DE2437576C2

DE2437576C2 - Verfahren zur gleichzeitigen Entwässerung und Süßung von Naturgas

Info

Publication number: DE2437576C2
Application number: DE2437576A
Authority: DE
Inventors: John Alfred Houston Tex. Sutherland; John William River Vale N.J. Sweny
Original assignee: Norton Co Eine Gesellschaft NDGesD Staates Massachusetts Worcester Mass; Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1974-08-03
Publication date: 1985-12-05
Also published as: DE2437576A1; NL7408329A; FR2240282B1; US3837143A; IT1016683B; BE818275A; GB1471477A; FR2240282A1; JPS5731599B2; CA1061083A; JPS5045002A

Description

,5 e) Äosten Schwefelwasserstoff und Wasser^enthaltende Lösungsmittel zu einer auf einem Druck von

: enthaltendem abgestreiften Lösungsmittel führt und

_g) ASSESS?Äampf aufwärts «m Gegenstrom zu dem Lösungsmittel, we.chesln d,e

⁸⁾ ibstSfSne eingeführten gdösten Schwefelwasserstoff enthält, und »«"*" K""*' ^{zu dlesem}

Lösungsmittel führt, und so den Schwefelwasserstoff aus dem Lösungsmittel abstreift, h) Schwefelwasserstoff aus der Abstreifzone entfernt, Γ) einen Te» d?s Im Inneren gebildeten Wasserdampfes, der eise kleinere Menge Lösungsmittel enthält,

j) den^lel£gea>genen Wasserdampf kühlt und einen Teil desselben zusammen mit dem enthaltenen

Lösungsmittel kondensiert,

k) das Wasserdampfkondensat und enthaltenes Lösungsmittel zu der Abstreifzone zurückführt, Π den restlichen Teil des abgezogenen Wasserdampfes kondensiert und entfernt und m) Lösungsmittel nach dem Abstreifen von Schwefelwasserstoff und nach Entfernung eines Teils seines Wassergehaltes wieder zu der Absorptionszone führt.

2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Absorptionszone auf einem Druck zwischen 34 und 102 ata hält und die Temperatur an der Spitze der Absorptionszone auf -7 bis +38 C und die Temperatur am Boden der Absorptionszone 2,5 bis 10° C höher als die Temperatur an der Spitze hält. 3 Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man In die Absorptionszone ein

Lösungsmittel einführt, das 5 bis 10 Gew.-3>, bezogen auf das Lösungsmittel, Wasser enthält.

4 Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lösungsmittel In die Absorptionszone mit einer ausreichenden Geschwindigkeit einführt, um den Schwefelwasserstoffgehalt in dem Naturgas auf weniger als 4 ppm und den Wassergehalt in dem Naturgas auf weniger als 3,2 kg je 28 000

Standardkubikmeter zu erniedrigen. .

5 Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abstreifzone _?uf einem Druck von 1 bis 1,4 ata mit einer Temperatur an der Spitze von 93 bis 116° C und einer Temperatur am Boden von "^Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel ein Gemisch

von Dlmethyläthem von Polyäthylenglycolen mit 3 bis 8 Äthyleneinheiten verwendet.

7 Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das absorbierten Schwefelwasserstoff enthaltende Lösungsmittel vor der Überführung zu der Abstreifzone zu einer Entspannungsyerdampfungszone führt, die auf einem geringeren Druck als der Druck In der Absorptionszone gehalten wird, und so etwas von dem Gas In dem Lösungsmittel freisetzt.

so 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Absorptionszone Naturgas

einführt das Kohlendloxid enthält, und das gelöste Kohlendloxid und gelösten Schwefelwasserstoff enthaltende Lösungsmittel vor der Überführung zu der Abstreifzone zu einer Entspannungsverdampfungszone führt die auf einem geringeren Druck als der Druck In der Absorptionszone gehalten wird und so etwas von dem Kohlendioxid und dem Schwefelwasserstoff In dem Lösungsmittel freisetzt und das freigesetzte kohlen-

dioxld und den freigesetzten Schwefelwasserstoff zu der Absorptionszone zurückführt.

9 Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man von dem Im Inneren entwickelten Wasserdampf eine Menge entsprechend 110 bis 150% der Wassermenge abzieht, die von dem Lösungsmittel In der Absorptlonszcne absorbiert wird, und den abgezogenen Wasserdampf so kühlt, daß 10 bis 50% des Wasserdampfes kondensiert werden.

10 Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schwefelwasserstoff kühlt

und darin enthaltenen Wasserdampf kondensiert und das Kondensat zu dem Abstreifer zurückführt.

