NO154334B - Kolonne for behandling av gasser. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en kolonne for behandling av gasser, spesielt gasser som inneholder væskepartikler og/

eller faste partikler.

For behandling av gasser med henblikk på å fjerne gassformige forurensninger benyttes der ofte kolonner i hvilke en gasstrøm inneholdende gassformige forurensninger bringes i kontakt med en i motstrøm strømmende vaskevæske. Sammen-setningen av vaskevæsken velges slik at de gassformige forurensninger i gasstrømmen oppløses i vaskevæsken. En slik behandling benyttes f .eks. for utvunnet naturgass, før denne videretransporteres. Naturgass utvinnes ofte i våt tilstand, hvilket vil si at strømmen av overveiende lette hydro-

carboner ofte inneholder vanndamp. Vanndampen blir vanlig-

vis fjernet før gassen føres inn i en rørledning, for å

forhindre korrosjon av rørledningsveggen.

For å fjerne vanndampen føres gassen inn i en kolonne

hvor den bringes i kontakt med et i motstrøm strømmende absorberingsmiddel, såsom triethylenglycol. Gjennom denne kontakt fjernes vanndampen av absorberingsmidlet.' Foruten vanndamp inneholder naturgass i mange tilfeller også små

dråper av tyngre hydrocarbon. Tilstedeværelsen av slike små dråper er meget uønsket, da disse dråper lett kan forår-

sake skumming av absorberingsmidlet og derved begrense gjennomstrømningen gjennom kolonnen og forårsake at glycol medrives med gasstrømmen som forlater kolonnen. Det må

derfor tas forholdsregler for å fjerne disse dråper fra naturgassen, før denne bringes i kontakt med absorberingsmidlet .

Et annet eksempel på behandlingen av gasser er behandlingen av reaktoravløpsstrømmer som fåes ved prosesser for hydrokracking av oljefraksjoner. Slike reaktoravløps-strømmer består av hydrokracket olje, vann og en gass, som hovedsakelig er hydrogen. Etter utskillelse av oljen og vannet fra gassen vaskes gassen med friskt vann for å fjerne spor av ioniske forurensninger, såsom fluorid, ammoniakk og bisulfid. Ved denne vaskeprosess er det viktig at gassen ikke inneholder oljedråper, da disse dråper ville avsted-

komme en alvorlig forurensning av det friske vann, slik at ytterligere behandling av vannet blir nødvendig før vannet

på ny anvendes som vaskemiddel.

Skjønt de ovenstående eksempler angår gas.-ser -.som .inneholder væskeforurensninger, kan gasser også inneholde faste forurensninger, som må fjernes før vaskeprosessen utføres.

Av det ovenstående vil det forståes at før en .gass underkastes vaskning er det viktig at væskepartikler og/eller faste partikler som ville forurense vaskevæsken, fjernes fra gassen.

En velkjent måte å gjøre dette på er å fjerne væskepartiklene og/eller de faste partikler fra gassen i en .sepa-reringsbeholder, før gassen bringes i kontakt med en vaskevæske i en separat beholder, nemlig vaskekolonnen. Det er imidlertid kostbart å anvende to beholdere, spesielt ved høye trykk, hvor det er nødvendig å anvende spesialkonstruerte beholdere.

Separasjons- og vaskeoperasjonen utføres derfor vanlig-vis i én enkelt beholder. Et eksempel på en slik beholder er kjent fra BRD off.skrift nr. 25 38 213. I denne publikasjon beskrives en beholder i hvilken en gass som inneholder væskepartikler og/eller faste partikler, føres inn i den øvre del av beholderen, hvor væske.partiklene og/eller de faste parti-kler fjernes fra gasstrømmen. De utskilte væskepartikler og/eller faste partikler blir deretter oppsamlet og hindret i å rStrømme ned i den nedre del av beholderen ved hjelp av et -skillebr.ett, også kalt et uttaksbrett. Gassen bringes så til å strømme til den nedre del av beholderen, hvor .gassen vaskes med en vaskevæske. For å muliggjøre strømning av gassen fra den øvr.e del av beholderen til dennes nedre del er uttaksbrettet forsynt med passasjer for gassen. Det tas forholdsregler for å unngå at de fraskilte væskepartikler og/eller faste partikler vil strømme ned i den nedre del av beholderen via disse gasspas.sas-j er.

