BR112012010935A2

BR112012010935A2 - Método para operar instalações para produção de hidrato de gás misturado

Info

Publication number: BR112012010935A2
Application number: BR112012010935-9A
Authority: BR
Inventors: Masahiro Takahashi; Kenichi Sano; Toru Iwasaki; Nobuyasu Kanda
Original assignee: Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd.
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2020-12-29
Also published as: JP5529504B2; JP2011105794A; US8921626B2; WO2011058980A1; EP2500403A4; EP2500403A1; AU2010319101A1; MY162835A; US20120232318A1

Abstract

método para operar instalações para produção de hidrato de gás misturado. a operação de uma instalação para a produção de um gás hidrato é estabilizada pelo preparo das fases de gás em fases jusantes tendo o mesmo equilíbrio de composição como a fase de gás em uma etapa de geração. a fase de gás em uma etapa de geração de hidrato de gás misturado é circulada através das fases de gás com etapas jusantes posicionadas abaixo da etapa de geração de hidrato de gás misturado, e as fases de gás com etapas jusantes sendo assim preparadas para ter o mesmo equilíbrio de composição da fase de gás ba etapa de geração.

Description

"MÉTODO PARA OPERAR INSTALAÇÕES PARA PRODUÇÃO DE HIDRATO

DE GÁS MISTURADO" A presente invenção refere-se à um método para operar uma instalação para a produção de hidrato de gás misturado pela reação entre um gás misturado e

5 água.

Assim, o seguinte procedimento foi conhecido.

Especificamente, gás natural e água são reagidos entre si em uma temperatura superior que o ponto de gelo em uma pressão superior que a pressão atrnosférica para formar um hidrato de gás natural sem água congelada.

O hidrato de gás natural então formado é

10 fisicamente desidratado.

Assim, o contudo de água do hidrato de gás natural é reduzido pela reação do gás natural com conteúdo de água residual contido no hidrato de gás natural durante a etapa de desidratação física ou após a desidratação para gerar um hidrato de gás natural.

O resultante é resfriado à uma temperatura inferior que o ponto de gelo, seguido pela despressurização

15 (ver, por exemplo, Documento Patente 1). Entretanto, no caso onde a fase do gás no meio de desidratação física, uma seção de transferência, ou similar tem uma composição de gás natural neste sistema de produção, um hidrato de gás adicional podendo ser gerado à partir de componentes pesados (etano, propano, butano, e outros) contidos na

20 composição. lsto poderá resultar em um problema na operação como a falha na transferência em alguns casos.

Para supriniir a ocorrência do referido problema operacional, as fases do gás em instalações jusantes da etapa de geração tem que estar em um estado de % equillbrio com hidrato e água, em outras palavras, as fases do gás tem que ter a

25 mesma composição do gás daquela do tanque de geração.

Como uma invenção análoga à isto, por exemplo, o Documento Patente 2 é conhecido.

Entretanto, esta invenção requer uma instalação auxiliar de alta escala para o ajuste de um gás misturado suprido à um tanque de geração pela diluição com um compor)ente principal do gás misturado, ou seja, requerendo uma instalação

30 auxiliar de grande escala incluindo o sistema de controle.

Além disso, o ajuste para a composição de equillbrio é dificil sob as condições de geração, e ainda haverá problemas para que o hidrato de gás seja gerado em instalações jusantes.

2l10 Documento Patente 1: Publicação do Pedido de Patente japonês Kokai No.

2003-105362 Documento Patente 2: Publicação do Pedido de Patente japonês Kokai No.

