NO315566B1 - Fremgangsmåte for törking av en gass ved hjelp av glykol, samt rensing av de gassformige rejekter - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for dehydratisering av en gass under anvendelse av et flytende tørkemiddel (glykol), innbefattende et rensetrinn for de gassformige utløpsstrømmer som utsendes under regenerering av det flytende tørkemiddel. Mer spesielt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for redu-sering av forurensning på grunn av gassutslipp fra naturgass-tørkeenheter. For-urensningen skyldes hovedsakelig følgende aromatiske forbindelser: benzen, toluen, etylbenzen og xylen (BTEX).

Dehydratisering av en gass, for eksempel en naturgass eller en raffinerigass, er en vanlig operasjon. Det muliggjør regulering av gassens duggpunkt og forhindrer dannelse av hydrater eller is under transport eller anvendelse av gassen; det kan redusere risikoen for korrosjon, o.s.v...

For dette formål bringes gassen for tiden i kontakt med et hydrofilt, flytende tørkemiddel; blant disse er glykoler meget alminnelig anvendt. Trietylenglykol (TEG) anvendes som oftest, i nesten 95% av tilfellene, på grunn av sin høye affi-nitet for vann, sin kjemiske stabilitet og sine lave omkostninger. For visse anven-delser kan imidlertid monoetylenglykol (MEG), dietylenglykol (DEG) eller tetra-etylenglykol (T4EG) være foretrukket.

t en vanlig gassdehydratiseringsenhet hvor det anvendes et flytende tørke-middel, for eksempel glykol, som vist på den medfølgende fig. 1, kommer den våte gass inn via ledning 1 i bunnen av en absorpsjonskolonne A1, som drives under trykk, hvor den kommer i kontakt med en motstrøm av flytende tørkemiddel innført øverst i kolonnen via ledning 3. Under kontakten absorberes vannet som finnes i gassen, av tørkemidlet. Den dehydratiserte gass går ut av absorpsjonskolonne A1 oventil ved høyt trykk via ledning 2. Tørkemidlet ladet med vann går ut fra bunnen av kolonne A1 og sendes via ledning 4 til den øverste del av en regenereringsenhet R1, hvor det anvendes som kjølefluid. Etter varmeveksling sendes tørke-midlet ladet med vann til en flash separasjonsbeholder S1, hvor trykket er lavere enn i absorpsjonskolonne A1.1 en del tilfeller sendes tørkemidlet ladet med vann, først til flash separasjonsbeholderen før det anvendes som kjølefluid i øverste del av regenereringsenhet R1. En stor del av gassen absorbert ved høyt trykk av tørkemidlet, separeres fra væskefasen i beholder S1. Gassen kan enten utsendes til atmosfæren via ledning 5, eller anvendes som brenngass under tørkemiddel-regenereringstrinnet, i hvilket tilfelle den sendes til brenneren for fordamper R2 for regenereringsapparat R1.

Det flytende tørkemiddel som inneholder vann, men som er separert fra gassen absorbert ved høye trykk, går ut av flash separasjonsbeholderen via ledning 7. Etter passasje gjennom minst én varmeveksler E1, sendes det via ledning 7 til termisk regenereringsapparat R1, hvor en del av vannet som er absorbert av tørkemidlet, fordampes og elimineres oventil via ledning 8, mens det regenererte tørkemidel som kommer ut via ledning 3, går gjennom veksler E1 og sendes via en pumpe P1 gjennom kjøler E4 og deretter til den øverste del av absorpsjonskolonne A1.

Det er imidlertid kjent at vannet ikke kan separeres fullstendig fra tørke-midlet under anvendelse av termisk fremgangsmåte ved atmosfæretrykk, siden tørkemidlet nedbrytes ved en temperatur på under sitt normale kokepunkt. Som eksempel koker TEG ved ca. 285°C, men det anvendes vanligvis en grense på 204°C under regenereringen for begrensing av nedbrytning. Ved denne temperatur er renheten av regenerert TEG nær 98,7 vekt%.

Når større renhet er ønskelig for det flytende tørkemiddel (glykol) for frembringelse av mer effektiv dehydratisering av gassen, består en vanlig me-tode i å følge det termiske rekonsentrasjonstrinn ved et avdrivingstrinn under anvendelse av en gass som er tørr eller inneholder en liten mengde vann, for eksempel en del av gasstrømmen som er blitt dehydratisert ved hjelp av tørke-midlet, som beskrevet spesielt i US-patent US-A-3 105 748.

En ytterligere teknikk består i at rekonsentreringstrinnet følges av et avdrivningstrinn under anvendelse av et flytende avdrivningsmiddel ved omgivelsestemperatur og -trykk og dannelse av en heteroazeotrop med vann. Denne utforming, som er beskrevet i fransk patent FR-B-2 698 017 spesielt, omfatter: 1) Et fordampningstrinn for det flytende tørkemiddel med vann; 2) Et tørkemiddel-destillasjonstrinn omfattende minst ett destillasjonsstadium; 3) Et avdrivningstrinn for det flytende tørkemiddel som er blitt delvis regenerert i trinn 1 og 2, under anvendelse av det fordampede avdrivningsmiddel; 4) Et trinn for kondensering av dampen som kommer ut av destillasjonstrinn 2, under dannelse av to væskefaser, hvor én hovedsakelig er vann og den andre hovedsakelig er avdrivningsmiddel; 5) Oppvarming av væskefasen som er rik på avdrivningsmiddel fra trinn 4, idet oppvarmingen regenererer en dampfase som er rikere på vann enn væskefasen, og en væskefase som er uttømt for vann; 6) Tilbakeføring av væskefasen som hovedsakelig utgjøres av avdrivningsmiddel, fra trinn 5 til trinn 3.

