NO314901B1 - Fremgangsmåte for dehydratisering, samt fjerning av syre og bensin fra en naturgass, under anvendelse av en lösemiddelblanding - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for dehydratisering og/eller avdriving av naturgass under anvendelse av en løsningsmiddelblanding.

Behandling av en naturgass fordrer dehydratisering og avdriving når naturgassen inneholder kondenserbare hydrokarboner, og fordrer syrefjerning fra denne gass når andelen av syregasser den inneholder, er for høy.

Det er mulig å dehydratisere og avdrive fra en gass så som en naturgass ved nedkjøling av den i nærvær av metanol slik at is og/eller hydrater hindres fra å dannes.

Det er blitt funnet, og dette er ett av formålene med denne oppfinnelse, at siden gassen er ladet med metanol, er det mulig å utføre et syrefjerningstrinn før kjøletrinnet under fordelaktige betingelser ved anvendelse av en løsningsmiddel-blanding som inneholder metanol for utførelse av syrefjerningstrinnet.

Det er også blitt funnet at det da er mulig å begrense samtidig absorbering av hydrokarboner ved anvendelse av en løsningsmiddelblanding som omfatter vann, metanol og et tyngre løsningsmiddel enn metanol.

Denne oppfinnelse gjør det også mulig å gjenvinne metanolen som finnes i gassen på en enkel og økonomisk måte.

Forskjellige tunge løsningsmidler kan anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Det tunge løsningsmiddel kan for eksempel være et polart løsningsmiddel så som dimetylformamid (DMF), N-metylpyrrolidon (NMP) eller dimetylsulfoksyd (DMSO). Det tunge løsningsmiddel kan også være et kjemisk løsningsmiddel så som for eksempel et sekundært eller tertiært amin, for eksempel et hydroksylert amin.

Det er således mulig å kombinere fordelene med et amin som kjemisk løs-ningsmiddel og metanol som fysikalsk løsningsmiddel. Tilstedeværelse av metanol gjør det mulig spesielt i meget stor grad å redusere andelen av løsningsmiddel når det gjelder forholdsvis store innhold av syregasser i gassen som skal behandles. Tilstedeværelse av metanol gjør det også mulig å absorbere og separere forurensninger som for eksempel merkaptaner, karbonylsulfid (COS) og karbon-disulfid (CS2) fra gassen som skal behandles.

Det er også mulig ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen å anvende løs-ningsmiddelblanding-fraksjoner med forskjellige sammensetninger for optimalisering av betingelsene for vasking av gassen med løsningsmiddelblandingen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan defineres generelt ved det fak-tum at den omfatter følgende trinn: a) minst én fraksjon 2 av gassen 1 bringes i kontakt i en sone C1 med en vannfase som inneholder metanol 3, idet gassen således er ladet med

metanol ved utløpet fra trinn a),

b) gassen som kommer ut fra trinn a) gjennom 4 og 6, bringes i kontakt i en sone C2 med en løsningsmiddelblanding 7 som omfatter metanol, vann og

tyngre løsningsmiddel enn metanol, idet i det minste en del av gassen som kommer ut fra trinn b) gjennom 9, således er fri for syregassene som den

inneholder i begynnelsen ved prosessen,

c) i det minste en del av løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b) gjennom 8, og som er ladet med syregasser, regenereres ved

trykkreduksjon i V1, V2 og/eller oppvarming i E1 ved frigjøring av i det minste en del av syregassene, idet løsningsmiddelblandingen som i det minste delvis er regenerert, ved slutten av trinn c) resirkuleres til trinn b)

gjennom 12 og P1, og

d) gassen som fås fra trinn b) gjennom 9, nedkjøles i E3, E4 ved dannelse i en sone B2 av en vannfase inneholdende metanol som i det minste delvis

resirkuleres gjennom 41, P2 og 3 til trinn a).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er beskrevet mer detaljert nedenfor i forbindelse med skjemaet på fig. 1.

Gassen som skal behandles, kommer inn gjennom ledningsrør 1. Den inneholder for eksempel metan, etan, propan, butan samt tyngre hydrokarboner, vann og syregasser så som for eksempel H2S og C02.

Én fraksjon av denne gass sendes via ledningsrør 2 inn i kontaktkolonne C1, hvor den bringes i kontakt motstrøms med en metanolløsning i vannet som kommer inn gjennom ledningsrør 3.1 bunnen av kolonne C1 fjernes en vannfase som for en stor del er fri for metanol, via ledningsrør 40.1 toppen av kolonne C1 gjenvinnes en gass ladet med metanol som er blandet med gassen som ikke har gått gjennom kolonne C1, via ledningsrør 4. Gassen som oppnås på denne måte, utgjør gassen som er ladet med metanol som kommer fra trinn a). Denne gass sendes deretter via ledningsrør 6 inn i kolonne C2, hvor den bringes i kontakt med en løsningsmiddelblanding som omfatter metanol, vann og et tyngre løs-

ningsmiddel enn metanol, som kommer inn gjennom ledningsrør 7. Denne løs-ningsmiddelblanding kommer ut via ledningsrør 8 ladet med syregasser, mens minst en del av gassen som evakueres i toppen av kolonnen via ledningsrør 9, er fri for syregassene som den i begynnelsen inneholder i kolonne C2 (trinn b)).

