NO158058B - Fremgangsmaate for fremstilling av gassformede og kondenserte avvannede hydrokarbonprodukter ved metanoltilsetning, avkjoeling og separering. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av avvannede hydrokarbonprodukter hvor en vannholdig gassformet hydrokarbonblanding samtidig dehydratiseres og av-kjøles til en temperatur under is- eller hydratdannelsestemperaturen for blandingen, ved tilsetning av en styrt eller kjent konsentrasjon av metanoldamp i blandingen og etter-følgende avkjøling av den således oppnådde gassblanding ved indirekte varmeveksling med et kjølemiddel, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det indirekte varmevekslingstrinn gjennomføres i en tilbakeløpsvarmeveksler hvorigjennom gassblandingen føres oppover idet en avvannet hydrokarbongass gjenvinnes fra toppen av varmeveksleren og et vandig kondensat gjenvinnes fra bunnen.

Disse og andre trekk ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således samtidig avkjøling

og avvanning av vannholdige, gassformede hydrokarbonblandinger hvortil metanol er blitt tilsatt som et dehydratiserende middel.

Når vannholdige, gassformede hydrokarbonblandinger skal av-kjøles til lave temperaturer og spesielt til temperaturer lavere enn dem hvor is og/eller hydrater av hydrokarboner dannes, f. eks. for å lette kondenseringen av en del av eller all gassen, er det vesentlig enten å avvanne blandingen eller å tilsette et hydratundertrykkende middel/vannabsorpsjons-middel som f. eks. metanol eller en glykol. Vannet i den gassformede blanding vil ellers fryse eller danne faste hydrater med hydrokarbonene under avkjølingstrinnet.

En konvensjonell metode ved anvendelse av metanol for dette formål går ut på å tilsette denne i gassform til blandingen, avkjøle den resulterende metanolholdige blanding for å danne en hydrokarbonuoppløselig flytende vandig fase inneholdende metanol og vann absorbert fra hydrokarbonfasen. Den temperatur til hvilken en gassformet hydrokarbonblanding kan avkjøles på konvensjonell måte, er imidlertid begrenset av den kon-densasjonsgrad av hydrokarbonblandingen som kan tåles. For spesielt en binær blanding må f. eks. den temperatur som den kan avkjøles til overstige kokepunktet for det lettere hydrokarbon hvis separering av blandingen ønskes.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte som tillater avkjøling av binære gassformede hydrokarbonblandinger helt ned til kondensajonstemperaturen for den lettere komponent mens separering av de to komponenter fremdeles oppnås, slik at den tillatte minste temperatur for kjøletrinnet i sammenligning med konvensjonelle prosesser senkes slik at det tillates (a) lavere metanoltap i gassfasen, (b) forbedret hyd-rokarbonseparering, og (c) samtidig avvanning av blandingen og stabilisering av hydrokarbonvæsken som er utskilt ved hjelp av kjøleprosessen. Tilsvarende fordeler er mulig med hydrokarbonblandinger inneholdende tre eller flere komponenter.

Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse tillater også en reduksjon i mengden av metanol som kreves for en gitt endelig avkjølings temperatur, slik at det tillates et høyere vann/metanolforhold i det vandige lag som utskilles, som i sin tur reduserer oppløseligheten av metanolen i hydrokarbonet og derfor tapet av metanol i hydrokarbonfasen. Når metanol anvendes i form av en vandig løsning av metanol, tillater dette i sin tur bruk av mer fortynnede oppløsninger enn ellers mulig.

En ytterligere fordel ved metoden er at den kan gjennomføres i apparatur som kan drives effektivt forholdsvis upåvirket av bevegelse eller moderat skråstilling eller helling av utstyret og er derfor spesielt egnet for bruk for eksempel ombord på båter, lektere, bevegelige plattformer og tårnlastebøyer.

Oppfinnelsen muliggjør således avkjøling av en vandig blanding omfattende en vannholdig gassformet hydrokarbonblanding og en styrt eller kjent konsentrasjon av metanoldamp til en temperatur som ligger under is- eller hydratdannelsestemperaturen for den nevnte vannholdgie hydrokarbonblanding ved at den føres oppover i indirekte varmevekslingsforhold med et kjølemiddel gjennom en varmeveksler hvor blandingen avkjøles og væsker kondensert derfra strømmer nedover i motstrøm i kontakt med den oppstigende blanding som avkjøles, idet temperaturen av den oppstigende blanding og av de nedstrømmende kondenserte væsker i varmeveksleren minsker fra bunnen til toppen av varmeveksleren, og avvannet gassformet hydrokarbon utvinnes fra toppen av varmeveksleren og et vandig kondensat fra bunnen.

Når delvis kondensering av hydrokarbonblandingen forekommer som et resultat av avkjølingen, vil kondensatet som utvinnes fra bunnen av varmeveksleren omfatte en vandig fase og en flytende hydrokarbonfase som lett kan separeres fra den vandige fase.

Den flytende hydrokarbonfase i kontakt med den vandige fase vil være mettet med vann og metanol i samsvar med den ternære faselikevekt for hydrokarbon/vann/metanolsysternet ved an-gjeldende temperatur. Den flytende hydrokarbonfase kan separeres og fjernes som sådan eller kan fordelaktig separeres og avkjøles for ytterligere å redusere vann/metanolinnholdet eller kan trekkes ut og behandles ytterligere for å redusere innholdet av vann og metanol.

Fordelaktig kan både hydrokarbon- og vannfasene avkjøles og separeres ved en lavere temperatur for ytterligere å redusere innholdet av vann og metanol i hydrokarbonfasen.

Gassformede hydrokarbonblandinger som anvendes i den foreliggende oppfinnelse består hovedsakelig av C1 - C^-hydrokarboner og omfatter f. eks. naturgasstrømmer inneholdende noe C_ og tyngre hydrokarboner, gasser forbundet med naturlig forekommende olje (assosierte gasser), slutt-gasser fra oljeraffinering og gasser avledet fra cracking, raffinering eller katalytisk omdannelse av hydrokarboner. På grunn av arten av disse gassformede hydrokarbonblandinger, vil fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gjennomføres ved overatmosfærisk trykk, vanligvis i området 3,5 - 70 kg/cm2 , men trykket er ikke kritisk for prosessen.