2008-248190 5 A presente invenção foi realizada para solucionar os problemas citados acima. Um objetivo da presente invenção é simplificar uma usina sem instalações de diluição de um gás matéria prima, e prover um método para a operação de uma instalação (usina) para a produção de hidrato de gás misturado, o método sendo 10 habilitado para estabilizar a operação pela realização de fases do gás dentro de etapas jusantes onde a mesma composição de equilíbrio da fase do gás da etapa de geração. A presente invenção é caracterizada por incluir a circulação de uma fase do gás de uma etapa de geração do hidrato de gás misturado à uma fase do gás dentro 15 de uma etapa jusante posicionada abaixo da etapa de geração do hidrato de gás misturado para então realizar a fase do gás dentro de cada etapa tendo a mesma composição de equilíbrio daquela fase do gás na etapa de geração. A presente invenção é caracterizada por a etapa jusante se uma etapa de desidratação. 20 A presente invenção é caracterizada por a etapa jusante incluir uma etapa de desidratação, e uma etapa de moldagem, e uma etapa de resfriamento.

- Na presente invenção, a fase do gás dentro da etapa de geração do hidrato de gás misturado é circulada à fase do gás dentro da etapa jusante posicionada 4 abaixo da etapa de geração do hidrato de gás misturado, e a fase do gás dentro 25 de cada etapa sendo feita para ter a mesma composição de equilíbrio daquela da fase do gás dentro da etapa de geração. De acordo com isso, a geração de um adicional hidrato de gás misturado é suprimida na instalação de desidratação física e uma instalação de transferência provida abaixo da etapa de geração. lsto torna possÍvel antecipadamente eliminar a possibilidade da ocorrência de 30 problemas operacionais como entupimento ou disfunção do equipamento atribuído a geração de um hidrato de gás misturado. Além disso, uma instalação de diluição para o gás matéria prima como nas invenções convencionais não mais será necessário, e a simplificação da usina será alcançada.

Para uma melhor compreensão da invenção, referência detalhada será feita da mesma com relação aos desenhos em anexo, apresentados em caráter exemplificativo e não limitativo, nos quais: - A Figura 1 é um diagrama de bloco para ilustração de um processo básico de

5 um método para operar uma instalação para a produção de um hidrato de gás misturado de acordo com a invenção;

- - A Figura 2 é uma diagrama de bloco para ilustração de um processo para atual aplicação do método de operação de uma instalação para a produção de um hidrato de gás misturado de acordo com a presente invenção;

10 - A Figura 3 é um diagrama de configuração esquemática de uma instalação para a produção de um hidrato de gás misturado de acordo com a presente invenção.

A seguir, configurações da presente invenção serão descritas pelo uso dos desenhos. 15 (1) Configuração 1 Como mostrado na Figura 1, uma instalação (usina) básica A para a produção de um hidrato de gás misturado de acordo com a presente invenção inclui um tanque de geração de gás 1 e uma torre de desidratação 2. Uma parte da fase do gás la do tanque de geração de hidrato 1 se comunica com a parte da fase

20 do gás 2a da torre de desidratação 2 através de uma primeira tubulação 25a.

A parte da fase do gás 2a da torre de desidratação 2 se comunica com a parte da fase do gás la do tanque de geração de hidrato de gás 1 através de uma segunda tubulação 30a, uma ventoinha 51 e uma tubulação de circulação 52. b Além disso, uma parte 1Íquida-sólida lb do tanque de geração de hidrato de gás

25 1 se comunica com uma parte 1Íquida-sólida 2b da torre de desidratação 2 através de uma quinta tubulação 25b.

A parte 1Íquida-sólida 2b da torre de desidratação 2 se comunica com uma instalação para o subseqüente processo através de uma sexta tubulação 30b.

Além disso, o tanque de geração do hidrato de gás 1 inclui uma tubulação de suprimento do gás matéria prima 7 e uma 30 tubulação de suprimento de água matéria prima 8, e ainda incluindo um agitador (não ilustrado) para agitar a fase 1Íquida-sólida.

A seguir, um método para operar a instalação para a produção de um hidrato de gás misturado será descrito.

