DE69032972T2 - Process for removing hydrogen sulfide from crude oil - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Rohöl.The present invention relates to a process for removing hydrogen sulphide from crude oil.
Als typisches, bislang angewandtes Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Rohöl läßt sich das sogenannte Kaltstripping nennen.A typical process used to date to remove hydrogen sulphide from crude oil is so-called cold stripping.
Bevor auf die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung eingegangen wird, soll der bisherige Stand der Technik, auf dem die vorliegende Erfindung beruht, dargestellt werden.Before going into the details of the present invention, the current state of the art on which the present invention is based will be presented.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Kaltstripping erfolgt, indem das Rohöl 101, aus dem der Schwefelwasserstoff zu entfernen ist, in eitle Schwefelwasserstoff-Stripperkolonne 102 eingetragen wird, in der das Rohöl mit einem Stripgas 103 in Kontakt gebracht wird, so daß der Schwefelwasserstoff mittels Hindurchleiten durch eine Reihe von Böden oder durch eine Anzahl von Füllkörpern im Gegenstrom mit dem Gas entfernt wird. Im vorliegenden Fall werden der im Rohöl enthaltene Schwefelwasserstoff und die darin enthaltenen leichten Kohlenwasserstoffgaskomponenten mit Hilfe des Stripgases abgestrippt und als Abgas 104 aus der Kolonne 102 abgelassen. Im vorliegenden Fall herrscht im unteren Teil der Kolonne 102 ein Überdruck. Das auf diese Art und Weise abgestrippte Öl 105 wird anschließend in den Öltank 106 überführt, wo der Öldruck auf Atmosphärendruck abgesenkt und das daraufhin freigesetzte Gas als Abgas 107 abgelassen wird, wobei das Öl als behandeltes Rohöl 108 von dort aus zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet wird.From Fig. 2 it can be seen that cold stripping is carried out by introducing the crude oil 101 from which the hydrogen sulfide is to be removed into a hydrogen sulfide stripping column 102 in which the crude oil is brought into contact with a stripping gas 103 so that the hydrogen sulfide is removed by passing it through a series of trays or through a number of packings in countercurrent with the gas. In the present case, the hydrogen sulfide contained in the crude oil and the light hydrocarbon gas components contained therein are stripped off with the aid of the stripping gas and discharged from the column 102 as exhaust gas 104. In the present case, there is an overpressure in the lower part of the column 102. The oil 105 stripped in this way is then transferred to the oil tank 106, where the oil pressure is reduced to atmospheric pressure and the gas released is discharged as exhaust gas 107, from where the oil is passed on as treated crude oil 108 for further processing.
Bei dem bisherigen Verfahren des Kaltstripping wird allerdings das zur Entfernung des Schwefelwasserstoffs benötigte Stripgas stets vollständig in Abgas umgewandelt; darüber hinaus sind Verluste bei den nutzbaren leichten Erdölfraktionen wie z. B. Propan, Isobutan, n-Butan, Isopentan, n-Pentan, Hexan usw. unvermeidlich.However, in the current cold stripping process, the stripping gas required to remove the hydrogen sulphide is always completely converted into exhaust gas; in addition, losses of the usable light petroleum fractions such as propane, isobutane, n-butane, isopentane, n-pentane, hexane, etc. are unavoidable.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem vorstehend beschriebenen bisherigen Stand der Technik.The present invention is based on the prior art described above.
Demzufolge besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines neuartigen Verfahrens zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Rohöl, bei dem nicht nur der Verlust an dem zur Entfernung des Schwefelwasserstoffs eingesetzten Stripgas gering ist, sondern auch die Einbußen bei den im Rohöl enthaltenen nutzbaren leichten Erdölfraktionen wie z. B. Propan, Isobutan usw. niedrig sind.Accordingly, the aim of the present invention is to provide a novel process for removing hydrogen sulphide from crude oil in which not only the loss of the stripping gas used to remove the hydrogen sulphide is low, but also the losses of the usable light petroleum fractions contained in the crude oil, such as propane, isobutane, etc., are low.