De gassformede hydrokarbonblandinger kan og vil vanligvis også omfatte andre gasser enn hydrokarbonene. Således vil f. eks. naturlig forekommende blandinger omfatte inerte gasser som N_ og He og/eller sure gasser som f. eks. CC>2 og f^S, og industrigasser kan også inneholde ^ og CO.

Når den gassformede blanding passerer oppover gjennom varmeveksleren og avkjøles, vil vannet deri foretrukket kondensere i forhold til metanol slik at forholdet mellom metanol og vanndamp i gassen øker, og ettersom dampene passerer opp gjennom varmeveksleren vil således forholdet mellom metanol og vanndamp i gassfasen øke. Likeledes vil også forholdet mellom metanol og vann i væskefasen øke ettersom temperaturen synker. En hydrokarbon/vann/metanolgassblanding med gitt sammensetning kan således avkjøles til en lavere temperatur enn det ville være mulig ved anvendelse av konvensjonelle varmeveksleranord-ninger. Fordelaktig kreves mindre metanol i den fuktige hydrokarbongassblanding for et gitt temperaturfall, og hvor således metanol tilføres til det fuktige hydrokarbon i form av en vandig løsning av metanol, kan fortynnede oppløsninger anvendes slik at metanolgjenvinningen i gassfasen forenkles hvor den metanolholdige vandige fase, separert fra hydrokarbonet ved hjelp av avkjølingstrinnet, resirkuleres.

En ytterligere fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at ettersom det totale innhold av metanol og vann avtar oppover langs varmeveksleren, er det mulig å tillate at temperaturen i den kalde ende av varmeveksleren synker under den temperatur hvor is og fast hydrat dannes mens forholdsvis kontinuerlig drift oppnås, idet oppvarming bare sjelden kreves for smelt-ing av faststoffene. Avhengig av forholdet metanol/vann ved den kalde ende av varmeveksleren vil den maksimale nødvendige temperatur for oppvarmingen vanligvis ikke overstige omtrent -90°C.

Når gassblandingen avkjøles under -90°C, kan det være nød-vendig å trekke gassen ut fra varmeveksleren før dannelse av faststoffer opptrer og bringe den i kontakt med en blanding av metanol/vann for å redusere forholdet metanol/vann i gassen til et nivå slik at det er mellom 68 og 78 %, basert på den samlede vekt av metanol og vann i gassen, før avkjølingen fortsettes.

Hvor hydrokarbonblandingen delvis kondenseres i avkjølings-trinnet er det preferert kondensering av tyngre komponenter ved den nedre, varmere ende av varmeveksleren og de varme gasser ved den nedre ende vil også ha tendens til å strippe eller fjerne lette komponenter fra de nedsynkende kondenserte hydrokarboner som så returnerer oppover med gassen som skal avkjøles. På denne måte inneholder det kondenserte hydro-karbonmaterial en mye lavere prosentandel av lettere fraksjoner enn det ville være mulig å oppnå ved vanlig avkjøling og fjernelse av kondensat, og stabilisering av det kondenserte hydrokarbon forbedres således.

Hvis avkjølingen gjennomføres ved å føre blandingen gjennom rørene i en varmeveksler av typen med rør og kappe, forblir fordelingen av væske i rørene upåvirket ved bevegelse eller skråstilling av rørene, og på grunn av at kondensering fore-går på overflaten av rørene reduseres manglende fordeling av væsken inne i hvert rør. Anvendelse av denne anordning mulig-gjør således at oppfinnelsen kan utøves tilfredsstillende f. eks. ombord på et skip, en lekter, bevegelig plattform eller tårnlastebøye.

Denne virkning øker med nedsettelse av den indre rørdiameter og det foretrekkes at denne dimensjon er fra 6 til 19 mm. Plate- og ribbevarmevekslere av den type som kan anses som ekvivalent med varmevekslere av rør og kappetypen, hvori de gassbehandlende kanaler er loddrette eller anordnet i skråstilling, kan også anvendes.

Avkjølingen for varmeveksleren kan besørges med en kjøle-middelstrøm som kan være gassformet eller utgjøres av en væske ved koking. Hvor kjølemiddelet utgjøres av en kokende væske, er det fordelaktig at det anordnes et annet varmeoverførings-fluid mellom kjølemiddelet og den nedoverstrømmende væske som er kondensert ut fra gassen under behandling. Dette er spesielt fordelaktig hvis forholdet metanol/vann i blandingen som tilføres varmeveksleren er slik at frysepunktet for den initialt kondenserte vandige fase ligger under det tilsvarende for det kokende kjølemiddel.

Ved en foretrukket utførelsesform føres den avkjølte gass som gjenvinnes fra toppen av varmeveksleren tilbake ned gjennom varmeveksleren i indirekte motstrømsvarmevekslingsforhold med gassen som avkjøles og i kanalene som ligger mellom gassen som avkjøles og kanalene som fører det kokende væskekjølemiddel. Når det ønskes å gjenvinne gassen fra den kalde ende av varmeveksleren, kan gassen så føres tilbake opp gjennom varmeveksleren i ytterligere kanaler og deretter gjenvinnes fra toppen eller den kalde ende av varmeveksleren.

Ytterligere rektifisering av kondensatet oppnådd ved oppfinnelsen oppnås ved å føre gassen som skal behandles i indirekte varmevekslingsforhold med kondensatet gjenvunnet fra den nedre eller varme ende av varmeveksleren før gassen går inn i varmeveksleren. Denne forbedring kan gjennomføres uan-sett om partiell kondensering av hydrokarbonblandingen gjen-nomføres i varmeveksleren.