Trykket i løsningsmiddelblandingen som fås fra dette trinn b), blir først redu-sert til et mellomliggende trykk gjennom trykkreduksjonsventil V1 ved frigjøring av en gassfase som inneholder minst en del av hydrokarbonene som har vært i stand til å ko-absorberes i løsningsmiddelblandingen. Gassfasen og væskefasen som fås på denne måte, separeres i ballong B1.

Utjevningsstrømmings-hastigheten for den således tilveiebrakte vannfase kan reguleres for eksempel ved hjelp av en løsningsmiddelblanding i en oppsam-lings- eller lagringsbeholder som for eksempel befinner seg ved uttaket fra kolonne D1.

Gassfasen evakueres i toppen av ballong B1. Restløsningsmiddelblandin-gen evakueres via ledningsrør 10 og går gjennom veksler E1, hvor den gjenoppvarmes. Den frigjøres deretter gjennom ventil V2 og regenereres i destillasjonskolonne D1. Denne kolonne avkjøles i toppen, noe som gjør det mulig å evakuere via ledningsrør 11 syregasser som er forholdsvis lite ladet med løsnings-middel, og oppvarmes i bunnen, noe som gjør det mulig å evakuere via lednings-rør 12 en løsningsmiddelblanding som for en stor del er fri for syregasser. Syregassene som evakueres via ledningsrør 11, gjennomgår et ytterligere kjøletrinn i veksler E5 under gjenvinning av minst en del av rest-metanolen. Væskefasen oppnådd på denne måte oppsamles i ballong-separator B20, som også tar imot den innførte vannfase som kommer inn gjennom ledningsrør 42 og går gjennom trykkreduksjonsventilen V40. Væskefasen som således oppsamles i ballong-separator B20, resirkuleres via pumpe P12 gjennom ledningsrør 43 til toppen av kolonne C2. Løsningsmiddelblandingen som uttømmes via ledningsrør 12, sendes tilbake via pumpe P1 og sendes gjennom veksler E1, hvor den avkjøles ved gjen-oppvarming av løsningsmiddelblandingen som kommer inn gjennom ledningsrør 10. Den avkjøles deretter i veksler E2 ved veksling med vann eller kjøleluft, og resirkuleres til kolonne C2.

Hvis temperaturen i toppen av kolonne C2 er høyere enn temperaturen i bunnen, som resultat av den frigjorte absorpsjonsvarme, bærer gassen som kommer ut fra kolonne C2 via ledningsrør 9, en større mengde vann enn den som kommer inn via ledningsrør 6. Likeledes kan en viss mengde vann uttømmes med syregassene via ledningsrør 11. For å kompensere for disse tap av vann fra løs-ningsmiddelblandings-kretsen, er det i dette tilfelle nødvendig å tilveiebringe en vannfase-utjevning. Denne vannfase-utjevning kan for eksempel oppnås ved avkjøling av gassen ved uttaket fra kolonne C2 og returnering av den kondenserte fraksjon til løsningsmiddelblandings-kretsen. Det er også mulig, som vist på fig. 1, å fjerne en fraksjon av vannfasen som oppsamles i ballong-separator B2 og resirkulere den via ledningsrør 42 og gjennom trykkreduksjonsventil V40 til løsnings-middelblandings-kretsen.

Regenereringen av løsningsmidlet som utgjør trinn c) i prosessen, kan også utføres ifølge forskjellige anordninger, som vil bli beskrevet nedenfor.

Gassen som fås fra trinn b) og som evakueres via ledningsrør 9, mottar en utjevningsdel av metanol som kommer inn via ledningsrør 13. Den blir så avkjølt,

først ved indre veksling i veksler E3 og deretter ved veksling med et ytre kjølefluid som fås fra en kjølekrets, i veksler E4. Denne kjøling gjør det mulig å kondensere en metanol-løsning og en flytende hydrokarbonfase. Gassfasen som fås på denne måte, utgjør den behandlede gass som for en stor del er fri for vannet, syregassene og de tunge hydrokarboner som den inneholder fra begynnelsen. Trefaseblandingen som fås, separeres i ballong B2. Den behandlede gass går gjennom veksler E3, hvor den gjenoppvarmes ved avkjøling av gassen som kommer inn fra kolonne C2, og den evakueres via ledningsrør 14.

Den flytende hydrokarbonfase som fås, uttømmes via ledningsrør 15, og fraksjonen av vannfasen som inneholder metanolen som fås og som ikke uttøm-mes via ledningsrør 42, resirkuleres via pumpe P2 gjennom rørledning 41 til kolonne C1.

Løsningsmiddelblandingen som sendes via ledningsrør 7, omfatter metanol, vann og et tyngre løsningsmiddel enn metanol.

Metanol-innholdet i gassen som evakueres via ledningsrør 9, bør være høy nok til forhindring av dannelse av is og/eller hydrater i løpet av kjøletrinnet, idet utjevningsdelen av metanol som kommer inn gjennom ledningsrør 13, reduseres og er påtenkt å kompensere for tapene. Dette betyr at dette metanolinnhold er høyere dess lavere kjøletemperaturen er ved uttaket fra veksler E4. Metanol-innholdet i løsningsmiddelblandingen som kommer inn gjennom ledningsrør 7, er også høyere dess lavere temperaturen er ved hvilken gassen avkjøles.

Metanol innholdet kan lett reguleres ved hjelp av utjevningsdelen av metanol som kommer inn gjennom ledningsrør 13. Mengden av utjevningsdelen er for eksempel knyttet til metanolinnholdet i vannfasen som oppsamles i separator B2 under oppnåelse av det ønskede innhold slik at hydrater ikke dannes.