Das obengenannte Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung mittels eines Verfahrens zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Rohöl erreicht, das die Schritte des Inkontaktbringens des Rohöls, aus dem Schwefelwasserstoff entfernt werden soll, mit einem Stripgas zwecks Entfernung von Schwefelwasserstoff in einer Schwefelwasserstoff- Stripperkolonne und des Überführens des Stripgases, das nunmehr den, auf diese Art und Weise abgestrippten Schwefelwasserstoff enthält, in eine Schwefelwasserstoff- Absorptionskolonne umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Stripgas in der Absorptionskolonne Schwefelwasserstoff abgetrennt wird, wozu es mit einem Schwefelwasserstoff absorbierenden Stoff zur Absorption des darin befindlichen ,Schwefelwasserstoffs in Kontakt gebracht wird und das Schwefelwasserstoff-Stripgas, aus dem nunmehr der Schwefelwasserstoff entfernt ist, unter Druck bis zur Erreichung eines Überdrucks, um diese Rückführung zu gewährleisten, in die Schwefelwasserstoff- Stripperkolonne zurückgeführt wird, wodurch zum Abstrippen des Schwefelwasserstoffs ein Stripgas zum Einsatz kommt, das nahezu vollständig mit leichten Erdölkomponenten des. Rohöls gesättigt ist.The above-mentioned aim is achieved according to the present invention by means of a process for removing hydrogen sulphide from crude oil, which comprises the steps of bringing the crude oil from which hydrogen sulphide is to be removed into contact with a stripping gas for the purpose of removing hydrogen sulphide in a hydrogen sulphide stripping column and transferring the stripping gas, which now contains the hydrogen sulphide stripped in this way, to a hydrogen sulphide absorption column, characterized in that hydrogen sulphide is separated from the stripping gas in the absorption column, for which purpose it is brought into contact with a hydrogen sulphide absorbing substance for absorbing the hydrogen sulphide therein and the hydrogen sulphide stripping gas, from which the hydrogen sulphide is now removed, is returned to the hydrogen sulphide stripping column under pressure until an overpressure is reached to ensure this return, thereby stripping the To remove hydrogen sulphide, a stripping gas is used that is almost completely saturated with light petroleum components of the crude oil.
Als Stripgase zur Entfernung von Schwefelwasserstoff, die für die Zwecke des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verfahrens eingesetzt werden können, lassen sich diejenigen anführen, die üblicherweise bei den bisherigen Kaltstripping-Verfahren eingesetzt wurden, so z. B. Naturgase, die als Hauptbestandteil Methan enthalten (und N&sub2; und CO&sub2; enthalten können).Stripping gases for removing hydrogen sulphide which can be used for the purposes of the process described in the present invention include those which have been commonly used in previous cold stripping processes, such as natural gases which contain methane as their main component (and which may contain N₂ and CO₂).
Als Schwefelwasserstoff absorbierende Stoffe lassen sich diejenigen zusetzen, die bislang im allgemeinen eingesetzt wurden, wie z. B. eine wäßrige Lösung, beispielsweise von, Monoethanolamin, Monomethyldiethanolamin, Diethanolamin, Diglycolamin und Sulfinol.Substances that can be added to absorb hydrogen sulphide are those that have been generally used up to now, such as an aqueous solution of, for example, monoethanolamine, monomethyldiethanolamine, diethanolamine, diglycolamine and sulphinol.
Das aus der Schwefelwasserstoff-Stripperkolonne abgelassene Abgas besteht hauptsächlich aus dem zur Entfernung von Schwefelwasserstoff eingesetzten Stripgas und enthält jetzt eine große Menge an mittels Strippen aus dem Rohöl entferntem Schwefelwasserstoff sowie eine erhebliche Menge an verschiedenen leichten Erdölkomponenten des Rohöls, so z. B. Propan, Isobutan, n-Butan, Isopentan, n-Pentan, Hexan usw., die gleichzeitig aus dem Rohöl abgestrippt werden. Dieses Abgas wird anschließend in die Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne überführt, die, wie bereits an anderer Stelle erwähnt, mit dem Schwefelwasserstoff absorbierenden Stoff, beispielsweise einer wäßrigen Monoethanolaminlösung usw., betrieben wird, wodurch ein wirksamer Kontakt zwischen dem Gas und dem Absorptionsmittel im Gegenstrom hergestellt wird, so daß darin ausschließlich der Schwefelwasserstoff aus dem Abgas entfernt werden kann. Das auf diese Art und Weise entstandene Gasgemisch, aus dem der Schwefelwasserstoff entfernt wurde, wird anschließend unter Einsatz einer Gasrückführeinrichtung unter Druck bei Überdruck, sodaß die Rückführung des Gasgemischs in den Kreislauf erfolgen kann, in einen unteren Abschnitt der Schwefelwasserstoff-Stripperkolonne zurückgeleitet.The off-gas discharged from the hydrogen sulfide stripping column consists mainly of the stripping gas used to remove hydrogen sulfide and now contains a large amount of hydrogen sulfide removed from the crude oil by stripping and a significant amount of various light petroleum components of the crude oil, such as propane, isobutane, n-butane, isopentane, n-pentane, hexane, etc., which are simultaneously stripped from the crude oil. This off-gas is then transferred to the hydrogen sulfide absorption column which, as already mentioned elsewhere, is operated with the hydrogen sulfide absorbing material, such as an aqueous monoethanolamine solution, etc., thereby establishing effective countercurrent contact between the gas and the absorbent so that only the hydrogen sulfide can be removed from the off-gas therein. The gas mixture thus formed, from which the hydrogen sulphide has been removed, is then returned to a lower section of the hydrogen sulphide stripping column using a gas recirculation device under pressure at overpressure so that the gas mixture can be returned to the circuit.