Metanol kondensert fra den avkjølte gass i varmeveksleren gjenvinnes og innføres på nytt i gassen som skal behandles i varmeveksleren, ved å bringe minst noe av den vandige fase i kondensatet som er gjenvunnet fra den nedre eller varme ende av varmeveksleren, i kontakt med gass som skal tilføres varmeveksleren og ved en temperatur hvor minst noe av metanolen fordampes fra den vandige fase og medrives i gassen.

For utøvelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen anvendes et apparat som samtidig avkjøler og avvanner den vannholdige gassformede hydrokarbonstrøm. Ovennevnte apparat omfatter en blandeinnretning for blanding av metanol med den nevnte strøm og innløp for en metanolholdig strøm og den nevnte hydrokarbonstrøm og et utløp for den gassformede blanding dannet ved å blande de nevnte strømmer, videre en varmeveksler som i det minste har en gjennomstrømningskanal innrettet for generell oppoverpassering derigjennom av den nevnte blanding fra et innløp ved bunnen til et utløp ved toppen og generelt motstrømsnedoverpassering deri til inn-løpet av kondensat dannet i gjennomstrømningskanalen fra blandingen, og minst en annen gjennomstrømningskanal innrettet for passering derigjennom av et kjølemiddel i indirekte varmevekslingsforhold med blandingen i den nevnte første gjennom-strømningskanal for avkjøling av blandingen når den passerer oppover fra det første innløp til det nevnte utløp, innretninger for å tilføre blandingen fra det nevnte blanderutløp til det nevnte varmevekslergjennomstrømningskanalinnløp, videre en gass/vaeskeseparator med i det minste ett utløp for væske samlet deri, og ledninger som forbinder gassrommet i separatoren med innløpet til den første gjennomstrømnings-kanal og innrettet til å føre gass fra rommet generelt oppover til det nevnte gjennomstrømningskanalinnløp og tillate kondensat dannet i gjennomstrømningskanalen å strømme tilbake fra det nevnte innløp til den nevnte separator.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan det anvendes et apparat for samtidig avkjøling og avvanning av en gassformet blanding omfattende en vannholdig hydrokarbongassblanding og metanoldamp og oppnåelse av et avkjølt kondensat fra den nevnte gassblanding, f. eks. for lagring i lasterommet på et tankskip. Apparatet omfatter en varmeveksler med minst en første gjennomstrømningskanal innrettet for generell oppoverpassering derigjennom av den nevnte blanding fra et innløp ved bunnen til et utløp ved toppen og innrettet for generell motstrømsnedoverpassering deri til innløpet av kondensat dannet i gjennomstrømningskanalen fra den nevnte blanding, og minst en annen gjennomstrømningskanal innrettet for passering derigjennom av et kjølemiddel i indirekte varmevekslingsforhold med den nevnte blanding i den nevnte første gjennom-strømningskanal for å avkjøle blandingen når den strømmer oppover fra innløpet til utløpet, innretninger for å tilføre blanding til det nevnte innløp, videre en gass/væskeseparator, samt ledninger som binder gassrommet i separatoren sammen med innløpet til den første gjennomstrømningskanal og er innrettet til å føre gass fra rommet generelt oppover til det nevnte gjennomstrømningskanalinnløp og tillate kondensat dannet i den nevnte gjennomstrømningskanal å renne tilbake fra innløpet til separatoren, idet separatoren også har første og andre utløp for en hydrokarbonfase, henholdsvis en vandig fase i kondensatet, samt innretninger for å bringe en vandig strøm fra det nevnte vandige faseutløp i kontakt med den nevnte vannholdige hydrokarbongassblanding slik at metanolinnhold overføres fra nevnte vandige strøm til nevnte hydrokarbonstrøm.

Når en kokende væske anvendes som kjølemiddel, omfatter varmeveksleren foretrukket innretninger for å returnere gass gjenvunnet fra utløpet av den nevnte første gjennomstrømningskanal nedover gjennom varmeveksleren i indirekte varmevekslingsforhold med den blanding som passerer opp gjennom den nevnte første gjennomstrømningskanal og mellom den nevnte første gjennomstrømningskanal og den nevnte andre gjennomstrømnings-kanal .

Ved en foretrukket utførelsesform omfatter apparatet innretninger for å bevirke indirekte varmeveksling mellom blandingen og kondensatet som faller tilbake fra det nevnte første gjennomstrømningskanalinnløp til separatoren gjennom den første ledning før blandingen kommer inn i det nevnte første gjennomstrømningskanalinnløp.

Oppfinnelsen kan fordelaktig anvendes ombord i et tankskip omfattende apparatur for samtidig avkjøling og dehydratisering av en gassformet blanding omfattende en vannholdig hydrokarbongassblanding og metanoldamp og oppnåelse av et avkjølt kondensat fra gassblandingen for eventuell lagring i lasterommet på tankskipet, idet apparatet omfatter en varmeveksler med i det minste en første gjennomstrømningskanal innrettet for generell oppoverstrømning derigjennom av blandingen fra et innløp ved bunnen til et utløp ved toppen og generell motstrøms-nedoverpassering deri til innløpet av kondensat dannet i den nevnte gjennomstrømningskanal fra den nevnte blanding og i det minste en annen gjennomstrømningskanal innrettet for passering derigjennom av et kjølemiddel i indirekte varmevekslingsforhold med blandingen i den første gjennomstrømningskanal for avkjøling av blandingen ettersom den passerer oppover fra innløpet til utløpet, videre innretninger for å tilføre blandingen til det nevnte innløp, samt en gass/væske-

separator, videre ledninger som forbinder gassrommet i separatoren med innløpet til den nevnte første gjennomstrømningskanal og er innrettet til å føre gass fra rommet generelt oppover til gjennomstrømningskanalinnløpet og tillate kondensat som dannes i gjennomstrømningskanalen å synke tilbake fra innløpet til separatoren, idet separatoren også har første og andre utløp for en hydrokarbonfase henhv. en vandig fase i kondensatet,

og endelig innretninger for å overføre hydrokarbonvæske fra det nevnte første utløp til lasterommet.

