NO332683B1 - Fremgangsmate og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel - Google Patents

Fremgangsmate og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel Download PDF

Info

Publication number
NO332683B1
NO332683B1 NO20101719A NO20101719A NO332683B1 NO 332683 B1 NO332683 B1 NO 332683B1 NO 20101719 A NO20101719 A NO 20101719A NO 20101719 A NO20101719 A NO 20101719A NO 332683 B1 NO332683 B1 NO 332683B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
absorbent
natural gas
annular
absorption
gas
Prior art date
Application number
NO20101719A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20101719A1 (no
Inventor
Dag Arne Eimer
Torbjorn Fiveland
Asbjorn Strand
John Arild Svendsen
Oystein Engen
Eirik Manger
Helge Folgero-Holm
Original Assignee
Statoil Petroleum As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Statoil Petroleum As filed Critical Statoil Petroleum As
Priority to NO20101719A priority Critical patent/NO332683B1/no
Priority to PCT/EP2011/072214 priority patent/WO2012076658A1/en
Publication of NO20101719A1 publication Critical patent/NO20101719A1/no
Publication of NO332683B1 publication Critical patent/NO332683B1/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456Removing acid components
    • B01D53/1462Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101Removal of contaminants
    • C10L3/102Removal of contaminants of acid contaminants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2252/00Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20Organic absorbents
    • B01D2252/204Amines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24Hydrocarbons
    • B01D2256/245Methane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et arrangement for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel. Trykksatt naturgass inneholdende sur gass tilføres en ytre perimeter (111;411) med minst én ringformet absorpsjonspakning (102a, 102b; 400), hvor naturgassen tvinges mot den indre perimeteren (112; 412) av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400). Et kjemisk absorpsjonsmiddel tilføres en indre perimeter (112; 412) av en ringformet absorpsjonspakning (102a; 102b; 400) og distribueres i forhold til den indre perimeteren (112; 412) ved et fordelingsmiddel rotert i en første rotasjonshastighet. Den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400) roteres rundt lengdeaksen (X) i en andre rotasjonshastighet, idet det kjemiske absorpsjonsmiddelet utsettes for en sentrifugalkraft som er tilstrekkelig til å tvinge absorpsjonsmiddelet mot den ytre perimeteren (111;411) av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400) i den motsatte retningen av naturgassen, hvor det forekommer en tverrstrøm for masseoverføring av sur gass (CO2/H2S) fra naturgassen til absorpsjonsmiddelet for å danne søt naturgass.

Description

TEKNISK OMRÅDE
Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av kjemiske absorpsjonsmidler eller løsemid-ler.
BAKGRUNNSTEKNIKK
Fjerning av sur gass, slik som karbondioksid (C02) og/eller hydrogensulfid (H2S) fra naturgass, ofte kalt "gassbehandling", er en velkjent teknologi. Det finnes en rekke kommersielle teknologier tilgjengelige for dette formålet slik som kjemiske absorpsjonsmidler eller løsemidler (dvs. aminer, glykol), fysiske løsemidler, membraner, ka Id prosesser osv. Et slikt kjemisk absorpsjonsmiddel kan også om-tales som et magert absorpsjonsmiddel, før absorpsjon av sur gass fra naturgassen, eller et rikt absorpsjonsmiddel, etter absorpsjon av sur gass fra naturgassen.
Kjemiske løsemidler slik som aminer er mye benyttet, og det er høstet omfattende driftserfaring. Fjerningsprosessen omfatter en lukket sirkulasjonssløyfe inneholdende løsemiddelet. I en aminbasert absorpsjonsprosess reagerer C02/H2S med aminet i et absorpsjonsapparat og binder sterkt til løsemiddelet. Reaksjonen mellom aminet og den sure gassen er sterkt eksoterm. Løsemiddelet kan regenereres, ofte ved å kombinere flashregenererering med trykkreduksjon og termisk regenerering ved tilførsel av varme i en avdriver, hvor C02/H2S friset-tes fra løsemiddelet. Det regenererte løsemiddelet sendes gjennom egnede komprimerings- og varmevekslingsapparater for trykksetting og temperaturjus-tering og returneres til absorpsjonsanordningen. Et vanlig, konvensjonelt amin-anlegg som benytter en absorpsjonskolonne, er skjematisk angitt på figur 6.
I arrangementet ifølge den kjente teknikken angitt på figur 6 er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for fjerning av sur gass hvor en sur gasstrøm inneholdende uønsket hydrogensulfid (H2S) og karbondioksid (C02) tilføres til en kontaktab-sorber A gjennom ledning 601. Etter hvert som den sure gassen strømmer oppover gjennom absorber A, kommer den sure gassen i kontakt med nedover-strømmende blanding av normalt, magert amin som tilføres til absorberen gjennom ledning 602. Prosessgassen har fått mesteparten av de sure gassene fjernet innen den forlater absorberen etter å ha vært i kontakt med det magre aminet fra ledning 602. En produktgass (søt gass) med et vesentlig redusert innhold av hydrogensulfid og karbondioksid trekkes ut av toppen av absorberen via ledning 603.
En strøm av rik aminløsning inneholdende absorbert hydrogensulfid og karbondioksid som salter av amin fjernes fra absorberen gjennom ledning 604. Trykket i løsningen reduseres, og den går deretter til en flashtank C for rikt amin. Flash-gassene strømmer ut gjennom ledning 605, og den rike aminløsningen strømmer ut gjennom ledning 606. Den rike aminstrømmen går gjennom en varmeveksler D for magert/rikt amin for å gjenvinne følbar varme fra varmt, magert amin og tilføres deretter til en regenerator/avdrivingskolonne for amin B gjennom ledning 607. Intern avdrivingsdamp genereres ved koking av aminløsningen i avdriver/koker, eller varmeveksler E, ved hjelp av et egnet varmemedium 608. Det magre aminets temperatur kan variere fra cirka 100 °C til 140 °C, avhengig av typen amin, dets konsentrasjon og dets trykk. Dampen generert fra det kokte aminet tilføres nær bunnen av avdrivingskolonne B gjennom ledning 611, sendes oppover gjennom aminløsningen og danner varme for å bryte ned de hydrogensulfid- og karbondioksidholdige aminsaltene og avdrivingsdampene for å feie den sure gassen vekk fra aminløsningen og ut av avdrivingskolonnen. Blandingen av damp, hydrogensulfid og karbondioksid forlater avdriveren i toppen gjennom ledning 610.
En varm, mager aminstrøm 609 forlater bunnen av avdriveren B og sendes gjennom varmeveksleren D for magert/rikt amin og gjennom en kjøler F hvor den magre aminløsningen kjøles til en temperatur på cirka 35 °C til 55 °C. Den kjølte, magre aminstrømmen i ledning 612 fortsetter gjennom ledning 602 til toppen av absorberen A.
