BR112018000918B1

BR112018000918B1 - Processo para recuperar monoetilenoglicol (meg)

Info

Publication number: BR112018000918B1
Application number: BR112018000918-0A
Authority: BR
Inventors: Christopher Stephen King; Brian Edward Messenger; Harihara V. Nemmara; Z. Frank Zheng; Shihui ZHOU
Original assignee: Cameron International Corporation
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2021-08-03
Also published as: US20200079713A1; MY187069A; EP3322684B1; BR112018000918A2; US20170015613A1; EP3322684A4; CA2992562A1; CN107848923A; AU2016292774A1; EP3322684A1; AU2016292774B2; US11524927B2; WO2017011195A1; MX2018000630A

Abstract

processo para recuperar monoetilenoglicol. (meg) o monoetilenoglicol (meg) pode ser recuperado por um processo que inclui o contato com uma corrente de meg-água-sal com um fluido de transferência de calor e depois separação do meg e água no recipiente separador de vaporização instantânea onde a pressão é superior a 0,3 bara (0,03 mpa), a temperatura estando na faixa de acima de 120 °c a cerca de 250 °c e o tempo de permanência do meg e da água variando de cerca de 1 segundo a cerca de 10 minutos e, em seguida, remoção do meg e da água em uma parte superior do recipiente separador de vaporização instantânea e remoção do sal do recipiente separador de vaporização instantânea. em algumas modalidades, espera-se que a temperatura do processo possa variar de acima de 165 °c a cerca de 250 °c e/ou que a pressão possa ser atmosférica.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] Esta invenção refere-se geralmente a um processo para recuperação de monoetilenoglicol (MEG) a partir de um líquido miscível com água e mais particularmente refere-se a métodos para recuperação de MEG com um fluido de transferência de calor a temperaturas elevadas e a pressões mais elevadas do que as utilizadas convencionalmente.

[0002] Nos processos convencionais de recuperação de MEG, que envolvem a remoção de um sal de uma solução de MEG-água, uma corrente de MEG-água-sal é posta em contato com uma corrente de reciclagem de MEG saturado com sal a uma temperatura acima do ponto de condensação do suprimento recebido de modo que os componentes voláteis do suprimento sejam completamente vaporizados e os componentes de sal dissolvidos do suprimento sejam precipitados e removidos do fluido de transferência de calor. A corrente de reciclagem de MEG atua como um fluido de transferência de calor. Uma corrente de hidrocarbonetos (ou outro fluido não volátil) também pode ser utilizada como corrente de reciclagem.

[0003] Os processos de recuperação de MEG convencionais incluem, mas não estão necessariamente limitados aqueles descritos na Patente n° U.S. 6.685.802 (“a patente n° '802"), no processo de Patente n° U.S. 5.993.608 ("a patente n° '608"), o processo de Patente n° U.S. 6.340.373 ("a patente n° '373").

[0004] Conforme observado, esses processos envolvem a remoção de sal de glicol que é usado na desidratação de gás natural e para prevenir a formação de hidrato em instalações de produção de petróleo e gás. E como mencionado, a desmineralização é tipicamente feita por um processo de vaporização instantânea no qual um líquido de reciclagem aquecido fornece calor para vaporizar uma corrente aquosa de glicol enquanto coleta o sal precipitado e outro material sólido em um resíduo líquido que pode então ser removido do processo. Os processos descritos nas patentes n° '802, '608 e '373 incluem cada processo de vaporização instantâneo semelhante ao acima e tais processos de vaporização instantâneos foram ou são aplicados na indústria de petróleo e gás para remover o sal indesejado do glicol.

[0005] A temperatura acima da qual o MEG se degrada significativamente é amplamente aceita como sendo aproximadamente 165 °C. Como resultado, o processo de vaporização instantâneo é realizado a pressões sub-atmosféricas (0,1-0,3 barA; 0,01-0,03 MPa) para alcançar a vaporização completa do MEG e dos componentes da água a temperaturas bem abaixo da temperatura de degradação aceita de 165 °C. A temperatura de saída do aquecedor de reciclagem em separadores instantâneos convencionais é tipicamente limitada a um valor superior de 150 °C como consequência da preocupação com a degradação de MEG.

[0006] Os processos convencionais de recuperação de MEG empregam um grande inventário de recirculação de MEG concentrado que é empregado para proporcionar o aquecimento, como exemplificado na Pat. n° U.S. 8.728.321. Essa recirculação de MEG tem um tempo de permanência muito longo no sistema de recuperação de MEG (na ordem de vários meses a vários anos às altas temperaturas necessárias para a vaporização completa).

