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Verfahren zum Trocknen von kondensierbare
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Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gasen Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zum Trocknen von kondensierbare Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gasen
oder Gasgemischen durch Wäsche mit Glykolen.
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Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der US-PS 2.690.814
vorbekannt. Dort handelt es sich um die Trocknung von feuchtem, kondensierbare #ohlenwasserstoffe
enthaltendem Erdgas. Direkt von der Bohrstelle kommendes, unter hohem Druck stehendes
Erdgas wird nach Abtrennung von freiem Wasser in einer Waschsäule mit einer konzentrierten
Glykollösung behandelt. Vom Kopf der Waschsäule wird das getrocknete Erdgas abgezogen,
während am Sumpf der Säule ein aus kondensierten Kohlenwasserstoffen sowie mit Wasser
beladener Glykollösung bestehendes Flüssigkeitsgemisch entnommen wird. In dieses
wird unmittelbar nach dem Austritt aus der Waschsäule Wasser eingespeist und das
so entstehende Mehrkomponentengemisch in eine Phasentrennvorrichtung eingeführt.
Die Wasserzuspeisung dient ausdrücklich der Verminderung von Glykolverlusten in
der Kohlenwasserstoffphase. Die Glykolverluste können nämlich auf die Dauer erheblich
sein und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beträchtlich herabsetzen.
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In der Phasentrennvorrichtung wird die kondensierte Kohlenwasserstoffphase
von der stark verdünnten, wäßrigen Glykolphase geschieden. Zur Wiedergewinnung des
konzentrierten Waschglykols wird das Wasser anschließend durch Hitzeeinwirkung aus
der wäßrigen Glykolphase abdestilliert und die so aufkonzentrierte Glykollösung
in die Waschsäule zurückgegeben.
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Die geschilderte Verfahrensweise zur Regenerierung der Glykollösung
zeichnet sich demnach dadurch aus, daß bei der Aufkonzentrierung nicht nur der Wasseranteil,der
aus dem Erdgas aufgenommen wurde, sondern auch der mengenmäßig erheblich größere
Wasseranteil, der in das vom Sumpf der Waschsäule abgezogene Flüssigkeitsgemisch
eingespeist wurde, aus der wäßrigen Glykolphase abzutreiben ist. Dieser zuletzt
genannte Wasseranteil soll die Glykollösung soweit verdünnen, daß der Glykolanteil
nur noch 25 bis 50 Gew-% beträgt. Aus diesen Zahlenangaben wird deutlich, daß erhebliche
Wassermengen in die Phasentrennvorrichtung eingeführt und anschließend durch Wärmezufuhr
aus der wäßrigen Glykollösung abgetrieben werden müssen. Dies erfordert einen entsprechenden
Energieaufwand, zu dessen Deckung beim bekannten Verfahren ein Brenngas zur Verfügung
gestellt werden muß, das zwar im Zuge des Gesamtverfahrens anfällt, damit aber nicht
anderweitig zur Verfügung steht. Insgesamt ist es somit wünschenswert, das bekannte
Verfahren hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit zu verbessern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art bereitzustellen, das es erlaubt, die Verluste an Waschglykol
auf möglichst wirtschaftliche Weise herabzusetzen.
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Diese Aufgabe wird mit Hilfe des im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 genannten Maßnahmen gelöst.
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Gemäß der Erfindung ist die zur Extraktion der Glykolanteile aus
der Kohlenwasserstoffphase zu verwendende Wassermenge nur mehr auf die Kohlenwasserstoffphase
selbst
abzustellen. Ist die Menge der kondensierten Kohlenwasserstoffe
im Vergleich zu der des Waschglykols beispielsweise verhältnismäßig gering, wie
dies normalerweise der Fall sein wird, so kann die zur Extraktion verwendete Wassermenge
gleichermaßen gering bemessen werden. Beim bekannten Verfahren wäre die zuzuspeisende
Wassermenge in diesem Fall erheblich größer, da sie im wesentlichen auf die Glykolmenge
abzustellen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also wesentlich besser an die
Aufgabenstellung angepaßt, die ja gerade darin besteht, in der Kohlenwasserstoffphase
gelöste oder emulgierte Glykolanteile aus dieser zu entfernen. Schon in der besseren
Anpassung lie#gt ein erheblicher Vorteil gegenüber dem bekannten Verfahren. Noch
stärker fällt jedoch ins Gewicht, daß die eigentliche Glykolregenerierung mit Hilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens mit erheblich geringerem Energieaufwand betrieben
werden kann, da nach Abtrennung der kondensierten Kohlenwasserstoffphase außerdem
Glykol selbst lediglich noch der aus dem Rohgas stammende, relativ geringe Wasseranteil
erhitzt werden muß. Zwar muß auch zur Austreibung des Wassers aus der bei der Wasserextraktion
der Kohlenwasserstoffphase gewonnen# wäßrigen Glykolphase Heizenergie aufgewendet
werden, doch ist diese aufgrund der vergleichsweise geringen Menge an Extraktionswasser
ebenfalls vergleichsweise gering.
