BR9805411B1 - processo aperfeiçoado de secagem de um oleoduto. - Google Patents
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Description
"PROCESSO APERFEIÇOADO DE SECAGEM DE UM OLEODUTO'FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
1. Campo da Invenção
A presente invenção diz respeito a processos aperfeiçoados desecagem de oleodutos contendo água, que se destinam ao transporte defluidos gasosos de formação de hidrato.
2. Descrição DA Técnica Anterior
Após um oleoduto para o transporte de hidrocarbonetos leves,tais como gás natural, ter sido reparado ou construído e hidro-testado ou deoutra maneira exposto a água, é obrigatório que a água nele remanescenteseja removida. A razão para isto é que gases de hidrocarboneto leve formamhidratos com a água, que podem, e freqüentemente o fazem, reduzir oubloquear o fluxo de gases através do oleoduto.
Hidratos gasosos são similares a cristais de gelo e se formampela combinação de gases hidrocarbonetos leves e água sob certas condiçõesde temperatura e de pressão. Os oleodutos eram anteriormente secadosmediante a passagem de gás de absorção de água, tal como ar ou nitrogênioseco através do oleoduto, mediante a obtenção de um vácuo do oleoduto, pelapassagem de metanol através do oleoduto ou por uma combinação dastécnicas precedentes. Um procedimento bem sucedido para secar umoleoduto, que foi usado anteriormente, é passar metanol através do oleoduto.
O metanol é usualmente separado em estágios por partes dooleoduto que permite a água no oleoduto ser exposta a sucessivos contatoscom o metanol que realiza sucessivas diluições da mistura metanol-águaremanescente no oleoduto. Tais tratamentos com metanol têm resultado empelículas de misturas metanol-água permanecendo em oleodutos contendoquantidades muito pequenas de água. No entanto, mesmo quantidades muitopequenas de água podem ser suficientes para causar a formação de hidratoem oleodutos muito longos e frios. Por exemplo, um oleoduto de 24polegadas (61 cm), que seja de cerca de 700 milhas (1.126,3 km) de extensão,será deixado com uma película de mistura de metanol e água em suassuperfícies internas após um tratamento da parte com metanol do tipo acimadescrito. Admitindo-se que a película seja de cerca de 0,1 milímetro deespessura, o volume total da mistura metanol-água deixado no oleoduto écerca de 7.700 pés cúbicos (218 m3) de líquido, a maior parte do qual émetanol. No entanto, uma propriedade das misturas de metanol-água é que ometanol se evapora mais rápido do que a água. Assim, como a evaporação damistura metanol-água deixada no oleoduto tem lugar através do tempo, amistura constantemente aumenta em concentração da água.
Consequentemente, existe uma possibilidade de que o metanol seja separadoda mistura remanescente no oleoduto, deixando a mistura contendo umaconcentração elevada de água, que pode causar a formação de hidratos nooleoduto.
Assim, existe uma necessidade de processos aperfeiçoados desecagem de oleodutos contendo água, que sejam para o transporte de fluidosgasosos de formação de hidrato.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção diz respeito a processos aperfeiçoados desecagem de oleodutos contendo água, para o transporte de fluidos gasosos deformação de hidratos, que vão ao encontro da necessidade descrita acima esuperam as deficiências da técnica anterior. Os processos da invençãobasicamente compreendem as etapas de circular um líquido que forme umamistura azeotrópica com água em contato com a água em um oleoduto. Aquantidade da mistura azeotrópica de formação do líquido utilizado ésuficiente para formar uma mistura azeotrópica com a água, pela qual, comoa mistura é evaporada no oleoduto, a concentração de água na misturaremanescente não se aproxime daquela concentração que formará hidratoscom o fluido gasoso de formação de hidrato. Depois disso, o fluido gasoso deformação de hidrato é escoado através do oleoduto.
