NL195054C

NL195054C - Process for the removal of hydrocarbons that are present in dissolved and / or emulsified state in water by stripping with water vapor.

Info

Publication number: NL195054C
Application number: NL9320001A
Authority: NL
Inventors: Jean-Louis Peytavy; Claude Blanc; Olivier Oliveau; Bernard Vende
Original assignee: Elf Exploration Prod
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 2003-07-01
Also published as: NO933852D0; FR2687928B1; NL9320001A; WO1993016779A1; GB9321966D0; NO300003B1; NO933852L; GB2273667A; GB2273667B; FR2687928A1

Description

1 1950541 195054

Werkwijze voor de verwijdering van koolwaterstoffen die in opgeloste en/of geëmulgeerde toestand aanwezig zijn in water door strippen met waterdampProcess for the removal of hydrocarbons that are present in dissolved and / or emulsified state in water by stripping with water vapor

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de verwijdering van koolwaterstoffen, die in opgeloste 5 en/of gesuspendeerde toestand van het emulsietype of niet, aanwezig zijn in water en in het bijzonder in afvalwater, zoals productiewater van koolwaterstofvelden, door strippen met waterdamp.The invention relates to a process for the removal of hydrocarbons that are present in dissolved and / or suspended state of the emulsion type in water and in particular in waste water, such as water of production of hydrocarbon fields, by stripping with water vapor.

Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor de verwijdering van koolwaterstoffen die aanwezig zijn in opgeloste en/of gesuspendeerde toestand van het al dan niet emulsietype, in water, door strippen met waterdamp, waarbij men een stroom van te behandelen water voert in het 10 bovenste gedeelte van een stripkolom, die een bovenste gedeelte en een onderste gedeelte bevat die in verbinding staan via een tussenliggend gedeelte dat 2 tot 20 theoretische gas/vloeistofcontacttrappen bevat, welke waterstroom stroomt naar het onderste gedeelte van de kolom, door het tussenliggende gedeelte van laatstgenoemde, men aan de in het onderste gedeelte van de stripkolom aanwezige vloeistof een warmte-energie verschaft die voldoende is om een hoeveelheid waterdamp te vormen, die in tegenstroom ten 15 opzichte van de stroom van te behandelen water beweegt en waarbij men aldus het strippen van de koolwaterstoffen die het bevat, uitvoert, men in de top van de kolom een gasfase afvoert die is gevormd uit waterdamp en met de waterdamp gestripte koolwaterstoffen en men de genoemde gasfase koelt om haar om te zetten in een gecondenseerde vloeibare fase, men door zwaartekracht de genoemde gecondenseerde vloeibare fase scheidt in een bovenste koolwaterstoffase en een onderste waterfase en de 20 genoemde koolwaterstof- en waterfase gescheiden wint en men in de bodem van de stripkolom een stroom van gezuiverd water onttrekt.More in particular, the invention relates to a process for the removal of hydrocarbons present in dissolved and / or suspended state of the emulsion type, whether or not in water, by stripping with water vapor, wherein a stream of water to be treated is fed in the upper part of a stripping column, comprising an upper part and a lower part communicating via an intermediate part containing 2 to 20 theoretical gas / liquid contact stages, which water flow flows to the lower part of the column, through the intermediate part of the latter, to provide the liquid present in the lower part of the stripping column with a heat energy sufficient to form an amount of water vapor which moves countercurrent to the stream of water to be treated and thus stripping of the hydrocarbons it contains, a gas phase is carried out at the top of the column e discharges formed from water vapor and hydrocarbons stripped with the water vapor and the said gas phase is cooled to convert it into a condensed liquid phase, gravity separates said condensed liquid phase into an upper hydrocarbon phase and a lower water phase and the lower aqueous phase said hydrocarbon and water phase are separated and a stream of purified water is withdrawn from the bottom of the stripping column.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit de Europese octrooiaanvrage EP-A-0.401.631 Volgens EP-A- 0.401.631 is deze werkwijze echter alleen geschikt voor het verwijderen van gedeeltelijk in water oplosbaar organisch materiaal waarmee bedoeld wordt elke organische verbinding die vloeibaar is bij de temperatuur 25 waarbij de verwijdering plaatsvindt en die een kookpunt bezit dat dermate laag ligt dat de verbinding zal verdampen onder de gegeven verwijderingsomstandigheden.Such a method is known from the European patent application EP-A-0.401.631. According to EP-A-0.401.631, however, this method is only suitable for removing partially water-soluble organic material by which is meant any organic compound which is liquid at the temperature at which the removal takes place and which has a boiling point that is so low that the compound will evaporate under the given removal conditions.

Er is nu verrassenderwijs gevonden dat deze werkwijze ook geschikt is voor de verwijdering van andere koolwaterstoffen mits in de top van de kolom een druk tussen 1 en 3 bar absoluut wordt gehandhaafd.It has now surprisingly been found that this method is also suitable for the removal of other hydrocarbons, provided that a pressure of between 1 and 3 bar absolute is maintained at the top of the column.

Aldus heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze van het in de aanhef genoemde type die wordt 30 gekenmerkt doordat een druk tussen 1 en 3 bar absoluut wordt gehandhaafd in de top van de kolom, dat koolwaterstoffen met ten minste 3 koolstofatomen worden verwijderd die niet zowel vloeibaar zijn bij de temperatuur waarbij de verwijdering plaatsvindt als een kookpunt bezitten dat dermate laag ligt dat de koolwaterstoffen zullen verdampen onder de gegeven verwijderingsomstandigheden, en dat de stroom van gezuiverd water uit de kolom wordt onttrokken met een molair debiet, dat in hoofdzaak gelijk is aan het 35 verschil tussen het molaire debiet van het water van de te behandelen waterstroom en het molaire debiet van de genoemde waterfase.The invention thus relates to a process of the type mentioned in the preamble which is characterized in that a pressure between 1 and 3 bar absolute is maintained at the top of the column, that hydrocarbons with at least 3 carbon atoms are removed that are not both liquid have at the temperature at which the removal takes place as a boiling point that is so low that the hydrocarbons will evaporate under the given removal conditions, and that the stream of purified water is withdrawn from the column at a molar flow rate that is substantially equal to the The difference between the molar flow rate of the water of the water stream to be treated and the molar flow rate of the said aqueous phase.

