NO318606B1 - Fremgangsmate for gjenvinning av prosessvaesker - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for gjenvinning av en prosessvæske.

Mer spesielt angår den en fremgangsmåte for gjenvinning av en prosessvæske fra en mateblanding omfattende prosessvæsken, minst en komponent som er mer flyktig enn prosessvæsken og minst en komponent som er mindre flyktig enn den og som kan være oppløst eller suspendert i prosessvæsken.

Det kjennes tallrike industriprosesser der en væske, herefter kalt en prosessvæske, som kan bestå av en eller flere komponenter, benyttes på en slik måte at den blir kontaminert med eller inneholder forskjellige komponenter av hvilke enkelte er mer flyktige enn prosessvæsken og enkelte er mindre flyktige og kan være oppløst i prosessvæsken. Vanligvis er komponentene i prosessvæsken kontaminanter selv om de kan være ønskelige, gjenvunne komponenter, alt avhengig av den prosess i hvilken prosessvæsken benyttes. I slike tilfeller er det så å si generelt ønskelig å separere prosessvæsken fra de mindre flyktige og de mer flyktige komponenter slik at prosessvæsken kan brukes om igjen i prosessen eller eventuelt gjenvinnes i i det vesentlig ren tilstand for ny bruk eller annen bruk.

Det er kjent tallrike eksempler på det ovenfor beskrevne generelle skjema for bruk av prosessvæsker. For eksempel er det velkjent at naturgass som fremstilles fra olje- og gassbrenner, i tillegg til å inneholde gassformige hydrokarboner som metan, etan, og så videre, så å si uten unntak også inneholder vann og sure gasser som CO2 og H2S. I de tilfeller der naturgassen inneholder vann, er det meget vanlig at det dannes såkalte gasshydrater eller klatrathydrater. Disse klatrathydratene er krystallinske forbindelser som opptrer når vannet danner en gitterlignende struktur rundt gjestemolekyler og særlig gassformige molekyler.

Mens fenomenet kan inntre i et hvilket som helst system, der det finnes vann og gassformige forbindelser, for eksempel hydrokarboner, blir problemet fra tid til annen spesielt akutt i oljeindustrien, ikke bare med henblikk på produksjonen av gassformige hydrokarboner som naturgass, men også i forbindelse med transport og opparbeiding av naturgass. Som angikk består typiske gasshydrater som dannes i petroleum (hydro-karbon) omgivelser av vann og ett eller flere gjestemolekyler som metan, etan, propan, isobutan, nitrogen, karbondioksyd og hydrogensulfid. Imidlertid er det også kjent at disse andre gjestemolekyler som nitrøse oksyder, acetylen, vinylklorid, etylbromid, oksygen, og så videre, kan danne klatrathydrater.

Under særlig henvisning til naturgassystemer og kun som eksempel, kan nevnes at når det dannes gasshydratkrystaller, er disse i alle fall generende i verste tilfelle utgjør de et alvorlig problem. Gasshydrater kan blokkere transmisjonslinjer og tette til utblåsnings-hindrende midler, blow-out preventers, være en risikofaktor for dyphavsplattformer og rørledninger, bringe rørledninger og lignende til sammenbrudd og tette til prosessutstyr som varmevekslere, kompressorer, separatorer og ekspandere. For å overvinne dette problem er det i prinsippet mulig med flere termodynamiske forholdsregler: fjerning av fritt vann, opprettholdelse av forhøyet temperatur og/eller redusert trykk eller tilsetning av frysepunktsdepressorer. Av praktiske grunner den sistnevnte forholdsregel, det vil si frysepunktsdepressorer, vært benyttet hyppigst. Således er lavere alkoholer som metanol, etanol, og så videre, samt glycoler satt til for å virke som antifrysemidler.

Mens prosessvæsker som alkoholer og glycoler benyttet i naturgassproduksjon, -transport og -bearbeiding er effektive med henblikk på å redusere gasshydratdannelse, er deres anvendelse dog ikke helt uten problemer. Som velkjent er fremstilling av naturgass hyppig ledsaget av produksjon av saltoppløsning inneholdende natriumklorid og andre vannoppløselige salter. Mens disse halogenider som alkalimetallhalogenider, er lett oppløselige i vann, kan de også oppvise en betydelig oppløselighet i de alkoholer og glycoler som benyttes for å forhindre gasshydratdannelse. I henhold til dette blir prosessvæsken, i dette tilfelle alkoholen, glycol eller lignende, kontaminert med opp-løste salter som er til stede i det fremstilte vann, så vel som med visse gasser som, avhengig av hver enkelt gass, er oppløselig i prosessvæsken. Således er dette et spesifikt eksempel der en prosessvæske er benyttet, i dette tilfellet for å forhindre hydratdannelse, og nu er blitt kontaminert med en mer flyktig komponent og en mindre flyktig og i dette tilfellet oppløst, komponent.