Exemplos de mistura azeotrópica de formação de líquidos quepodem ser utilizados incluem, mas não são limitados a eles, os compostosselecionados do grupo de etanol, n-propanol, isopropanol, terc-butila, álcool,éter isopropílico, acetato de etila, cetona etílica de metila e outros líquidosazeotrópicos similares; Geralmente, álcoois de líquidos azeotrópicos sãopreferidos, com o etanol sendo o mais preferido. Misturas azeotrópicasformadas por tais líquidos azeotrópicos com água no oleoduto, facilmente seevaporam em uma proporção constante de líquido azeotrópico para água.
Além disso, a presença de um álcool de líquido azeotrópico na mistura nãoevaporada remanescente reduz a temperatura em que os hidratos se formarãocom a água na mistura. Assim, garantindo-se que a quantidade de água namistura azeotrópica inicialmente permanecendo no oleoduto seja baixa, aevaporação da mistura não resultará em uma proporção de água elevada obastante para formar hidratos com o fluido gasoso de formação de hidratofluindo através do oleoduto.
Assim sendo, é um objeto geral da presente invenção proverprocessos aperfeiçoados de secagem de oleodutos.
Um outro objeto da presente invenção é prover processosaperfeiçoados de secagem de oleodutos pelos" quais a possibilidade de águasuficiente permanecer no oleoduto para formar,hidratqs seja eliminada.
Outros e adicionais objetos, aspectos e vantagens da presenteinvenção serão facilmente evidentes para aquelas pessoas experimentadas natécnica, após uma leitura da descrição das modalidades preferidas que seseguem.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS
O transporte de hidrocarbonetos leves através de oleodutoscontendo hidro-testadores e/ou outra água, requer que os oleodutos sejamlivres de água para assegurar que os hidrocarbonetos não formem hidratos.Adicionalmente, gases ácidos no fluxo de hidrocarbonetos leves, tais comudióxido de carbono e sulfetõ de hidrogênio, se dissolverão na água, dessaforma produzindo ácidos corrosivos nos oleodutos.
Pela presente invenção, processos aperfeiçoados de secagemde oleodutos recentemente construídos ou outros contendo água, que sedestinam ao transporte de fluidos gasosos de formação de hidrato, sãoprovidos de maneira a eliminarem a possibilidade de que a água permaneçanos oleodutos em uma condição tal, que hidratos gasosos possam serformados. Os processos da invenção são basicamente compreendidos dasseguintes etapas. Um líquido, que forma uma mistura azeotrópica com aágua, é escoado (daqui em diante referido como um "líquido azeotrópico")em contato com a água no oleoduto. A quantidade do líquido azeotrópicoutilizado é tal, que uma mistura azeotrópica é formada contendo líquidoazeotrópico suficiente para garantir que, à medida em que mistura sejaevaporada no oleoduto, a concentração de água na mistura remanescente nãopode se aproximar daquela concentração que subseqüentemente formaráhidratos com um fluido gasoso de formação de hidrato, fluindo através dooleoduto nas condições existentes no oleoduto. Depois disso, o fluido gasosode formação de hidrato a ser transportado pelo oleoduto é fluído através dele.
Certos compostos de líquido azeotrópico formam misturasazeotrópicas com a água. Uma tal mistura azeotrópica se comporta do mesmomodo que uma substância única em que, quando a mistura é evaporada, ovapor produzido tenha a mesma composição quanto o líquido. Assim,mediante a formação de uma mistura azeotrópica com a água em umoleoduto e assegurando-se que exista suficiente líquido azeotrópico presentena mistura, quando a mistura se evapora, para prevenir a formação dehidratos com um fluxo de gás de formação de hidrato nas condições maisfavoráveis para a formação de hidrato que possam existir no oleoduto, apossibilidade de formação de hidrato no oleoduto é eliminada. Assim sendo,de acordo com os processos de tratamento de secagem da presente invenção,a quantidade do líquido azeotrópico fluído em contato com a água em umoleoduto, é uma quantidade suficiente para formar uma mistura azeotrópicacom a água, pela qual, à medida em que a mistura azeotrópica remanescenteno oleoduto após o tratamento vai sendo evaporada, a concentração de águana mistura não se aproxima daquela concentração que formará hidratos.
