入るガス流１１０の圧力に起因すると、通常、想定されている。適切である場合、圧力はまた、１つまたは複数のコンプレッサー（示されていない）を用いて、上げられ得ることもまた理解されるべきである。排煙からのＣＯ2捕捉の場合には、圧力は、通常、大気圧に非常に近いであろうが、ガスの圧力をいくらか上げるためにコンプレッサーが使用され得る。
【００２７】
接触装置１１４に入る前に、サワーガス流１１０は、入口分離器１１２を通過する。入口分離器１１２は、塩水および掘削流体などの不純物を濾過して除く役目を果たす。それは、また、凝縮した如何なる炭化水素も除去し得る。ある程度の粒子の濾過もまた行われ得る。酸性ガス処理プロセスの間の液体溶媒の泡立ちを防ぐように、ガス流１１０を清浄に保つことが望ましいことが理解される。
接触装置１１４を出て、スイートガス流１３０は出口分離器１３２を通過する。出口分離器１３２は、接触装置１１４から上に運ばれてきた如何なる液体溶媒も、ガス相から離脱するようにする。出口分離器１３２は、また、蒸気相の溶媒を捕捉するための水洗容器としても用いられ得る。接触装置１１４は、８００と１，０００ｐｓｉｇの間などの高圧で運転される。スイートニングされた最終ガス流１３４は、出口分離器１３２から放出される。
【００２８】
リーン溶媒流１２０も、また、接触装置１１４に入る。溶媒流１２０は、接触装置１１４に近い溶媒タンク１２２から始まる。接触装置１１４への溶媒流１２０の移動は、適切な圧力下で溶媒流１２０を接触装置１１４へ移動させるポンプ１２４によって助けられる。ポンプ１２４は、溶媒流１２０の圧力を、例えば、１，０００ｐｓｉｇ以上に高める。溶媒流１２０は、第２級アミン、第１級アミンまたは第３級アミンなどの化学作用溶媒であり得る。溶媒流１２０は、また、イオン性液体でもあり得る。説明のために、本明細書では、溶媒流１２０は、互換性をもって、アミンもしくは化学作用溶媒、または液体溶媒もしくは吸収性溶媒と呼ばれることもある。
通常低圧である排煙を扱う時など、特定の状況下に、接触装置１１４に入る前に、ガス流１１０から、ＳＯ2を除去することが有利であり得る。これは、示されていない、または本明細書において説明されない、別のプロセスによって行われる。ＳＯ2が存在する場合、それは、接触装置１１４において熱安定性塩を生成し得る。ＳＯ2は、特別な溶媒および専用の接触装置を用いて除去され得る。また、腐食防止剤が、接触プロセスにおけるＯ2とスチールとの反応を阻害するために必要であり得る。
【００２９】
一旦、接触装置１１４の内部に入ると、ガス流１１０からのガスは、接触装置１１４を通って上向きに移動する。通常、１つまたは複数のトレイまたは他の内在物（示されていない）が、接触装置１１４内に備わっていて、間接的な天然ガス流路を生じ、またガスと液体相との間の界面を生じる。同時に、リーン溶媒流１２０からの液体は、接触装置１１４内を下向きに、相次ぐトレイを横切って移動する。トレイは、天然ガスと溶媒流１２０との相互作用を助ける。
接触装置１１４は、向流方式に基づいて運転される。このために、天然ガスは、接触装置１１４を通して１つの方向に導かれ、他方、化学作用溶媒は、接触装置１１４を通して反対の方向に導かれる。２つの流体材料が相互作用するにつれ、下降流溶媒は、上昇流サワーガスから、Ｈ2Ｓおよび／またはＣＯ2を吸収して、スイートニングされたガス流１３０が生成する。さらに、リッチ溶媒流１４０は接触装置１１４を出ていく。リッチ溶媒流１４０は、吸収した酸性ガスリッチなアミン溶液である。
【００３０】
溶媒は、二酸化炭素分子よりも硫化水素分子を優先的に除去し得ると理解されている。第３級アミンは、通常、Ｈ2Ｓのように速くはＣＯ2を効果的にストリッピングしないであろう。したがって、２つの別個の処理設備１００が、順次運転され、１つは、主として硫化水素をストリッピングするように構成され、他方は、主に二酸化炭素をストリッピングするように設計され得る。実質的にＨ2Ｓを含まないＣＯ2の流れを生成することが有利であり得る。
【００３１】
得られる「リッチ」溶媒流１４０は、フラッシュドラム１４２を通って移動する。フラッシュドラム１４２は、約１００〜１５０ｐｓｉｇの圧力で運転される。フラッシュドラム１４２は、通常その中の溶媒流１４０に、混合作用または曲がりくねった流路を生み出す内部部品を有する。メタンおよびＣＯ2などの残留ガスが、溶媒流１４０から、ライン１４４を通してフラッシングする。ライン１４４に捕捉された残留ガスの酸性ガス含量は、例えば、ライン１２０からの少量の新鮮なアミンに接触させられた場合、約１００ｐｐｍまで減らされ得る。この濃度は、残留ガスが、設備１００の燃料ガスとして使用され得るのに十分なだけ小さい。
【００３２】
残りのリッチ溶媒流１４６は温かい。しかし、再生の前に、溶媒流１４６の温度をさらに上げることが望ましい。これを実施するために、リッチ溶媒流１４６は、熱交換器１４８を通過する。熱交換器１４８により、リッチ溶媒流１４６は、下でさらに説明される高温の再生アミンまたは溶媒流１６０に曝されるせいで、さらに温められる。
熱交換器１４８を通過した後、リッチ溶媒流１４６は、再生器１５０へと導かれる。再生器１５０は、約１５〜２５ｐｓｉｇの圧力で運転される大きな直径の容器である。再生器１５０は、リボイラー１５４より高い所に、トレイまたは他の内在物（示されていない）を通常備えるストリッパー部分１５２を画定している。熱源１５６が、リボイラー１５４に供給されて、再生器１５０の内部に蒸気の往来（ｖａｐｏｒ  ｔｒａｆｆｉｃ）を生じる。リボイラー１５４は、アミンから水、Ｈ2ＳおよびＣＯ2を蒸発させて除くために、その熱源として、通常、水蒸気を用いる。
【００３３】
再生器１５０は、接触装置１１４での再利用のためにリサイクルされる、再生された、または「リーン」溶媒流１６０を生成する。リーン溶媒流１６０は、再生器１５０を出て、熱交換器１４８を通過する。リーン溶媒流１６０は、約２６５°Ｆの温度である。熱交換器１４８におけるリッチ溶媒流１４６との熱的接触は、リーンアミン流１６０を幾分冷却するのに役立つ。
濃縮されたＣＯ2（および、存在する場合、Ｈ2Ｓ）を含む、再生器１５０からのストリッピングされたオーバーヘッドガスは、再生器１５０を、不純物流１７０として出ていく。ＣＯ2リッチ不純物流１７０は、凝縮器１７２に移動する。凝縮器１７２は、不純物流１７０を冷却する役目を果たす。凝縮器１７２は、空気ファン冷却器であり得る、または、海水を用いる熱交換器であり得る。不純物流１７０を冷却することは、水をなくする役目を果たす。これは、必要とされる水の補給を最小限にする助けとなる。酸性ガスおよび遊離水が存在する場合、システムのこの部分は、通常、高合金金属で被覆される。
【００３４】
冷却された不純物量１７０は、不純物流１７０から、残っている如何なる液体も分離する、還流アキュムレーター１７４を通って移動する。次いで、実質的に純粋な酸性ガス流１７６（水蒸気で飽和している）が生成される。酸性ガス流１７６がＣＯ2を含む場合、ＣＯ2は、圧縮により封鎖され得る。酸性ガス流１７６がＨ2Ｓを含む場合、Ｈ2Ｓは、硫黄回収ユニット（示されていない）で元素硫黄に変換され得る。この場合、還流アキュムレーター１７４は、いわゆるクラウスプロセスに原料供給し得る。
