CN104645651B - 处理用于天然气开采的溶剂如单乙二醇的灵活方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于纯化溶剂特别是单乙二醇(MEG),的灵活方法,所述溶剂抑制天然气加工过程中水合物的形成,所述溶剂具有高于水的沸点,并且至少在一个时间点与水和盐混合,该方法采用相同设备根据待处理MEG中的盐量而以不同方式运行。当盐含量超过沉淀阈值时该方法根据称为回收的阶段(在真空下分离盐接着真空蒸馏)运行,如果未超过,该方法以再生阶段(不存在盐的分离,并且未在真空下运行)运行。有利地,在用于检测盐的装置的控制下进行改变。
Description
技术领域
本发明涉及用于纯化溶剂,特别是单乙二醇的方法,该溶剂用于天然气田以防止形成水合物。所述溶剂具有高于水的沸点,并且至少在一个时间点与水和盐混合。
背景技术
此类水合物在水、天然气的存在下和在有利于其稳定性的条件下形成。
它们的存在可能对操作极为有害,因为会在开采(extraction)管道中或在运输管道中形成堵塞,这会导致停产。
对海上平台作业而言该问题特别严重,在海上平台作业中,气体在相对冷的介质中开采,这有利于形成水合物,此外气体处理转移到岸上,由此将开采的气体输送到岸上的设施并处在该水合物稳定的温度下。
已知使用水合物形成抑制剂如单乙二醇(MEG)以克服这些缺点。
该溶液仍然昂贵,因所需抑制剂的量。由此,必须寻找使该抑制剂再循环的手段。
纯化MEG和使其再循环的方法是已知的,例如由来自CCR Technologies的专利。
由此,专利EP 1 261 410描述了用于纯化水合物抑制剂如MEG的设备与方法。将待处理的MEG送至在真空下操作的闪蒸罐或塔,以便从罐(或塔)的底部分离包含MEG和盐的液体料流,并从罐(或塔)的顶部分离包含水和MEG的基本上气态的料流。MEG和盐的料流部分再加热以便再循环至该罐(或塔),其余部分进行净化(purged),净化量取决于盐浓度。塔顶料流在真空下蒸馏以分离水和气体(在顶部)并回收纯化的MEG(从底部),将其再循环至天然气田。
该方法按照称为回收的模式运行。
另一种模式,称为再生,已知用于纯化MEG。在这种模式中,待处理的MEG在大气压下蒸馏以便从塔顶分离水,处理从塔底离开的MEG和盐的料流以分离盐,例如借助真空罐或塔。
申请人已经观察到,回收阶段是耗能的,因为该阶段需要移动和再加热大量的溶剂(例如MEG)。此外,现场工作已经表明,溶剂(例如MEG)有时可能不含地层水(载有来自穿过的地层的盐的水),而其在其它时候可能含有大量地层水,取决于穿过的地层。这种现象是随机的,直到目前仍难以适应。
发明内容
本发明的一个目的是降低该方法的能耗,同时保持高纯化程度。
更确切地说,本发明涉及用于纯化抑制水合物形成的溶剂的方法,所述溶剂具有高于水的沸点,并且至少在一个时间点与水和盐混合,该方法包括:
任选地,预处理所述待处理溶剂,所述预处理分离至少一部分烃类、冷凝物(condensates)和气体,并且所述预处理任选包含加入化学中和剂;
当任选已经预处理过的所述待处理溶剂中盐的量在处理过的混合物中达到沉淀阈值时进行回收阶段;
所述阶段包括真空闪蒸,所述真空闪蒸在低于大气压并优选为0.2至0.5巴(绝对压力)的压力下和在低于溶剂降解温度的温度下进行,由此获得含有盐的溶剂料流和溶剂与水的汽化料流,所述溶剂与水的料流在基本等于所述真空闪蒸中的主流(prevailing)压力的压力下真空蒸馏以分离水并回收纯化溶剂料流,从所述含有盐的溶剂料流中分离盐,随后将获得的溶剂再循环至闪蒸;
当处理过的混合物中的所述盐量低于沉淀阈值时,停止回收阶段并进行称为再生的阶段;