Vários líquidos azeotrópicos podem ser utilizados de acordocom a presente invenção, incluindo, mas não se limitando a eles, etanol, n-propanol, isopropanol, álcool terc-butílico, éter isopropílico, acetato de etila,cetona etílica de metila, e outros líquidos azeotrópicos similares. Os álcooisde líquido azeotrópico são preferidos, nos quais a presença de um álcool emmistura com a água reduz a temperatura em que a água combinará com osgases de formação de hidrato para formar hidratos. A mistura azeotrópicaadequada de formação de álcoois para uso de acordo com a presente invençãoinclui, mas não se limitados a estes, etanol, n-propanol, isopropanol e álcoolterc-butílico. Destes, o etanol, o isopropanol e o álcool terc-butílico são ospreferidos, com o etanol sendo o mais preferido. Na execução dos processosda presente invenção, é geralmente preferível que o líquido azeotrópicoutilizado seja combinado com a água em um oleoduto a ser secado, em umaquantidade tal que a água esteja presente na mistura azeotrópicaremanescente no oleoduto em uma quantidade baixa, por exemplo, abaixo decerca de 5% em peso quando o líquido azeotrópico for etanol, n-propanol ouéter isopropílico; abaixo de cerca de 12% em peso, quando o líquidoazeotrópico for álcool isopropílico; e abaixo de cerca de 6% em peso quandoo líquido azeotrópico for acetato de etila. Como mencionado, após a operaçãode secagem do oleoduto ter sido concluída e o fluxo de gás de formação dehidrato estiver fluindo através dele, a mistura azeotrópica que permanece nooleoduto se evapora de uma maneira pela qual a água na mistura azeotrópicapermaneça na mesma concentração. A quantidade máxima de água que podeser tolerada em uma mistura azeotrópica residual específica é aquelaquantidade pela qual a mistura não forme hidratos de gás nas condições maisfavoráveis que existirão no oleoduto para a formação de hidratos. Comoacima mencionado, álcoois de líquido azeotrópico são preferidos, porque elesreduzem a temperatura em que os hidratos se formam. Da mesma forma, foiobservado que misturas azeotrópicas de álcool e água secam mais rápido doque a mistura não azeotrópica de metanol e água.
Uma técnica preferida para fluir o líquido azeotrópico usadoem contato com a água em um oleoduto, é fluir o líquido através do oleodutoem estágios separados por uma ou mais partes do oleoduto. As partes sãoimpulsionadas através do oleoduto por um fluxo de pressão elevada de gás denão formação de hidrato, tal como ar, nitrogênio ou um gás disponível doprocesso. Preferivelmente, o fluxo de gás não formador de hidrato é ar,nitrogênio ou um gás de processo que tenha sido secado ou de outra maneiratenha a capacidade de absorver a água à medida em que o gás flua através dooleoduto.
Um processo particularmente preferido da presente invençãopara secar um oleoduto contendo água, que seja para transportar um fluidogasoso de formação de hidrato, é compreendido das seguintes etapas. Oetanol é circulado em contato com a água no oleoduto em estágios separadospor uma pluralidade de partes do oleoduto, a quantidade do etanol sendo talque a mistura azeotrópica residual resultante que permaneça no oleodutoapós o tratamento de secagem tenha sido completada, contendo água em umaquantidade na faixa de cerca de 1% ou menos a cerca de 5% de água em pesoda mistura. Còmo um resultado, quando o fluido gasoso de formação dehidrato, por exemplo, gás natural, for escoado através do oleoduto, a presençado etanol còm a água na mistura azeotrópica remanescente reduz atemperatura em que os hidratos possam ser formados a um nível muito baixo,muito abaixo da temperatura mais baixa em que o oleoduto será operado.De modo a ainda ilustrar os processos da presente invençãoos seguintes exemplos são dados.
