DE1794353A1 - Das auswaschen von wasserdampf aus einem erdgasstrom - Google Patents

Das auswaschen von wasserdampf aus einem erdgasstrom

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DE1794353A1 DE19671794353 DE1794353A DE1794353A1 DE 1794353 A1 DE1794353 A1 DE 1794353A1 DE 19671794353 DE19671794353 DE 19671794353 DE 1794353 A DE1794353 A DE 1794353A DE 1794353 A1 DE1794353 A1 DE 1794353A1
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Description

  • Verfahren zur Entfernung aus unter Pruek stehenden Erdgasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Wasser aus unter Druck stehenden Erdgasen, bei denen die sauren Komponenten, insbesondere Kohlendioxid, durck Wasohen mit organischen Lösungsmitteln entfernt werden.
  • Gasfernleitungen werden aus Gründen der Wirtsohartlichkeit nur selten für die maximal mögliche Spitzenlast, die i@ ler Regel nur kurzzeitig auftritt, damsnsdioniert, sondern f@ einen mittleren Gasdurchsatz, der als Durchsehnitt übs@ sine mehr oder veniger lange Zeitspanne srmittelt wind, Eür dis Deckung des Spitzenbedarfs wiel eine ausreichenls Speicherkapazität vergesehen.
  • Man kann die speicherkapazität der Ferngasteitan, @@lbst @h@ nützen, indem man während der Spitzenbelas@nng @@@@ @@i@@ fall in der5 Leitung hinnimms. Reichß dies nieh @@@@ @@@@ gezwungen, gesonderte Gassp@l@@er anzuorln@@@, It @@ @@@ der Hähe des Verbrauchernetase aufgestsilt werdan@ Zur vorübergehenden Speicherung von Erdgas hat en si@ @@@@ sonders wirtsehaftlich erwiesea, das Gas in verfläsa @@@@ @@ zu lagern. Zu diesem Zweck wecden heute vielerorts klaia@re Anlagen zur Deekung des Spitzenbedarfs an Erdg@s @@@@@t, @n denen ein teilstrom des in der Fernleitung ankomaenden @@d@ases in Zeiten geringeren Bedarfs verflüssige und genpoies @@, @@@ bei erhöhtem Bedarf yerdanpts und gasförmig wleder @@ @@@@@@ wird, Dabei kann als Energiequelle der Druckunterschied zwischen der Ferngasleitung und dem örtlichen Verbrauchernetz, der bis 60 ata und mehr betragen kann, in arbeitsleistenden Expansionamaschinen Zur Kälteerzeugung ausgenutzt werden.
  • Das Erdgas, das an der Bohrstelle in den meisten Fällen mehr oder weniger große Beimischungen an sauren Bestandteilen wie H2S, COS und °2 enthält, wird vor Einspeisung in die Ferngasleitung zur Verhinderung von Korrosionen bezüglich der Schwefelkomponenten vollstandig gereinigt. Bezüglich Kohlendioxid dagegen, das nur Ballast ist, zur Konstanthaltung von Heizwert und Brenneige) schsften jedoch eine gewisse Bedeutung hat, erfolgt die Reinigung nur nach Gesichtspunkten der Wirtschaftlichkeit. Das in der Ferngasleitung transportierte Erdgas hat daher häufig noch einen Restgehalt an Kohlendioxid zwischen 1 und 5 Vol. J.
  • Dieses Kohlendioxid, wie auch die im Erdgas noch vorhandene Feuohtigkeit, müssen entfernt werden bevor das Erdgas in einer Verflüssigungsanlage kondensiert wird, damit die auf tiefer Tamperetur befindlichen Apparateteile nicht durch Eisbildung bleskiert werden.
