BR102014028675A2

BR102014028675A2 - processo flexível para o tratamento de solvente, tal como o monoetileno glicol, utilizado na extração do gás natural

Info

Publication number: BR102014028675A2
Application number: BR102014028675A
Authority: BR
Inventors: Bernard Chambon; Christian Streicher; Jérémie Esquier
Original assignee: Prosernat
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2015-09-08
Also published as: CA2871383A1; SA114360052B1; CN104645651A; MX2014014075A; NO2878589T3; DK2878589T3; FR3013710B1; FR3013710A1; US20150144477A1; US9943775B2; MY171296A; CN104645651B; EP2878589A1; AU2014262279B2; CY1119977T1; NZ702098A; AU2014262279A1; MX355599B; EP2878589B1

Abstract

processo flexível para o tratamento de solvente, tal como o monoetileno glicol, utilizado na extração do gás natural. a invenção refere-se a um processo flexível para a purificação de um solvente inibidor da formação de hidratos, quando do tratamento de gás, em particular de monoetileno glicol (meg), esse solvente tendo um ponto de ebulição superior àquele da água e estando, em um momento pelo menos, em mistura com a água e sais, o processo operando diferentemente com a mesma instalação, conforme o teor em sais do meg a tratar.o processo opera conforme uma fase dita de reclaiming (separação dos sais sob vácuo seguida de destilação sob vácuo), quando o teor em sais ultrapassa o limite de precipitação e senão o processo opera em fase de regeneração (ausência de separação de sais e não de funcionamento sob vácuo). vantajosamente, a oscilação ocorre sob controle de um meio de dosagem dos sais.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO FLEXÍVEL PARA O TRATAMENTO DE SOLVENTE, TAL COMO O MONOETILENO GLICOL, UTILIZADO NA EXTRAÇÃO DO GÁS NATURAL". [0001] A presente invenção refere-se a um processo de purificação de um solvente, em particular, do monoetileno glicol que é utilizado sobre os campos de gás natural para evitar a formação de hidratos. Esse solvente tem um ponto de ebulição superior àquele da água, e está, em um momento pelo menos, em mistura com a água e os sais. [0002] Esses hidratos se formam em presença de água, de gás natural e nas condições que favorecem a sua estabilidade. [0003] Sua presença pode se tornar extremamente nociva para a exploração, já que bujões podem se formar nos tubos de extração ou nas canalizações de transporte, que podem levar a uma parada da produção. [0004] O problema se apresenta com uma acuidade particular para as explorações em plataformas no mar, onde o gás é extraído em um meio relativamente frio favorável à formação de hidratos e onde, por outro lado, os tratamentos do gás são reportados em terra, e, portanto, o gás, tal como extraído é enviado para a instalação em terra e a temperaturas onde os hidratos estão estáveis. [0005] Para evitar esses inconvenientes, é conhecida a utilização dos inibidores de formação de hidratos, tais como o monoetileno glicol (MEG). [0006] Essa solução continua cara, vistas as quantidades necessárias de inibidor. Era preciso, portanto, encontrar um meio para reciclar o inibidor. [0007] É conhecido, por exemplo, pelas patentes da sociedade CCR Tecnologias, um processo para purificar o MEG e reciclá-lo. [0008] Assim, a patente EP-1261410 descreve uma instalação e um processo de purificação de inibidor de formação de hidratos, tal como MEG. O MEG a tratar é enviado em um balão de flash ou uma coluna que opera sob vácuo, de forma a separar um fluxo líquido no fundo do balão (ou coluna) compreendendo o MEG e os sais, e na cabeça do balão (ou coluna) um fluxo essencialmente gasoso, compreendendo a água e o MEG. O fluxo de MEG e sais é em parte aquecido para ser reciclado no balão (ou coluna), a outra parte é purificada, a