Fraskillelsen av væskepartikler og/eller faste part.ik-ler fra gassen i den øvre del av beholderen foretas ved hjelp av en separasjonsanordning forsynt med en hvirvelstrømfrembrin-gende anordning som bibringer gassen en roterende r.bevegelse.

I slike separasjonsanordninger, som er i og for seg velkjente.

føres gassen gjennom anordninger som bibringer gassen en roterende bevegelse, hvorved væskeformige partikler og/eller faste partikler slynges i retning utover og støter mot og oppsamles på separasjonsanordningens vegger. En slik anordning kan også anvendes for å bringe gass og væske i kontakt med hverandre som beskrevet i US patentskrift nr. 3 605 388.

Det er et siktemål med den foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe en forbedret kombinert separasjons- og vaske-kolonne for behandling av gasser som inneholder væskeformige og/eller faste forurensninger, som er mer effektiv enn kjente kolonner av denne type.

Det tilveiebringes således ved hjelp av oppfinnelsen

en kolonne for rensing av en gass som inneholder væskepartikler og/eller faste partikler og gassformige forurensninger, ved utskillelse av partiklene fra gassen i en separasjonsseksjon og påfølgende absorpsjon av de gassformige forurensninger fra gassen ved at gassen bringes i intim kontakt med en vaskevæske i en vaskeseksjon, i hvilken kolonne separasjonsseksjonen og vaskeseksjonen er skilt fra hverandre med en brettstruktur forsynt med minst én åpning for gjennomslipping av gass, hvilken kolonne ytterligere omfatter et gassinnløp for tilfør-sel av gass som skal renses til separasjonsseksjonen, et væskeinnløp for tilførsel av frisk vaskevæske til vaskeseksjonen, et gassutløp for uttak av den rensede gass fra vaskeseks jonen, et væskeuttak for uttak av brukt vaskevæske fra vaskeseksjonen, et utløp for uttak av fraskilte væskepartikler og/eller faste partikler fra separasjonen og avbøyningsinnret-ninger anordnet i separasjonsseksjonen for fraskillelse av væskepartikler og/eller faste partikler fra gassen som skal renses. Kolonnen er karakteristisk ved at brettstrukturen utgjør en andre separasjonssone for ytterligere utskillelse av væskepartikler og/eller faste partikler fra gassen som forlater den første separasjonsseksjon, og ved at den andre separasjonssone omfatter a) et par av parallelle brett anordnet over hverandre, b) flere rørformede elementer med åpne ender, som strekker seg mellom de to brett for gjennomslipping av gass fra separasjonsseksjonen til vaskeseksjonen og huser en hvirvelstrømfrembringende anordning som har som funksjon

å skille væskepartikler og/eller faste partikler fra gassen,

og c) en avløpsanordning for uttak av utskilte væskepartikler og/eller faste partikler fra den andre separasjonssone.

Brettstrukturen i den nye kolonne tjener ikke bare

til å fraskille væskepartikler og/eller faste partikler som er blitt utskilt i separasjonsseksjonen, fra vaskevæsken i vaskeseksjonen, slik at forurensning av vaskevæsken unngåes, men tjener også som en ytterligere separasjonssone som mulig-gjør en ytterligere fjerning av partikler fra gassen før gassen innføres i vaskeseksjonen. Da gassen allerede er blitt forbe-handlet i separasjonsseksjonen, er gassen i den andre separasjonssone bare moderat belastet med væskepartikler og/eller faste partikler, slik at den hvirvelstrømfrembringende anordning i den andre separasjonssone kan utnyttes på en høyst effektiv måte for ytterligere behandling av den forbehand-lede gass.