Nåværende prosessutstyr som anvendt ved for eksempel Sleipner T-anlegget er svært stort. Absorpsjonskolonnens indre diameter er i dette tilfellet nesten 4 m, og den samlede høyden er nesten 18 m. Absorpsjonskolonnens størrelse og vekt er således vesentlig. Avhengig av det anvendte aminet og mengden av sur gass som skal fjernes, vil sirkulasjonshastighetene på løsemiddelet også være vesentlige. Dette krever en vesentlig mengde av kraft for pumping, oppvarming og kjøling av den sirkulerende aminløsningen. Aminløsninger er også kjent for å være etsende, spesielt i de C02-rike delene av prosessen. Avhengig av driftsbe-tingelsene og urenhetene i løsningen er aminet mottagelig for nedbryting og kontaminering. Utstyr som bruker aminer, kan også oppleve forskjellige typer feil forårsaket for eksempel av skumming eller utilstrekkelig kontakt mellom gass og væske. Skumming av gassen og væsken, forårsaket av for eksempel konden-sering av hydrokarbon eller faststoffer suspendert i gassen etter utilstrekkelig forhåndsfiltrering, er også et kjent problem i konvensjonelle absorbere. Medri-ving av amindråper i den søte gassen fra absorberen til nedstrømsutstyret er en annen årsak til skumming. Et ytterligere problem med absorpsjonskolonnen angår betydningen av å opprettholde god kontakt mellom naturgassen og det fly-tende aminet og tilveiebringe en god væskefordeling for å oppnå en effektiv fjerning av sur gass.
EP 0084410 beskriver en roterende enhet med et pakningsmateriale hvor et absorpsjonsmiddel tvinges utover og en gass inneholdende H2S/C02strømmer inn-over for å separere H2S/C02fra gassen. En lignende anordning vises i publika-sjonen RAMSHAW, C; "Opportunities for exploiting centrifugal fields"; Heat Re-covery Systems & CHP. 1993; Vol.13, No.6; side 493-513. Absorpsjonsmiddelet anvendt i slike alternative absorpsjonsapparater vil ha de samme problemene som beskrevet ovenfor under regenerering av det rike absorpsjonsmiddelet. Oppfinnelsens gjenstand er å løse ovenstående problemer ved å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og absorber for fjerning av sur gass fra naturgass.
BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et nytt arrangement for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel. Formålet oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte og en anordning som beskrevet i de vedlagte patentkravene.
Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fjerning av sur gass fra naturgass, omfattende hovedsakelig hydrokarboner, ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel. Fremgangsmåten omfatter trinnene: tilførsel av trykksatt naturgass inneholdende sur gass til en ytre perimeter av minst én ringformet absorpsjonspakning, hvor naturgassen tvinges mot den
indre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen,
- fordeling av det kjemiske absorpsjonsmiddelet ved rotasjon av et fordelingsmiddel i forhold til den indre perimeteren ved en første rotasjonshastighet, tilførsel av et kjemisk absorpsjonsmiddel til en indre perimeter av den ring formede absorpsjonspakningen,
rotasjon av den ringformede absorpsjonspakningen rundt dens lengdeakse i en andre rotasjonshastighet, idet det kjemiske absorpsjonsmiddelet utsettes for en tilstrekkelig sentrifugalkraft til å tvinge absorpsjonsmiddelet mot den ytre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen i motsatt retning
av naturgassen,
hvor det forekommer en tverrstrøm for masseoverføring av sur gass fra naturgassen til absorpsjonsmiddelet for å danne søt naturgass.
Den sure gassen kan omfatte C02og/eller H2S, og naturgassen omfatter hovedsakelig hydrokarboner. Et egnet kjemisk absorpsjonsmiddel for dette formål er en ammoniakkforbindelse slik som amin.
Den minst ene ringformede absorpsjonspakningen har en i det vesentlige sylindrisk form med en forhåndsbestemt forlengelse langs lengdeaksen. Nevnte absorpsjonspakning har en ytre perimeter i form av en sylindrisk overflate i en første radius fra lengdeaksen og en indre perimeter i form av en sylindrisk overflate i en andre radius fra lengdeaksen. Den ringformede absorpsjonspakningens tykkelse bestemmes ved forskjellen mellom nevnte første og andre radius.
Den etterfølgende teksten angår en rekke forskjellige inn- og utløp for gass eller væske. Eventuelle henvisninger til slike inn- og utløp i en bestemt form bør tol-kes som "minst ett" inn- eller utløp, med mindre annet er angitt.
Fremgangsmåten omfatter rotasjon av fordelingsmiddelet ved en rotasjonshastighet som avviker fra rotasjonshastigheten til nevnte ringformede absorpsjonspakning. Fordelingsmiddelet og nevnte ringformede absorpsjonspakning er fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, i motsatt retning. Rotasjon av fordelingsmiddelet kan oppnås ved hjelp av en ekstern strømkilde eller ved hjelp av impulsen i naturgassen som kommer i kontakt og vekselvirker med fordelingsmiddelet når det strømmer forbi den indre perimeteren mot naturgassutløpet.
Den trykksatte naturgassen tilføres til et innløp i den ytre perimeteren av den minst ene ringformede absorpsjonspakningen, hvorfra den strømmer radialt inn-over mot midten av absorpsjonspakningen. Etter hvert som naturgassen strøm-mer gjennom absorpsjonspakningen, fjerner tverrstrømmen med det kjemiske absorpsjonsmiddelet sur gass fra naturgassen, hvilket gir en søt naturgass. Fremgangsmåten omfatter videre overføring av den søte naturgassen fra den indre perimeteren i den ringformede absorpsjonspakningen mot et utløp i den ytre perimeteren av nevnte absorpsjonspakningen gjennom en radialt åpen seksjon i den ringformede absorpsjonspakningen. Utløpet er skilt fra innløpet av minst én radial vegg som strekker seg fra den indre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen til en gasstett tetning i den indre veggen i beholderen.
Det kjemiske absorpsjonsmiddelet tilføres til et innløp i en indre perimeter av en ringformet absorpsjonspakning gjennom en rotoraksel som støtter absorpsjonspakningen. Fra innløpet er det anbrakt dyser på ulike steder langs den indre pa-rameteren for å sikre en i det vesentlige jevn fordeling av kjemisk absorpsjonsmiddel rundt absorpsjonspakningens indre sylindriske overflate. Nevnte dyser kan holdes stasjonære i forhold til den roterende absorpsjonspakningen eller roteres i en annen hastighet enn nevnte absorpsjonspakning. Etter hvert som den ringformede absorpsjonspakningen roteres, tvinges det kjemiske absorpsjonsmiddelet mot den ytre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen av en relativt høy sentrifugalkraft som avhengig av rotasjonshastighet og diameter kan være flere hundre G. Det kjemiske absorpsjonsmiddelet, som i denne fasen er et rikt absorpsjonsmiddel, tvinges radialt utover på den indre veggen i beholderen når det forlater absorpsjonspakningen, og strømmer deretter nedover til et utløp i den nedre delen av beholderen.
Fremgangsmåten kan videre omfatte gjenvinning av kinetisk energi fra den søte naturgassen ved hjelp av radiale utløpsskovler i nevnte åpne seksjon. De radiale utløpsskovlene er festet til den minst ene absorpsjonspakningen og danner en turbin eller et løpehjul som påvirkes av den trykksatte søt naturgassen, hvorved impuls overføres fra den strømmende gassen til den roterende absorpsjonspakningen. Denne energigjenvinningen reduserer strømforbruket for drift av den roterende absorpsjonspakningen.
Ifølge ett eksempel oppnås energigjenvinningen ved overføring av søt naturgass gjennom en radialt åpen seksjon mellom to seksjoner av ringformede absorpsjonspakninger mot utløpet. I dette eksempelet er utløpet skilt fra innløpet av et par radiale vegger fra den indre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen mot den indre veggen i beholderen. De respektive radiale veggene er festet til absorpsjonspakningsseksjonenes motstående ringformede endeflater og er mekanisk koblet til de radiale skovlene. En ytterligere radial vegg kan tilveie-bringes mellom nevnte radiale vegger fra rotorakselen til den ytre perimeteren av absorpsjonspakningene for å hjelpe og føre naturgasstrømmen mot utløpet.