quantidade purificada dependendo da concentração em sais. O fluxo de cabeça é destilado sob vácuo para separar a água e os gases (na cabeça) e recuperar o MEG purificado (no fundo), que é reciclado sobre o campo de gás natural. [0009] Esse processo funciona em modo dito de reclaiming. [0010] É conhecido um outro modo dito de regeneração para purificar o MEG. Nesse modo, o MEG a tratar é destilado sob pressão atmosférica para separar a água na cabeça da coluna, o fluxo de MEG e os sais que saem no fundo da coluna são tratados, de forma a separar os sais, por exemplo, por meio de um balão ou coluna sob vácuo. [0011] O depositante constatou que a fase de reclaiming é onerosa em energia, pois é necessário fazer circular e aquecer quantidades importantes de solvente (por exemplo, MEG). [0012] Por outro lado, o trabalho em campo mostra que o solvente (por exemplo, MEG) pode em determinados momentos não conter água de formação (água carregada dos sais da formação atravessada), como em outros momentos ele pode contê-la em grandes quantidades, isto depende das formações atravessadas. Esse fenômeno é aleatório e até hoje difícil de prever. [0013] Um objetivo da invenção é de reduzir os custos energéticos do processo, mantendo um bom nível de purificação. [0014] Mais precisamente, a invenção refere-se a um processo de purificação de um solvente inibidor da formação de hidratos, esse sol- vente tendo um ponto de ebulição superior àquele da água e estando, em um momento pelo menos, em mistura com a água e sais, processo que compreende: - eventualmente, um pré-tratamento desse solvente a tratar, esse pré-tratamento separando pelo menos em parte os hidrocarbone-tos, os condensados e os gases, e esse pré-tratamento comportando eventualmente a adição de agente químico de neutralização, - uma fase de reclaiming utilizada, quando o teor em sais desse solvente a tratar, eventualmente pré-tratado, atinge o limite de precipitação na mistura tratada, - essa fase compreendendo um flash sob vácuo, operando sob uma pressão inferior à pressão atmosférica preferencialmente compreendida entre 0,02 e 0,05 MPa (0,2 e 0,5 bar) absolutos e a uma temperatura inferior à temperatura de degradação do solvente, pelo qual é obtido um fluxo de solvente contendo os sais e um fluxo vapori-zado de solvente e de água, esse fluxo de solvente e de água é destilado sob vácuo, a uma pressão sensivelmente igual àquela reinante nesse flash sob vácuo para separar a água e recuperar um fluxo de solvente purificado, os sais são separados desse fluxo de solvente contendo os sais, depois o solvente obtido é reciclado no flash; - quando esse teor em sais na mistura tratada é inferior ao limite de precipitação, a fase de reclaiming é parada e uma fase dita de regeneração é aplicada; - essa fase de regeneração compreendendo a supressão do vácuo, o solvente a tratar, eventualmente pré-tratado, sofrendo uma etapa de flash, operando sob uma pressão igual ou superior à pressão atmosférica e preferencialmente compreendida entre 0,1 e 0,2 MPa (1 e 2 bar) absolutos e a uma temperatura inferior à temperatura de degradação do solvente, pela qual é obtido um primeiro fluxo de solvente purificado e um fluxo de solvente e de água, esse fluxo de solvente e de água é destilado sob uma pressão sensivelmente igual àquela reinante nesse flash, a água é separada e um segundo fluxo de solvente purificado é obtido, esse segundo fluxo sendo misturado a esse primeiro fluxo, e/ou reciclado nesse flash. [0015] O processo se aplica particularmente bem ao monoetileno glicol. [0016] O solvente a tratar (em particular o MEG) é inibidor da formação de hidratos, quando do tratamento de gás. [0017] O solvente a tratar (em particular o MEG) não sofre