Oppfinnelsen vil nu bli nærmere beskrevet under henvis-ning til tegningene, hvor fig. 1 viser et vertikalt tverrsnitt gjennom en velegnet utførelsesform av kolonnen ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser tverrsnittet II-II på fig. 1, og fig.

3 viser en alternativ utførelse av av partiet III på- fig'.

Det vises nu til figurene 1 og 2, som illustrerer en egnet utførelse av kolonnen ifølge oppfinnelsen. En kolonne for rensing av en gass som inneholder væskeformige og/eller faste partikler og gassformige forurensninger, og som er angitt ved henvisnings tall 30 omfatter en rørformet sidevegg 31

som i sideretningen omslutter en separasjonsseksjon 32 og en vaskeseksjon 33. Separasjonsseksjonen 32 er avgrenset nedentil ved en bunnvegg 34 av kolonnen 30. En øvre vegg 35

av kolonnen 30 avgrenser vaskeseks jonen 33 oventil. E-n

brettstruktur 36, som er sammensatt av elementer som senere skal beskrives, utgjør skillet mellom separas jonsseks jionen 32 og vaskeseksjonen 33. Åpninger 37 er anordnet i brettstrukturen 36 for å slippe gjennom gass fra separasjonsseksjonen 32 til vaskeseksjonen 33. Via et innløp 38 anordnet i en åpning i den rørformede sidevegg 31 kan gass tilføres separasjonsseksjonen 32. For å fjerne materiale oppsamlet i bunndelen av separasjonsseksjonen er det anordnet et utløp 39 i bunnveggen 34. Bak gassinnløpet 38, sett i gassens strøm-ningsretning, er det anbragt en avbøyningsinnretning i form av et antall avbøyningsplater 40, som er anordnet slik at hver av platene fanger opp en del av gasstrømmen fra innløpet 38 og avbøyer denne i retning nedad. Avbøyningsplatene 40

er anordnet i en bokslignende struktur 41 som har en øvre vegg 42 og to sidevegger, av hvilke den ene er vist på fig.

1 og er angitt ved henvisnings tall 43. Avbøyningsplatene 40

er avgrenset i sideretningen av nevnte sidevegger. I en viss avstand over den bokslignende struktur 41 er det anordnet et brett 44, som understøttes av kolonnens 30 rørformede sidevegg 31.

Brettstrukturen 36 omfatter to i det vesentlige parallelle

brett 44 og 48 som er anordnet over hverandre og avgrenser en andre separasjonssone 52. Et antall rørformede elementer 45 for gjennomslipping av gass fra separasjonsseksjonen 32 og inn i vaskeseksjonen 33 er anordnet i åpninger 46 i brettet 44. Det indre av hvert av disse rørformede elementer 45 er utstyrt med en skovlbladmontasje, som er vist skjematisk og er angitt ved henvisnings tall 47 på fig. 1. Det øvre brett 48 er anordnet slik over brettet 44 med de rørformede elementer 45 at det koaksialt med hver av skovlbladmontasjene 47 er anordnet en åpning 37 i brettstrukturen 36. Det øvre brett 48 - som er anordnet i en viss avstand over og hovedsakelig parallelt med brettet 44 - er utstyrt med et antall rørformede elementer 49, hvert anordnet over et rørformet element 45

i brettet 44, hvilke elementer 49 har dekkplater 50 i hvilke åpningene 37 er anordnet. I åpningene 37 er det montert nedadragende rør 51 på en slik måte at de nedre ender

av rørene 51 befinner seg inne i de rørformede elementer 45. Rommet 52 mellom brettet 44 og brettstrukturen 36 er i flui-dumkommunikasjon med bunndelen av kolonnen 30 via et utløps-

rør 53.