Ifølge et andre eksempel oppnås energigjenvinningen ved overføring av søt naturgass gjennom radialt åpne seksjoner i hver ende av den ringformede absorpsjonspakningen mot utløpet. Som i ovenstående eksempel er utløpet skilt fra innløpet med et par radiale vegger som strekker seg fra den indre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen mot den indre veggen i beholderen. De respektive radiale veggene er festet til absorpsjonspakningsseksjonenes motstående ringformede endeflater og er utstyrt med radiale skovler på siden av den respektive veggen lengst vekk fra absorpsjonspakningens ende.
Avhengig av absorpsjonspakningens forlengelse i lengderetningen er en kombinasjon av eksemplene beskrevet ovenfor også mulig.
Utløpsskovlene for søt naturgass har den tilleggsfunksjon at de separerer dråper av kjemisk absorpsjonsmiddel fra gasstrømmen. Sistnevnte funksjon krever at egnede dråpefangere integreres i konstruksjonen. Gjenvinningen av dråper av absorpsjonsmiddel fra den søte naturgassen kan oppnås ved hjelp av dråpefangere i den ytre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen ved minst den ene siden av nevnte åpne seksjon eller seksjoner beskrevet ovenfor. Dråpe-fangerne kan omfatte en labyrint eller analoge tetningstyper for å forhindre gasstrømmen i å ta en snarvei fra innløpet direkte til utløpet forbi den minst ene radiale veggen.
Oppfinnelsen angår også en anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel. Anordningen omfatter en beholder inneholdende minst én absorpsjonspakning som kan roteres rundt sin lengdeakse i beholderen, hvilken absorpsjonspakning har en forhåndsbestemt aksial forlengelse med en indre radius og en ytre radius. Anordningen omfatter videre et inn-løp for magert absorpsjonsmiddel, anbrakt radialt innenfor en indre perimeter av absorpsjonspakningen, og et utløp for rikt absorpsjonsmiddel, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter av absorpsjonspakningen. Et fordelingsmiddel for absorpsjonsmiddel er anbrakt for å roteres i forhold til den indre perimeteren rundt den nevnte lengdeaksen, for å fordele kjemisk absorpsjonsmiddel aksialt og periferisk over den indre perimeteren. Anordningen omfatter også et naturgassinnløp for trykksatt naturgass, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter av absorp sjonspakningen, og et naturgassutløp, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter av absorpsjonspakningen.
Nar absorpsjonspakningen roteres rundt sin lengdeakse, oppstår en tverrstrøm av absorpsjonsmiddel og naturgass. Den ringformede absorpsjonspakningens rotasjon er anbrakt for å utsette det kjemiske absorpsjonsmiddelet for en tilstrekkelig sentrifugalkraft til å tvinge absorpsjonsmiddelet mot den ytre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen, i motsatt retning av naturgassen, for å forårsake en tverrstrøm for masseoverføring av sur gass fra naturgassen til absorpsjonsmiddelet for å produsere søt naturgass.
Som beskrevet ovenfor har den minst ene ringformede absorpsjonspakningen en i det vesentlige sylindrisk form med en forhåndsbestemt forlengelse langs sin lengdeakse. Et absorpsjonspakningssystem kan omfatte en enkelt absorpsjonspakning eller flere absorpsjonspakninger som er symmetriske på hver side av et midtre plan i rette vinkler på absorpsjonspakningens rotasjonsakse. Det midtre planet tas for eksempel gjennom en posisjon i midtpunktet av en enkelt absorpsjonspakning eller gjennom en posisjon halvveis mellom de endene av to absorpsjonspakninger plassert i hver sin ende eller med en aksial separasjon langs en felles rotasjonsakse. Den minst ene absorpsjonspakningen og eventuelle komponentdeler som er innesluttet av eller inneslutter absorpsjonspakningen og roteres med nevnte absorpsjonspakning, bør fortrinnsvis være symmetriske eller i det vesentlige symmetriske i forhold til det midtre planet. Nevnte absorpsjonspakning har en ytre perimeter i form av en sylindrisk overflate i en første radius fra lengdeaksen og en indre perimeter i form av en sylindrisk overflate i en andre radius fra lengdeaksen. Den ringformede absorpsjonspakningens tykkelse bestemmes ved forskjellen mellom nevnte første og andre radius. Absorpsjonspakningen er fortrinnsvis fylt med et materiale som har en relativt høy virksom overflate, slik som et metallskum eller et lignende egnet alveolarmateriale.
Den trykksatte naturgassen tilføres til et innløp i den ytre perimeteren av den minst ene ringformede absorpsjonspakingen, hvorfra den strømmer radialt inn-over mot midten av absorpsjonspakningen. Etter hvert som naturgassen strøm-mer gjennom absorpsjonspakningen, fjerner tverrstrømmen med det kjemiske absorpsjonsmiddelet sur gass fra naturgassen, hvilket gir en søt naturgass. Den søte naturgassen overføres fra den indre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen mot et utløp i den ytre perimeteren av nevnte absorpsjonspakning gjennom en radialt åpen seksjon i den ringformede absorpsjonspakning en. Utløpet er skilt fra innløpet av minst én radial vegg som strekker seg fra den indre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen til en gasstett tetning i den indre veggen i beholderen.
Det kjemiske absorpsjonsmiddelet tilføres som et magert absorpsjonsmiddel til et innløp i en indre perimeter av en ringformet absorpsjonspakning gjennom en hul rotoraksel gjennom absorpsjonspakningen. Fordelingsmiddelet er montert på rotorakselen og anbrakt for å roteres ved en rotasjonshastighet som avviker fra rotasjonshastigheten til nevnte ringformede absorpsjonspakning. Fordelingsmiddelet og nevnte ringformede absorpsjonspakning er fortrinnsvis, men ikke nød-vendigvis, anbrakt for å roteres i motsatt retning.
Rotasjon av fordelingsmiddelet kan oppnås ved hjelp av en ekstern strømkilde, slik som en elektrisk motor eller andre egnede midler. Fordelingsmiddelet kan eventuelt anbringes for å påvirkes og roteres av impulsen i naturgassen som kommer i kontakt med fordelingsmiddelet når det strømmer gjennom den midtre delen av absorpsjonspakningen mot naturgassutløpet.
Fra det midtre innløpet strømmer det kjemiske absorpsjonsmiddelet gjennom den hule akselen og inn i radialt førende kanaler i fordelingsmiddelet mot åp-ninger eller dyser plassert med jevne mellomrom langs en ytre avgrensende perifer overflate ved den indre perimeteren av absorpsjonspakningen for å sikre en første fordeling av kjemisk absorpsjonsmiddel rundt den indre sylindriske over-flaten av absorpsjonspakningen.
Fordelingsmiddelet omfatter minst én skovl som går radialt fra den midtre aksen. Den minst ene skovlen kan være rett, krum eller omfatte flere skovler eller blader.
