NO844792L

NO844792L - Separation columns for mounting on a movable support

Info

Publication number: NO844792L
Application number: NO844792A
Authority: NO
Inventors: Bo Gerdin; Haakan Svensson
Original assignee: Swedyards Dev Corp
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1984-11-30
Also published as: JPS60500997A; EP0139735A1; SE8301980L; BR8406591A; SE8301980D0; WO1984004048A1

Description

Mange kjemiske prosesser innbefatter separasjon ved destill-asjon. Driftserfaringer fra destillasjonskolonner har vist at støtte og montering av kolonnen på denne er av vesentlig be-tydning. Kolonnen bør rettes slik at den er eksakt vertikal. Selv et avvik i størrelsesorden av en halv grad kan ufordel-aktig påvirke effektiviteten av kolonnen. Damp tenderer til å passere langs den oppad vendte del av kolbeveggen av kolonnen, mens fluid vil strømme nedad langs en motstående plassert del av veggen. Many chemical processes involve separation by distillation. Operating experience from distillation columns has shown that supporting and mounting the column on this is of significant importance. The column should be aligned so that it is exactly vertical. Even a deviation of the order of half a degree can adversely affect the efficiency of the column. Vapor tends to pass along the upwardly facing portion of the flask wall of the column, while fluid will flow downward along an oppositely positioned portion of the wall.

Ekspansjonen innenfor offshoreindustrien, og særlig arbeideThe expansion within the offshore industry, and especially work

med "små" gassforekomster, har gjort det interessant å destil-lere hydrokarbonprodukter direkte på stedet, fortrinnsvis i forbindelse med et anlegg for ytterligere å bearbeide produkt-ene . with "small" gas deposits, has made it interesting to distill hydrocarbon products directly on site, preferably in connection with a plant to further process the products.

En destillasjonskolonne som danner en del av et flytende prosessanlegg vil uunngåelig bli påvirket av bevegelsene av sjøens bølger. De mer alvorlige problemer vedrører en uriktig fordeling av fluidfasen i kolonnen. A distillation column forming part of a floating process plant will inevitably be affected by the movements of the sea's waves. The more serious problems relate to an incorrect distribution of the fluid phase in the column.

Målet i den foreliggende oppfinnelse er å fremlegge en separasjonskolonne som vil operere tilfredsstillende selv om den er montert på en bevegbar, eller ustabil støtte. The aim of the present invention is to present a separation column which will operate satisfactorily even if it is mounted on a movable or unstable support.

Søylen innbefatter et antall av fyll-legemesjikt, i hovedsakThe column includes a number of fill-body layers, essentially

av standard type. Sjiktene er imidlertid anordnet og dimensjon-ert på en ny måte, og fluidet blir håndtert på en spesiell måte i kolonnene. of standard type. However, the layers are arranged and dimensioned in a new way, and the fluid is handled in a special way in the columns.