Vaskeseksjonen 33, som nedentil er avgrenset av brettstrukturen 36, er forsynt med et antall parallelle vaske-

trinn 54 som er forsynt med perforeringer 55 for gjennomslipping av gassen. Med unntak for det aller nederste vaske-

brett er hvert av vaskebrettene 54 forsynt med en nedadrettet kanal 56 med en rørformet sidevegg 57 og en bunnvegg 58. I bunnveggene 58 er det anordnet væskeutløpsåpninger

59. Mellom den innvendige overflate av den rørformede sidevegg 31 og en vertikal plate 60 festet til en del av om-kretsen av det nederste vaskebrett 54 er det tilstede en fluidumpassasje 61. Et væskeinnløp 62 og et væskeutløp 63 er anordnet i sideveggen 31 for henholdsvis tilførsel og uttak av vaskevæske. Sluttelig er det anordnet et gassutløp 64

for uttagning av behandlet gass i den øvre vegg 35 av kolonnen 30.

Under drift blir en gass inneholdende forurensninger

i form av væskepartikler og/eller faste partikler innført via innløpet 38 i den med avbøyningsplatene 4 0 forsynte bokslignende struktur 41 som er anordnet inne i separasjonsseksjonen 32. Da avbøyningsplatene 40 har en buet form, blir konsekvensen av tregheten og sentrifugalkreftene at væskepartiklene og/eller de faste partikler støter mot overflaten av avbøyningsplatene og at det derved finner sted en separasjon mellom disse partikler og gassen. Væskepartiklene og/eller de faste partikler vil falle ned mot bunnveggen 34, og de føres deretter ut fra separasjonsseksjonen 32 via ut-løpet 39. Gasstrømmen som forlater den bokslignende struktur 41 med avbøyningsplatene 4-0, strømmer i retning oppad gjennom åpningene 46 i brettet 44. Avbøyningsplatene 40 er anordnet på en slik måte at hovedsakelig like store mengder gass vil strømme inn i det indre av hvert av de rørformede elementer 4 5 via åpningene 46. Gjennom kontakten med skovl-bladmontas jene 47 blir væske- og/eller faststoffpartiklene som fortsatt er tilbake i gasstrømmen som forlater den bokslignende struktur 41, slynget i retning utad, hvoretter de tas ut fra de rørformede elementer 4 5 over den øvre ende av disse. De utskilte væske- og/eller faststoffpartikler oppsamles i den andre separasjonssone 52 og føres deretter ut via utløpsrør 53 mot bunndelen av kolonnen, hvoretter de fjernes fra separasjonsseksjonen 32 via utløpet 39. Når gassen som skal behandles, inneholder i hovedsak faste partikler og praktisk talt ingen væskepartikler, er det fordelaktig

å anvende et skråstilt eller buet brett i stedet for det hori-sontale brett 44 og å montere utløpsrøret 53 ved eller nær den laveste del av det buede eller skråstilte brett.

Gassen som er befridd for væskeformige og faste forurensninger, forlater den andre separasjonssone 52 og strømmer inn i vaskeseksjonen 33 via rørene 51. I vaskeseksjonen strøm-mer vaskevæske i retning nedad etter å være blitt tilført via væskeinnløp 62. Vaskevæsken strømmer fra ett vaskebrett 54

mot et neste vaskebrett 54 på undersiden av førstnevnte,

via en nedadrettet kanal 56. Gassen fra rørene 51 strømmer via perforeringene 55 i brettene 54 i retning oppad og kommer dermed i kontakt med vaskevæsken på brettene 54. Gjennom denne kontakt kan komponenter av gasstrømmen bli oppløst i eller revet med av vaskevæsken. Den for de gitte komponenter befridde gass fjernes fra vaskeseksjonen 33 via gassutløpet 64. Når vaskevæsken har nådd det nederste brett 54, vil den strømme over den øvre ende av den vertikale plate 60 mot