Ifølge et første eksempel omfatter fordelingsmiddelet minst én spiralskovl, som kan omfatte én eller flere kontinuerlige spiralskovler med i det vesentlige samme langsgående forlengelse som absorpsjonspakningen. Et slikt fordelingsmiddel kan enten drives eller påvirkes og roteres av impulsen i naturgassen. Den minst ene spiralskovlen omfatter radiale kanaler for kjemisk absorpsjonsmiddel, hvilke kanaler går gjennom en ytre perifer kant av nevnte skovl. Den ytre perifere kanten av den minst ene spiralskovlen er anbrakt for å fordele kjemisk absorpsjonsmiddel aksialt og perifert over den indre perimeteren av nevnte absorpsjonspakning. Ifølge ett eksempel styres strømmen av absorpsjonsmiddel for å tilveiebringe den riktige mengden av absorpsjonsmiddel for den aktuelle strøm-men av naturgass gjennom absorberen. Variasjoner i strømmen av gass eller absorpsjonsmiddel kan resultere i at et midlertidig og/eller lokalt overskudd av absorpsjonsmiddel tilføres gjennom dysene, hvorved den minst ene skovlen vil føre eventuelt overskudd av absorpsjonsmiddel langs den indre perimeteren for å sikre en jevn fordeling. Strømmen av absorpsjonsmiddel styres eventuelt for å tilveiebringe et forhåndsbestemt konstant overskudd av absorpsjonsmiddel som føres langs den perifere kanten for å beskytte mot eventuelle uregelmessigheter i den radiale strømmen gjennom absorpsjonspakningen.
Ifølge et alternativt første eksempel kan den minst ene spiralskovlen omfatte flere vinklede blader anbrakt i et perifert plassert og aksialt overlappende forhold. Bladene kan ha en bæreprofil og være montert i den ytre periferien av et sylindrisk legeme og gå mot den indre periferien av absorpsjonspakningen på samme måte som en bladturbinrotor. Hver radial skovl omfatter en radial kanal for kjemisk absorpsjonsmiddel, hvilken kanal går gjennom en ytre perifer kant av hver nevnte skovl. Den ytre perifere kanten av den minst ene skovlen er anbrakt for å fordele kjemisk absorpsjonsmiddel aksialt og perifert over den indre perimeteren av nevnte absorpsjonspakning, som beskrevet for spiralskovlen ovenfor.
Ifølge et andre eksempel omfatter fordelingsmiddelet minst én rett skovl, som kan omfatte én eller flere kontinuerlige rette skovler med i det vesentlige samme langsgående forlengelse som absorpsjonspakningen. Et slikt fordelingsmiddel kan drives av en ekstern motor. Den minst ene rette skovlen omfatter radiale kanaler for kjemisk absorpsjonsmiddel, hvilke kanaler går gjennom en ytre perifer kant av nevnte skovl. Den ytre perifere kanten av den minst ene rette skovlen er anbrakt for å fordele kjemisk absorpsjonsmiddel aksialt og perifert over den indre perimeteren av nevnte absorpsjonspakning, som beskrevet for spiralskovlen ovenfor.
Etter hvert som den ringformede absorpsjonspakningen roteres, tvinges det kjemiske absorpsjonsmiddelet fra den indre perimeteren mot den ytre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen av en relativt høy sentrifugalkraft som avhengig av rotasjonshastighet kan være flere hundre G. Det kjemiske absorpsjonsmiddelet, som i denne fasen er et rikt absorpsjonsmiddel, tvinges radialt utover på den indre veggen i beholderen når det forlater a bsorpsjonspak- ningen, og strømmer deretter nedover til et utløp i den nedre delen av beholderen.
For en absorpsjonspakning som roterer rundt en horisontal akse, står naturgass-utløpet med aksial avstand fra både utløpet for absorpsjonsmiddel og naturgass-innløpet. Utløpet for absorpsjonsmiddel kan anbringes radialt utenfor en ytre perimeter av absorpsjonspakningen i en nedre del av beholderen. Naturgassinn-løpet kan også anbringes radialt utenfor en ytre perimeter av absorpsjonspakningen med perifer avstand fra utløpet for absorpsjonsmiddel, dvs. over den nedre delen av beholderen.
Den ringformede absorpsjonspakningen kan omfatte en radialt åpen seksjon fra den indre perimeteren til den ytre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen, hvor den åpne seksjonen er anbrakt for å overføre søt naturgass fra den indre perimeteren mot et utløp i den ytre perimeteren av nevnte absorpsjonspakning. Som angitt ovenfor er utløpet fra en åpen seksjon anbrakt atskilt fra innløpet i absorpsjonspakningens aksiale retning. Den ringformede absorpsjonspakningen kan utstyres med en åpen seksjon i hver ende av absorpsjonspakningen eller mellom to i det vesentlige identiske absorberseksjoner som ut-gjør absorpsjonspakningen.
Kinetisk energi kan gjenvinnes fra den søte naturgassen ved hjelp av radiale skovler anbrakt i nevnte åpne seksjon. Som beskrevet ovenfor kan en radialt åpen seksjon anbringes mellom to tilstøtende ringformede absorpsjonspakninger, eller i hver ende av den minst ene ringformede absorpsjonspakningen. Dråpefangere som angitt ovenfor kan anbringes i den ytre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen ved nevnte åpne seksjon, hvor dråper av absorpsjonsmiddel gjenvinnes fra den søte naturgassen.
Ifølge den foreliggende oppfinnelse erstattes den tradisjonelle gravimetrisk pak-kede absorpsjonskolonnen med en roterende ringformet kolonne med relativt høy hastighet hvor en langt tettere pakning kan brukes i kombinasjon med mer viskøse absorpsjonsmidler. Dette gjøres mulig fordi sentrifugalkrefter på mer enn 400 G kan nås. Den ringformede kolonnen ifølge oppfinnelsen roteres fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, rundt en horisontal akse.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere med henvisning til de vedlagte figurene. Det er underforstått at tegningene utelukkende er illustrerende og ikke avgren-ser oppfinnelsen, for hvilket det bør foretas henvisning i de medfølgende krave-ne. Det skal videre forstås at tegningene ikke nødvendigvis er utarbeidet i natur-lig målestokk, og at de, med mindre annet er angitt, bare skjematisk illustrerer strukturene og fremgangsmåtene beskrevet heri: Figur 1 viser et skjematisk, delvis tverrsnitt gjennom en anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel ifølge oppfinnelsen, Figur 2 viser et tverrsnitt gjennom en anordning ifølge en første alternativ
utførelsesform for oppfinnelsen,
Figur 3 viser et skjematisk diagram over strømmen av absorpsjonsmiddel
og naturgass gjennom anordningen ifølge fig. 1 og fig. 2,
Figur 4 viser et tverrsnitt gjennom en anordning ifølge en annen alternativ
utførelsesform for oppfinnelsen,
Figur 5 viser et skjematisk diagram over strømmen av absorpsjonsmiddel
og naturgass gjennom anordningen ifølge fig. 4, og
Figur 6 viser en tidligere kjent konvensjonell fremgangsmåte hvor en absorpsjonskolonne benyttes.