「クラウスプロセス」は、硫化水素含有ガス流から元素硫黄を回収するために、天然ガスおよび精製業界によって用いられることがあるプロセスである。手短に言えば、元素硫黄を生成するためのクラウスプロセスは、２つの主なセクションを含む。第１セクションは、Ｈ2Ｓが、約１，８００〜２，２００°Ｆで元素硫黄に変換される熱セクションである。熱セクションには、触媒は全く存在しない。第２セクションは、元素硫黄が、４００〜６５０°Ｆの間の温度で、適切な触媒（例えば、アルミナ）上で生成される触媒セクションである。元素硫黄を生成する反応は平衡反応である。それゆえ、クラウスプロセスには、元素硫黄へのＨ2Ｓの総合的な変換率を向上させるための努力として分離が行われる、いくつかの段階がある。各段階は加熱、反応、冷却および分離を含む。
【００３５】
図１に示されるように、水およびいくらかの溶媒が、還流アキュムレーター１７４から、抜き出され得る。これは、水分を含んだ残留溶媒流１７５を生じる。残留溶媒流１７５は、好ましくは、圧力を増すためにポンプ１７８を通して運ばれ、次いで、それは、再生器１５０に再導入される。残留溶媒に含まれるものは、リーン溶媒流１６０の一部として、底部で、再生器１５０を出ていくであろう。
【００３６】
リーン溶媒流１６０は、再生器１５０を出ていく時、低圧（約１５〜２５ｐｓｉｇ）である。このため、リーン溶媒流１６０の圧力を上げることが望ましい。それゆえに、リーン溶媒流１６０は、リーン溶媒ブースターポンプ１６２を通される。そこから、リーン溶媒流１６０は、熱交換器１４８を、次いで、冷却器１６４を通過する。冷却器１６４は、リーン溶媒流１６０が、溶媒タンク１２２に戻される前に、フラッシングしないことを保証する。ある場合には、溶媒所蔵タンク１２２は、循環路の外にあり、この場合、リーン溶媒流１６０は、溶媒タンク１２２を迂回し、ポンプ１２４に直接送られ得る。冷却器１６４は、通常、リーン溶媒流１６０を、１００〜１２５°Ｆまで冷却するであろう。
図１の設備１００、特に接触装置１１４に示されるものなどの向流方式の不都合は、ガス１１０中への、下降流液体溶媒の飛沫同伴を避けるために、比較的低い速度が必要とされることである。また、ガス１１０からの液滴の離脱のために、比較的長い距離が必要とされる。サワーガス流１１０の流量に応じて、接触装置１１４は、直径１５フィートを超え、高さ１００フィートを超えることがある。高圧の用途では、容器は厚い金属壁を有する。結果的に、向流接触装置の容器は、非常に大きく重くなり得る。これは、特に海洋での石油およびガス回収用途では、費用が掛かり望ましくない。
【００３７】
図１のプロセス１００では、唯一の接触塔１１４が示されている。しかし、時には、リッチ溶媒流１４０を通して不純物を抽出するために、２つ以上の接触塔１１４を用いることが知られている。どちらの場合においても、１つまたは複数の接触塔１１４が、非常に大きくなりがちであるという問題は残る。別の言い方をすれば、大容量で高圧の用途では、非常に大きな接触装置が必要とされる。発電所での排煙からのＣＯ2の除去などの低圧の用途の場合には、比較的小さい、５００メガワット発電所の排煙用途でさえ、５０フィート×５０フィートのダクト接触装置が必要とされ得ると概算される。接触装置１１４を通して流れる、１分当たり何百ガロンもの溶媒が、また、必要であり得る。
したがって、接触プロセスに関連する塔および装備の大きさを小さくすることが望ましい。さらに、排煙からＣＯ2を除去するために、圧力低下が少ない、小さい一連の接触デバイスを用いることが望ましい。
【００３８】
本明細書において、１つまたは複数の接触塔１１４として例示された向流方式の代わりとして、並流方式を用いることが提案される。並流の考え方では、サワーガス流および液体溶媒が接触装置内を一緒に移動する、直列の２つ以上の接触装置が用いられる。一実施形態において、サワーガス流および液体溶媒は、個々の接触装置の長軸にほぼ沿って、一緒に移動する。並流接触装置は、ずっと大きな流体速度で運転できる。結果的に、並流接触装置は、充填されたまたはトレイを備える標準的な塔を用いる向流接触装置（例えば、接触装置１１４）より小さくなる傾向がある。
並流接触装置を用いるガス処理設備の２つの別個の配置構成が示される。これらは、図２Ａおよび２Ｂに見られる。それぞれの図は、ガス流２１０からＣＯ2または他の酸性ガスを除去するためのガス処理設備２００Ａ、２００Ｂの概略図を示す。ガス処理設備２００Ａ、２００Ｂは、図１に示される設備１００に対して、代替となるスイートニング設備を与える。
【００３９】
図２Ａおよび２Ｂのそれぞれにおいて、ガス流２１０は、炭化水素生産工程に付随するガス流であり得る。代わりに、ガス流２１０は、発電所からの排煙流、または合成ガス流（いわゆる、「シンガス」）であってもよい。代わりに、ガス流は、ガス処理設備自体のフラッシュドラムから取られたフラッシュガス流であり得る。シンガスが用いられる場合、ガスは、設備２００Ａまたは２００Ｂに導入される前に、冷却され、固体濾過を経る必要があり得るということに留意されたい。代わりに、ガス流２１０は、クラウス硫黄回収プロセスからのテールガス流、または再生器からの不純物流であり得る。さらに代わりに、ガス流２１０は、セメントプラントまたは他の産業プラントからの排出ＣＯ2であってもよい。この場合、ＣＯ2は、余分の空気から、または窒素含有排煙から吸収され得る。
【００４０】
天然ガス流２１０は、炭化水素ガスまたは窒素など、少なくとも１種の非吸収性ガスを含む。ガス流２１０は、また酸性ガスも含む。酸性ガスは、例えば、二酸化炭素または硫化水素であり得る。ガス処理設備２００Ａ、２００Ｂは、含有酸性ガスの除去によって、ガス流２１０をスイートガス（最終の流れ２３０（ｎ）で示される）に変換するために運転される。
運転においては、初期ガス流２１０が、第１並流接触装置、または接触デバイス、ＣＤ１に入り、そこで、それは、液体溶媒２２０と混合される。溶媒２２０は、好ましくは、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）またはジエタノールアミン（ＤＥＡ）などのアミン溶液からなる。しかし、イオン性液体などの他の溶媒が用いられてもよい。
本開示によれば、また下でさらに説明されるように、ガス処理設備２００Ａ、２００Ｂの各々は、一連の並流接触装置、ＣＤ１、ＣＤ２、・・・、ＣＤ（ｎ−１）、ＣＤｎを用いる。各接触装置は、ガス流２１０から含有酸性ガスの一部を除去することによって、段階的にスイートニングされるガス流を放出する。最終接触装置ＣＤｎは、スイートニングされた最終ガス流２３０（ｎ）をもたらす。
【００４１】