I dette tilfelle kan metanol-innholdet i løsningsmiddelblandingen for eksempel være mellom 5 og 50 mol%.

Det tunge løsningsmiddel som er en del av innholdet i løsningsmiddelblan-dingen, kan være et polart løsningsmiddel, så som foreksempel DMF, NMP, DMSO, som beskrevet ovenfor; det kan også være sulfolan, propylenkarbonat, en tyngre alkohol enn metanol, en eter eller et keton. Hovedbetingelsen som må oppfylles, er at dets kokepunkt må være høyere enn kokepunktet for metanolen, og fortrinnsvis høyere enn kokepunktet for vann. Det er også nødvendig at dette løsningsmiddel er i det minste delvis blandbart med vann og metanol.

I denne henseende kan innholdet av tungt løsningsmiddel i løsningsmid-delblandingen for eksempel være mellom 10 og 60 mol%.

Vanninnholdet utgjør resten, men er fortrinnsvis likt 10 mol%.

Det tunge løsningsmiddel som er en del av innholdet i løsningsmiddelblan-dingen, kan også være en kjemisk løsningsmiddeltype, så som for eksempel et sekundært eller tertiært amin, vanligvis et hydroksylert amin, som for eksempel er valgt blant monoetanolamin, dietanolamin, diglykolamin, diisopropanolamin og metyidietanolamin.

Amin-innholdet i løsningsmiddelblandingen kan for eksempel være mellom 1 og 10 mol%.

Det tunge løsningsmiddel velges i henhold til de spesifikasjoner som ford-res for behandlet gass. Hvis selektiv syrefjerning, som består i fjerning av H2S mye mer selektivt enn C02, er ønskelig, vil det bli anvendt et selektivt amin, så som for eksempel metyidietanolamin.

Det er også mulig å anvende en blanding av tunge løsningsmidler for optimalisering av egenskapene hos løsningsmiddelblandingen.

Det er også mulig å tilsette additiver som er kjent for en fagperson på området, så som for eksempel additiver som gjør det mulig å aktivere absorpsjonen av CO2 eller additiver som virker som korrosjonsinhibitorer, eller ellers additiver som virker som antiskum-midler. Det kan også være fordelaktig å filtrere løs-ningsmiddelblandingen som sendes til kolonne C2, for stopping av faststoffpar-tiklene som kan befordre skumdannelse.

Kontakten i kolonne C1 som virker i motstrøm mellom minst en del av gassen som skal behandles, og vannfasen som inneholder metanol som fås fra trinn d), gjør det mulig å uttømme en vannfase som for en stor del er fri for metanol, i bunnen av kolonnen. Dette gjør det mulig lettvint å gjenvinne og resirkulere metanolen og å unngå eventuell forurensning som er forbundet med tilstedeværelse av metanol i den frigjorte vannfase.

Den anvendte kontaktkolonne kan være av forskjellige typer som er kjent for en fagperson på området: en platekolonne eller en pakket kolonne. Når det gjelder en pakket kolonne, kan det være fordelaktig å anvende et strukturert fyllmateriale.

Likeledes kan de andre kolonner som anvendes ved prosessen, spesielt C2 og D1 som anvendes i trinnene b) og c), være av forskjellige typer som er kjent for en fagperson på området: en platekolonne eller en pakket kolonne, og spesielt en pakket kolonne med strukturert fyllmateriale.

Følgende talleksempel illustrerer utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Dette eksempel på anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med fig. 1.

Sammensetningen av naturgassen er for eksempel følgende (i kg/time):

Gassen som skal behandles, kommer inn gjennom ledningsrør 1 ved en temperatur på 30°C og et trykk på 7 MPa med en strømningshastighet som er om-trent lik 52 352 kg/time. En fraksjon av denne gass (50%) injiseres i kontaktkolonne C1 via ledningsrør 2. En løsning som inneholder 65 vekt% metanol i vann, ved en strømningshastighet på 159 kg/time og en temperatur på 30°C, inn-sprøytes motstrøms inn i kolonne C1 via ledningsrør 3.1 bunnen av kolonne C1 fjernes en vannfase som inneholder 12 vektdeler pr. million metanol ved en strømningshastighet på 60 kg/time, via ledningsrør 40.1 toppen av kolonne C1 evakueres gassen som er ladet med metanol, via ledningsrør 4, og blandes med gassen som ikke har gått gjennom kolonne C1 og som kommer inn via ledningsrør 5.

Gassen som således fås, sendes via ledningsrør 6 inn i kolonne C2. En løsning som inneholder 20 vekt% metanol og 20 vekt% dietanolamin i vann, inn-sprøytes motstrøms i kolonne C2 via ledningsrør 7 ved en temperatur på 40°C og en strømningshastighet på 117 409 kg/time. I bunnen av kolonne C2 gjenvinnes blandingen av løsningsmidler som er ladet med karbondioksyd, via ledningsrør 8 ved en temperatur på 46°C.

Gassen som evakueres i toppen av kolonne C2 via ledningsrør 9, inneholder ikke mer enn 1,8 vekt% karbondioksyd. Denne gass avkjøles i vekslerne E3

og E4 til en temperatur på -26°C. Trefaseblandingen som fås, separeres i ballong B2. Den behandlede gass, som evakueres via ledningsrør 14, har en strømnings-hastighet på 44 889 kg/time. Den væskeformige hydrokarbonfase som fås, uttøm-mes via ledningsrør 15. Vannfasen som inneholder metanol, resirkuleres delvis inn i kolonne C1 via ledningsrør 41, idet den andre del (75%) sendes inn i ballong B20.