Ved dehydratiseirngsprosesser hvor den behandlede naturgass eller raffinerigass inneholder aromatiske forbindelser (BTEX: benzen, toluen, etylbenzen og xylen), under absorpsjonsfasen, blir tørkemidlet som kan være en glykol - vanligvis trietylenglykol (TEG) - som også er et løsningsmiddel for aromatisk forbindelse, ladet med BTEX.

På grunn av kokepunktene for BTEX ved atmosfæretrykk, d.v.s. i området 80-144°C, separeres lite av disse forbindelser fra tørkemidlet i flash separasjonsbeholderen beskrevet ovenfor, som drives ved lavt trykk og høy temperatur. Hovedmengden av de aromatiske forbindelser separeres fra tørkemidlet når det oppvarmes i regenereringskolonnen.

Dampene som utsendes av en TEG-fordampningsenhet, kan ha meget høyt totalt innhold av aromatiske forbindelser (mer enn 30%). En spesiell sam-mensetning (behandling av et naturgassfelt ved Whitney Canyon, Wyoming, USA) er gitt nedenfor (vekt%), som en indikasjon:

Sammensetningen av utløpsstrømmen varierer avhengig av beskaffenhe-ten av gassen som skal behandles, temperaturen og strømningshastigheten for TEG som sirkulerer i anlegget. Denne utløpsstrøm må reduseres for å oppfylle nye bestemmelser angående utsendelse av toksiske substanser til atmosfæren. I USA vil som eksempel «Clean Air Act Amendment» fra 1990 drastisk redusere de akseptable nivåer av BTEX som utsendes til atmosfæren på amerikansk territo-rium. Alle enheter som sender ut mer enn 100 tonn BTEX pr. år eller 25 tonn pr. år av hvilken som helst kombinasjon av disse 4 forbindelser, overvåkes og regule-res.

For imøtekommelse av de nye bestemmelser angående utsendelse av toksiske substanser til atmosfæren, har de aktuelle fabrikanter modifisert eksisteren-de gassdehydratiseringsenheter under anvendelse av følgende teknikker: Dampforbrenning, som kan utføres i en flammeforbrenningsovn utstyrt med brenngass dannet av enheten, som har den ulempe at det fordrer meget høy in-vestering.

Dampkondensering under dannelse av vann og BTEX, samt tyngdekrafts-separasjon i en trefase-separasjonsbeholder, er beskrevet detaljert i US-A-3 867 736 og vist skjematisk på fig. 2. Ved denne teknikk sendes gassutslippene som går ut øverst i termisk regenereringsapparat R1, via ledning 8 til en kondensator C1, vanligvis en luftavkjølt veksler. De forskjellige fluider som kommer ut av kondensator C1, sendes til en trefase-separasjonsbeholder B1, hvor en væskefase som hovedsakelig inneholder vann, evakueres via ledning 11, og en væskefase som hovedsakelig inneholder hydrokarboner, ekstraheres som sidestrøm via ledning 10, idet separasjonen skjer under tyngdekraft-innvirkning. Gassfasen som kommer ut av trefase-beholder B1 via ledning 9, består av vanndamp og inneholder en restmengde hydrokarboner som ofte overstiger miljøgrensene, noe som vil kunne sees i eksempel 2 nedenfor.

Det er kjent en industriell prosess hvor det anvendes to kondensatorer i likhet med C1 og to trefase-beholdere i likhet med B1. Ved en slik prosess kan man behandle dampene som utsendes fra flash separasjonsbeholder S1 og fra regenereringskolonne R1.

US-A-5 209 762 beskriver en forbedring i forhold til ovennevnte prosess som kan eliminere de aromatiske forbindelser oppløst i det flytende vann som ekstraheres fra trefasebeholderen.

Ved en annen teknikk installeres en primær-kondensator i dampkretsløpet, fulgt av en skrue-kompressortype. De ikke-kondenserbare damper gjen-innføres i behandlingsenheten.

Ved en ytterligere teknikk blir en gass tørket og behandlet under anvendelse av et løsningsmiddel som består av en glykol, N-metylkaprolaktam og vann. Konsentrasjonen av glykolen (fortrinnsvis TEG) er i området 80-97%. Denne me-tode er beskrevet i US-A-4 479 811.

Endelig er gassgjennomtrenging blitt beskrevet for denne anvendelse, i US-A-5 399 188. En blanding av vann og TEG sirkulerer inne i en bunt hulfibrer i et kammer. Den våte gass som inneholder BTEX, sendes til kammeret. Bare vann blandet med glykol går gjennom membranen. Følgende gjenvinnes ved kammer-uttaket: • en gass som alltid inneholder BTEX; • en løsning som inneholder vann og TEG, og som kan regenereres uten risiko for BTEX-utsendelser.