EXEMPLO 1
Os testes foram desenvolvidos mediante colocação dequantidades de uma mistura de álcool e água contendo 99% de metanol e 1%de água em peso, ou uma mistura azeotrópica de álcool e água contendo 99%de etanol e 1% de água em peso, em'um aparelho de teste. Nitrogênio secofoi passado através do aparelho e os pontos de orvalho do nitrogênioexistente foram registrados. Durante cada teste, amostras das misturas álcool-água de teste remanescente no aparelho foram periodicamente removidas eanalisadas quanto ao conteúdo de água. O nitrogênio utilizado no teste foinitrogênio líquido evaporado em temperatura ambiente, isto é,aproximadamente. 230C, tendo um ponto de orvalho de cerca de -90°C. A taxade fluxo de nitrogênio através do aparelho de teste foi cinco litros padrão porminuto em pressão atmosférica. O volume de cada mistura de teste colocadono aparelho foi de 200 mililitros. Os resultados destes testes são apresentadosna Tabela I abaixo.TABELA I
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1 O instrumento de medição do ponto de orvalho não deve marcar pontos deorvalho abaixo de -70°C.
Da tabela I pode ser observado que a mistura de metanol eágua aumentou no conteúdo de água quando à mistura foi evaporada pelonitrogênio, isto é, a mistura mudou de cerca de 1% de água paraaproximadamente 6% de água. Isto formou contraste com a misturaazeotrópica de etanol e água que permaneceu quase a mesma do começo aofim do teste.
EXEMPLO 2
O procedimento de teste descrito no Exemplo 1 foi repetidoutilizando três misturas de álcool e água, a saber, uma mistura de 95% deetanol e 5% de água, uma mistura de 95% de isopropanol e 5% de água euma mistura de 95% de metanol e 5% de água. Os resultados dos testes sãomostrados na Tabela II abaixo.TABELA II
Conteúdos de água de evaporaçãoMisturas de 95% de álcool e 5% de água
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1 O instrumento de medição do ponto de orvalho não deve marcar pontos deorvalho abaixo de -IQ0C.
Da tabela II pode ser observado que a mistura metanol e águaaumentou no conteúdo de água de um valor inicial de cerca de 6,5% em pesoaté um valor final· de cerca de 21% em peso. Isto é muito próximo dascondições de formação de hidrato para misturas de metanol e água. Porexemplo, em pressões e temperaturas de gás natural de cerca de 2.000 psig e4°C, os hidratos se formarão com uma mistura de 75% de metanol e 25% deágua em peso.
O conteúdo de água da mistura azeotrópica de etanol e águamostrou um leve aumento de cerca de 6% a cerca de 8,5% em peso. Amistura azeotrópica de isopropanol e água mostrou um concentração de águadecrescente na mistura residual quando a solução foi evaporada.
EXEMPLO 3
O aparelho de teste descrito no Exemplo 1 foi modificado paraincluir uma seção resinada para determinar o efeito de esfriar o fluxo de gás,isto é., determinar se o líquido evaporado deve condensar-se. A mistura deteste descrita no Exemplo 2 foi novamente testada para determinar o tei.ijKv,requerido para secar completamente as misturas. O resultado destes testes sãoapresentados na Tabela III.
TABELA III
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1 O instrumento de medição do ponto de orvalho não deve marcar pontos deorvalho abaixo de -70°C.
Da tabela III pode ser observado que as misturas azeotrópicascom etanol ou isopropanol secaram mais rapidamente do que a mistura demetanol-água. Como mostrado, a mistura azeotrópica isopropanol-água secouem cerca de metade do tempo requerido para a mistura metanol-água secar.
Assim, a presente invenção é bem adaptada para realizar osobjetos e alcançar os aspectos e vantagens mencionadas bem como aquelasque são aqui inerentes. Embora numerosas modificações possam ser feitaspor aquelas pessoas experientes na técnica, tais modificações são incluídasdentro do espírito desta invenção como definido pelas reivindicações anexas.
