Instalacja i sposób dehydratacji wodnego roztworu glikolu Przedmiotem wynalazku jest instalacja i sposób dehydratacji wodnego roztworu glikolu. Wynalazek dotyczy dziedziny regeneracji glikoli, stosowanych jako absorbenty w instalacjach osuszania gazu ziemnego, gazu z odmetanowania wegla, gazów wytwarzanych w procesach chemicznych oraz dwutlenku wegla. W znanych rozwiazaniach, bogaty w wode roztwór glikolu opuszczajacy instalacje osuszania gazu ziemnego jest regenerowany w warniku regeneracyjnym wyposazonym w kolumne destylacyjna. Wodny roztwór glikolu ogrzewany jest za pomoca palnika gazowego, palnika elektrycznego lub pary wodnej do temperatury bliskiej temperaturze termicznej degradacji glikolu. W rezultacie ogrzewania nastepuje odparowanie roztworu, którego pary posiadaja znacznie wyzsza koncentracje wody niz faza ciekla. Roztwór glikolu regenerowany jest zatem metoda destylacji atmosferycznej wykorzystujac rózna lotnosc wzgledna skladników mieszaniny. Znane sposoby podnoszenia koncentracji regenerowanego glikolu polegaja na obnizeniu cisnienia parcjalnego wody w kolumnie destylacji glikolu. Obnizenie cisnienia parcjalnego wody osiagane jest na kilka sposobów, m.in. poprzez: zastosowanie gazu stripingowego, zastosowanie medium chlodzacego przeplywajacego przez przestrzen gazowa zbiornika wyrównawczego lub warnika powodujacego kondensacje mieszaniny bogatej w wode obnizenie cisnienia - wytworzenie prózni w kolumnie destylacyjnej. Znane dotychczas rozwiazania przewiduja obnizenie cisnienia w kolumnie destylacyjnej za pomoca pomp prózniowych lub strumienic. W publikacji nr US3,616,598A instalacja regeneracji glikoli wyposazona jest w strumienice umieszczona na koncu przewodu odprowadzajacego opary z kolumny destylacyjnej. Przed strumienica na przewodzie oparowym zabudowana jest chlodnica oparów oraz separator odbierajacy skropliny. Para wodna oddzielona z roztworu glikolu jest skraplana i oddzielana w separatorze, natomiast opary weglowodorów uwolnione z glikolu zasysane sa do krócca niskiego cisnienia strumienicy i mieszaja sie z gazem napedowym. Do napedu strumienicy zastosowany zostal osuszony gaz ziemny, który nastepnie po wymieszaniu z weglowodorami oddzielonymi z glikolu, spalany jest w palniku regeneratora. Wada rozwiazania znanego ze stanu techniki sa potencjalne problemy z praca palnika regeneratora na skutek zmian parametrów/skladu paliwa. Moga one wystapic w wyniku zasysania przez strumienice ciezszych weglowodorów z separatora skroplin i mieszania ich z gazem opalowym. Pary weglowodorów zasysane z separatora sa nasycone woda, dlatego ich mieszanie z gazem opalowym negatywnie wplywa na prace palnika. Ponadto, do wytwarzania wyzszych wartosci podcisnienia w regeneratorze konieczne jest uzycie coraz wiekszych ilosci gazu napedowego do strumienicy, natomiast planik regeneratora moze zuzyc tylko okreslona ilosc gazu. W przypadku zastosowania gazu opalowego jako gazu napedowego, mozliwe do uzyskania podcisnienie ograniczonej est maksymalnym zapotrzebowaniem paliwa przez palnik re generatora. PL 444483 A1 2/10Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie sposobu i instalacji do dehydratacji wodnego roztworu glikolu, które sa pozbawione powyzszych wad. Przedmiotem wynalazku jest instalacja do dehydratacji wodnego roztworu glikolu, charakteryzujaca sie tym, ze zawiera warnik do odparowywania wody z roztworu glikolu polaczony