Oppfinnelsen angår en ny fremgangsmåte som innbefatter kondensering av

.damper fra tørkemiddel-regenereringsapparatet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har spesielt den fordel at det dannes rensede gassformige utløpsstrømmer som kan utsendes direkte til atmosfæren eller gjennom et vanlig flammesystem (uten forbrenningsovn) eller som kan anvendes på nytt i anlegget.

Oppfinnelsen tilveiebringer generelt en fremgangsmåte for dehydratisering av en våt gass valgt blant naturgass og raffinerigasser, som i det vesentlige inneholder metan og andre lette alkaner, BTEX (benzen, toluen, etylbenzen og xylener), vann og eventuelt karbondioksyd, nitrogen og/eller hydrogensulfid, under anvendelse av et hydrofilt flytende tørkemiddel, med regenerering av det flytende tørkemiddel, idet fremgangsmåten omfatter: a) et trinn for absorbering av vann og BTEX ved at den våte gass bringes i kontakt med det flytende tørkemiddel som er blitt regenerert i trinn c),

hvorved det dannes en tørr utløpsgass og en strøm av flytende tørkemiddel

ladet med vann og BTEX;

b) et trinn for separering av det ladede flytende tørkemiddel i en damp som hovedsakelig inneholder metan, vanndamp og en del av BTEX, og en

væskefase som hovedsakelig inneholder det flytende tørkemiddel ladet

med vann og BTEX;

c) et trinn for regenerering av det flytende tørkemiddel, som omfatter en fordampningssone og en destillasjonssone, hvor det flytende tørkemiddel

ladet med vann og BTEX, sendes til destillasjonssonen, fra hvilken en

damp inneholdende vann og BTEX og det regenererte flytende tørkemiddel ekstraheres, idet sistnevnte sendes som tørkemiddel til inntaket til

absorpsjonssonen i trinn a);

d) et trinn for kondensering av dampen fra destillasjonssonen, fulgt av separering i tre faser: en gassformig utløpsstrøm inneholdende BTEX, en flytende

hydrokarbonfase inneholdende BTEX og en vandig væskefase; og

e) behandling av i det minste den gassformige utløpsstrøm inneholdende BTEX i en vaskesone ved absorbering av BTEX med en del av det regenererte flytende tørkemiddel som tas fra et sted i prosessen, og tilbakeføring av tørkemidlet, med BTEX absorbert, til et sted i regenereringssonen i trinn b), idet den gassformige utløpsstrøm som kommer ut fra vaskesonen, er blitt befridd for BTEX.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert under henvisning til fig. 4: I trinn a) bringes den våte gasstrøm 1 i kontakt med en motstrøm av flytende tørkemiddel 3 i absorpsjonskolonne A1, idet det dannes en tørr gassformig utløpsstrøm 2, som går ut oventil, og en strøm av flytende tørkemiddel 4, ladet med vann og BTEX, som går ut fra bunnen av absorpsjonskolonne A1.

I dette trinn kommer den våte gass inn ved produksjonstrykket (vanligvis 2 til 15 MPa) og ved en temperatur på under 50°C. Hvis gassproduksjonstemperatu-ren er høyere enn denne verdi, vil gassen bli avkjølt, for eksempel under anvendelse av en luftavkjølt veksler, før den kommer inn i kolonne A1. Det flytende tørkemiddel som innføres i den øverste del av kolonne A1, har som vanlig en temperatur som er ca. 5°C høyere enn temperaturen i gassen som skal behandles.

I trinn b) sendes det ladede flytende tørkemiddel 4 etter at det har passert inne i den øverste del av destillasjonskolonne D1 til en flash separasjonsbeholder S1, hvor en damp-utløpsstrøm 5 separeres, som går ut oventil, inneholdende hovedsakelig metan, vanndamp og BTEX; og en væskefase 7, som hovedsakelig inneholder det flytende tørkemiddel ladet med vann og BTEX, går ut fra bunnen.

I dette trinn går strømmen av flytende tørkemiddel ladet med vann og BTEX ut via ledning 4 ved temperaturen i gassen som skal behandles; den sendes van ligvis som kjølefluid til øverste del av destillasjonskolonnen D1 i regenereringsapparat R1, hvor temperaturen i tørkemidlet vanligvis øker med ca. 10°C. Trykket i tørkemidlet som sendes til flash separasjonsbeholderen S1, reduseres til 0,2-0,5 MPa, og temperaturen i det, avhengig av driftsbetingelsene, kan variere mellom 50 og 85°C.

I trinn c) ledes den flytende tørkemiddelstrøm 7, som er ladet med vann og BTEX, gjennom en varmeveksler E1 til destillasjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1, som også innbefatter en fordamper R2. Fra regenereringsapparat R1 går en damputløpsstrøm 8, som inneholder vann og BTEX, ut oventil. En flytende utløpsstrøm 3 som utgjør det regenererte flytende tørkemiddel, går ut fra bunnen, passerer gjennom varmeveksler E1 og pumpe P1 og sendes til den øverste del av absorpsjonskolonne A1 fra trinn a).

