2
СПОСОБ И СИСТЕМА УДАЛЕНИЯ HS ИЗ ПОТОКА ПРИРОДНОГО ГАЗА

1. Способ удаления сульфида водорода из потока природного газа, содержащего метан и сульфид водорода, причем способ включает этапы, на которых:
- охлаждают поток природного газа в теплообменном узле;
- подают, по меньшей мере, часть потока охлажденного природного газа через подающий трубопровод в циклонное устройство расширения и сепарации, в котором поток охлажденного природного газа расширяется в сопле и тем самым дополнительно охлаждается до температуры и давления ниже точки росы сульфида водорода и сепарируется за счет побуждения потока охлажденного природного газа к вихревому движению в трубчатой сепарационной камере, тем самым, побуждая центробежные силы сепарировать поток охлажденного природного газа на фракцию охлажденной текучей среды низкой плотности, которая обеднена сульфидом водорода и обогащена метаном, и фракцию охлажденной текучей среды высокой плотности, которая обогащена сульфидом водорода и обеднена метаном;
- подают фракцию охлажденной текучей среды низкой плотности в трубопровод продуктового газа, который соединен с теплообменным узлом, для охлаждения потока природного газа, подаваемого в циклонное устройство расширения и сепарации; и
- подают фракцию охлажденной текучей среды высокой плотности во фракционирующую колонну для дальнейшей сепарации, и причем фракционирующая колонна выполнена с возможностью сепарации фракции текучей среды высокой плотности, выпускаемой циклонным устройством расширения и сепарации, на обогащенную сульфидом водорода и обедненную метаном нижнюю фракцию и обедненную сульфидом водорода и обогащенную метаном верхнюю фракцию, причем верхняя фракция выпускается из верхней части фракционирующей колонны в трубопровод обратного потока, в котором расположен холодильник обратного потока, и который выпускает охлажденную верхнюю фракцию в сосуд сепарации обратного потока, в котором охлажденная верхняя фракция сепарируется на:
a) охлажденную, по существу газообразную обедненную сульфидом водорода и обогащенную метаном фракцию, которую смешивают с фракцией обедненной сульфидом водорода и обогащенной метаном текучей среды, выпускаемой циклонным устройством расширения и сепарации; и
b) фракцию охлажденной, по существу жидкой текучей среды, обогащенной сульфидом водорода и обедненной метаном, которую рециркулируют в подающий трубопровод.
2. Способ по п.1, в котором подающий трубопровод включает в себя сосуд сепарации воды, а теплообменный узел включает в себя впускной холодильник, так что поток природного газа, подаваемый в циклонное устройство расширения и сепарации, имеет пониженное содержание воды и температуру от 5 до -25°С.
3. Способ по п.1, в котором фракция охлажденной, по существу жидкой текучей среды, обогащенной сульфидом водорода и обедненной метаном, которую рециркулируют в подающий трубопровод, действует в качестве осушителя потока охлажденного природного газа, текущего через подающий трубопровод.
2
2
4. Способ по п.1, в котором фракционирующая колонна выполнена с возможностью производства кубового продукта, представляющего собой поток жидкого HS, который рециркулируют в качестве обратного потока HS во впуск теплообменного узла.
5. Способ по п.2, в котором теплообменный узел дополнительно включает в себя:
- первый теплообменник, в котором поток природного газа охлаждают фракцией охлажденной текучей среды низкой плотности, текущей через трубопровод продуктового газа, до температуры ниже точки росы указанного потока природного газа, причем из данного первого теплообменника охлажденный природный газ поступает в сосуд сепарации воды; и
- второй теплообменник, в котором поток обезвоженного природного газа, выпускаемый сосудом сепарации воды, охлаждают охлажденной, по существу газообразной фракцией, обедненной сульфидом водорода и обогащенной метаном, выпускаемой сосудом сепарации обратного потока.
6. Способ по п.5, в котором фракцию охлажденной, по существу жидкой текучей среды, обогащенной сульфидом водорода и обедненной метаном, вводят в подающий трубопровод на выпуске второго теплообменника.
7. Способ по п.5, в котором подающий трубопровод дополнительно включает в себя сосуд газожидкостной сепарации, который расположен между впускным холодильником и впуском циклонного устройства расширения и сепарации, причем в данном сосуде поток охлажденного природного газа сепарируется на обогащенную метаном и обедненную сульфидом водорода верхнюю фракцию, которую подают в циклонное устройство расширения и сепарации, и обогащенную сульфидом водорода и обедненную метаном нижнюю фракцию, которую подают во фракционирующую колонну.