[0007] O longo tempo de permanência para a corrente de MEG recirculada e saturada em sal (convencionalmente referida como MEG de reciclagem) torna o processo de degradação um problema. Como consequência desse longo tempo de permanência, a operação em pressão reduzida foi convencionalmente considerada essencial para evitar uma degradação significante de MEG com consequente redução no pH no sistema através da degradação do MEG em ácido fórmico, ácido acético, ácido glicólico e outros ácidos carboxílicos. A redução do pH conduz, potencialmente, ao aumento das taxas de corrosão. Sob tais circunstâncias, para manter um sistema operável, é necessário fazer uma purga e descarte periódicos do MEG degradado do sistema, resultando em perdas significativas de MEG e potencial impacto ambiental ao lidar com esse produto residual. O custo do descarte e a substituição do MEG podem ser significativos.

[0008] Por conseguinte, seria desejável se um processo melhorado para recuperação de MEG que minimizasse ou evitasse um ou mais desses problemas fosse descoberto.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] Em uma modalidade não limitativa, é proporcionado um processo para recuperar monoetilenoglicol (MEG), em que o processo inclui pôr em contato uma corrente que compreende MEG, água e pelo menos um sal com um fluido de transferência de calor, opcionalmente em um recipiente separador instantâneo, que separa instantaneamente o MEG e a água da corrente no recipiente separador instantâneo onde a pressão é superior a 0,3 barA (0,03 MPa), a temperatura estando na faixa de 110 °C a cerca de 250 °C; altemativamente acima de 150 °C a cerca de 220 °C e o tempo de permanência do MEG e a água variando de cerca de 1 segundo a cerca de 10 minutos. O processo inclui ainda a remoção do MEG e da água em uma parte superior do recipiente separador instantâneo e a remoção de pelo menos um sal do recipiente separador instantâneo.

BREVE DESCRIÇÃO DA FIGURA

[0010] A FIG. 1 mostra esquematicamente um recipiente separador instantâneo usado em um processo para remoção de matéria sólida da porção inferior de um recipiente que contém líquido de processo e matéria sólida indesejada e para remoção de MEG e água em uma parte superior.

[0011] Será apreciado que a Figura é uma ilustração esquemática que não está em escala ou proporção e, como tal, algumas das partes importantes da invenção podem ser exageradas para ilustração.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0012] O método refere-se a um processo em que é utilizada uma corrente de hidrocarbonetos (ou outro fluido não volátil) para proporcionar o aquecimento para vaporizar os componentes MEG e água do suprimento. Verificou-se que a degradação do MEG não é instantânea e constatou-se ainda que um recipiente separador instantâneo pode ser operado a pressões mais altas sem qualquer aumento significativo observado nos produtos de degradação de MEG, desde que o tempo de permanência do MEG no recipiente separador instantâneo seja reduzido ao mínimo. Os testes foram realizados a pressão atmosférica e uma operação de pressão mais alta em princípio também deve ser alcançável.

[0013] Essa constatação permite que o recipiente separador instantâneo opere a pressões acima da faixa atualmente reconhecida de 0,1 a 0,3 barA (0,01 a 0,03 MPa); alternativamente, onde a pressão é atmosférica e acima desta; e em uma modalidade não limitativa diferente em que a pressão é de cerca de atmosférica mais 5 psi (1,34 barA) e, portanto, a temperaturas significativamente maiores do que o limite previamente reconhecido de 165 °C. Os benefícios de operar na faixa de 0,1 a 0,3 barA (0,01 a 0,03 MPa) incluem, mas não são necessariamente limitados a: 1) O tamanho reduzido de equipamento devido à velocidade reduzida da fase de vapor a uma pressão mais alta. Os vapores do separador instantâneo podem ser descarregados no sistema tipo flare do local sem os requisitos para um sistema de vácuo. 2) O potencial para eliminar o sistema de vácuo que não só economiza custos e complexidade do equipamento. 3) Redução do potencial de entrada de oxigênio, outra causa de degradação de MEG.