Naturgas enthält fossiles Wasser, das, wenn es nicht entfernt wird, sich zu einer Flüssigkeit oder zu Eis kondensieren kann, wenn sich das Gas beim Expandieren und beim Eintreten In die Sammelleitungen abkühU. Flüssiges Wasser kann unter den Bedingungen, die In den Sammelleitungen herrschen, Kohlenwasserstoff-

ί^; hydrate bilden, d. h. Feststoffe, welche die Leitung oder ihr Zubehör verstopfen können. Wenn saure Gase

J,f zusammen mit dem flüssigen Wasser vorhanden sind, kann auch eine Korrosion der Leitungen auftreten.
j- Um die Sammelleitungen oder Verteilerleitungen gegen Verstopfung und Korrosion zu schützen, werden

H Entwässerungsvorrichtungen an oder nahe der Naturgasquelle Installiert, und diese entwässern das Naturgas

VU soweit, daß kein flüssiges Wasser mehr auftritt. Als Entwässerungsmittel werden zumeist Dläthylenglycol und s

£ Triäthylenglycol verwendet. Doch ergeben diese Verfahren nicht gleichzeitig auch eine Süßung des Naturgases,

■ΐ das gewöhnlich noch saure Gaskomponenten, besonders Schwefelwasserstoff, enthält. Diese müssen nach dem

Stand der Technik gesondert entfernt werden, bevor das Gas In die Überführungsleitungen eingeführt wird.
,;: Aus der US-PS 27 81 863 ist auch bereits ein Verfahren zur gleichzeitigen Entwässerung und Süßung von

f' Gasgemischen bekannt, bei dem das Gasgemisch unter Überatmosphärendruck in eine Absorptionszone einge-

y'I führt wird, wo es mit einem Lösungsmittel, wie einem normalerweise flüssigen Dialkyläther eines Polyäthylen-

> glykols, mit einem Gehalt bis zu 8% V/asser abwärts Im Gegenstrom in innigen Kontakt gebracht wird, wobei

γ/ der Schwefelwasserstoff- und Wassergehalt praktisch auf Null gebracht wird, bei dem man weiterhin das Gas

y nach Entfernen des Schwefelwasserstoffs und des Wassers aus der Absorptionszone abführt, das die Verunrelni-

p. gungen enthaltende Lösungsmittel In eine unter einem geringeren Druck stehende Abstreifzone führt, ein Heiz-

|| medium In indirektem Kontakt mit Wasser enthaltendem Lösungsmittel führt und damit das enthaltene Wasser

ff verdampft, Schwefelwasserstoff aus der Abstreifzone entfernt und das Lösungsmittel nach dem Abstreifen des

>| Schwefelwasserstoffs und Entfernen des Wassers zu der Absorptionszone zurückbringt.

t< Bei diesem Verfahren werden die samen Gase und das Wasser mit einem niedersiedenden Kohlenwasserstoff

g abgestreift.

: Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin, Naturgas in einer gegenüber dem Stand der

.-; Technik wirtschaftlicheren Weise gleichzeitig zu entwässern und zu süßen.

;'· Das erflndungsgerr.äße Verfahren zur gleichzeitigen Entwässerung und Süßung von Naturgas besteht darin,

!'. daß man

a) ein Schwefelwasserstoff In einer Menge oberhalb 10 ppm und Wasser in einer Menge oberhalb 5,4 kg je 28 000 Standardkubikmeter enthaltendes Naturgas in eine unter Überatmosphärendruck gehaltene Absorptionszone einführt,

b) als Lösungsmittel einen normalerweise flüssigen Dialkyläther eines Pülyäthylenglycols mit einem Gehalt von 2 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Lösungsmittel, in die Absorptionszone einführt,

c) das Lösungsmittel abwärts im Gegenstrom zu dem Naturgas und in innigem Kontakt mit diesem führt und so dessen Schwefelwasserstoffgehalt auf weniger als 10 ppm und dessen Wassergehalt auf weniger als 5,4 kg je 28 000 Standardkubikmeter vermindert,

d) das Naturgas nach der Entfernung des Schwefelwasserstoffes und Wassers aus der Absorptionszone abführt,

e) das gelösten Schwefelwasserstoff und Wasser enthaltende Lösungsmittel zu einer auf einem Druck von 0,068 bis 3,4 ata gehaltenen Abstreifzone führt,

f) ein Heizmedium In indirektem Kontakt mit Wasser enthaltendem abgestreiften Lösungsmittel führt und das enthaltene Wasser verdampft,

g) den Im Inneren erzeugten Wasserdampf aufwärts im Gegenstrom zu dem Lösungsmittel, welches In die Abstreifzone eingeführten gelösten Schwefelwasserstoff enthält, und in direktem Kontakt zu diesem Lösungsmittel führt, und so den Schwefelwasserstoff aus dem Lösungsmittel abstreift,

h) Schwefelwasserstoff aus der Abstreifzone entfernt,

i) einen Teil des im Inneren gebildeten Wasserdampfes, der eine kleinere Menge Lösungsmittel enthält,

abzieht,
j) den abgezogenen Wasserdampf kühlt und einen Teil desselben zusammen mit dem enthaltenen Lösungsmittel kondensiert,

k) das Wasserdampfkondensat und enthaltenes Lösungsmittel zu der Abstreifzone zurückführt,
I) den restlichen Teil des abgezogenen Wasserdampfes kondensiert und entfernt und
m) Lösungsmittel nach dem Abstreifen von Schwefelwasserstoff und nach Entfernung eines Teils seines Wassergehaltes wieder zu der Absorptionszone führt.