第１接触装置ＣＤ１に入る前に、ガス流２１０は入口分離器２１２を通過する。入口分離器２１２は、塩水および掘削流体などの不純物を濾過して除く役目を果たす。ある程度の粒子濾過もまた行われ得る。酸性ガス処理プロセスの間の溶媒の泡立ちを防ぐために、ガス流２１０を清浄に保つことが望ましいことが理解される。
第１接触装置ＣＤ１に、または入口分離器２１２にさえ入る前に、ガス流２１０の多少の前処理が望ましいことであり得ることを、ここで記しておく。例えば、ガス流２１０は、グリコールまたは他の化学添加剤を除去するために水洗され得る。これは、例えば、並流接触装置を通じて水がガスに導入される別の処理ループ（示されていない）を通じて行われ得る。水は、グリコールに親和性を有し、天然ガスからグリコールを抜き出し得る。これは、転じて、接触デバイスＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤｎ内での泡立ちを抑制する助けとなり得る。排煙に適用される場合には、腐食防止剤が、プロセスにおけるＯ2とスチールとの反応を阻害するために、溶媒に添加される必要があり得る。
具体的に図２Ａを参照すると、液体溶媒流２２０もまた、第１接触装置ＣＤ１に入る。溶媒流２２０は、再生器２５０によって生成されるある部分再生された溶媒である。第１接触装置ＣＤ１への「セミ−リーン」溶媒流２２０の移動は、ポンプ２２４によって助けられる。ポンプ２２４は、セミ−リーン溶媒流２２０を、適切な圧力下に第１接触装置ＣＤ１に移動させる。適切な圧力の例は、約１５ｐｓｉａ〜１，５００ｐｓｉｇである。
【００４２】
一旦、第１接触装置ＣＤ１の内部に入ると、ガス流２１０および化学作用溶媒流２２０は、第１接触装置ＣＤ１の長軸に沿って移動する。それらが移動するにつれて、液体アミン（または他の溶媒）は、ガス流２１０におけるＣＯ2（または他の酸性ガス）と相互作用して、ＣＯ2は、アミン分子に化学的に結合する、またはアミン分子によって吸収される。第１「リッチ」溶媒溶液２４０（１）が、第１接触装置ＣＤ１の底部から抜け出す。同時に、部分スイートニングされた第１ガス流２３０（１）が、第１接触装置ＣＤ１の頂部から外に移動し、第２接触装置ＣＤ２から放出される。
【００４３】
第２接触装置ＣＤ２もまた、並流の分離デバイスを表す。任意選択で、第３並流分離デバイスＣＤ３が、第２接触装置ＣＤ２の後に備えられる。第２および第３接触装置ＣＤ２、ＣＤ３の各々は、部分スイートニングされたそれぞれのガス流２３０（２）、２３０（３）を生成する。さらに、第２および第３接触装置ＣＤ２、ＣＤ３は、部分負荷されたそれぞれのガス処理溶液２４０（２）、２４０（３）を生成する。溶媒としてアミンが用いられる場合、部分負荷されたガス処理溶液２４０（２）、２４０（３）は、リッチアミン溶液を含み得る。例示の設備２００Ａにおいて、負荷された第２ガス処理溶液２４０（２）は、負荷された第１ガス処理溶液２４０（１）と合流し、再生器２５０を通ることを含めて、再分離プロセスを通る。
【００４４】
ガス２１４が、下流方向に向かって、段階的にスイートニングされるガス流２３０（１）、２３０（２）、・・・２３０（ｎ−１）を通して移動する時、システムの圧力は、通常低下することを記しておく。これが起こる時、上流方向に段階的によりリッチなアミン（または、他の液体溶媒）流２４０（ｎ）、２４０（ｎ−１）、・・・２４０（２）、２４０（１）の圧力は、ガスの圧力に釣り合うように、通常、高められる必要がある。このため、設備２００Ａにおいて、１つまたは複数の小さなブースターポンプ（示されていない）が、接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、・・・の各々の間に置かれることが好ましい。これは、システム内において液体の圧力を増すことに役立つ。
設備２００Ａにおいて、再生プロセスは、図１の設備１００によるプロセスに似ている。これを考慮すると、流れ２４０（１）、２４０（２）は、最初にフラッシュドラム２４２を通って移動する、「リッチ」溶媒溶液を含む。残留天然ガスは、ライン２４４を通して、溶媒流２４０からフラッシングされ得る。得られるリッチ溶媒流２４６は、再生器２５０に導かれる。
リッチ溶媒流２４６は、好ましくは、熱交換器２４８を通って移動する。（例示的な熱交換器は、図２Ｂの設備２００Ｂに関連して、２４８で示されている。）比較的低温（雰囲気温度に近い）の溶媒流２４６は、熱交換器２４８を通じて、温かいリーン溶媒流２６０との接触により加熱される。転じて、これは、リーン溶媒冷却器２６４に、次にそこから、再生された液体溶媒流として最終接触装置ＣＤｎに送り出される前に、リーン溶媒流２６０を有益にも冷却するのに役立つ。
【００４５】
再生器２５０は、リボイラー２５４より高い所に、トレイまたは他の内在物（示されていない）を備えるストリッパー部分２５２を画定している。熱源２５６が、熱を発生するために、リボイラー２５４と共に備えられる。再生器２５０は、最終接触装置ＣＤｎにおける再利用のためにリサイクルされる、再生された、または「リーン」溶媒流２６０を生成する。濃縮されたＣＯ2（および、原料ガス中に存在する場合、Ｈ2Ｓ）を含む、再生器２５０からの、ストリッピングされたオーバーヘッドガスは、不純物流２７０（図２Ｂでは番号付けされていない）として再生器２５０を出ていく。
ＣＯ2リッチ不純物流２７０は、凝縮器２７２に移動する。凝縮器２７２は、不純物流２７０を冷却する役目を果たす。冷却された不純物流２７０は、不純物流２７０から、残っている如何なる液体（大部分は、凝縮した水）も分離する還流アキュムレーター２７４を通って移動する。ここで、実質的に純粋な酸性ガス流２７６が生成される。酸性ガス流２７６がＣＯ2を含む場合、ＣＯ2は、石油を回収するためのミシブル石油回収作業の一部として使用でき、同時に大量のＣＯ2が油層に蓄えられる。圧入される（ｆｌｏｏｄｅｄ）油層が、「スイート」（すなわち、それ程のＨ2Ｓまたは他の硫黄含有化合物を含まない）である場合、石油増進回収（「ＥＯＲ」）に用いられるＣＯ2は、同様に、実質的に「スイート」であるべきである。しかし、石油およびガス生産工程からの濃縮されたＣＯ2流は、比較的少量のＨ2Ｓによって汚染された状態であり得る。このため、酸性ガスが専ら地中固定のために注入されるのでなければ、ＣＯ2からＨ2Ｓを除去することが望ましい。
【００４６】
酸性ガス流２７６がＨ2Ｓを含む場合、Ｈ2Ｓは、硫黄回収ユニット（示されていない）を用いて、元素硫黄に変換され得る。硫黄回収ユニットは、いわゆるクラウスプロセスであり得る。これは、大量の硫黄に対して、より効率的な硫黄回収を可能にする。
【００４７】
図２Ａおよび２Ｂの設備２００Ａ、２００Ｂに示されるように、いくらかの液体が、還流アキュムレーター２７４から抜き出され得る。これは、残留液体流２７５を生じる。残留液体流２７５は、好ましくは、圧力を高めるためにポンプ２７８を通して運ばれ、次いで、それは、再生器２５０に再導入される。残留液体は、リーン溶媒流２６０の一部として、底部で、再生器２５０を出ていくであろう。いくらかの含有水が、スイートニングされたガス流２３０（ｎ−１）、２３０（ｎ）に対して水蒸気の損失を埋め合わせるために、リーン溶媒流２６０に任意選択で付加され得る。この水は、還流ポンプ２７８の取入れ口または吸入口で添加され得る。
