DE1545233A1

DE1545233A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln eines Naturgasstromes

Info

Publication number: DE1545233A1
Application number: DE19651545233
Authority: DE
Inventors: Silva Alfonso Francisco; Hall Leonhard Marvin
Original assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Current assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Priority date: 1965-07-29
Filing date: 1965-07-29
Publication date: 1969-06-19
Also published as: DE1545233B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln eines Naturgasstroms Die Erfindung betrifft ganz allgemein das Entfernen von verflüssigbaren Bestandteilen aus einem Gasstrom und insbesondere ein Verfahren und Vorrichtungen zum Entfernen von wiederverwendbaren Kohlenwasserstoffen aus einem Erdgasstrom und das Entfernen von Wasser und Wasserdampf aus diesem Erdgasstrom.
Strömendes Erdgas ist bisher zum Entfernen von Wasser und Wasserdampf sowie zum Entfernen und Wiedergewinnen von verwendbaren schwereren Kohlenwasserstoffen in der verschiedensten Weise behandelt worden. Beispielsweise ist die Verwendung von adsorbierenden Stoffen für diesen Zweck bekannt. Dabei werden im allgemeinen dieselben Adsorbentien für das Verfahren zum Entfernen der Kohlenwasserstoffe und fur das Verfahren zum Entfernen des Wassers und des Wasserdampfes verwendet. Der grundsätzliche Unterschied in den beiden Verfahren ist der Zeitraum, während dessen der. Gasstrom durch das adsorbierende Material geleitet wird. ~a die meis-ten adsorbierenden Materialien eine größere Affinität für die Adsorption von Wasser als für die Adsorption von Kohlenwasserstoffen und eine größere Affinität für die Adsorption der schwereren als für die Adsorption von leichteren Kohlenwasserstoffen haben, ist es wunschenswert, daß der zum Entfernen-' von Wasser und Wasserdampf behandelte Strom solange durch das adsorbierende Materialbett strömt, bis dieses mit t dem adsorbierten Wasser gesättigt ist und die adsorbierten Kohlenwasserstoffe durch das Wasser verdrängt worden sind.
Wenn das Verfahren zum Entfernen und Wiedergewinnen von Kohlenwasserstoffen dient, dann sollte der Gasstrom nur solange durch das adsorbierende Material-strömen, bis das Material mit dem leichtesten der zu entfernenden Kohlenwasserstoffe gesättigt ist.
Bei beiden dieser Verfahrensarten muß das Adsorbens nach seiner Sättigung mit dem leichtesten der Kohlenwasser- #toute bzw. dem Wasser regeneriert werden. In den meisten Fallen wird diese Regeneration dadurch bewirkt, daß man einen heißen, verhältnismäßig trockenen Gasstrom durch das gesättigte Adsorbena hindurohströmen läßt, um die adsorbierten Bestandteile zu verdampfen und aus dem Adsorbens abzuführen und dieses dadurch für ein erneutes Durchstrdmen des zu behandelnden Gasstroms aufzubereiten. Ublicherweise wird bei der Regeneration des Adsorbens dieses zuerst durch einen heißen, trockenen Gasstrom beheizt und dann gekühlt, damit es wieder zum Adsorbieren bereit ist. Der zur Regeneration verwendete Gasstrom wird im allgemeinen nach dem Durchgang durch das Adsorbens gekuhlt, um die aus dem Adsorbens aufgenommenen verdampften Bestandteile zu kondensieren. Diese kondensierten Flüssigkeiten werden dann gewöhnlich von dem zur Regeneration verwendeten Gasstrom getrennt, der dann entweder einer Beheizungsvorrichtung g zugefuhrt oder anderweitig verwendet oder dem Hauptgasstrom wieder zugeführt wird.
In Systemen dieser Art muß die Grolle der die Adsorbentien enthaltenden Behälter und die Menge der Adsorbentien in Übereinstimmung mit der Gasmenge des zu behandelnden Gasstroms und dessen Zusammensetzung bestimmt werden. Die Systeme werden dabei durch Zeitregler oder Fühler so gesteuert, daß bei der Behandlung des Hauptgasstroms in wenigstens einem der Behälter die Regeneration in dem anderen Behälter vor sich geht. Die Behälter müssen eine solche Größe haben, daß übermäßige Gasgeschwindigkeiten innerhalb der Behälter vermieden werden und in ihnen eine für die gewunschte Adsorptionsleistung ausreichende Menge von Adsorbens enthalten ist. Ein Behälter, der ledigliah zur Adsorption von Wasserdampf dient, muß die gleiche Grole wie ein zur Wiedergewinnung von Kohlenwasserstoffen dienender Behälter haben, wobei nur die Strömungsgeschwindigkeit des zu behandelnden Stroms zu berücksichtigen ist. FUr jedes bestimmte Verfahren müssen jedoch auch andere die GrdBe des Adsorbens beeinflussende Faktoren in Betracht gezogen werden. Bei der Wiedergewinnung von Kohlenwasserstoffenmuß die Adsorbensmenge und der Zeitraum berücksichtigt werden, während dessen das Adsorbens vom Gasstrom durchströmt wird. Falls nicht genügend Adsorbens vorhaden ist, oder falls der Gasstrom während einer zu langen Zeit durch das Adsorbens strömt, dann wird die leichteste Fraktion der wiederzugewinnenden Kohlenwasserstoffe wenigstens teilweise aus dem Adsorbens verdrangt und von dem aus dem Adsorbensbett austretenden Gasstrom abgeffihrt. In einem Etwässerungssystem wird die Dfucdhflußgeschwindigkeit durch den Adsorber in der gleichen Weise bestimmt werden, wobei die Adsorbens-menge und die Durchstromzeit von dem Wassergehalt des Gasstrons und dem gewünschten zu erzielenden Trocknungsgrad des Gasstroms abhängen.
Der Verbrauch von Erdgas ist in den letzten Jahren ständig gestiegen. E-ino beim Transport und Vertrieb von Erdgas vorhandenes Problem besteht nun darin, daß der Verbrauch von Erdgas großen jahreszeitlichen Schwankungen ausgesetzt ist, wobei während der drei kalten Monate des Jahres die Nachfrage nach Erdgas mindestens doppelt so groß als in den übrigen Monaten ist. Dies ergibt sich naturgemäß daraus, daß Erdgas in erheblichem Maße für die Wohnungsbeheizung verwendet wird. Aufgrund dieser erheblichen Nachfrageschwankungen ist es wunschenswert, daß auch die Anlagen zur Behandlung des Erdgases bezüglich ihres Durchsatzes so flexibel ausgelegt sind, daß sie sowohl während der Monate mit Spitzennachfrage als auch während der übrigen Monate des Jahres wirtschaftlich arbeiten können. Die Hauptaufgabe der Erfindung liegt nun darin, ein Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln eines Erdgasstroms zu schaffen, das sich leicht den sich ändernden Durchsatzgeschwindigkeiten und Durchsat bei Spitzenbedarf und bei geringem Bedarf anpassen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und Vorrichtungen zur Wiedergewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einem Naturgasstrom bei erheblich über den normalen liegenden Durchsatzgeschwindigkeiten. Es soll aber gemäß der Erfindung auch ein Verfahren und Vorrichtungen zum Entwässern von Erdgas und zur Wiedergewinnung von verwertbaren Kohlenwasserstoffen aus Erdgas geschaffen werden, das auch bei wesentlicher Verringerung des Gasdurchsatzes anwendbar ist. Bei dem neuen Verfahren und den zu seiner AusfUhrung dienenden Anlagen soll auch bei erheblichen Durchsatzschwanklmgen stets ein wesentlicher Teil der Anlagen ausgexlützt sein. Zur Erfindung gehört ferner ein zum Steuern~der verschiedenen Verfahren dienendes Regelsystem, mittels dem der Betrieb von einem Verfahren auf das andere eingeschaltet werden kann.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden Teil der Beschreibung beispielsweise anhand der Zeichnungen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigt bzw. zeigen : Fig. 1 ein Schema einer Adsorptionsanlage, aus dem sich der Betrieb der Anlage bei normalem Durchsatz ergibt ; Fig. 2 und 3 das gleiche Schema wie Fig. 1, die den Betrieb der Anlage bei erhöhtem Durchsatz erläutern ; Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teils der verwendeten Regelvorrichtung ; und Fig. 5 eine schematische Darstellung des nicht in Fig. 4 gezeigten Teils der Regelvorrichtungen.