Gemäß der Erfindung kann ein gereinigtes Naturgas mit einem niedrigen Taupunkt und einem niedrigen Schwefelgehalt, welches für die Einführung In Überführungsleitungen geeignet Ist, produziert werden, wobei gleichzeitig schwefelwasserstoffhaltiges Ga·,, das zu einer Umwandlung In elementaren Schwefel geeignet 1st, und ein von Verunreinigungen Im wesentlichen freies Wasser erhalten werden.

Der Überatmosphärendruck in der Absorptionszone ist gewöhnlich nicht über 340 ata, besonders im Bereich von 34 bis 102 ata, vorzugsweise im Bereich von 54 bis 82 ata.

Das verwendete Lösungsmittel ist zweckmäßig ein Dialkyläther eines Polyalkylenglycols mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen In jeder Alkyllengruppe und 3 bis 8 Äthyleinheiten, vorzugsweise ein Gemisch von Dimethyläthern von Polyäthylenglycolen mit 3 bis 8 Äthyleneinheiten. Sein Wassergehalt Hegt vorzugsweise bei 5 bis 10 Gew.-%.

In der Stufe c) wird zweckmäßig der Schwefelwasserstoffgehalt des Naturgases auf weniger als 4 ppm und sein Wassergehalt auf weniger als 3.1 kg je 28 000 Standardkubikmeter gesenkt.

In der Stufe Γ) wird das Lösungsmittel zweckmäßig auf 115 ois 138° C erhitzt.

Die Abslrelfzone wird zweckmäßig auf einem Druck von 1 bis 1,4 ata mit einer Temperatur an der Spitze von 93 bis 116° C und einer Temperatur am Boden von 116 bis 134° C gehalten.

In der Stufe j) werden zweckmäßig 10 bis 50% des Wasserdampfes kondensiert.

Bei einer spezielleren Ausführungsform wird das Lösungsmittel, das absorbierten Schwefelwasserstoff enthält,

vor der Überführung zu der Abstreifzone zu einer Entspannungsverdampfungszone (Schnellverdampfungszone) überfuhrt, die auf einem geringeren Druck als die Absorptionszone, vorzugsweise auf im wesentlichen dem Druck der Abstreifzone bis 3,4 ata oberhalb des Druckes der Abstreifzone, gehalten wird, um eine Freisetzung von etwa in dem Lösungsmittel enthaltenem Schwefelwasserstoff zu bewirken. Der freigesetzte Schwefelwasserstoff kann mit dem aus der Abstreifzone abgestreiften Schwefelwasserstoff vereinigt werden.

Um einen konzentrierteren Schwefelwasserstoffgasstrom aus dem Verfahren zu erhalten, wird bei einer weiteren Ausführungsform das angereicherte Lösungsmittel, das Schwefelwasserstoff und Wasser sowie etwas gelöstes Kohlendioxid enthalt, welches In dem Naturgas enthalten war, vor der Überführung in die Abstreifzone zu einer Entspannungsverdampfungszone gebracht, die auf einem geringeren Druck als die Absorptionszone gehalten wird, um eine Freisetzung von etwas Kohlendloxid und Schwefelwasserstoff in dem Lösungsmittel zu bewir ken, und so freigesetztes Kohlendloxid und freigesetzter Schwefelwasserstoff werden zu der Absorptionszone zurückgeführt. Da die Entspannungsverdampfung (Schnellverdampfung) bevorzugt Kohlendloxidgas aus dem Lösungsmittel freisetzt, bewirkt die Zurückführung des Gases zu der Absorptionszone, daß mehr von dem Kohlendioxid mit dem Produkt Naturgas aus der Absorptionszone austritt, was zum Ergebnis hat, daß weniger is Kohlendloxid mit dem Schwefelwasserstoff aus der Abstreifzone ausgetragen wird, was seinerseits zu einem konzentrierteren Schwefelwasserstoffprodukt führt. Ein konzentrlerterer Schwefelwasserstoffgasstrom ist gewöhnlich für die Umwandlung In elementaren Schwefel In einer Claus-Anlage bevorzugt. In der Zeichnung erläutert

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung und

F1 g. 2 eine andere Ausführungsform dieses Verfahrens, bei der ein konzentrlerterer Schwefelwasserstoffstrom produziert wird.