brettoverflaten 48 som utgjør en del av brettstrukturen 36

som skiller vaskeseksjonen 33 fra separasjonsseksjonen 32. Vaskevæsken med oppløste eller medrevne væskeformige eller faste forurensninger oppsamlet på overflaten av brettet 48

tas ut fra vaskeseksjonen 33 via utløpet 63. Det vertikale plate 60 har sin nedre ende anordnet under nivået for åpningene 37 i brettstrukturen 36, hvilket forhindrer at vaskevæske renner inn i disse åpninger. Gasstrykket i vaskeseksjonen 33 velges slik at vaskevæsken ikke kan passere gjennom perforeringene 55 i brettene 54, men tvinges til å strømme via de nedadrettede kanaler 57 og passasjen 61 mellom kolonneveggen 31 og platen 60 mot brettoverflaten 48.

Det vises nu til fig. 3 som viser en alternativ utform-ning av den på fig. 1 viste detalj III.

En brettstruktur omfattende et par av parallelle brett

i form av to i det vesentlige flate brett 70 og 74, som avgrenser en andre separasjonssone 80, inndeler det indre av kolonnen (med kolonnevegg 71) i en separasjonsseksjon 72 og en vaskeseksjon 73. Brettene 70 og 74 er forsynt med flere åpninger,

henholdsvis 75 og 76. Den andre separasjonssone 80 er forsynt med flere rørformede elementer 77 som er åpne i begge ender. Hvert av disse elementer er ført gjennom en åpning 75 i brettet 70 og er montert i en åpning 76 i brettet 74. I hvert av de rørformede elementer 77 med åpne ender er det anordnet en skovlblad-montas je 78 som er vist skjematisk på fig. 3. I sideveggen av det rørformede element 77 med åpne ender er det anordnet et antall langsgående åpninger 79, som tillater transport av materiale fra nevnte element 77 til den andre separasjonssone 80, som utgjør en del av separasjonsseksjonen 72,og som er avgrenset av brettene 70 og 74 og kolonneveggen 71. Det er å merke at den øvre ende av hver av de langsgående åpninger 79 er anordnet i alle fall under brettet 70. Det øvre brett 70 er videre forsynt med et buet rør 81 som er ført gjennom en åpning i kolonneveggen 71, for uttagning av væske fra vaskeseks jonen 73. Det nedre brett 74 er forsynt med et antall nedadragende utløpsrør 82 for føring av materiale som er blitt oppsamlet i separasjonssonen 80, mot bunndelen av kolonnen.

Uten drift vil gass som inneholder væske- og/eller faststoffpartikler, og som føres inn i separasjonsseksjonen 72, hvor en del av partiklene fjernes fra gassen, tvinges til å strømme inn i de rørformede elementer 77 med åpne ender anordnet i den andre separasjonssone. Skovlbladmontasjene

78 avstedkommer så en separasjon av væske- og/eller faststoffpartikler fra gassen. De utskilte væske- og/eller faststoffpartikler tas ut via de langsgående åpninger 79 og fjernes deretter fra rommet 80 via utløpsrørene 82. Den for væskeformige og/eller faste forurensninger ytterligere befridde hovedgass-strøm strømmer inn i vaskeseksjonen 73 via de åpne øvre ender av de rørformede elementer 77. I vaskeseksjonen 73 vaskes deretter gassen med en vaskevæske på samme måte som angitt ovenfor i forbindelse med de foregående figurer. Vaskevæsken som strømmer i retning nedad gjennom vaskeseksjonen 73, oppsamles på brettet 70 og tas ut via væskeutløp 81. For å hindre vaskevæske i å strømme inn i de rørformede elementer 77 med åpne ender, er de øvre ender av elementene 77 anordnet på

et nivå som iallfall ligger over brettet 70.