Im Gegensatz zu dem bisherigen Kaltstripping-Verfahren, bei dem das zur Entfernung von Schwefelwasserstoff eingesetzte Stripgas einen hohen Methangehalt und einen niedrigen Gehalt an leichtsiedenden Kohlenwasserstoffkomponenten aufweist und bei dem demzufolge eine große Menge an leichtsiedenen Erdölkomponenten, so z. B. Propan, Isobutan, n-Butan, Isopentan, n-Pentan, Hexan usw., zusammen mit dem Schwefelwasserstoff abgestrippt wird, erfolgt dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend das Abstrippen von Schwefelwasserstoff unter Einsatz eines Stripgases, das nahezu vollständig mit den leichten Erdölkomponenten des Rohöls gesättigt ist, aus dem der Schwefelwasserstoff entfernt werden soll, indem die Rückführung des Stripgases unter Abtrennung der aus dem Rohöl abgestrippten Schwefelwasserstoffmenge in den Kreislauf aufgenommen wird und demzufolge keine nennenswerten Einbußen an nutzbaren leichten Erdölkomponenten in dem auf diese Art und Weise entstandenen behandelten Rohöl auftreten.In contrast to the previous cold stripping process, in which the stripping gas used to remove hydrogen sulphide has a high methane content and a low content of low-boiling hydrocarbon components and in which, as a result, a large amount of low-boiling petroleum components, such as B. propane, isobutane, n-butane, isopentane, n-pentane, hexane, etc., is stripped off together with the hydrogen sulphide, the stripping of hydrogen sulphide is carried out according to the process according to the invention using a stripping gas which is almost completely saturated with the light petroleum components of the crude oil from which the hydrogen sulphide is to be removed, by recycling the stripping gas into the circuit while separating the amount of hydrogen sulphide stripped from the crude oil, and consequently no significant losses of usable light petroleum components occur in the treated crude oil produced in this way.
Zudem besteht im wesentlichen keine Notwendigkeit, von außen zusätzliches Stripgas in das System einzuleiten, da das zur Entfernung von Schwefelwasserstoff benötigte Stripgas wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.In addition, there is essentially no need to introduce additional stripping gas into the system from the outside, since the stripping gas required to remove hydrogen sulphide is returned to the circuit.
Daher ist es möglich, ein Verfahren ohne Ergänzung der zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Rohöl benötigten Stripgasmenge durchzuführen und gleichzeitig zu erreichen, daß keine Verluste bei den im Rohöl enthaltenen leichten Erdölkomponenten eintreten.It is therefore possible to carry out a process without supplementing the amount of stripping gas required to remove hydrogen sulphide from crude oil and at the same time to ensure that no losses occur in the light petroleum components contained in the crude oil.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fließdiagramms einer Ausführungsform der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Anlage.Fig. 1 shows a schematic representation of a flow diagram of an embodiment of the plant used to carry out the process according to the invention.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fließdiagramms einer typischen Anlage, die beim herkömmlichen Kaltstripping eingesetzt wird.Fig. 2 shows a schematic representation of a flow diagram of a typical system used in conventional cold stripping.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.An embodiment of the method according to the invention is described below with reference to Fig. 1.