Claims (20)
1. Processo aperfeiçoado de secagem de um oleodutocontendo água que se destina ao transporte de um fluido gasoso de formaçãode hidrato, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(a) escoar um líquido azeotrópico que forma uma misturaazeotrópica com a água em contato com dita água no dito oleoduto, aquantidade do dito líquido azeotrópico sendo suficiente para formar umamistura azeotrópica com dita água pela qual quando referida mistura éevaporada em dito oleoduto, a concentração de água na mistura remanescentenão se aproxima daquela concentração que formará hidratos com referidofluido gasoso de formação de hidrato; e então(b) fluir referido fluido gasoso de formação de hidrato atravésde dito oleoduto.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que dito líquido azeotrópico é um álcool.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que dito líquido azeotrópico é um álcool selecionado do grupo deetanol, isopropanol e álcool terc-butílico.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que dito líquido azeotrópico é selecionado do grupo de etanol en-propanol, e a mistura azeotrópica remanescente em dito oleoduto após aetapa (a) contém na faixa de cerca de 1% ou menos de cerca de 5% de águaem peso de dita mistura.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que dito líquido azeotrópico é induzido a fluir em contato comdita água em dito oleoduto de acordo com a etapa (a) por pelo menos umaparte do oleoduto, impulsionado por um fluxo de gás de não formação dehidrato.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que dito fluxo de gás de não formação de hidrato é selecion;do grupo de ar, nitrogênio e gases de processo.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que dito fluxo de gás de não formação de hidrato é de absorçãode água.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que dito fluido gasoso de formação de hidrato é um gás natural.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que dito líquido azeotrópico é etanol e a mistura azeotrópicaremanescente em dito oleoduto após a etapa (a) contém na faixa de cerca de 1% ou menos a cerca de 5% de água em peso de dita mistura.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que dito líquido azeotrópico é induzido a fluir em contato comdita água em dito oleoduto por uma pluralidade de partes separadas dooleoduto, impulsionado por um fluxo de gás de não formação de hidrato.
11. Processo aperfeiçoado de secagem de um oleodutocontendo água que se destina ao transporte de um fluido gasoso de formaçãode hidrato, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(a) fluir um líquido azeotrópico selecionado do grupo jdeetanol, isopropanol e álcool terc-butílico em contato com dita água no ditooleoduto, a quantidade do dito líquido azeotrópico sendo suficiente paraformar uma mistura azeotrópica com dita água pela qual quando referidamistura é evaporada em dito oleoduto, a concentração de água na misturaremanescente não se aproxima daquela concentração que formará hidratoscom referido fluido gasoso de formação de hidrato; e então(b) fluir referido fluido gasoso de formação de hidrato atravésde dito oleoduto.
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que dita quantidade de líquido azeotrópico é tal que a misturaazeotrópica remanescente em dito oleoduto após a etapa (a) contém na f<de cerca de 1% ou menos a cerca de 5% de água em peso de dita mistura.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que dito líquido azeotrópico é induzido a fluir em contato comdita água em dito oleoduto de acordo com a etapa (a) por pelo menos umaparte do oleoduto impulsionado por um fluxo de gás de não formação dehidrato.
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que dito fluxo de gás de não formação de hidrato é selecionadodo grupo de ar, nitrogênio e gases de processo.
15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que dito fluxo de gás de não formação de hidrato é de absorçãode água.
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que dito fluido gasoso de formação de hidrato é um gás natural.
17. Processo aperfeiçoado de secar um oleoduto contendoágua que é destinado ao transporte de um fluido gasoso de formação dehidrato, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(a) fluir etanol em contato com dita água em dito oleoduto, aquantidade do referido etanol sendo tal que a mistura resultante contenha nafaixa de cerca de 1% ou menos a cerca de 5% de água em peso de ditamistura; e então(b) fluir dito fluido gasoso de formação de hidrato através dedito oleoduto.
18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que dito fluido gasoso de formação de hidrato é um gás natural.
19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que dito etanol é induzido a fluir em contato com dita água emdito oleoduto por uma pluralidade de partes separadas do oleoduto,impulsionado por um fluxo de gás de não formação de hidrato.
20. Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que dito fluxo de gás de não formação de hidrato é de absorçãode água e é selecionado do grupo de ar, nitrogênio e gases de processo.
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