所述再生阶段包括释放真空,任选已经预处理过的待处理溶剂经受闪蒸步骤,所述闪蒸步骤在大于或等于大气压并优选为1至2巴(绝对压力)的压力下和在低于该溶剂的降解温度的温度下进行,由此获得纯化溶剂的第一料流和溶剂与水的料流,所述溶剂与水的料流在基本等于所述闪蒸中主流压力的压力下蒸馏,将水分离并获得纯化溶剂的第二料流,所述第二料流与所述第一料流混合和/或再循环至所述闪蒸。
该方法尤其适用于单乙二醇。
待处理溶剂(特别是MEG)是气体处理过程中水合物形成的抑制剂。
待处理溶剂(特别是MEG)不经受分离二价盐的处理。该二价盐保持存在于进入闪蒸的溶剂中。
所需或获得的溶剂(特别是MEG)的纯化程度大于60重量%,优选大于80重量%。
获自该过程的水通常含有少于1重量%的溶剂(特别是MEG),优选少于0.1重量%;其可以重复使用。
本发明还涉及用于纯化抑制水合物形成的溶剂的设备,所述溶剂具有高于水的沸点,并且至少在一个时间点与水和盐混合,所述设备包括:
具有用于引入待处理溶剂的管道6、用于溶剂与水的混合物的出口管道8、用于溶剂与盐的混合物的出口管道9的闪蒸罐7;
用于分离盐的装置10,其具有用于引入溶剂与盐的混合物的管道9bis,所述管道9bis包括阀16,该装置10还具有用于分离的盐的出口管道11和用于与盐分离的溶剂的出口管道12,所述管道12连接到闪蒸罐7并具有阀26;
可以在真空下运行的蒸馏塔13,其具有用于引入所述溶剂与水的混合物的管道6、在塔底的用于纯化溶剂的出口管道15、和位于塔顶的用于水和气体的出口管道14;
管道17,其具有将所述管道9连接至纯化溶剂出口管道15的阀18;
可以在蒸馏塔和闪蒸罐中提供减压的真空产生系统20,用于绕过所述系统的管道19和分别在所述系统与所述旁路管道处的阀24和25;
具有阀28的管道29,将管道15连接到闪蒸罐7,并且根据经由测试装置提供的溶剂的盐含量,所述设备按照2个阶段运行;
在一个阶段中,阀18、25和28关闭,阀26、16和24开启,所述真空产生系统提供减压;
在另一阶段中,阀16、26和24关闭,阀18、25和28开启,所述真空产生系统停止。
优选地,在该闪蒸罐上游,该设备包括预处理,所述预处理包含用于分离烃类、冷凝物和气体的装置4,以及用于回收预处理溶剂的管道6。
优选地,该设备进一步包括用于引入化学试剂的连接到管道6的管道5。
有利地,该设备进一步包括用于将水和气体引入用于从所述水中分离气体的装置22的管道14,所述装置包含水出口管道23和气体出口管道21,所述管道21连接到真空产生系统20(例如压缩机)。
当该溶剂是单乙二醇时,该设备特别适用。
附图说明
图1为根据本发明的纯化抑制水合物形成的溶剂的工艺的示意流程图。
具体实施方式
将参照图1的布局来描述本发明:溶剂是MEG,但是该图可以用本发明中定义的任何其它溶剂来描述;“MEG”可以代之以“溶剂”。
在适当的工艺上游,有利地进行预处理。
待处理的MEG(经由管道1供应)通常在罐4中与气体(经由管道2离开)和冷凝物与烃类(经由管道3离开)分离。痕量或少量的烃类、冷凝物或气体可以保留,取决于分离的强度。
获得的MEG含有水和盐。任选例如使用氢氧化钠(经由管道5供应)将其中和。
优选地,将MEG与气体、冷凝物和烃类分离,随后中和。
还将该MEG预加热。
待处理的MEG含有高比例的水(通常为10重量%至95重量%)、可能很高的盐量(例如0克/升至90克/升或更高),余量基本为MEG。
要注意的是,待处理的MEG未经二价盐的分离。该二价盐仍存在于进入下述闪蒸罐的MEG中。
操作者有供他任意使用的用于测试待处理MEG中盐量的装置。
该装置可以是手动装置(接出样品并测试)或自动装置(在线测量,或取样并随后测试和控制)。
该装置专用于待处理的MEG或专用于分离气体和冷凝物后获得的MEG或专用于中和的MEG,优选专用于中和的MEG。