I dette trinn gjenoppvarmes den flytende tørkemiddelstrøm i veksler E1, som er dimensjonert for tilpasning av en variasjon i temperatur på minst ca. 100°C mellom strøm 7 (oppvarmet) og strøm 3 (avkjølt). Damputløpsstrøm 8 går vanligvis ut av destillsjonskolonne D1 ved en temperatur på ca. 80-90°C og ved atmosfæretrykk. Det regenererte flytende tørkemiddel går ut fra bunnen av fordamper R2 ved en temperatur på ca. 200°C, og temperaturen reduseres med minst ca. 100°C i veksler E1, som angitt ovenfor. Temperaturen i det regenererte tørke-middel tilpasses til betingelsene i kolonne A1: det avkjøles, vanligvis i en veksler E4, til en temperatur som er ca. 5°C høyere enn temperaturen i gassen som skal behandles. Trykket tilpasses også under anvendelse av pumpe P1 til trykket i absorpsjonskolonne A1.

I trinn d) kondenseres den gassformige utløpsstrøm 8 som kommer ut fra øverste del i destillasjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1, i en kondensator C1 og sendes til en trefase-separasjonsbeholder B1, fra hvilken en gassholdig utløpsstrøm 9 som inneholder BTEX, går ut fra dens øvre del, en hydrokarbonfase 10, som inneholder BTEX, går ut som en sidestrøm, og en vandig flytende fase 11 går ut fra bunnen.

Utløpsstrømmen fra øverste del av destillasjonskolonne D1 avkjøles i kondensator C1, som vanligvis er en luftavkjølt veksler, til ca. 50°C eller lavere, avhengig av driftsbetingelsene. Trefase-separasjonsbeholderen B1 har denne temperatur og atmosfæretrykk; dette er også tilfellet for gassformig utløpsstrøm 9.

Endelig, i trinn e), sendes den gassformige utløpsstrøm 9 som en oppover-strøm til vaskekolonne L1, hvor den bringes i kontakt med en motstrøm av en væskestrøm 12 som er blitt uttatt fra kretsen med det regenererte flytende tørke-middel. En strøm av flytende tørkemiddel 13, som har absorbert BTEX, kommer ut fra bunnen av vaskekolonnen L1 og føres tilbake til regenereringsapparat R1, og en gassformig utløpsstrøm som er fri for BTEX, kommer ut oventil.

I dette trinn representerer strømmen av regenerert flytende tørkemiddel som anvendes for vasking, vanligvis 3-10% av strømmen som innsprøytes til absorpsjonskolonne A1. For at vaskingen skal være effektiv, er temperaturen i det anvendte tørkemiddel med fordel minst 5°C høyere enn temperaturen i den gassformige utløpsstrøm som skal behandles. Denne temperatur tilpasses til driftsbetingelsene, vanligvis ved hjelp av en varmeveksler E3. Det innsprøytede tørkemiddel går ut fra bunnen av vaskekolonne L1 ved en temperatur som i den gassformige utløpsstrøm som skal behandles.

Det kan tenkes ut forskjellige former for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Det regenererte tørkemiddel som anvendes til vasking av de gassformige utløpsstrømmer fra trefase-separator B1, kan således uttas fra tilførselsrøret til absorpsjonsanordning A1, som vist i anordningen på fig. 4-6. Denne utformning omgår behovet for installering av en veksler og en pumpe på stedet.

I dette tilfelle kan tørkemidlet, ladet med BTEX, som kommer ut fra bunnen av vaskekolonne L1 via ledning 13, sendes til tilførselsrør 7 for destillasjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1 oppstrøms for varmeveksler E1, som vist på fig. 4.

Tørkemidlet ladet med BTEX, som kommer ut av vaskekolonne L1 via ledning 13, kan også sendes til tilførselsrør 7 for destillasjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1 nedstrøms for varmeveksler E1, som vist på fig. 5.

Det kan også innsprøytes direkte til den øverste del av destillasjonskolonne D1 i regenerator R1, eller til et mellomliggende nivå, som vist med stiplede linjer på fig. 5.

I disse forskjellige tilfeller er tilleggs-energiforbruket av fordamperen som forårsakes av tilsetting av dette kalde fluid, lav, siden bare en liten del av tørke-middelstrømmen anvendes for denne vaskeoperasjon.

Det er også mulig å utføre varmeveksling mellom tørkemidlet som kommer ut av kolonne L1, og den øverste del av regenereringskolonnen, ved at det bevir-kes en delvis tilbakestrømming som angitt på fig. 6. Denne anordning betyr at tørkemidlet kan gjenoppvarmes mens all, eller en del av, den fordrede kondensering i den øverste del av regenereringskolonne D1 finner sted.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan den regenererte flytende tørkemiddelstrøm 12 som forsyner den øverste del av vaskekolonnen L1, også uttas fra fordamper R2 via en pumpe P2 og ledes gjennom en varmeveksler E2, og hvis nødvendig gjennom en veksler E3, hvor den avkjøles, og det flytende tørkemiddel 13, som har BTEX absorbert og går ut fra bunnen av vaskekolonne L1, tilbakeføres, idet den ledes gjennom varmeveksler E2 hvor den gjenoppvarmes, til fordamper R2. Denne utforming er vist på fig. 3.