Opgemerkt wordt dat de aardolie- en gasproductie afvalwater levert dat koolwaterstoffen kan bevatten die krachtens voorschriften moeten worden verwijderd. De behandelingsplatforms vormen eveneens proceswater en regenwater dat men moet kwijtraken en dat koolwaterstoffen kan bevatten.It is noted that petroleum and gas production supplies waste water that may contain hydrocarbons that must be disposed of in accordance with regulations. The treatment platforms also form process water and rainwater that must be lost and that may contain hydrocarbons.

40 Het wegwerpen van dergelijk afvalwater, dat kan worden uitgevoerd in het oppervlak in het natuurlijke milieu of in de bodem in afvalputten of in het kader van herinspuiting om de druk te handhaven, kan slechts plaatsvinden na behandeling van dit afvalwater in installaties die de afgifte van afvalwater dat is gezuiverd overeenkomstig de voorschriften voor dit afval mogelijk maken.40 The disposal of such waste water, which can be carried out in the surface in the natural environment or in the soil in waste pits or in the context of re-injection to maintain the pressure, can only take place after treatment of this waste water in installations that waste water that has been purified in accordance with the requirements for this waste.

In het met koolwaterstoffen verontreinigde afvalwater, dat men aantreft bij de aardolie- of gasproductie, 45 kunnen de koolwaterstoffen aanwezig zijn in suspensie in vrije of enigszins geëmulgeerde toestand, in het geval van regenwater of in geëmulgeerde toestand in het geval van productie of proceswater en/of aanwezig zijn in opgeloste toestand. Het emulgeren van koolwaterstoffen in afvalwater kan een mechanische oorsprong bezitten, door storingen van leidingen, mondstukken, pompen die meer of minder fijne emulsies vormen afhankelijk van de eigenschappen van de koolwaterstoffen en de op de vloeistoffen 50 overgedragen energie, of een chemische oorsprong door de aanwezigheid van oppervlakte-actieve producten, bijvoorbeeld corrosieremmende stoffen, bactericiden, emulsiesplitsers of andere stoffen, die fijnere en stabielere emulsies vormen door polarisatie van de grensvlakken tussen de koolwaterstofdruppel en het waterige milieu. De oplosbaarheid van de in opgeloste toestand aanwezige koolwaterstoffen is afhankelijk van de aard van de koolwaterstoffen, de temperatuur en de druk van het milieu.In the waste water contaminated with hydrocarbons, which is found in petroleum or gas production, 45 the hydrocarbons can be present in suspension in free or slightly emulsified state, in the case of rainwater or in the emulsified state in the case of production or process water and / or present in a dissolved state. The emulsification of hydrocarbons in waste water may have a mechanical origin, due to malfunctions of pipes, nozzles, pumps that form more or less fine emulsions depending on the properties of the hydrocarbons and the energy transferred to the liquids 50, or a chemical origin due to the presence of surface-active products, for example corrosion-inhibiting substances, bactericides, emulsion splitters or other substances, which form finer and more stable emulsions by polarizing the interfaces between the hydrocarbon drop and the aqueous environment. The solubility of the hydrocarbons present in the dissolved state depends on the nature of the hydrocarbons, the temperature and the pressure of the environment.

55 De technieken voor de verwijdering van in water gesuspendeerde koolwaterstoffen, of technieken voor de afscheiding van de olie zijn in het algemeen gebaseerd op de principes van scheiding door zwaartekracht en in het bijzonder op de toename van de decantatiesnelheid van de koolwaterstofdruppels om ze zo snel 195054 2 mogelijk te verwijderen.55 The techniques for the removal of hydrocarbons suspended in water, or techniques for the separation of the oil, are generally based on the principles of gravity separation and in particular on the increase in the decantation rate of the hydrocarbon droplets so that 195054 2 possible to remove.

De meestal toegepaste technieken op basis van zwaartekracht voor de afscheiding van olie van water worden gekozen uit de volgende: - centrifugeringstechniek en cycloontechniek, die scheidingen door centrifugaalkrachten zijn met een 5 dynamisch karakter voor de centrifugering en een statisch karakter voor de cycloon (hydrocycloon); - flotatietechniek, die bestaat uit het dispergeren van microbolletjes van lucht of een ander gas in het vloeibare medium om turbulenties op te wekken die zullen botsen met de koolwaterstofdeeltjes onderling, welke effecten worden verhoogd door toepassing van flotatietoevoegsels, die noodzakelijk zijn om de chemische emulsies te destabiliseren; 10 - coagulatie/flocculatietechniek, die bestaat uit het verzamelen van de gesuspendeerde deeltjes, om ze te kunnen decanteren, door middel van zware vaste, minerale toevoegsels van het type hydroxiden of kalk; en - coaiescentietechniek, die bestaat uit het laten samengaan van druppeltjes met kleine diameter om grotere te vormen, vaak door middel van een vezelig of korrelig materiaal.The mostly applied techniques based on gravity for the separation of oil from water are selected from the following: - centrifugation technique and cyclone technique, which are separations by centrifugal forces with a dynamic character for centrifugation and a static character for the cyclone (hydrocyclone); - flotation technique, which consists of dispersing microspheres of air or other gas in the liquid medium to generate turbulences that will collide with the hydrocarbon particles mutually, which effects are increased by applying flotation additives, which are necessary to control the chemical emulsions destabilize; - coagulation / flocculation technique, which consists of collecting the suspended particles, in order to decant them, by means of heavy solid, mineral additives of the hydroxides or lime type; and - a coating technique, which consists of combining small diameter droplets to form larger ones, often by means of a fibrous or granular material.

De technieken met zwaartekracht voor de afscheiding van met koolwaterstoffen verontreinigd water 15 bezitten het nadeel dat zij tamelijk ondoeltreffend zijn voor de behandeling van zeer fijne waterige emulsies van koolwaterstoffen die worden gevormd bij de aardolie- en gasproductie door de sterke expansies waaraan de waterige effluenten worden onderworpen, omdat deze emulsies zeer vaak worden gestabiliseerd door aanzienlijke hoeveelheden van verschillende chemische toevoegsels, in het bijzonder corrosie-remmende stoffen, die aanwezig zijn in deze waterige effluenten.The techniques with gravity for the separation of water contaminated with hydrocarbons have the disadvantage that they are rather ineffective for the treatment of very fine aqueous emulsions of hydrocarbons formed in the petroleum and gas production due to the strong expansions to which the aqueous effluents are subjected. because these emulsions are very often stabilized by substantial amounts of various chemical additives, in particular corrosion inhibitors, present in these aqueous effluents.