Oppfinnelsen vedrører således en separasjonskolonne tilpasset for montering på en bevegbar støtte og med et antall av horisontalt hengende gulv, en tilknytning for en rørledning som til-fører en fluidblanding, såvel som utstyr for å kondensere damp som blir generert og for å fjerne residuene. Hvert gulv bærer et sjikt av fyll-legemer som når opp til et forhåndsbe- stemt nivå, men tillater en oppadvendende strøm av damp og innretninger er tilveiebragt for å fordele en fluid over topplagene av fyll-legemer. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at sjiktet som bære av det nederste gulv og som når omkring til festet for tilførselsrørledningen er påfallende i forhold til diameteren av kolonnen, mens høyden av et sjikt på et hvert gulv over tilknytningen overskrider ikke vesentlig diameteren av kolonnen, og at det nederste gulv er en gitterlignende struktur og definerer et underliggende fluidsamlende kammer forbundet til innretninger for å oppvarme det oppsamlede fluid og at en returstrøm-rørledning fra gulvet like over innfestn-ingen er forbundet til tilførselsledningen, og at arrangementet tillater oppsamling av fluid på et hvert av gulvene over sistnevnte gulv og passere det gjennom en pumpe for å heve trykket av fluidet før dette ved hjelp av et antall av dyser til slutt blir fordelt over fyll-legemene på et underliggende gulv. Kolonnen er fortrinnsvis forsynt med en forvarmer for blanding av nylig tilført fluid og returstrømfluid og med en forbindelse for å overføre generert damp direkte til kolonnen, adskilt fra tilførselen av blandet fluid. Forbindelsen mellom forvarmeren og og forbindelsen innbefatter fortrinnsvis en samlebeholder forsynt med en nivåmåler. The invention thus relates to a separation column adapted for mounting on a movable support and with a number of horizontally hanging floors, a connection for a pipeline that supplies a fluid mixture, as well as equipment for condensing steam that is generated and for removing the residues. Each floor carries a layer of filler bodies which reaches up to a predetermined level but allows an upward flow of steam and means are provided to distribute a fluid over the top layers of filler bodies. The invention is characterized by the fact that the layer which supports the bottom floor and which reaches around the attachment for the supply pipeline is conspicuous in relation to the diameter of the column, while the height of a layer on each floor above the connection does not significantly exceed the diameter of the column, and that bottom floor is a lattice-like structure and defines an underlying fluid-collecting chamber connected to devices for heating the collected fluid and that a return flow pipeline from the floor just above the attachment is connected to the supply line, and that the arrangement allows collection of fluid on each of the floors above the latter floor and pass it through a pump to raise the pressure of the fluid before it is finally distributed over the filling bodies on an underlying floor by means of a number of nozzles. The column is preferably provided with a preheater for mixing newly supplied fluid and return flow fluid and with a connection for transferring generated vapor directly to the column, separate from the supply of mixed fluid. The connection between the preheater and and the connection preferably includes a collection container provided with a level gauge.

Innretninger er fortrinnsvis tilveiebragt for å overføreDevices are preferably provided to transfer

et overskudd av oppvarmingsfluid fra en varmeveksler ved det nedre kolonnekammer til forvarmeren for fluidtilførselen. an excess of heating fluid from a heat exchanger at the lower column chamber to the preheater for the fluid supply.

En returstrømledning fra alle de øvre gulv innbefatter fortrinnsvis en samlebeholder forsynt med en nivåmåler. A return power line from all the upper floors preferably includes a sump provided with a level gauge.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til den vedlagte tegning, hvor: The invention will now be described with reference to the attached drawing, where:

Fig. 1 viser skjematisk en destillasjonskolonne montert påFig. 1 schematically shows a distillation column mounted on

en lekter som utgjør en del av et prosessanlegg som fremstiller petrokjemiske produkter basert på natur- a barge that forms part of a process plant that manufactures petrochemical products based on natural

gass, oggas, and

fig. 2 viser en fordelingsinnretning for fluid, sett langs fig. 2 shows a distribution device for fluid, viewed longitudinally

snitt II-II i fig. 1.section II-II in fig. 1.

En mulighet for å utnytte en offshore-gassforekomst, som er av en størrelse, eller er slik lokalisert, at det ikke kan rett-ferdiggjøres å forbinde den med rørledninger til en landbasert forbruker, er å forankre et flytende prosessanlegg ved gassforekomsten, hvor gassen kan omformes til produkter egnet for å bli båret vekk av skip. One possibility for exploiting an offshore gas deposit, which is of a size, or is located in such a way, that it cannot be directly completed to connect it with pipelines to a land-based consumer, is to anchor a floating process plant at the gas deposit, where the gas can transformed into products suitable for being carried away by ship.

Gassen kan f.eks. bli omformet til metanol. Råproduktet vil imidlertid inneholde omkring 15% vann, hvilket er en unødvendig bør under transport. The gas can e.g. be converted to methanol. However, the raw product will contain around 15% water, which is unnecessary during transport.

Prosessbehandlingen kan fordelaktig utføres ved det sjøgående anlegg, hvor billig energi fra gassforekomsten er tilgjengelig. Ved slike anledninger må visse residuprodukter fjernes. The process treatment can advantageously be carried out at the offshore plant, where cheap energy from the gas deposit is available. On such occasions, certain residual products must be removed.