Zunächst sei die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Anlage und anschließend die Wirkungsweise der bei dieser Anlage verwendeten Verfahrne beschrieben. Der zu behandelende Hauptgasstrom ist in den Figuren durch eine dicke voll ausgezogene Linie und der Regenerationsstrom einschließlich des Kühlstroms durch eine dicke gestrichelte Linie angedeutet. In den Fig. 4 und 5 sind auch in den .
Fig. 1, 2 und 3 vorkommende eile mit den gleichen Bezugszeichnen bezeichnet, damit das Regelsystem nach Fig. 4 und 5 im Vergleich zu dem in den Fig. 1, 2 und 3 verwendeten Verfahren leichter verständlich ist.
Der zu behandelnde Hauptgasstrom wird über die Leitung 1 dem einlaßseitigen Abscheider 2 zugeführt. In dem Abscheider 2 werden vom Hauptgasstrom mitgeführte Flüssigkeiten aus dem Gas abgeschieden und durch den Auslaß 3 des Abscheiders abgeführt. Der Auälaß 3 ist mit einem geeigneten Ablaßventil 4 versehen, das auf den Flüssigkeitsstand innerhalb des. Abscheiders anspricht. Der im wesentlichen flüssigkeitsfreie Gasstrom tritt aus dem Abscheider durch den Auslaß 5 aus, der über ein Druckminderungsventil 6 mit dem Hauptstutzen 7 verbunden ist.-Vom Hauptstutzen 7 führen Leitungen 8, 9 und 10 zu den Adsorbern 11, 12, und 13. Durch Rückschlagventile 14, 15 und 16 in den Leitungen 8, 9 und 10 ist sichergestellt, daB das Gas aus dem Hauptstutzen 7 nur nach den Adsorbern 1 12 und 13 strömen kann, von denen Leitungen 17, 18 und- 19 sum GasauslaBstutzen 20 führen. Der Durchfluß durch die leitungen 17, 18 und 19 wird durch ventile 21, 22 und 23 geregelt.
Eine Leitung 24 verbindet die Leitung 5 an einem kt zwischen dem Abscheider 2 und dem Druckminderungsventil 6 mit dem Ventil 25. Eine Leitung 26 verbindet das Ventil 25 mit einem Ventil 27 und eine Leitung 28 das Ventil 25 mit einem Erhitzerumgehungsventil 29. Leitung 30 verbindet das Ventil 27 mit einem Ventil 31 und Leitung 32 das Ventile 27 mit der Leitung 8 an einer Stelle zwischen dem RUckschlagventil 14 und dem Adsorber 11. Eine leitung 33 verbindet das Ventil 31 mit der Leitung 9 an einer Stelle zwischen dem Rückschlagventil 15 und dem Adsorber 12 und Leitung 34 das Ventil 31 mit der Leitung 10 an einer Stelle zwischen dem Rückschlagventil 16 dem Adsorber 13.
Sine Leitung 35 verbindet das Erhitzerumgehungsventil 29 mit dem Erhitzer 36 und Leitung 37 das Erhitzerumgehungsventil 29 mit der Erhiterauslaßleitung 38, welche den Erhitzer 36 mit einem Ventil 39 verbindet. Leitung 40 verbindet das Ventil 39 mit dem Adsorber 13 und Leitung 41 das Ventil 39 mit dem Ventil 42. Leitung 43 verbindet das Ventil 42 mit dem Adsorber 12 und Leitung 44 das Ventil 42 mit dem Adsorber 11.
Leitungen 45, 46 und 47 erstrecken sich von den Adsorbern 11, 12 bzw. 13 und sind alle mit der Kuhlgasverteilerleitung 48 verbunden, die ihrerseits in die Leitung 28, wie dargestellt, einmündet. In den Leitungen 45, 46 bzw. 47 sind Riickschlagventile 49, 50 bzw. 51 angeordnet. Leitungen 52, 53 und 54 verbinden die Adsorber 11, 12 bzw. 13 mit der Regenerations verteiler gasleitung 55 und werden durch Ventile 56, 57 bzw. 58 gesteuert. Die Regenerationsgasverteilerleitung 55 verläuft zu einem Luftkühler 59 welcher durch Leitung 61 mit einem Regenerationsabscheider 6Q verbunden ist. Ein GasauslaB 62 vom Regenerationsabscheider 60 ist mit dem Hauptstutzen 7 in Stromungsrichtung unmittelbar hinter dem Druckminderungsventil 6 verbunden. Ein FlüssigkeitsauslaB 63 vom Regenerationsabscheider 60 ist unter Zwischenschaltung eines Ventils 65 mit einem Flüssigkeitsabscheider 64 verbunden. Der Flüssigkeitsabscheider 64 ist mit Auslässen 66 und 67 versehen, die durch Ventile 68 bzw. 69 gesteuert sind. Eine auf Strömung ansprechende Vorrichtung 70 ist im GasauslaB 62 angeordnet und mit dem Druckminderungsventil 6 verbunden, um die Druckmihderung zu steuern, welche ihrerseits die Gasströmung durch die Regenerationsgasanlage steuert, wie dies nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird.
Die in Fig. 4 und 5 gezeigte pneumatische Steueranlage weist eine Strömungskontroll- und Registreiervorrichtung 71, eine Periodenprogrammiervorrichtung 72, ein Temperaturregistriergerät und eine Sicherheitssteuervorrichtung 73 auf. Der Strömungskontrollvorrichtung 71 wird von der auf die Strömung ansprechenden Vorrichtung 70 über die Leitungen 74 und 75 statischer Druck und Differentialdruck zugefiihrt. Der pneumatischen Steueranlage wird über eine Leitung 76 Gas zugefiihrt. Ein Druckregler 77 reduziert den Druck des zugeführten Gases und ist mit der Stromungskontrollvorrichtung 71 über eine Leitung 78 und eine zufahrgasverteilerleitung 79 verbunden. Die Strömungskontrollvorrichtung 71 registriert die Strömung, welche die auf die Strömung ansprechende Vorrichtung 70 passiert und d gibt ein pneumatisches Signal über eine Leitung 80 an das Ventil 6 ab, um dasselbe für die gewünschte Gasströmung durch die Regenerationsanlage gemaB der Erfindung g ordnungsgemäß, wie es die auf die Strömung ansprechende Vorrichtung 70 bestimmt, einzustellen.
Die Periodenprogrammiervorrichtung 72 ist mit einem pneumatischen Motor (nicht dargestellt) versehen, welcher eine Mehrzahl Nocken (nicht dargestellt) antreibt. Ventile 81 sind mit Nockenablaufrollen (nicht dargestellt) versehen, welche das Öffnen und Schließen der Ventile 81 -88 steuern, wenn sie durch die Nocken betätigt werden.
Ein Wählsohalter 89 ist ein von Hand betätigtes Ventil Bit vier Öffnungen, von denen eine über eine Leitung 90 mit der Gaszuführverteilerleitung 79 verbunden ist. Eine zweite Öffnung bildet eine Lüftung zur Atmosphäre, wie dies durch den Pfeil angedeutetist.EinedritteÖffnung ist über eine Leitung 91 mit dem Verteiler 92 der Periodenprogrammiervorrichtung 72 verbunden. Die vierte Öffnun g ist {ber eine Leitung 93 mit einem Verteiler 94 der Periodenprogrammiervorrichtung 72 verbunden. Die Ventile 81-84 telson Verbindungen von dem Verteiler 92 zu den Leitungen 95-98 her. Die Ventile 85-88 stellen eine Verbindung von dem. Verteiler 94 zu den eitungen 99-102 her. Eine Leitung 103 stellt eine Verbindung von der Leitung 76 zu einem pneumatischen Zweiwegrelaisventil 104 her. Leitung 105 stellt eine Verbindung vom Ventil 104 su einem Einlaß 106 des pneumatischen Motors der Periodenprogrammiervorrichtung 72 her. Ein Auslaß 107 ist vorgesehen, um das Gas aus dem pneumatischen Motor abzuführen.
Die Leitungen 95 und 100 atellen eine Verbindung mit den gegenüberliegenden Öffnungen eines Dreiwegerückschlagwentils 108 her. Eine Leitung 109 erstreckt sich von der dritten Öffnung des Rückschlagventils 108 zu einer Betätigungsvorriohtung eines pneumatischen Vierwegerelaisventils 110. Das Ventil 110 weist, wie durch den Pfeil angezeigt, eine Lüftungsörffnung auf, wobei seine gemeinsame Öffnung über eine Leitung 111 mit der Gaszufuhrverteilerleitung 79 verbunden ist.