Apparatet ombord på tankskipet kan ytterligere omfatte blande-innretninger for intim blanding av hydrokarbonvæske fra det nevnte første separatorutløp med en vandig metanolløsning, avkjøling av den resulterende blanding og separering av denne i en hydrokarbonfase og en vandig fase og føre den sistnevnte hydrokarbonfase til det nevnte lasterom, og eventuelt også innretninger for å redusere trykket i den sistnevnte hydrokarbonfase hvorved en del av denne fordampes til å danne en annen gassformet blanding omfattende en vannholdig gassblanding og metanoldamp og omfattende et annet apparat av typen tilbakeløps-varmeveksler som definert ovenfor for avkjøling og delvis kondensering av den annen blanding og retur av kondensatet til et lasterom.

Apparatet som anvendes ved den foreliggende oppfinnelse kan også være anordnet på et off-shore anlegg som f.eks. en bevegelig plattform eller en lekter eller en tårn-1astebøye, hvor det kan omfatte innretninger for overføring av hydrokarbonvæske fra gass/væske-separatoren til en innretning for å føre væsken inn i lasterommet på et tankskip.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert med hensyn til foretrukne utførelsesformer som er illustrert ved hjelp av de vedføyde tegninger, hvori: Fig. 1 er et flytskjema for en utførelsesform i samsvar med oppfinnelsen for behandling av en gass omfattende en vannholdig gassformet hydrokarbonblanding og metanol} Fig. 2 er en modifikasjon av anordningen i fig. 1 hvori varmeveksleren er tilpasset for bruk med et kjølemiddel som utgjøres av en kokende væskej Fig. 3 er en modifisering av anordningen vist i fig. 2; Fig. 4 viser en modifisering av anordningen av varmeveksleren i fig. 1, 2 eller 3, og som er spesielt egnet hvor det kreves et samtidig delkondensat av den gassformede hydrokarbonblanding; Fig. 5 er en utførelsesform som tillater gjenvinning av i det minste noe av den metanol som kondenseres fra gassen og resirkulering av gjenvunnet metanol for sammenblanding.med nytilført gass.

I alle figurene er varmeveksleren vist med loddrette gjennom-strømningskanaler, men de kan imidlertid også være anordnet med helling i forhold til loddrett retning, selv om hellingen i forhold til loddrett retning foretrukket ikke er mer enn 45°.

Med henvisning til fig. 1 viser denne en innretning 2 for blanding eller dispergering, en gass/væskeseparator 4 og en varmeveksler 6. En gassformet hydrokarbonblanding inneholdende vann og som skal avkjøles eller bråkjøles, føres via rør-ledningen 10 til blande- eller dispergeringsinnretningen 2. Blande- eller dispergeringsinnretningen kan være et forstøv-ningskammer, en fylt kolonne, en gjennomboblingsinnretning eller en eller annen lignende innretning hvori en styrt mengde metanol enten som sådan eller som en vandig løsning derav kan tilsettes gjennom rørledningen 12 til den innkommende gass-strøm. Alternativt kan gassen i rørledningen 10 komme fra en forutgående prosess eller separator hvori metanol er blitt innlemmet i gassen slik at ytterligere metanol ikke behøver å tilsettes i blande- eller dispergeringsinnretningen 2 som da bare anvendes for å bevirke intim blanding eller dispergering av metanolen i gassen, eller innretningen kan utelates hvis intim blanding allerede er foretatt. En slik alternativ ut-førelseform ville forekomme når gassen omfatter gasser som unnviker fra en tank inneholdende kondenserte avkjølte gasser hvortil metanol er blitt tilsatt slik at de kondenserte væsker kan bli avkjølt til lagringstemperaturen uten dannelse av is eller hydrat på grunn av eventuelt vann som er tilstede deri.

Gass fra blande- eller dispergeringsinnretningen 2 og inneholdende en styrt mengde metanoldamp passerer via rørledningen 14 til gass/væskeseparatoren 4. Gassen kan inneholde hydrokarboner som skal kondenseres og stabiliseres såvel som vanndamp som skal fjernes ned til en temperatur tilsvarende eller under temperaturen for dannelse av hydrat eller is i den inn-strømmende hydrokarbongassblanding.

Gassen passerer fra gass/væskeseparatoren 4 oppover via rør-ledningen eller gassgjennomstrømningskanalen 16 som kan ut-gjøres av et flertall slike gjennomstrømningskanaler som f. eks. de forlengede rør i en loddrett varmeveksler av rør og kappetypen. Som det skal vises strømmer gassen som passerer oppover gjennom 16 i motstrøm til nedoverstrømmende kondensat fra varmeveksleren 6. Gassen fra 16 passerer inn i rørene eller gjennomstrømningskanalene i varmeveksleren 6, hvorav ett er illustrert og identifisert ved henvisningstallet 18. Kanalene 18 vil generelt være rørene i en varmeveksler av rør og kappetypen eller kanaler i en plate og ribbevarmeveksler eller lignende varmevekslerinnretning som fremviser loddrette varmevekslingsoverflater slik at gassen kan passere oppover i nær kontakt med væskekondensat som passerer nedover veggene av varmevekslingsoverflåtene. Innretningen illustrert i fig. 1 er en seksjon av en varmeveksler av plate og ribbetypen. Når gassene passerer opp gjennom 18 avkjøles de og temperaturen nedsettes gradvis. Kondensat omfattende kondenserte hydrokarboner, vann og metanol strømmer nedover i røret i motstrøm til den oppoverstrømmende gass. Dette virker til å stabili-sere den nedstrømmende væske, fjerne lette hydrokarboner foretrukket i forhold til tyngre hydrokarboner fra den nedstrøm-mende væske, og å fjerne vanndamp foretrukket i forhold til metanoldamp fra den oppoverstrømmende gass. Derfor har gassen ved toppen et høyere forhold metanol:vann enn ved innløpet og kan tåle en lavere temperatur uten dannelse av is eller hydrat enn det ville være mulig i en konvensjonell varmeveksler. Kondensat passerer nedover langs veggene i røret eller gjen-nomstrømningskanalen 18 og deretter via røret eller gjennom-strømningskanalen 16 til gass/væskeseparatoren 4 hvor det trekkes ut via rørledningen eller kanalen 26.