Ved nok en gang å bruke eksemplet med naturgassproduksjon, -transport og -opparbeiding, er det nødvendig at naturgassen er fri for sure komponenter som CO2, H2S, svoveloksyder, og så videre, av hvilke enkelte er heller toksiske og av hvilke alle kan føre til alvorlige korrosjonsproblemer og i visse tilfeller dannelse av uønskede biprodukter. Det er vanlig å vaske naturgasstrømmen med prosessvæsker som flytende aminer, særlig alkanolaminer som monoetanolamin (MEA); dietanolamin (DEA), metyldietanolamin (MDEA), så vel som glycoler som mono-, di- eller trietylenglycol. Fordi vasking av naturgassen for å fjerne sure gasser vanligvis gjennomføres på naturgasstrømmer som i det vesentlige er fri for vann, er mengden oppløst salt i naturgasstrømmen fra gasstrøm-men generelt svært liten. Selv om imidlertid ingressen av oppløst salt er lav fra natur-gasstrømmen, har en kontinuerlig bruk av aminprosessvæsken for fjerning av sure gasser, en tendens til å bryte ned aminet med kontaminanter og å skape varmestabile, ikke-regenererbare salter. Hvis restoppbygningen av varmestabile salter (HSS) tillates å bygge seg opp til typiske nivåer på over 1 vekt-%, vil aminytelsen synke, korrosjonen øke hurtig med en reduksjon av pH-verdien og aminoppløsningen begynner å skumme og gir ytterligere og store prosess væske tap. I henhold til dette vil prosessvæsken, for eksempel alkanolamin, generelt inneholde oppløste, mindre flyktige komponenter ved meget mindre konsentrasjon enn når det gjelder en alkohol eller glycol som benyttes for å forhindre gasshydratdannelse. Ikke desto mindre kan sogar i dette tilfellet prosessvæsken nu representere et tilfelle der den efter bruk inneholder mer flyktige komponenter, for eksempel CO2, H2S, og så videre, og eventuelt en liten mengde mindre flyktig og oppløst komponent.

I det tilfellet der behandlingen av naturgassen for å forhindre gasshydratdannelse og/eller for å fjerne sure gasser gjennomføres på offshoreplattformer, må man ta flere problemer i betraktning. For eksempel kan alkoholene, glycoler og alkanolaminer være toksiske for liv i sjøen og i henhold til dette kan væske som allerede er brukt, for eksempel mettet med de kontaminanter de ble benyttet for å fjerne, ikke uten videre slippes overbord. Bortsett fra økologiske betraktninger, er slike metoder ikke økonomisk brukbare, fordi de krever en konstant erstatning av prosessvæske. Således vil en slik prosess ikke engang være økonomisk gjennomførbar i landbaserte raffinerier, kjemiske anlegg eller lignende.

US 5 152887; 5 158 649; 5 389 208; og 5 441 605 angår alle prosesser og apparaturer for gjenvinning og/eller konsentrering av vandige spilloppløsninger fira gassbehandlingsanlegg. I tillegg angår US 4 315 815 og 4 770 747 fremgangsmåter for å gjenvinne og regenerere gassbehandlingsvæsker. US 5 389 208 hvortil det spesielt henvises, beskriver og krever en metode for å gjenvinne en urenhetsholdig, vandig spillvæske fra et gassbehandlingsanlegg som i prinsippet omfatter vakuumdestillasjon av det brukte materialet under temperaturbetingelser som forhindrer dekomponering av gassbehand-lingskjemikaliene og på en slik måte at prosessen kan benyttes i apparaturer fremstilt av karbonstål i motsetning til mer eksotiske konstruksjonsmaterialer, uten å måtte ta med på kjøpet noen betydelig korrosjon i apparaturen.

Det ble i US 5 389 208A observert at strømningshastigheten gjennom den resirkulerende væske eller rest (i dette tilfellet, resten) gjennom oppvarmerrørene i oppvarmingssonen 56 måtte være minst 183 cm/sekund og helst 213 til 305 cm/sekund. I det tilfellet der oppvarmingsrørene som utgjør oppvarmingssonen 56 er av karbonstål, er strømningshastigheter på over 305 cm/sekund konvensjonelt antatt å være sterkt korrosive og derfor benyttes andre konstruksjonsmaterialer som herdede stållegeringer eller lignende. Deke desto mindre ble det overraskende og uventet funnet at strømnings-hastigheter utover 305 cm/sekund og faktisk 335 til 488 cm/sekund gjennom varmerørene kunne oppnås selv om varmerørene er laget av karbonstål, og at liten eller ingen erosiv virkning på rørene kunne observeres. Dette uventede resultat antas å være en funksjon av å kontrollere faststoffene i tilbakeført rest ved hjelp av blowdown gjennom ledningen 62 så vel som ved å kontrollere strømningshastighet, trykk og temperatur i oppvarmingssonen 56.

En gjenstand for foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for å separere en prosessvæske fra mer flyktige og fra mindre flyktige komponenter inneholdt i prosessvæsken.

En ytterligere gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en kontinuerlig prosess for gjenvinning av en prosessvæske der dekomponeringen av prosessvæsken forhindres og 95% eller mer av prosessvæsken gjenvinnes i det vesentlige fri for mer og for mindre flyktige komponenter.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte forbehandling av en prosessvæske for fra prosessvæsken å fjerne mer flyktige og mindre flyktige komponenter, delvis ved bruk av prosessapparaturer bestående av karbonstål.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for separering av oppløst og/eller suspendert faststoff fra en prosessvæske under betingelser som forhindrer noen vesentlig nedbrytning av prosessvæsken.