Die Leitungen 96 und 101 münden in die gegenüberliegenden Öffnungen des Dreiwegerückschlagventils 112. Eine Leitung 113 eratréekt sich von der dritten Öffnun dieses Rückschlagventils 112 zu einer der Betätigungsvorrichtungen eines pneumatischen Vierwegerelaisventils 114. Die andere Betätigungsvorrichtung des Ventils 114 ist über eine Leitung 115 mit dem Relaisventil 110 verbunden. Eine-Leitung 115a stellt eine Verbindung vom Relaisventil 110 zu der gemeinsamen Offnung des Relaisventils 114 her.
Die Leitung 97 mndet in die Betätigungsvorrichtung eines pneumatischen Dreiwegerelaisventils 116. Eine Leitung 116a stellt eine Verbindung von der Gaszufuhrverteilerleitung 79 in das Relaisventil 116 her. Die Leitungen 98 und 102 münden in die Sicherheitssteuervorrichtung 73.
Wählschalter 117-121 sind über Leitungen 122-126 mit der Gaszufuhrverteilerleitung 79 verbunden. Die Leitung 99 mündet, wie dargestellt, in den Wählschalter 121 ein., Jeder der Wahlachalter 117-121 ist mit einer Lüftung, wie durch die Pfeile angezeigt, versehen. Dieße WaUbehalter sind ebenfalls mit Steueröffaungen und gemeinsamen Offnungen versehen. Die Wahlschalter 117-121 können in drei Stellungen eingestellt werden, die mit"Hand","Ab" und"automatisch"bezeichnet sind. In der"Ab"-Stellung ist die gemeinsame Öffnung zur Lüftung hin offen. In der "Hand"-Stellung ist die gemeinsame Offnung zur Gaszufuhrverteilerleitung 79 hin geöffnet und in der"automatisch"-Stellung ist die gemeinsame Offnung zur Steuröffnun hin geöffnet. Die Wählschalter 117-121 sind im allgemeinen auf ihre"automatisch"-Stellung eingestellt, so daß das Schalten durch die Periodenprogrammiervorrichtung 72 gesteuert werden kann. Die Leitungen 127 n- 131 mündendin die gemeinsamen Offnungen der Wahlschalter 117-121.
Eine Leitung 132 verbindet die Steueröffnung des Wählschalters 117 mit der Leitung 115. Leitungen 133 und 134 verbinden die Steueröffnungen der Wählschalter 118 und d 119 mit dem Relaisventil 114. Eine leitung 135 verbindet die Steueröffnung des Wahlschalters 120 mit dem Relaisventil 116. Die Leitung 99 verbindet das Ventil 85 mit der Steuer-Öffnung des Wählschalters 121. Eine Leitung 136 mündet in die Leitung 91 und ist anderweitig verbunden, wie dies nachfolgend mit Bezug auf Fig. 5 ausfuhrlich beschrieben wird.
Wie dargestellt, erstrecken sich Leitungen 137 und 138 von der Sicherheitssteuervorrichtung 73 und münden in die gegenüberliegenden Offnungen von Dreiwegeruckschlagventilen 139. Eine Leitung 140 verbindet die andere Öffnung des Bückschlagventils 139 mit der Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 104. Wärmefühlelemente 141, 142 und 143 sind in den Adsorbern 11, 12 bzw. 14 angeordnet und mit der Temperaturregistrier-und Sicherheitssteuervorrichtung 73 verbunden. Die Wärmefühlelemente 141, 142 und 143 sind so verbunden, daß sie eine Verbindung zwischen den Leitungen 98 und 137 und zwischen den Leitungen 102 und 138 herstellen, wenn irgendeines der Wärmefühlelemente 141, 142 oder 143 eine Temperatur anzeigt, die hoher als die Temperatur ist, bei der der Gasstrom mit Sicherheit in verschiedene Adsorber umgeschaltet werden kann, In Fig. 5 sind pneumatische Vierwegerelaisventile 144-151 gezeigt, die mit je einer Öffnung zum Lüften, wie durch die Pfeile angezeigt, einer gemeinsamen Offnung und zwei zusätzllchen Offnungen, wie dargestellts versehen sind, welche abwechselnd mit der gemeinsamen Öffnung und der Lüftungsoffnung verbunden werden. Jedes der Relaisventile 144-151 weist eine pneumatische Betätigungsvorrichtung auf, welche die Verbindungen der Öffnungen steuert.
EineZufuhrgasleitung 152 mündet in die gemeinsame Öffnung des Relaisventils 144 und ist, wenn auch nicht gezeigt vorzugsweise mit der Zufuhrgasverteilerleitung 79 verbunden. Eine Zweigleitung 153 verbindet die Leitung 136 mit der Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 144. Eine Leitung 154 verbindet eine derÖffnungendesRelaisventils 144 mit der gemeinsamen Offnung der Relaisventile 146, 147 und 148. Eine Leitung 155 verbindet die andere Offnung des Relaisverntils 144 mit den gemefinsamen Öffnungen der Relaisventile 149, 150 und 151.
Eine Zufuhrgasleitung 156 mündet in die gemeinsame Offnung des Relaisventils 145 ein und ist, obwohl nicht gezeigt, vorzugsweise mit der Zuführgasverteilerleitung 79 verbunden. Die Zweigleitung 157 stellt eine Verbindung von der Leitung 131 zur Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 145 her. Eine der AuslaBöffaungen des Relaisventils 145 stellt eine Verbindung mit der oberen Seite der Betätigungsvorrichtung des Ventils 25 her. Die andere Auslaßoffnung des Relaisventils 155 stellt eine Verbindung mit dem Dreiwegerückschlagventil 158 her. Das Rückschlatventil 158 ist mit der Leitung 136 und ebenfalls mit der unteren Seite der Betätigungsvorrichtung des Ventils 25 verbunden. Die Leitung 131 mündet an einer Stelle hinter ihrer Verbindung mit der Zweigleitung 157 in ein Dreiwegekugelruckschlagventil 159 ein. Die Leitung 130 ist ebenfalls mit des Rückschlagventil 159 verbunden. Eine Leitung 160 erstreckt sich von der anderen Verbindung des Rückschlagventils 159 zur Betätigungsvorrichtung des Erhitzerumgehungsventils 29.
Die Leitung 127 mündet in die Betitigungsvorrichtung der Relaisventile 146 und 149 ein. Die Leitung 128 mündet in die Betätigungsvorrichtungen der Relaisventile 147 und 150 und die Leitung 129 in die Betätigungsvorrichtungen der Relaisventile 148 und 151 ein.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist jedes der Ventile 27, 31, 39, 42, 23, 22, 21, 58, 57 und 56 mit einem unteren Dreiwege kugelrückschlagventil 161-170 und einem oberen Dreiwegekugelruckschlagventil 171-180 versehen. Die unteren Rückschlagventile 161 - 170 sind mit einer Verbindung zu den untgeren Seiten der Betitigungsvorrichtungen für die zuvor erwähnten Ventileund die oberen Rückschlagventile 171-180 sind mit einer Verbindung zu den oberen Seiten der Betätigungsvorrichtungen der zuvor erwähnten Ventile versehen. Es sind ferner Verbindungen von den Rockschlagventilen 161 - 180 zu den Leitungen 181-192 vorgesehen, die sich von den Relaisventilen 146 - 151, wie in Fig. 5 gezeigt, erstrecken.
Wenn es erw2nscht ist, gemiß der Erfindung einen Naturgasstrom zu behandeln und die erwünschten schweren Kohlenwasserstoffe, wie z. B. die Propane und schwerere, zu entfernen, arbeitet die Erfindung, wie es am besten in Fig. 1 dargestellt ist, Während des Betriebes strömt der Hauptgasstrom durch die Leitung 1 in den einlaßseitigen Abscheider 2, in welchem im wesentlichen alle freien eingefangenen Flüssigkeiten aus dem Gasstrom entfernt werden.
Diese Flüssigkeiten werden aus dem Abscheider 2 durch den Flüssigkeitsauslaß 3, gesteuert vom ventil 4, ausgetragen und einem geeigneten Gerät zur weiteren Behandlung beispielsweise einem Stufenabscheider oder einem Stabilisator (nicht dargestellt) zugeleitet. Das aus dem einlaßseitigen Abscheider 2 durch die e Gasauslaäßffnnung 5 auagetragene Gas ist im wesentlichen frei von jeglicher Flüssigkeit und wird über das Druckminderungsventil 6, den Hauptstutzen 7t die Leitung 8 8 und das Rückschlavgentil 14 in den Adsorber 11 geleitet. Das Innere des Adsorbers 11 ist mit einem geeigneten, adsorbierenden Material gefüllt, welches sowohl die erwünschten Kohlenwasserstoffe als auch das Wasser aus dem Naturgasstrom adsorbiert.