【００４８】
リーンまたは再生された溶媒の流れ２６０は、低圧である。このため、再生された溶媒流２６０は、増圧ポンプ２６２を通して運ばれる。ポンプ２６２は、リーン溶媒ブースター２６２として表されている。そこから、リーン溶媒流２６０は、冷却器２６４を通過する。冷却器２６４により溶媒を冷却することは、リーン溶媒流２６０が酸性ガスを効果的に吸収することを保証する。冷却されたリーン溶媒流２６０は、最後の分離接触装置ＣＤｎの溶媒流として用いられ得る。
溶媒タンク２２２が、第１接触装置ＣＤ１の近くに、任意選択で備えられる。リーン溶媒流２６０は、溶媒タンク２２２を通って移動し得る。より好ましくは、溶媒タンク２２２は、オフラインにあり、ガス設備２００Ａに必要とされ得る、溶媒の貯蔵所を提供する。
記したように、設備２００Ａおよび２００Ｂは、それぞれ、複数の並流接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤ（ｎ−１）、ＣＤｎを直列で用いる。それぞれの並流接触装置は、炭化水素ガスおよび酸性ガスを含むガス流、またはＣＯ2を含む排煙を受け入れる。各接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤ（ｎ−１）、ＣＤｎは、段階的にスイートニングされるガス流を生成するように運転される。
【００４９】
並流接触デバイスＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤ（ｎ−１）、ＣＤｎは、接触時間の短い様々な混合デバイスのいずれかであり得る。例には、スタティックミキサーおよび遠心ミキサーが含まれる。ある混合装置は、エダクターにより液体を細分化する。エダクターは、ベンチュリ様の管を通してガスを送り出し、この管は、次には、液体溶媒を管内に引き込む。ベンチュリ効果によって、液体溶媒は、引き込まれ、小さな液滴に分割され、ガスとの接触表面積が大きくなる。代わりに、液体の動力が、ガスを取り込む、または引き込むために使用され得る。動力は、排煙からのＣＯ2除去など、低圧用途において、特に有用であり得る。
好ましい接触デバイスの１つは、ＰｒｏｓＣｏｎ（商標）接触装置である。この接触装置は、エダクター、その後で、遠心コアレッサーを用いる。遠心コアレッサーは、液体溶媒を小さな容積に再統合するための、大きな遠心力を発生する。どのような実施形態であっても、小型容器による技術が好ましくは用いられ、大きなカラム状接触装置１１４に比べて機械設備が縮小される。
【００５０】
第１接触装置ＣＤ１は、原料ガス流２１０を受け入れる。ガス流２１０は、第１接触装置ＣＤ１において、酸性ガスの除去のために処理される。次いで、部分スイートニングされた第１ガス流２３０（１）が放出される。部分スイートニングされた第１ガス流２３０（１）は、第２接触装置ＣＤ２に送り出される。そこで、スイートニングされた第１ガス流２３０（１）は、酸性ガスの除去のためにさらに処理され、その結果、より完全にスイートニングされた第２ガス流２３０（２）が放出される。このパターンは継続され、その結果、第３接触装置ＣＤ３が、より完全にスイートニングされたガス流２３０（３）を生成し、第４接触装置ＣＤ４が、さらに、より完全にスイートニングされたガス流２３０（４）を生成し、そして、最後の直前の接触装置が、さらに、一層スイートニングされたガス流ＣＤ（ｎ−１）を生成する。これらの各々は、「後に続く」スイートニングされたガス流と呼ばれることがある。
【００５１】
スイートニングされた最終ガス流２３０（ｎ）は、最終接触装置ＣＤｎから放出される。スイートニングされた最終ガス流２３０（ｎ）は、望まれる基準内に処理された商品である。スイートニングされた最終ガス流２３０（ｎ）は、住宅または商業用途に送り届けられる、または販売され得る。最終接触装置ＣＤｎの前の接触デバイスの数（少なくとも２つ）は、主に、望まれる基準を満たすのに必要とされる、ＣＯ2（または他の酸性ガス）除去のレベルによって指示される。
【００５２】
一態様において、混合デバイスと対応する凝集デバイスとの組合せが、各接触装置において用いられる。こうして、例えば、第１ＣＤ１および第２ＣＤ２接触装置は、それらの混合デバイスとして、スタティックミキサーを用いることができ、他方、第３ＣＤ３および別のＣＤ４は、エダクターを用いてもよく、また他方、ＣＤｎ−１、ＣＤｎ接触装置は、遠心ミキサーを用いることができる。各接触装置は、関連する凝集デバイスを有する。どの実施形態でも、ガス流２１４、２３０（１）、２３０（２）、・・・２３０（ｎ−１）、および並流する液体溶媒流は、接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤｎを通って同じ方向に流れる。このため、処理反応が起こる時間は短くてよく、おそらく、１００ミリ秒以下のような短さでさえある。このことは、特定のアミンは、ＣＯ2とより、Ｈ2Ｓとより速く反応するので、選択的Ｈ2Ｓ除去（ＣＯ2に対して）にとって有利であり得る。
【００５３】
各接触デバイスＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤｎが、液体溶媒を多数の小さい液滴に分割する「霧化（ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）」セクションを含むことが好ましい。これは、ガス流２１４、２３０（１）、２３０（２）、・・・２３０（ｎ−１）と、並流する液体溶媒との間の接触のために利用できる表面積を増す。霧化は、また、蒸気および液体の両相において、酸性ガス成分の拡散に必要とされる距離を短くする。速い化学反応では、平衡に近い状態に達することが、この短い時間で可能である。
ガス流を受け入れることに加えて、それぞれの並流接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤ（ｎ−１）、ＣＤｎは、また、液体溶媒を受け入れる。図２Ａの設備の配置構成２００Ａでは、第１接触装置ＣＤ１は、部分再生された溶媒流２２０を受け入れる。その後、後に続く接触装置ＣＤ２、ＣＤ３、ＣＤ（ｎ−１）、ＣＤｎは、それぞれの次の接触装置から放出される、負荷された溶媒溶液を受け入れる。こうして、第２接触装置ＣＤ２は、第３接触装置ＣＤ３から放出される部分負荷された溶媒溶液２４０（３）を受け入れ、第３接触装置ＣＤ３は、第４接触装置ＣＤ４から放出される部分負荷された溶媒溶液２４０（４）を受け入れ、最後の直前の接触装置ＣＤ（ｎ−１）は、最終接触装置ＣＤｎからの部分負荷された溶媒溶液２４０（ｎ）を受け入れる。別の言い方をすると、第２接触装置ＣＤ２に受け入れられる液体溶媒は、第３接触装置ＣＤ３から放出される部分負荷された溶媒溶液２４０（３）を含み、第３接触装置ＣＤ３に受け入れられる液体溶媒は、第４接触装置ＣＤ４から放出される部分負荷された溶媒溶液２４０（４）を含み、最後の直前の接触装置ＣＤ（ｎ−１）に受け入れられる液体溶媒は、最終接触装置ＣＤｎからの部分負荷された溶媒溶液２４０（ｎ）を含む。このように、部分負荷された溶媒溶液は、段階的にスイートニングされるガス流２３０（１）、２３０（２）、２３０（３）、・・・２３０（ｎ−１）の処理方向と反対の処理方向で、接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３、・・・ＣＤｎに導入される。