Løsningsmiddelblandingen som er ladet med karbondioksyd, frigjøres ved et trykk på 1 MPa via trykkreduksjonsventil V1 og sendes deretter inn i ballong-separator B1. Væskefasen som kommer fra ballong B1, sendes via ledningsrør 10 inn i veksler E1, hvor den gjenoppvarmes til en temperatur på 60°C. Den blir så frigjort ved et trykk på 150 kPa og innsprøytet i destillasjonskolonne D1. Denne kolonne avkjøles i toppen til en temperatur på 40°C og oppvarmes i bunnen. Løs-ningsmiddelblandingen som gjenvinnes via ledningsrør 12 ved en temperatur på ca. 80°C, sendes tilbake via pumpe P1 og avkjøles deretter i vekslere E1 og E2 før den resirkuleres i kolonne C2.

Gassen som evakueres i toppen av kolonne D1 via ledningsrør 11, avkjøles til -26°C etter at den går inn i veksler E5. Ballong B20 gjør det mulig å separere en væskefase som hovedsakelig inneholder metanol og vann, og en gassfase som hovedsakelig inneholder karbondioksyd. Vannfasen resirkuleres inn i kolonne C2 via ledningsrør 43. Gassfasen evakueres via ledningsrør 23.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det, for optimalisering av prosessens ytelsesnivåer, være fordelaktig å utføre trinn b) ved at gassen suksessivt bringes i kontakt med fraksjoner av løsningsmiddelblandinger med forskjellige sammensetninger. Hvis én blandingsfraksjon sendes til toppen og en annen til et mellomliggende punkt, er det fordelaktig å sende en fraksjon av løs-ningsmiddelblandingen som har forholdsvis lavt innhold av metanol, til toppen, og å sende en fraksjon av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol, til et mellomliggende punkt.

Et eksempel på en slik utførelsesform er beskrevet i forbindelse med dia-grammet på fig. 2.

Kolonne 1 drives som for eksemplet som er beskrevet i forbindelse med fig. 1.

Gassen som er ladet med metanol, kommer inn gjennom ledningsrør 6 i kolonne C2. Den bringes først, i en første sone (nedre del) i kolonne C2 i kontakt med en fraksjon av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol som innføres via ledningsrør 16. Metanolinnholdet i denne første fraksjon av løs-ningsmiddelblandingen kan for eksempel være mellom 20 og 70 mol%.

Gassen bringes deretter i en andre sone (øvre del) i kolonne C2 i kontakt med en fraksjon av løsningsmiddelblandingen som har forholdsvis lavt innhold av metanol og som innføres via ledningsrør 7. Metanolinnholdet i denne andre fraksjon av løsningsmiddelblandingen kan for eksempel være mellom 5 og 30 mol%. Dette metanolinnhold bør være høyere enn metanolinnholdet i gassen som kommer ut via ledningsrør 9, dvs. høyere dess lavere temperaturen er ved uttaket fra veksler E4, for å hindre at det dannes is og/eller hydrater.

Løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b), dvs. når det gjelder eksemplet som er beskrevet i forbindelse med fig. 2a, som kommer ut av kolonne C2 via ledningsrør 8, regenereres ved ekspandering og deretter ved oppvarming motstrøms i en kontaktkolonne D1, idet løsningsmiddelfasen som uttas i bunnen av kolonnen, danner fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som har forholdsvis lavt metanolinnhold og som innsprøytes i toppen av kontaktkolonnen som anvendes i trinn b), d.v.s. kolonne C2 når det gjelder eksemplet som er beskrevet i forbindelse med fig. 2a.

Ved denne utførelsesform blir løsningsmiddelblandingen som er ladet med syregasser som kommer ut via ledningsrør 8, først frigjort ved et mellomliggende trykknivå gjennom ventil V1, ved frigjøring av en gassfase som inneholder minst en del hydrokarboner som har vært i stand til å bli ko-absorbert i løsningsmiddel-blandingen. Denne gassfase kan vaskes med en fraksjon av løsningsmiddelblan-dingen som har forholdsvis lavt metanolinnhold, hvis strømningshastighet reguleres ved hjelp av fordelingsventil V30 og som sendes via ledningsrør 17 til toppen av en kontaktdel som befinner seg motstrøms i kolonne-element C10. Gassen som kommer ut i toppen av kolonne-element C10, er således for en stor del fri for syregassene som den inneholdt, og kan foreksempel anvendes som brennbar gass eller ellers komprimeres på nytt og blandes med den behandlede gass.

Denne anordning er ikke begrenset til prøve-utførelsesformen som er beskrevet i forbindelse med fig. 2.

Det er således, selv for andre utførelsesformer, mulig å underkaste en løs-ningsmiddelblanding som fås fra trinn b), et første ekspansjonstrinn, til mellomliggende trykk for frigjøring av i det minste en del av de ko-absorberte hydrokarboner.

Som for andre utførelsesformer, er det også mulig å vaske gassfraksjonen som fås ved redusering av trykket til et mellomliggende trykk for løsningsmiddel-blandingen som kommer fra trinn b), med en fraksjon av løsningsmiddelblandin-gen som har forholdsvis lavt metanolinnhold, og som oppsamles i bunnen av regenereringskolonnen som anvendes i trinn c).