z kolumna destylacyjna do rozdzielania odparowanej wody i odparowanych weglowodorów od glikolu, chlodnice polaczona z kolumna destylacyjna za pomoca rurociagu odprowadzajacego pare wodna i pary weglowodorów z kolumny destylacyjnej do chlodnicy, separator polaczony z chlodnica za pomoca rurociagu odprowadzajacego wode i pary weglowodorów z chlodnicy do separatora oraz strumienice podlaczona do rurociagu odprowadzajacego pary weglowodorów z separatora do atmosfery, przy czym strumienica napedzana jest sprezonym, osuszonym powietrzem doprowadzanym przewodem, tworzac podcisnienie w warniku, kolumnie destylacyjnej, chlodnicy i separatorze oraz w laczacych je rurociagach. W korzystnym wariancie instalacji, do przewodu dolaczony jest przeplywomierz oraz zawór regulacyjny, regulujacy ilosc powietrza doprowadzanego do strumienicy. Opcjonalnie, do rurociagu odprowadzajacego pare wodna i pary weglowodorów z kolumny destylacyjnej do chlodnicy dolaczony jest przetwornik cisnienia. Przeplyw powietrza napedowego sterowany jest w zaleznosci od wskazan wartosci wytwarzanego podcisnienia. W innym wariancie instalacji, rurociag odprowadzajacego wode i pary weglowodorów z chlodnicy do separatora wyposazony jest w zawór zwrotny oraz obejscie rurociagowe z dolaczonymi pelnoprzelotowymi zaworami odcinajacymi. W instalacji wedlug wynalazku odparowywanie wody z roztworu glikolu w warniku 1.1 prowadzi sie w temperaturze od 180°C do 204°C dla roztworu glikolu trietylenowego i w temperaturze od 200°C do 235°C dla roztworu glikolu tetraetylenowego. Podcisnienie wytwarzane przez strumienice 4 wynosi od -0,6 barg do O barg. Przedmiotem wynalazku jest równiez sposób dehydratacji wodnego roztworu glikolu, charakteryzujacy sie tym, ze obejmuje odparowywanie wody z roztworu glikolu w warniku, w temperaturze mniejszej od temperatury termicznego rozkladu glikolu oraz w warunkach podcisnienia, rozdzielanie odparowanej wody i odparowanych weglowodorów od glikolu w kolumnie destylacyjnej, odprowadzanie pary wodnej i par weglowodorów z kolumny destylacyjnej do chlodnicy, skraplanie pary wodnej w chlodnicy, odprowadzanie wody i par weglowodorów z chlodnicy do separatora, oddzielanie wody od par weglowodorów w separatorze oraz odprowadzanie par weglowodorów z separatora do atmosfery za pomoca strumienicy, przy czym podcisnienie w warniku wytwarzane jest przez strumienice napedzana powietrzem atmosferycznym. Pary weglowodorów, oddzielane w kolumnie destylacyjnej 1.2, sa to weglowodory rozpuszczone w roztworze glikolu w kolumnie osuszania gazu. Sa one uwalniane z roztworu glikolu w wyniku obnizenia cisnienia i ogrzewania roztworu. PL 444483 A1 3/10Korzystnie, odparowywanie wody z roztworu glikolu w warniku prowadzi sie w temperaturze od 180°C do 204°C dla roztworu glikolu trietylenowego oraz w temperaturze od 200°C do 235°C dla roztworu glikolu tetraetylenowego. Korzystne podcisnienie wytwarzane przez strumienice wynosi od -0,6 barg do O barg. Dehydratacja roztworu glikolu polega na wykorzystaniu róznicy preznosci par dwóch skladników wody i glikolu. Temperatura odparowania wody jest znacznie nizsza niz glikolu, dlatego faza gazowa nad roztworem jest bogata w wode. Sposób i instalacja wedlug wynalazku pozwalaja wytwarzac podcisnienie w warniku i kolumnie destylacyjnej glikolu, dzieki któremu uzyskiwany jest wyzszy stopien regeneracji glikolu. Warnik, kolumna destylacyjna, chodnica, separator