Um gás misturado, por exemplo, gás natural g, suprido no tanque de geração de hidrato de gás 1 através da tubulação de suprimento do gás matéria prima 7 é reagido com água w suprido através d da tubulação de suprimento da água matéria prima 8 para então formar um hidrato de gás natural. O hidrato de gás 5 natural no tanque de geração de hidrato de gás 1 é suprido à torre de desidratação 2 juntamente com água w para desidratação. O hidrato de gás - natural desidratado h é retirado da instalação para subseqüente processo através da sexta tubulação 30b. Além disso, direcionando a ventoinha 51 se forçará um gás não reagido na parte 10 da fase do gás 1a do tanque de geração de hidrato 1 para circular à partir da fase do gás 1a do tanque de geração do hidrato de gás 1 através da primeira tubulação 25a, a parte da fase do gás 2a da torre de desidratação 2, a quarta tubulação 30a, a ventoinha 51, e a tubulação de circulação 52 para a parte da fase do gás la do tanque de geração do hidrato de gás 1.

15 Assim, a fase do gás dentro da parte da fase de gás 2a da torre de desidratação 2 tem a mesma composição de equillbrio da fase do gás (gás não reagido) dentro da parte de fase do gás la do tanque de geração de hidrato de gás 1. De acordo com isto, a geração de um adicional hidrato de gás é suprimida nas instalações jusantes como a torre de desidratação 2. Esta operação elimina os 20 problemas como entupimento e mal funcionamento do equipamento. Notar que os mesmos efeitos poderão também ser obtidos pela conexão da tubulação de suprimento de gás matéria prima 7 e a tubulação de circulação 52 juntas para misturar o gás natural suprido através da tubulação de suprimento do b gás matéria prima 7 com o gás não reagido circulado através da tubulação de 25 circulação 52. (2) Configuração 2 Como mostrado na Figura 2, uma instalação (usina) A' para a produção de hidrato de gás misturado de acordo com a presente invenção inclui um tanque de geração de hidrato de gás 1, uma torre de desidratação 2, um granulador 3, e um 30 tanque de resfriamento do granulo (sedimento) 4. Uma parte da fase do gás la do tanque de geração de hidrato de gás 1 se comunica com a parte da fase do gás 2a da torre de desidratação 2 através de uma primeira tubulação 25a. A parte da fase do gás 2a da torre de desidratação 2 se comunica com uma parte de fase do gás 3a do granulador 3 através de uma segunda tubulação 30a. A parte da fase do gás 3a do granulador 3 se comunica com uma parte da fase do gás 4 a do tanque de resfriamento do grânulo 4 através de uma terceira tubulação 34a. A parte da fase do gás 4a do tanque de resfriamento do grânulo 4 5 se comunica com a parte da fase do gás la do tanque de geração de hidrato de gás através de uma quarta tubulação 43a, uma ventoinha 51 e uma tubulação de circulação 52. Além disso, uma parte 1Íquida-sólida lb do tanque de geração de hidrato de gás 1 se comunica com uma parte sólida4íquida 2b da torre de desidratação 2 10 através de uma quinta tubulação 25b. A parte 1Íquida-sólida 2b da torre de desidratação 2 se comunica com uma parte 1Íquida-sólida 3b do granulador 3 através de uma sexta tubulação 30b. A parte 1Íquida-sólida 3b do granulador 3 se comunica com uma parte 1Íquida-sólida 4b do tanque de resfriamento do grânulo 4 através de uma sétima tubulação 34b. A parte 1Íquida-sólida 4b do tanque de 15 resfriamento do grânulo 4 se comunica com uma instalação para o subseqüente processo através de uma oitava tubulação 43b. A seguir, um método para operar a instalação (usina) para a produção de um hidrato de gás misturado será descrito. Um gás misturado, por exemplo, gás natural g, suprido no tanque de geração de 20 hidrato de gás 1 através da tubulação de suprimento de gás matéria prima 7 é reagido com água w suprida através da tubulação de suprimento de água - matéria pritna 8 para então formar um hidrato de gás natural. O hidrato de gás natural no tanque de geração de hidrato é suprido à torre de desidratação 2 . juntamente com água w para desidratação. O hidrato de gás natural é suprido ao 25 granulador 3 através da sexta tubulação 30b, e moldado em grânulos em predeterminada forma e tamanho. Os grânulos são supridos ao tanque de resfriamento de grânulo 4 através da sétima tubulação 34b, e resfriado à uma

F predeterminada temperatura. Os grânulos então resfriados sãcj retirados da instalação para o subseqüente processo através da oitava tubulação 43ÍÍ.