Ved uttaket fra kolonne-element C10 reduseres trykket i løsningsmiddel-blandingen i sin tur til lavt trykk, for eksempel et trykk som er nær atmosfæretrykk, gjennom trykkreduksjonsventil V20. Væske-damp-blandingen som oppnås på denne måte, separeres i ballongseparator B10. Dampfasen, som hovedsakelig består av syregasser og metan, evakueres via ledningsrør 18. Væskefasen som fås på denne måte, deles i to fraksjoner. En første fraksjon, som fortrinnsvis har den høyere strømningshastighet, sendes tilbake via pumpe P11 gjennom led-ningsrør 20 og utgjør hovedandelen av fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol og som sendes via ledningsrør 16 til et mellomliggende punkt i kolonne C2.

En andre fraksjon av løsningsmiddelblandingen som fås ved uttaket fra ballongseparator B10, gjenoppvarmes i veksler E1, ved varmeveksiing med løs-ningsmiddelblandingen som fås fra bunnen av kolonne D1, og sendes deretter inn i destillasjonskolonne D1. Det dannes en damp-tilbakestrømning i bunnen av kolonne D1 med fordamper R1, og det dannes en væske-tilbakestrømning i toppen av kolonne D1 med kondensator E6.

Gassfasen som fås ved delvis kondensering i E6 og evakueres i toppen via ledningsrør 19, består hovedsakelig av syregasser og metanol.

Ved denne utførelsesform blandes gassfasen med gassfasen som evakueres via ledningsrør 18, og gassblandingen som fås på denne måte, kjøles i veksler E5. Væske-damp-blandingen som fås på denne måte, separeres i ballong-separator B20. En utjevningsstrøm av vannfase tilføres til ballong B20 gjennom ledningsrør 42 og gjennom trykkreduksjonsventil V40. Gassfasen, som hovedsakelig består av separate syregasser, evakueres via ledningsrør 23. Væskefasen som er rik på metanol, sendes tilbake via pumpe P12 gjennom ledningsrør 22, og etter blanding med fraksjonen som kommer inn gjennom ledningsrør 20, danner den fraksjonen av blandingen av løsningsmidler som sendes til et mellomliggende punkt i kolonne C2.

Væskefasen som uttømmes i bunnen av kolonne D1, får lavt metanolinnhold. I kolonne D1 sikres avdriving i bunnen av kolonnen ved en metanolrik damp, som gjør det mulig å sikre fordampning i kolonne D1 ved lavere temperatur ved tilveiebringelse av mindre varme enn uten noe metanol.

Væskefasen som uttømmes i bunnen av kolonne D1, sendes tilbake via pumpe P10. Den avkjøles i veksler E1, fra hvilken den kommer ut via ledningsrør 21. Den deles deretter i to fraksjoner ved hjelp av fordelingsventil V30. En første fraksjon, med den høyere strømningshastighet, avkjøles i veksler E2 med vann eller kjøleluft, og sendes til toppen av kolonne C2 via ledningsrør 7. En andre fraksjon sendes via ledningsrør 17 til toppen av kolonne-element C10.

Det kan anvendes forskjellige andre anordninger uten at man går ut over oppfinnelsens ramme.

Når gassen som skal behandles, inneholder en stor andel av CO2 og H2S, kan det være et ønske å oppnå separate fraksjoner av syregasser som er rik på henholdsvis CO2 og H2S.

I dette tilfelle er det mulig å operere for eksempel ifølge anordningen på fig. 3, hvor bare én del av innretningen fremgår. Gassfraksjonen som er forholdsvis rik på CO2, som fås ved slutten av reduksjonen av trykket i blandingen av løs-ningsmidler gjennom trykkreduksjonsventil V20, sendes inn i kolonne-element C11, hvor den bringes i kontakt med en del av løsningsmiddelblandingen som har forholdsvis lavt innhold av metanol som kommer inn gjennom ledningsrør 21, unde selektiv fjerning av H2S som finnes i gassen. Løsningsmiddelblandingen som kommer inn gjennom ledningsrør 21, deles i to fraksjoner ved passasje gjennom fordelingsventil V40. En første fraksjon sendes via ledningsrør 24 til toppen av kolonne-element C11. En andre fraksjon sendes via ledningsrør 25 til toppen av kolonne C2. Løsningsmiddelblandingen som oppsamles i bunnen av kolonne-element C11 og som kommer inn gjennom pumpe P11 og ledningsrør 20, blandes med væskefraksjonen som kommer inn gjennom ledningsrør 22. Den resulterende løsningsmiddelblanding sendes til et mellomliggende punkt i kolonne C2.

Gassfraksjonene som evakueres via ledningsrør 18 og 19, og som utgjør henholdsvis fraksjonene som er rike på C02 og H2S, blir i dette tilfelle ikke blandet og kan separat gjennomgå en ytterligere behandling, for eksempel ved kjøling, under fjerning av i det minste en del av metanolen som bæres med syregassene.

En annen anordning som kan anvendes, består i at disse syregasser sendes inn i et rektifiseringskolonne-element ifølge prøveanordningen vist på fig. 4, i stedet for at syregassene som kommer inn gjennom ledningsrør 18, ledningsrør 19 eller etter blanding av disse to fraksjoner, avkjøles umiddelbart.