Kald gass som forlater toppen av gjennomstrømningskanalen 18 utarmet med hensyn til kondensat og som føres via overførings-ledningen eller kanalen 20 til varmevekslingsrøret eller gjen-nomstrømningskanalen 22 hvor den strømmer nedover i motstrøm til gasstrømmen i røret eller gjennomstrømningskanalen 18 og ekstraherer varme fra gassene i 18. Den kalde gass fjernes så via røret eller kanalen 24.

I den utførelsesform som er vist i fig. 1 tilveiebringes den nødvendige avkjøling for varmeveksleren 6 ved hjelp av en av-kjølt strøm som i dette tilfelle er en avkjølt gass som kommer inn via rørledningen eller kanalen 28 og deretter føres til kanalen eller gjennomstrømningskanalen 30 hvori den strømmer nedover i motstrøm til gasstrømmen i kanalen eller gjennom-strømningskanalen 18 under uttrekking av varme fra gassene i 18. Den trekkes så ut fra varmeveksleren via røret eller kanalen 24. Den avkjølte gass kan tilveiebringes fra et utvendig avkjølingskretsløp som f. eks. anvender en kompressor og ekspansjonsturbin eller kan tilveiebringes ved utvendig avkjøling av gassen fra kanalen 24 i en kjøle-varmeveksler, eller hvis gassen som gjenvinnes i kanalen 24 befinner seg ved et passende forhøyet trykk kan den avkjølte gass være avledet fra ekspandering av gassen fra kanalen 24 i en ekspansjonsturbin til et passende trykk og deretter føring av gassen til kanalen 28. Hvis et kokende væskeformet kjølemiddel anvendes som kjølemedium, foretrekkes det ikke å anvende det direkte som skissert i den ovennevnte beskrivelse. Det er ikke ønskelig å anvende et kokende væskeformet kjølemiddel direkte mot veggen av gjennomstrømningskanalen eller kanalen 18 som fører den oppoverstrømmende gass som skal avkjøles. Dette er på grunn av at varmevekslingskoeffisientene for kokende kjøle-midler er meget høye og varmevekslingsoverflaten i kontakt med dette væskeformede kjølemiddel ville derfor ha tendens til å ha en mer ensartet kald temperatur enn ellers når en kald gass anvendes som kjølemiddel. Det foretrekkes at det er et rime-lig ensartet temperaturfall i varmevekslingsoverflaten i kontakt med nedstrømmende kondensat og oppstrømmende gass i gjen-nomstrømningskanalen 18 slik at den minste mengde metanol kreves for å forhindre frysing eller hydratdannelse på rør-veggen .

En ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen skal nå beskrives som et eksempel med henvisning til den vedføyde fig. 2 hvori som i fig. 1, henvisningstallet 4 viser til en gassvæskeseparator og 6 er en varmeveksler av plate- og ribbetypen. I denne utførelsesform har veksleren imidlertid to parallelle varmevekslingssystemer. Denne anordning tillater bruk av et kokende væskeformet kjølemiddel i varmeveksleren uten å

bevirke for sterk avkjøling og en jevn temperatur på veggene inntil den gass som skal behandles.

Den gass som skal behandles kommer inn gjennom rørledningen eller kanalen 14 og passerer til gass-væske-separatoren 4 og deretter som i fig. 1 via kanalen eller kanalene 16 inn i gjennomstrømningskanalene 18 i varmevekslerkroppen. Gassen passerer oppover i gjennomstrømningskanalen 18 som kan være tildannet av loddrette enkle eller oppspaltede korrugerte plater mellom de plane avstandsplater i varmeveksleren eller alternativt ved hjelp av spesielle plater som f.eks. overløps-pakking eller alternative konstruksjoner for platene som sikrer at kondensatet dannet fra den oppstigende gass strømmer nedover og fukter veggene i 18 i motstrøm med den oppstigende gass. Avkjølt gass fra toppen av gjennomstrømningskanalen 18 føres til overførings-kanalen eller manifolden 20 og deretter tilbake nedover gjennom varmeveksleren i gjennomstrømningskanalene 22 og forlater varmeveksleren gjennom utløpskanalen eller manifolden 24.

For å tilveiebringe avkjølingen, kommer kokende væskekjøle-middel inn i varmevekslingskroppen via kanalen eller manifolden 28 og passerer til gjennomstrømningskanalene 30 som ligger inntil gjennomstrømningskanalene 22 men ikke inntil gjennom-strømningskanal ene 18. Mens kjølemiddel-kanalene kan strekke seg langs hele lengden av kroppen og kjølemidlet med omhyggelig væskefordeling kan bringes til å strømme nedover i ekte motstrømsforhold, er den viste anordning den normale oppoverstrømning hvori total fordampning ikke er av vesentlig betydning og hvor væsken i manifolden 32 kan gjenvinnes og returneres med friskt kjølemiddel til kanalen eller manifolden 28. Ved denne anordning isoleres kjølemidlet fra direkte nærhet til gassen som avkjøles og behandles i kanalen 18 ved gassgjennomstrømningskanalene 22 og på denne måte holdes temperaturprofilen gjennom veggene i gjennomstrømningskanalene 18' slik at veggene blir progressivt kaldere oppover langs varmeveksleren og ikke undergår den plutselige avkjøling som ville forekomme hvis det kokende væske-kjølemiddel var i direkte kontakt med veggene i gjennomstrømningskanalene 18.

Det bemerkes at mens fig. 1 og 2 viser gassen som skal behandles under avkjøling til den nødvendige behandlingstemperatur og deretter fornyet oppvarming ved varmeveksling med den innkommende gass før den tømmes ut, kan det samme behandlings-system også anvendes uten trinnet med gjenoppvarming av gassen i gjennomstrømningskanalen 22. En slik anordning 'kan f.eks.

være ønskelig i tilfellet med behandling av naturgass før den føres til et kondenseringstrinn for frembringelse av LNG.