tratamento para separar os sais divalentes. Os sais divalentes permanecem presentes no solvente que entra no flash. [0018] O nível de purificação do solvente (em particular MEG) desejado e obtido é superior a 60% em peso e preferencialmente superior a 80% em peso. [0019] A água oriunda do processo contém geralmente menos de 1% em peso de solvente (MEG em particular) e preferencialmente menos de 0,1% em peso; ela pode ser reutilizada. [0020] A invenção refere-se também a uma instalação de purificação de um solvente inibidor da formação de hidratos, esse solvente tendo um ponto de ebulição superior àquele da água e estando, em um momento pelo menos, em mistura com a água e os sais, essa instalação compreendendo: - um balão de flash 7 munido de uma canalização 6 de introdução do solvente a tratar, de uma canalização 8 de saída de uma mistura de solvente e de água, de uma canalização 9 de saída de uma mistura de solvente e de sais; - um meio 10 de separação dos sais munido de uma canalização 9bis de introdução da mistura de solvente e de sais, essa canalização 9bis comportando uma válvula 16, o meio 10 sendo também munido de uma canalização 11 de saída dos sais separados e de uma canalização 12 de saída do solvente separado dos sais, essa canalização 12 sendo ligada ao balão de flash 7 e munida de uma válvula 26; - uma coluna de destilação 13 podendo operar sob vácuo, munida de uma canalização 6 de introdução 8 dessa mistura de solvente e de água, de uma canalização de saída 15 do solvente purificado situada no fundo da coluna, de uma canalização de saída 14 da água e de gás, situada na cabeça de coluna; - uma canalização 17 munida de uma válvula 18, ligando essa canalização 9 à canalização 15 de saída do solvente purificado; - um sistema de colocação sob vácuo 20 que pode liberar uma pressão reduzida na coluna de destilação e o balão de flash, uma canalização 19 de desvio desse sistema e válvulas 24 e 25 no nível respectivamente desse sistema e da canalização de ; - uma canalização 29 munida de uma válvula 28, que liga a canalização 15 ao balão de flash 7 e essa instalação funcionando segundo 2 fases, conforme o teor em sais do solvente liberado pelo meio de dosagem: - em uma das fases, as válvulas 18, 25 e 28 são fechadas, as válvulas 26, 16 e 24 são abertas, e esse sistema de colocação sob vácuo fornece uma pressão reduzida; - na outra fase, as válvulas 16, 26 e 24 são fechadas, as válvulas 18, 25 e 28 são abertas e esse sistema de colocação sob vácuo é parado. [0021] De preferência, a instalação comporta a montante do balão de flash um pré-tratamento que comporta um meio 4 de separação dos hidrocarbonetos, dos condensados e dos gases e a canalização 6 para recuperar o solvente pré-tratado. [0022] De preferência, a instalação comporta, além disso, uma canalização 5 ligada à canalização 6 para a introdução de um agente químico. [0023] Vantajosamente, a instalação comporta, além disso, uma canalização 14 de introdução da água e de gás em um meio 22 de separação dos gases dessa água, esse meio comportando uma canalização 23 de saída da água e uma canalização 21 de saída dos gases, essa canalização 21 sendo ligada ao sistema de colocação sob vácuo 20 (compressor, por exemplo). [0024] A instalação se aplica particularmente bem, quando o solvente é o monoetileno glicol. [0025] A invenção será descrita a partir do esquema da figura 1; o solvente é o MEG, mas a figura pode ser descrita com qualquer outro solvente, tal como definido na invenção; pode-se substituir "MEG" por "solvente". Acima do processo propriamente dito, é vantajoso fazer um pré-tratamento. [0026] O MEG a tratar (levado pela canalização 1) é geralmente separado dos gases (que saem pela canalização 2) e condensados