30 Além disso, o direcionamento da ventoinha 51 força um gás não reagido na parte da fase do gás la do tanque de geração de hidrato de gás 1 para circular à partir da parte da fase do gás 1a do tanque de geração de hidrato de gás 1 através da primeira tubulação 25a, a parte da fase do gás 2a da torre de desidratação 2, a segunda tubulação 30a, a parte da fase do gás 3a do granulador 3, a terceira tubulação 34a, a parte da fase do gás 4a do tanque de resfriamento de grânulo 4, a quarta tubulação 43a, a ventoinha 51, e a tubulação de circulação 52 para a parte da fase do gás la do tanque de geração do hidrato de gás 1.

5 Assim, as fases de gás dentro da parte da fase do gás 2a da torres de desidratação 2, a parte da fase do gás 3a do granulador 3, e a parte da fase do - gás 4a do tanque de resfriamento de grânulo 4 tem a mesma composição de equillbrio da fase de gás (gás não reagido) dentro da parte da fase do gás 1a do tanque de geração de hidrato de gás 1. De acordo com isso, a geração de um 10 adicional hidrato de gás é suprimida nas instalações jusantes como a torre de desidratação 2, o granulador 3, e o tanque de resfriamento de grânulo 4. Isto elimina os problemas operacionais como entupimento de disfunção do equipamento. Notar que os mesmos efeitos poderão também ser obtidos pela conexão da 15 tubulação de suprimento da gás matéria prima 7 e a tubulaçáo de circulação 52 juntas para pré-misturar o gás natural g suprido através da tubulação de suprimento de gás matéria prima 7 com o gás não reagido circulado através da tubulação de circulação 52. (3) Configuração 3 20 Como mostrado na Figura 3, a usina A" para a produção de hidrato de gás misturado da presente invenção inclui um tanque de geração de hidrato de gás 1, uma torre de desidratação 2, um granulador 3, um tanque de resfriamento de grânulo 4, um tanque de armazenamento de grânulo 5 e um dispositivo de despressurização 6. 25 O tanque de geração de hidrato de gás 1 inclui um agitador 12, e também inclui um bocal de injeção de gás 13 abaixo do agitador 12. O tanque de geração do hidrato de gás 1 inclui uma tubulação de suprimento de gás matéria prima 7 e uma tubulação de suprimento de água matéria prima 8 em parte superior 11a do mesmo. A tubulação de suprimento de gás matéria prima 7 inclui uma válvula de 30 ajuste da quantidade de fluxo 9, e a tubulação de suprimento da água matéria prima 8 inclui uma válvula 10. O tanque de geração de hidrato de gás 1 inclui uma rota de circulação de gás 14 através da qual a parte superior 11a se comunica com o bocal de injeção de gás

13. Um gás não reagido g' em uma parte da fase do gás la é suprido ao bocal de injeção de gás 13 por uma primeira ventoinha 15, e resfriado à uma predeterminada temperatura por um primeiro refrigerador 16. A parte da fase do gás la do tanque de geração de hidrato de gás 1 se comunica com a parte da 5 fase do gás 2a da torre de desidratação 2 através de uma primeira tubulação 25a.