Syregassene som inneholder metanol og som fås ved blanding av gassfraksjonene som kommer inn gjennom ledningsrør 18 og 19, sendes til kolonne-element C20. Gassfraksjonen i toppen av kolonne-element C20 kjøles i veksler E5. Væske-damp-blandingen som fås på denne måte, separeres i tilbakeløps-ballong BR. Gassfasen som er rik på syregasser, evakueres via ledningsrør 23. Væskefasen sendes som tilbakeløpsstrøm til toppen av kolonne-element C20.1 bunnen av kolonne-element C20 fås en væskefase som er rik på metanol og som sendes tilbake via pumpe P12 og gjennom ledningsrør 22.

Det er også mulig å fjerne i det minste en del av metanolen som bæres i syregassene ved at disse syregasser vaskes med vannet som fås fra trinn a), dvs. ved utførelsesformene som er beskrevet i forbindelse med fig. 1 og 2, oppsamlet i bunnen av kolonne C1, idet vannfasen som inneholder metanol og som fås på denne måte, sendes tilbake til trinn a), dvs. ved de utførelsesformer som er beskrevet i forbindelse med fig. 1 og 2, i toppen av kolonne C1.

For å sende en fraksjon av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol og som er bedre renset for syregasser, til et mellomliggende punkt i kontaktkolonne C2 anvendt i trinn b), er det mulig å sende hele blandingen av kjølemidler som kommer fra trinn b), til regenereringskolonne D1 som anvendes i trinn c), og å fjerne fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol, og som sendes til et mellomliggende punkt i kontaktkolonne C2 som anvendes i trinn b), i et mellomliggende punkt i regenereringskolonne D1.

En slik utførelsesform er illustrert ved hjelp av skjemaet på fig. 5.

Løsningsmiddelblandingen som er ladet med syregasser og som fås fra bunnen av kolonne-element C10 som er vist på fig. 2, deles i tre fraksjoner.

Trykket i en første fraksjon reduseres gjennom ventil V42 og sendes til toppen av kolonne D1.

Trykket i en andre fraksjon reduseres gjennom ventil V41, og denne gjenoppvarmes deretter i veksler E12 ved varmeveksling med fraksjonen av løs-ningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol og som uttas ved et punkt som befinner seg nedenfor tilførselspunktet, og sendes via pumpe P20 inn i veksler E12, fra hvilken den kommer ut via ledningsrør 20 og utgjør minst en del av fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som sendes til et mellomliggende punkt i kolonne C2.

Trykket i den tredje fraksjon reduseres gjennom ventil V40, og denne gjenoppvarmes deretter i veksler E11 ved varmeveksling med fraksjonen av løs-ningsmiddelblandingen som har forholdsvis lavt innhold av metanol og som oppsamles i bunnen av regenereringskolonne D1 og sendes via pumpe P10 inn i varmeveksler E11, fra hvilken den kommer ut via ledningsrør 21 og utgjør minst en del av fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som sendes til toppen av kolonne C2.

Denne utførelsesform av fremgangsmåten er derfor kjennetegnet ved at fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol og som sendes til et mellomliggende punkt i kontaktkolonnen som anvendes i trinn b), uttas ved et mellomliggende punkt i regenereringskolonnen som anvendes i trinn

c).

Ved de utførelsesformer som er beskrevet i forbindelse med fig. 2-5, utfø-res fremgangsmåten med to fraksjoner av løsningsmiddelblandingen med forskjellige sammensetninger som sendes til to forskjellige nivåer i kolonne C2.

Hver av disse fraksjoner kan sendes til flere forskjellige nivåer. Det er likeledes mulig å anvende mer enn to fraksjoner med forskjellige sammensetninger, idet fraksjonene fjernes på forskjellige punkter i regenereringskolonne D1 som anvendes i trinn c), og sendes til forskjellige punkter i absorpsjonskolonne C2 som anvendes i trinn b).

Fraksjonen eller fraksjonene av løsningsmiddelblandingen som fås fra regenereringskolonne D1, avkjøles til en temperatur som er nær temperaturen ved hvilken trinn b) utføres ved varmeveksling med én eller flere fraksjoner av løs-ningsmiddelblandingen som kommer fra trinn b) og eventuelt ved et ytterligere varmevekslingstrinn med et kjølefluid så som vann eller luft.

Absorpsjonstrinn b) utføres i kolonne C2 ved en temperatur på mellom for eksempel +10 og +40°C, men det er også mulig å redusere løsningsmiddel-andelen for utførelse av dette trinn ved lavere temperaturer, med en blanding av løsningsmidler som velges slik at de ikke blir alt for viskøse ved disse temperatur-nivåer.

Trykket ved hvilket absorpsjonstrinnet utføres i kolonne C2, kan være mellom flere hundre kPa og mer enn 10 MPa. Det kan for eksempel være nær 7 MPa.

I trinn c) kan naturgassen kjøles ved en temperatur på opp til for eksempel mellom 0 og -100°C, idet metanolinnholdet i fraksjonen av løsningsmiddelblan-dingen som sendes til toppen av kontaktkolonnen som anvendes i trinn b), juste-res under oppnåelse av et metanolinnhold i gassen som kommer fra trinn b), som gjør det mulig å hindre hydrater i å dannes ved den laveste temperatur oppnådd i trinn c).

Når gassen inneholder kondenserbare hydrokarboner, gjør kjølingen som utføres i trinn c), at det blir mulig å avdrive denne gass og justere hydrokarbon-duggpunktet til den verdi som er nødvendig for transport av gassen.

