NO148058B - Innretning for kontroll av vann- og hydrokarbonduggpunktet for en gass-stroem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for kontroll av

vann- og hydrokarbonduggpunktet for en gass-strøm.

Forskjellige metoder og innretninger er blitt ut-viklet for kontroll av vann- og hydrokarbonduggpunktet for en naturgass-strøm, slik at kondenserbare hydrokarbonkomponenter fjernes fra gass-strømmen og derfor ikke kondenseres og oppsamles i rørledninger og andre gassbehandlingsinnret-ninger. I områder med meget kalde vintre, såsom Canada og Alaska, er det vesentlig at hydrokarbonduggpunktet for gass-strømmen kan kontrolleres slik at væsker ikke kondenseres i rørledningen og tilhørende behandlingsutrustning, da disses nærvær kunne forårsake alvorlig skade på rørledningen og annen utrustning.

Selv om innretninger for dehydratisering av gass-strømmer og fjerning av kondenserbare komponenter fra disse ved kjøling er blitt benyttet tidligere, er sådanne innretninger vanligvis omstendelige og kostbare å installere og drive.

Blant de tidligere forslag er de som er vist i de amerikanske patentskrifter 2 812 827, 3 867 112 og 3 205 640. Innretningene ifølge de to førstnevnte patentskrifter er egentlig ikke egnet for drift i omgivelser med meget lave temperaturer, på grunn av at det ikke finnes noen beskyttelse mot disse kalde omgivelser. US-patentskrift 3 205 640 viser et arrangement i hvilket hele montasjen er innelukket i et hus og den viste konstruksjon er forholdsvis kompleks, og tilveiebringelsen av huset bidrar i vesentlig grad til om-kostningene.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en innretning for dehydratisering og fjerning av kondenserbare hydrokarbonkomponenter fra en gass-strøm, i hvilken gass-strømmen utsettes for et tørketrinn ved at den føres gjennom et damp-væskekontakttårn i kontakt med et flytende tørkemiddel og deretter avkjøles, og i hvilken det flytende tørkemiddel konsentreres på nytt i en rekonsentrator med en gassbrenner og ;n destillasjonskolonne, idet rørledninger er anordnet for å sirkulere flytende tørkemiddel i en lukket krets mellom rekonsentratoren og kontakttårnet, hvilken innretning er kjennetegnet ved at den er tilpasset til kalde omgivelser ved at den omfatter et regntett og vindtett innelukke, idet damp-væskekontå.kttårnet og destillasjonskolonnen er anordnet med sine bunnpartier inne i innelukket og sine topp-partier utenfor innelukket, at gassbrenneren og en for rekonsentrert, flytende tørkemiddel anordnet utjevningsbeholder som utgjør en del av rekonsentratoren, er beliggende hovedsakelig eller fullstendig inne i innelukket, og at en avkjølende og adskillende anordning er beliggende hovedsakelig eller fullstendig inne i innelukket og er innrettet til å avkjøle den tørkede gass-strøm fra kontakttårnet og adskille de flytende hydrokarboner fra gass-strømmen.

Innretningen ifølge oppfinnelsen er egnet for behandling av en gass-strøm, for eksempel en strøm av naturgass, som inneholder hydrokarboner og vann, i områder som om vinte-ren er utsatt for meget lave temperaturer. Innretningen er i stand til å kontrollere hydrokarbonduggpunktet for gass-strømmen slik at væskene ikke kondenseres i gassrørledningen og tilhørende behandlingsutrustning. Det er åpenbart at der-som vann og/eller flytende hydrokarboner er til stede i rør-ledningen, vil disse normalt lett kunne fryse inne i rørled-ningen eller annen utrustning under harde værforhold, hvilket kunne forårsake oppsprekking eller revning av rørledningen og annen utrustning. Innretningen ifølge oppfinnelsen over-vinner denne vanskelighet med fjerning av både vann og even-tuelt flytende hydrokarboninnhold fra gass-strømmen, og vil fungere effektivt både under meget kalde vinterforhold og under vanlige forhold.

En sådan innretning kan være glidemontert og sammen-satt på forhånd, og den er økonomisk å installere og drive og drar økonomisk fordel av de kalde omgivelser hvor innretningen installeres og av den varme som produseres under innret-ningens drift.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et perspektivriss av en utførel-se av en innretning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et snittbilde av innretningen etter linjen 2 - 2 på fig. 1, fig.

3 viser et snittbilde av innretningen etter linjen 3 - 3 på fig. 2 og fig. 4 er en skjematisk illustrasjon av gassbe-handlingsutrustningen som er en del av innretningen ifølge oppfinnelsen, og viser strømmen av de forskjellige prosess-strømmer gjennom utrustningen.