【００５４】
図２Ｂのガス処理設備２００Ｂの運転は、図２Ａの設備２００Ａのそれと同様である。しかし、設備２００Ｂでは、第１接触装置ＣＤ１は、第２接触装置ＣＤ２からの液体溶媒を受け入れる。これは、設備２００Ｂが、セミ−リーン溶媒流２８０を含まないことを意味する。第２接触装置ＣＤ２からの液体溶媒は、溶媒ライン２４０（２）として表されている。溶媒ライン２４０（２）は、第２接触装置ＣＤ２内での、スイートニングされたガス流２３０（１）の処理から生じる溶媒溶液を表す。
【００５５】
図２Ｂにおいて、第１接触装置ＣＤ１によって受け入れられる液体溶媒２４０（２）は、複数でないとしても少なくとも１つの接触装置を通してすでに処理されているので、第１接触装置ＣＤ１によって受け入れられる液体溶媒２４０（１）は、非常にリッチであり得る。この理由で、あるレベルの中間処理を溶媒溶液に行うことが望ましいことであり得る。これは、図４に関連して、下で説明される。
【００５６】
代わりに、「セミ−リーン」ガス流を、ガス設備２００Ａまたは２００Ｂにおける他のスイートニング工程から取り出し、少なくとも部分的に、第１ＣＤ１または第２ＣＤ２接触装置のためのアミン溶液として使用できると思われる。これに関連して、ガス処理設備において、単一のタイプの溶媒が２つ以上の役割で用いられる状況がある。これは、統合型（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ）ガス処理と呼ばれる。例えば、ＭＤＥＡは、高圧でのＨ2Ｓ選択的酸性ガス除去、さらにはクラウステールガス処理（ＴＧＴ）プロセスの両方で使用され得る。ＴＧＴプロセスからの「リッチ」アミンは、プロセスの低い圧力によって、Ｈ2ＳおよびＣＯ2により、ひどくは負荷されていない。このため、本明細書では、一実施形態において、ＴＧＴプロセスからの「リッチ」流は、第１ＣＤ１または第２ＣＤ２接触装置のための「セミ−リーン」流として用いられる。この「セミ−リーン」流（示されていない）は、ポンプで加圧され、可能性として各々の次の接触装置からの溶媒と共に、第１ＣＤ１または第２ＣＤ２接触装置に注入される。
ガス処理設備２００Ａ、２００Ｂのいずれにおいても、最後の分離接触装置ＣＤｎもまた、液体溶媒を受け入れる。この液体溶媒は、再生された溶媒流２６０である。再生された溶媒流２６０は、非常にリーンである。
【００５７】
指摘したように、並流接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤ（ｎ−１）、ＣＤｎは、段階的にスイートニングされるガス流２３０（１）、２３０（２）、・・・２３０（ｎ−１）、２３０（ｎ）を、第１の処理方向に放出する。接触装置ＣＤｎ、ＣＤ（ｎ−１）、・・・ＣＤ３、ＣＤ２、ＣＤ１は、また、段階的によりリッチな溶媒溶液２４０（ｎ）、２４０（ｎ−１）、・・・２４０（２）、２４０（１）を、第２の反対の処理方向に放出する、または送り出す。設備２００Ｂでは、最もリーンな液体溶液は、最終接触装置ＣＤｎに、再生器２５０から、リーン溶媒流２６０として送り出される。次に最も清浄な液体溶媒は、最終溶媒溶液２４０（ｎ）であり、その次に最も清浄な液体溶媒は、溶媒溶液２４０（ｎ−１）であり、そして、第１溶媒溶液２４０（１）に段々と向かう。上で説明したように、溶媒溶液２４０（１）は、再生器２５０に送られる。
記したように、図２Ａの設備の配置構成２００Ａにおいて、溶媒溶液２４０（２）および２４０（１）のいずれも再生される。図２Ａに示されるように、部分再生された溶媒２８０が、再生容器２５０から出てくる。溶媒２８０は、ブースターポンプ２８２により加圧下に置かれる。そこから、溶媒２８０は、熱交換器２８４で冷却されて溶媒流２２０となる。溶媒２８０は、ブースターポンプ２２４により、さらに加圧され、その後、第１並流接触装置ＣＤ１に導入される。
【００５８】
一緒にされる溶媒溶液２４０（１）、２４０（２）は、それぞれ、ＣＤ１およびＣＤ２において、ミストエリミネーター（ｍｉｓｔ  ｅｌｉｍｉｎａｔｏｒ）または電気集塵装置を用いて、凝集させられている。デバイス２４２は、リッチアミンから軽質炭化水素を回収するための、大きなフラッシュドラムであり得る。フラッシングされたリッチ溶媒流２４６が得られる。
ガス処理の当業者は、アミン（または他の化学作用溶媒）への酸性ガスの吸収は発熱過程であることを理解するであろう。発生する熱は、部分負荷された溶媒溶液２４０（２）、２４０（３）、・・・２４０（ｎ）の温度を上昇させる。これは、転じて、Ｈ2ＳおよびＣＯ2を吸収する溶媒の能力を低下させる。この影響に対抗するために、設備２００Ａの一実施形態において、溶媒溶液２４０（２）、２４０（３）、・・・２４０（ｆ）は、図３に示されるように、各段階の間で冷却される。
【００５９】
熱放出の影響に対抗する別の選択肢は、シェルの内側に、並流接触デバイスＣＤ１、ＣＤ２の１つまたは２つを置くことである。一態様において、第１接触デバイスＣＤ１および第２接触デバイスＣＤ２が、再生器２５０へ送られる前に、シェル内に一緒に置かれる。次いで、冷却媒体がシェル内を循環する。
【００６０】
図３Ａは、シェル３００の概略図を与える。シェル３００は、常設の温度調節された構造であり得る。代わりに、シェル３００は、一時的な、または運搬できる構造であってもよい。さらに代わりに、シェル３００は、断熱されたジャケットであり得る。いずれの場合においても、シェル３００は、複数の並流接触デバイスを直列で用いる設備２００Ｂなどのガス処理設備の一部である。図３の例示的な配置構成において、第２接触デバイスＣＤ２、第３接触デバイスＣＤ３、および最終接触デバイスＣＤｆが備わり、それぞれは、唯一のシェル３００内に存在する。
図３Ａを見ると、それぞれの第２ＣＤ２および第３ＣＤ３接触デバイスからスイートニングされたガスを運び去る、ガス流２３０（２）および２３０（３）が見られる。さらに、最終接触デバイスＣＤｆは、スイートニングされた最終ガス流２３０（ｆ）を生成する。接触デバイスＣＤ２、ＣＤ３およびＣＤｆは、また、それぞれのリッチ溶媒溶液２４０（２）、２４０（３）および２４０（ｆ）も生成する。第３リッチ溶媒溶液２４０（３）は、液体溶媒として、第２接触デバイスＣＤ２へ遡って導かれ、他方、リッチアミン最終溶液２４０（ｆ）は、第３接触デバイスＣＤ３に遡って導かれる。
シェル３００は、装置、およびそこへ流れる溶媒溶液を低温に保つように設計される。これは、シェル３００内の温度制御により、または装置に隣接する冷却媒体の循環により、行われ得る。