Naturgas, wie es aus einem Bohrloch kommt, variiert in seiner Zusammensetzung je nach der Quelle, doch enthält es gewöhnlich Methan als Hauptbestandteil, zusammen mit Kohlendloxid, Stickstoff und etwas Schwefelwasserstoff, welcher letzterer von einer kleinen Menge, wie 16 ppm, bis zu 5 oder mehr Prozent, variieren kann. Das Naturgas 1st gewöhnlich mit Wasser gesättigt, wobei seine Temperatur Im Bereich von 24 bis 82° C liegen kann. Anders ausgedrückt, der Wassergehalt von natürlichem Quellengas kann von 9 kg bis mehr als 23 kg je 28 000 Standardkubikmeter variieren. Wenn nicht der Wassergehalt auf einen Wert von weniger als 5,4 kg, vorzugsweise weniger als 3,1 kg Wasser je 28 000 Standardkubikmeter Naturgas vermindert wird, treten häufig Schwierigkeiten auf. Auf den Taupunkt bezogen ist zu sagen, daß ein Naturgas mit einem Taupunkt von JO -1°C, vorzugsweise von -7° C, oder weniger, allgemein als sicher für einen Transport In einer Pipeline angesehen wird. Entwässerungen können In einem weiten Druckbereich durchgeführt werden, doch werden gewöhnlich 2 bis 341 ata bei Pipelinedrücken von 35 bis 101 ata angewendet, allgemein nahe 9 ata.

Das Naturgas wird durch die Leitung 1 in die Absorptionszone 2 eingeführt, welche irgendein mit einer Packung, wie mit einer Pallrlngpackung, oder perforierten Platten, vorzugsweise mit Ventilböden, versehener Turm sein kann, um einen guten Kontakt zwischen Flüssigkeit und Gas In dem Turm zu gewährleisten. Das in

die Spitze der Absorptionszone 2 durch die Leitung 3 eintretende Lösungsmittel Ist ein normalerweise flüssiger

Dlalkyläther eines Polyalkylenglycols, vorzugsweise ein Dialkyläther eines Polyäthylenglycols mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen in jeder Alkylgruppe und mit 3 bis 8 Äthyleneinheiten. Erwünschtermaßen sind die Alkyl-

gruppen Methylgruppen, und regelmäßig ist das Lösungsmittel ein Gemisch der Dlmethyläther von Polyäthylen glycolen.

Das Lösungsmittel enthält eine merkliche Wassermenge, 2 bis 20 Gew.-SK, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-%. Es Ist wichtig, daß das Lösungsmittel eine merkliche Wassermenge enthält, die ausreicht, um eine Innere Dampfentwicklung zu gestatten und so das In dem angereicherten Lösungsmittel in der Abstreifzone enthaltene Schwefeiwässerstoffgäs abzustreifen und die Einführung von Dampf oder anderer gasförmiger Fließmittel zu

vermeiden, wie nachfolgend in Verbindung mit der Abstreifung noch näher erläutert wird.

Die Temperatur an der Spitze der Absorptionszone 2 wird auf-7 bis +38⁰C, vorzugsweise auf-1 bis +10° C gehalten, wobei die Temperatur am Boden der Absorptionszone etwa 2,5 bis 10° C höher als die Temperatur an der Spitze gehalten wird. Das Lösungsmittel wird durch Leitung 3 in den Turm 2 mit einer ausreichenden Geschwindigkeit eingeführt, um den Schwefelwasserstoffgehalt in dem Naturgas auf weniger als 10 ppm, so vorzugsweise auf weniger als 4 ppm zu halten und den Wassergehalt des Naturgases auf weniger als 5,4 kg je 28 000 Standardkubikmeter, vorzugsweise auf weniger als 3,1 kg je 28 000 Standardkubikmeter zu erniedrigen.

Die für einen bestimmten Taupunkt erforderlichen Zirkulationsgeschwindigkeiten des Lösungsmittels variieren mit dem Druck und der Temperatur des zu behandelnden Naturgases, der Temperatur und dem Wassergehalt des Lösungsmittels und den Gleichgewichtsstufen in der Absorptionszone. Zufriedenstellende Kondltionlerung von Naturgas mit einem Gehalt von mäßigen Mengen an H₂S und Wasser erreicht man gewöhnlich durch Zirkulieren von 19 bis 188 cm³ Lösungsmittel je 0,028 Standardkubikmeter Naturgas.