  • Zu diesen Zweck hat man bisher entweder chemische Absorptions-Ve@@ahran, vorwiegend mit Äthanolaminen als Waschmittel mit naonfeigender Trocknung oder Adsorptionsverfahren, vorwiegend mls Holskularsiaban, als Adsorbens, eingesetzt. Die Anlage- und Be@@iebskosken fün beide Verfahrenswege sind umso höher, je höher die Konsentration des zu entfernenden Kohlendioxids im Erdgas ist, Hlnzukommt in jedem Fall ein nicht unwesentlicher Wärmobedarf für die Regenerierung, der in der Regel aus dem Erdgas gedeckt wird.
  • Insbesondere zur Kohlendioxidentfernung aus dem zu verflüssigendes Brdgas lassen sich die physikalischen Waschverfahren mit großem Vorleil anwenden.. Nach dem Verfahren der Stamanmeldung wind bei der Regeneration des beladenen Absorptionsmittels de@ bai der Verflüsslgung yerbleibende kalte Gasrest als Strippemdium benutzt. Dann kann die Waschanlage auf ein eiafaches Absorber/Stripper-Sys tarn, das bei tiefer Temperatur betrieben wird, zurückgeführt werden. Insbesondere in einfach gebauten Erdgas-Verflüssigungsanlagen, in denen nur ein kleiner Xeilstrom des unter Druck aus der Ferngasleitung übernommenen Erdgases verflüssigt und gespeichert wird, während der größere Teilstrom unverändert gasförmig in das Verbrauchernetz abgegeben wird, kann man fast immer den nicht verflüssigten Rest des kleineren Teilstromes als Strippmedium für die Regeneration des beladenen Absorptionsmittels benutzen.
  • Da das Kohlendioiid vor der Verflüssigung des Erdgases nur zur Verhinderung von Eisbildung entfernt werden muß, nicht aber um den Heizwert im abgegebenen Erdgas einzustellen, kann ohne weiteres das aus dem zu verflüssigenden Teilstrom ausgewaschene Kohlendioxid wieder in den größeren nicht verflüssigten Teilstrom zurückgegeben werden, nachdem es den auf tiefer Temperatur befindlichen Teil der Anlage passiert hat.
  • Gasverluste entstehen nicht, da alle aus dem Erdgas durch Abo sorption im Waschmittel aufgenommenen Bestandteile in der nachfolgenden Regenerierung wieder in das die Anlage verlassende Erdgas übergeführt werden. Eine Veränderung des E wertes und der Brennesigenschaften im nicht verflüssigten Teilstrom ist so gering, daß sie vernachlässigt werden kann.
  • Neben dem Kohlendioxid muß auch das Wasser aus dem Erdgas entfernt werden, da es ebenso wie Kohlendioxid ausfriert. Bei Anwendung einer physikalischen Wäsche kann das Wasser z. B. durch Adsorption entfernt werden. Diese Möglichkeit ist jedoch nicht zu empfeheln, da auch das Kohlendioxid durch Adsorption entfernt werden konnte und entweder die Waschanlage mit organischen Lösungemitteln oder die Adsorptionseinrichtung dann nur als zusätzliche Investition anzusehen wäre.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, es bei Verfahren zur Entfernung von sauren Komponenten aus unter Druck stehenden Erdgasen durch Waschen bei stark erniedrigter Temperatur mit tief siedenden organischen Ilösungemitteln zu ermöglichen, auch das im Erdgas enthaltene Wasser ohne Verwendung einer zusatzlichen Wasserentfernungsanlage mit Hilfe des organischen Lösungsmittels zu beseitigen, Es wurde nun ein Verfahren gefunden zum Entfernen von Wasser aus unter Druck stehenden Erdgasen, die in einer ieftemperaturanlage, insbesondere zur Spitzenlastdeckung, teilweise verflüssig werden, und bei denen die sauren Komponenten, insbesondere Kohlendioxid, durchsWaschen bei stark erniedrigter Temperatur mit tiefsiedenden, organischen, wasserlöslichen Lösungsmitteln entfernt werden.
  • Gemäß der Erfindung wird eine kleine Teilmenge des Lösungsmittels in den unter Druck stehenden Erdgasstrom vor dessen Abkühlung unter den Gefrierpunkt des im Erdgas enthaltenen Wasserdampfes eingespritzt und nach weiterer Abkühlung des Erdgasstromes zusammen mit dem auskondensierten Wasser wieder abgezogen.