【００６１】
図３Ａにおいて、シェル３００の外へ延びる第２溶媒溶液２４０（２）が示されていることが分かる。実際には、第２溶媒溶液２４０（２）は、図２Ａに示される再生器２５０などの再生器に戻され得る、または、図２Ｂの第１接触デバイスＣＤ１などの先行する接触デバイスのための液体溶媒としての役目を果たし得る。
別の実施形態（図に示されていない）において、接触デバイスＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤｎの各々は、個々に、ジャケットの内側に備えつけられ得る。次いで、冷却媒体がジャケット内を循環する。ジャケットは、例えば、炭素鋼のシェルであり得る。冷却媒体により、熱交換が起こるので、その中のリッチ溶媒溶液の温度が下がる。
図３Ｂは、図２Ａのガス処理設備２００Ａの一部の別の概略図を与える。ここでは、専用の冷却器２４５が、溶媒溶液２４０（３）および２４０（ｆ）を冷却するために用いられている。熱交換冷却器２４５の使用は、通常、１つまたは複数のシェルの代わりであり得る。
【００６２】
設備２００Ａに備わり得る別の特徴は、溶媒溶液リターンライン２４０（１）、２４０（２）、２４０（３）、２４０（４）、・・・２４０（ｎ）の１つまたは全てにフラッシュドラムを備えることである。図４は、別の実施形態における、図２Ａのガス処理設備２００Ａの一部の概略図である。ここでは、フラッシュドラム２４７が、第３溶媒溶液流２４０（３）に沿って置かれている。フラッシュドラム２４７の頂部から出ていくフラッシュライン２４８が備わる。フラッシュドラム２４７および付随するフラッシュライン２４８は、溶媒溶液が第２接触装置ＣＤ２に戻る前に、溶媒溶液ライン２４０（３）内の溶媒に吸収されたメタンおよびいくらかのＣＯ2が、フラッシングして出ていくことを可能にする。蒸気の状態のＨ2Ｏもまた、フラッシュライン２４８から排出され得る。フラッシングは、「セミ−リーン」溶媒溶液を生じる。これは、個々の接触装置ＣＤ２、ＣＤ３、・・・ＣＤｎの効率を向上させるだけでなく、熱による再生器２５０への負荷を減らす。
【００６３】
フラッシュドラム２４７が用いられる配置構成では、フラッシュライン２４８からフラッシングして出ていくガス（ＣＨ4、ＣＯ2およびＨ2Ｏを含む）は、例えば、フラッシュタンク２４２からのガス２４４と、好ましくは、一緒にされ得る。圧力は、好ましくは、フラッシュタンク２４２から出ていくＣＨ4／ＣＯ2の圧力に釣り合わせられ得る。再生器２５０からの不純物ライン２７０の圧力は、通常、約１５ｐｓｉｇであり、それは、非常に少量のＣＨ4と共に、主として、ＣＯ2、およびＨ2Ｓ（原料ガスに存在する場合）を含む。このため、この流れは、さらに圧縮され、ダウンホールに注入され得る、または、それは、Ｈ2Ｓから硫黄を生成させるために処理され得る。
【００６４】
設備２００に備わり得る別の特徴は、溶媒溶液リターンライン２４０（３）、２４０（４）、・・・２４０（ｎ）の１つまたは全てに沿う増圧を備えることである。図４の例示的配置構成では、フラッシュドラム２４７の後に、ポンプ２４９が、ライン２４０（３）に示されている。ライン２４０（３）などの溶媒溶液リターンの圧縮は、小型接触デバイスＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤｎに沿う、システム内の圧力降下を克服する。これは、転じて、溶媒溶液が酸性ガスを同伴することを助ける。
設備２００に備わり得る別の特徴は、水洗工程を備えることである。水洗工程は、好ましくは、スイートニングされた最終ガス流２３０（ｎ）に行われ得る。水洗工程により、スイートニングされた最終ガス流２３０（ｎ）内に同伴されたまま残っている如何なる液体溶媒も回収される。これは、ＭＥＡまたはＦＬＥＸＳＯＲＢ（登録商標）などのより揮発性のアミンが溶媒として用いられる場合、特に問題となる点である。システムへの補給水は、最初に、水洗システムを通して導入され得る。次いで、希薄なアミンは、アミンの主循環路にポンプで送られ得る。
【００６５】
直列での複数の並流接触装置の使用が、ガス流からの酸性ガスの除去に関連させて、本明細書において説明された。図２Ａおよび２Ｂは、ＣＯ2（または他の酸性ガス）が、複数の接触デバイスＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤｎを通じて、段階的に低い濃度に下げられ除去される場合の用途を示す。しかし、設備２００、特に、直列での複数の並流接触装置の使用は、他の用途に用いられ得る。
このような１つの用途は、再生プロセスの最後に、不純物流２７０からＨ2Ｓを選択的に除去することを含む。これは、酸性ガスエンリッチメント、または「ＡＧＥ」と呼ばれ得る。ＡＧＥプロセスは、ガス処理工程からの濃縮されたＣＯ2流が比較的少量のＨ2Ｓにより汚染されている場合に、有用である。こうして、この分離を実施するために、選択的アミン溶媒を用いる一連の接触デバイスにより、ＣＯ2からＨ2Ｓを除去することが望ましい。好ましいアミンには、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）のような第３級アミン、またはＦＬＥＸＳＯＲＢ（登録商標）などのヒンダードアミンが含まれる。代わりに、キレート化鉄溶液のような反応性溶媒の利用が有益であり得る。
【００６６】
ＡＧＥプロセスの実施においては、液体溶媒が分離された後、Ｈ2Ｓを段階的に除去するために、不純物ライン２７０に沿って複数の並流接触装置が備えられる。通常、これは、低圧の、ＣＯ2高含有流からの選択的Ｈ2Ｓ除去を含む。通常、この用途では、天然ガス流２１０からの酸性ガス除去（これは、好ましくは、約８００〜１，０００ｐｓｉｇで運転される）より、ずっと低い圧力で、例えば、約１５ｐｓｉｇで運転される。
ＡＧＥプロセスは、Ｈ2Ｓ濃度の増した第１ガス流を生成する。この第１の流れはＡＧＥ溶媒の再生から生じ、硫黄回収ユニットへ送られる。ＡＧＥプロセスは、主にＣＯ2および水蒸気を含む第２ガス流を生成する。ある場合には、第２ガス流は、また、酸性ガス除去プロセスによって取り込まれるが、ＡＧＥ溶媒によっては取り込まれないメルカプタンも含み得る。この場合には、これらの硫黄含有化合物を、Ｓｅｌｅｘｏｌ（登録商標）のような物理作用溶媒を用いて吸収することが望ましいことであり得る。これも、また、一連の並流接触デバイスにより実施され得る。回収された硫黄含有化合物は、硫黄回収ユニットへ送られ得る。
【００６７】
直列の複数の並流分離装置の使用は、また、再生との関連でも使用され得る。再生は、Ｈ2Ｓおよび／またはＣＯ2が、「リッチ」溶媒から、その圧力を下げることおよび／またはその温度を上げることによって除去されるプロセスである。これは、通常、図２Ａの再生器２５０によって代表されるような、トレイをもつ塔で行われる。しかし、並流接触装置の使用による再生が、また、本明細書において開示される。この操作では、リッチアミン溶液２４６が、一連の接触装置を通される。