Det ovenfor angitte og andre gjenstand for oppfinnelsen vil fremgå fra tegningene, den gitte beskrivelse og de vedlagte krav.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for gjenvinning av en prosessvæske fra en mateblanding omfattende nevnte prosessvæske, minst en komponent som er mer flyktig enn prosessvæsken og minst en komponent som er mindre flyktig enn prosessvæsken, der: en mateblanding innføres i en første fordampingssone og i utgangspunktet oppvarmes til en temperatur tilstrekkelig til å fordampe minst noe av den minst ene mer flyktige komponent og minst en del av nevnte prosessvæske, idet temperaturen i den første fordampingssone ligger under dekomponeringstemperaturen for prosessvæsken, for å tilveiebringe en dampstrøm omfattende nevnte minst ene mer flyktige komponent og nevnte fordampede del av prosessvæsken, og en rest inneholdende prosessvæsken, en redusert konsentrasjon i denne av den minst ene mer flyktige komponent og den minst ene mindre flyktige komponent;

dampstrømmen separeres fra resten i en første separeringssone for å gi en separert rest;

minst en del av den separerte rest føres gjennom en andre oppvarmingssone ved en temperatur under dekomponeringstemperaturen for prosessvæsken for å gi en oppvarmet, første resirkuleringsstrøm;

den oppvarmede, første resirkuleringsstrøm blandes med mateblandingen for å bevirke den nevnte første oppvarming av mateblandingen; og

prosessvæsken gjenvinnes fra mateblandingen;

og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at

den andre oppvarmingssone omfatter en rørformet oppvarmingssone og at den separerte rest fører gjennom den andre oppvarmingssone i en strømningshastighet på over 304,8 cm/sekund idet trykket inne i den andre oppvarmingssone reguleres ved returtrykkregulering for å minimalisere fordamping i nevnte andre oppvarmingssone idet returtrykkreguleringen er av en type som minimaliserer turbulent strømning.

Dampstrømmen separeres således fra resten i en første separeringssone og en del av resten føres gjennom en andre oppvarmingssone, også ved en temperatur under dekomponeringstemperaturen for prosessvæske for å gi en oppvarmet, første resirkuleringsstrøm. Konsentrasjonen av den mindre flyktige komponent i resten redu-seres enten ved spyling av en del gjennom en blowdown-strøm av resten eller, når resten inneholder faststoffer av mindre flyktig komponent, å føre en del av resten gjennom en faststoff-væskeseparasjonssone for å gi en andre, i det vesentlige faststoffri resirkule-ringsstrøm og en i det vesentlige faststoffavfallsstrøm idet den andre resirkulerings-strøm, resirkuleres til den første separasjonssone.

Oppfinnelsen skal forklare nærmere under henvisning til de vedlagte, illustrerende figurer, der: Figur ler et skjematisk flytskjema av en første utførelsesform av fremgangsmåten ifølge

oppfinnelsen;

figur 2 er et skjematisk flytskjema av en annen utførelsesform av fremgangsmåten ifølge

oppfinnelsen; og

figur 3 er et skjematisk flytskjema av nok en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge

oppfinnelsen.

Uttrykket "prosessvæske" slik det her benyttes henviser til en hvilken som helst vandig eller ikke-vandig væske som kan inneholde en eller flere komponenter og som, uten å være begrenset til disse, omfatter gassbehandlingskjemikalier som alkanolaminer, for eksempel monoetanolamin (MEA), dietanolamin (DEA), metyldietanolamin (MDEA); eller glycoler som monoetylenglycol (MEG), dietylenglycol (DEG), trietylenglycol (TEG), tetraetylenglycol (TTEG) og propylenglycol (PEG), så vel som halogenerte oppløsningsmidler, flytende hydrokarboner inkludert aromatiske forbindelser, olefiniske forbindelser, alifatiske forbindelser, vann og blandinger av vann og andre vannblandbare stoffer. Videre henviser en prosessvæske slik uttrykket her benyttes til en væske som benyttes i en særlig prosess slik at den blir kontaminert med eller i det minste efter bruk inneholder, komponenter som ikke vanligvis er til stede i prosessvæsken. Således kan prosessvæsken være et gassvaskemedium som benyttes for å fjerne uønskede kontaminanter fra gasstrømmer, et selektivt opp løsningsmiddel for å gjenvinne ønskelige komponenter fra gassformige eller flytende strømmer, et middel som benyttes for å behandle faststoffer for selektivt å fjerne visse komponenter fra faststoffene, og så videre. Mens oppfinnelsen i henhold til dette i eksemplene vil beskrives under henvisning til vasking av gasstrømmer og særlig naturgasstrømmer, skal det være klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til dette.

I tilfeller der prosessvæsken benyttes i narurgassoperasjoner, er ikke-begrensende eksempler på kontaminanter eller komponenter som kan være til stede i prosessvæsken og så må fjernes, være sure gasser som hydrogensulfid, karbondioksyd, svoveloksyder og mer flyktige flytende komponenter som vann, flytende hydrokarboner, og så videre. Ikke-begrensende eksempler på mindre flyktige komponenter eller kontaminanter som er til stede prosessvæsken og som må fjernes fra denne, er uorganiske salter som alkalimetallhalogenider; jemsalter; salter av organiske syrer; karbonater; og tallrike andre organiske og uorganiske komponenter som er mindre flyktige enn prosessvæsken og som oppløses i prosessvæsken eller er til stede i generelt ikke-filtrerbar form, for eksempel som kolloide suspensjoner. Mens rent generelt den mindre flyktige komponent vil være et oppløst og/eller suspendert faststoff, er den sistnevnte generelt ikke-filtrerbar, med dette menes at den mindre flyktige komponent kan omfatte en væske som er høyerekokende enn prosessvæsken og som, fordi den er en væske, ikke vanligvis vil forårsake tilgroing eller faststoffoppbygging i rørledningene i prosessen, men som, under visse betingelser, kan danne faststoffer eller emulsjoner og derfor må fjernes fra prosessvæsken. Videre kan slike høytkokende væsker påvirke driftseffektiviteten for prosessvæsken og må derfor fjernes eller i det minste bli redusert hva konsentrasjon angår i prosessvæsken for å opprettholde en total prosessvæske-vtelseseffektivitet.