Bei Passieren des Adsorbers 11 werden dem Gasstrom die erwünschten Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf entzogen und er wird über die Leitung 17 und das Ventil 21 in den Gasauslaßstutzen 20 ausgetragen. Das durch den GasauslaB-stutzen 20 stromende Gas wird einem geeigneten Verbraucher oder Verteiler zugeführt, welcher in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, und der auch nicht Teil der Erfindung ist.
Während der Zeit, in der der Hauptgasstrom den Adsorber 11 zum Trocknen und Entfernen der erwünschten Kohlenwasserstoffe durchströmt, befindet sich der Adsorber 12 im Kühlzustand, nachdem er regeneriert worden ist, während sich der Adsorber 13 im Regenerierzustand mit heiBem Regenerationsgas befindet. Der Regenerationsgeasstrom wird vom GasauslaB 5 vor dem Druckminderungsventil 6 abgezogen und tuber die Leitung 24, das Ventil 25, die leitung 26, das Ventil 27, die Leitung 30t dan Ventil 31, die Leitung 33 und die Leitung 9 in den Adsorber 12 geleitet. Dieser Gasstrom, w elcher die Strömugstemperatur des Hauptgasstroms aufweist, bewirkt eine K2hlung desadsorbierenden materials innerhalb des Adsorbers 12, um dieses adsorbierende Material sur Aufnahme des Hauptgasstroms vorzubereiten, wenn das adsorbierende Material innerhalb des Adsorbers 11 im wesentlichen mit den leichtaten Kohlenwasserstoffen gesättigt ist, welche durch das Verfahren gemaB der Erfindung wiedergewonen werden sollen. Der aus dem Adsorber 12 strömende Gasstrom wird über die Leitung 46, das Rückschlagventil 50, die Kühlgasleitung 48, die Leitung 28, das Erhitzerumgehungsventil 29 und die leitung 35 in den Erhitzer 36 geleitet. Das erhitzte Gas strömt aus dem Erhitzer 36 über die Leitung 38, das Ventil 39 und die Leitung 40 in den Adsorber 13. Das Ventil 29 wird in Abhängigkeit von der Temperatur des aus dem Adsorber 13 ausstromenden Gases betatigt wobei dieses Gas, wenn es eine vorbestimmte Temperatur erreicht, das Öffnen der Leitung 37 und damit die Umgehung des Regenerationsgases um den Erhiterz 36 herum bewirkt. Das heiße Regenrationsgas strömt durch den Adsorber-13, die Leitung 54, das Ventil 58 in die Regenerationsgasleitung 55. Das Regenerationsgas wird im Luftkühler 59 gekühlt, um zu bewirken, daß die gasförmigen Kömponenten kondensieren. Das Regenerationsgas wird dem Regenerationsabscheider 60 zugeführt, in welchem die kondensierten Komponenten aus dem Regenerationsgasstrom ausgeschieden und aus dem Regenerationsabscheider 60 {ber den Flüssigkeitsauslaß 63 und das Ventil 65 in den Flüssigkeitsabscheider 64 ausgetragen werden. Wasser wird aus dem Floussigkeitsabscheider 64 durch den FlüssigkeitsauslaB 66, gesteuert vom Ventil 68, auagetragen, während die kondensierten Kohlenwasserstoffe durch den Auslaß 67, gesteuert vom Ventil 69, aus des Flüssigkeitsabscheider 64 ausgetragen werden. Der Regenerationsgasstrom strömt von Regenerationsabscheider 60 durch den Gasauslaß 62 in den Hauptgaestutzen 7 an einer Stelle unmittelbar hinter des Druckminderungsventil 6. Eine geeignete Steuervorrichtung (nicht geseigt) sollte vorgesehen sein, un die Ventile bei des erfindungsgemäßen Verfahren so zu steuern, daß der hauptgasstrom in den Adsorber 12 geleitet wird, wenn der Adsorber 11 im wesentlichen mit den wiederzugewinnenden Kohlenwasserstoffen gesättigt ist, worauf dann auf den Adsorber 13 umgeschaltet wird, wenn der Adsorber 12 seine 4 Behandlung des Hauptgasstroms beendet hat. Es wird im allgemeinen als ausreichend erachtet, die Aufeinanderfol. ge der Regeneration und Kühlung der Adsorber mit einer Zeitablaufsteuervorrichtung su steuern, wobei jedoch beim erfindungegemäßen Verfahren jede geeignete Art Steuervorrichtung verwendet werden kann, welche die Aufeinanderfolge der Vrogänge ordnungsgemäß steuert und dies durch Feststellung des Zustandes des adsorbierenden Materials in den einzelnen Adsorbern oder durch irgendwelche anderen geeigneten Mittel ttel bewirken kann. Wenn es erwunscht ist, die Kohlenwasserstoffe aus einem Naturgasstrom wiederzugewinnen, wird der Betrieb eines Verfahrens, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, im allgemeinen ein"kurzperiodisches"genannt. Bine typische Zeitdauer fiir einen kurzperiodischen Betrieb beträgt 15 Minute, wahrend welcher ein Adsorber die Komponenten aus dem Hauptgasstrom im Gleichstrom adsorbiert.
Die in den Fig. 4 und 5 gezeigte Steuerungsanlage arbeitet beim. Verfahrensablauf so, daß Gas über die Leitungen 76 und 103, das Relaisventil 104 und die Leitung 105 dem Einlaß 106 des pneumatischen Motors zugeführt wird, welcher die, Steuernocken der Periodenprogrammiervorrichtung 72 antreibt. Weiterhin sollte der Wählschalter 89 entweder auf Hand- oder automatischen Betrieb eingestellt sein, bei welchem der Gasstrom im haufptgasstrom festgestellt wird, um eine Verbindung zwidchen einer Leitung 90 und einer Leitung 91 herzustallen, so daß Zufuhrgas in eine Verteilerleitung 92 geleitet wird. Wählschalter 117-121 sollten auf"automatisch"eingestellt werden, um eine Verbindung zwischen ihren gemeinsamen Offnungen und Leitungen 132, 133, 134, 135 bzw. 99 herzustellen. Bei sich drehenden Nocken strömt unter Druck stehendes Steuergas aus der Verteilerleitung 92 über das Ventil 81, die Leitung 95, das Rückschlagventil 108 und die Leitung 109 in die Betätigungsvorrichtung eines Relaisventils 110. Die Betätigung des Relaisventils 110 bewirkt eine Verbindung für Zufuhrgas aus einer Leitung 111 über das Relaisventil 110 in sine Leitung 115. Das in der Leitung 115 strömende Gas wird zur linken Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 114 und außerdem über die Leitung 132 und den Wählschalter 117 in eine Leitung 127 geleitet. Diese Stellung des Relaisventils 110 verbindet ebenfalls die Leitung 134 über eine Leitung 115a mit der Lüftung des Relaisventils 110, wobei die Leitung 133 mit der Löftung eines Relaisventils 114 verbunden ist.
Durch die Nocken wird weiterhin die Verteilerleitung 92 über ein Ventil 83 mit einer Leitung 97 verbunden, wodurch ein Relaisventil 116 betätigt wird, um eine Verbindung von der Zufuhrgasverteilerleitung 79 über eine Leitung g 116a, eine Leitung 135, den Wählschalter 120, eine Leitung 130, ein Rückschlagventil 159 und eine Leitung 160 zu schaffen, um das Erhitzerumgehungsventil 29 so einsustellen, daB die Umgehungsleitung 37 geschlossen und die Regenerationsleitung in den Erhitzer 36 üter die Leitung 35 geöffnet ist. Kurz vor Beendigung eines jeden Abschnittes der Periode wird Zufuhrgas aus der Verteilerleitung 92 über ein Ventil 64 und eine Leitung 98 in die Sicherheitssteuervorrichtung 73 geleitet. Wenn die Einheit welche regeneriert wird, nicht die gewünschte Temperatur erreicht hat, wie dies durch die Temperaturfiihlelemente 141, 14-2 bsw. 143 festgestellt wird, wird der Zufuhrgasdrack über eine Leitung 137 und ein Rückschlagventil 139 zur Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 104 geführt. Wenn betätigt, schließt sich das Relaisventil 104 und stellt die Gaszufuhr sus pneumatischen Rotor, welcher die Nocken der Perioden programmiervorrichtung 72 antreibt, ab. Dies bewirkt, daß das Verfahren unveridert weiterläuft, bis zu der Zeit, wenn die durch eines der Temperaturfühlelemente 141, 142 oder 143 festgestellte Temperatur die vorbestimmte Hohe erreicht hat, welche anzeigt, daß der Adsorber, welcher regeneriert wird, voll regeneriert ist. Zu dem Zeitpunkt, wenn der Druck von der Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 104 abgelassen wird und Zufuhrgas wieder dem pneumatischen Motor zugeführt wird, kann der Arbeitsablauf normal fortgesetzt werden.