【００６８】
図５は、ガス再生設備５００の概略図である。設備５００は、リッチ溶媒溶液からの酸性ガスの除去のために、一連の並流接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤｎを用いる。図５において、リッチ溶媒溶液は、２４６に入る。これは、図２Ａのリッチ溶媒溶液２４６に相当する。
リッチ溶媒溶液２４６は、先のＣＯ2除去プロセスに含まれる発熱化学反応、および、あり得る外部の熱源による加熱のために、温かい。リッチ溶媒溶液２４６は、ｎ番目の接触デバイスＣＤｎに導入される。ｎ番目の接触デバイスＣＤｎにおいて、リッチ溶媒溶液２４６は、ストリッパーガス５１０に接触させられる。ストリッパーガス５１０は、Ｈ2Ｓが溶媒に存在しない限り、窒素、または空気であってよい。この場合、流れは、大気中に排出され得る。痕跡量のＨ2Ｓが存在するにすぎない場合、燃料ガスが使用され得る。この場合、流れは燃料ガスシステムに戻され得る。Ｈ2Ｓが存在する場合、好ましいストリッピングガスは蒸気であり得る。この場合、使用済みの流れは、濃縮でき、残っている蒸気は、硫黄回収ユニット、または酸性ガス注入ユニットに送ることができる。酸性ガス、例えば、ＣＯ2またはＨ2Ｓ蒸気は、酸性ガス流５３０（ｎ）として、フラッシングして出ていく。同時に、ｎ番目の溶媒流５４０（ｎ）が生成される。
【００６９】
このｎ番目の溶媒流５４０（ｎ）は、ヒーター５５６を用いて加熱される。次いで、ｎ番目の溶媒流５４０（ｎ）は、一連の並流接触装置における次の接触装置に導入される。図５の配置構成では、次の接触装置は第２接触デバイスＣＤ２である。しかし、任意の数の中間接触デバイスが、酸性ガス除去の望みの度合いに応じて、再生設備５００に備えられ得ることが理解される。
第２接触デバイスＣＤ２で、酸性ガスは、再び、フラッシングして、この場合は、酸性ガス流５３０（２）として出ていく。同時に、第２リーン溶媒流５４０（２）が生成される。この第２リーン溶媒流５４０（２）は、好ましくは、ヒーター５５６を用いて加熱され、次いで、第１接触デバイスＣＤ１として示される最終接触装置に導入される。酸性ガスは、第１接触デバイスＣＤ１から、酸性ガス流５３０（１）として、フラッシングする。同時に、リーン溶媒溶液５４０（１）が、最終的に生成する。リーン溶媒溶液５４０（１）は、リーン溶媒流２６０として、設備２００の接触装置ＣＤｎに導入され得る。
【００７０】
図５に関連させて説明された溶媒再生プロセスは、本質的に、図２Ａおよび２Ｂに関連して上で説明されたスイートニングプロセスの逆であることが理解される。
再び図２Ａを参照すると、いくつかのＣＯ2除去プロセスにおいて、小さいパーセンテージのＣＯ2分子が、スイートニングされたガス流２３０（ｎ）に最終的に進むことができることが望ましいことであり得る。これは、（１）Ｈ2Ｓと特定のアミン、特に第３級およびヒンダードアミン、および（２）ＣＯ2とこれらの同じアミン、との間の反応速度の違いを利用することによって行われ得る。
【００７１】
記したように、サワーガス処理に通常用いられる、いくつかの異なるタイプのアミンが存在する。一般的な例は、第２級および第１級アミンである。第２級アミンは、窒素原子に結合した１個の水素原子を有する。例は、ジメチルアミン、メチルエタノールアミン、およびジエタノールアミン（ＤＥＡ）である。第１級アミンは、窒素原子に結合した２個の水素原子を有する。例は、メチルアミンおよびモノエタノールアミン（ＭＥＡ）である。他のアミンには、ジイソプロピルアミン（ＤＩＰＡ）およびアミノエトキシエタノール（Ｄｉｇｌｙｃｏｌａｍｉｎｅ（登録商標）または「ＤＧＡ」）が含まれる。
第３級、第２級および第１級アミンは、全て、次の２段階過程に従って、素早くＨ2Ｓと反応する。
Ｈ2Ｏ＋Ｈ2Ｓ  ⇔  Ｈ+＋ＨＳ-                          （１）
ＮＲ1Ｒ2Ｒ3＋Ｈ+＋ＨＳ-  ⇒  ＮＨＲ1Ｒ2Ｒ3+＋ＨＳ-    （２）
式中：Ｎは、窒素であり、
Ｒ1は、有機基であり、Ｒ2、Ｒ3は、有機基、または窒素原子に結合した水素原子である。
【００７２】
アミンは、ＣＯ2と、２つの異なる経路により反応できる。アミンが、窒素原子に結合した１個の水素原子（第２級アミン）または２個の水素原子（第１級アミン）を有する場合、カルバメートが生成され得る。これは、次の過程に従って進む。
ＣＯ2＋２Ｒ1Ｒ2ＮＨ  ⇔  （Ｒ1Ｒ2ＮＨ2+）（Ｒ1Ｒ2ＨＣＯＯ-）    （３）
反応（３）は、比較的速い。この理由で、第２級および第１級アミンは、ＣＯ2の吸収にとって好ましい。しかし、たった０．５モルのＣＯ2／（１モルのアミン）の最大理論負荷が可能であるにすぎない。
別のタイプのアミンは第３級アミンである。第３級アミンは、窒素原子に直接結合した水素原子を有さないので、カルバメートを生成できない。第３級アミンの例は、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）である。
【００７３】
ＭＥＤＡを含めて、全てのアミンは、重炭酸イオン（ｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅ）の生成を通じて、ＣＯ2と反応できる。これらには、第２級アミン、第１級アミンおよび第３級アミンが含まれる。重炭酸イオン反応は、次の一般的過程に従って起こる。
Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2  ⇔  ［Ｈ2ＣＯ3］        （４）
［Ｈ2ＣＯ3］  ⇔  Ｈ+＋ＨＣＯ3-      （５）
ＮＲ1Ｒ2Ｒ3＋Ｈ+＋ＨＣＯ3-  ⇔  ＮＨＲ1Ｒ2Ｒ3+＋ＨＣＯ3-      （６）
しかし、炭酸イオン（ＨＣＯ3-）の生成は、比較的遅いことを記しておく。
ある場合には、第３級アミンが好ましい。この状況は、低腐食が要求される、または低再生エネルギーが要求されるために、生じ得る。この場合には、ＣＯ2吸収の速度を上げるために、活性化剤が、ＭＤＥＡアミン溶液に添加され得る。適切な活性化剤の例は、ピペラジンである。
【００７４】
第３級アミンの利点は、それらが、Ｈ2Ｓを低レベルまで選択的に除去すると同時に、いくらかのＣＯ2が、処理されたまたは「スイート」ガス流２３０（ｎ）に「逃れる」のに使用され得ることである。第３級アミンとガスとの間の接触時間を制限することにより、Ｈ2Ｓの吸収（反応（１）および（２）による）は平衡に達することができるが、他方、ＣＯ2の吸収（反応（４）〜（６）のみによる）は、平衡に達するのに十分な時間を有さない。この操作に適する第３級アミンはＭＤＥＡである。Ｈ2Ｓ分子に対するアミンの選択性をさらに向上させるために、無機塩が、初期アミン溶液２２０に溶かされてもよい。無機塩の例は、リン酸塩である。無機塩は重炭酸イオンの生成を阻害する。
【００７５】