Som her benyttet betyr uttrykket "mateblanding" prosessvæsken i blanding med en eller flere mer flyktige komponenter og en eller flere mindre flyktige komponenter, idet konsentrasjonen av slike mer eller mindre flyktige komponenter avhenger av arten av prosessvæsken, type behandling der prosessvæsken er benyttet og andre slike faktorer som fagmannen til kjenne til. Således henviser uttrykket mateblanding, slik det benyttes i beskrivelsen nedenfor, til materialet som skal behandles ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte, for å redusere eller i det vesentlige å eliminere de mer flyktige komponenter fra mateblanding og vesentlig redusere, hvis ikke eliminere, de mindre flyktige komponenter fra mateblandingen.

Som antydet ovenfor og avhengig av hvilken prosessvæske som benyttes og de betingelser under hvilke den benyttes, vil den inneholde mer eller mindre av den mindre flyktige komponent, det vil si den oppløste og/eller suspenderte komponent. I tilfeller der den mindre flyktige komponent er til stede i relativt små mengder, for eksempel fra rundt 10 ppm til rundt 60 000 ppm på vektbasis av mateblandingen, og avhengig av den spesielle prosessvæske som benyttes, kan en reduksjon av konsentrasjonen av den mindre flyktige komponent generelt oppnås ved spyling, for eksempel en blowdown-strøm i prosessen. Når den mindre flyktige komponent i mateblandingen er til stede i større mengder, for eksempel fra rundt 3 til 30 vekt-%, og nok en gang avhengig av den spesielle prosessvæske som benyttes, er alternativt andre trinn nødvendige for å redusere konsentrasjonen av den mindre flyktige komponent i prosessvæsken for å maksimalisere gjenvinning av prosessvæsken.

Under henvisning til tegningene, viser figur 1 et prinsipielt prosesskjema for oppfinnelsens fremgangsmåte der mateblandingen inneholder relativt små mengder mindre flyktige komponenter, for eksempel en relativt liten mengde oppløste eller suspenderte faste komponenter, for eksempel i størrelsesorden 10 til rundt 60 000 vekt-ppm av mateblandingen. Et slikt tilfelle møter man hyppig ved vasking av gassformige hydrokarbon-strømmer, for eksempel naturgass, ved bruk av alkanolaminer for å fjerne sure gasser. Under henvisning til figur 1, blir en mateblanding som for eksempel et alkanolamin som ME A, og som har vært benyttet for å fjerne sure gasser fra en naturgasstrøm og som inneholder sure gasser, vann, MEA (prosessvæsken) og mindre flyktige komponenter, innført via rørledning 10 fra et gassbehandlingsanlegg gjennom en strøm- eller linje-blander 12 der den blandes med resirkuleringsstrøm, beskrevet i større detalj nedenfor, innført i blanderen 12 via ledningen 14. Linje- eller strømblanderne benyttes fordi det er foretrukket å gjennomføre prosessen kontinuerlig. Karakteristiske slike blandere er jet-blandere, inj ekt orer, munnings- og blandedyser, sentrifugalpumper og agiterte linje-mixere. Det vil være klart at mens linje- eller strømningsmixere er foretrukket, kan det i visse tilfeller og hvis oppholdstid er ønsket, benyttes omrørte beholdere. Blandingen av resirkuleringsstrømmen fra ledningen 14 og matestrømmen fra ledningen 10 blir, efter grundig blanding i blanderen 12, innført via rørledning 16 til en første separasjonssone som kan ansees som en destillater eller fordamper 18. Som forklart nedenfor, blir den varme som er nødvendig for å bevirke separasjon i sonen 18 gitt til råstoffet til separasjonssonen 18 ved varmeoverføring, i blanderen 12, fra den oppvarmede resirkulerings-strøm fra rørledningen 14 til mateblandingen som trer inn i blanderen 12 fra rør-ledningen 10. Slik man ser inkluderer separasjonssonen 18 en nedre, i det vesentlige flytende sone 20 og en øvre, i det vesentlige dampfasesone 22, idet en grenseflate 21 dannes mellom sonene 20 og 22.

I den utførelsesform som er vist i figur 1, blir separasjonssonen 18 holdt under et vesentlig vakuum, for eksempel minst 18 kPa, ved hjelp av en vakuumpumpe 24, som utgjør en del av en nedstrøms, andre separeringssone (vist som S i brutte linjer). I ethvert tilfelle passerer damp eller gasser som er frigitt fra den oppvarmede mateblanding i separasjonssonen 18 over topp via rørledningen 26 til en konsentrator/destillator 28 der en lett toppfraksjon fjernes via rørledningen 30 og føres via en kondensator 32 og så via en ledning 34 til en gass/væskeseparator 36, for eksempel en gravitetsseparator som tillater tilstrekkelig oppholdstid til å bevirke gass/væskeseparering. Lette stoffer, ikke-kondenserbare slike fjernes fra separatoren 36 via rørledningen 24 og føres via rørledningen 38 for gjenvinning, forbrenning eller annen deponering. Væsker som er separert i separatoren 36 fjernes via rørledningen 40, en del sirkuleres via pumpen 42 og rørledningene 44 og 46 som tilbakeløp og en del fjernes som en ren vannstrøm via ledningen 47. Som angitt vil det være klart at i det gitte eksempel og der et alkanolamin benyttes som behandlingsvæske for å vaske naturgass, er vann til stede som en av de mer flyktige komponenter i mateblandingen.