Den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til hvirvelstrømfrembringende anordninger i form av en skovl-bladmontas je som vist på fig. 1. I stedet for en slik mon-tasje kan en hvilken som helst annen type hvirvelstrøm-frembringende anordning benyttes, såsom et nav med blader.

Det er videre å merke at oppfinnelsen ikke er begrenset til vaskeseksjoner forsynt med brett som vist på fig. 1 eller fig. 1. Det er også mulig å erstatte vaskebrettene med et system for innføring av vaskevæsken i form av en tåke i den øvre del av vaskeseksjonen. I dette tilfelle må gasstrømningshastigheten i vaskeseksjonen være temmelig begrenset for å unngå at dråper av vaskevæske rives med av gasstrømmen. På den annen side bør gasstrømningshastig-heten i åpningene 37 være temmelig høy for å hindre væske i å falle ned gjennom disse åpninger.

Det nederste brett 54 i vaskeseksjonen 33 av kolonnen 30 vist på fig. 1 kan være forsynt med en nedadrettet kanal i stedet for den viste fluidumpassasje 61.

Oppfinnelsen,er ikke begrenset til utløpsrør 53, 82 anordnet i henholdsvis brett 44 og brett 74. I stedet for slike kan det anordnes ett eller flere utløpsrør i én eller flere åpninger i kolonnens sidevegg.

Claims (3)

1. Kolonne (30) for rensing av en gass som inneholder væskepartikler og/eller faste partikler og gassformige forurensninger, ved utskillelse av partiklene fra gassen i en separasjonsseksjon (32,72) og påfølgende absorpsjon av de gassformige forurensninger fra gassen ved at gassen bringes i intim kontakt med en vaskevæske i en vaskeseksjon (33,73), i hvilken kolonne (30) separasjonsseksjonen (32,72) og vaskeseks jonen (33,73) er skilt fra hverandre med en brettstruktur (36) forsynt med minst én åpning (37) for gjennomslipping av gass, hvilken kolonne (30) ytterligere omfatter et gassinn-løp (38) for tilførsel av gass som skal renses til separasjonsseksjonen (32,72), et væskeinnløp (62) for tilførsel av frisk vaskevæske til vaskeseksjonen (33,73), et gassutløp (64) for uttak av den rensede gass fra vaskeseksjonen (33,73), et væskeuttak (63) for uttak av brukt vaskevæske fra vaskeseksjonen (33,73), et utløp (39) for uttak av fraskilte væskepartikler og/eller faste partikler fra separas jons seks jonen (32,72) og avbøynings innretninger (40) anordnet i separasjonsseksjonen (32,72) for fraskillelse av væskepartikler og/eller faste partikler fra gassen som skal renses, karakterisert ved at brettstrukturen (36) utgjør en andre separasjonssone (52,80) for ytterligere utskillelse av væskepartikler og/eller faste partikler fra gassen som forlater den første separasjonsseksjon (32,72), og ved at den andre separasjonssone (52,80) omfatter a) et par av parallelle brett (44,48,70,74) anordnet over hverandre, b) flere rørformede elementer (45,77) med åpne ender, som strekker seg mellom de to brett (44,48) for gjennomslipping av gass fra separasjonsseksjonen (32,72) til vaskeseksjonen ( 33,73 ) og huser en hvirvelstrømfrembringende anordning ( 47,78) som har som funksjon å skille væskepartikler og/eller faste partikler fra gassen, og c) en avløpsanordning (53,82) for uttak av utskilte væskepartikler og/eller faste partikler fra den andre separasjonssone (52,80).

2. Kolonne ifølge krav 1, karakterisert ved at den er forsynt med et utløpsrør (53) for å lede væskepartikler og/eller faste, partikler fra den andre separasjonssone (52) og inn i separasjonsseksjonen (32) på et nivå under avbøyningsinnretningen (40).

3. Kolonne ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de øvre ender av de åpne rørformede elementer (77) strekker seg over de parallelle brett (70,74), slik at det dannes et oppsamlingsrom for vaskevæske .