他のタイプのアミンが、選択的Ｈ2Ｓ除去に用いられてもよい。例は、いわゆる「ヒンダード」アミン、例えば、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＦＬＥＸＳＯＲＢ（登録商標）である。「ヒンダード」アミンは、第１級または第２級アミンである。しかし、ヒンダードアミンは、窒素原子に隣接する、大きな嵩高い置換基（すなわち、水素原子に取って代わった原子または原子グループ）を有することによって、カルバメートの生成を阻害する。ヒンダードアミンは、第１級または第２級アミンであるから、それらは、比較的強い塩基であり、ＣＯ2よりも、Ｈ2Ｓに対してより一層選択的である傾向を有する。代わりに、Ｈ2Ｓ選択性特性を有する物理作用溶媒（Ｓｅｌｅｘｏｌ（登録商標）のような）が用いられてもよい。このように、本発明の一態様において、溶媒は、選択的にＨ2Ｓを吸収するので、ＣＯ2が、スイートニングされた最終ガス流２３０（ｎ）に逃れる。次いで、例えば、硫黄回収に使用され得る、より濃縮されたＨ2Ｓ流（すなわち、流れ２７６）が、再生器２５０から生成される。そのＣＯ2成分は、より強引に二酸化炭素分子を吸収する液体溶媒を用いる、後に続く酸性ガス除去プロセスにより、任意選択で、除去され得る。第２溶媒から再生されるＣＯ2は、実質的にＨ2Ｓを含まないので、石油増進回収（ＥＯＲ）に使用され得る。
【００７６】
用いられる溶媒のタイプに関わらず、Ｈ2Ｓ選択性は、溶媒の温度を下げることによって向上し得る。一態様において、異なる接触装置ＣＤ１、ＣＤ２などは、異なる温度で運転される。例えば、第１接触装置が、よりリッチな液体溶媒２４０（２）を用いている（図２Ｂにおけるように）状態であり得る限りは、第１接触装置ＣＤ１は、最終接触装置ＣＤｎより低い温度で運転され得る。
流量、または初期ガス流２１０の組成の、長い期間における変化によって、ガスを接触させるために必要とされる段階または接触装置の数を変えることもまた望ましいことであり得る。設備２００内の接触装置ＣＤ１、ＣＤ２、・・・ＣＤｎのモジュール的特質は、運転継続期間に渡り条件に大きな変化があり得る場合の用途にとって魅力的である。
【００７７】
直列の複数の並流接触装置の使用の別の用途には、クラウステールガスからのＨ2Ｓの選択的除去が含まれる。これも、また、通常、低圧、すなわち、約１５ｐｓｉｇでの用途である。比較的大量のＨ2Ｓが、酸性ガスリッチの流れ２４６に、または不純物流２７０に存在する場合、元素硫黄へのＨ2Ｓの変換は、クラウス反応を通じて行うことができる。クラウスプロセスからの「テールガス」は、Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＯ2、Ｎ2および水蒸気を含み、水素化による反応で、ＳＯ2をＨ2Ｓへ変換できる。水素化されたテールガスは、中程度の分圧、かなりの量（おそらく５０％を超える）のＣＯ2、および数パーセント以下のＨ2Ｓを有する。このタイプの流れは、通常、大気圧に近く、前記のように、選択的Ｈ2Ｓ除去が容易にできる。これは、Ｈ2Ｓの大きな部分を回収するために用いられる。回収されたＨ2Ｓは、クラウスユニットの最前部にリサイクルされ得る、またはダウンホールに封鎖され得る。代わりに、元素硫黄へのＨ2Ｓの直接酸化が、ガス分離の分野において知られている様々なプロセスを用いて実施され得る。
別の用途には、フラッシュガスの状態調整が含まれる。これは、複数の接触デバイスが、ライン２４４のガスから不純物を除去するために、直列で用いられ得ることを意味する。これは、約１００〜１５０ｐｓｉｇで運転される、比較的低い圧力の用途である。フラッシュガスに対するＨ2Ｓの規定は、通常、パイプラインガスに対するそれのように厳格ではないので、２つまたは３つの段階のみが、必要であると予想される。これを考慮して、フラッシュガスは、ガス処理設備２００Ａまたは２００Ｂ内の燃料ガスとして用いられ、市販されない。
【００７８】
さらに別の用途において、前記ガス流は、接触水素化脱硫プロセス、または「ＣＨＤＳ」からのガスを表し得る。石油精製において、ＣＨＤＳは、メルカプタン、硫化物、チオフェン、および他の硫黄含有化合物をＨ2Ｓに変換するために用いられることがある。ＣＨＤＳに付随する副生成物として、軽質炭化水素が生成され得る。このガスを処理して、Ｈ2Ｓを除去し、次いで、処理されたガスを、例えば燃料として用いることが可能である。このような処理は、前記の一連の並流接触装置によるものであり得る。
２つ以上の接触装置を直列で用いることによって、原料ガス流から段階的に酸性ガスを除去するための、かなりの数の方法が、本明細書において例示された。本明細書における、いくつかの方法の実施形態は、部分的にかまたは完全にかのいずれかで、また選択的にかまたは非選択的にかのいずれかで、炭化水素ガスまたは液体流からの酸性ガスの除去を含む。
【００７９】
様々な吸収性液体が、ガス流から、例えば、ＣＯ2を除去するために使用され得る。ガス流は、天然ガス流、燃焼排煙流または精製ガス流であり得る。吸収性液体は、好ましくは、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジグリコールアミン（ＤＧＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、ピペラジン（ＰＺ）、アンモニア、アミン、アルカノールアミン、これらの誘導体、および他の化学作用溶媒、ならびに／またはこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む吸収溶液を供給する。吸収性液体は、動力学的促進剤（ｋｉｎｅｔｉｃ  ｅｎｈａｎｃｅｒ）、腐食防止剤、消泡化学製品、酸素捕捉剤、塩、中和剤、防汚化学製品、および分解防止化学製品を含む群から選択される、少なくとも１種の化合物をさらに含み得る。
【００８０】
吸収性液体は、ＣＯ2、Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、およびＮＯxを含む群から選択されるガスを吸収する、同化する、または、そのガスと別の仕方で反応するように選択された、少なくとも１種の化合物を含み得る。別の実施形態において、吸収性液体は、モノエチレングリコール（ＭＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、またはトリエチレングリコール（ＴＥＧ）を含む群から選択される少なくとも１種の化合物を含む乾燥性液体を含む。この場合に、除去されるように選択されるガス成分は、水蒸気（Ｈ2Ｏ）である。
【００８１】
本明細書において説明された発明は、前記の利点および優位性を達成するように、うまく考案されていることは明らかであるが、本発明は、その精神から逸脱することなく、修正、変形および変更を受け入れることができることが理解されるであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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