- Além disso, uma parte inferior 11b do tanque de geração de hidrato de gás 1 se comunica com uma parte inferior 21a da torre de desidratação 2 através da quinta tubulação (tubulação de suprimento de mistura flulda (lama)) 25b 10 incluindo uma bomba da mistura fluída 24. Uma rota de circulação da mistura flulda 26 ramificada da tubulação de suprimento da mistura fluída 25b é conectada à uma superflcie lateral do tanque de geração de hidrato de gás 1. A rota de circulação da mistura flulda 26 inclui uma segunda bomba de mistura flulda 27 e um segundo refrigerador, resfriando a mistura flulda s passando 15 através da rota de circulação da mistura fluída 26. A torre de desidratação 2 inclui um corpo da torre cilíndrica vertical 21, uma parte de drenagem oca 22 provida concentricamente para fora do corpo da torre 21, e uma tela 23 provida na parte do corpo da torre voltada para a parte de drenagem

22. A parte de drenagem 22 se comunica com a rota de circulação da mistura 20 flulda 26 através de uma tubulação de drenagem 29. A torre de desidratação 2 supre um hidrato de gás desidratado n ao granulador 3 através de uma sexta tubulação (alimentador do tipo parafuso) 30b. Além disso, a parte da fase do gás 2a da torre de desidratação 2 e a parte da fase do gás 2a da parte de drenagem " 22 se comunicando com a parte da fase do gás 3a do granulador 3 através da 25 segunda tubulação 30a. O granulador 3 é um granulador de alta pressão no qual um par de cilindros de briquetagem 32, 32 são providos em um recipiente tolerável à pressão 31. O granulador 3 forma grânulos p em uma predeterminada forma (por exemplo, forma de lente, forma de amêndoa, forma de travesseiro, ou outras) de um 30 hidrato de gás pulverizado. Além disso, a parte da fase do gás 3a do granulador 3 se comunica com uma parte da fase do gás 4a do tanque de resfriamento de grânulo 4 através de uma terceira tubulação 34a. Além disso, uma parte extrema inferior do granulador 3 é conectada à uma parte extrema superior do tanque de resfriamento de grânulo 4 através de uma sétima tubulação (duto de descarga do grânulo) 34b. O tanque de resfriamento de grânulo 4 inclui um recipiente oco em forma de funil 41 e uma câmara de resfriamento 42 provida fora do recipiente oco 41. A câmara 5 de resfriamento 42 resfria os grânulos p no recipiente oco 41. Além disso, o tanque de resfriamento de grânulo 4 é conectado à parte superior 11a do tanque · de geração de hidrato de gás 1 através de uma quarta tubulação 43a e uma tubulação de circulação 52 incluindo uma segunda ventoinha 51. O dispositivo de despressurização 6 é provido em uma parte mediana de uma 10 oitava tubulação (duto) 43b através da qual uma parte extrema inferior do tanque de resfriamento de grânulo 4 se comunica com uma parte extrema superior do tanque de armazenamento de grânulo 5. O dispositivo de despressurização 6 inclui uma válvula superior 62 em uma parte superior de um recipiente cillndrico 61 e uma válvula inferior 63 em uma parte inferior do recipiente cilíndrico 61.

15 A seguir, um método para operar a usina (instalação) para a produção de um hidrato de gás misturado será descrita. Primeiramente, água w no tanque de geração de hidrato de gás 1 é resfriada à uma predeterminada temperatura (por exemplo, 3° C) pelo direcionamento da segunda bomba de mistura flulda 27 e do segundo refrigerador 28 provido na 20 rota de circulação da mistura fluída 26. Assim, enquanto um gás misturado, por exemplo, gás natural g, em uma predeterminada pressão (por exemplo, 5 MPa) estiver sendo suprido da tubulação de suprimento do gás matéria prima 7 ao tanque de geração de hidrato de gás 1, o gás não reagido g' na parte da fase de gás la do tanque de 25 geração de hidrato de gás 1 é suprido ao bocal de injeção de gás 13 pelo direcionamento da primeira ventoinha 15 e do primeiro refrigerador 16 provido na rota de circulação de gás 14. O gás natural g suprido ao bocal de injeção de gás 13 é injetado em numerosas bolhas finas na água 1, e então agitado com o agitador 12. De acordo com isto, o 30 gás natural g e a água w são sujeitos à reação de hidratação para formar um hidrato de gás natural. A composição do gás natural é: 86.88% de metano, 5.20% de etano, 1.86% de propano, 0.42°6 de i-butano, 0.47°6 de n-butano, 0.1 5°6 de i-pentano, 0.08°6 de