Naturgasprodukt mit auf weniger als 10 ppm vermindertem Schwefelwasserstoffgehalt und mit auf weniger als 5,4 kg je 28 000 Standardkubikmeter vermindertem Wassergehalt wird von der Spitze der Absorptionszone 2 durch Leitung 4 abgegeben und kann direkt In eine Hauptüberführungsleitung geschickt werden, ohne zunächst zu einer zentralen Behandlungsanlage transportiert werden zu müssen. Vom Boden der Absorptionszone 2 wird angereichertes Lösungsmittel, welches den Schwefelwasserstoff und das Wasser aus dem durch Leitung 1 eintretenden Naturgas enthält, über Leitung S in die Spitze der Abstreifzone eingeführt, welche Irgendein geeigneter, mit einer Packung gefüllter Turm oder ein Ventilbodenturm sein kann und in der Konstruktion ähnlich der Absorptionszone 2 sein kann. Die Regenerierung des Lösungsmittels erfolgt durch Erhitzen und Druckernledrigung in der Abstreifzone 6. Der Druck kann Im Bereich von 0,068 bis 3,4 ata liegen, liegt aber allgemein Im Bereich von etwa 1 bis 1,4 ata. Die Abstreiftemperatur kann 93 bis 204° C betragen, Hegt aber allgemein zwischen 116 bis 134° C und variiert mit dem Druck und dem erwünschten Wassergehalt des entwässernden Lösungsmittels.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Innere Wasserdampfbildung in dem abgestreiften Lösungsmittel, und dieser Im Inneren entwickelte Wasserdampf wird als Abstreifmittel zur Entfernung von Schwefelwasserstoffgas aus dem Lösungsmittel verwendet, welches in die Abstreifzone durch Leitung 5 eintritt. Dieses Merkmal ist besonders wichtig In Kombination mit dem Abziehen eines Teils des Im Inneren entwickelten Wasserdampfes durch Leitung 7, einer Teilkondensation des abgezogenen Wasserdampfes In dem Kondensor 8 zusammen mit mitgerissenem Lösungsmittel, und einer Rückkehr des Kondensates und Lösungsmittels durch Leitung 9, Pumpe 11 und Leitung 12 In die Abstreifzone 6 mit einer Kondensation des unkondensierten Wasserdampfes aus dem Kondensor 8 durch Leitung 13 und dem Kondensor 14. Auf diese Weise wird Wasser in Im wesentlichen gleicher Menge wie das von dem Lösungsmittel in der Absorptionszone entfernte Wasser aus dem Kondensor 14 über Leitung 15, Pumpe 16 und Leitung 17 ausgetragen. Das durch Leitung 17 ausgetragene Wasserkondensat ist im wesentlichen frei von Verunreinigungen, mit der Ausnahme möglicherweise vorhandener kleiner Mengen von Schwefelwasserstoff, die leicht mit herkömmlichen Mitteln entfernt werden können.

In der Abstreifzone 6 steigt, wie oben erwähnt wurde, Innerlich gebildeter Wasserdampf im Gegenstrom zu dem Strom angereicherter Flüssigkeit, welche durch Leitung 5 eintritt, unter Entfernung des in der angereicherten Flüssigkeit enthaltenen Schwefelwasserstoffes auf. Das Schwefelwasserstoffgas wird zusammen mit etwas Wasserdampf von der Spitze der Abstreifzone 6 durch Leitung 18 abgegeben und gelangt dann zu dem Kondensor 19, worin Dampf kondensiert und durch Leitung 21 zu der Spitze der Abstreifzone 6 zurückgeführt wird. Die Rückführung dieses Kondensats durch Leitung 21 kann auch dazu dienen, die Temperatur an der Spitze der Abstreifzone 6 zu regulieren, und diese Temperatur wird erwünschtermaßen auf 93 bis 116° C gehalten.

Der aus dem System durch Leitung 22 entfernte Schwefelwasserstoff kann zu einer Claus-Anlage geführt werden, um In elementaren Schwefel umgewandelt zu werden.

Die in die Abstreifzone 6 durch Leitung 5 eintretende angereicherte Flüssigkeit wird abwärts im Gegenstrom zum Wasserdampf abgestreift und enthält zum Zeltpunkt, wenn sie den Boden der Abstreifzone erreicht, nur noch eine Spur an Schwefelwasserstoff in der Größenordnung von etwa 10 bis 15 ppm. Es ist jedoch wichtig, daß dieses abgestreifte Lösungsmittel eine merkliche Menge Wasser enthält, wenigstens 2 Gew.-96 und vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-* Wasser, bezogen auf das Lösungsmittel. Die Wasserdampfabstrelfung des Gases 1st wirksamer bei niedrigerem Druck, und daher wird die Abstreifzone 6 erwünschtermaßen bei einem Druck von 0,068 bis 3,4 ata, vorzugsweise bei 1 bis 1,4 ata betrieben. Der Wasserdampf streift nicht nur den Schwefelwasserstoff aus dem angereicherten Lösungsmittel ab, sondern auch Kohlendioxid und Mercaptane, die in dem angereicherten Lösungsmittel vorhanden sein können. Hitze wird dem abgestreiften Lösungsmittel durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Heizmedium zugeführt, um Innerlich Wasserdampf für ein Abstreifen der angereicherten Flüssigkeit zu entwickeln. Dies kann mit Hilfe eines Aufkochers 23 erfolgen, durch welchen ein Heizmedium, wie Wasserdampf oder ein heißes Öl, durch Leitung 24 eingeführt und durch Leitung 25 entfernt wird, nachdem es in Indirektem Wärmetausch mit Lösungsmittel gelangt Ist, welches vom Boden der Abstrelfzone 6 durch Leitung 26 in den Aufkocher 23 fließt und in der Form von Flüssigkeit und Wasserdampf durch Leitung 27 in die Abstreifzone 6 zurückkehrt.