20 Bovendien zijn de technieken onder toepassing van zwaartekracht voor het afscheiden van olie in principe ondoelmatig voor de verwijdering van de in water opgeloste koolwaterstoffractie en is het noodzakelijk om een beroep te doen op andere scheidingstechnieken en bijvoorbeeld op extractietechnieken om de genoemde koolwaterstoffractie te verwijderen.Moreover, the techniques using gravity for separating oil are in principle inefficient for the removal of the hydrocarbon fraction dissolved in water and it is necessary to use other separation techniques and, for example, extraction techniques to remove said hydrocarbon fraction.

Men ziet derhalve dat de werkwijzen die een vrijwel volledige verwijdering van in gesuspendeerde en 25 opgeloste toestand in afvalwater aanwezige koolwaterstoffen mogelijk kunnen maken, ter vorming van gezuiverd water overeenkomstig de reglementen voor het afval, betrekkelijk ingewikkeld zijn.It is therefore seen that the processes that can permit an almost complete removal of hydrocarbons present in the suspended and dissolved state in waste water to form purified water in accordance with the waste regulations are relatively complex.

Om de hier bovengenoemde nadelen te ondervangen, stelt de uitvinding een werkwijze voor voor het strippen van koolwaterstoffen met waterdamp die effectiever is dan de bekende werkwijze, doordat in een enkele bewerking, zowel de gesuspendeerde, al dan niet geëmulgeerde, koolwaterstoffen als de fysisch 30 opgeloste koolwaterstoffen, aanwezig in afvalwater van verschillende herkomst, worden verwijderd met terugwinning van de genoemde koolwaterstoffen en vorming van gezuiverd water dat beantwoordt aan de normen van reglementeringen voor afval, waarbij deze werkwijze meer in het bijzonder geschikt is voor de behandeling van productiewater van koolwaterstofvelden.In order to obviate the above disadvantages, the invention proposes a process for stripping hydrocarbons with water vapor that is more effective than the known process, in that in a single operation, both the suspended, emulsified or non-emulsified, hydrocarbons and the physically dissolved hydrocarbons present in wastewater of various origins are removed with recovery of the aforementioned hydrocarbons and formation of purified water that meets the standards of regulations for waste, this method being more particularly suitable for the treatment of production water from hydrocarbon fields.

Opgemerkt wordt dat het op zichzelf bekend is uit EP-A-0.254.892 om voor het verwijderen van 35 opgeloste koolwaterstoffen uit verontreinigd water door gebruik te maken van het strippen met waterdamp, de kolom voor het strippen met waterdamp te houden onder een verminderde druk van ongeveer 10 mmHg (1300 Pa), terwijl het werken in een kolom die onder vacuüm wordt gehouden bekend is uit GB-C- 1.509.997.It is noted that it is known per se from EP-A-0 254 892 to remove the dissolved hydrocarbons from contaminated water by using water vapor stripping, to keep the water vapor stripping column under a reduced pressure of about 10 mmHg (1300 Pa) while operating in a column that is kept under vacuum is known from GB-C-1,509,997.

Het toepassen van een absolute druk van 1 tot 3 bar in de top van de stripkolom wordt echter in beide 40 publicaties niet gesuggereerd.However, the application of an absolute pressure of 1 to 3 bar at the top of the stripping column is not suggested in both 40 publications.

Bij voorkeur bevat het tussenliggende gedeelte van de stripkolom 5 tot 15 theoretische gas/ vloeistofcontacttrappen.Preferably, the intermediate portion of the stripping column contains 5 to 15 theoretical gas / liquid contact stages.

Om het contact in het tussenliggende gedeelte van de stripkolom uit te voeren, voor het strippen van de koolwaterstoffen, tussen de te behandelen waterstroom en de door verdamping in het onderste gedeelte 45 van de stripkolom gevormde waterdamp, is het genoemde tussenliggende gedeelte in het algemeen uitgerust met gas/vloeistof contactplaten of met een equivalente hoogte met een geschikte bekleding. Het stelsel van genoemde platen, respectievelijk de equivalente hoogte van de bekleding, komen overeen met een bepaald aantal theoretische gas/vloeistofcontacttrappen, respectievelijk met een bepaalde equivalente theoretische bekledingshoogte.In order to carry out the contact in the intermediate part of the stripping column, for stripping the hydrocarbons, between the water stream to be treated and the water vapor formed by evaporation in the lower part 45 of the stripping column, said intermediate part is generally equipped with gas / liquid contact plates or with an equivalent height with a suitable coating. The system of said plates, or the equivalent height of the coating, corresponds to a certain number of theoretical gas / liquid contact stages, respectively to a certain equivalent theoretical coating height.

50 Onder "theoretische trap” voor het gas/vloeistof contact verstaat men een ideale gas/vloeistof contact-zone waarvoor de gasvormige en/of vloeibare fasen die haar verlaten in thermodynamisch evenwicht zijn."The theoretical stage" for the gas / liquid contact means an ideal gas / liquid contact zone for which the gaseous and / or liquid phases leaving it are in thermodynamic equilibrium.

Het aantal NP van reële gas/vloeistof contactplaten, respectievelijk de equivalente hoogte hR van de reële bekleding, zijn verbonden met het aantal nT van de theoretische trappen, respectievelijk de equivalente theoretische bekledingshoogte hT, door de betrekkingen nT = k NP en = m hR, waarin k en m positieve 55 coëfficiënten kleiner dan 1 zijn, die het rendement van het gas/vloeistofcontact voor de platen respectievelijk voor de toegepaste bekleding weergeven.The number of NP of real gas / liquid contact plates, or the equivalent height hR of the real coating, are connected to the number nT of the theoretical steps, respectively the equivalent theoretical coating height hT, by the relationships nT = k NP and = m hR, wherein k and m are positive 55 coefficients less than 1, which represent the efficiency of the gas / liquid contact for the plates or for the coating used.