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Es ergibt sich somit,daß das erfindungsgemäße Verfahren aufgrund
seiner guten Anpassung an die Problemstellung wesentlich wirtschaftlicher arbeitet
als das bekannte Verfahren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Abtrennung der kondensierten Kohlenwasserstoffphase vom beladenen Glykol
durch Phasenscheidung im Sumpf der Glykolwaschsäule stattfindet. Dies erweist sich
als zweckma#ßig, da sich diese Phasenscheidung im Sumpf der Waschsäule quasi von
selbst vollzieht. Es wäre demgegenüber#aufwendiger, die gesamte, aus kondensierten
Kohlenwasserstoffen
sowie beladener Glykollösung bestehende Sumpfflüssigkeit gemeinsam abzuziehen, um
erst danach in einem besonderen Phasenscheider die Abtrennung der kondensierten
Kohlenwasserstoffphase vorzunehmen.
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In einer weiteren Ausbildung der bevorzugten Ausführungsform kann
so vorgegangen werden, daß die kondensierte Kohlenwasserstoffphase kontinuierlich
vom Sumpf der Glykolwaschsäule abgezogen, mit Wasser versetzt, durch eine Mischstrecke
geleitet und in einen Trennbehälter eingeführt wird, in dem von der Kohlenwasserstoffphase
eine wäßrige glykolhaltige Phase abgetrennt wird.
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Das vom Sumpf der Waschsäule getrennt von der Kohlenwasserstoffphase
abgezogene beladene Waschglykol wird anschließend erhitzt und der Regenerierung
zugeführt.
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Um dabei zusammen mit dem Wasserdampf ausgetriebene Glykolanteile
zurückzuwaschen, wird am Kopf der Regeneriersäule üblicherweise Wasser eingeführt.
Dieser Umstand kann in Weiterbildung der Erfindung zur Aufarbeitung der bei der
Extraktion gewonnenen wäßrigen, glykolhaltigen Phase genutzt werden. Es ist demnach
gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß
das vom Sumpf der Glykolwaschsäule abgezogene beladene Glykol nach Erwärmung unmittelbar
in eine Regeneriersäule eingeführt und auf deren Kopf Wasser sowie die im Trennbehälter
abgetrennte wäßrige, glykolhaltige Phase aufgegeben wird. Auf diese Weise wird die
Aufarbeitung der aus der Extraktion stammenden wäßrigen, glykolhaltigen Phase in
günstiger Weise in das Gesamtverfahren integriert.
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Die Abbildung zeigt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Durch eine Leitung 1 wird ein Gasgemisch zugeführt, das zu 36 Gew-%
aus Äthylen, zu 27 Gew-% aus Methan, zu 15 Gew-% aus Propylen, zu 8 Gew-% aus Äthan,
zu 0,8 Gew-% aus Wasserstoff, zu 0,6 Gew-% aus Kohlenmonoxid, zu 3,5 Gew-% aus C5+-Kohlenwasserstoffen
und im übrigen aus
C2#4-Kohlenwasserstoffen besteht. 160 t/h dieses
Gasgemisches werden bei 33 0C in eine Waschsäule 2 eingespeist, die bei einem Druck
von 16,3 bar betrieben wird. Durch eine Leitung 3 wird auf den kopf der Waschsäule
2 eine aus nahezu 100 %igem Triäthylenglykol bestehende Waschflüssigkeit aufgegeben,
die den im Gasgemisch enthaltenen Wasseranteil, der ca. 0,34 Gew-% ausmacht, aus
diesem auswäscht. Die Menge des aufgegebenen Waschglykols beträgt 9 t/h, die Temperatur
39 OC. Vom Kopf der Waschsäule wird durch eine Leitung 4 ein getrocknetes Gasgemisch
abgezogen, das sich in seiner Zusammensetzung vom Rohgasgemisch im wesentlichen
nur dadurch unterscheidet, daß der Wasseranteil nunmehr auf wenige ppm und der Anteil
an C #+ -Kohlenwasserstoffen auf ca. 2,7 Gew-% herabgesetzt ist. Weiterhin enthält
das getrocknete Gas geringe Glykolspuren, deren Konzentration jedoch unterhalb von
0,5 ppm liegt. Diese können, soweit erwünscht, durch Kondensation aus dem getrockneten
Gas zurückgewonnen werden.
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Im Sumpf der Waschsäule 2 setzt sich zuunterst das mit Wasser beladene
Glykol ab, über dem sich als kondensierte Kohlenwasserstoffphase eine im wesentlichen
aus C 5+ -Kohlenwasserstoffen bestehende Benzinfraktion ansammelt. Das mit Wasser
beladene Glykol, das noch ca.
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6 Gew-% Wasser und ca. 9 Gew-% Kohlenwasserstoffe, hauptsächlich Benzol
enthält, wird bei einer Temperatur von 35 0C vom Sumpf der Waschsäule durch eine
Leitung 5 abgezogen, in einem Wärmeaustauscher 6 auf eine Temperatur von ca. 150
OC erwärmt und in eine Regeneriersäule 7 eingespeist.