For vesentlig forbedring av dehydratiseringen av en naturgass eller en raffinerigass, kan regenerering av det flytende tørkemiddel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatte en avdrivningsoperasjon, for eksempel under anvendelse av en tørr gass som gjenvinnes som en utløpsstrøm fra absorpsjonskolonne A1, eller under anvendelse av et avdrivningsmiddel som er flytende ved omgivelsestemperatur og -trykk og som danner en heteroazeotrop med vann. Avdrivningsmidlet er vanligvis en blanding av hydrokarboner som hovedsakelig inneholder benzen. Regenere-ringsprosessen for det flytende tørkemiddel kan så inndeles i følgende 6 trinn: 1) et fordampningstrinn for det flytende tørkemiddel ladet med vann; 2) et destillasjonstrinn for tørkemidlet omfattende minst ett destillerings-stadium; 3) et avdrivningstrinn for det flytende tørkemiddel som er blitt delvis regenerert i trinn 1 og 2, under anvendelse av det fordampede avdrivningsmiddel; 4) et trinn for kondensering av dampen som kommer ut av destillasjonstrinn 2, idet kondenseringen danner to væskefaser, hvorav én hovedsakelig er vann og den andre hovedsakelig er avdrivningsmiddel; 5) oppvarming av væskefasen som er rik på avdrivningsmiddel fra trinn 4, idet oppvarmingen regenererer en dampfase som er rikere på vann enn væskefasen, og en væskefase som er uttømt for vann; 6) tilbakeføring av væskefasen som hovedsakelig utgjøres av avdrivningsmiddel, fra trinn 5 til trinn 3.

En spesiell utførelse av fremgangsmåten er beskrevet mer detaljert nedenfor under henvisning til fig. 7. Ved denne utførelse blir det flytende avdrivningsmiddel fra trinn 4 delvis fordampet i løpet av et første oppvarmingstrinn, idet det dannes en dampfase som er anriket med vann, og som tilbakeføres oppstrøms for trinn 4, og en væskefase som er uttømt for vann, som fordampes før den sendes til trinn 1.

Denne anordning betyr at det flytende tørkemiddel kan avdrives ved hjelp av en dampfase som praktisk talt ikke inneholder mer vann, og således oppnås det mer effektiv regenerering av det flytende tørkemiddel.

Tilførselsstrømmen som skal behandles, kommer inn via ledning 4 i øverste del av destillasjonsapparat D1. Etter passering inn i flash separasjonsbeholder S1, sendes den via ledning 7 til veksler E1, hvor den oppvarmes ved det regenererte flytende tørkemiddel som kommer inn via ledning 3. Tilførselsstrømmen går ut av veksler E1 via ledning 7 og går inn i destillasjonsapparat D1, som er over, suksessivt fra topp til bunn, en fordampningssone R2, en avdrivningssone S2 og en reservoartank B2.

Temperaturen i fordampningssone R2 er vanligvis i området 150-250°C.

Det absolutte trykk i montasjen som utgjøres av destillasjonsapparat D1, fordamper R2, avdrivningssone S2 og beholder B2, er vanligvis i området 50-200 kPa.

I fordamper R2 fordampes hovedandelen av vannet og produkter som er lettere enn tørkemidlet som absorberes av sistnevnte. Det flytende tørkemiddel, som er uttømt for vann, faller på grunn av tyngdekraften fra fordamper R2 til avdrivningssone S2, hvor det bringes i kontakt med en motstrøm av dehydratisert avdrivningsmiddel som kommer inn i beholder B2 via ledning 15.

Det regenererte flytende tørkemiddel går ut av beholder B2 via ledning 3, passerer gjennom veksler E1, hvor det avkjøles ved hjelp av tilførselsstrømmen som kommer inn via ledning 7, og gjen-innsprøytes i øverste del av absorpsjonskolonne A1 via pumpe P1.

Vannet, avdrivningsmidlet og andre produkter som fordampes i fordamper R2, går ut av destillasjonsapparat D1 via ledning 8 og blandes, hvis nødvendig, med damp som kommer fra beholder B3 via ledning 16, og avkjøles i kondensator C1. Den delvis kondenserte blanding kommer inn i beholder B1.

Fra denne evakueres de letteste forbindelser fra prosessen i gassform via ledning 9; vann evakueres fra prosessen via ledning 11 med andre hydrofile forbindelser; avdrivningsmidlet og andre hydrofobe forbindelser sendes, mettet med vann, via ledning 10 og gjennom pumpe P2, til veksler E5, hvor de delvis fordampes og sendes via ledning 17 til beholder B3.

Dampfasen som dannes i veksler E5, som er rikere på vann enn væsken som kommer inn via ledning 10, kan vanligvis evakueres fra prosessen. Det er imidlertid mer fordelaktig å sende den tilbake via ledning 16 oppstrøms for kondensator C1, med dampen som går ut av destillasjonsapparat D1 via ledning 8.

Væskefasen som går ut av beholder B3 via ledning 18, og som er mer uttømt for vann enn væsken som kommer inn via ledning 10, deles for konstant opprettholdelse av strømmingshastigheten for avdrivningsmidlet i kretsen: en fastsatt andel sendes til fordamper E6 via ledning 20; eventuelt overskudd som skyldes tørkemidlets absorbering av en del av gass-strømmen som behandles i løpet av dehydratiseringstrinnet, evakueres fra prosessen via ledning 19.

Dampfasen som går ut av fordamper E6 via ledning 15, sendes til beholder B2.