De aanvoer van warmte-energie aan de in het onderste gedeelte van de stripkolom aanwezige vloeistof, 3 195054 om waterdamp te vormen die dient als stripmiddel voor de koolwaterstoffen kan worden uitgevoerd door een beroep te doen op elke bekende techniek en met voordeel door toepassing van de techniek van het opnieuw koken.The supply of heat energy to the liquid present in the lower part of the stripping column, 195054 to form water vapor which serves as stripping agent for the hydrocarbons can be carried out by using any known technique and advantageously by applying the technique of re-cooking.

In een voorkeursuitvoeringsvorm voert men de waterfase, gescheiden van de koolwaterstoffase, terug in 5 de te behandelen waterstroom, voor het toevoeren van deze laatstgenoemde in de stripkolom. Hierbij wordt deze terugvoer wordt uitgevoerd met een molair debiet van de waterfase dat in hoofdzaak gelijk is aan het molaire debiet van waterdamp in de in de top van de stripkolom afgevoerde gasfase en voert men het onttrekken van de gezuiverde waterstroom uit met een molair debiet dat in hoofdzaak gelijk is aan het molaire debiet van het water van de te behandelen waterstroom voor terugvoer van de waterfase in deze 10 stroom.In a preferred embodiment, the aqueous phase, separated from the hydrocarbon phase, is returned to the water stream to be treated, for feeding the latter into the stripping column. This recycle is carried out with a molar flow rate of the aqueous phase that is substantially equal to the molar flow rate of water vapor in the gas phase discharged at the top of the stripping column and the withdrawal of the purified water stream is carried out with a molar flow rate that is in substantially equal to the molar flow rate of the water of the water stream to be treated for recycling the water phase into this stream.

Met voordeel wordt de te behandelen waterstroom voorverwarmd, voor het inbrengen daarvan in de stripkolom, door indirecte warmtewisseling met de stroom van gezuiverd water die wordt onttrokken in de bodem van de genoemde kolom. In deze uitvoeringsvorm wordt de terugvoer van de waterfase, afkomstig van de gecondenseerde vloeibare fase, in de te behandelen waterstroom bij voorkeur voorafgaande aan het 15 voorverwarmen van de te behandelen waterstroom uitgevoerd.Advantageously, the water stream to be treated is preheated, before being introduced into the stripping column, by indirect heat exchange with the stream of purified water withdrawn from the bottom of said column. In this embodiment, the recycle of the aqueous phase originating from the condensed liquid phase into the water stream to be treated is preferably carried out prior to preheating the water stream to be treated.

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast voor de behandeling van water van verschillende herkomst dat is verontreinigd met koolwaterstoffen in opgeloste en/of gesuspendeerde toestand van het emulsietype of niet, waarbij de genoemde koolwaterstoffen aromatische koolwaterstoffen kunnen zijn, bijvoorbeeld zoals benzeen, tolueen, ethylbenzeen, xylenen, paraffinischekoolwaterstoffen, cycloalifatische-20 koolwaterstoffen, naftenische koolwaterstoffen, mengsels van dergelijke koolwaterstoffen of anderen. Deze werkwijze is in het bijzonder doelmatig voor het verwijderen van koolwaterstoffen die aanwezig zijn in afvalwater dat wordt gevormd bij de aardolie- en gasproductie, die naast fysisch opgeloste en/of gesuspendeerde koolwaterstoffen van het al dan niet emulsietype, tevens verschillende toevoegsels kunnen bevatten, zoals bactericiden, corrosiewerende middelen, hydratenremmende middelen. De werkwijze volgens de 25 uitvinding maakt het meer in het bijzonder mogelijk om met koolwaterstoffen in fysisch opgeloste toestand en/of geëmulgeerde koolwaterstoffen te behandelen en in het bijzonder water van de productie van koolwaterstofvelden, waarvan het gehalte aan koolwaterstoffen tot 1 gew.% of meer kan bedragen, ter verkrijging van gezuiverd water waarvan het gehalte aan koolwaterstoffen lager is dan de drempelwaarde, momenteel 40 dpm, die is vastgesteld door reglementen voor afvalmateriaal.The process according to the invention can be used for the treatment of water of various origins contaminated with emulsion-type dissolved and / or suspended hydrocarbons, wherein said hydrocarbons may be aromatic hydrocarbons, for example such as benzene, toluene, ethylbenzene , xylenes, paraffinic hydrocarbons, cycloaliphatic hydrocarbons, naphthenic hydrocarbons, mixtures of such hydrocarbons or others. This method is particularly effective for the removal of hydrocarbons present in waste water produced during petroleum and gas production, which may contain, in addition to physically dissolved and / or suspended hydrocarbons of the emulsion type or not, various additives such as bactericides, anti-corrosion agents, hydrate-inhibiting agents. The method according to the invention makes it more particularly possible to treat hydrocarbons in a physically dissolved state and / or emulsified hydrocarbons and in particular water from the production of hydrocarbon fields, the hydrocarbon content of which up to 1% by weight or more may amount to 40 ppm for obtaining purified water whose hydrocarbon content is lower than the threshold value, currently set by waste material regulations.

3030

Andere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de beschrijving van een der uitvoeringsvormen daarvan, toegelicht met de bijgaande tekening die een inrichting toont voor toepassing an de werkwijze volgens de uitvinding, waarbij een stipkolom die is voorzien van platen voor het gas/ vloeistofcontact wordt toegepast.Other features and advantages of the invention will become apparent from the description of one of the embodiments thereof, illustrated with the accompanying drawing, which shows an apparatus for use in the method according to the invention, wherein a dot column provided with plates for gas / liquid contact is used. applied.