e hidrocarbonetos (que saem pela canalização 3) em um balão 4. Podem permanecer traços ou pequenas quantidades de hidrocarbonetos, de condensados ou de gases, segundo o nível de separação. [0027] O MEG obtido contém a água e sais. Ele é opcionalmente neutralizado, por exemplo, pela soda (levada pela canalização 5). [0028] De preferência, o MEG é separado dos gases, condensados e hidrocarbonetos, depois é neutralizado. [0029] O MEG é também preaquecido. [0030] O MEG a tratar contém uma grande proporção de água (em geral de 10 a 95 % em peso), uma quantidade de sais podendo ser elevada (de 0g/1 a 90g/1, por exemplo, ou mais), o resto sendo essencialmente o MEG. Anotar-se-á que o MEG a tratar não sofre separação dos sais divalentes. Os sais divalentes continuam presentes no MEG que entra no balão de flash descrito a seguir. [0031] O explorador dispõe de um meio de dosagem da quantidade de sais no MEG a tratar. [0032] Este pode ser um meio manual (saída da amostra no nível de um apontamento e de dosagem) ou automatizado (medida em linha ou a partir de uma amostra seguida de uma dosagem e de um controle). [0033] Esse meio fica localizado no nível do MEG a tratar, ou do MEG obtido após separação dos gases e dos condensados, ou do MEG neutralizado, e, de preferência, no nível do MEG neutralizado. [0034] Quando o teor em sais é superior ao limite de precipitação desses sais na mistura que entra (a tratar ou pré-tratada), o processo opera em fase de reclaiming, que é descrita a seguir. [0035] O MEG a tratar que contém a água e os sais, e, de preferência, oriundo do pré-tratamento, de preferência, incluindo a neutralização, é enviado pela canalização 6 em um balão de separação 7. No fundo do balão, sai uma mistura de MEG e de sais. Ela sai na cabeça do balão (canalização 8) uma mistura de MEG e de água. [0036] Essa separação dos sais é a primeira etapa da fase dita de reclaiming. [0037] A separação é operada a uma pressão inferior à pressão atmosférica e preferencialmente compreendida entre 0,02 e 0,05 MPa (0,2 e 0,5 bar) absolutos e a uma temperatura sensivelmente igual ao ponto de ebulição do monoetileno glicol (ou mais geralmente do solvente). [0038] Para atingir a temperatura desejada, trocadores térmicos podem ser dispostos, assim como um sistema de misturador 27 sobre o balão (clássico). Esse sistema é muito consumidor de energia, já que quantidades importantes de MEG e de água são aquecidas e vapori-zadas. [0039] No fundo do balão, estira-se a mistura MEG e seus sais (pela canalização 9), depois os sais são separados com o auxílio apropriados (meio 10 para separar os sais). Poder-se-á, por exemplo, utilizar um balão de sedimentação associado a uma centrifugação, qualquer meio conhecido do técnico é conveniente. Os sais saem do processo (pela canalização 11) e o MEG obtido (geralmente livre dos sais) é reciclado no flash (pela canalização 12) após eventual aquecimento. [0040] O MEG em mistura com a água (da canalização 8) é destilado em uma coluna de destilação sob vácuo 13. A água é separada na cabeça (saindo pela canalização 14) e o MEG purificado é recuperado no fundo da coluna (pela canalização 15). Ele pode então se reciclado para a produção em campo. [0041] Essa destilação corresponde à segunda etapa do reclai-ming. [0042] O vácuo é obtido por meio de um sistema de colocação sob vácuo 20 (tal como um compressor), situado sobre a canalização 21 de estiramento dos gases oriundos da destilação sob vácuo, esses gases tendo sido separados da água (saindo pela canalização 23) por um meio de separação 22 situado sobre a canalização 14 de evacuação do efluente de cabeça da coluna de destilação 13 que funciona sob vácuo. [0043] De acordo com a invenção, quando o teor em sais