Det er kjent at under utnyttelse av et naturgassfelt kan gassens sammen-setning variere og ha varierende konsentrasjoner av aromatiske forbindelser, som beskrevet i «Glycol Experience in the Brae Field», J.H. Miller og K.A. 0'Donnell, presentert i London på konferansen med tittel «Developments in Separation Sys-tems» i mars 1993. Anvendelse av et avdrivningstrinn som beskrevet ovenfor, må følges av overvåking av nivået av avdrivningsmiddel. Når det dannes en gass som er rik på aromatiske forbindelser, øker volumet av avdrivningsmiddel i løpet av trinn 3, og leilighetsvis må trefase-separatoren B1 rengjøres og overskuddet av aromatiske forbindelser sendes til flash separator B3. Hvis gassen ikke inneholder noen aromatiske forbindelser, vil den bli ladet med disse forbindelser i løpet av trinn 3.1 trinn 4 vil væskefasen som hovedsakelig er vann, kondenseres, mens den andre væskefase, som hovedsakelig er avdrivningsmiddel, vil ha lite volum eller vil ikke finnes. Volumet av avdrivningsmiddel som prosessen inneholder, kan således reduseres og vil måtte påfylles. Én operasjonsmåte som anvendes i Nordsjøen for overvinning av variasjoner i mengden av aromatiske forbindelser som finnes i den produserte gass, består av veksling av perioder med normal anvendelse av prosessen med perioder i løpet av hvilke brenngass anvendes som avdrivningsmiddel. Disse sistnevnte perioder betyr at det kan dannes en reserve av avdrivningsmiddel.

Når avdrivningsmidlet kombineres med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er denne driftsmåte ikke lenger nødvendig. Nesten alle de aromatiske BTEX-forbindelser gjenvinnes og konsentreres i trefase-beholder B1, og BTEX kan med fordel anvendes til overvinning av variasjoner i volumet av avdrivningsmiddel.

De aromatiske forbindelser som kommer med tilførselsstrømmen, opp-hopes i beholder B1, og renseledning 19 kan drives slik at mengden av avdrivningsmiddel som finnes i beholder B1, holdes konstant, for eksempel ved regulering av rensestrømhastigheten under anvendelse av en nivåregulator.

Rensingen kan utføres enten ved uttaket i beholder B1 ved regulering av nivået i beholder B1, eller ved uttaket i beholder B3 ved regulering av nivået i beholder B3. Denne sistnevnte ordning har den fordel at det dannes en dehydratisert væskefraksjon. Denne væskefraksjon kan enten blandes på nytt med gassen og deretter fordampes, eller den kan oppgraderes separat.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det være fordelaktig å anvende minst en del 6 av gassformig utløpsstrøm 5 fra flash separasjonsbeholder S1 som gassformig brennstoff for fordamper R2.

Gassformig utløpsstrøm 5 fra flash separasjonsbeholder S1 kan innsprøy-tes i trefase-beholder B1, hvor den kan innsprøytes i delvis kondensert form. Dampen forener seg med den som separeres i beholder B1 og som går ut derfra via ledning 9 for behandling i vaskekolonne L1 i henhold til oppfinnelsen. Denne mulighet er vist som stiplede linjer på fig. 4.

Det er også mulig å installere en vaskekolonne L2 for gassformig utløps-strøm 5 fra flash separasjonsbeholder S1, som tilføres regenerert flytende tørke-middel i den øverste del, med de samme muligheter for uttaking og tilbakeføring som beskrevet ovenfor for vaskekolonne L1.

Den gassformige utløpsstrøm som kommer ut av kolonne L1 via ledning 14, er fri for BTEX-fraksjonen, men er også dehydratisert. Den kan således komprimeres på nytt ved hjelp av kompressor K1 og blandes med den behandlede gass som angitt på fig. 4. Eventuelt, og avhengig av sammensetningen av gassen som skal behandles, kan utløpsstrømmene 2, 5 og 14, utløpsstrøm 5 eller den gassformige utløpsstrøm fra vaskekolonne L2 som behandler utløpsstrøm 5, kombine res med utløpsstrøm 14. Produksjonsutbyttet for den behandlede gass kan således forbedres, noe som gir en ytterligere fordel ved prosessen. Utløpsstrøm 14 kan også anvendes som brennstoff for oppvarming av fordamper R2 for regenere-ringssystem R1.

Følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

EKSEMPLER

I eksemplene ble det vurdert et naturgassfelt som produserte 5896 millioner (s) m<3>gass pr. dag med tørr-sammensetning som oppført i kolonne 1 i tabell 1. Molmassen av den tørre gass var 21,5 g/mol, d.v.s. 0,37 vekt%, BTEX. Denne gass var mettet med vann ved produksjonstemperaturen og -trykket (51 °C, 6,1 MPa) og inneholdt 390 kg vann pr. million m<3>.

Eksempel 1 (sammenlikningseksempel)

Gassen ble sendt til en vanlig dehydratiseringsenhet som ble drevet med TEG, som vist på fig. 1.