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In den unteren Teil der Regeneriersäule 7 wird durch eine Leitung
8 ein Strippgas eingeführt, das zu ca.
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50 Gew-% aus Methan, zu ca. 40 Gew-% aus Äthylen, zu ca.
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9 Gew-% aus Äthan und im übrigen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid
besteht. Dieses Strippgas besitzt eine Temperatur von ca. 160 OC, seine Menge beträgt
315 kg/h.
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Die Regeneriersäule wird bei einem Druck von 1,5 bar betrieben, im
Sumpf herrscht infolge Wärmezufuhr über eine Sumpfheizung 19 eine Temperatur von
180 OC, am Kopf eine solche von 95 OC. Auf den Kopf der Regeneriersäule wird durch
eine Leitung 9 glykolhaltiges Wasser mit einer Temperatur von 68 OC aufgegeben,
das zum Rückwaschen aufsteigender Glykoldämpfe dient. Die Menge dieses glykolhaltigen
Wassers beträgt ca. 1 t/h. Durch eine Leitung 10 wird vom Kopf der Regeneriersäule
ein Gas- bzw. Dampfgemisch abgezogen, das ca. 540 kg/h Wasserdampf sowie ca. 800
kg/h eines Kohlenwasserstoffgemisches mitführt, das zu ca.
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40 Gew-% aus Benzol, zu ca. 19 Gew-% aus Äthylen, zu ca.
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18 Gew-% aus Methan, zu 0,25 Gew-% aus Wasserstoff, zu ca.
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0,06 Gew-% aus Kohlenmonoxid und im übrigen aus einer Vielzahl der
unterschiedlichsten Kohlenwasserstoffe mit zwei bis acht Kohlenstoffatomen pro Molekühl
besteht. Der Glykolgehalt dieses Gases beträgt höchstens 2 ppm. Vom Sumpf der Regeneriersäule
wird durch eine Leitung 11 vollständig regeneriertes Triäthylenglykol abgezogen,
dessen Wasser gehalt im Mittel nur mehr höchstens 0,05 Gew-% beträgt.
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Das regenerierte Glykol wird im Wärmeaustauscher 6 auf ca.
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39 0C abgekühlt und durch Leitung 3 auf den Kopf der Waschsäule 2
zurückgegeben.
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Durch eine Leitung 12 werden aus dem unteren Teil der Waschsaule
2 ca. 1,2 t/h einer Benzinfraktion abgezogen, die zu ca. 51 Gew-% aus Benzol, zu
ca. 7 Gew-% aus 1,3-Butadien, zu ca. 7 Gew-% aus 1,3-cyelo-Pentadien und im übrigen
aus einer Vielzahl gerad- und verzweigtkettiger sowie zyklischer Kohlenwasserstoffe
mit drei bis ach-Kohlenstof#atomen besteht und darüber hinaus ca.
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23 kg/h gelöstes und emulgiertes Triäthylenglykol mitführt. Diese
Benzinfraktion wird mit ca. 500 kg/h Wasser versetzt, das durch Leitung 13 herangeführt
wird. Beide Flüssigkeitsanteile werden in einer Mischstrecke 14 gründlich durchmischt
und in einen Trennbehälter 15 eingeführt.
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Dort scheidet sich das Flüssigkeitsgemisch in eine nunmehr nahezu
vollständig glykolfreie flüssige Kohlenwasserstoffphase, die durch Leitung 16 abgezogen
wird, und eine wäßrige, glykolhaltige Phase, die über Leitungen 17 und 9 auf den
Kopf der Regeneriersäule aufgegeben wird.
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Somit gelangen durch Leitung 9 auf den Kopf der Regeneriersäule neben
1 t/h Wasser noch ca. 23 kg/h Triäthylenglykol. Durch Leitung 18 wird insgesamt
1 t/h Wasser herangeführt, wobei die Hälfte dieser Menge über Leitung 13 der Extraktion
des von der Benzinfraktion mitgeführten Triäthylenglykols zugeführt wird.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt, daß es mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens möglich ist, Verluste an Waschglykol nahezu vollständig zu vermeiden,
wobei die dazu erforderlichen Maßnahmen auf optimale Weise in das Gesamtverfahren
integriert werden können. Zum Extrahieren der Glykolanteile wird kein zusätzliches
Wasser benötigt, sondern von dem sowieso in die Regeneriersäule &nzuspeisenden
Wasser wird lediglich ein Teil vorübergehend zum Extrahieren abgezweigt. Die insgesamt
pro Stunde erforderliche Wassermenge beträgt nur etwa 1/9 der pro Stunde umgewälzten
Glykolmenge, gegenüber dem bis zu Dreifachen beim eingangs geschilderten bekannten
Verfahren Dementsprechend gering ist die zum Regenerieren benötigte Heizenergie,
die über die Sumpfheizung 19 und mit dem Strippgas zugeführt wird.
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