UTFØRELSESFORM ER FOR OPPFINNELSEN
Figur 1 viser et skjematisk, delvis tverrsnitt gjennom en anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel ifølge oppfinnelsen. Anordningen på figur 1 omfatter en beholder 101 i form av et sylindrisk ytre statorskall inneholdende en første og andre ringformet absorpsjonspakning 102a, 102b som kan rotere rundt en lengdeakse X i beholderen 101, hvilke absorpsjonspakninger har en forhåndsbestemt aksial forlengelse med en indre radius r og en ytre radius R (se fig. 3). Anordningen omfatter videre et innløp for absorpsjonsmiddel 103, anbrakt for å tilføre magert absorpsjonsmiddel til absorpsjonspakningen, og utløp for absorpsjonsmiddel 104a, 104b, anbrakt for å fjerne rikt absorpsjonsmiddel på beholderen radialt utenfor den ytre perimeteren 111 av absorpsjonspakningene i nedre seksjon av beholderen 101. Magert absorpsjonsmiddel tilføres til beholderen 101 fra en kanal (ikke angitt) koblet til et roterende ledd 105 festet til en innløpsaksel 106 i form av en hul mellomaksel omfattende et midtre rør for transport av magert absorpsjonsmiddel gjennom innløpsakselen 106 til en rekke radiale kanaler 107a, 107b, som går gjennom minst to radiale skovler 108a, 108b, for transport av magert absorpsjonsmiddel til absorpsjonspakningenes indre perimeter. Skovlene 108a, 108b angitt på figur 1 er rette skovler anbrakt symmetrisk rundt lengdeaksen X, og hver har en ytre kant som går parallelt med og er tilstøtende med den indre perimeteren 112 av absorpsjonspakningene 102a, 102b. Skovlene kan eventuelt være utstyrt med dyser (ikke angitt) for å bistå i å spre magert absorpsjonsmiddel tangentielt og aksialt i den indre perimeteren av absorpsjonspakningene. Skovlene kan holdes stasjonære eller drives av en ekstern motor, hvorved de ytre kantene av skovlene sikrer en jevn fordeling av magert absorpsjonsmiddel langs hele den indre perimeteren av absorpsjonspakningene. Anordningen omfatter også natur-gassinnløp 109a, 109b for trykksatt naturgass, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter av absorpsjonspakningen, og naturgassutløp 110, anbrakt på beholderen radialt utenfor den ytre perimeteren av absorpsjonspakningen. I dette eksempelet er naturgassutløpene 110 anbrakt aksialt atskilt fra naturgassinnløpene 109a, 109b og justert etter en radialt åpen seksjon 113 som skiller absorpsjonspakningene 102a, 102b. Arrangementet på figur 1 har fire naturgassutløp 110 i et radialt plan gjennom beholderen, hvilke utløp er plassert i lik avstand rundt beholderens periferi. Den radialt åpne seksjonen 113 er skilt fra naturgassinnlø-pene 109a, 109b og absorpsjonspakningenes 102a, 102b motsatte endeflater av første og andre radiale vegger 114a, 114b. Hver radial vegg 114a, 114b går fra den indre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen til en gasstett labyrinttetning 115a, 115b ved den indre veggen i beholderen. En tredje radial vegg 114c befinner seg mellom de første og andre radiale veggene 114a, 114b og går fra innløpsakselen 106 til den ytre perimeteren av absorpsjonspakningene 102a, 102b. Den tredje radiale veggen 114c er tilveiebrakt for å overføre strømmen av søt naturgass fra den indre perimeteren av absorpsjonspakningene mot naturgassutløpene 110.
Absorpsjonspakningenes 102a, 102b motsatte endeflater er tettet med et par rotorendeplater 116a, 116b for å danne et absorpsjonspakningssystem eller rotorsystem. Rotorendeplatene 116a, 116b er begge støttet i beholderen av en rotoraksel i et bærelager i hver ende av beholderen. Rotorsystemet holdes sammen ved hjelp av flere aksiale strekkstenger 117 (skjematisk angitt på fig. 1) som strekker seg gjennom alle de radiale veggene i systemet utenfor den ytre perimeteren av hver absorpsjonspakning og er boltet til rotorendeplatene og de radiale veggene 114a, 114b ved den åpne seksjonen 113. Beholderen 101 omfatter et sylindrisk ytre statorskall med et par endekupler, hvor hver kuppel er utstyrt med en gasstett tetning rundt den respektive rotorakselen. Hele absorbersystemet mellom disse rotorakslene roteres som en enhet av et drivmoment anvendt på rotorakselen som befinner seg på motsatt side av innløpet for absorpsjonsmiddel 103. Absorpsjonspakningssystemet omfatter to absorpsjonspakninger som er symmetriske på hver side av et midtre plan i rette vinkler på absorpsjonspakningens rotasjonsakse. Det midtre planet er i dette tilfellet tatt gjennom en posisjon halvveis mellom de motsatte endene av to absorpsjonspakninger plassert i hver sin ende eller med en aksial separasjon langs en felles rotasjonsakse.
For utførelsesformen beskrevet på figur 1 er et eksempel på en egnet størrelse for absorpsjonsarrangementet et par absorpsjonspakninger som begge har en indre diameter på 1 m, en ytre diameter på 2,5 m og en lengde på 2,2 m. Ved hjelp av et egnet metallskum med et areal på 2500 m<2>/m<3>gir disse dimensjone-ne et areal på 139 m<2>og et volum på 18 m<3>metallskum. Fire naturgassinnløp med en diameter på 200-250 mm vil gi en gasshastighet på opp til 20 m/s. Et innløp for magert absorpsjonsmiddel med en diameter på 169 mm ved mellom-rotorakselen vil gi en absorberhastighet på 10 m/s. For å rotere systemet ved 450 o/min og oppnå 400 G på absorpsjonsmiddelet i absorpsjonspakningen kre-ves 1250 kW for transport bare av det magre absorpsjonsmiddelet. Strømfor-bruket for gassen vil være lavere siden impuls utveksles fra det magre absorpsjonsmiddelet.
Figur 2 viser et tverrsnitt gjennom en anordning ifølge en første alternativ utfø-relsesform for oppfinnelsen på figur 1. Anordningen på figur 2 skiller seg fra det på figur 1 ved at det omfatter en absorber utstyrt med et fordelingsmiddel for transport av magert absorpsjonsmiddel gjennom innløpsakselen 106 til en rekke radiale kanaler 207a, 207b (bare to angitt) gjennom et par radialt førende spiralskovler 208a, 208b for transport av magert absorpsjonsmiddel til den indre perimeteren av absorpsjonspakningene. Skovlene 208a, 208b angitt på figur 2 er spiralskovler anbrakt rundt lengdeaksen X, og hver har en ytre kant som går parallelt med og er tilstøtende med den indre perimeteren 212 av absorpsjons pakningene 102a, 102b. Skovlene kan eventuelt være utstyrt med dyser (ikke angitt) for å bistå i å spre magert absorpsjonsmiddel tangentielt og aksialt i den indre perimeteren av absorpsjonspakningene. Spiralskovlene 208a, 208b drives av impulsen i naturgassen som kommer i kontakt med fordelingsmiddelet når det strømmer mot en midtre åpen seksjon mellom absorpsjonspakningene 102a, 102b. Den gjenvunne impulsen får et drivmoment anvendt på den midtre akselen til å rotere skovlene. Hvis skovlene er koblet til rotorakselen, kan den også bistå i å rotere absorbersystemet. De ytre kantene av spiralskovlene sikrer en jevn fordeling av magert absorpsjonsmiddel langs hele den indre perimeteren av absorpsjonspakningene. Skovlene kan eventuelt holdes stasjonære eller drives av en ekstern motor.
Anordningen i figur 2 omfatter tillegg midler til gjenvinning av energi fra gass-strømmen gjennom anordningen. Gjenvinningsmiddelet er plassert i den åpne seksjonen 113 mellom absorpsjonspakningene 102a, 102b, som angitt på figur 1, og omfatter en radial utløpsvifte 201 med krumme radiale skovler, som angitt på figur 2. På figur 2 er den radialt åpne seksjonen skilt fra naturgassinn-løpene (ikke angitt) og absorpsjonspakningenes 102a, 102b motsatte endeflater av første og andre radiale vegger 114a, 114b. En tredje radial vegg 114c befinner seg mellom de første og andre radiale veggene 114a, 114b og går fra inn-løpsakselen 106 til den ytre perimeteren av absorpsjonspakningene 102a, 102b. Den tredje radiale veggen 114c er tilveiebrakt for å overføre strømmen av søt naturgass fra den indre perimeteren av absorpsjonspakningene mot naturgass-utløpene (ikke angitt).