I dette eksempel

var strømmingshastigheten for TEG som sirkulerte i prosessen, 32000 m<3>

pr.dag;

inneholdt den regenererte TEG som ble innsprøytet i den øverste del av

absorpsjonsanordning A1,1,2 vekt% restvann;

opererte absorpsjonsanordning A1 ved 51 °C og 6,1 MPa;

opererte flash separasjonsbeholder S1 ved 85°C og 0,5 MPa. BTEX-konsentrasjonen i gass-utløpsstrømmen (7,49 kg/t) betydde at den kunne anvende som brenngass. Imidlertid kunne lokale betingelser eller streng

lovgivning nødvendiggjøre behandling av den;

temperaturen i fordamperen for regenereringskolonne 4 var 204°C; regenereringen ble utført ved atmosfæretrykk.

Sammensetningen av utløpsstrøm 8 fra regenerator R1 er vist i kolonne 2

i tabell 1. En enhet av denne type tømte ut 56,9 kg BTEX pr. time.

Eksempel 2 (Sammenlikningseksempel)

Gassen ble dehydratisert under anvendelse av en vanlig enhet omfattende en kondensator, som reduserte temperaturen i dampene fra regenereringskolonne R1 til 55°C, og en trefase-tyngdekraftssepareringsbeholder (fig. 2). Alle de andre drrftsbetingelser var identiske med betingelsene ifølge eksemplet beskrevet ovenfor.

Sammensetningen av gass-utløpsstrøm 9 fra trefase-beholderen er vist i kolonne 3 i tabell 1. En slik enhet tømte ut 29,8 kg BTEX pr. time.

Eksempel 3 (Ifølge oppfinnelsen)

Gassen ble dehydratisert med en enhet som innbefattet en kondensator, som reduserte temperaturen i dampene fra regenereringskolonne 4 til 55°C, og en trefase-tyngdekraftsseparasjonsbeholder. Dampene som kom ut fra denne beholder, ble tatt inn i vaskekolonne L1 beskrevet på fig. 4.

I dette eksempel

omfattet vaskekolonnen minst tre teoretiske trinn;

var strømmingshastigheten for strøm 12 av regenerert TEG fra regenereringskolonnen, innsprøytet i den øverste del av vaskekolonnen, 500 kg pr. time.

Sammensetningen av utløpsstrøm 14 fra denne kolonne er vist i kolonne 4 i tabell 1. En slik enhet tømte ut bare 3,9 kg BTEX pr. time.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for dehydratisering av en våt gass valgt blant naturgass og raffinerigasser, som omfatter metan og andre lette alkaner, BTEX (benzen, toluen, etylbenzen, xylener), vann og eventuelt karbondioksyd, nitrogen og/eller hydrogensulfid, under anvendelse av et hydrofilt flytende tørkemiddel, med regenerering av det flytende tørkemiddel, karakterisert vedat den omfatter a) et trinn for absorbering av vann og BTEX ved at den våte gass bringes i kontakt med det flytende tørkemiddel som er blitt regenerert i trinn c), hvorved det dannes en tørr utløpsgass og en strøm av flytende tørkemiddel ladet med vann og BTEX; b) et trinn for separering av det ladede flytende tørkemiddel i en damp som hovedsakelig inneholder metan, vanndamp og en del av BTEX, og en væskefase som hovedsakelig inneholder det flytende tørkemiddel ladet med vann og BTEX; c) et trinn for regenerering av det flytende tørkemiddel, som omfatter en fordampningssone og en destillasjonssone, hvor det flytende tørkemiddel ladet med vann og BTEX sendes til destillasjonssonen, fra hvilken en damp inneholdende vann og BTEX og det regenererte flytende tørkemiddel ekstraheres, idet sistnevnte sendes som tørkemiddel til inntaket til absorpsjonssonen i trinn a); d) et trinn for kondensering av dampen fra destillasjonssonen, fulgt av separering i tre faser: en gassformig utløpsstrøm inneholdende BTEX, en flytende hydrokarbonfase inneholdende BTEX og en vandig væskefase; og e) behandling av i det minste den gassformige utløpsstrøm inneholdende BTEX i en vaskesone ved absorbering av BTEX med en del av det regenererte flytende tørkemiddel som tas fra et sted i prosessen, og tilbakeføring av tørkemidlet, med BTEX absorbert, til et sted i regenereringssonen i trinn b), idet den gassformige utløpsstrøm som kommer ut fra vaskesonen, er blitt befridd for BTEX.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat i trinn a) bringes den våte gasstrøm (1) i kontakt med en motstrøm av flytende tørkemiddel (3) i absorpsjonskolonne A1, idet det dannes en tørr gassformig ut-løpsstrøm (2), som går ut oventil, og en strøm av flytende tørkemiddel (4), ladet med vann og BTEX, som går ut fra bunnen av absorpsjonskolonne A1; I trinn b) sendes det ladede flytende tørkemiddel (4), etter at det har passert inne i den øverste del av destillasjonskolonne D1, til en flash separasjonsbeholder S1, hvor en damp-utløpsstrøm (5) separeres, som går ut oventil, inneholdende hovedsakelig metan, vanndamp og BTEX; og en væskefase (7), som hovedsakelig inneholder det flytende tørkemiddel ladet med vann og BTEX, går ut fra bunnen; i trinn c) ledes tørkemiddelstrømmen (7), som er ladet med vann og BTEX, gjennom en varmeveksler E1 til destillasjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1, som også innbefatter en fordamper R2; fra regenereringsapparatet går en damp-utløps-strøm (8), som inneholder vann og BTEX, ut oventil, og en flytende utløps-strøm (3), som utgjør det regenererte flytende tørkemiddel, kommer ut fra bunnen, går gjennom varmeveksler E1 og sendes til den øverste del av absorpsjonskolonne A1 i trinn a); i trinn d) kondenseres den gassformige utløpsstrøm (8) som kommer ut fra øveste del av destillasjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1, i en kondensator C1, og sendes til en trefase-separasjonsbeholder B1, fra hvilken en gassformig utløps-strøm (9) som inneholder BTEX, går ut fra dens øvre del, en hydrokarbon-fase (10) som inneholder BTEX, går ut som en sidestrøm, og en vandig flytende fase (11) går ut fra bunnen; og i trinn e) sendes den gassformige utløpsstrøm (9) som en oppoverstrøm til vaskekolonne L1, hvor den bringes i kontakt med en motstrøm av en væskestrøm (12) som er blitt uttatt fra kretsen med det regenererte flytende tørkemiddel; en strøm av flytende tørkemiddel (13), som har absorbert BTEX, kommer utfra bunnen av vaskekolonnen L1 og føres tilbake til regenereringsapparat R1, og en gassformig utløpsstrøm som er fri for BTEX, går ut oventil.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat strømmen av regenerert flytende tørkemiddel (12) som forsyner den øverste del av vaskekolonne L1, flyttes fra tilførselsledningen (3) for det regenererte flytende tørkemiddel til absorpsjonskolonnen A1.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat det flytende tørkemiddel (13) som har BTEX absorbert og går ut fra bunnen av vaskekolonne L1, returneres til tilførselsledningen (7) til destillsjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1, oppstrøms for varmeveksler E1.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat det flytende tørkemiddel (13) som har BTEX absorbert og går ut fra bunnen av vaskekolonne L1, returneres til tilførselsledningen (7) til destillsjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1, nedstrøms for varmeveksler E1.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat det flytende tørkemiddel (13) som har BTEX absorbert og går ut fra bunnen av vaskekolonne L1, returneres direkte til den øverste del av destillasjonskolonne D1 i regenereringsapparat R1.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat strømmen av regenerert flytende tørkemiddel (12) som forsyner den øverste del av vaskekolonne L1, uttas fra fordamperen R2 via en pumpe P1 og gjennom en varmeveksler E2, hvor den avkjøles, og flytende tørkemiddel (13), som har BTEX absorbert og går ut fra bunnen av vaskekolonne L1, føres tilbake gjennom varmeveksler E2, hvor det gjen-oppvarmes, til fordamper R2.