Idet det henvises til fig. 1-3, omfatter den viste innretning en mei- eller underlagsstruktur 12 til hvilken det er festet et regntett og vindtett innelukke 14 som, slik som vist, fortrinnsvis er rektangulært og omfatter en dør og minst ett vindu.

Inne i innelukket 14 er anordnet en gass-strømrekon-sentrator med et flytende tørkemiddel for fjerning av vann fra gass-strømmen, og en avkjølende og adskillende anordning for avkjøling av den dehydratiserte gass-strøm slik at kondenserbare hydrokarbonkomponenter som er inneholdt i gass-strøm-men, kondenseres og fjernes fra denne. Rekonsentratoren omfatter i hovedsaken en omkoker 16 med en brennstoffgass-brennerenhet 18 som er forbundet med et ildsted eller en fyr-boks anordnet i omkokeren 16 som på sin side er forbundet med en skorsteinspipe 20 for de varme forbrenningsgasser som forlater fyrboksen. En destillasjonskolonne 22 er forbundet med toppen av omkokeren-16 og en utjevningsbeholder 24 for rekonsentrert, flytende tørkemiddel er anordnet under omkokeren 16. Omkokeren 16, destillasjonskolonnen 22 og utjevningsbeholderen 24 er alle i hovedsaken anordnet i innelukket 14, men det øvre parti av destillasjonskolonnen 22 strekker seg over innelukket og enden av omkokeren 16 med brenneranordningen 18 og skor-steinspipen 20 strekker seg utenfor gjennom en endevegg av innelukket 14.

Et damp-væskekontakttårn 26 for intim kontakt med gass-strømmen som skal behandles og et flytende tørkemiddel, såsom en vannholdig glykoloppløsning, er anordnet vertikalt med sitt nedre parti inne i innelukket 14 og den øvre del ragende utenfor innelukket. En pumpe 28' for flytende tørke-middel og et filter 30 er anordnet inne i innelukket 14, og rørledninger som skal beskrives senere under henvisning til fig. 4, kopler gass-strømmen som skal behandles, til tårnet 26 og de forskjellige komponenter i rekonsentratoren for flytende tørkemiddel.

Anordninger for avkjøling av gass-strømmen og ut-skillelse av kondenserte hydrokarbonkomponenter, for å frem-bringe en restgass-strøm med et ønsket hydrokarbonduggpunkt, omfatter en gass-til-gass-varmeveksler 32, en varmeveksler som utgjør en gass-strømkjøler 34, en gass-væskeseparatortank 36 og en kjøleenhet 38 som er anordnet inne i innelukket 14 og forbundet med hverandre og med tårnet 26.

Kjøleenheten 38 arbeider kontinuerlig for å sirkulere en strøm av kjølemiddel gjennom gass-strømkjøleren 34, slik at varme utveksles med gass-strømmen som flyter deri-gjennom og gass-strømmen avkjøles. Varmeveksleren 32 og kjø-leren 34 er varmevekslere av konvensjonell mantel- og rørtype (multippel-type) hvor deler av disse rager utenfor innelukket 14 .

Idet det nå henvises til fig. 4, blir den innkommen-de strøm av naturgass som skal behandles, ført av en rørled-ning 40 til kontakttårnet 26 hvis bunnparti fortrinnsvis omfatter en integrert gass-væskeseparatordel 42, slik at væsker som er inneholdt i innløps-gass-strømmen adskilles fra denne. En rørledning 44 er forbundet med separatordelen 42 for å fjerne de fraskilte væsker fra denne og lede disse fra innelukket 14 til et punkt for videre behandling eller lagring. Gass-strømmen som separeres i separatordelen 42, strømmer oppover gjennom en tåke-ekstraktor og et skorsteinstrau til den øvre del av tårnet 26 som er forsynt med anordninger, såsom damp-væskekontakttrau eller pakningsmateriale, for å frembrin-ge intim kontakt mellom flytende tørkemiddel som strømmer nedover i tårnet og den oppadstrømmende gass-strøm, slik at vanndamp i gass-strømmen absorberes.

En strøm av rekonsentrert, flytende tørkemiddel strømmer via en rørledning 46 til en varmeveksler 48 som lig-ger utenfor innelukket 14 og avkjøles av atmosfærisk luft.