sa polaczone, tworzac jedna przestrzen, a zatem bedzie w nich utrzymywana ta sama wartosc podcisnienia. Wyzsza koncentracja glikolu kierowanego do kolumny osuszania gazu pozwala z kolei na uzyskiwanie nizszej temperatury punktu rosy osuszanego gazu - jego lepsze osuszenie. Dzialanie strumienicy nie powoduje wzrostu emisji zanieczyszczen gazowych z instalacji regeneracji glikolu, natomiast zastosowanie powietrza zmniejsza zagrozenia pozarowe instalacji. Do atmosfery odprowadzana jest mieszania powietrza napedowego oraz niewielkich ilosci weglowodorów, które byly rozpuszczone w regenerowanym glikolu. Wynalazek zostal przedstawiony za pomoca ponizszego przykladu oraz na rysunku, który przedstawia schemat instalacji do dehydratacji wodnego roztworu glikolu wedlug wynalazku. Instalacja do dehydratacji wodnego roztworu glikolu zbudowana jest z warnika 1.1 do ogrzewania i odparowywania wody z roztworu glikolu polaczonego z kolumna destylacyjna 1.2 do rozdzielania odparowanej wody i odparowanych weglowodorów od glikolu, chlodnicy 2 polaczonej z kolumna destylacyjna 1.2 za pomoca rurociagu 9.1 odprowadzajacego pare wodna i pary weglowodorów z kolumny destylacyjnej 1.2 do chlodnicy 2, separatora 3 polaczonego z chlodnica 2 za pomoca rurociagu 9.2 odprowadzajacego wode i pary weglowodorów z chlodnicy 2 do separatora 3 oraz strumienicy 4 podlaczonej do rurociagu 12.1 odprowadzajacego pary weglowodorów z separatora 3 do atmosfery. Chlodnica 2 skrapla pare wodna. Temperature na wylocie kolumny destylacyjnej utrzymuje dodatkowa chlodnica refluksu 1.3. Strumienica 4 napedzana jest sprezonym, osuszonym powietrzem, którego zródlo stanowi instalacja powietrza sterowniczego. W przykladowej instalacji wedlug wynalazku, na przewodzie 10 doprowadzajacym sprezone powietrze do strumienicy 4 zabudowany zostal przeplywomierz 6 oraz zawór regulacyjny 5 pozwalajacy regulowac ilosc doprowadzanego powietrza. Stopien otwarcia zaworu 5, a co za tym idzie ilosc dostarczanego powietrza napedowego regulowana jest w zaleznosci o wymaganego poziomu podcisnienia w warniku 1.1 i kolumnie destylacyjnej 1.2. Na rurociagu 9.1 odprowadzajacym opary z kolumny 1.2 do chlodnicy 2 i dalej do separatora 3 zabudowany zostal przetwornik podcisnienia 7, którego sygnal pozwala sterowac zaworem regulacyjnym 5. W wyniku dzialania strumienicy, w separatorze 3, chlodnicy 2, przewodach 9.1, 9.2, 12.1 oraz warniku 1.1 i kolumnie destylacyjnej 1.2 wytwarzane jest podcisnienie, którego wartosc zalezy od ilosci uzytego powietrza PL 444483 A1 4/10napedowego. Mieszanina powietrza napedowego oraz par weglowodorów o cisnieniu zblizonym do cisnienia atmosferycznego odprowadzana jest do atmosfery przewodem 12.2. Na rurociagu 9.2 doprowadzajacym skropliny i opary weglowodorów do separatora 3 zabudowany zostal zawór zwrotny 11 oraz obejscie rurociagowe 13 z pelnoprzelotowymi zaworami odcinajacymi 8. Zawór zwrotny 11 zabezpiecza instalacje warnika I.I przed przypadkowym doplywem powietrza w przypadku wadliwej pracy strumienicy 4, natomiast obejscie rurociagowe 13 pozwala na prace kolumny destylacyjnej 1.2 w trybie destylacji atmosferycznej. W przykladowym sposobie dehydratacji wodnego roztworu glikolu, odparowywano wode z roztworu glikolu trietylenowego (TEG) w temperaturze 180°C oraz z roztworu glikolu tetraetylenowego (TREG) w temperaturze 210°C. Stosowany warniki I.I zostal wypelniony do