Den radiale utløpsviften 201 omfatter et første og et andre sett av radiale skovler 202a, 202b, hvor det første settet av radiale skovler 202a er festet mellom den første radiale veggen 114a og den tredje radiale veggen 114c. Det andre settet av radiale skovler 202b er likeledes festet mellom den andre radiale veggen 114b og den tredje radiale veggen 114c.
De radiale skovlene har flere funksjoner, slik som å fungere som en mekanisk, momentoverførende kobling mellom de to absorpsjonsseksjonene, bistå i transport av søt gass fra midten til periferien og samtidig gjenvinne litt av impulsen som rotasjonskraft og bistå i å separere dråper av rikt absorpsjonsmiddel fra den søte naturgassen. Sistnevnte funksjon krever at dråpefangere 215a, 215b inte greres i konstruksjonen, som beskrevet for utførelsesformen ifølge figur 1 ovenfor.
Energigjenvinningen oppnås ved overføring av søt naturgass gjennom de radiale skovlene 202a, 202b i den radialt åpne seksjonen, hvorved noe av impulsen fra den trykksatte søte naturgassen som strømmer mot utløpet, overføres til skovlene på utløpsviften 201. Den gjenvunne impulsen forårsaker et drivmoment anvendt på rotorakselen og bistår i å rotere absorbersystemet. De energigjen-vinnende skovlene vist i den åpne sentrale delen av figur 2 kan også anvendes på utførelsesformen på figur 1 Figur 3 viser en skjematisk illustrasjon av strømningsmønstrene for fluider i det roterte absorbersystemet i det symmetriske radiale/aksiale rotasjonsplanet for apparatene angitt på figur 1 og 2. Kjemisk absorpsjonsmiddel tilføres fra et inn-løp ai gjennom en midtre rotoraksel og fordeles i den indre perimeteren a2av absorpsjonspakningen. Det magre absorpsjonsmiddelet fordeles og transporteres a3til den ytre perimeteren a4av de høye sentrifugalkreftene (høy G) i det roterende absorbersystemet. Det rike absorpsjonsmiddelet fjernes deretter via et utløp a5for bearbeiding og gjenbruk. Den sure gassen tilføres fra innløp Ai i den ytre perimeteren av absorpsjonspakningen og tvinges mot midten av systemet i motsatt retning A2, hvilket gir mulighet for effektiv tverrstrøm for masseoverfø-ring av C02til det magre absorpsjonsmiddelet. Den søte gassen føres langs den indre perimeteren A3og deretter utover A4gjennom en åpen seksjon fra den aksiale midten av systemet. Den åpne seksjonen kan ha skovler for gjenvinning av kinetisk energi fra gassen samt dråpefangere for å fjerne dråper av absorpsjonsmiddel som medrives i gassen. Den søte gassen fjernes til slutt fra systemet gjennom et utløp A5. Figur 4 viser et tverrsnitt gjennom en anordning ifølge en annen alternativ utfø-relsesform for oppfinnelsen. Anordningen i figur 4 er forskjellig fra figur 2 ved at det omfatter en absorber utstyrt med et fordelingsmiddel for transport av magert absorpsjonsmiddel gjennom innløpsakselen 406 til et antall radiale kanaler 407a og 407b (bare to er vist) som strekker seg gjennom et par radialt førende spiralformede skovler 408a og 408b for transport av magert absorpsjonsmiddel til den indre perimeteren av absorpsjonspakningen 400. Skovlene 408a og 408b vist i figur 4 er spiralformede skovler anbrakt om lengdeaksen X, og hver har en ytre kant som går parallelt med og er tilstøtende til den indre perimeteren 412 av absorpsjonspakningen 400. Skovlene har den samme aksiale føringen og er atskilt med en radial vegg 414c ligger som befinner seg i en posisjon som ligger like langt fra endene til absorpsjonspakningen. Denne veggen vil bli beskrevet nærmere nedenfor. Skovlene kan eventuelt utstyres med dyser (ikke vist) for å bistå i å spre magert absorpsjonsmiddel tangentielt og aksialt i den indre perimeteren av absorpsjonspakningen 400. Spiralskovlene 408a, 408b drives av impulsen i naturgassen som kommer i kontakt med fordelingsmiddelet når det strømmer mot de åpne seksjonene i hver ende av absorpsjonspakningen 400. Den gjenvunne impulsen får et drivmoment anvendt på den midtre akselen til å rotere skovlene.. Hvis skovlene er koblet til rotorakselen, kan den også bistå i å rotere absorbersystemet. De ytre kantene av de spiralformede skovlene sikrer en jevn fordeling av magert absorpsjonsmiddel langs hele den indre perimeteren av absorpsjonspakningen 400. Skovlene kan eventuelt holdes stasjonære eller drives av en ekstern motor.
Anordningen på figur 4 omfatter dessuten et middel for gjenvinning av energi fra gasstrømmen gjennom anordningen plassert i en første og en andre åpen seksjon 413a, 413b i hver ende av en absorpsjonspakning 400. Hver åpen seksjon 413a, 413b omfatter en radial utløpsvifte 401a, 401b med krumme radiale skovler, lik arrangementet angitt på figur 2. På figur 4 er de radialt åpne seksjonene 413a, 413b skilt fra naturgassinnløpene (ikke angitt) og absorpsjonspakningens 400 motsatte endeflater av de første og andre radiale vegger 414a, 414b. En tredje radial vegg 414c er plassert i en posisjon i lik avstand fra den første og andre radiale veggen 414a, 414b og går fra innløpsakselen 406 mot, men kommer ikke i kontakt med, den indre perimeteren av absorpsjonspakningen 400. Den tredje radiale veggen 414c er tilveiebrakt for å føre strømmen av i alt vesentlig like porsjoner av strømmen av søt naturgass fra den indre perimeteren av absorpsjonspakningen, gjennom de sentrale åpningene i den første og den andre ringformede radiale veggen 414a, 414b og mot naturgassutløpene (ikke vist). Dette arrangementet sikrer også at strømmen av naturgass fordeles slik at hver radial utløpsvifte 401a, 401b mottar omtrent samme gasstrøm.
De radiale utløpsviftene 401a, 401b omfatter et første og et andre sett av radiale skovler 402a, 402b, hvor det første settet av radiale skovler 402a er festet mellom den første radiale veggen 414a og en første rotorendeplate 416a. Det andre settet av radiale skovler 402b er likeledes festet mellom den andre radiale veggen 414b og en andre rotorendeplate 416b, for å danne et absorpsjonspakningssystem eller rotorsystem. Rotorsystemet holdes sammen ved hjelp av flere aksi ale strekkstenger 417 (skjematisk angitt på fig. 4) som strekker seg gjennom alle de radiale veggene i absorbersystemet utenfor den ytre perimeteren 411 av absorpsjonspakningen og boltet til rotorendeplatene. Absorpsjonspakningssystemet omfatter en enkelt absorpsjonspakning 400 som er symmetrisk på hver side av et midtre plan i rette vinkler på absorpsjonspakningens rotasjonsakse. Det midtre planet er i dette tilfellet tatt gjennom en posisjon i midtpunktet av den enkle absorpsjonspakningen langs rotasjonsaksen.