I dette tilfelle kan den behandlede gass som forlater gjennomstrømningskanalene 18 ved toppen av varmeveksleren passere videre og ikke tilbake via kanalen eller gjennom-strømningskanalene 22. Når det anvendes et kokende væske-kjølemiddel og når det er ønskelig ikke å avkjøle varmeoverførings-overflatene i gjennomstrømningskanalene 18 for sterkt, kan anlegget vist i fig. 3 anvendes. Ved denne anordning passerer avkjølt og behandlet gass fra gjennomstrømningskanalene 18 via kanalen eller manifolden 20 inn i gjennomstrømningskanalene 22 og deretter i motstrøm til gass-strømmen i 18 og slipper ut via kanalen eller manifolden 25 og inn i gjennomstrømnings-kanalen 23 som passerer på den annen side av 18 oppover og i medstrøm med gass-strømmen 18 idet gassen forlater toppen av varmeveksleren via kanalen eller manifolden 24. Gassen gjenvinnes således fra den kalde ende av varmeveksleren.

Hvor gassen som skal behandles omfatter en flerkomponent-

blanding av forbindelser hvorav noen skal kondenseres og fjernes ved avkjøling, f.eks. en gasskondensatfraksjon i en naturgass-strøm, blir væskene som forlater varmeveksleren som vist i fig. 1 og 2 stabilisert, men er like fullt i likevekt med den innkommende gass og kan således fremdeles inneholde noen uønskede lette fraksjoner. Disse kan fjernes ved hjelp av separate destillasjons- eller fraksjoneringstrinn eller alternativt kan de rektifiseres under anvendelse av anlegget vist i fig. 4.

I fig. 4, som vist i fig. 1 og 2, er henvisningstallet 4 en gass-væske-separator. Tilsvarende er gjennomstrømningskanalen eller kanalen 16 et flertall gjennomstrømningskanaler eller kanaler som fører til varmeveksleren 6 i fig. 1, 2 eller. 3,

d<g> kan være fortsettelser av gjennomstrømningskanalene 18

vist i fig. 1 og 2.

Som vist i fig. 1, 2 og 3 strømmer gassen oppover i 16 og kondensert væske strømmer ned langs veggene i gjennomstrømnings-kanalene. En eller flere åpninger 44 er omordnet nær toppen av 16 i nærheten av der hvor den passerer oppover og blir gjennomstrømningskanalen 18 i varmeveksleren. Åpningene 44 er anordnet slik at det tillates innslipping av gass inn til gjennomstrømningskanalene 16 uten unnslipping av væske fra kanalen 16 inn i 42 som er et varmevekslingsareal eller gjennomstrømningskanal som slutter seg til gjennomstrømnings-kanalen 16. Hvis enheten er en varmeveksler av kappe- og rør-typen kan 42 være en kappesone separert fra gjennomstrømnings-kanalene 22 og 30 (se f"ig„ 1) ved hjelp av en rørplate. Hvis enheten er en plate og ribbeenhet som vist i fig. 1, 2 og 3,

kan 42 være gassgjennomstrømningskanalene ved bunnen av varmeveksleren inntil 16 idet 16 er en fortsettelse av 18 og med gjennomstrømningskanaler 42 isolert fra gjennomstrømnings-kanalene 22, 23 og 30 vist i fig. 1, 2 og 3.

Varm innkommende gass som skal behandles går inn i systemet

i kanalen eller gjennomstrømningskanalene 14 og rettes inn i bunnen av gjennomstrømningskanalen 42 eller forbiføres til toppen av gjennomstrømningskanalen 42 ved hjelp av ventilene 34 og 36 og kanaler eller gjennomstrømningskanaler 38 henhv. 40. Varm gass som kommer inn via ventilen 34 og gjennomstrømnings-kanalen eller kanalen 38 i 42yoppvarmer væsken som strømmer nedover langs veggene i gjennomstrømningskanalen 16 og koker av uønskede lette fraksjoner i væsken. Gjennomstrømningskanalen 16 virker således som en destillasjonskolonne med de fjernede lette gasser passerende oppover til å forene seg med den innkommende gass som går inn i gjennomstrømningskanalen 16 via åpningene 44 før den passerer til kanalen eller gjennom-

strømningskanalene 18 (som vist i fig. 1, 2 og 3) for avkjøling i varmeveksleren 6 (se fig. 1, 2 og 3). Fjernelsesgraden for lette fraksjoner i 16 kan styres ved retningen eller forbiføringen av varm innkommende gass via ventilene 34 og 36 til bunnen eller toppen av 42.

Når avkjølingen bevirker delvis kondensering av hydrokarbonblandingen vil det kondensat som fjernes foreligge i to faser, nemlig en hydrokarbonfase og en vandig fase. På grunn av at den foreliggende oppfinnelse tillater redusert bruk av metanol-for en gitt kapasitet, vil vanninnholdet i metanol-vann-kondensatet som gjenvinnes fra gassen være høyere enn med konvensjonell behandling og som et resultat reduseres oppløseligheten og tap av metanol i hydrokarbonfasen. Vannfasen og hydrokarbonfasen separeres og i det minste en del av metanolen i den vandige fase kan gjenvinnes og resirkuleres for injisering i den innkommende gass. Et anlegg for en slik teknikk er vist i fig. 5.

I fig. 5 er 2 en blandeinnretning som beskrevet i fig. 1,

4 er en trefase gass/hydrokarbonvæske/vannfaseseparator,

100 er en kontaktinnretning som f.eks. et dusjetårn, fylt tårn, bobleklokke-tårn, eller lignende innretning, og 130 er en oppvarmingsinnretning som f.eks. en oppvarmingskveil,

element, varmeveksler eller lignende innretning.