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 2-7,karakterisert vedat den videre omfatter et avdrivningstrinn for det flytende tørkemiddel som skal regenereres.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert vedat avdriving utføres under anvendelse av en fraksjon av tørr gass som gjenvinnes som en utløpsstrøm fra absorpsjonskolonne A1.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert vedat det anvendes et flytende avdrivningsmiddel ved omgivelsestrykk og -temperatur, som danner en heteroazeotrop med vannet, idet fremgangsmåten for regenerering av det flytende tørkemiddel således omfatter

1) et fordampningstrinn for det flytende tørkemiddel med vann;

2) et destillasjonstrinn for tørkemidlet, omfattende minst ett destillasjonsstadium;

3) et avdrivningstrinn for det flytende tørkemiddel som er blitt delvis regenerert i trinn 1 og 2, under anvendelse av det fordampede avdrivningsmiddel;

4) et trinn for kondensering av dampen som går ut av destillasjonstrinn 2, under dannelse av to væskefaser, hvorav én hovedsakelig er vann og den andre hovedsakelig er avdrivningsmiddel;

5) oppvarming av væskefasen som er rik på avdrivningsmiddel fra trinn 4, idet oppvarmingen regenererer en dampfase som er rikere på vann enn væskefasen, og en væskefase som er uttømt for vann;

6) Tilbakeføring av væskefasen som hovedsakelig utgjøres av avdrivningsmiddel, fra trinn 5 til trinn 3.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert vedat avdrivningsmidlet omfatter aromatiske hydrokarboner.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10 eller 11, karakterisert vedat hydrokarbonfasen 10 inneholdende BTEX som kommer ut fra trefase-beholderen B1 som sidestrøm, anvendes til påfylling av avdrivningsmidlet.

13. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 2-13,karakterisert vedat minst en del (6) av den gassformige utløpsstrøm fra flash separasjonsbeholder S1 anvendes som brennstoff for oppvarming av fordamper R2.

14. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 2-13,karakterisert vedat den gassformige utløpsstrøm (5) fra flash separasjonsbeholder S1 innsprøytes i trefasebeholderen B1.

15. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 2-14,karakterisert vedat det installeres en vaskekolonne L2 som tilføres regenerert flytende tørkemiddel, for den gassformige utløpsstrøm fra flash separasjonsbeholder S1.

16. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 2-15,karakterisert vedat den gassformige utløpsstrømmen (14) fra vaskekolonne L1 komprimeres på nytt og innsprøytes i den tørre gassformige utløps-strøm (2).

17. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-16,karakterisert vedat det flytende tørkemiddel er en glykol.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat glykolen er trietylenglykol.