Det avkjølte, rekonsentrerte, flytende tørkemiddel strømmer gjennom en rørledning 50 til den øvre del av tårnet 26 i hvilket det strømmer nedover. Det vannrike, flytende tørkemiddel kan produseres i tårnet 26, dvs. flytende tørkemiddel sominneholder absorbert vann, fjernet fra tårnet via en rørled-ning 52 til filteret 30 som fjerner faste partikler fra dette, og føres deretter via en ledning 54 til en varmevekslerspiral 56 som er anordnet i utjevningsbeholderen 24 og i hvilken strømmen av forholdsvis kjøling, vannrikt, flytende tørkemid-del foroppvarmes. Fra varmevekslerspiralen 56 ledes denne strøm av en rørledning 48 til det øvre parti av destillasjonskolonnen 2 2 i hvilken den strømmer nedover i intim kontakt med varmt vann og tørkemiddeldamper som strømmer oppover i kolonnen. I destillas jonskolonnen 22 er anordnet damp-væskekontakttrau eller pakningsmateriale for å sikre den intime kontakt slik at vanndamp som er inneholdt i det flytende tørkemiddel, fjernes og adskilles fra dette. Den utskilte vanndamp fjernes fra destillasjonskolonnen 22 ved hjelp av en rørledning 60 ved toppen åv kolonnen, og en strøm av flytende tørkemid-del strømmer nedover til omkokeren 16 i hvilken den oppvarmes. Varmt, rekonsentrert, flytende tørkemiddel strømmer via en rørledning 62 fra omkokeren 16 til utjevningsbeholderen 24 i hvilken det strømmer tilstrekkelig sakte for delvis å avkjøle det flytende tørkemiddel ved utveksling av varme med strømmen av vannrik, flytende tørkemiddelstrøm som strømmer gjennom varmevekslerspiralen 56. Da den ene ende av utjevningsbeholderen 24 strekker seg gjennom en vegg av innelukket 14, sør-ger den kalde omgivelse utenfor innelukket 14 for ekstra av-kjøling av det rekonsentrerte, flytende tørkemiddel som deretter fjernes fra utjevningsbeholderen 24 via en rørledning 64, pumpen 28, rørledningen 46 og varmeveksleren 48, i hvilken det avkjøles ytterligere før det strømmer inn i kontakttårnet 26.

Da den øvre del av destillasjonskolonnen 22 strekker seg utenfor innelukket 14, er denne utsatt for kald atmosfærisk luft som avkjøler denne del og letter god separe-ring mellom vann. og damper av flytende tørkemiddel som gene-reres i destillasjonskolonnen 22. Da videre den øvre del av damp-væskekontakttårnet 2 6 er utsatt for den kalde omgivelse utenfor innelukket 14, blir denne avkjølt og absorpsjonen av vanndamp fra gass-strømmen ved hjelp av strømmen av flytende tørkemiddel økes.

Den dehydratiserte gass-strøm fjernes fra kontakttårnet 26 gjennom en rørledning 70 til mantelsiden av varme veksleren 32 i hvilken den foravkjøles av den avkjølte rest-gass-strøm som produseres i separatortanken 36 og passerer gjennom rørsiden av varmeveksleren 32. En rørledning 72 leder den foravkjølte gass-strøm til mantelsiden av gass-strømk jøleren 34 i hvilken den avkjøles ved hjelp av en strøm av kjølemiddel som strømmer på rørsiden av kjøleren 34, til en slik temperatur at kondenserbare hydrokarbonkomponenter som er inneholdt i gass-strømmen kondenseres. Den resulte-rende blanding av gass og kondenserte hydrokarbonvæsker fjernes fra kjøleren 34 via en rørledning 74 til separatortanken 36 i hvilken gass- og væskekomponentene separeres, idet væsken fjernes via en rørledning 76 som er koplet til rørledningen 44. Temperaturnivået for den gass-strøm som strømmer gjennom kjøleren 34, kontrolleres slik at restgass-strømmen som produseres i separatortanken 36, har et ønsket hydrokarbonduggpunkt. Restgass-strømmen strømmer via en rørledning 7 8 som er forbundet med separatortanken 36, til rørsiden av varmeveksleren 32 og deretter via en rørledning 80 ut av innelukket 14 til et punkt for anvendelse eller videre behandling.

Slik som ovenfor beskrevet, strekker deler av varmeveksleren 32 og kjøleren 34 seg utenfor innelukket 14 slik at mantelsidene av varmevekslerne utsettes for den kalde omgivelse utenfor innelukket 14, for således å lette avkjølingen av gass-strømmen som flyter gjennom disse.