Avhengig av temperaturen og graden av vakuum i separasjonssonen 22 blir en viss mengde av behandlingsvæsken tatt over topp via ledning 26 og innført i konsentra-tor/destillatoren 28. Først frigitt fra de mer flyktige komponenter, blir den kondenserte, i det vesentlige rene prosessvæske så fjernet fra konsentrator/destillatoren 28 som en bunnprodukt fr aksjon via rørledning 48, der den kan gjenvinnes for ny bruk i gassvaske-prosessen, hvis dette er ønskelig.

Resten i separasjonssonen 18 omfattende den flytende fase 20, inneholder massen av prosessvæske, en sterkt redusert konsentrasjon av en hvilken som helst mer flyktig komponent, for eksempel gasser eller vann, og i det vesentlige alle disse mindre flyktige komponenter, for eksempel høyérekokende væsker og/eller oppløste og/eller suspenderte faststoffer. En del av resten fjernes via ledningen 50 og sirkuleres via pumpen 52 og ledningen 54 gjennom en andre oppvarmingssone 56. Oppvarmingssonen 56 kan omfatte appaturer som er velkjente for fagmannen og for eksempel inkluderer den oppvarmer som er beskrevet i US 5 389 208, omfattende en rørbunt som oppvarmes ved varmeveksling med forbrenningsgasser fra naturgass eller andre brennbare gasser, alt som beskrevet i US 5 389 208. Mens oppvarmingssonen 56 kan ha mange former, er det foretrukket at oppvarmingssonen er av rørformet type hvorved oppholdstiden kan holdes til et minimum for å unngå overheting av resten og samtidig dekomponering av prosessvæsken. For dette formål blir resirkuleringen av resten gjennom oppvarmingssonen 56 gjennomført ved en strømningshastighet på 304,8 cm/sekund eller mer, fortrinnsvis fra rundt 395 til rundt 448 cm/sekund. En opprettholdelse av disse høye strømningshastigheter gjennom oppvarmingssonen 56 minimaliserer sannsynligheten for at det vil være en overdreven oppvarming av fluid i filmsonen nær rørveggene, noe som kunne forårsake fordamping og/eller nedbrytning av prosessvæsken. Videre minimaliserer de høye strømningshastigheter koksdannelse eller skalldannelse på det innvendige av rørveggene. Til slutt understøtte de høye strømningshastigheter, sammen med returtrykkregulering, diskutert nærmere nedenfor, en forhindring av fordamping ved rørveggene.

For å kontrollere skummingen i separasjonssonen 18, kan en del av reststrømmen resirkuleres via ledningen 58 og innføres i separasjonssonen 18 i dampromdelen 22 gjennom sprayhodet 60 som retter en spray av rest mot det fulle grenseflatearealet som defineres av grenseflaten 21 av damprommet 22 og væskerommet 20. Hvis ønskelig, kan andre skumsuppressorer innføres ved hjelp av additiver til separasjonssonen 18.

I den utførelsesform som er i vist i figur 1 og når mengden av mindre flyktig komponent i mateblandingen er ved et relativt lavt nivå, og særlig når en slik mindre flyktig komponent er et oppløst og/eller suspendert faststoff, kan precipitering av tilstedeværende opp-løst faststoff unngås ved egnet blowdown eller spyling av rest fra separasjonssonen 18.1 denne forbindelse blir en blowdown- eller spylestrøm av restmateriale fjernet fra separasjonssonen via ledningen 62 og kassert som avfall. Mengden blowdown eller spyling via rørledningen 62 vil være avhengig av konsentrasjonen av tilstedeværende oppløste og/eller suspenderte faststoffer i resten, for eksempel flytende bunnprodukter fra separasjonssonen 18, som i sin tur vil avhenge av konsentrasjonen av slike mindre flyktige komponenter i mateblandingen og oppløselighetsegenskapene for resten. I ethvert tilfelle kan, ved egnet kontroll av mengden av blowdown via ledningen 62, resirkulerings-strømmen som oppvarmes i oppvarmingssonen 56, opprettholdes ved nær metnings-nivåer uten precipitering av tilstedeværende faststoffer. Som et eksempel vil en typisk mateblanding fra en glycolvasker som benyttes for å forhindre hydratdannelse, inneholde 49,5 vekt-% monoetylenglycol, 49,5 vekt-% vann og 1 vekt-% natriumklorid. For å forhindre metning av glycolresten og precipitering av saltet, bedømt til 8 vekt-%, blir en 15% blowdown-strøm i forhold til matingen til separasjonssonen, fjernet på kontinuerlig basis slik at resten ikke vil overskride konsentrasjonen på nær 6 vekt-% eller 6 ganger konsentrasjonen. Den resulterende likevektsrest vil ha en sammensetning på ca. 93 vekt-% glycol, 1 vekt-% vann og 6 vekt-% salt. Denne spyling av rest, koblet med høye strømningshastigheter gjennom oppvarmingssonen 56, tillater tilføring av tilstrekkelig varmeenergi til det resirkulerende fluid i resirkuleringsstrømmen 14 til å tilveiebringe all den varme som er nødvendig for å bevirke fordamping i separasjonssonen 18 uten å tillate precipitering av oppløste faststoffer, noe som sterkt ville redusere effektiviteten og kunne gjøre den del av resten som resirkuleres via ledningene 50,54, 14 og 16, så å si ikke-pumpbare. Ved således å benytte fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen som angitt i figur 1, og når mateblandingen inneholder relativt små mengder oppløste faststoffer, er det mulig å gjenvinne 95% eller mer av prosessvæsken på kontinuerlig basis.