Som angitt ovenfor har de radiale skovlene en rekke funksjoner, slik som å fungere som en mekanisk, momentoverførende kobling mellom de to absorpsjonsseksjonene, bistå i transport av søt gass fra midten til periferien og samtidig gjenvinne litt av impulsen som rotasjonskraft og bistå i å separere dråper av rikt absorpsjonsmiddel fra den søte naturgassen. Sistnevnte funksjon krever at dråpefangere integreres i konstruksjonen, som beskrevet for utførelsesformen ifølge figur 1 ovenfor. I utførelsesformen på figur 4 går de radiale veggene 414a, 414b fra den indre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen til en gasstett labyrinttetning 415a, 415b på den indre veggen i beholderen.
Energigjenvinningen oppnås ved overføring av søt naturgass gjennom de radiale skovlene 402a, 402b i den radialt åpne seksjonen 413a, 413b, hvorved noe av impulsen fra den trykksatte søt naturgassen som strømmer mot utløpet, overfø-res til skovlene på utløpsviftene 401a, 401b. Den gjenvunne impulsen forårsaker et drivmoment anvendt på rotorakselen og bistår i å rotere absorbersystemet. Figur 5 viser en skjematisk illustrasjon av strøm ni ngsmønstrene for fluider i det roterte absorbersystemet i det symmetriske radiale/aksiale rotasjonsplanet for anordningen angitt på figur 4. Kjemisk absorpsjonsmiddel tilføres fra et innløp ai gjennom en midtre rotoraksel og fordeles i den indre perimeteren a2av absorpsjonspakningen. Det magre absorpsjonsmiddelet fordeles og transporteres a3til den ytre perimeteren a4av de høye sentrifugalkreftene (høy G) i det roterende absorbersystemet. Det rike absorpsjonsmiddelet fjernes deretter via et utløp a5for bearbeiding og gjenbruk. Den sure gassen tilføres fra innløp Ai i den ytre perimeteren av absorpsjonspakningen og tvinges mot midten av systemet i motsatt retning A2, hvilket gir mulighet for effektiv tverrstrøm for masseoverføring av C02til det magre absorpsjonsmiddelet. Den søte gassen føres langs den indre perimeteren A'3og deretter utover A'4fra den aksiale midten av systemet gjennom åpne seksjoner i hver ende av systemet. De åpne seksjonene kan ha skovler for gjenvinning av kinetisk energi fra gassen samt dråpefangere for å fjerne dråper av absorpsjonsmiddel som medrives i gassen. Den søte gassen fjernes til slutt fra systemet gjennom utløp A'5i hver ende av systemet. De roterende ab-sorbersystemene beskrevet ovenfor er vesentlig mindre og mer kompakte sammenlignet med tradisjonelle absorbere som angitt på figur 6. Den foreliggende oppfinnelse sparer plass og vekt, hvilket kan være avgjørende i installasjoner til havs. Siden absorberen roteres, forbedres væskefordelingen for kontakten mellom gass og væske. Siden absorberen roterer absorpsjonsløsningen, vil ikke ab-sorpsjonsløsningens viskositet være en slik begrensende faktor sammenlignet med konvensjonelle løsninger anvendt i konvensjonelle kolonner, og absorp-sjonsløsninger med høyere konsentrasjon kan således anvendes. Absorpsjons-løsningene med høyere konsentrasjon vil føre til en vesentlig reduksjon i sirkulasjonshastighetene. Absorpsjonsløsningene med høyere konsentrasjon vil også redusere pumpeytelsene samt varme- og kjølebehovene i den overordnede prosessen. Regeneratorens, eller avdriverens, størrelse kan derfor også reduseres. Ett eksempel på et kjemisk løsemiddel/absorpsjonsmiddel for å fjerne C02/H2S fra naturgass er aminer, men oppfinnelsen er ikke begrenset til aminer. Andre egnede absorpsjonsmidler kan anvendes med samme resultat.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel,karakterisert ved tilførsel av trykksatt naturgass inneholdende sur gass til en ytre perimeter (111;411) av minst én ringformet absorpsjonspakning (102a, 102b; 400), hvor naturgassen tvinges mot den indre perimeteren (112; 212; 412) av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400), tilførsel av et kjemisk absorpsjonsmiddel til en indre perimeter (112; 212; 412) av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400), fordeling av det kjemiske absorpsjonsmiddelet ved rotasjon av et forde lingsmiddel (108a, 108b; 208a, 208b; 408a, 408b) i forhold til den indre perimeteren (112; 212; 412) ved en første rotasjonshastighet, rotasjon av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400) rundt dens lengdeakse (X) ved en andre rotasjonshastighet, idet det kjemiske absorpsjonsmiddelet utsettes for en tilstrekkelig sentrifugalkraft til å tvinge absorpsjonsmiddelet mot den ytre perimeteren (111;411) av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400) i motsatt retning av naturgassen, hvor det forekommer en tverrstrøm for masseoverføring av sur gass (CO2/H2S) fra naturgassen til absorpsjonsmiddelet for å danne søt naturgass.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedrotasjon av fordelingsmiddelet ved en rotasjonshastighet som avviker fra rotasjonshastigheten til nevnte ringformede absorpsjonspakning (102a, 102b; 400).
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedrotasjon av fordelingsmiddelet og nevnte ringformede absorpsjonspakning (102a, 102b;
400) i motsatte retninger.
4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 1-3,karakterisert vedrotasjon av fordelingsmiddelet ved hjelp av impulsen i naturgassen som kommer i kontakt med fordelingsmiddelet.
5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 1-4,karakterisert vedoverføring av søt naturgass fra den indre perimeteren (112; 212; 412) av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b;
400) mot et utløp i den ytre perimeteren (111;411) av nevnte absorpsjonspakning gjennom en radialt åpen seksjon (113; 413a, 413b) i den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400).
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedoverføring av søt naturgass gjennom en radialt åpen seksjon mellom to ringformede absorpsjonspakninger (102a, 102b).
7. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedoverføring av søt naturgass gjennom radialt åpne seksjoner i hver ende av den minst ene ringformede absorpsjonspakningen (400).
8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 5-7,karakterisert vedgjenvinning av dråper av absorbsjonsmiddel fra den søte naturgassen ved hjelp av dråpefangere i den ytre perimeteren (111;411) av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400) ved nevnte åpne seksjon (113; 413a, 413b).
9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 5-8,karakterisert vedgjenvinning av kinetisk energi fra den søte naturgassen ved hjelp av radiale skovler i nevnte åpne seksjon (113; 413a, 413b).
10. Anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel,karakterisert vedat det omfatter - en beholder inneholdende den minst ene absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400) som kan roteres rundt sin lengdeakse i beholderen, hvilken absorpsjonspakning har en forhåndsbestemt aksial forlengelse med en indre radius og en ytre radius, - et innløp for absorpsjonsmiddel, anbrakt radialt innenfor en indre perimeter (112; 212; 412) av absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400), - et fordelingsmiddel (108a, 108b; 208a, 208b; 408a, 408b) for absorpsjonsmiddel anbrakt for å roteres i forhold til den indre perimeteren (112; 212; 412) og fordele det kjemiske absorpsjonsmiddelet aksialt og periferisk over den indre perimeteren (112; 212; 412), - et utløp for absorpsjonsmiddel, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter (111;411) av absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400), - et naturgassinnløp for trykksatt naturgass, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter (111;411) av absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400), og - et naturgassutløp, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter (111;411) av absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400), hvor det forekommer en tverrstrøm av absorpsjonsmiddel og naturgass når absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400) roteres rundt sin lengdeakse, hvor rota-sjonen av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400) er slik at det kjemiske absorpsjonsmiddelet utsettes for en tilstrekkelig sentrifugalkraft til å tvinge det fordelte absorpsjonsmiddelet mot den ytre perimeteren (111;411) av den ringformede absorpsjonspakningen (102a, 102b; 400), i motsatt retning av den trykksatte naturgassen, for å danne en tverrstrøm for masseoverføring av sur gass fra naturgassen til absorpsjonsmiddelet for å danne søt naturgass, og hvor fordelingsmiddelet er anbrakt for å roteres ved en rotasjonshastighet som avviker fra rotasjonshastigheten til nevnte absorpsjonspakning (102a, 102b; 400).
11. Anordning ifølge krav 10,karakterisert vedat fordelingsmiddelet og nevnte ringformede absorpsjonspakning (102a, 102b; 400) er anbrakt for å roteres i motsatte retninger.
12. Anordning ifølge et hvilket som helst av krav 10-11,karakterisert vedat fordelingsmiddelet er anbrakt for å påvirke og roteres av impulsen i naturgassen som er i kontakt med fordelingsmiddelet.
13. Anordning ifølge et hvilket som helst av krav 10-12,karakterisert vedat fordelingsmiddelet omfatter minst én spiralskovl (208a, 208b; 408a, 408b).
14. Anordning ifølge krav 13,karakterisert vedat minst én spiralskovl (208a, 208b; 408a, 408b) omfatter radiale kanaler for det kjemiske absorpsjonsmiddelet, hvilke kanaler går gjennom en ytre perifer kant av nevnte skovl.
15. Anordning ifølge krav 14,karakterisert vedat den ytre perifere kanten av den minst ene spiralskovl (208a, 208b; 408a, 408b) er anbrakt for å fordele det kjemiske absorpsjonsmiddelet aksialt og periferisk over den indre perimeteren (112; 212; 412) av nevnte absorpsjonspakning (102a, 102b; 400).
16. Anordning ifølge et hvilket som helst av krav 10-15,karakterisert vedat den ringformede absorpsjonspakningen omfatter en radialt åpen seksjon fra den indre perimeteren (112; 212; 412) til den ytre perimeteren (111;411) av den ringformede absorpsjonspakningen, hvor den åpne seksjonen er anbrakt for å overføre søt naturgass fra den indre perimeteren (112; 212; 412) mot et utløp i den ytre perimeteren (111; 411) av nevnte absorpsjonspakning.
17. Anordning ifølge krav 16,karakterisert vedat en radialt åpen seksjon (113) er anbrakt mellom to tilstøtende ringformede absorpsjonspakninger (102a, 102b).
18. Anordning ifølge krav 16,karakterisert vedat en radialt åpen seksjon (413a, 413b) er anbrakt i hver ende av den minst ene ringformede absorpsjonspakningen (400).
19. Anordning ifølge et hvilket som helst av krav 16-18,karakterisert vedat dråpefangere (215a, 215b; 415a, 415b) er anbrakt i den ytre perimeteren (111;411) av den ringformede absorpsjonspakning en (102a, 102b; 400) ved nevnte åpne seksjon (113; 413a, 413b), hvor dråper av absorpsjonsmiddel gjenvinnes fra den søte naturgassen.
20. Anordning ifølge et hvilket som helst av krav 16-19,karakterisert vedat radiale skovler (202a, 202b; 402a, 402b) er anbrakt i nevnte åpne seksjon (113; 413a, 413b), hvor kinetisk energi gjenvinnes fra den søte naturgassen.
NO20101719A 2010-12-09 2010-12-09 Fremgangsmate og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel NO332683B1 (no)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20101719A NO332683B1 (no) 2010-12-09 2010-12-09 Fremgangsmate og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel
PCT/EP2011/072214 WO2012076658A1 (en) 2010-12-09 2011-12-08 Method and device for removal of acid gas from natural gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20101719A NO332683B1 (no) 2010-12-09 2010-12-09 Fremgangsmate og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20101719A1 NO20101719A1 (no) 2012-06-11
NO332683B1 true NO332683B1 (no) 2012-12-10

Family

ID=45440498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20101719A NO332683B1 (no) 2010-12-09 2010-12-09 Fremgangsmate og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO332683B1 (no)
WO (1) WO2012076658A1 (no)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9216377B1 (en) 2015-02-24 2015-12-22 Chevron U.S.A. Inc. Method and system for removing impurities from gas streams using rotating packed beds
WO2019153097A1 (es) * 2018-02-12 2019-08-15 Montiel Flores Oscar Mariano Sistema lavador de gases con filtros interiores

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE529962A (no) * 1953-06-29
DE1099500B (de) * 1957-05-23 1961-02-16 Koppers Gmbh Heinrich Wasch- und Absorptionsvorrichtung fuer Gase
US3233880A (en) * 1962-08-03 1966-02-08 Dresser Ind Continuous centrifugal vaporliquid contactor
US3486743A (en) * 1967-06-16 1969-12-30 Baker Perkins Inc Multistage vapor-liquid contactor
EP0084410A3 (en) * 1982-01-19 1983-08-03 Imperial Chemical Industries Plc The removal of hydrogen sulphide from gas streams
DE3519661A1 (de) * 1985-06-01 1986-12-04 M A N Technologie GmbH, 8000 München Verfahren und vorrichtung zum trennen von co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-anteilen aus gasen
DE9107979U1 (de) * 1991-06-28 1992-01-02 Hackl, Harald, 8121 Habach Vorrichtung zur Rauchgasreinigung

Also Published As

Publication number Publication date
NO20101719A1 (no) 2012-06-11
WO2012076658A1 (en) 2012-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9381463B2 (en) Method and absorber for removal of acid gas from natural gas
AU2021204300B2 (en) Method and system for removing impurities from gas streams using rotating packed beds
US11691105B2 (en) Rotating packed beds with internal heat transfer for absorption/regeneration applications
US11253812B2 (en) Apparatus and method for recovering carbon dioxide in combustion exhaust gas
EP3024563A2 (en) Split line system, method and process for co2 recovery
NO332683B1 (no) Fremgangsmate og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et kjemisk absorpsjonsmiddel
WO2012092981A1 (en) Method and absorber for removal of a contaminant from natural gas
NO20101717A1 (no) Roterende absorpsjonshjul
WO2012092980A1 (en) Process for removing acid gas from natural gas
WO2012092983A1 (en) Method and absorber for removal of water from natural gas
US20220152550A1 (en) Absorption solvent regeneration device, co2 recovery device, and absorption solvent regeneration method
EP2991745B1 (en) System and method for desorption of acid gas from an absorption liquid
EP3925686B1 (en) Absorption solution regeneration device, co2 recovery device, and absorption solution regeneration device modification method
US12017178B2 (en) Absorption solvent regeneration device, CO2 recovery device, and method for modifying absorption solvent regeneration device
NO338237B1 (no) System og fremgangsmåte for behandling av et gassformig medium og/eller sorbent
CN114558432A (zh) 一种建立温度梯度的超重力再生装置及系统

Legal Events

Date Code Title Description
CREP Change of representative

Representative=s name: TANDBERGS PATENTKONTOR AS, POSTBOKS 1570 VIKA, 011