En destillasjonskolonne på en lekter med prosessanlegg vil uunngåelig tippes i relasjon til dens vertikalakse, i første hånd på grunn av påvirkningen av bølger og vind, men også A distillation column on a process plant barge will inevitably tip in relation to its vertical axis, primarily due to the action of waves and wind, but also

på grunn av trimme- og krengetilstandene av lekteren som for-andres fra tid til annen på grunn av overføring av last og ballast. due to the trim and heeling conditions of the barge which change from time to time due to the transfer of cargo and ballast.

For å unngå den forstyrrende påvirkning av slike bevegelser,To avoid the disturbing influence of such movements,

er kolonnen blitt anordnet til å fungere på den måten forklart i forbindelse med den vedlagte tegning. the column has been arranged to function in the manner explained in connection with the attached drawing.

Destillasjonskolonnen 10 er formet som et vertikalt tårn, og er antatt å bli montert på en lekter, angitt ved 11, som også vil bære andre komponenter av prosessanlegget. The distillation column 10 is shaped like a vertical tower, and is believed to be mounted on a barge, indicated at 11, which will also carry other components of the process plant.

Kolonnen er underinndelt i vertikalretningen ved hjelp avThe column is subdivided in the vertical direction by means of

et antall av hengende gulv 12-15. Gulvene 12-14 er utformet som fluidsamlende trau, mens gulvet 15 er en gitterlignende struktur. a number of suspended floors 12-15. The floors 12-14 are designed as fluid-collecting troughs, while the floor 15 is a lattice-like structure.

Hvert gulv bærer et sjikt av fyll-legemer av en eller annen standardtype, som tilveiebringer en stor kontaktoverflate for det nedadstrømmende fluid. På denne måten oppnås et antall av stablede sjikt 16-19. Each floor carries a layer of filler bodies of some standard type, which provides a large contact surface for the downwardly flowing fluid. In this way, a number of stacked layers 16-19 are obtained.

Det nedre sjikt 19 kan ha betraktelig høyde, etter som detThe lower layer 19 can have a considerable height, depending on it

er lokalisert nær bunnen av kolonnen, hvor tippebevegelsene ikke er så markerte, og hvor oppvarmingstilstandene er for-delaktige. De overliggende sjikt 16-18 har, i utførelsen vist, en høyde omkring lik med diameteren av kolonnen. Høyden av et sjikt lokalisert over tilknytningen av tilførselsledningen bør ikke vesentlig overskride diameteren av kolonnen, da det ellers er en fare for at kondensert fluid strømmer ned langs den indre kolbeveggen. Blandingen av råfluidet blir tilført ved hjelp av en rørledning 20 og blandes med returstrømmen fra gulvet 14, overført gjennom en rørledning 21. De blandede fluider blir passert til en forvarmer 22. Damp som genereres i forvarmeren blir transportert direkte til kolonnen gjennom en rørledning 23, adskilt fra fluidet. is located near the bottom of the column, where the tipping movements are not so marked, and where the heating conditions are advantageous. The overlying layers 16-18 have, in the embodiment shown, a height approximately equal to the diameter of the column. The height of a layer located above the connection of the supply line should not significantly exceed the diameter of the column, as there is otherwise a danger of condensed fluid flowing down the inner flask wall. The mixture of the raw fluid is supplied by means of a pipeline 20 and mixed with the return flow from the floor 14, transferred through a pipeline 21. The mixed fluids are passed to a preheater 22. Steam generated in the preheater is transported directly to the column through a pipeline 23, separated from the fluid.

Det forvarmede fluid blir oppsamlet i en samlebeholder 24 forsynt med en nivåmåler 25, og blir ved hjelp av en pumpe 26, gjennom en rørledning 27 overført til et antall av sprøytedyser 28, montert over det nederste sjikt 19. The preheated fluid is collected in a collection container 24 provided with a level gauge 25, and is transferred by means of a pump 26 through a pipeline 27 to a number of spray nozzles 28, mounted above the bottom layer 19.