Ved denne anordning passerer kondensat som faller tilbake

i gjennomstrømningskanalen 16 som beskrevet med henvisning til fig. 1, 2, 3 og 4 til separatoren 4 hvori det separerer til en nedre vannfase og en øvre hydrokarbonfase. Den øvre hydrokarbonfase trekkes ut via ledningen 116 og ventilen 118

og kan føres bort som sådan eller ytterligere stabiliseres eller behandles ved hjelp av konvensjonelle metoder.

Den nedre vandige fase inneholdende hovedmengden av gjenvunnet metanol trekkes ut via ledningen 106 og ventilen 108 og kan deretter destilleres ved hjelp av konvensjonelle innretninger for gjenvinning av metanolen eller som vist i fig. 5, kan den føres til en kontaktinnretning hvori den innkommende gass som skal behandles i varmeveksleren 6 (fig. 1, 2 og 3) kommer inn i bunnen via rørledningen eller kanalen 14 og kommer i kontakt med den vandige væske og stripper preferert metanol fra væsken før den går ut via rørledningen 132 og passerer til blandeinnretningen 2 hvor erstatningsmetanol tilsettes etter behov via rørledningen 12 før den endelig behandlede gass passerer via rørledningen 114 til gass-væskeseparatoren 4 og deretter via kanalen eller gjennomstrømningskanalen 16 for behandling som beskrevet med henvisning til fig. 1, 2, 3 eller 4.

Ytterligere rektifisering av den flytende hydrokarbonfase som er gjenvunnet gjennom rørledningen 116 kan oppnås ved mot-strøms kontakt av denne fase enten i kontaktinnretningen 100 eller i en separat kontaktinnretning (ikke vist) med til-førselsgassblandingen som kommer inn i ledningen 14.

Selv om fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er blitt beskrevet og illustrert med henvisning til en enkel tilbake-løpsvarmeveksler og enkelt uttrekningspunkt for kondensat dannet i varmeveksleren/ er det klart at flere slike varmevekslingstrinn kan anordnes i serie for å frembringe et flertall kondensater når delvis kondensering av den gassformede hydrokarbonblanding gjennomføres. Andre behandlingsopera-sjoner kan legges inn mellom varmevekslertrinnene. Prosessen er f. eks. spesielt godt egnet for forhåndsbehandling av en naturgass eller lignende gass før en lavtemperatur metanol eller metanol/vannvasking for å fjerne sure gasser.

En spesiell viktig anvendelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er for ved overatmosfærisk trykk å gjenvinne en væskefraksjon overveiende bestående av hydrokarboner valgt fra C_ - C4-hydrokarboner og blandinger derav fra en fuktig assosiert gass eller naturgasstrøm, med samtidig dehydratisering av gasstrømmen.

Væskefraksjonen oppnådd derved er spesielt egnet for omdannelse til olefingasser ved dampcracking. Den vil imidlertid fremdeles vanligvis inneholde noe vann og således, når dampcrackinganlegget befinner seg geografisk fjernt fra det sted hvor fraksjonen dannes og det er nødvendig å transpor-tere fraksjonen ved lav temperatur i et tankskip, kan det være nødvendig å fjerne mer vann fra fraksjonen. Dette kan oppnås ved intim blanding av væskefraksjonen med en vandig løsning av metanol og deretter avkjøle blandingen hvorved vann i fraksjonen preferert absorberes i den vandige metanoliske løsning og en hydrokarbonfase og en vandig metanolfase dannes, og hydrokarbonfasen separeres fra den vandige fase, idet den vandige løsning er omtrent uoppløselig i fraksjonen og har et frysepunkt under den temperatur hvortil blandingen avkjøles. Foretrukket resirkuleres minst en del av den vandige fase for blanding med frisk væskefraksjon, idet metanolfraksjonen i den resirkulerende væske gjenopprettes kontinuerlig eller periodevis opp til konsentrasjonen i den initialt anvendte løsning og innholdet i den nevnte væske gjenopprettes kontinuerlig eller periodevis mot det opprinnelige nivå.

Den avkjølte fraksjon som derved oppnås vil vanligvis fremdeles befinne seg ved et overatmosfærisk trykk og en del av den vil fordampe når den trykkavlastes til omtrent atmosfære-trykk for lagring og transport. Den derved fremstilte gass, som fremdeles vil inneholde vanndamp opp til metningspunktet ved den herskende temperatur og trykk, og noe metanol, blir deretter rekomprimert og separert til en lett fraksjon som slippes ut, lagres eller anvendes som et brennstoff, og en tyngre fraksjon som det er ønskelig å gjenvinne og returnere til blanding med resten av den avkjølte fraksjon. Kompre-sjonstrinnet øker imidlertid vanndamptrykket og det er derfor ønskelig å fjerne mer vann fra denne gass. Fordelaktig kan dette oppnås samtidig med separasjonstrinnet ved å anvende fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Alle de ovennevnte trinn med gjenvinning og etterfølgende behandling av væskefraksjonen gjennomføres under anvendelse av apparatur som er kompakt og som er forholdsvis upåvirket av bevegelse eller helling og således kan installeres på bevegelige plattformer, skip, lektere eller tårnlastebøyer. Det er således tilveiebragt midler til, fra en naturgass eller be-slektet gass fra en off-shore kilde, å oppnå et hydrokarbon-material som er spesielt egnet for omdannelse til verdifulle olefingasser ved dampcracking på et sted som er geografisk fjernt fra tilførselspunktet for materialet og hvortil materialet overføres i det minste delvis ved transport ved lav temperatur i et tankskip.

Oppfinnelsen skal nå illustreres ved hjelp av følgende eksempel.

EKSEMPEL.