  • Erfindungsgemäß werden also nur wasserlösliche Waschmittel eingesetzt. Die Wasser-Eisbildung in den Gaskühlern, die dem Absorber vorgeschaltet sind, wird dadurch verhindert, daß eine kleine Menge des Waschmittels an geeigneter Stelle in den Druck-Gasstrom eingespritzt wird. Das gebildete Kondensat, das dann aus einem-Gemisch von Lösungsmittel und Wasser besteht, wird mit Hilfe eines Abscheiders vor Eintritt des Druckgases in den Absorber wieder abgezogen und anschließend wird das Lösungsmittel durch Destillation wieder von, dem aufgenommenen Wasser getrennte. Als Waschmittel eigenen sich unter den organischen Lösungsmitteln insbesondere Methanol und Aceton, da beide Lösungsmittel wasserlöslich sind, eine hohe Löslichkeit für Kohlendioxid, einen niedrigen Siedepunkt und bei niedrigen Temperaturen auch eine genügend niedrige Zähigkeit aufweisen, um noch einen zufriedenstellenden Stoffaustausch zu gewährleisten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand eines vereinfachten Fließschemas näher erläutert: Das zu behandelnde Erdgas tritt mit Pernleitungsdruck und etwa Umgebungstemperatur durch Leitung 1 in die Anlage ein. In den Wärmeaustauschern 2 und 3 wird es zunächst mittels des kalten Restgases aus der Verflüssigungsanlage und des kalten Regenerationsabgases auf die Betriebstemperatur der Waschanlage z.B.
  • -40° bis 700 gebracht. Zur Verhinderung der Eisbildung wird über Leitung 25 und Regelventil 26 erfindungsgemäß eine kleine Waschmittelmenge in die Druckgasleitung zwischen den Wärmeaustauschen 2 und 3 eingespritzt, wobei die Unterteilung der Wärmeaustauscher zweckmäßigerweise so erfolgt, daß die Temperatur an der Einspritzstelle noch oberhalb des Gefrierpnktes des Wassers liegt. Das gebildete Kondensat wird im Abscheider 27 wieder aus dem Druckgasstrom entfernt und über das Ventil 28 und die Leitung 29 abgeführt.
  • Nach der Kondensat-Ab scheidung tritt das Druckgas in den mit Einbauten zur Erhöhung des Stoffaustausches versehenen Atsorber 9 ein, in dem es durch Berieseln mit kaltem Waschmittel, das durch die Leitung 10, Umwälzpumpe 11 und Regelventil 12 zugeführt wird, von Kohlendioxid befreit wird. Das beladene Waschmittel verläßt den Absorber durch Leitung 13 und gelangt dann über das Entspannungsventil 14 zum Zwecke der Regenerierung in den Stripper 15 und wird anschließend über Leitung 10 und Pumpe 11 dem Absorber erneut zugeführt.
  • Das gereinigte Druckgas verläßt den Absorber durch Leitung 16 und wird anschließend in den Wärmeaustauschern 17 und 19 wei.-ter gekühlt und tritt dann in die eigentliche Gasverflüssigungsanlage 20 ein, Zwischen den Wärmeaustauschern 17 und 19 wird zweckmäßigerweise ein Abscheider 18 eingebaut, in dem das gereinigte Gas mechanisch und/oder adsorptiv von mitgeführten Lösungsmitteldämpfen befreit wird.
  • In der Verflüssigungsanlage 20 wird das Erdgas arbeitsleistend entspannt und dabei teilweise verflüssigt. Das gebildete Kondensat wird über Leitung 21 dem Speicher 22 zur Lagerung zugeführt, während der gasförmigbleibende Rest durch Leitung 23 und die Wä meaustauscher 19 und l7 unter Anwärmung zurücketrömt und teilweise als Stripgas im Stripper 15 verwendet wird.