Der Druck des Zufuhrgases in der Leitung 136 wirkt tuber ein Rückschlagventil 158 auf die untere Seite der Betätigungsvorrichtung des Ventils 25 und bewirkt dessen Verstellung, um die Strömung in der in Fig. 1 gezeigten Weise zu leiten. Das Ventil 25 verbleibt in dieser Stellung, bis der Wählachalter 89 zu einem Zeitpunkt verstellt wird, bei dom es erwünscht ist, das Verfahren vorsugsweise auf ein Entwässerungsverfahren zu ändern und nicht auf die Kombination der Entwässerung und Kohlenwasserstoffrückgewinnung, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Weiterhin wirkt der Zufuhrgasdruck solange der Wählschalter 89, wie beschrieben, eingestellt ist, über die Leitung 136 und eine Zweigleitung 153 auf die Betätigungsvorrichtung eines Relaisventile 144. In dieser Stellung wird der Zufuhrgasdruck übrer das Relaisventil 144 und eine Leitung 154 den gemeinsamen Öffnungen von Relaisventilen 146, 147 und 148 zugeführt. Der Zufuhrdruck in der Leitung 127 wird den Betätigungsvorrichtungen von Relaisventilen 146 und 149 zugeführt.
Wenn die Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 146 mit Zufhrgasdurck beaufschlagt wird, wird der Zufuhrgasdruck aus der Leitung 154 über eine Leitung 181 und entsprechende untere Dreiwegerückschlagvehbtile 162, 163, 167 und-158 der unteren Seite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 31t 39t 21 und-58 sugefuhrt. Gleichzeitig wird der Zufuhrgasdruck aus der Leitung 154 über das Relaisventil~~147 einer Leitung 184 und über das Relaisventil 148 einer Leitung 186 zugeführt. Der in der Leitung 184 herrschende Zufuhrgasdruck wird über entsprechende obere Dreiwegeruckschlagventile 176 und 180 der oberen Seite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 52 und 56 zugeführt. Der Zufuhrgasdruck in der leitung 186 wird über entsprechende obere Dreiwegesriickschlagventile 171, 174, 175 und 179 den oberen Seiten der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 27, 42, 23und57zugeführt.DamitbefindensichalleVentile in der in Fig. 1 gezeigten Stellung. Leitungen 182, 183, 185 und d 187 bis 192 sind verbunden und werden über die Relaisventile 146-151 oder das Relaisventil 144 entlüftet.
Am Am Ende der Zeitdauer des ersten Abschnittes des Arbeits-Ablaufs - wobei angenommen wird, daß der Adfsorber 13 vollständig regeneriert ist - ändern die Nocken ihre Stellung so, daß dir Zufuhrgasdruck über die lei5tung 95 abtgeführt wird. Dies bewirkt, daß das Relaisventil 110 die leitung 115 und die Leitung 132 entlüftet und den Zufuhrgaedruck über die Leitung 115a der gemeinsamen Offnung dos Relaisventils 114 zugführt. Wenn der Zufuhrgasdruck von beiden Betätigungavorrichtungen des Relaisventilg 114 entlüftet ist, wird der Zufuhrgasdruck über die Leitung 133 und d den Wählschalter 118 der Leitung 128 zugefiihrt. Der Zufuhrgasdruck in der Leitung 128 wird den Betätigungavorrichtungen der Relaiaventile 147 und 150 zugefuhrt, Der Zufhrugasdruck wird von den Betätigungavorrichtungen der Relaisventile 146 und 149 übver die Leitung 127, den Wählschalter 117, die Leitungen 132 und 115 ur Lüftung des Relaisventils 110 hin entlüftet. Die Betätigung der Relaisventile 147 und 150 bewirkt, daß Zufuhrgasdruck aus der Leitung 154 über das Relaisventil 147 der Leitung 183 zugeführt wird. Zufuhrgasdruck wird über die Leitung 183 und die entsprechenden unteren Dreiwegerückschlagventile 166 und 170 den Betitigungsvorrichtungen der Ventile 22 und 56 zugeführt.
Zufuhrugasdruck wird der aus der Leitung 154 über das Relaisventil 156, die Leitung 182 und die entsprechenden oberen Dreiwegerückschlagventile 172,173,177und178denoberen Seiten der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 31, 39, 21 und 58 zugefuhrt. Zufuhrgaedruck wird weiterhin aus der Leitung 154 Aber das. Relaiwventil 148, die Leitung 186 und die entsprechenden oberen Dreiwegerückschlagventile 171, 174, 175 und 179 den oberen Seiten der Betältiungsvorrichtungen der Ventile 27, 42, 43, 23 und 57 zugeführt. Die Loitungen 181, 184, 185 und 187-192 sind verbunden und werdon über die Relaieventile 146-151 oder dam Relaisventil 144 entlüftet. Diese Ventilatellungen bewirken, da8 der Huptgasstrom dem Adsorber 12, der Kühlgazstrom dem Adsorber 13 und der heiße REgenerationsgasstrom dem Adsorbar 11 zugeführt wird.
An Ente. des zuvor beschriebenen sweiten Abschnittes der Arbeitsperiode wird Zufuhrgasdruck aus der Leitung 92 {ber dan Ventil 82, die Leitung 96, das Rückschlagventil 112 und die Leitung 113 der rechten Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 114 zugeführt. Hierdrurch wird das Relaisventil 114 betätigt, um eine Verbindung für den Zufuhrgasdruck aus der Leitung 115a zur Leitung 134 herzustellen.
Der Zufuhrgasdruck wird der aus der Leitung 127 über don Wählschalter 117, die Leitung 132 und über das Relaisventil 110 entlüftet. Ferner wird der Zufuhrgasdruck aus der Leitung 128 über don Wählschalter 118, die Leitung 134 und das Relaisventil 114 entlüftet. Der Zufuhrgasdruck aus der Leitung 134 wird über den Wählschalter 119 und die Leitung 129 den Betätigungsvorrichtungen der Relaisventile 148 und 151 zugefiihrt. Durch die Bethätigung des Relaisventils 148 wird der Zufuhrgasdruck aus der Leitung 154 über die Leitung 185 und die entsprechenden unteren Dreiwegeruckschlagventile 161, 164, 165 und 169 mit der unteren Seite der Betätigungsvorrcithungen der Ventile 27, 42, 23 und 57 verbunden. Die Entliiftung des Zufuhrgasdruckes aus den Betätigungsvorrichtungen der Relaisventile 146 und 147 bewirkts, daß zufhrugasdruck den leitungen 182 und 184 zugeführt wird. Der Zufuhrugasdruck in der Leitung 182 strömt über die entsprechenden oberen Dreiwegerückschlagventile 172, 173, 177 und 178 zu den oberen Seiten der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 31,39, 21 und 58. Der Zufuhrgasdurck in der Leitung 184 strömt über die entsprechenden oberen Dreiwegerückschlagventile 176 und 180 zur oberen Beite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 22 und 56. Die Leitungen 181, 183 und 186-192 sind zur Entlüftung über die Relaisventile 146-151 oder über das Relaisventil 144 miteinander verbunden. Diese Ventilstellungen bewirken, daß der Hauptgasstrom dem Adsorber 13, der Kühlgasstrom dem Adsorber 11 und der heiße Regenerationsgasstrom dem Adsorber 12 zugefiihrt werden.
Auf diese Weise wird durch das in den Fig. 4 und 5 gezeigte Steuerungssystem eine vollständige und fortlaufende Folge von Versehiebungen des Hauptgasstroms-durch die Adsorber lit 12 und 13 erreicht, wobei ebenfalls die ordnungsgemäße Strömung des Kühlgases und des heißen Regenerationsgases durch die Adsorber, welche nicht den Hauptgasstrom aufnehmen, geschaffen wird. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die ordnungsgemäBen Nocken für-die Periodenprogrammiervorrichtung 72 gewählt werden.