[0014] Mais detalhadamente, o processo envolve uma corrente de entrada de MEG/água entrando em um recipiente separador instantâneo onde o MEG e a água vaporizam rapidamente e completamente a temperaturas superiores a 150 °C e pressões superiores a 0,3 barA (0,03 MPa); alternativamente superior a 0,5 barA (0,05 MPa) sem qualquer inventário de MEG/água restante no dispositivo que possa ser exposto à alta temperatura por um período prolongado. Em uma modalidade não limitativa, a temperatura do separador instantâneo está na faixa de cerca de ou acima de 110 °C, alternativamente cerca ou acima de 120 °C, independentemente a cerca de 250 °C; em outra modalidade não limitativa acima de 150 °C independentemente a cerca de 220 °C; alternativamente de acima de 165 °C independentemente a cerca de 220 °C. Quando o termo "independentemente" é usado neste documento em relação a uma faixa, significa que qualquer limite inferior pode ser combinado com qualquer limite superior para dar uma faixa alternativa adequada. A faixa de temperatura ideal depende da composição da entrada de suprimento e da pressão de operação. Um maior teor de MEG necessita de temperaturas mais elevadas. Em uma modalidade não limitativa, se a temperatura de equilíbrio do reservatório líquido for mantida a cerca de 220 °C, mas houver uma temperatura diferencial através do permutador de calor de reciclagem e se for necessária uma temperatura elevada porque o tempo de permanência do MEG é mantido ao mínimo, então, a temperatura de saída do aquecedor de reciclagem e assim a temperatura diferencial do aquecedor de reciclagem podem ser aumentadas. Isso pode dar uma vantagem adicional de reduzir a taxa de fluxo de reciclagem, permitindo assim bombas menores e tubulações de diâmetro menor.

[0015] O tempo de permanência do MEG e a água variam de cerca de 1 segundo independentemente a cerca de 10 minutos, altemativamente de cerca de 10 segundos independentemente a cerca de 5 minutos e em uma modalidade não limitativa diferente, de cerca de 20 segundos independentemente a cerca de 1 minuto. Em geral, quanto menor for o tempo de permanência melhor, mas há uma quantidade de tempo finito necessária para aquecer o suprimento até seu ponto de efervescência e depois para vaporizá-lo.

[0016] Os fluidos de transferência de calor adequados incluem, mas não são necessariamente limitados a, hidrocarbonetos aromáticos, álcoois, glicóis, aminas, líquidos à base de silicone e suas misturas, em que estes fluidos de transferência de calor não são miscíveis com MEG. Em um exemplo não limitativo, uma mistura adequada de hidrocarbonetos aromáticos sintéticos é o fluido de transferência de calor THERMINOL® ADX-10 disponibilizado por Solutia Inc. Misturas de hidrocarbonetos parafínicos tais como PARATHERM HE® e XCELTHERM® 600 também podem ser utilizadas como fluidos de transferência de calor. Líquidos adequados à base de silicone incluem, mas não são necessariamente limitados, DURATHERM S e similares.

[0017] Sais que podem contaminar a corrente de suprimento incluem, mas não são necessariamente limitados ao cloreto de sódio (NaCI), cloreto de cálcio (CaCh), outros cloretos, óxidos, sulfatos, acetatos, nitratos, fosfatos, bicarbonatos e carbonatos de sódio, potássio, cálcio, magnésio, ferro, cobre, chumbo, bário, estrôncio e semelhantes e suas combinações. Além disso, a corrente de alimentação também pode conter uma série de produtos químicos de garantia de fluxo opcionais, tais como inibidores de incrustações, inibidores de corrosão, inibidores de cera e absorvedores de oxigênio.

[0018] Como mostrado na FIG. 1, a parte inferior de um recipiente separador instantâneo 10 contém uma mistura que inclui o líquido do processo 12 (isto é, o fluido de transferência de calor) que é substancialmente imiscível com água e matéria sólida não dissolvida ou sal na forma de partículas. Os sólidos não dissolvidos podem ser removidos do processo por uma variedade de tecnologias, incluindo, mas não necessariamente limitadas a, meios de transporte tais como um tubo de descida 14 conectado próximo a base do recipiente 10 a um tanque de coleta de sólidos 16. A remoção dos sólidos do processo pode ser conseguida ao empregar uma dentre uma variedade de processos de separação de sólidos e líquidos comercialmente disponíveis, tais como tanques de assentamento (como mostrado na Figura 1) ou centrífugas. A corrente de suprimento 18 é uma mistura de fluxo livre que inclui dois ou mais líquidos miscíveis (por exemplo, MEG e água) e sólidos dissolvidos (por exemplo, cloreto de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de cálcio do poço de produção de gás e produtos químicos que asseguram o fluxo adicionados à solução MEG-água para minimizar a redução dos tubos e corrosão da tubulação). Exemplos de tais misturas incluem glicol/água e amina/água que estão contaminados com sais dissolvidos, produtos de corrosão e/ou outros sólidos indesejados.