do MEG a tratar (ou pré-tratado) é inferior ao limite de precipitação desses sais, se opera a mesma instalação de forma diferente. [0044] Para-se a fase de reclaiming e aplica-se uma fase dita de regeneração. [0045] Para essa passagem da fase de reclaiming para a fase de regeneração, é prevista sobre a instalação uma válvula 16 sobre a canalização 9 e que fecha o acesso por meio de separação 10 dos sais, uma canalização 17 que liga o fundo do balão 7 à canalização 15 de estiramento do MEG purificado, essa canalização 17 é munida de uma válvula 18. A instalação é também munida de uma canalização 19 que permite desviar o sistema de colocação sob vácuo 20. [0046] O processo não opera mais sob vácuo, o sistema de colocação sob vácuo sendo desviado (válvula 24 fechada). A pressão é estabelecida a uma pressão igual ou superior à pressão atmosférica e preferencialmente compreendida entre 0,1 e 0,2 MPa (1 e 2 bar) absolutos. [0047] O MEG que entra no balão de flash é separado a uma temperatura inferior à temperatura de degradação do MEG (ou mais geralmente o solvente) em um primeiro fluxo de monoetileno glicol purificado e um fluxo de monoetileno glicol e de água. Esse primeiro fluxo sai no fundo do balão e, a válvula 16 estando fechada, a válvula 18 estando aberta, ele é transferido pela canalização 17 para a canalização 15. [0048] Esse fluxo de monoetileno glicol e de água é destilado para separar a água e os gases restantes (saindo pela canalização 14) e recuperar um segundo fluxo de monoetileno glicol purificado, que sai pela canalização 15. [0049] Em um caso, esse primeiro e esse segundo fluxos são misturados e evacuados para serem reutilizados como solvente. A proporção dos fluxos dependerá das condições operacionais, da qualidade da separação do flash e do nível de purificação desejado. [0050] Em um outro caso, esse segundo fluxo é eventualmente reciclado em direção à etapa de flash (balão 7) pela canalização 29. A válvula 28 autoriza ou não essa reciclagem. Essa válvula é fechada na fase de reclaiming. [0051] De preferência, uma parte desse segundo fluxo é misturada nesse primeiro fluxo. A mistura é reutilizada como solvente. A outra parte desse segundo fluxo é reciclada na etapa de flash (balão 7). [0052] O nível de purificação do MEG desejado e obtido é superior a 60% em peso e, preferencialmente, superior a 80% em peso. [0053] A água oriunda do processo contém geralmente menos de 1% em peso de MEG e, preferencialmente, menos de 0,1% em peso; ela pode ser reutilizada. [0054] Aparece claramente que esse processo permite ganhos de energia consideráveis (ganho no nível do sistema de misturador 27 do balão de separação 7 e do sistema de colocação sob vácuo 20 (tal como um compressor) e permite uma grande flexibilidade no nível da exploração, a passagem de uma fase à outra permanecendo muito simples. [0055] Uma vantagem é de poder operar no manual ou no automático, com um controle adaptado das válvulas, conforme as dosagens de sais. [0056] Esse processo permite uma excelente taxa de recuperação do solvente (em particular MEG) que é de mais de 99,5%, as perdas em MEG são, portanto, muito minimizadas. [0057] A título de exemplo, no caso em que o MEG a tratar contém 70% em peso de MEG e 30% em peso de água, o MEG purificado contendo 80% em peso de MEG e 20% em peso de água. O processo em fase de regeneração consome 30% da energia consumida pelo processo em fase de reclaiming, o que oferece um ganho em energia significativo. [0058] O processo e a instalação descritos para o MEG são convenientes para os outros solventes utilizados no tratamento de gás, tais como alcanol aminas e, por exemplo, a monoetanol amina (MEA), a dietanol amina (DEA), a metildietanol amina (MDEA), etc.