9l10 n-pentano, 1°6 de dióxido de carbono e outros. Entretanto, uma vez que partes pesadas como etano e propano são prováveis de reagir com água, a fase do gás dentro da parte da fase do gás la do tanque de geração de hidrato de gás 1 será rica em metano. O hidrato de gás natural com água w forma uma mistura fluída s, que é suprida à parte inferior 21a da torre de desidratação 2 pela bomba da mistura fluída

24. O hidrato de gás n desidratado pela torre de desidratação 2 é suprido ao granulador 3 à partir de uma parte superior da torre de desidratação 2 através da sexta tubulação (alimentador tipo parafuso) 30b, e processado em grânulos p em predeterminada forma e tamanho. Os grânulos moldados p pelo granuiador 3 são supridos ao tanque de resfriamento de grânulo 4 através da sétima tubulação (duto de descarga de grânulo) 34b, e resfriado à uma predeterminada temperatura (por exemplo, -20° C). Os grânulos p resfriados pelo tanque de resfriamento de grânulo 4 são despressurizados pelo dispositivo de despressurização 6 à uma predeterminada pressão (por exemplo, uma pressão levemente superior à pressão atmosférica) e então armazenados no tanque de armazenamento de grânulos 5. Além disso, uma vez que a segunda ventoinha 51 é direcionada, o gás não reagido g' na parte da fase do gás la do tanque de geração de hidrato de gás 1 é forçado a retornar à parte da fase do gás 1a do tanque de geração de hidrato de gás 1 através da primeira tubulação 25a, a parte da fase do gás 2a da torre de desidratação 2, da terceira tubulação 34a, da parte da fase do gás 4a do tanque de resfriamento de grânulo 5, da quarta tubulação 43a, e da tubulação de circulação 52. Assim, as fases do gás dentro de parte da fase do gás 2a da torre de desidratação 2, a parte da fase do gás 3a do granulador 3, e a parte da fase do gás 4a do tanque de resfriamento de grânulo 4 tem a mesma composição de equilibrio da fase do gás (gás não reagido g') dentro da parte da fase do gás la do tanque de geração do hidrato de gás 1. De acordo com isso, a geração de um adicional hidrato de gás é suprimida na instalação jusante como a torre de desidratação 2, o granulador 3, e o tanque de resfriamento de grânulo 4, ou da primeira a quarta tubulações 25a, 30a, 34a, 43a.

Notar que os mesmos efeitos poderão ainda ser obtidos pela conexão da tubulação de suprimento de gás matéria prima 7 e a tubulação de circulação 52 juntas para pré-misturar o gás natural g suprido através da tubulação de suprimento de gás matéria prima 7 com o gás não reagido g' retornado através 5 da tubulação de circulação 52.

EXPLANAÇÃO DAS REFERÊNCIAS NUMÉRICAS - 1 tanque de geração de hidrato de gás 2 torre de desidratação 3 granulador 10 4 tanque de resfriamento de grânulo

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. "MÉTODO PARA OPERAR INSTALAÇÕES PARA PRODUÇÃO DE HIDRATO DE GÁS MISTURADO", caracterizado por compreender a circulação de uma fase do gás dentro de uma etapa de geração de hidrato de gás . 5 misturado à uma da etapa de fasedo geração dohidrato gás dentro de uma de gás etapa para misturado jusante posicionada então realizar a afase seguir do · gás dentro de cada etapa tendo a mesma composição de equilíbrio daquela fase do gás dentro da etapa de geração.

2. "MÉTODO PARA OPERAR INSTALAÇÕES PARA PRODUÇÃO DE 10 HIDRATO DE GÁS MISTURADO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa jusante ser uma etapa de desidratação.

3. "MÉTODO PARA OPERAR INSTALAÇÕES PARA PRODUÇÃO DE HIDRATO DE GÁS MISTURADO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa jusante incluir uma etapa de desidratação, uma etapa 15 de moldagem e uma etapa de resfriamento.