Überschüssiges Wasser wird in vorteilhafter Weise in der Form von Wasserdampf im unteren Teil der Abstreifzone 6 entfernt, da an diesem Punkt Wasserdampf nur kleinere Mengen saurer gelöster Stoffe enthält. Dieser Wasserdampf wird von der Abstreifzone 6 durch Leitung 7 abgezogen. In einer Menge gleich der aus « dem Beschickungsgas In dem Absorber 2 entfernten Wassermenge + 10 bis 50, vorzugsweise 10 bis 20%. Die 10 bis 20« Überschuß werden in dem Kondensor 8 kondensiert und über Leitung 9, Pumpe 11 und Leitung 12 zu der Abstreifzone 6 zurückgeführt. Dieses Kondensat trägt mit sich das gesamte Lösungsmittel in dem abgezogenen Dampf, so daß das Endkondensat kein Lösungsmittel enthält und es keinen Lösungsmittelverlust aus dem System gibt. Der restliche Dampf wird dann in dem Kondensor 14 insgesamt kondensiert. Dieser Strom enthält kein CO₂ und kein Lösungsmittel. Er kann eine kleine Menge Schwefelwasserstoff enthalten, je nachdem, wie vollständig die verarmte Flüssigkeit abgestreift wird.

Diese kleine Schwefelwasserstoffmenge in dem Kondensat, welche beispielsweise 10 bis 100 ppm betragen kann, kann leicht mit herkömmlichen Mitteln entfernt oder einfach neutralisiert werden. Indem man das Kondensat durch einen Kalk enthaltenden Turm leitet.

Be! einer modifizierten Betriebsweise kann die vom Boden der Absorptionszone 2 durch Leitung 5 abgezogene angereicherte Flüssigkeit zunächst teilweise durch Entspannungsverdampfung regeneriert werden, indem man sie In eine (in Fig. 1 nicht gezeigte) Kammer mit vermindertem Druck einführt, um einen Teil der Gase aus der angereicherten Flüssigkeit freizusetzen, bevor sie in die Abstreifzone 6 eintritt. Die freigesetzten Gase können mit den durch Leitung 22 abgegebenen sauren Gasen vereinigt werden. Die Flüssigkeit aus der Entspannungsverdampfungszone würde dann in die Abstreifzone 2 eintreten und In der oben beschriebenen Welse behandelt werden.

FI g. 2 Ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Behandlung von Naturgas mit einem höheren Prozentsatz an Schwefelwasserstoff, wobei ein konzentriertes Schwefelwasserstoffgas produziert wird. Gemäß F i g. 2 wird Naturgas über die Beschickungsleitung 28 In eine Absorptionszone 29 eingeführt, welche In ähnlleher Weise wie die Absorptionszone 2 in F1 g. 1 konstruiert ist und auch in ähnlicher Welse arbeitet. Das Gas wird mit einem Lösungsmittel gewaschen, das durch Leitung 31, Kühler 32, Leitung 33 In die Spitze der Absorptionszone 29 eintritt, wo es abwärts im Gegenstrom zu der durch Leitung 28 eintretenden Beschickung strömt, um aus dem Gas den Schwefelwasserstoff und das Wasser zu entfernen und ein durch Leitung 34 austretendes Produktgas zu bilden, welches weniger als 10 ppm, vorzugsweise weniger als 4 ppm Schwefelwasserstoff und weniger als 5,4 kg vorzugsweise weniger als 3,2 kg Wasser je 28 000 Standardkubikmeter enthält und für eine direkte Einleitung in die Überführungs-Pipeline geeignet ist.
Angereicherte Flüssigkeit, die gelösten Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und kleinere Mengen anderer Gase,