Die Wirkungsweise des in den Fig. 2 und 3 gezeigten erfindungsgemäBen Verfahrens unterscheidet sich von dem in Fig.
1 gezeigten dadurch, daß die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Anordnung hauptsächlich zur Entwässerung des Naturgasstromes dient, was auf Kosten der Wirksamkeit der Kohlenwasserstoffwiedergewinnung erreicht wird, Einer der wichtigen Unterschiede der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnung gegenüber der in Fig. l gezeigten Anordnung ist darin zu sehen, daß mit wesentlich längeren Perioden gearbeitet wird. Es ist daher notwendig, daß eine gesonderte Periodensteuervorrichtung (nicht dargestellt) für die Steuerung des Entwässerungsbetriebes vorgesehen wird.
Ferner wird irgendeine Vorrichtung vorzusehen sein, welche die Strömungsgeschwindigkeiten erfaßt, um von der Periodenprogrammierstuerung für die Kohlenwasserstoffrückgewinnung auf die Periodenprogrammiersteuerung für die Entwässerung umzuschalten, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten so hoch gestiegen sind, daß die Anlage fur die Kohlenwasserstoffrückgewinnung nicht den gesamten Strom verarbeiten kann.
Dieses Umschalten von einer Periodensteuerung auf die andere kann von Hand erfolgen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
In Fig. 2 strömt der Hauptgasstrom in den einlaBseitigen Abscheider 2, in welchem im wesentlichen alle Flüssigkeiten aus dem Gasstrom entfernt und über den FlüssigkeitsauslaB 3, gesteuert vom Ventil 4, ausgetragen werden. Das Gas wird aus dem Abscheider 2 durch den Gasauslaß 5 und über das Druckminderungsventil 6, den Hauptgasstutzen 79 die Leitungen 8 und 9 und die Rückschlagventile 14 und-15 in die Adsorber 11 und 12 ausgetragen. Nachdem das Gas in den Adsorbern 11 und 12 entwässert ist, gelangt es über die Leitungen 17 und 18 und die Ventile 21 und 22 in die Gasauslaßleitung 20.
Das Regenerationsgas wird aus dem Gasaus. laB 5 vor dem Druckminderungsventil 6 abgezogen und über die Leitung 24, das Ventil 25, die Leitung 28, das Ventil 29 und die Leitung 35 in den Erhitzer 36 geleitet. Das Erhitzerumgehungsventil 29 dient dazu, den Regenerationsgasstrom zu teilen und durch die Leitung 37 um den Erhitzer 36 herumzuführen, wenn das den Adsorbor 13 verlassende Gas, welches aufgeheizt ist, eine vorbestimmte Temperatur erreicht. Das erhitzteRegenerationsgaaströmt vom Erhitzer 36 über die Leitung 38, das Ventil 39 und die Leitung 40 in den Adsorber 13. Das Regenerationsgas strömt vom Adsorber 13 durch die Leitung 54, das Ventil 58, die Regenerationsgasleitung 55, den Luftkühler 59 in den Regenerationsabscheider 60.
Das Wasser und die Kohlenwasserstoffe, welche von dem adsorbierenden Material innerhalb des Adsorbers 13 beim Trocknen des Hauptgasstroms adsorbiert worden sind, werden durch den heißen Regenerationsgasstrom verdampft und in den Kühler ausgetragen, in welchem ein wesentlicher Anteiol dieses Wassers und der Kohlenwasserstoffe kondensiert wird. Dieses Wasser und die Kohlenwasserstoffe werden vom Regenerationsgasstrom im Regenerationsabscheider 60 entfernt. Der Regenerationsgasstrom strömt vom Regenerationsabscheider 60 durch den Gasauslaß 62 und die auf Strömung ansprechende Vorrichtung 70 in den Hauptgasstutzen Der Betrieb gemäß Fig. 3 ist im wesentlichen-derselbe wie der gemäß Fig. 2, mit der Ausnahme, daß der Adsorber 13 mit heiBem Regenerationsgas regeneriert worden ist und tetst gekuhlt wird. Der Hauptgasstrom strömt durch die Adsorber 11 und 12 und durch die GasauslaBleitung 20 aus der Anlage heraus.DerRegenerationsgaestromwirdaus dem GasauslaB 5 vor dem Druckminderungsventil 6 abgesogen und ströt durch die Leitung 24, das Ventil 25, die Leitung 26, das Ventil 2 ?, die Leitung 30, das Ventil 31 die Leitung 34 und die Leitung 10 in den Adsorber 13. Dieser Gasstrom wird durch das heiße, adsorbierende Material, innerhalb des Adsorbers 13 erhitzt und kuhlt dabei das darin befindliche adsorbierende Material. Der Regenerationsgasstrom strömt vom Adsorber 13 durch die Leitung 54, das Ventil 58, die Regenerationsgasleitung 55, den Kiihler 59 und die Leitung 61 in den Regenerationsgasabscheider.
Alle im Regencationsgasstrom enthaltenen Fliissigkeiten werden im Regenrationsahscheider 60 abgeschieden. Der Regenerationsgasstrom strömt durch den GasauslaB 62 und die auf Strömung ansprechende Vorrichtung 70 in den Hauptgasstutzen 7 an einer Stelle unmittelbar hinter dem Druckminderungsventil 6.
Um das zuvor mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschriebene Verfahren zu bewerkstelligen, ist es zunächst notwendig, die Stellung des Wählschalters 89 von der mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Stellung in eine solche zu verstellen, bei der durch den Wählschalter 89 eine Verbindung zwischen der Leitung 90-und der Leitung 93 hergestellt wird.
Hierdurch wird auch die Leitung 91 entlüftet. In dieser Stellung wird Zufuhrgasdruck der Leitung 94 zugefiihrt, während der Vertteiler 92 entlüftet wird. Zufuhrgasdruck wird dem pneumatischen Motor, wie zuvor beschrieben, über das Relaisventil 104 zugefuhrt. ZunEchst wird das Nockenventil 85 geöffnet, um Zufuhrgasdruck aus dem Verteiler 94 über die Leitung 99, den Wählschalter 121, die Leitung 131 und die Zweigleitung 157 der Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 145 zuzuführen. Zufuhrgasdruck wird ebenfalls aus der Leitung 131 über das Rückschlagventil 159 und die Leitung 160 dem Erhitzerumgehungsventil 29 zugeführt, wodurch bewirkt wird, daß der Regenerationsgasstrom durch die Leitung 35 in den Erhitzer 36 geleitet wird. Die Betätigung des Relaisventils 145 stellt eine Verbindung des Zufuhrgasdruckes über das Relaisventil 145 zur oberen Seite der Betätigungsvorrichtung des Ventils 25 her und entlüftet die untere Seite der Betätigungsvorrichtung. In dieser Stellung leitet das Ventil 25 den Regenerationsgasstrom, wie in Fig. 2 gezeigt.
Das Nockenventil 86 wird ebenfalls betätigt, wodurch Zufuhrgasdruck aus dem Verteiler 94 über die Leitung 100, das Rückschlagventil 108 und die Leitung 109 der Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 110 zugefuhrt wird. Die Betätigung des Relaisventils 110 stellt eine Verbindung für den Zufuhrgasdruck aus der Leitung 111 über die Leitung 115 zur linken Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 114 her und leitet Zufuhrgasdruck durch die Leitung 132, den Wählschalter 117 und die Leitung 127 zu den Betätigungsvorrichtungen der Relaisventile 146 und 149. Die Lüftung des Druckes aus der Leitung 136 entlüftet den Druck von der Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 144 über die Zweigleitung 153. Bei entlüfteter Betätigungsvorrichtung stellt das Relaisventil 144 eine Verbindung für Zufuhrgasdruck aus der Leitung 152 zur Leitung 155 her und-entlüftet die Leitung 154. Der Zufuhgasdruck in der Leitung 155 wird den gemeinsamen Öffnungen der Relaisventile 149, 150 und 151 zugeführt. Bei betätigtem Relaisventil 149 wird der Zufuhrgasdruck aus der Leitung 155 über die Leitung durch die entspxechenden oberen Dreiwegerückschlagventile 173 und 175 dem oberen Teil der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 31 und 23 und auch über die un- # teren Dreiwegerückschlagventile 163 und 168 der unteren Seite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 39 und 58 zugefuhrt. Zuführgasdruck aus der Leitung 155 wird ebenfalls liber das Relaisventil 151, die Leitung 152 und die ntsprechenden oberen Rückschlagventile 174 und 179 der oberen Seite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 42 und 57 über und über das untere Rückschlagventil 166 der unteren Seite der Betätigungsvorrichtung des Ventiles 22 zugefuhrt. Die Leitungen 181 bis 186, 188, 189 und 191 werden über die Relaisventile 146-151 oder über das Relaisventil 144 entlüftet.