3535

Onder verwijzing naar de tekening omvat de inrichting volgens de uitvinding een stripkolom 1, die een bovenste gedeelte 2 en een onderste gedeelte 3 bevat die in verbinding staan via een tussenliggend gedeelte dat een aantal gas/vloeistofcontactplaten bevat overeenkomende met een aantal theoretische gas/vloeistofcontacttrappen van 2 tot 20 en bij voorkeur van 5 tot 15 bevat. Kolom 1 is in de top voorzien 40 van een leiding 5 voor het afvoeren van dampen, en in de bodem, van een leiding 6 voor het onttrekken van vloeistof en bovendien is hij voorzien van een leiding 7 voor het toevoeren van het te behandelen water, waarbij deze leiding uitmondt in 8 in het bovenste gedeelte van kolom 1. In het onderste gedeelte 3 daarvan is de kolom 1 verbonden, via toevoermondstukken 9 en afvoermondstukken 10 met een inrichting 11 voor het opnieuw koken die door indirecte uitwisseling van warmte-energie met een warmtegeleidende 45 vloeistof wordt verwarmd op een geschikte temperatuur, die rondstroomt in een buisstuk 12. Als variant kan men eveneens een elektrische verwarming of via een kookketel van de inrichting 11 voor het opnieuw koken aanbrengen. Op leiding 7, die het te behandelen water voert naar kolom 1, is in serie de koude keten van een indirecte warmtewisselaar 13 bevestigd, waarvan de warme keten in serie is geplaatst op leiding 6 voor het onttrekken van de gezuiverde waterstroom, die is aangebracht in de bodem van kolom 1. Een 50 condensor 14, die een ingang 15 en een uitgang 16 bezit en die wordt gekoeld via een koude dragende keten, bijvoorbeeld luchtkoelmiddel of keten van koude vloeistof, ter vorming van een gecondenseerde vloeibare fase met een temperatuur gelijk aan of kleiner dan 30°C en bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 20°C, is de ingang 15 daarvan verbonden met leiding 5 voor het afvoeren van dampen uit de stripkolom 1 en de uitgang 16 verbonden via leiding 17, met de ingang 18 van een scheider 19 van het scheidingstype 55 door middel van zwaartekracht. De scheider bezit, in het middelste gedeelte daarvan, een uitgang 20 voor de koolwaterstoffen, die wordt voortgezet in een afvoerleiding 21 en, in het onderste gedeelte daarvan, een uitgang 22 voor een waterfase bezit, welke uitgang 22, via leiding 23 die is voorzien van terugvoermiddelen 195054 4 24 bestaande uit bijvoorbeeld een pomp, is verbonden met leiding 7 voor de toevoer van het in de stripkolom te bèhandelen water, waarbij deze verbinding wordt gerealiseerd voorafgaande aan de indirecte warmtewisselaar 13 die in serie is bevestigd op leiding 7. Een klep voor het regelen van de druk, niet weergegeven, is bevestigd in leiding 5 of in leiding 17 om de druk in de top van stripkolom 1 te regelen.With reference to the drawing, the device according to the invention comprises a stripping column 1, which comprises an upper part 2 and a lower part 3 which are connected via an intermediate part containing a number of gas / liquid contact plates corresponding to a number of theoretical gas / liquid contact stages of 2 to 20 and preferably from 5 to 15. Column 1 is provided at the top 40 with a conduit 5 for discharging vapors, and in the bottom, with a conduit 6 for extracting liquid and moreover it is provided with a conduit 7 for supplying the water to be treated, said conduit terminating in 8 in the upper part of column 1. In the lower part 3 thereof, the column 1 is connected, via supply nozzles 9 and discharge nozzles 10, to a device 11 for re-cooking which, by indirect exchange of heat energy with a heat-conducting liquid is heated to a suitable temperature which flows around a pipe section 12. Alternatively, an electric heating can be provided or via a boiling kettle of the device 11 for re-cooking. On line 7, which transports the water to be treated to column 1, the cold chain of an indirect heat exchanger 13 is connected in series, the hot chain of which is placed in series on line 6 for extracting the purified water stream which is arranged in the bottom of column 1. A 50 condenser 14 which has an inlet 15 and an outlet 16 and which is cooled via a cold bearing chain, for example air coolant or chain of cold liquid, to form a condensed liquid phase with a temperature equal to or less than 30 ° C and preferably equal to or less than 20 ° C, the inlet 15 thereof is connected to line 5 for discharging vapors from the stripping column 1 and the outlet 16 connected via line 17 to the inlet 18 of a separator 19 of the separation type 55 by gravity. The separator has, in the middle part thereof, an outlet 20 for the hydrocarbons, which is continued in a discharge line 21 and, in the lower part thereof, has an outlet 22 for an aqueous phase, which outlet 22, via line 23 which is provided of return means 195054 4 24 consisting of, for example, a pump, is connected to line 7 for supplying the water to be treated in the stripping column, this connection being realized prior to the indirect heat exchanger 13 which is connected in series to line 7. A valve for controlling the pressure, not shown, is attached in line 5 or in line 17 to control the pressure in the top of stripping column 1.

5 De werking van deze inrichting kan als volgt schematisch worden weergegeven:The operation of this device can be represented schematically as follows:

De te behandelen waterstroom, die koolwaterstoffen bevat in opgeloste toestand en/of in gesuspendeerde toestand van het al dan niet emulsietype, komt aan via leiding 7 en gaat naar de indirecte warmtewisselaar 13, waar het wordt voorverwarmd door indirecte uitwisseling van calorieën met water dat is bevrijd van de koolwaterstoffen, en is onttrokken in de bodem van de stripkolom 1 via leiding 6. De voorverwarmde 10 te behandelen waterstroom wordt daarna via ingang 8 gebracht in het bovenste gedeelte 2 van de stripkolom. In deze kolom stroomt de te behandelen waterstroom door zwaartekracht naar het onderste gedeelte 3 van de kolom, waarbij het tussenliggende gedeelte 4 dat is voorzien van gas/ vloeistofcontacttrappen wordt doorlopen. De vloeistof die aankomt in het onderste gedeelte 3 van de kolom 1 wordt onderworpen aan het opnieuw koken door doorleiden, door het buisstuk 9 door de inrichting 11 voor 15 het opnieuw koken en terug via buisstuk 10, in het onderste gedeelte 3 van kolom 1, om een geschikte hoeveelheid-waterdamp te vormen voor het uitvoeren van het strippen van de koolwaterstoffen. De druk in de top van genoemde kolom 1 wordt gehouden tussen 1 en 3 bar absoluut door middel vein de klep voor het regelen van de druk, die niet is weergegeven en is bevestigd in leiding 5 of in leiding 17. De warmte-energie voor het opnieuw koken wordt geleverd door indirecte warmtewisseling met een warmtegeleidende 20 vloeistof met een geschikte temperatuur die rondstroomt in buisstuk 12, De door het opnieuw koken gevormde waterdamp stroomt rond in kolom 1, vanaf het onderste gedeelte 3 naar het bovenste gedeelte 2 waarbij het tussenliggende gedeelte 4 wordt doorlopen, dat wil zeggen in tegenstroom ten opzichte van de te behandelen waterstroom, en voert het strippen uit van de in de genoemde waterstroom aanwezige koolwaterstoffen. In de top van kolom 1 voert men een gasfase af die bestaat uit een mengsel van 25 waterdamp en koolwaterstoffen die zijn gestript uit de te behandelen waterstroom met de door het opnieuw koken gevormde waterdamp, waarbij de genoemde gasfase wordt gekoeld in de condensor 14 door indirecte warmtewisseling met een geschikte koude dragende vloeistof, om een gecondenseerde vloeibare fase te vormen die een temperatuur gelijk aan of lager dan 30°C en bij voorkeur gelijk aan of lager dan 20°C bezit. Deze gecondenseerde vloeibare fase wordt gevoerd naar scheider 19, waarin zij wordt 30 gescheiden in een bovenste koolwaterstoffase, die men afvoert via leiding 21, en een waterfase, die men afvoert via leiding 23 en die men terugvoert in de waterstroom die gaat door leiding 7, door dit terugvoeren uit te voeren voorafgaande aan de warmtewisselaar 13 en met een molair debiet dat in hoofdzaak gelijk is aan het molaire debiet van waterdamp van de gasfase die is afgevoerd uit kolom 1, via leiding 5 in de top van deze kolom. In de bodem van kolom 1 onttrekt men een stroom van gezuiverd water, via leiding 6, 35 waarbij dit onttrekken wordt uitgevoerd met een molair debiet dat in hoofdzaak gelijk is aan het molaire debiet van het water van de te behandelen waterstroom voor terugvoer van de waterfase in deze stroom, waarbij de stroom van gezuiverd water, na doorvoer door de warmtewisselaar 13 om de stroom van te behandelen water voor te verwarmen, wordt gevoerd naar de plaats van het wegwerpen.The water stream to be treated, which contains hydrocarbons in the dissolved state and / or in the suspended state of the emulsion type or not, arrives via line 7 and goes to the indirect heat exchanger 13, where it is preheated by indirect exchange of calories with water that is freed from the hydrocarbons, and withdrawn from the bottom of the stripping column 1 via line 6. The pre-heated water stream to be treated is then introduced via inlet 8 into the upper part 2 of the stripping column. In this column the water stream to be treated flows by gravity to the lower part 3 of the column, wherein the intermediate part 4 which is provided with gas / liquid contact steps is traversed. The liquid which arrives in the lower part 3 of the column 1 is subjected to re-boiling by passing through, through the pipe piece 9 through the re-boiling device 11 and back via pipe piece 10, into the lower part 3 of column 1, to form a suitable amount of water vapor for carrying out the stripping of the hydrocarbons. The pressure at the top of said column 1 is kept between 1 and 3 bar absolute by means of the pressure regulating valve, which is not shown and is attached in line 5 or in line 17. The heat energy for the re-cooking is provided by indirect heat exchange with a heat-conducting liquid with a suitable temperature that flows around pipe section 12. The water vapor formed by the re-cooking flows around column 1, from the lower part 3 to the upper part 2 with the intermediate part 4 is passed through, i.e. in countercurrent to the water stream to be treated, and performs stripping of the hydrocarbons present in said water stream. At the top of column 1 a gas phase is removed which consists of a mixture of water vapor and hydrocarbons stripped from the water stream to be treated with the water vapor formed by the refluxing, said gas phase being cooled in the condenser 14 by indirect heat exchange with a suitable cold bearing liquid, to form a condensed liquid phase that has a temperature equal to or lower than 30 ° C and preferably equal to or lower than 20 ° C. This condensed liquid phase is fed to separator 19, in which it is separated into an upper hydrocarbon phase, which is discharged via line 21, and a water phase, which is discharged via line 23 and which is recycled into the water stream that goes through line 7, by performing this recycle prior to the heat exchanger 13 and with a molar flow rate that is substantially equal to the molar flow rate of water vapor from the gas phase discharged from column 1, via line 5 at the top of this column. A stream of purified water is withdrawn from the bottom of column 1 via line 6, wherein this withdrawal is carried out at a molar flow rate which is substantially equal to the molar flow rate of the water to be treated for the water phase to be recycled in this stream, wherein the stream of purified water, after passing through the heat exchanger 13 to pre-heat the stream of water to be treated, is fed to the disposal site.

Om de beschrijving van de werkwijze volgens de uitvinding, die wordt weergegeven, te voltooien, geeft 40 men hierna op niet-beperkende wijze concrete voorbeelden voor de toepassing van deze werkwijze.In order to complete the description of the method according to the invention which is presented, concrete examples of the use of this method are given below in a non-limiting manner.

VOORBEELD 1:EXAMPLE 1:

Men werkte in eenzelfde inrichting als die welke is beschreven aan de hand van bijgaande tekening, en een stripkolom bevat met een inwendige diameter van 30 cm en die in het tussenliggende gedeelte 4 daarvan 45 20 geperforeerde gas/vloeistof contactplaten bezit, met elk een rendementscoëfficiënt k gelijk aan 0,6, wat overeenkomt met de aanwezigheid van 12 theoretische gas/vloeistofcontacttrappen in het tussenliggende gedeelte.The same apparatus as that described with reference to the accompanying drawing was used, and comprises a stripping column with an internal diameter of 30 cm and which has 45 gas-liquid contact plates in its intermediate portion 4, each having an efficiency coefficient k equal to 0.6, which corresponds to the presence of 12 theoretical gas / liquid contact stages in the intermediate part.