wie Methan, enthält, wird vom Boden der Absorptlonsione 29 Ober Leitung 35 abgezogen und dem Entspannungsverdampferturm 36 zugeführt, der auf einem geringeren Druck als der Absorber 29 gehalten wird, vorzugsweise auf einem Druck von 2,4 bis 34 at, erwünschtermaßen 0,068 bis 13,6 at niedriger als der Druck In der Absorptionszone 29. In dem Entspannungsverdampferturm 36 freigesetzte Gase werden durch Leitung 37

s abgegeben und durch den Kompressor 38 durch Leitung 39 zurück zu der Absorptionszone 29 gedrückt. Die Flüssigkeit aus dem Entspannungsverdampferturm 36 wird durch Leitung 41 abgezogen und In einen zweiten Entspannungsverdampfer 42 eingeführt, der auf einem niedrigeren Druck als der Eiitspannungsverdamplerturrn 36 gehalten wird, und zwar vorzugsweise auf einem Druck 0,068 bis 47,6 at niedriger als der Im Entspannungsverdampferturm 36. Die aus dem Entspannungsverdampfer 42 abgegebenen Gase strömen durch Leitung 43 In

ίο den Kompressor 38 und von dort durch Leitung 39 In die Absorptionszone 29.

Die angereicherte Flüssigkeit wird nach der tellwelsen Entgasung In den Entspannungsverdampfern 36 und 42 durch Leitung 44 abgezogen, gelangt In den Wärmeaustauscher 45 und wird dann In die Spitze der Abstreifkolonne 46 eingeführt. Die Abstreifkolonne 46 besitzt ähnliche Konstruktion und Arbeitsweise wie die Abstreifzone in Flg. 1. Die abwärts durch die Abstreifkolonne 46 fließende angereichene Flüssigkeit wird von sauren

!5 Gasen befreit, welche durch Leitung 47 In den Kondensor 48 geleitet werden, um mitgerissene Dämpfe zu kondensieren, welche durch Leitung 49 zu der Spitze der Abstreifkolonne 46 zurückgeführt werden. Die sauren Gase werden durch Leitung 51 entfernt und können einer Claus-Anlage zugeführt werden.

Abgestreiftes Losungsmittel, das sich im Boden der Abstreifkolonne 46 sammelt, wird teilweise durch Leitung 52 abgezogen und dann über den Aufkocher 53 In Indirektem Wärmeaustausch mit einem Helzme dlum, wie Wasserdampf, geführt, welches durch Leitung 54 eintritt und durch Leitung 55 austritt. Der Inner lich entwickelte Wasserdampf wird zusammen mit etwas flüssigem Losungsmittel von dem Aufkocher 53 über Leitung 56 In die Abstreifkolonne 46 zurückgeführt, worin sich der Wasserdampf abtrennt und aufwärts als Abstreifmedium zur Entfernung von sauren Gasen aus der eintretenden angereicherten Flüssigkeit strömt. Verarmtes Lösungsmittel wird vom Boden der Abstreifkolonne 46 durch Leitung 37 abgezogen und mit Hilfe der Pumpe 58 durch den Wärmeaustauscher 45, die Leitung 31, den Kühler 32, die Leitung 33 In die Spitze der Absorptionszone 29 gedrückt.

Ein Teil des innerlich entwickelten Wasserdampfes, allgemein eine Menge entsprechend etwa 110 bis 150% der Menge des In der Absorptionszone 29 entfernten Wassers, wird von der Abstreifkolonne 46 über eine Leitung 59 abgezogen, in dem Kondensor 61 gekühlt, um etwa 10 bis 50% des Wasserdampfes zu kondensieren, und das Kondensat wird über Leitung 62 und Pumpe 63 zu der Abstreifkolonne 46 zurückgeführt. Der restliche Wasserdampf gelangt über Leitung 64 In den Kondensor 65, und wird von dort über Leitung 66 und mit Hilfe einer Pumpe 67 über Leitung 68 aus dem System entfernt. Das Kondensat 1st In der Menge etwa gleich der Menge, die aus dem Gas In der Absorptionszone 29 entfernt wird, und besteht im wesentlichen aus reinem Wasser, höchstens mit einer kleinen Menge Schwefelwasserstoff.

Beispiel 1

Bei einem Betrieb, wie er In Flg. 1 erläutert 1st, enthält das Naturgas 16ppm Menge an Schwefelwasserstoff und ist mit Wasser bei 30⁰C gesättigt. Der Wassergehalt der Beschickung beträgt 14,5 kg je 28 000 Standardku blkmeter. Nach der Behandlung war das Naturgas auf einen Schwefelwasserstoffgehalt von 2 ppm mit einem Taupunkt von -5° C bei 95 ata herabgesetzt.