Denne kjøling kan også gjøre det mulig å fraksjonere denne gass for eksempel ved separering av LPCene som finnes i gassen. Det er i dette tilfelle mulig å anvende alle innretninger som er kjent for en fagperson på området, så som for eksempel destillasjonskolonner eller varmevekslere som drives med væske-tilbakeiøp.

I det minste en del av løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b), kan regenereres etter trykkreduksjon i en innretning som drives ved samtidig fraksjo-nering og varmeveksling.

En slik anordning er illustrert ved den utførelsesform som er vist i diagram-met på fig. 6.

Når trykket i løsningsmiddelblandingen som kommer fra absorpsjonstrinn

b), reduseres til det lave trykk ved hvilket regenereringstrinn c) utføres, fås det en væske-damp-blanding som separeres i ballong-separator B10. En væskefraksjon

av den delvis regenererte blanding av løsningsmidler uttas via pumpe P11 og til-føres absorpsjonskolonnen, noe som utføres i trinn b) ved et mellomliggende punkt. Den gjenværende fraksjon sendes inn i innretning EC1, hvor den bringes i kontakt med en gass-tilbakeløpsstrøm mens varmen utveksles med væskefraksjonen av løsningsmiddelblandingen som kommer ut fra veksler EC1 og sendes via pumpe P13 inn i veksler E10, hvor den oppvarmes ved hjelp av et ytre fluid.

Innretning EC1 kan for eksempel være en varmeveksler som er anordnet vertikalt og drives i motstrøm. Løsningsmiddelblandingen som kommer inn fra ballongseparator B10, sendes tii toppen av denne veksler. Den oppvarmes grad-vis ved fall i veksleren, noe som fører til dannelse av en gassfase som hovedsakelig inneholder syregasser og metanol som uttømmes i toppen via ledningsrør 19, ved sirkulering i veksler EC1 motstrøms til væskefasen som består av løs-ningsmiddelblandingen.

Når løsningsmiddelblandingen således er renset, går den ut i bunnen av veksler EC1. Den sendes tilbake via pumpe P13, oppvarmes i veksler E10 og av-kjøles ved at den ledes gjennom veksler EC1 hvor den varmer opp blandingen som faller. Ved uttaket fra veksler EC1 sendes den rensede løsningsmiddelblan-ding via ledningsrør 21 til toppen av absorpsjonskolonne C2 som anvendes i trinn

b).

Veksler EC1 kan for eksempel ha rørledninger og en kalander eller ellers

plater laget enten av slagloddet aluminium eller rustfritt stål.

Regenereringstrinnet kan utføres i to eller flere kolonner som drives under forskjellige betingelser for trykk og temperatur. Det er således mulig for eksempel å oppnå syregassfraksjoner med forskjellige sammensetninger, for eksempel en fraksjon som er konsentrert når det gjelder CO2 og en fraksjon som er konsentrert når det gjelder H2S.

Som allerede angitt, er det i dette tilfelle nødvendig å anvende et løs-ningsmiddel som er selektivt med hensyn til H2S som tungt løsningsmiddel. I løpet av en første regenereringsoperasjon blir C02 som finnes i løsningsmiddelblandin-gen, deretter separert. Hvis syregassene som fås ved denne første regenereringsoperasjon, inneholder H2S, kan, som allerede angitt, sistnevnte fjernes ved vasking motstrøms med en fraksjon av løsningsmiddelblandingen. H2S blir deretter separert fra løsningsmiddelblandingen i løpet av en andre regenereringsoperasjon.

Hver av disse regenereringsoperasjoner kan utføres i én eller flere destilla-sjonsdeler, og noen av dem kan utføres med samtidig varmeveksling.

Regenereringstrinn c) omfatter således minst to suksessive regenereringsoperasjoner, idet en gassfraksjon som er rik på C02, fås ved slutten av den første operasjon, og en gassfraksjon som er rik på H2S, fås ved slutten av den andre operasjon.

Som angitt, gjør fremgangsmåten det også mulig å separere urenheter så som merkaptaner, COS og CS2, som kan fjernes for eksempel med gassfraksjonen som er rik på H2S.

Claims (19)