Som åpenbart fra fig. 2 er dysene 28 jevnt fordelt over over-flaten av sjiktet, slik at hver del av dette vil bli tilført med den samme mengde av fluid. As evident from fig. 2, the nozzles 28 are evenly distributed over the surface of the layer, so that each part of this will be supplied with the same amount of fluid.

Det komprimerte fluid vil således bli jevnt fordelt over fyll-legemene av sjiktet 19 og vil sive nedad langs den sistnevnte. Fluid som ikke har blitt fordampet blir samlet ved bunnen av kolonnen. Her er det tilveiebragt to forvarmere, av hvilke den ene, 29, blir oppvarmet ved damp og er brukt under oppstarting av anlegget. Den andre forvarmer, 30, kan bli oppvarmet av varme prosessgasser. Begge forvarmere kan anvendes under normal drift. The compressed fluid will thus be evenly distributed over the filling bodies of the layer 19 and will seep downwards along the latter. Fluid that has not been evaporated is collected at the bottom of the column. Two pre-heaters are provided here, one of which, 29, is heated by steam and is used during start-up of the plant. The second preheater, 30, can be heated by hot process gases. Both preheaters can be used during normal operation.

Prosessgassen blir tilført gjennom en rørledning 31, passerer forvarmeren 30 og blir så ledet til fluidtilførselsforvarmeren 22. Den nå avkjølte gass blir fra den sistnevnte overført til en egnet mottaker innenfor anlegget, gjennom en rørledning 32. The process gas is supplied through a pipeline 31, passes the preheater 30 and is then led to the fluid supply preheater 22. The now cooled gas is transferred from the latter to a suitable receiver within the plant, through a pipeline 32.

En rørledning 33 for å fjerne residuprodukter er forbundet til bunnen av kolonnen. A pipeline 33 for removing residual products is connected to the bottom of the column.

En blanding av damp vil passere oppad gjennom gulvet 14 inn i sjiktet 18. Over det sistnevnte er det en andre serie av sprøyte-dyser 28a. Disse blir tilført med fluid som har blitt oppsamlet på det overliggende gulv 13, og har passert en samlebeholder 24a med nivåmåler 25a og en pumpe 26a. A mixture of steam will pass upwards through the floor 14 into the layer 18. Above the latter there is a second series of spray nozzles 28a. These are supplied with fluid that has been collected on the overlying floor 13, and has passed a collection container 24a with a level gauge 25a and a pump 26a.

Fluid samlet på gulv 12 blir overført til en samlebeholder 24d med en nivåmåler 25b og blir ved hjelp av en pumpe 26d sprøytet gjennom dysene 28b over sjiktet 17. Fluid collected on floor 12 is transferred to a collecting container 24d with a level gauge 25b and is sprayed by means of a pump 26d through the nozzles 28b over the layer 17.

Trykkøkningen for hvert trinn behøver ikke være høyt, men tilstrekkelig til å sikre en jevn fordeling. Nivåmålerne vil styre ventilen i overføringsrørledninger og også med mulighet for pumpene, slik at tilførselen av fluid til alle dysesett vil periodevis avbrytes hvis returstrømmen fra et overliggende gulv ikke er tilstrekkelig for å opprettholde en mengde av fluid inn i beholderen som sikrer en tilfredsstillende tilfør-sel av fluid til dysene. The pressure increase for each stage need not be high, but sufficient to ensure an even distribution. The level gauges will control the valve in transfer pipelines and also possibly the pumps, so that the supply of fluid to all nozzle sets will be periodically interrupted if the return flow from an overlying floor is not sufficient to maintain an amount of fluid into the container that ensures a satisfactory supply of fluid to the nozzles.