En komprimert kjølemiddelstrøm strømmer fra kjøle-enheten 38 via en rørledning 82 til rørsiden av kjøleren 34. Det er sørget for konvensjonelle temperaturkontroller og en ekspansjonsventil (ikke vist) er anordnet i rørledningen 82 slik at kjølemiddelstrømmen fordampes når den strømmer gjennom kjøleren 34 for derved å absorbere varme fra gass-strømmen som strømmer på mantelsiden av kjøleren 34. Den fordampede kjølemiddelstrøm strømmer tilbake via en rørledning 84 til kjøleenheten 38 og gjennom en varmeveksler 86 i hvilken strøm-men blir delvis avkjølt, til en kompressor 88 via en rørled-ning 90. Kompressoren 88 pumper kjølemiddelstrømmen gjennom en rørledning 9 2 som er forbundet med en kondensator i form av en trykkluftkjøler 94 i hvilken luften oppvarmes og kjøle-middelstrømmen avkjøles og kondenseres. Fra luftkjøleren 94 strømmer den kondenserte kjølemiddelstrøm via en rørledning 96 til en akkumulator 98 og til varmeveksleren 86 som den forlater via rørledningen 82 og strømmer tilbake til kjøleren 34.

Kjøleenheten 38 er i sin helhet anordnet inne i innelukket 14 slik at varme som fjernes fra kjølemiddelstrøm-men ved hjelp av luftkjøleren 94, frigis til det indre av innelukket. Den varme som utstråles fra omkokeren 16 og deler av destillasjonskolonnen 22 og utjevningsbeholderen 24 som er anordnet inne i innelukket 14, letter dessuten opp-varmingen av dettes indre. En temperaturstyrt eller manuelt operert lyre eller ventil kan være anordnet i en vegg i innelukket 14 slik at en del av den behandlede luft som produseres av luftkjøleren 94, uttømmes til det ytre av innelukket 14 for derved å hindre at dettes indre blir for sterkt oppvar-met .

Da innretningen er montert på meier og sammensettes på forhånd, er den økonomisk å installere. Da videre innretningen drar fordel av den kalde omgivelse utenfor innelukket 14 for å lette både dehydratiseringen og avkjølingen av gass-strømmen og rekonsentrasjonen av strømmen av flytende tørke-middel, og videre utnytter den varme som utsendes av rekonsentratoren for flytende tørkemiddel og fra kjøleenheten til å oppvarme det indre av innelukket, er innretningen økonomisk å drive sammenliknet med tidligere kjente innretninger.

Claims (4)

1. Innretning for dehydratisering og fjerning av kondenserbare hydrokarbonkomponenter fra en gass-strøm, i hvilken gass-strømmen utsettes for et tørketrinn ved at den føres gjennom et damp-væskekontakttårn i kontakt- med et flytende tørkemiddel og deretter avkjøles, og i hvilken det flytende tørkemiddel konsentreres på nytt i en rekonsentrator med en gassbrenner og en destillasjonskolonne, idet rørledninger er anordnet for å sirkulere flytende tørkemiddel i en lukket krets mellom rekonsentratoren og kontakttårnet, k a r a k -

terisert ved at den er tilpasset til kalde omgivelser ved at den omfatter et regntett og vindtett innelukke (14), idet damp-væskekontakttårnet (26) og destillasjonskolonnen (22) er anordnet med sine bunnpartier inne i innelukket og sine topp-partier utenfor innelukket, at gassbrenneren (18) og en for rekonsentrert, flytende tørkemiddel anordnet utjevningsbeholder (24) som utgjør en del av rekonsentratoren, er beliggende hovedsakelig eller fullstendig inne i innelukket (14), og at en avkjølende og adskillende anordning (32 - 38) er beliggende hovedsakelig eller fullstendig inne i innelukket og er innrettet til å avkjøle den tørkede gass-strøm fra kontakttårnet og adskille de flytende hydrokarboner fra gass-strømmen .

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisertved at rørledningene for resirkulering av flytende tørkemiddel omfatter en varmeveksler (48) som er anordnet på oppstrøms-siden av kontakttårnet (26) og er beliggende utenfor innelukket (14).

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den avkjølende og adskillende anordning omfatter en kjøleenhet (38) for frembringelse av en strøm av flytende kjølemiddel, en varmeveksler (34) hvis ene side er forbundet med kjøleenheten for å motta det kalde kjølemiddel og hvis andre side er forbundet med kontakttårnets (26) utløp (70), en kondensator (94) for fjerning av varme fra kjølemid-delet og avgivelse av varmen til det indre av innelukket (14) , en separatortank (36) for opptagelse av de kondenserte hydrokarboner fra varmeveksleren (34), og en væske-avløpsledning (44) og en gass-strøm-avløpsledning (78, 80) for fjerning av de kondenserte hydrokarboner og gass-strømmen fra separatortanken (36) og fra innretningen.

4. Innretning ifølge krav 3,karakterisertved at gass-strøm-avløpsledningen (78, 80) er forbundet med den ene side av en ytterligere varmeveksler (32) hvis andre side er forbundet med kontakttårnets (26) utløp (70) på opp-strømssiden av den avkjølende og adskillende anordnings varmeveksler (34) .