Under henvisning til figur 2 vises en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen der returtrykkreguleringen benyttes i forbindelse med høye strømningshastigheter og prosessspyling eller blowdown. I tillegg og selv om noe slikt kunne innarbeides, benytter utførelsesformen som vises i figur 2 ikke noen skumundertrykkelse slik det vises i utførelsesformen i figur 1.1 et tilfelle er, i utførelsesformen som vist i figur 2, sammensetningen for mateblandingen som går inn i ledning 10, i prinsippet den samme som beskrevet med henblikk på utførelsesformen i figur 1, det vil si med relativt lavt innhold av oppløste og/eller suspenderte faststoffer. Når det gjelder utførelsesformen i figur 1, vil det være klart at dampene som passerer ut av separasjonssonen 18 via ledningen 26 passerer inn i den andre separasjonssone som beskrevet ovenfor med henblikk på figur 1 og vil i henhold til dette ikke beskrives ytterligere med henblikk på utførelsesformen i figur 2.1 utførelsesformen som vist i figur 2, benyttes returtrykkreguleringen til å unngå alvorlige problemer som kan føre til dekomponering av prosessvæsken, ineffektiv prosessdrift, to-fase-strøm i varmerørene og dertil hørende rørledninger i resirkuleringssløyfen gjennom hvilken resten strømmer, og diverse andre problemer. Returtrykkreguleringen kan benyttes ved flere lokasjoner i resirkuleringssløyfen, men den foretrukne lokasjon er avhengig av innholdet av mindre flyktige komponenter, særlig innholdet av oppløste og/eller suspenderte faststoffer i mateblandingen og oppløselighetsegenskapene for resten. I det tilfellet der innholdet av oppløste og/eller suspenderte faststoffer i mateblandingen og derved i resten er relativt lav, det vil si i størrelsesorden rundt 10 000 vekt-ppm, blir fortrinnsvis returtrykkreguleringen gjennomført mellom oppvarmeren 56 og linjeblanderen 12. Ved å legge returtrykkreguleringer på oppvarmeren 56 unngår man i det vesentlige to-fase-strøm gjennom rørene i oppvarmeren 56. Dette er ønskelig fordi når først to-fase-strømmen begynner, kan returtrykket på hovedsirkulasjonspumpen 52 bli irregulær og resultere i en ugunstig virkning på den sirkulerende rest, påvist ved en ytterligere reduksjon av trykket i varmerørene. Denne reduksjon i trykk i oppvarmerrørene og en økning i temperaturen, alt i tillegg til akselererende fordamping langs rørveggene under dannelse av to-fase-strøm, resulterer i fluidhastigheter som gir prosessforstyrrelser og instabiliteter, skalldannelse på overflaten av rørveggene og prematur metallsvikt. I tillegg reduserer to-fase-strøm varmeoverføringsefTektiviteten i oppvarmeren 56 på grunn av fordamping av rest på grenseflaten av de indre rørvegger. Ved å opprettholde returtrykkregulering i rørene i oppvarmeren 56, oppnår man i henhold til dette mer enhetlig strøm og kontrollert temperaturbruk av rest gjennom oppvarmerrørene. I stedet for således å ha en ringformet fluidstrøm, hvori en ring av damp (som sannsynligvis vil dekomponere) strømmer nær rørveggene og en kjerne av restvæske strømmer gjennom den sentrale del av rørene, blir i det vesentlige ringstrømmen av gass eller damp eliminert, det vil si at rørveggene forblir fuktet. I dette tilfellet og fordi den sirkulerende rest som passerer gjennom oppvarmeren 56 inneholder oppløste og/eller medrevne faststoffer, bidrar denne flashing ved de indre rørvegger, noe som ikke bare fører til mulig dekomponering av prosessvæsken, men også til begroing eller forkoksing på de indre rørvegger på grunn av oppløst og/eller suspenderte faststoffer som precipiterer fra den sirkulerende rest.

Fortrinnsvis gjennomføres returtrykkregulering ved hjelp av en strømningsrestriktor som, i mulig grad, gir strømlinjet eller viskøs strøm og minimaliserer turbulent strøm. En egnet strømningsrestriktor for å tilveiebringe returtrykkregulering omfatter for eksempel en venturistrømrestriktor. Andre typer returtrykkregulatorer eller strømnings-restriktorer som forhindrer eller minimaliserer nedstrøms turbulentstrøm kan benyttes slik det er velkjent i teknikken.

Det er viktig at enhver fordamping av rest i rørledningen som forbinder separasjonssonen 18 og blanderen 2 minimaliseres og helt elimineres. I henhold til dette er det foretrukket at enhver returtrykkregulering gjennomføres så nær som mulig innløpet av blanderen 12 for å sikre at ingen fordamping skjer ikke bare i varmerørene 56, men også i de forbindende rørledninger mellom oppvarmeren 56 og blanderen 12.1 henhold til dette er lengden av forbindende rørledninger mellom oppvarmeren 56 og blanderen 12 minimalisert, noe som ytterligere reduserer sannsynligheten for fordamping og samtidig to-fase-strøm.