8. Способ по п.1, в котором теплообменный узел дополнительно включает в себя линейный газожидкостный контактор, в котором линейный газожидкостный контактор установлен для принятия потока охлажденного природного газа из теплообменного узла на впуске потока газа и фракции охлажденной, по существу жидкой текучей среды, обогащенной сульфидом водорода и обедненной метаном, из сосуда сепарации обратного потока на впуске обратного потока; причем линейный газожидкостный контактор установлен для приведения в контакт потока газа и потока фракции по существу жидкой текучей среды, чтобы обеспечить абсорбцию воды из потока газа потоком фракции по существу жидкой текучей среды.
9. Способ по п.1, в котором циклонное устройство расширения и сепарации включает в себя:
a) узел лопастей, придающих завихрение, для сообщения вихревого движения потоку природного газа, причем данные лопасти расположены перед соплом, в котором поток природного газа ускоряется до по существу сверхзвуковой скорости и расширяется и, тем самым, дополнительно охлаждается, так что центробежные силы сепарируют вихревой поток текучей среды в трубчатой сепарационной камере, которая расположена после сопла, на фракции текучей среды низкой и высокой плотности.
10. Способ по п.9, в котором циклонное устройство расширения и сепарации включает в себя узел лопастей, придающих завихрение, которые выступают в, по меньшей мере, частично радиальном направлении из торпедообразного центрального тела перед соплом, причем данное тело имеет больший внешний диаметр, чем внутренний диаметр сопла.
11. Способ по п.10, в котором торпедообразное тело, узел лопастей, придающих завихрение, и сопло выполнены так, что изоэнтропическая эффективность расширения в сопле составляет по меньшей мере 80%.
12. Система удаления сульфида водорода из потока природного газа, который содержит метан и сульфид водорода, причем система включает в себя:
- теплообменный узел для охлаждения потока природного газа;
- циклонное устройство расширения и сепарации, которое соединено с выпуском теплообменника через подающий трубопровод, причем данное устройство включает в себя сопло, в котором поток охлажденного природного газа расширяется и тем самым дополнительно охлаждается до температуры и давления ниже точки росы сульфида водорода, и трубчатую сепарационную камеру, в которой поток охлажденного природного газа побуждается к вихревому движению, тем самым, побуждая центробежные силы сепарировать поток охлажденного природного газа на фракцию охлажденной текучей среды низкой плотности, которая обеднена сульфидом водорода и обогащена метаном, и фракцию охлажденной текучей среды высокой плотности, которая обогащена сульфидом водорода и обеднена метаном;
- трубопровод продуктового газа, в который подают фракцию охлажденной текучей среды низкой плотности, причем данный трубопровод продуктового газа соединен с теплообменником для охлаждения потока природного газа, подаваемого в циклонное устройство расширения и сепарации; и
- фракционирующую колонну, в которую подают фракцию охлажденной текучей среды высокой плотности для дальнейшей сепарации, и причем фракционирующая колонна выполнен с возможностью сепарации фракции текучей среды высокой плотности, выпускаемой циклонным устройством расширения и сепарации, на обогащенную сульфидом водорода и обедненную метаном нижнюю фракцию и обедненную сульфидом водорода и обогащенную метаном верхнюю фракцию, причем верхняя фракция выпускается из верхней части фракционирующей колонны в трубопровод обратного потока, в котором расположен холодильник обратного потока и который выпускает охлажденную верхнюю фракцию в сосуд сепарации обратного потока, в котором охлажденная верхняя фракция сепарируется на:
a) охлажденную, по существу газообразную обедненную сульфидом водорода и обогащенную метаном фракцию, которую смешивают с фракцией обедненной сульфидом водорода и обогащенной метаном текучей среды, выпускаемой циклонным устройством расширения и сепарации; и
b) фракцию охлажденной, по существу жидкой текучей среды, обогащенной сульфидом водорода и обедненной метаном, которую рециркулируют в подающий трубопровод.
13. Система по п.12, в которой сепарация фракции текучей среды высокой плотности, выпускаемой циклонным устройством расширения и сепарации, осуществляется одним или более линейными газожидкостными контакторами.