Wenn die Ventile diese Stellung einnehmen, strömt der Hauptgasstrom durch die Adsorber 11 und 12, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei der Adsorber 13 heißes Regenerationsgas aufnimmt. Sobald der Adsorber 13 genügend aufgeheizt worden ist, lüftet das Ventil 85 die Leitung 99, welche ihrerseits die Betätigungsvorrichtungen des Ventiles 29 und des Relaisventils 145 entlüftet. Hierdurch wird der Zufuhrgasdruck an der oberen Seite der Betätigungsvorrichtung des Yentils 25 entlüftet und Zufuhrgasdruck über das Rückschlagventil 158 der unteren Seite der Betätigungsvorrichtung des Ventils 25 zugefuhrt. Die Ehtlüftung des Ventils 29 bewirkt, daß die Umgehungsleitung 37 geöffnet wird. Das Ventil 25 wird betätigt, um zu bewirken, daß der Gasstrom unmittelbar in den Adsorber 13 zum Kühlen einströmt.
Nahe dem Ende eines jeden Periodenabschnitts wird Zufuhrgasdruck über das Ventil 88 aus dem Verteiler 94 und der Leitung 102 in die Sicherheitssteuervorrichtung 73 eingefuhrt. Wenn die durch die Temperaturfühlelemente 141, 142 und 143 festgestellten Temperaturbedingungen richtig sind, erfolgt die Umschaltung der Adsorber, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Wenn die Temperaturbedingungen nicht richtig sind, wird zuvor Gasdruck durch die Leitung 138, das Rückschlagventil 139 und die Leitung 140 in die Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 104 geleitet.
Hierdurch wird die Strömung des Zufuhrgases zum pneumatischen Motor abgestellt und bewirkt ein Stillsetzen der Nocken, um das Verfahren bei dem bestehenden Zustand solange aufrechtzuerhalten, bis die Temperaturen die richtige Hohe erreicht haben. Beim Erreichen der richtigen Hohe wird der Zufuhrgasdruck von der Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 104 entlüftet und Zufuhrgas wird wieder dem pneumatischen Motor zur Fortsetzung des Ablaufs zugeführt.
Am Ende des zuvor beschriebenen Periodenabschnitts empfängt die Leitung 9 wieder Zufuhrgasdruck, um die. Ventile 25 und 29 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zu verstellen.
Zu diesem Zeitpunkt wird. Zufuhrgasdurck aus der Leitung 100 entlüftet, wodurch die Betätigungsvorrichtung des Relaisventils 110 entlüftet wird. Die Entlüftung des Relaisventils 110 bewirkt eine Verbindung des Zufuhrgasdrucks aus der Leitung 111 über die Leitung 115a mit dem Relaisventil 114. Dieser Zufuhrgasdruck strömt durch das Relaisventil 114, die Leitung 133, den Wählschalter 118 und die Leitung 128 in die Betätigungsvorrichtungen der Relaisventile 147 und 150. Der Zufuhrgasdruck wird dann über die Leitung 155, das Relaisventil 149 zur Leitung 188, über das Relaisventil 150 zur Leitung 189 und über das Relaisventil 151 zur Leitung 192 gefiihrt. Der Zufuhrgasdruck in der Leitung 188 wird über die unteren Rückschlagventile 162 und 165 den unteren Seiten der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 31 und 32 und über die oberen Rückschlagventile 173 und 178 den oberen Seiten der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 39 und 58 zugefuhrt. Der Zufuhrgasdruck in der Leitung 189 wird über die unteren Rückschlagventile 161 und 170 den unteren Seiten der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 27 und 26 und iiber das obere Rückschlagventil 177 der oberen Seite der Betätigungsvorrichtung des Ventils 21 zugefuhrt. Der Zufuhrgasdruck in derLeitung 192 wird über die oberen Riickschlagventile 174 und 179 der oberen Seite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 42 und 57 und über das untere Rückschlagventil 166 der unteren Seite der Betätigungsvorriohtung des Ventils 22 zügefiihrt. -Die Leitungen 181-187, 190-und 191 werden entlüftet. Wenn die Ventile diese Stellung einnehmen, strömt der Hauptgasstrom durch die Adsorber 12 und 13, wahrend der Adsorber 11 regeneriert wird. Die. Erhitzung des Adsorbers 11 wird fortgesetzt, bis die Ventile 25 und 29 geschaltet werden, um eine Kühlung, wie zuvor beschrieben, zu bewirken.
Am Ende des zweiten Periodenabschnittes verbindet das Nockenventil 87 den Zufuhrgasdruck aus dem Verteiler 94 über die Leitung 101, das Rückschlagventil 112 und die Leitun 113 mit der rechten Betitigungsvorrichtun des Relaisventils 114. Diese Betätigung des Relaisventils 114 bewirkt, daß der Zufuhrgasdruck aus der Leitung 115a durch die Leitung 134, den Wählschalter 119 und die Leitung 129 in die Betatigüngsvorrichtühgen der Relaisventile 148 und 151 strömt. Die Betätigungsvorrichtungen der Relaisventile 146, 147, 149 und 150 werden entlüftet. Der Zufuhrgasdruck aus den leitung 155 strömt durch das Relaisventil 149 in die Leitung 188 und durch das Relaisventil 150 in die Leitung 190 und durch das Relaisventil 151 in die Leitung 191. Die Leitungen 181 - 187, 189 und 192 sind miteinander verbunden, um über die Relaisventile 146 - 151 oder über das Relaisventil 144 entlüftet zu werden. Der Zufuhrgasdruck in der Leitung 188 wird über die unteren Rückschlagventile 162 und 165 der unteren Seite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 31 und 23 und über die oberen Rückschlagventile 173 und 178 der oberen Seite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 39 und 58 zugeführt.
Der Zufuhrgasdruck aus der (Leitung 190 wird über die oberen Rückschlagventile 171 und 180 den oberen Seiten der Betätigungsvorrichtuagen der Ventile 27 und 56 und über das untere RUckschlagventil 167 der unteren Seite der Betätigungsvorrichtung des Yentils 21 zugeführt. DeZufuhrgasdruck in der Leitung 191 wird über die unteren Rückschlagventile 164 und 169 der unteren Seite der Betätigungsvorrichtungen der Ventile 42 und 57 und über das obere Rückschlagventil 176 der oberen Seite der Betätigungsvorrichtung des Ventils 22 zugeführt. Wenn die Ventile diese Stellung einnehmen, strömt der Hauptgasstrom durch die Adsorber 11 und 13, während der Adsorber 12 fortfahrt, bis er ausreichend mit der, wie in Fig. 2 gezeigten, Strömung regeneriert ist, worauf dann die Strömung umgeschaltet wird., um den Adsorber 12, wie in Fig. 3 gezeigt, zu kühlen.
Die Steuerungsanlage gemäß der Erfindung gestattet, das umschalten des Verfarhens gemäß Fig. 1 auf das in den Fig. 2 und 3 gezeigte Verfahren, indem lediglich der Wahlschalter 89 betätigt wird. Wie zuvor erwahnt, kann dies von Hand d oder durch Erfassung des Gasvolumens des Hauptgasstroms, bewerkstelligt werden, wobei letzteres eine automatische Umschaltung auf das mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschriebene Verfahren bewirkt, wenn das Strömungsvolumen eine vorbestimmte Hoche erreicht hat. Bei einem solchen automatischen Schaltverfahren muß unbedingt beachtet werden, daß der Hauptgasstrom nicht auf einen Adsorber geschaltet wird, welcher von der Regeneration her noch heiß ist.
Ein typisches Beispiel einer Erdgasbohrung, bei der die Erfindung zur Anwendung kommt, ist folgendes: Gasströmungsgeschwindigkeit 40, 000 MSCFD-Eohlenwasserstoffwiedergewinnung bei kurzen Perioden 60,000 MSCFD - Entwässerung und Kohlenwasserstoffwiedergewinnung bei kurzen Perioden 120,000 MSCFD - Entwässerung und Kohlenwasserstoffwiedergewinnung bei langen Perioden Anlagendruck 84, 5 kg/cm Einlaßtesperatur 26, 5° C Umgebungslufttemperatur 35° C Bei-der langen Periode werden zwei Trockentu, rme benutzt, während der andere regeneriert wird. Jeder Turm entwässert 60 000 MSCFD. Die Trockendauer eines jeden Turmes beträgt eine Stunde, wobei jeder 30 Minuten lang regeneriert wird.