I det tilfellet der mateblandingen inneholder en relativt høy andel av oppløste og/eller suspenderte faststoffer, det vil si større enn rundt 10 000 vekt-ppm av mateblandingen, er det mer ønskelig at returtrykkreguleringen gjennomføres nedstrøms blanderen 12, det vil si mellom blanderen 12 og separasjonssonen 18. En slik returtrykkreguleringssone er generelt vist i stiplede linjer som 66. Nok en gang kan en hvilken som helst type strømningsrestriktor eller returtrykkregulator som ikke gir turbulent strøm for kombina-sjonen av mateblanding og resirkuleringsstrøm som strømmer gjennom ledningen 16 til fordampingssonen 18, benyttes. I ethvert tilfelle og uansett om returtrykkreguleringen gjennomføres mellom blanderen 12 og oppvarmeren 56 eller mellom blanderen 12 og separasjonssonen 18, nettoeffekten være den samme, det vil si å minimalisere eller forhindre fordamping av væske i sirkulasjonssløyfen som omfatter ledningen 50, pumpen 52, oppvarmeren 56, ledningen 14, blanderen 12 og ledningen 16, særlig i rørene i oppvarmeren 56.

Som diskutert ovenfor med henblikk på utførelsesformen i figur 1, blir innholdet av mindre flyktige komponenter i resten kontrollert ved hjelp av en blowdown gjennom ledningen 62.

Det er klart at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen involverer vakuumdestillasjon slik det oppnås ved hjelp av vakuumpumpen 38. Således drives separasjonssonen 18 under vakuumbetingelser og blanderen 12 er også under vakuumbetingelser når returtrykkreguleringen gjennomføres mellom oppvarmeren 56 og blanderen 12, for eksempel ved lokasjonen 64 som vist i figur 2. Når imidlertid returtrykkreguleringen gjennomføres mellom blanderen 12 og separasjonssonen 18, det vil si ved lokasjon 66, er blanderen 12 under positivt trykk.

Under henvisning til figur 3 vises en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen der precipiterte eller filtrerbare faststoffer kontinuerlig fjernes fra systemet. Som tilfellet er i utførelsesformen som vist i figur 2, benyttes den andre sone som vist i figur 1 i ut-førelsesformen i figur 3 og vil i henhold til dette ikke diskuteres under henvisning til utførelsen i figur 3.1 tillegg omfatter utførelsesformen i figur 2 slik man kan se en skumundertrykkelse selv om en modifisert form av dette er vist i figur 1. Når det gjelder utførelsesformen som vist i figur 2, vil mateblandingen karakteristisk inneholde en høy konsentrasjon av mindre flyktig komponent, for eksempel fra 3 til 30 vekt-%. For eksempel vil en glycolblanding som benyttes for å forhindre gasshydratdannelse i en naturgassprosesseringsoperasjon karakteristisk inneholde mye oppløste faststoffer som alkalimetallhalogenider, karbonater, og så videre, i størrelsesorden 6 til 15 vekt-%.

Under henvisning til figur 3, blir så en slippstrøm av resten i ledningen 54 diverte via ledning 68 til en faststoff/væske-separasjonsinnretning 70, der faststoffene separeres og fjernes som en slurry eller i det vesentlige tørr kake via ledningen 72 og etterlater en i det vesentlige faststoffri væskedel av resten som fjernes fra separatoren 70 via rørled-ningen 74. Den faststoffrie strøm i ledningen 74 innføres til separasjonssonen 18 som skumundertrykker via sprayhodet 60 som beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 1. Mengden rest i rørledningen 54 som er avdelt til separatoren 70 vil avhenge av fast-stoffinnholdet i resten og separatorens ytelseskarakteristika. Generelt vil imidlertid mengden rest som sendes til væske/faststoffseparatoren via slippstrømmen i ledningen 68 ligge fra rundt 1 til rundt 90 vekt-% av det totale volum av resten som passerer ut av separasjonssonen 18 via ledningen 50 og fortrinnsvis fra rundt 1 til rundt 40 vekt-%, aller helst fra rundt 5 til rundt 15 vekt-%. Egnede faststoffvæskeseparasjonsinnret-ninger som kan benyttes, omfatter cykloner, siler, sentrifuger, og så videre.

Den kontinuerlige fjerning av faststoffer fra den resirkulerende rest som oppnås ved utførelsesformen i figur 3 opprettholder den sirkulerende rest i fluid og pumpbar tilstand og sikrer at de høye ringhastigheter gjennom oppvarmeren 56 kan opprettholdes.

Det vil være klart at utførelsesformen i figur 3 kan gjennomføres uten nødvendighet for å gjeninnføre væskene som er separert i faststoff/væskeseparatoren 70 som skum-suppressor, den kan for eksempel ganske enkelt resirkuleres til blanderen 12 eller til andre lokasjoner i systemet. Det vil også være klart at returtrykkreguleringen, selv om det ikke er vist, kan benyttes med fordel i utførelsesformen i figur 3 for ytterligere å sikre at det ikke skjer noen in-line-fordamping med resulterende dual-fase-strøm gjennom varmerørene 56 og rørledningene i sirkulasjonssløyfen.

Hvis mengden prosessvæske som føres over i dampstrømmen via ledningen 26 i det vesentlige er neglisjerbar, blir i det minste en del av den faststoffrie strøm i rørledning 74 fjernet fra systemet via ledning 76 og returnert til gassbehandlingsenheten hvorfra mateblandingen opprinnelig stammet. I denne forbindelse vil det være klart at masse-balansen mellom mateblandingen som kommer inn i rørledning 10 og alle strømmer ut av systemet, vil opprettholdes i alle de viste utførelsesformer.

Mens, som angitt ovenfor, prosessen ifølge oppfinnelsen kan anvendes på et vidt spek-trum prosessvæsker, er den særlig brukbar for behandling av væsker som benyttes i prosesser som involverer produksjon, transport og bruk av naturgass. Således finner prosessen særlig anvendelighet når prosessvæskene omfatter en eller flere forbindelser som flytende, vannoppløselig alkanolamin med fra 1 til 8 karbonatomer; et flytende, vannoppløselig amin med fra 1 til 6 karbonatomer; en vannblandbar alkohol med fra 1 til 6 karbonatomer; og/eller en glycol med 2 til 8 karbonatomer.