Varmeveksleren består av en bunt på fem parallelle rør tildannet fra rør med omtrent 1,2 cm ytre diameter, anordnet med et sentralt rør omgitt av og loddet til de andre fire rør. Sentralrøret formes til endring av tverrsnittsformen fra sir-kulær til en form med parallelle sider med halvsirkulære ender idet radius av endene er omtrent 0,3 cm og den totale lengde og bredden av røret er omtrent 1,2 cm, henholdsvis omtrent 0,6 cm (indre dimensjoner). To av de ytre rør tildannes med plane sider til å passe langs de parallelle plane sider av midtrøret, og de resterende to sider formes til å anta en nyreform i tverrsnitt for å passe rundt de halvsirkulære ender av midtrøret. Hvert av de ytre rør er omtrent 1,8 m langt og midtrøret er omtrent 2 m langt, idet de ekstra 20 cm strakte seg nedover fra bunnen av rørbunten til en mottager med inn-løp for gassen som skulle behandles og et utløp for væske som førte til en annen beholder hvor gjenvunnet væske separeres til vannfase og hydrokarbonfase.

Gassen som behandles passerer oppover fra mottageren gjennom midtrøret og avkjøling tilveiebringes ved å føre avkjølt gassformet freon 502 nedover gjennom de ytre rør. Termopar måler utsideveggtemperaturen av det sentrale rør og gassprøve-tagningspunkter anordnes på toppen, midt på og ved bunnen av rørbunten.

Tilførselen til det sentrale rør er produktet fra kontakten mellom en gassformet blanding av metan, etan, propan og butan med en vandig metanolløsning. Tilførselen hadde en sammensetning A og tilføres med en temperatur B, og ved et trykk C. Produktgass gjenvinnes fra toppen av røret med en strømnings-takt D.

Temperaturen ved bunnen, midtpunktet og toppen av røret (utsideveggtemperatur målt ved hjelp av termoparene) er E,

F og G.

Prøver av gassen i det sentrale rør taes ved bunnen og toppen av røret og ble ved hjelp av gasskromatografisk analyse funnet å ha sammensetninger henholdsvis H og J.

Etter at en mengde K av gass var gjenvunnet fra toppen av røret, ble kondensatet gjenvunnet fra bunnen av det sentrale rør i kolonnen funnet å omfatte en mengde L av vandig fase med sammensetning M og N av hydrokarbonfase med sammensetning P.

Ved et sammenligningsforsøk hvor tilførselsgassen avkjøles ved hjelp av konvensjonelle innretninger med medstrøm av gass og kondensat dannet fra gassen ved avkjølingen, forekommer hydratdannelse eller isdannelse ved eller over R. Hvis dannelse av is eller hydrat undertrykkes ved tilsetning av mer metanol, oppnås S av hydrokarbonkondensat med en sammensetning T etter behandling av den samme mengde tilførsel som angitt over.

Verdiene for A til T er gjengitt i det følgende.

Det sees således at under de betingelser som anvendes gjenvinnes omtrent all C, i tilførselsgassen i kondensatet og det opptrer ingen frysing. Hvis imidlertid konvensjonell avkjøling hadde vært anvendt ville frysing ha forekommet mindre enn halvveis nedover langs varmeveksleren og hvis denne hadde vært undertrykket ved tilsetning av mer metanol, ville all gassen ha kondensert og ingen separering ville ha fore-

kommet.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av avvannede hydrokarbonprodukter hvor en vannholdig gassformet hydrokarbonblanding samtidig dehydratiseres og avkjøles til en temperatur under is- eller hydratdannelsestemperaturen for blandingen, ved tilsetning av en styrt eller kjent konsentrasjon av metanoldamp i blandingen og etterfølgende avkjøling av den således oppnådde gassblanding ved indirekte varmeveksling med et kjølemiddel, karakterisert ved at det indirekte varmevekslingstrinn gjennomføres i en tilbakeløpsvarmeveksler hvorigjennom gassblandingen føres oppover idet en avvannet hydrokarbongass gjenvinnes fra toppen av varmeveksleren og et vandig kondensat gjenvinnes fra bunnen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at minst noe av den vandige fase gjenvunnet fra den nedre ende av varmeveksleren bringes i kontakt med frisk vannholdig hydrokarbonblanding inneholdende vann før den sistnevnte går inn i varmeveksleren, idet kontakten gjennomføres ved en temperatur hvor minst noe av metanolen i den nevnte vandige fase fordampes fra den nevnte fase og medrives i den nevnte friske gassformede hydrokarbonblanding til å danne en gassblanding inneholdende den nevnte gassformede hydrokarbonblanding, vann og en styrt eller' kjent konsentrasjon av metanoldamp.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den gassformede hydrokarbonblanding kondenseres delvis ved den nevnte avkjøling og kondensatet gjenvunnet fra bunnen av . varmeveksleren separeres i en vandig fase og en flytende hydrokarbonfase som utvinnes.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at den flytende hydrokarbonfase bringes i motstrømskontakt med gassblandingen før denne går inn i varmeveksleren.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at gassblandingen befinner seg ved et overatmosfærisk trykk.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at den gassformede hydrokarbonblanding omfatter en naturgass eller assosiert gass og at avkjølingen gjennomføres ved overatmosfærisk trykk for, fra gassen, å separere og gjenvinne en kondensert flytende fraksjon som hovedsakelig består av hydrokarboner valgt fra C2 - C^-hydrokarboner og blandinger derav.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at den flytende fraksjon blandes intimt (ved overatmosfærisk trykk) med en vandig opp-løsning av metanol og deretter avkjøles hvorved vann i fraksjonen absorberes preferert inn i den vandige metanoliske opp-løsning og en hydrokarbonfase og en vandig metanolfase dannes, og hydrokarbonfasen separeres fra den nevnte vandige fase, idet den vandige oppløsning er hovedsakelig uoppløselig i den flytende fraksjon og har et frysepunkt under den temperatur hvortil blandingen avkjøles.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at trykket i hydrokarbonfasen separert fra den vandige fase reduseres og de derved dannede damper rekomprimeres og deretter samtidig avvannes og avkjøles ved hjelp av fremgangsmåten angitt i krav 3 for å separere dem i en gassformet lett fraksjon og en kondensert tyngre fraksjon som returneres for å blandes med hydrokarbonfasen ved det nevnte reduserte trykk.