Bei dieser Ausführungsform wird das schwefelwasserstoffhaltige Rohöl 1 in eine Schwefelwasserstoff-Stripperkolonne 2 eingetragen und mittels eines Stripgases 3, aus dem Schwefelwasserstoff entfernt wurde, einem Strippingverfahren unterzogen. Das aus der Stripperkolonne 3 abgelassene Abgas 4, bei dem es sich um ein Gasgemisch handelt, das hauptsächlich aus dem Stripgas 3 und dem aus dem Rohöl 1 abgestrippten Schwefelwasserstoff besteht und nahezu vollständig mit den gleichzeitig aus dem Rohöl abgestrippten leichten Erdölfraktionen gesättigt ist, wird anschließend in eine Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne 9 überführt, wo Schwefelwasserstoff aus dem Abgas 4 entfernt wird, indem er von einem Schwefelwasserstoff absorbierenden Stoff absorbiert wird.In this embodiment, the crude oil 1 containing hydrogen sulfide is introduced into a hydrogen sulfide stripping column 2 and subjected to a stripping process using a stripping gas 3 from which hydrogen sulfide has been removed. The exhaust gas 4 discharged from the stripping column 3, which is a gas mixture consisting mainly of the stripping gas 3 and the hydrogen sulfide stripped from the crude oil 1 and is almost completely saturated with the light petroleum fractions stripped from the crude oil at the same time, is then transferred to a hydrogen sulfide absorption column 9, where hydrogen sulfide is removed from the exhaust gas 4 by being absorbed by a hydrogen sulfide absorbing substance.
Als Schwefelwasserstoff absorbierender Stoff kann eine wäßrige Lösung von Monoethanolamin, Monomethyldiethanolamin, Diethanolamin, Diglycolamin, Sulfinol usw. eingesetzt werden.An aqueous solution of monoethanolamine, monomethyldiethanolamine, diethanolamine, diglycolamine, sulfinol, etc. can be used as a hydrogen sulfide absorbing substance.
Der aus dem Bodenaustrag 11 ausgetragene verbrauchte, Schwefelwasserstoff absorbierende Stoff, der den aus der Absorptionskolonne 9 absorbierten Schwefelwasserstoff enthält, wird zwecks Rückgewinnung des Schwefelwasserstoff aborbierenden Mittels mittels einer Pumpe 12 in eine. Rückgewinnungsvorrichtung 14 überführt, in der der Schwefelwasserstoff 15 entfernt und das auf diese Art und Weise rückgewonnene Absorptionsmittel in die Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne 9 zurückgeführt wird.The spent hydrogen sulfide absorbing material discharged from the bottom discharge 11, which contains the hydrogen sulfide absorbed from the absorption column 9, is transferred by means of a pump 12 to a recovery device 14 for the purpose of recovering the hydrogen sulfide absorbent, in which the hydrogen sulfide 15 is removed and the absorbent recovered in this way is returned to the hydrogen sulfide absorption column 9.
Das in den Kreislauf zurückgeleitete Stripgas 16, aus dem Schwefelwasserstoff entfernt wurde, wird in eine Gasrückführeinrichtung 17 weitergeleitet, durch die das Gas in Form des regenerierten Stripgases unter Druck bis zum Erreichen eines festgelegten Überdrucks in einen unteren Abschnitt der Stripperkolonne 2 gedrückt wird.The stripping gas 16 returned to the circuit, from which hydrogen sulphide has been removed, is passed on to a gas recirculation device 17, through which the gas in the form of the regenerated stripping gas is pressed under pressure into a lower section of the stripping column 2 until a specified overpressure is reached.
Einige leichte Erdölkomponenten, mit denen das Rohlöl dann, wenn sich das System zur Entfernung von Schwefelwasserstoff im Betriebszustand befindet, übersättigt ist, sammeln sich in dem ständig in den Kreislauf zurückgeführten Stripgas im Kreislauf als, überschüssiges Gas an. Das auf diese Art und Weise akkumulierte überschüssige Gas 18 sollte in entsprechenden Abständen aus dem System abgelassen werden. Aus dem überschüssigen Gas 18 werden die Kohlenwasserstoffkomponenten rückgewonnen.Some light petroleum components, with which the crude oil is supersaturated when the hydrogen sulphide removal system is in operation, accumulate in the circuit as excess gas in the stripping gas that is constantly returned to the circuit. The excess gas 18 accumulated in this way should be discharged from the system at appropriate intervals. The hydrocarbon components are recovered from the excess gas 18.
Das auf diese Art und Weise behandelte Rohöl 5, aus dem Schwefelwasserstoff entfernt wurde, wird in eine Rohöltank 6 überführt, in dem der Öldruck auf Atmosphärendruck, abgesenkt und die daraufhin freigesetzten Gaskomponenten als Abgas 7 aus dem Tank abgelassen werden. Das auf diese Art und Weise entstandene behandelte Rohöl wird zur weiteren Verarbeitung 8 weitergeleitet.The crude oil 5 treated in this way, from which hydrogen sulphide has been removed, is transferred to a crude oil tank 6 in which the oil pressure is reduced to atmospheric pressure and the gas components released are then discharged from the tank as exhaust gas 7. The crude oil treated in this way is passed on for further processing 8.