Claims

1. Processo de purificação de um solvente inibidor da formação de hidratos, esse solvente tendo um ponto de ebulição superior àquele da água e estando, em um momento pelo menos, em mistura com a água e sais, processo caracterizado pelo fato de que compreende: - eventualmente, um pré-tratamento desse solvente a tratar, esse pré-tratamento separando pelo menos em parte os hidrocarbone-tos, os condensados e os gases, e esse pré-tratamento comportando eventualmente a adição de agente químico de neutralização, - uma fase de reclaiming utilizada, quando o teor em sais desse solvente a tratar, eventualmente pré-tratado, atinge o limite de precipitação na mistura tratada, - essa fase compreendendo um flash sob vácuo, operando sob uma pressão inferior à pressão atmosférica preferencialmente compreendida entre 0,02 e 0,05 MPa (0.2 e 0.5 bar) absolutos e a uma temperatura inferior à temperatura de degradação do solvente, pelo qual é obtido um fluxo de solvente contendo os sais e um fluxo vapori-zado de solvente e de água, esse fluxo de solvente e de água é destilado sob vácuo, a uma pressão sensivelmente igual àquela reinante nesse flash sob vácuo para separar a água e recuperar um fluxo de solvente purificado, os sais são separados desse fluxo de solvente contendo os sais, depois o solvente obtido é reciclado no flash; - quando esse teor em sais na mistura tratada é inferior ao limite de precipitação, a fase de reclaiming é parada e uma fase dita de regeneração é aplicada; - essa fase de regeneração compreendendo a supressão do vácuo, o solvente a tratar, eventualmente pré-tratado, sofrendo uma etapa de flash, operando sob uma pressão igual ou superior à pressão atmosférica e preferencialmente compreendida entre 0,1 e 0,2 MPa (1 e 2 bar) absolutos e a uma temperatura inferior à temperatura de degradação do solvente, pela qual é obtido um primeiro fluxo de solvente purificado e um fluxo de solvente e de água, esse fluxo de solvente e de água é destilado sob uma pressão sensivelmente igual àquela reinante nesse flash, a água é separada e um segundo fluxo de solvente purificado é obtido, esse segundo fluxo sendo misturado a esse primeiro fluxo, e/ou reciclado nesse flash.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o solvente ser o monoetileno glicol.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o solvente ser uma alcanol amina.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o solvente ser escolhido no grupo formado pela mo-noetanol amina (MEA), a dietanol amina (DEA), a metil dietanol amina (MDEA).

5. Processo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o solvente a tratar não sofre tratamento para separar os sais divalentes.

6. Instalação de purificação de um solvente inibidor da formação de hidratos, caracterizada pelo fato de esse solvente ter um ponto de ebulição superior àquele da água e estar, em um momento pelo menos, em mistura com a água e os sais, essa instalação compreendendo: - um balão de flash (7) munido de uma canalização (6) de introdução do solvente a tratar, de uma canalização (8) de saída de uma mistura de solvente e de água, de uma canalização (9) de saída de uma mistura de solvente e de sais; - um meio 10 de separação dos sais munido de uma canalização 9bis de introdução da mistura de solvente e de sais, essa canalização 9bis comportando uma válvula 16, o meio 10 sendo também munido de uma canalização 11 de saída dos sais separados e de uma canalização 12 de saída do solvente separado dos sais, essa canalização 12 sendo ligada ao balão de flash 7 e munida de uma válvula 26; - uma coluna de destilação 13 podendo operar sob vácuo, munida de uma canalização 6 de introdução 8 dessa mistura de solvente e de água, de uma canalização de saída 15 do solvente purificado situada no fundo da coluna, de uma canalização de saída 14 da água e de gás, situada na cabeça de coluna; - uma canalização 17 munida de uma válvula 18, ligando essa canalização 9 à canalização 15 de saída do solvente purificado; - um sistema de colocação sob vácuo 20 que pode liberar uma pressão reduzida na coluna de destilação e o balão de flash, uma canalização 19 de desvio desse sistema e válvulas 24 e 25 no nível respectivamente desse sistema e da canalização de desvio; - uma canalização 29 munida de uma válvula 28, que liga a canalização 15 ao balão de flash 7 e essa instalação funcionando segundo 2 fases, conforme o teor em sais do solvente liberado pelo meio de dosagem: - em uma das fases, as válvulas 18, 25 e 28 são fechadas, as válvulas 26, 16 e 24 são abertas, e esse sistema de colocação sob vácuo fornece uma pressão reduzida; - na outra fase, as válvulas 16, 26 e 24 são fechadas, as válvulas 18, 25 e 28 são abertas e esse sistema de colocação sob vácuo é parado.

7. instalação, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de comportar a montante o balão de flash, um meio 4 de separação dos hidrocarbonetos, dos condensados e dos gases.

8. Instalação, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de comportar uma canalização 5, para a introdução de um agente químico de neutralização.

9. Instalação, de acordo com uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de comportar uma canalização 14 de introdução de água e de gás em um meio 22 de separação dos gases dessa água, esse meio comportando uma canalização 23 de saída da água e uma canalização 21 de saída dos gases, essa canalização 21 sendo ligada ao sistema de colocação sob vácuo 20.