Selv om det ikke er vist i tegningene vil det være klart at ventiler, nivåkontroller, om-kokingssløyfer og annet konvensjonelt prosessutstyr kan innarbeides på i og for seg kjent måte for å optimalisere prosessen ifølge oppfinnelsen, slik at den kan gjennom-føres på kontinuerlig måte med maksimal effektivitet. For eksempel bør en omkoker innarbeides i konsentraterdestilleren 28 for å tilveiebringe ytterligere varme.

Man kan således se at oppfinnelsens fremgangsmåte gjør det mulig kontinuerlig å gjenvinne prosessvæsker, uansett om slike væsker inneholder en relativt liten mengde oppløste og/eller medrevne faststoffer eller en relativt stor mengde oppløste og/eller medrevne faststoffer. Ved således å innarbeide spyling eller blowdown med høye strømningshastigheter gjennom oppvarmeren 56, og returtiykkregulering, i det tilfellet der mateblandingen inneholder relativt små mengder av den mindre flyktige, oppløste og/eller medrevne komponent, kan det oppnås gjenvinninger av prosessvæske i størrelsesorden 95% eller derover. Ved på samme måte å innarbeide faststoff/væske-separering som vist i figur 3, med returtrykkregulering og høy fluidstrømning i oppvarmeren 56, kan man oppnå prosessvæskegjenvinning på 95% eller derover fra mate-blandinger inneholdende vesentlige mengder oppløste og/eller suspenderte faststoffer.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for gjenvinning av en prosessvæske fra en mateblanding omfattende nevnte prosessvæske, minst en komponent som er mer flyktig enn prosessvæsken og minst en komponent som er mindre flyktig enn prosessvæsken, der: en mateblanding innføres i en første fordampingssone (18) og i utgangspunktet oppvarmes til en temperatur tilstrekkelig til å fordampe minst noe av den minst ene mer flyktige komponent og minst en del av nevnte prosessvæske, idet temperaturen i den første fordampingssone ligger under dekomponeringstemperaturen for prosessvæsken, for å tilveiebringe en dampstrøm omfattende nevnte minst ene mer flyktige komponent og nevnte fordampede del av prosessvæsken, og en rest inneholdende prosessvæsken, en redusert konsentrasjon i denne av den minst ene mer flyktige komponent og den minst ene mindre flyktige komponent; dampstrømmen separeres fra resten i en første separeringssone for å gi en separert rest; minst en del av den separerte rest føres gjennom en andre oppvarmingssone (56) ved en temperatur under dekomponeringstemperaturen for prosessvæsken for å gi en oppvarmet, første resirkuleirngsstrøm; den oppvarmede, første resirkuleirngsstrøm blandes med mateblandingen for å bevirke den nevnte første oppvarming av mateblandingen; og prosessvæsken gjenvinnes fra mateblandingen; karakterisert ved at den andre oppvarmingssone (56) omfatter en rørformet oppvarmingssone og at den separerte rest fører gjennom den andre oppvarmingssone (56) i en strømningshastighet på over 304,8 cm/sekund idet trykket inne i den andre oppvarmingssone (56) reguleres ved returtrykkregulering for å minimalisere fordamping i nevnte andre oppvarmingssone (56) idet returtrykkreguleringen er av en type som minimaliserer turbulent strømning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første separeringssone/fordampingssone (18) inkluderer en øvre, i det vesentlige dampfasesone (22) og en nedre i det vesentlige flytende fasesone (20) og der en andre resirkuleringsstrøm innføres i dampfasesone og sprayes nedover gjennom grenseflaten mellom dampfasesonen (22) og væskefasesonen (20) for å kontrollere skummingen i den første separeringssone (18).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den separerte rest føres gjennom den andre oppvarmingssone (56) i en strømningshastighet fra 335 til 448 cm/sekund.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at returtrykkreguleringen tilveiebringes mellom den andre oppvarmingssone (56) og den første fordampingssone (18) idet den første oppvarming av mateblandingen og separeringen i den første separeringssone gjennomføres under undertrykksbetingelser.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 der returtrykkreguleringen tilveiebringes mellom den første fordampingssone og den første separeringssone idet den første fordampingssone befinner seg under positivt trykk og separeringen i den første separeringssone gjennomføres under undertrykksbetingelser.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den gjennomføres kontinuerlig.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mateblandingen omfatter fra 3 til 30 vekt-% av den mindre flyktige komponent.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mateblandingen omfatter fra 10 til 60 000 vekt ppm av den mindre flyktige komponent.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at dampstrømmen inneholder en antall av nevnte mer flyktige komponenter og at dampstrømmen innføres i en andre separeringssone for å gjenvinne prosessvæsken som er fordampet i den første separeringssone.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at mateblandingen omfatter vann og at det gjenvinnes en i det vesentlige ren vannstrøm fra den andre separeringssone.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at faststoffer i utgangspunktet er til stede i mateblandingen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at prosessvæsken omfatter et gassvaskemedium.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at prosessvæsken er valgt fra gruppen bestående av alkanolaminer inneholdende fra 1 til 6 karbonatomer, vannoppløselige aminer inneholdende fra 1 til 6 karbonatomer, vannblandbare alkoholer inneholdende fra 1 til 6 karbonatomer, glykoler inneholdende fra 2 til 6 karbonatomer og blandinger derav.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den mindre flyktige komponent omfatter en væske.