当盐量高于所述盐在引入的混合物(待处理或预处理过)中的沉淀阈值时,该方法以回收阶段运行,下文中描述该阶段。
将含有水和盐,优选获自预处理(优选包括中和)的待处理的MEG经由管道6送至分离罐7。MEG和盐的混合物离开该罐的底部。MEG与水的混合物离开该罐的顶部(管道8)。
这种盐分离是称为回收的阶段中的第一步骤。
分离步骤在低于大气压、优选为0.2至0.5巴(绝对压力)的压力下和在基本等于单乙二醇(或更一般化为溶剂)沸点的温度下运行。
为了获得所需温度,可以在(常规)罐上提供热交换器,以及再沸器系统27。该系统具有高能耗,因为大量MEG和将水再加热和汽化。
从罐的底部(经由管道9)取出MEG和盐的混合物,随后通过适当装置(用于分离盐的装置10)将盐分离。例如,可以使用与离心机相连的沉降罐;本领域技术人员已知的任何装置将是合适的。盐离开该过程(经由管道11),获得的MEG(通常不含盐)在任选的再加热后再循环至闪蒸(经由管道12)。
在真空蒸馏塔13中蒸馏与水混合的MEG(来自管道8)。在塔顶分离水(经由管道14离开),从塔底(经由管道15)回收纯化的MEG。其随后可以再循环用于油田生产。
蒸馏相应于第二回收步骤。
借助位于用于排出获自真空蒸馏的气体的管道21上的真空产生系统20(如压缩机)产生真空,所述气体已经经由位于管道14上的分离装置22与水分离(经由管道23离开),所述管道14用于排出来自在真空下运行的蒸馏塔13顶部的流出物。
根据本发明,当待处理的(或预处理过的)MEG中的盐量低于所述盐的沉淀阈值时,同一设备以不同的方式运行。回收阶段停止,进行称为再生的阶段。
为了由回收阶段变为再生阶段,在该设备中在管道9上提供阀16,该阀切断去往用于分离盐的装置10的通道;提供管道17,其将罐7底部连接到用于取出纯化MEG的管道15,所述管道17具有阀18。该设备还具有用于绕过该真空产生系统20的管道19。
当绕过真空产生系统(阀24关闭)时,该方法不再在真空下运行。建立了大于或等于大气压并优选为1至2巴(绝对压力)的压力。
进入闪蒸罐的MEG在低于MEG降解温度(或更一般化为溶剂)的温度下分离为纯化的单乙二醇的第一料流和单乙二醇与水的料流。所述第一料流从该罐底部离开,阀16关闭,并将阀18开启,其经由管道17转移至管道15。
将所述单乙二醇与水的料流蒸馏以分离水和残留气体(经由管道14离开)并回收纯化的单乙二醇的第二料流(经由管道15离开)。
在一种情况下,所述第一和第二料流混合并排出,重新用作溶剂。该料流的比例取决于操作条件、闪蒸分离的质量和所需的纯化程度。
在另一种情况下,所述第二料流任选经由管道29再循环至闪蒸步骤(罐7)。阀28允许或禁止该再循环。该阀在回收阶段关闭。
优选地,一部分所述第二料流与所述第一料流混合。该混合物重新用作溶剂。所述第二料流的其它部分再循环至闪蒸步骤(罐7)。
所需或获得的MEG纯化程度超过60重量%,优选超过80重量%。
获自该过程的水通常含有少于1重量%和优选少于0.1重量%的MEG;其可以重新使用。
显而易见的是该方法可以节约大量能量(节约在分离罐7的再沸器系统27和在真空产生系统20(如压缩机)中)并允许大的操作灵活性;由一个阶段向另一阶段的转变非常简单。
一个优点在于通过根据盐的量适当地控制阀,其可以手动或自动运行。
该方法可用于产生优异的溶剂(特别是MEG)的回收率,其超过99.5%;MEG损耗由此非常轻微。
例如,在其中待处理的MEG含有70重量%的MEG和30重量%的水的情况下,纯化的MEG含有80重量%的MEG和20重量%的水。在再生阶段,该方法消耗回收阶段中该方法所消耗的能量的30%,这意味着节约了大量能量。