Bei der kurzen Periode wird ein @@um zum Trocknen, einer zum Heizen und einer zum Kiihlen gleichzeitig benutzt. Ein regenerierter Turm schaltet alle 15 Minuten auf Adsorbierung um.
Mit der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung eines Naturgasstromes sowie eine geeignete Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen, welches geeignet ist, die erwünschten Kohlenwasserstoffe aus dem Naturgasstrom bei Strömungsgeschwindigkeiten zurückzugewinnen, welche sich bei dem geringen Konsumentenbedarf an Naturgas während der warmen Monate ergeben und mit welchem der Naturgasstrom bei den hohen Strömungsgeschwindigkeiten entwässert werden kann, welche-sich bei dem Spitzenbedarf für Naturgas wahrend der kalten Monate ergeben. Diese Doppelfunktion wird durch die Erfindung lediglich durch verhältnismäßig geringe Kosten verursachende Anderungen einer Kohlenwasserstoffwiedergewinnungsanlage erreicht, wobei eine Kontrollvorrichtung hinzugefügt wird, um die aufeinanderfolgende Schaltung der Adsorber während der Entwässerung zu steuern.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren strömt der Hauptgasstrom durch einen der Adsorber, während ein zweiter Adsorber heißes Regenerationsgas aufnimmt, um das vom Hauptgasstrom adsorbierte Wasser und die Kohlenwasserstoffe zu entfernen, während der dritte Adsorber einen kosten Regenerationsgasstrom aufnimmt, um den Adsorber und das Adsorbierungsmaterial darin zu kuhlen und für die Adsorption von Wasser und Kohlenwasserstoffen aus dem Hauptgasstrom vorzubereiten. Der Bemessung und Zeitsteuerung dieser Perioden muß sorgfältige Beachtung und Einstellung gegeben werden, so daß die einzelnen Adsorber sich lange genug im Adsorptionsabschnitt der Periode befinden, um die erwunschten Kohlenwasserstoffe wirksam zu adsorbieren, jedoch nicht solange, daß die Adsorption von Wasser die Adsorption von Kohlenwasserstoffen ersetzten kann. Das in den Fig. 2 und 3 gezeigte Verfahren verbindet den Hauptgasstrom mit zwei von den drei Adsorbern gleichzeitig, wodurch die Kapazität der Einheit zur Handhabung größerer Gasvolumen, die während des Spitzenverbrauchs benötigt werden, wirksam erhöht wird. Bei diesem Verfahren wird nur das Wasser und Wasserdampf aus dem Gasstrom entfernt und läßt keine nennenswerte Wiedergewinnung der erwunschten Kohlenwasserstoffe zu, wobei jedoch bei vielen Anlagen die kombinierten Verfahren vom wirtschaftlichen-Standpu't aus-gesehen, wesentlich wirtschaftlicher sind als jedes Verfahren für sich.

Claims

Ansprüche ================= 1. Verfahren zum Adsorbieren von Bestandteilen aus einem Naturgasstrom, bei dem wenigstens drei adsorbierende Füllungen kondensierbare Bestandteile aus dem Strom entfernen, die gleichzeitig und kontinuierlich aber abwechselnd einer Adsorptionsperiode, bei der die Füllung adsorbiert und mit den Bestandteilen gesätttigt wird, einer Heizperiode, bei der das gesättigte Bett erhitzt wird, um die adsorbierten Bestandteile aus der gesättigten Füllung auszutrocknen und einer Kühlperiode, bei der das erhitzte Bett in Vorbereitung für die nächste Adsorptionsperiode gekuhlt wird, ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei normaler Strömung des Naturgasstromes die erste der Füllungen der Adsorptionsperiode die zweite der Füllungen der Kiihlperiode und die dritte der Fullungen der Heizperiode unterworfen werden, und daß bei-einer Gasströmung des Naturgasstromes, welche größer als normal ist, zwei der Füllungen der Adsorptionsperiode unterworfen werden, wahrend die dritte Füllung die Heiz-und Eühlperiode durchläuft.
2. Verfahren zur Wiedergewinnung von kondensierbaren Bestandteilen aus einemßaturgasstrom, bei welchem wenigstens drei adsorbierende Füllungen die kondensierbaren Bestandteile aus dem Strom entfernen und gleichzeitig und kontinuierlich drei Perioden durchlaufen und an Adsorption-, Heiz-und Kühlkreisläufe angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Periode einer Normalströmung des Naturgases eine der Füllungen in den Adsorptionskreis, die zweite der Füllungen in den Heizkreis und die dritte der Füllungen in den Eühlkreis einzeschlossen werden9 daB jedoch bei einer Strömung des Naturgases die graver als normal ist, zwei Füllungen in den Adsorptionskreis und die dritte FUllung abwechselnd in den Heiz-und Kiihlkreis eingeschlossen wird.
3. Verfahren zur Wiedergewinnung von kondensierbaren Bestandteilen aus einem Naturgasstrom, bei welchem drei adsorbierende Mllungen die kondensierbaren Bestandteile aus dem Strom adsorbieren und gleichzeitig und kontinuierlich, jedoch abwechselnd die Adsorptions-, Heiz-und K-Uhlperiode durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daB während der Periode einer normalen Strömung des Naturgases eine der Füllungen in den Adsorptionskreis, die zweite der Füllungen in den Heizkreis und die dritte der Füllungen in den Euhlkreis eingeschlossen werden, daß jedoch bei einer Strömung g des Naturgases, die größer als normal ist, zwei der Fullungen in den Adsorptionskreis und die dritte Füllung abwechselnd in den Heiz-und den Kühlkreis eingeschlossen wird, wobei die Zeitdauer der Adsorptionsperiode die für die Heiz-und Kühlperiode der durften Füllung erforderliche ist. Zeit Zeit ist.
4. Verfahren zur Wiedergewinnung von kondensierbaren Bestandteilen aus einem Naturgasstrom, bei welchem wenigstens drei adsorbierende Füllungen die kondensierbaren Bestandteile-aus dem Strom entfernen und gleichzeitig kontinuierlich und abwechselnd die Adsorptions-, Heiz-und Kühlperiode durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend der Periode einer Normalströmung des Naturgases eine der Füllungen in die Adsorptions-, die zweite der Füllungen in die Heiz-und die dritte der Füllungen in die Kühlperiode eingeschlossedwerden, wobei alle Perioden dieselbe Zeitdauer haben, daß jedoch, wenn die Strömung des Naturgases größer als normal ist, zwei Füllungen in die Adsorptionsperiode und die dritte Füllung abwechselnd in die Heiz-und Kühlperiode eingeschlossen werden, wobei die Zeitdauer, während der die dritte PuVllung in die Heiz-und Kühlperiode eingeschlossen ist, die gleiche wie während der Periode der Normalströmung ist, jedoch die Zeit, während der die Füllungen sich in der Adsorptionsperiode befinden, der doppelten Zeitdauer entspricht, welche die dritte Fullung zum Durchlaufen der Heiz-und Kühlperiode benötigt.
5. Vorrichtung zur Viedergewinnung von kondensierbaren Bestandteilenus einem Naturgasstrom, gekennzeichnet durch drei Adsorptionsfüllungen (11, 12, 13), einen Adsorptionskreis, einen Heizkreis mit einem Erhitzer (36), einem Kondensator (59) und einem Abscheider (60), einem Kühlkreis (59) mit Kuhlmitteln zum Kiihlen einer heißen FEllung, erste Steuermittel ; die während der Periode der Normalströmung des Naturgases betätigt werden, um eine der Fullungen mit dem Adsorptionskreis, die zweite der Fullungen mit dem Heizkreis und die dritte der Büllungen mit dem Kühlkreis zu verbinden, wobei zweite Steuermittel betätigt werden, wenn die Strömung des Naturgases größer als normal ist, um zwei der Füllungen in den Adsorptionskreis und die dritte Füllung abwechselnd in de eiz-und Kühlkreis einzuschalten, wobei die Gesamtzeit, während welcher die dritte Füllung in den Heiz-und Kühlkreis eingeschlossen ist, bei einer Strömung des Naturgases, die größer als normal ist, dieselbe ist, wie während der periode, wenn der Naturgasstrom normal ist.