Metanoldamp blir luftet ut ved toppen av kolonnen, og blirMethanol vapor is vented at the top of the column, and remains

ved hjelp av en rørledning 34 og en kondensator 35 overført til en akkumulator 36. En pumpe 37 leder kondensatet gjennom en kjøler 38 til en forbruker, eller til en lagertank, men re- by means of a pipeline 34 and a condenser 35 transferred to an accumulator 36. A pump 37 leads the condensate through a cooler 38 to a consumer, or to a storage tank, but re-

sirkulerer en del av kondensatet til sprøytedysene 28c, lokalisert over sjiktet 16. circulates part of the condensate to the spray nozzles 28c, located above the layer 16.

En rørledning 39 er forbundet til akkumulatoren 36 for å fjerne mulige lette gassholdige fraksjoner. A pipeline 39 is connected to the accumulator 36 to remove possible light gaseous fractions.

Ytterligere rørledninger 40 er forbundet til det nederste sjikt 19 for tilbaketrekning av biprodukter, som blir avkjølt i en varmeveksler 41 og overført for ytterligere prosessbehandling eller lagring. Additional pipelines 40 are connected to the bottom layer 19 for the withdrawal of by-products, which are cooled in a heat exchanger 41 and transferred for further processing or storage.

Utførelsen som er vist er kun et eksempel av oppfinnelsen, og detaljene i denne kan varieres på mange måter innenfor rammen av de vedlagte krav. The embodiment shown is only an example of the invention, and the details thereof can be varied in many ways within the framework of the attached claims.

Antallet av hengende gulv vil måtte bli anpasset til de lokale tilstander og det kan være passende, ved visse anledninger, The number of suspended floors will have to be adapted to the local conditions and it may be appropriate, on certain occasions,

å redusere høyden av sjiktene i retningen mot toppen av kolonnen, særlig med høye kolonner, eller med kolonner montert på en støtte hvor bevegelser kan forutsettes å bli betraktelige. to reduce the height of the layers in the direction towards the top of the column, particularly with tall columns, or with columns mounted on a support where movements can be expected to be considerable.

Anlegget er, i første hånd forventet å håndtere en blanding av metanol og vann, men det er åpenbart at også andre hydrokarbonprodukter kan behandles på den beskrevne måte. The plant is, in the first instance, expected to handle a mixture of methanol and water, but it is obvious that other hydrocarbon products can also be treated in the described manner.

Claims

1. Separation column (10) arranged for mounting on a movable support with a number of horizontally suspended floors (12-15), a connection (27) for a pipeline (20) supplying a fluid mixture, as well as equipment (35, 33) to condense vapors generated and to remove residues, each floor (12, 15) carrying a layer of filler bodies (16-19) reaching a predetermined level but allowing for an upward vapor flow and devices (28) is provided to distribute a fluid over the top layers of filling bodies, characterized in that the layer carried by the lower floor (15) and which reaches approximately up to the connection (27) for the supply line (20) is considerable in relation to the diameter of the column (10 ), while the height of a layer (16-18) on all floors (12-14) above the connection (27) does not significantly exceed the diameter of the column, and that the bottom floor (15) is a lattice-like structure and defines an underlying fluid collecting chamber (10a) connected to devices (29, 30) to op heat the collected fluid, and that a return flow line (21) from the floor (14) just above the connection (27) is connected to the supply line (20), and that the arrangement allows fluid to be collected on all floors (12-13) above the latter floor (14) and pass it through a pump (26) to raise the pressure of the fluid before this is evenly distributed over the filling bodies on an underlying floor by means of a number of nozzles (28).

2. Separation column according to claim 1, characterized in that a preheater (22) for the mixture of newly supplied fluid and return flow fluid and with a connection (23) for transferring generated steam directly to the column, separated from the mixed fluid connection.

3. Separation column according to claim 2, characterized in that the connection between the preheater (22) and the connection (27) includes a collection container (24) provided with a level gauge (25).

4. Separation column according to claim 1, characterized by devices for transferring an excess of heating fluid from a heat exchanger (30) at the lower column chamber (10a) to the preheater (22) for fluid supply.

5. Separation column according to any one of the preceding claims, characterized in that a return flow line from all upper floors (12-14) includes a collection container (24a, b) provided with a level gauge (25a, b).