[0019] O presente processo pode ser denominado processo de "Vaporização Instantânea do Petróleo"(Flash-on-Oil, FoA). É verdade que tanto para FoO quanto para processos convencionais de MEG, um ou mais dos componentes líquidos ferve a uma temperatura significativamente maior do que os outros componentes líquidos, mas o processo FoO atual é operado de forma que, independentemente dos pontos de ebulição diferentes, ambos (ou todos) dos componentes do suprimento são totalmente vaporizados. Este não é o caso no sistema convencional onde existe um equilíbrio entre o MEG-água que entra e o MEG de Reciclagem, de modo que um inventário substancial de MEG permanece dentro do recipiente. Se o processo FoO estiver corretamente otimizado, a quantidade de MEG (água) presente na fase líquida no recipiente será pequena.

[0020] A corrente de suprimento 18 entra no recipiente separador de vaporização instantânea 10 e se mistura com uma corrente maior e mais quente de licor (residual) de reciclagem 20 que também entrou no recipiente de separação 10. 0 licor de reciclagem 20 em uma modalidade não limitativa, aquece imediatamente a corrente de suprimento 18 e, assim, faz com que os componentes voláteis na corrente de suprimento 18 fervam rapidamente ou vaporizem instantaneamente.

[0021] Alternativamente, a corrente de suprimento 18 e o licor de reciclagem 20 podem ser misturados a montante (não mostrado) do recipiente separador 10 e os fluxos misturados injetados no recipiente de separação 10.

[0022] O vapor 22 gerado pela corrente de suprimento vaporizada instantaneamente flui para fora do recipiente de separação através do canal de saída 24. Este vapor contém essencialmente nenhum sólido, a menos que haja uma transferência significante de pequenas partículas ou gotículas de líquido no vapor. Em uma modalidade não limitativa, o vapor é MEG e água.

[0023] Sólidos e líquido não vaporizado coletados no reservatório líquido 12 na metade inferior do recipiente de separação 10. A vaporização instantânea que ocorreu assegurou que o reservatório líquido é composto principalmente do líquido de maior ponto de ebulição (ou seja o fluido de transferência de calor) e sólidos. Um licor de reciclagem 20 é retirado do reservatório de líquidos e entra no circuito de reciclagem 26 onde é bombeado pela bomba de reciclagem 28, aquecido pelo aquecedor de reciclagem 30 e misturado com a corrente de suprimento 18 como descrito acima. Um objetivo do processo neste documento é minimizar ou prevenir qualquer acumulação de MEG no circuito. Isto pode ser conseguido pela operação a um tempo de permanência de temperatura-pressão adequado.

[0024] O método emprega tempo de permanência curto para as moléculas de MEG na Zona de Vaporização Instantânea, a fim de minimizar a degradação térmica e oxidativa das moléculas de MEG em ácidos orgânicos e outras espécies. O uso de tempos de permanência baixos permite pressões de operação em ou próximas da atmosfera ambiente a ser empregada. O regime de pressão de temperatura empregado no método é tal que a vaporização completa dos componentes de MEG e água da corrente de suprimento recebida é alcançada.

[0025] Existem benefícios significativos e substanciais na operação a pressões próximas à pressão atmosférica, em vez de 0,1-0,3 barA (0,01-0,03 MPa) que são convencionalmente empregadas para o processo de vaporização instantânea. Esses são exemplificados abaixo: 1) Degradação de MEG e Corrosão: Nos métodos convencionais de recuperação de MEG operados sob vácuo parcial, existe um maior potencial de entrada de ar no recipiente do separador de vaporização instantânea através de vazamentos nos flanges e acessórios. O oxigênio presente no ar que entra pode resultar em uma maior degradação do MEG em ácidos orgânicos, o que, por sua vez, pode resultar em aumento da corrosão das tubulações. A operação na pressão atmosférica ou superior reduzirá significativamente o potencial de entrada de ar. Em uma modalidade não limitativa, o recipiente separador de vaporização instantânea será operado a uma pressão ligeiramente acima da pressão atmosférica. Em outra versão não restritiva, a pressão de operação real será determinada pelo equipamento e tubulação a jusante do navio, mas a pressão de operação provavelmente será de cerca de 5 psi (20 psiA, 1,35 bar A). 2) Sistema de Vácuo Complexo: a operação à pressão reduzida dos métodos convencionais de recuperação de MEG requer um sistema de vácuo. O sistema de vácuo pode ser complexo e adiciona demanda adicional de peso, espaço e utilidade (energia elétrica e refrigeração) no pacote MEG. As restrições de espaço e peso são importantes, especialmente para aplicações off-shore onde o espaço e o peso são superiores. A operação do Separador de Vaporização Instantânea à pressão atmosférica, como no presente método, removeria o requisito para uma embalagem a vácuo. 3) Recipientes e Tubulação de Grande Diâmetro: a operação a baixa pressão (0,1-0,3 barA (0,01-0,03 MPa)) resulta na produção de grandes volumes de vapor de baixa densidade (MEG-água) do processo de vaporização instantânea. Este grande fluxo volumétrico requer um grande recipiente separador de vaporização instantânea, uma tubulação de grande diâmetro e um equipamento maior (tipicamente um condensador, cilindro extrator e coluna de destilação) a jusante do Recipiente Separador de Vaporização Instantânea. No presente método, a operação na pressão atmosférica reduzirá o tamanho do Recipiente Separador de Vaporização Instantânea, da tubulação e de equipamentos a jusante que tratam os vapores da parte superior. O tamanho (área de superfície) do equipamento condensador na seção de Recuperação também será reduzido a operar a pressão atmosférica.