Men behandelde een afvalwater van de productie van een gasveld dat 800 mg/l koolwaterstoffen bevat, bestaande uit een mengsel van 20 gew.% C3 tot koolwaterstoffen, dat voör ongeveer 1/8 bestaat uit 50 aromatische koolwaterstoffen en voor de rest uit paraffinische en cycloparaffinische koolwaterstoffen, en 80 gew.% C12 tot C39 paraffinische koolwaterstoffen.A waste water from the production of a gas field containing 800 mg / l of hydrocarbons was treated, consisting of a mixture of 20% by weight of C3 to hydrocarbons, of which about 1/8 consists of 50 aromatic hydrocarbons and the rest of paraffinic and cycloparaffinic hydrocarbons, and 80 wt% of C12 to C39 paraffinic hydrocarbons.

De te behandelen waterstroom kwam aan via leiding 7 met een debiet, gemeten voor terugvoer van de waterfase via leiding 23, van 4,6 m3/uur en, na voorverwarmen in de warmtewisselaar 13 bezat het in de stripkolom 1, via ingang 8, gevoerde water een temperatuur van 100°C.The water flow to be treated arrived via line 7 with a flow rate, measured for recycle of the water phase via line 23, of 4.6 m 3 / hour and, after preheating in the heat exchanger 13, had it fed into the stripping column 1 via input 8 water a temperature of 100 ° C.

55 In de top van kolom 1, handhaafde men een druk van 1,4 bar absoluut, wat overeenkomt met een temperatuur in de bodem van de genoemde kolom van 112°C en men leverde aan inrichting 11 voor het opnieuw koken een warmtevermogen gelijk aan 220 kW.55 At the top of column 1, a pressure of 1.4 bar absolute was maintained, which corresponds to a temperature in the bottom of the said column of 112 ° C, and a heat output equal to 220 kW.

< 5 195054<5 195054

De condensor 14, afgekoeld door circulatie van water, leverde een gecondenseerde vloeibare fase met een temperatuur van 15°C.The condenser 14, cooled by circulation of water, yielded a condensed liquid phase with a temperature of 15 ° C.

Via leiding 21 voerde men 3,6 kg/uur koolwaterstoffase af en via leiding 23 voerde men 0,14 m3/uur waterfase terug, afkomstig van scheider 19, in de te behandelen waterstroom die binnenkomt via leiding 7, 5 Via leiding 6 onttrok men in de bodem van de stripkolom 1,4,595 m3/uur van een stroom van gezuiverd water dat 9 mg/l koolwaterstoffen bevat, welke stroom, na doorvoer door warmtewisselaar 13 werd gevoerd naar de plaats om het weg te werpen.Via line 21, 3.6 kg / hour of hydrocarbon phase was removed, and via line 23, 0.14 m3 / hour of water phase, coming from separator 19, was fed back into the water stream to be treated which enters via line 7, 5. in the bottom of the stripping column, 1.4.595 m 3 / hour of a stream of purified water containing 9 mg / l of hydrocarbons, which stream, after passing through heat exchanger 13, was fed to the site for disposal.

VOORBEELD 2: 10 Door onder dezelfde omstandigheden te werken als die welke zijn beschreven in voorbeeld 1, echter onder toepassing van een warmtevermogen van 320 kW voor het opnieuw koken, behandelde men 4,6 m3/uur van een stroom productiewater van een gasveld, die 1500 mg/l bevat van een mengsel van koolwaterstoffen met de in voorbeeld 1 gegeven samenstelling. De druk in de top van de stripkolom was gelijk aan 1,4 bar absoluut en de temperatuur in de bodem van de genoemde kolom bedroeg 112°C.EXAMPLE 2: 10 By operating under the same conditions as those described in Example 1, but using a heat capacity of 320 kW for re-cooking, it treated 4.6 m 3 / hr of a stream of production water from a gas field, which 1500 mg / l of a mixture of hydrocarbons with the composition given in Example 1. The pressure in the top of the stripping column was 1.4 bar absolute and the temperature in the bottom of the said column was 112 ° C.

15 Via leiding 21 voerde men 6,8 kg/uur koolwaterstoffase af en via leiding 23 voerde men 0,32 m3/uur waterfase terugrafkomstig van scheider 19, in de te behandelen waterstroom die binnenkomt via leiding 7.6.8 kg / hour of hydrocarbon phase was discharged via line 21 and 0.32 m3 / hour of water phase was returned via line 23 from separator 19 to the water stream to be treated which enters via line 7.

Via leiding 6 onttrok men in de bodem van de stripkolom 4,59 m3/uur van een stroom van gezuiverd water dat 7 mg/l koolwaterstoffen bevat, welke stroom na doorleiden door warmtewisselaar 13, werd gevoerd naar de plaats om het weg te werpen.Via line 6, 4.59 m 3 / hr was withdrawn from the bottom of the stripping column from a stream of purified water containing 7 mg / l of hydrocarbons, which stream, after being passed through heat exchanger 13, was fed to the site for disposal.

20 VOORBEELD 3:EXAMPLE 3:

Door te werken onder dezelfde omstandigheden als die welke zijn beschreven in voorbeeld I, echter onder toepassing van een warmtevermogen van 320 kW voor het opnieuw koken, behandelde men 4,6 m3/uur van een stroom productiewater van een gasveld dat 1000 mg/l bevat van een mengsel van koolwaterstoffen met 25 de in voorbeeld I gegeven samenstelling en 100 mg/l corrosiewerende toevoegsels. De druk in de top van de stripkolom was gelijk aan 1,2 bar absoluut en de temperatuur in de bodem van de genoemde kolom bezat een waarde van 105°C.By operating under the same conditions as those described in Example I, but using a heat capacity of 320 kW for re-cooking, it treated 4.6 m 3 / hr of a stream of production water from a gas field containing 1000 mg / l of a mixture of hydrocarbons with the composition given in example I and 100 mg / l anti-corrosive additives. The pressure in the top of the stripping column was equal to 1.2 bar absolute and the temperature in the bottom of the said column had a value of 105 ° C.