  • Zur Einstellung von Stripgasmenge und -temperatur s4nd die 13ypass-Leitungen 24 und 6 mit den Regelventilen 4, 5 und 7 angeordnet, in denen ein Teil des drucklos wieder angewärmten Erdgases den Wärmeaustauscher 17 bzw. den Stripper 15 umgehen kann.
  • Im Stripper 15 nimmt das drucklose Erdgas die im Waschmittel gelösten Bestandteile, insbesondere das Kohlendioxid wieder auf,und verläßt den Stripper über Leitung @@ 8, um vereinigt mit dem Verflüssigungs-Restgas die Anlage nach Anwärmung in den Wärmeaustauschern 3 und 2 zu verlassen.
  • In der Einrichtung 30 wird aus der den Abscheider 27 verlassenden Flüssigkeit das Lösungsmittel, zweckmäßigeweise durch Destilation, vom Gaskondensat abgetrennt und die zurückbleibenden Bestandteile, Wasser und evtl. auch schwere Koh1enwaserstoffe, durch Leitung 31 aus der Anlage geführt, während das wiedergewonnene Lösungsmittel über Leitung 32 dem Absorptionsprozeß wieder zugeführt wird.
  • Für den Fall, daß die Kälteerzeugung der in der Verflüssigungseinrichtung 20 enthaltenen Expansionsmaschinen nicht für den gewünschten Verflüssigungsgrad ausreicht, können dem Wärmeaus tausch in den Apparaten 2 und 3 sowie 17 und 19 noch ein oder mehrere zusätzliehe Kreisläufe zweckmäßig mit anderen Kältemitteln, z. B. Propan und/oder Äthan, überlagert werden.
  • Beispiel: Von einem Erdgas, das im wesentlichen aus Methan besteht und 2 Vol.% Kohlendioxid enthält, und das aus einer Ferngasleitung unter einem Druck von 30 ata angeliefert wird, sollen 40 000 Nm3 je Stunde durch die Gasverflüssigungsanlage geführt werden, um 20 % davon, also 8 000 Nm3 zum Zwecke der Speicherung zu verflüssigen. Hierfür ist der Kohlendiovidgehalt auf eine Restkonzentration von 10 ppm auszuwaschen und das Gas weitgehend zu trocknen. Die Verflüssigung erfolgt in bekannter Weise durch Abkühlung unter arbeitsleistender Entspannung auf den Druck des örtlichen Verteilernetzes, der im vorliegenden iFall 2 ata beträgt.
  • Der Absorptionsturm der Gaswäsche arbeitet unter 27,5 ata Druck bei -600C. Der Regenerationsturm arbeitet unter 2,5 ata und bei etwa gleicher Temperatur. Die Strippgasmenge beträgt 12 000 Nm3 je Stunde. Der Waschmittelumlauf in der Gaswäsche beträgt bei Verwendung von Methanol 60m5 je Stunde, bei Verwendung von Aceton 45 m3 je Stunde. Welches der beiden Absorptionsmittel verwendet wird, hängt zumeist von wirtschaftlichen Erwägungen ab.

Claims (1)

  1. Än spruch Verfahren zum Entfernen von Wasser aus unter Druck stehenden Erdgasen, die in einer Tieftemperaturanlage, insbesondere zur Spitzenlastdeckung, teilweise verflüssigt werden und bei denen die sauren Komponenten, insbesondere Kohlendioxid, durch Waschen bei stark erniedrigt er Temperatur mit tiefsiedenaen, organische, wasserlöslichen Lösungsmitteln entfernt werden, dadurch gekernzeichnet, daß eine kleine Teilmenge des Lösungsmittels in den unter Druck stehenden Erdgasstrom vor dessen Abkühlung unter den Gefrierpunkt des im Erdgas enthaltenen Wasserdampfes eine spritzt und nach weiterer Abkühlung des Erdgasstromes zusammen mit dem auskondensierten Fässer wieder abgezogen wird.
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