[0026] No relatório descritivo anterior, a descrição foi descrita com referência a modalidades específicas da mesma e espera-se que seja eficaz no fornecimento de métodos e aparelhos que melhorem a recuperação do MEG ao permitir que o separador de vaporização instantânea opere a pressões acima da faixa atualmente reconhecida, mesmo à pressão atmosférica e, portanto, a temperaturas significativamente maiores do que o limite convencionalmente reconhecido de 165 °C. No entanto, será evidente que várias modificações e mudanças podem ser feitas ao mesmo sem se afastar do escopo mais amplo da divulgação conforme estabelecido nas reivindicações anexas. Consequentemente, o relatório descritivo deve ser compreendido como ilustrativo ao invés de restritivo. Por exemplo, a composição MEG-água-sal, fluidos de transferência de calor, pressões, temperaturas, tempos de permanência e/ou taxas de fluxo podem ser alteradas ou otimizadas a partir daquelas ilustradas e descritas e mesmo que certas características adicionais não sejam especificamente identificadas ou tentadas em um sistema, método ou aparelho particular aqui descrito, seria antecipado estar dentro do escopo desta divulgação. Por exemplo, os parâmetros, composições e tratamentos de qualquer dos componentes e equipamentos descritos deveriam encontrar utilidade e ser abrangidos pelas reivindicações anexas.

[0027] As palavras "compreendendo" e "compreende", tal como usadas em todas as reivindicações, devem ser interpretadas como "incluindo mas não limitadas a".

[0028] A presente descrição pode adequadamente compreender, consistir ou consistir essencialmente nos elementos divulgados e pode ser praticada na ausência de um elemento não divulgado. Por exemplo, em uma modalidade não limitativa, pode ser fornecido um processo para recuperação de monoetilenoglicol (MEG), o processo que consistindo essencialmente ou consistindo em contato de uma corrente compreendendo MEG, água e pelo menos um sal com um fluido de transferência de calor, opcionalmente em um recipiente separador de vaporização instantânea; uma vaporização instantânea que separa o MEG e a água da corrente no recipiente separador de vaporização instantânea onde: a pressão é superior a 0,3 barA (0,03 MPa); a temperatura está na faixa de cerca de 110 °C a cerca de 250 °C; e o tempo de permanência do MEG e da água variam de cerca de 1 segundo a cerca de 10 minutos. O processo pode ainda consistir essencialmente ou consistir na remoção do MEG e da água em uma sobrecarga do recipiente separador de vaporização instantânea e na remoção do pelo menos um sal do recipiente separador de vaporização instantânea.

Claims

1. Processo para recuperar monoetilenoglicol (MEG) caracterizadopor compreender: colocar em contato uma corrente que compreende MEG, água e pelo menos um sal com um fluido de transferência de calor; separar por vaporização instantânea o MEG e a água da corrente em um recipiente separador de vaporização instantânea onde: a pressão é atmosférica e acima; a temperatura está na faixa de 110°C a 250°C; e o tempo de permanência do MEG e da água varia de 1 segundo a 10 minutos; e remover o MEG e a água em uma sobrecarga do recipiente separador de vaporização instantânea; e remover pelo menos um sal do recipiente separador de vaporização instantânea.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a temperatura estar acima de 165°C a 220°C.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor o fluido de transferência de calor ser selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos parafínicos, álcoois, glicóis, aminas, líquidos à base de silicone e misturas destes.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopor nenhum sistema de vácuo ser usado no processo.