对MEG描述的方法与设备适于气体处理中使用的其它溶剂,如烷醇胺,例如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等等。
Claims (10)
1.用于纯化抑制水合物形成的溶剂的方法,所述溶剂具有高于水的沸点,并且至少在一个时间点与水和盐混合,该方法包括:
任选地,预处理待处理溶剂,所述预处理分离至少一部分烃类、冷凝物和气体,并且所述预处理任选包含加入化学中和剂;
当任选已经预处理过的所述待处理溶剂中盐的量在处理过的混合物中达到沉淀阈值时进行回收阶段;
所述回收阶段包括真空闪蒸,所述真空闪蒸在低于大气压的压力下和在低于溶剂降解温度的温度下进行,由此获得含有盐的溶剂料流和溶剂与水的汽化料流,所述溶剂与水的料流在等于所述真空闪蒸中的主流压力的压力下真空蒸馏以分离水并回收纯化溶剂料流,从所述含有盐的溶剂料流中分离盐,随后将获得的溶剂再循环至所述真空闪蒸;
当处理过的混合物中的盐量低于沉淀阈值时,停止回收阶段并进行称为再生的阶段;
所述再生阶段包括释放真空,任选已经预处理过的待处理溶剂经受闪蒸步骤,所述闪蒸步骤在大于或等于大气压的压力下和在低于该溶剂的降解温度的温度下进行,由此获得纯化溶剂的第一料流和溶剂与水的料流,所述溶剂与水的料流在等于所述闪蒸步骤中主流压力的压力下蒸馏,将水分离并获得纯化溶剂的第二料流,所述第二料流与所述第一料流混合和/或再循环至所述闪蒸步骤。
2.如权利要求1所述的方法,其中该溶剂是单乙二醇。
3.如权利要求1所述的方法,其中该溶剂是烷醇胺。
4.如权利要求3所述的方法,其中该溶剂选自单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)。
5.如前述权利要求之一所述的方法,其中该待处理溶剂未经受用于分离二价盐的处理。
6.如权利要求1所述的方法,其中所述真空闪蒸在0.2至0.5巴绝对压力的压力下进行,所述闪蒸步骤在1至2巴绝对压力的压力下进行。
7.用于纯化抑制水合物形成的溶剂的设备,所述溶剂具有高于水的沸点,并且至少在一个时间点与水和盐混合,所述设备包括:
具有用于引入待处理溶剂的管道6、用于溶剂与水的混合物的出口管道8、用于溶剂与盐的混合物的出口管道9的闪蒸罐7;
用于分离盐的装置10,其具有用于引入溶剂与盐的混合物的管道9bis,所述管道9bis包括阀16,该装置10还具有用于分离的盐的出口管道11和用于与盐分离的溶剂的出口管道12,所述管道12连接到闪蒸罐7并具有阀26;
可以在真空下运行的蒸馏塔13,其具有用于引入所述溶剂与水的混合物的管道6、在塔底的用于纯化溶剂的出口管道15、和位于塔顶的用于水和气体的出口管道14;
管道17,其具有将所述管道9连接至纯化溶剂出口管道15的阀18;
可以在蒸馏塔和闪蒸罐中提供减压的真空产生系统20,用于绕过所述系统的管道19和分别在所述系统与所述管道处的阀24和25;
具有阀28的管道29,将管道15连接到闪蒸罐7,并且根据经由测试装置提供的溶剂的盐含量,所述设备按照2个阶段运行;
在一个阶段中,阀18、25和28关闭,阀26、16和24开启,所述真空产生系统提供减压;
在另一阶段中,阀16、26和24关闭,阀18、25和28开启,所述真空产生系统停止。
8.如权利要求7所述的设备,其在闪蒸罐上游包含用于分离烃类、冷凝物和气体的装置4。
9.如权利要求7或权利要求8所述的设备,其包含用于引入化学中和剂的管道5。
10.如权利要求7所述的设备,其包含用于将水和气体引入用于从所述水中分离气体的装置22的管道14,所述装置包含水出口管道23和气体出口管道21,所述管道21连接到真空产生系统20。
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