In den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 werden die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und des herkömmlichen Kaltstripping-Verfahrens verglichen, wobei Tabelle 1 die Betriebsbedingungen vergleicht und Tabelle 2 einen Vergleich der mit dem jeweiligen, Verfahren in der Praxis erzielten Ergebnisse bietet. Tabelle 1 Vergleich der Betriebsbedingungen Tabelle 2 Vergleich der mit dem jeweiligen Verfahren erzielten Ergebnisse In the following Tables 1 and 2, the characteristics of the method according to the invention and the conventional cold stripping method are compared, with Table 1 comparing the operating conditions and Table 2 providing a comparison of the results achieved in practice with each method. Table 1 Comparison of operating conditions Table 2 Comparison of the results obtained with the respective method
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die prozentuale Retention des Gehalts an der Rohlölkomponente von 14,52% beim herkömmlichen Verfahren auf 64,94% beim erfindungsgemäßen Verfahren (Ethan), von 41,69% beim herkömmlichen Verfahren auf 86,53% beim erfindungsgemäßen Verfahren (Propan), von 68,10% beim herkömmlichen Verfahren auf 93,82% beim erfindungsgemäßen Verfahren (Isobutan), von 77,7% beim herkömmlichen Verfahren auf 95,64% beim erfindungsgemäßen Verfahren (n-Butan), von 90,82% beim herkömmlichen Verfahren auf 98,24% beim erfindungsgemäßen Verfahren (Isopentan) und von 93,41% beim herkömmlichen Verfahren auf 98,66% beim erfindungsgemäßen Verfahren (n-Pentan) steigt. Ausgehend von diesen Ergebnissen konnte die Produktausbeute, namentlich das Verhältnis zwischen der Menge an behandeltem Rohöl und der Menge an unbehandeltem Rohöl, von 98,43% beim herkömmlichen Verfahren auf 99,41% mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbessert werden. Darüber hinaus kann dem erfindungsgemäßen Verfähren zufolge ein Kohlenwasserstoffgas, aus dem Schwefelwasserstoff entfernt wurde, das bislang als Abprodukt ohne praktischen Nutzen verworfen wurde, nunmehr bei einer Verarbeitungsmenge von 100.000 Barrel pro Tag in einer Menge von 736 Nm³/h rückgewonnen werden.From Table 2 it can be seen that the percentage retention of the crude oil component content increases from 14.52% in the conventional process to 64.94% in the inventive process (ethane), from 41.69% in the conventional process to 86.53% in the inventive process (propane), from 68.10% in the conventional process to 93.82% in the inventive process (isobutane), from 77.7% in the conventional process to 95.64% in the inventive process (n-butane), from 90.82% in the conventional process to 98.24% in the inventive process (isopentane) and from 93.41% in the conventional process to 98.66% in the inventive process (n-pentane). Based on these results, the product yield, namely the ratio between the amount of treated crude oil and the amount of untreated crude oil, was improved from 98.43% in the conventional process to 99.41% in the process according to the invention. In addition, according to the process according to the invention, a hydrocarbon gas from which hydrogen sulfide has been removed, which was previously discarded as a waste product with no practical use, can now be recovered in an amount of 736 Nm³/h at a processing rate of 100,000 barrels per day.
Was nun den Verbrauch an Ausgangsstoffen und Energie anbelangt, so werden für das herkömmliche Verfahren 4350 Nm³/h an Brenngas (Erdgas) als Stripgas für das Entfernen von Schwefelwasserstoff benötigt, wohingegen beim erfindungsgemäßen Verfahren der Verbrauch an Brenngas, d. h. an rückgewonnenem Kohlenwasserstoffgas, bei 290 Nm³/h für das Betreiben des Reboilers zwecks Rückgewinnung des Schwefelwasserstoff absorbierenden Stoffes liegt und eine elektrische Leistung von 150 kWh/h für das Betreiben der Gasrückführeinrichtung und der Pumpe erforderlich ist.As far as the consumption of raw materials and energy is concerned, the conventional process requires 4350 Nm³/h of fuel gas (natural gas) as stripping gas for removing hydrogen sulphide, whereas in the process according to the invention the consumption of fuel gas, i.e. recovered hydrocarbon gas, is 290 Nm³/h for operating the reboiler for the purpose of recovering the hydrogen sulphide absorbing material and an electrical power of 150 kWh/h is required for operating the gas recovery device and the pump.
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