Via leiding 21 voerde men 4,5 kg/uur koolwaterstoffase af en via leiding 23 voerde men 0,32 m3/uur waterfase terug, afkomstig van scheider 19, in de te behandelen waterstroom die binnenkomt via leiding 7. 30 Via leiding 6 onttrok men in de bodem van de stripkolom 4,59 m3/uur van een stroom gezuiverd water die 20 mg/l koolwaterstoffen bevat, welke stroom, na doorvoer door warmtewisselaar 13, werd gevoerd naar de plaats om het weg te werpen.4.5 kg / hour of hydrocarbon phase was discharged via line 21 and 0.32 m3 / hour of water phase originating from separator 19 was returned via line 23 to the water stream to be treated which enters via line 7. Via line 6 in the bottom of the stripping column 4.59 m3 / hour of a stream of purified water containing 20 mg / l of hydrocarbons, which stream, after passing through heat exchanger 13, was fed to the site for disposal.

Men nam waar dat de aanwezigheid van corrosiewerende toevoegsels in het te behandelen water een negatieve invloed bezat, doch niet onoverkomelijk is voor de prestaties van de werkwijze, omdat het gehalte 35 aan koolwaterstoffen van het gezuiverde water nog steeds veel lager is dan de drempelwaarde die is vastgesteld door het regelement van afvalmateriaal.It was observed that the presence of anti-corrosive additives in the water to be treated had a negative influence, but was not insurmountable for the performance of the process, since the hydrocarbon content of the purified water is still much lower than the threshold value that is established by the waste material regulations.

VOORBEELD 4:EXAMPLE 4:

Door te werken onder dezelfde omstandigheden als die welke zijn beschreven in voorbeeld I, echter onder 40 toepassing van een warmtevermogen van 250 kW voor het opnieuw koken, behandelde men 4,6 m3/uur van een stroom productiewater van een gasveld dat 1700 mg/l bevat van het mengsel van koolwaterstoffen bestaande uit 83,5 gew.% C3 tot C12 koolwaterstoffen, dat voor ongeveer 2/5 bestaat uit aromatische koolwaterstoffen en voor de rest uit paraffinische en cycloparaffinische koolwaterstoffen, en 16,5 gew.% paraffinische koolwaterstoffen hoger dan C12, waarbij de te behandelen waterstroom eveneens 100 mg/l 45 corrosiewerende toevoegsels bevat. De druk in de stripkolom was gelijk aan 2,3 bar absoluut en de temperatuur in de bodem van de genoemde kolom bezat een waarde gelijk aan 124°C.By operating under the same conditions as those described in Example I, but using a heat output of 250 kW for refluxing, it treated 4.6 m 3 / hr of a stream of production water from a gas field that was 1700 mg / l contains from the mixture of hydrocarbons consisting of 83.5% by weight of C3 to C12 hydrocarbons, approximately 2/5 consisting of aromatic hydrocarbons and the remainder of paraffinic and cycloparaffinic hydrocarbons, and 16.5% by weight of paraffinic hydrocarbons higher than C12, wherein the water stream to be treated also contains 100 mg / l 45 anti-corrosive additives. The pressure in the stripping column was equal to 2.3 bar absolute and the temperature in the bottom of the said column had a value equal to 124 ° C.

Via leiding 21 voerde men 7,7 kg/uur koolwaterstoffase af en via leiding 23 voerde men 0,2 m3/uur waterfase terug, afkomstig van scheider 19, in de te behandelen waterstroom die via binnenkomt via leiding 7.7.7 kg / hour of hydrocarbon phase was discharged via line 21 and 0.2 m3 / hour of water phase originating from separator 19 was returned via line 23 to the water stream to be treated which enters via line 7.

50 Via leiding 6 onttrok men in de bodem van de stripkolom 4,59 m3/uur van een stroom van gezuiverd water die 25 mg/l koolwaterstoffen bevat, welke stroom, na doorvoer door warmtewisselaar 13, werd gevoerd naar de plaats om het weg te werpen.Via line 6, 4.59 m 3 / hr was withdrawn from the bottom of the stripping column from a stream of purified water containing 25 mg / l of hydrocarbons, which stream, after passing through heat exchanger 13, was taken to the place to remove it throw.

Claims

195054 6

1. Process for the removal of hydrocarbons present in dissolved and / or suspended state of the emulsion type, whether or not in water, by stripping with water vapor, wherein a stream of water to be treated is introduced into the upper part of a stripping column comprising an upper portion and a lower portion communicating via an intermediate portion containing 2 to 20 theoretical gas / liquid contact stages, which water stream flows to the lower portion of the column, through the intermediate portion of the latter, to the the liquid present in the lower part of the stripping column provides a heat energy sufficient to form an amount of water vapor which moves countercurrent to the stream of water to be treated and thus stripping the hydrocarbons it contains, gas phase is removed at the top of the column formed from water vapor and with the water dam stripped hydrocarbons and the said gas phase is cooled to convert it into a condensed liquid phase, gravity separates said condensed liquid phase into an upper hydrocarbon phase and a lower water phase and said hydrocarbon and water phase is separated and collected in extracts a stream of purified water from the bottom of the stripping column, characterized in that a pressure of between 1 and 3 bar absolute is maintained at the top of the column, that hydrocarbons with at least 3 carbon atoms are removed which are not both liquid at the temperature at which the removal takes place as having a boiling point that is so low that the hydrocarbons will evaporate under the given removal conditions, and that the stream of purified water is withdrawn from the column at a molar flow rate, which is substantially equal to the difference between the molar flow rate of the water of the water stream to be treated and he t molar flow rate of said water phase.

Method according to claim 1, characterized in that the intermediate part of the stripping column contains 5 to 25 theoretical gas / liquid contact stages.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the aqueous phase, separated from the hydrocarbon phase, is recycled into the stream of water to be treated, before the latter is fed into the stripping column, this recycling being carried out by a molar flow rate of the aqueous phase that is substantially equal to the molar flow rate of water vapor in the gas phase discharged at the top of the stripping column, and withdrawal of the stream of purified water is carried out with a molar flow rate that is substantially equal to the molar flow rate of the water of the water stream to be treated for recycling the water phase into said stream.

Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the water stream to be treated is preheated, before being introduced into the stripping column, by indirect heat exchange with the stream of purified water withdrawn from the bottom of the said column.

A method according to claim 4, characterized in that the recycling of the water phase originating from the condensed liquid phase is carried out in the stream of water to be treated prior to preheating the stream of water to be treated.

Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the water to be treated 40 is a waste water formed during the oil and gas production and in particular production water of a hydrocarbon field.

A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the water to be treated contains up to 1% by weight of hydrocarbons.