1. Fremgangsmåte for dehydratisering og/eller fjerning av syrer fra, og/eller avdriving av, en gass, karakterisert ved at den omfatter at a) minst én fraksjon (2) av gassen (1) bringes i kontakt (i en sone C1) med en vannfase som inneholder metanol (3), idet gassen således er ladet med metanol ved utløpet fra trinn a), b) gassen som kommer ut fra trinn a) (gjennom 4 og 6), bringes i kontakt (i en sone C2) med en løsningsmiddelblanding (7) som omfatter metanol, vann og tyngre løsningsmiddel enn metanol, idet i det minste en del av gassen som kommer ut fra trinn b) (gjennom 9), således er fri for syregassene som den inneholder i begynnelsen ved prosessen, c) i det minste en del av løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b) (gjennom 8), og som er ladet med syregasser, regenereres ved trykkreduksjon (i V1, V2) og/eller oppvarming (i E1) ved frigjøring av i det minste en del av syregassene, idet løsningsmiddelblandingen som i det minste delvis er regenerert, ved slutten av trinn c) resirkuleres til trinn b) (gjennom 12 og P1), og d) gassen som fås fra trinn b) (gjennom 9), nedkjøles (i E3, E4) ved dannelse (i en sone B2) av en vannfase inneholdende metanol som i det minste delvis resirkuleres gjennom (41, P2 og 3) til trinn a).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at løsningsmidlet som er tyngre enn metanolen som innarbeides i løsningsmiddelblandingen som anvendes i trinn b), har et kokepunkt som er høyere enn kokepunktet for metanol og for vann og er i det minste delvis blandbart med vann og metanol.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at løsningsmidlet som er tyngre enn metanolen som innarbeides i løsningsmiddelblandingen som anvendes i trinn b), er et hydroksylert sekundært eller tertiært amin eller et polart løsningsmiddel så som DMF, NMP eller DMSO.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at kontakten som skapes (i C1) mellom minst en del (2) av gassen (1) som skal behandles og vannfasen (3) som inneholder metanolen som fås fra trinn d), skjer i trinn a) i motstrøm i en kolonne, idet vannfasen som uttømmes i bunnen av kolonnen, hovedsakelig er fri for metanol.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at gassen som fås fra trinn a) (gjennom 6), i trinn b) bringes i motstrøms kontakt med en kolonne, suksessivt med en fraksjon av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol og som sendes (gjennom 16) til et mellomliggende punkt i kontaktkolonnen, og deretter med en fraksjon av løsningsmiddelblandingen som har forholdsvis lavt innhold av metanol, og som sendes (gjennom 7) til toppen av kontaktkolonnen (C2).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b), regenereres ved trykkreduksjon (i V1, V2) og deretter ved oppvarming (i E1) motstrøms i en kontaktkolonne (D1), idet løsningsmiddelfasen som uttas i bunnen av kolonnen, utgjør fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som har forholdsvis lavt metanolinnhold og som innsprøytes (gjennom 7) i toppen av kontaktkolonnen (C2) som anvendes i trinn b).

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 -6, karakterisert ved at løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b), gjennomgår et første trinn for reduksjon av trykket (V1) til et mellomliggende trykk for frigjøring av i det minste en del av de ko-absorberte hydrokarboner.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at gassfraksjonen som fås ved reduksjonen av trykket til et mellomliggende trykk i løsningsmiddelblandingen som kommer fra trinn b), vaskes ved hjelp av en fraksjon av løsningsmiddelblandingen som har forholdsvis lavt metanolinnhold, oppsamlet i bunnen av regenereringskolonnen som anvendes i trinn c).

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 5-8, karakterisert ved at fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol, og som sendes til et mellomliggende punkt i kontaktkolonnen som anvendes i trinn b), fås ved redusering av trykket i det minste i en fraksjon av løsningsmiddelblandingen som kommer fra trinn b).

10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 5-9, karakterisert ved at fraksjonen av løsningsmiddelblandingen som er forholdsvis rik på metanol, og som sendes til et mellomliggende punkt i kontaktkolonnen som anvendes i trinn b), uttas ved et mellomliggende punkt i regenereringskolonnen som anvendes i trinn c).

11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-10, karakterisert ved at løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b), etter trykkreduksjon sendes til flere nivåer i regenereringskolonnen som anvendes i trinn c).

12. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-11, karakterisert ved at fraksjonen eller fraksjonene av løsningsmiddelblan-dingen som fås fra regenereringskolonnen som anvendes i trinn c), avkjøles til en temperatur som er nær temperaturen ved hvilken trinn b) utføres ved varmeveksling med løsningsmiddelblandingen som kommer fra trinn b) og eventuelt, ved et ytterligere varmevekslingstrinn, med et kjølefluid så som vann eller luft.

13. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-11, karakterisert ved at minst en del av løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b), regenereres etter trykkreduksjon, i det minste delvis i en kolonne (D1) hvorav minst en del varmeveksles (i E1) med minst en del av den regenererte løsningsmiddelblanding som resirkuleres til trinn b).

14. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-13, karakterisert ved at syregassene som frigjøres ved trykkreduksjon og/eller oppvarming av løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b), vaskes ved hjelp av en vannstrøm som fås fra trinn a) under gjenvinning av i det minste en del av metanolen som de inneholder, idet vannfasen som inneholder metanolen som således fås, resirkuleres til trinn a).

15. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-13, karakterisert ved at syregassene som frigjøres ved trykkreduksjon og/eller oppvarming av løsningsmiddelblandingen som fås fra trinn b), rektifiseres ved en temperatur som er lavere enn den temperatur ved hvilken trinn b) utføres, slik at de befris for metanolen og vannet som de inneholder.

16. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-15, karakterisert ved at (i D1) trinn b) utføres ved en temperatur på mellom +10 og +40°C.

17. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-15, karakterisert ved at naturgassen nedkjøles til en temperatur på mellom 0 og -100°C i trinn d), idet metanolinnholdet i fraksjonen av løsningsmiddelblan-dingen som sendes til toppen av kontaktkolonnen som anvendes i trinn b), juste-res under oppnåelse av et metanolinnhold i gassen som kommer fra trinn b), som gjør det mulig å hindre hydrater i å dannes ved den laveste temperatur som fås i trinn c).

18. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-17, karakterisert ved at det i trinn d) separeres en væskeformig hydrokar-bonfraksjon (gjennom 15) fra den behandlede gass, som deretter ved varmeveksling bringes til en temperatur som er nær start-temperaturen til gassen som skal behandles.

19. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-18, karakterisert ved at regenereringstrinn c) omfatter minst to suksessive regenereringsoperasjoner, idet en gassfraksjon som er rik på CO2, oppnås ved slutten av den første operasjon, og en fraksjon som er rik på H2S, oppnås i slutten av den andre operasjon.