Die Naturgasbeschickung der nachfolgend aufgeführten Zusammensetzung tritt in die Absorptionszone mit Wasser bei 95 at und 3O⁰C gesättigt ein. Es wird mit 0,155 Kubikmeter je Minute Lösungsmittel gewaschen, nämlich mit einem Gemisch von Dlmethyläthern von Äthylenglycol und 5 Gew.-% Wasser. Die Elnlaßtempera tür des verarmten Lösungsmittels beträgt 4° C, und das angereicherte Lösungsmittel verläßt die Absorptionszone mit 29⁰C. Das Produkt enthält 2 ppm H₂S, hat einen Wassertaupunkt von 95 at bei -5° C und Ist geeignet für eine direkte Einführung In Gasüberführungsleitungen. Das Lösungsmittel wird durch Abstreifen mit In einem Aufkocher entwickeltem Wasserdampf regeneriert; dieser Aufkocher erhitzt die Abstrelferbodenprodukte, welche nach dem Kühlen den verarmten Lösungsmittelstrom für die Absorptionszone bilden.

so Wasserdampf wird vom Boden der Abstreifzone in einer Menge von 120% des Wassers, welches aus dem in die Absorptioiiszcnc eintretender. Gas absorbiert wird, abgezogen. 20% dieses Wasserdampfes werden durch Teilkondensallon kondensiert, und das Kondensat wird zu der Abstreifzone zurückgeführt. Der restliche Wasserdampf wird Insgesamt kondensiert und aus dem System entfernt. Er besteht aus im wesentlichen reinem Wasser mit einem Gehalt von nur etwa 75 ppm HiS als Verunreinigung.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung der Beschickung des Produktes.

Beschickung
(Mol/Stunde)

Produkt (Mol/Stunde)

N₂+ H₂	42,1
CH₄	888,9
C₂ +	4,7
COj	46,0
HjS	0,0157 (16 Vol.-ppm)
Mercaptane	0,0012

41,9 873,3

1,22 39,0 0,0019 (2 Vol.-ppm) 0,0001

981,7

955,4

Beispiel 2

In diesem Beispiel wird eine größere Menge an H₂S entfernt und konzentriert, um eine geeignete Beschickung für eine Claus-Anlage zu bekommen, während das Gas gleichzeitig bis zu dem gleichen Taupunkt wie oben getrocknet wird, d. h. bis auf-5° C bei 95 at entsprechend 1,8 kg Wasser je 28 000 Standardkubikmeter. Die Beschickungs- und Produktströme sind folgende:

	Beschickung	Produkt	Abgas
	(Mol/Stunde)	(Mol/Stunde)	(Mol/Stunde)
Nj	126	126	-
CH₄	801,4	799,7	1,71
C₂	4,58	4,05	0,53
COj	43,7	37,5	6,2
H₂S	6,19 (6300 Vol.-ppm)	0,002 (2 Vol.-ppm)	6,18 (42%)
Mercaptane	0,065	0,0006	0,0644
COS	0,014	0,008	0,0060

981,95

967,26

14,69

Die Beschickung ist mit Wasser bei 30° C gesättigt.

Bei der in Fig. 2 erläuterten Betriebsweise tritt Beschickung der obigen Zusammensetzung mit Wasser bei 95 ata und 30° C gesättigt In die Absorptionszone ein. Sie wird mit 54 g je Minute Lösungsmittel mit einem Gehalt von 5 Gew.-% Wasser wie in Beispiel 1 (Einlaßtemperatur 4° C, Auslaßtemperatur 29° C) gewaschen. Das Produkt enthält 2 Vol-ppm H₂S und besitzt den erforderlichen Wassertaupunkt bei 95 ata von —5° C. Mercaptane und COS werden bis zu einem zufriedenstellenden Grad entfernt.

Das Lösungsmittel wird zunächst durch Verdampfung bei 2 Drücken, nämlich bei 54,4 ata und bei 10,2 ata regeneriert. Die dabei freigesetzten Gase werden komprimiert und zu der Absorptionszone zurückgeführt. Dies erfolgt, um die CO₂-Menge, die sonst in das Gas für das Claus-Verfahren gelangen würde, zu vermindern. Das Ergebnis ist, daß man ein sehr zufriedenstellendes Gas für das Claus-Verfahren mit einem Gehalt von 42% H₂S bekommt.

Die Regenerierung des Lösungsmittels wird vervollständigt durch Abstreifen mit Wasserdampf, welcher im Aufkocher gebildet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur gleichzeitigen Entwässerung und Süßung von Naturgas, wobei man

a) ein Schwefelwasserstoff .n einer Menge oberhalb 10 ppm und Wasser ^^SmS^^S^ 28 000 Standardkubikmeter enthaltendes Naturgas In eine unter Überatmosphärendruck gehaltene

b) als Lösungsmittel einen normalerweise Hüsslgen uiaiicyiainer eines

^C) u^oTesTn^^^^^ ^dessen Wassergehalt auf weniger

und Wasser aus der Absorptionszone

d) da