wysokosci 0,7 srednicy roztworem glikolu i wody, w którym zanurzona byla calkowicie rura plomieniowa z podlaczonym palnikiem. W kolumnie destylacyjnej 1.2, w której zachodzil rozdzial wody od glikolu, zastosowano wypelnienie strukturalne i usypowe. W symulatorze procesowym (Chemcad) przygotowano model absorpcyjnej instalacji osuszania gazu wraz z instalacja regeneracji glikolu. Model testowano dla dwóch róznych glikoli TEG i TREG. Dla potrzeb symulacji instalacji uzywajacej TEG przyjeto model TEG do obliczania wartosci stalych równowagi K oraz model SRK do obliczen entalpii. Dla instalacji uzywajacej TREG przyjeto natomiast model PSRK. W wlasciwosciach termodynamicznych modeli zalozono równiez, ze woda i weglowodory nie mieszaja sie. Symulacje polegaly na badaniu wplywu obnizenia cisnienia na stezenie masowe regenerowanego L-TEG/L-TREG (L- oznacza glikol ubogi/zregenerowany) oraz uzyskiwane temperatury wodnego punktu rosy gazu. Symulacje wykazaly, ze dla TEG obnizenie cisnienia regeneracji do -50 kPag powala na uzyskanie zregenerowanego L-TEG o stezeniu ok. 99,33% wagowego podczas gdy dla destylacji atmosferycznej uzyskiwano stezenie ok. 98,5 % wagowy. Dla TREG obnizenie cisnienia regeneracji do -50 kPag powala na uzyskanie zregenerowanego L-TREG o stezeniu ok. 99,63% wagowego podczas gdy dla destylacji atmosferycznej uzyskiwano stezenie ok. 99,2 % wagowy. Symulacje przeprowadzono dla czterech wartosci cisnien roboczych osuszanego gazu 30, 26, 20 i 15 barg oraz dla cisnien regeneracji TEG/TREG w zakresie od -50 kPag do + 7 kPag. Dokladne wyniki uzyskiwanego stezenia zregenerowanych glikoli L-TEG/L-TREG zaleza równiez od cisnienia osuszanego gazu ze wzgledu na to, ze przy róznych cisnieniach z gazu usuwane sa rózne ilosci wody, która oddzielamy potem z roztworu glikolu. Sprawdzono takze, jaki jest wplyw wielkosci strumienia L-TEG/L-TREG w obiegu na uzyskiwane temperatury wodnego punktu rosy gazu. Modele testowano dla dwóch wartosci strumieni L TEG/L-TREG. Pierwszy strumien wynosil 280 kg/h, tzn. jest wartoscia optymalna dla przyjetego strumienia osuszanego gazu i srednicy kolumny osuszajacej 0,6 m. Drugi strumien wynosil 450 kg/h co stanowi maksymalna wydajnosc przyjetego modelu pompy dozujacej. W przypadku TEG wzrost strumienia TEG powodowal niewielka zmiane uzyskiwanej temperatury punktu rosy gazu. Poprawa wynosil od. ok. l,2°C do ok. 2,7°C w zaleznosci od PL 444483 A1 /10cisnienia osuszanego gazu. W przypadku TREG wzrost strumienia glikolu w obiegu powodowal bardziej znaczacy efekt w postaci uzyskiwanych temperatur punktu rosy gazu, tj. od ok. 6,8°C do ok. 8,8°C. Wynalazek pozwolil na zwiekszenie efektywnosci procesu regeneracji glikoli, co przelozylo sie bezposrednio na zwiekszenie skutecznosci osuszania gazów w instalacjach glikolowych. Wynalazek tez zwieksza bezpieczenstwo w instalacjach regeneracji glikoli. PL 444483 A1 6/10Zastrzezenia patentowe 1. Instalacja do dehydratacji wodnego roztworu glikolu, znamienna tym, ze zawiera warnik (1.1) do odparowywania wody z roztworu glikolu polaczony z kolumna destylacyjna (1.2) do rozdzielania odparowanej wody i odparowanych weglowodorów od glikolu, chlodnice (2) polaczona z kolumna destylacyjna (1.2) za pomoca rurociagu (9.1) odprowadzajacego pare wodna i pary weglowodorów z kolumny destylacyjnej do chlodnicy, separator (3) polaczony z chlodnica (2) za pomoca rurociagu (9.2) odprowadzajacego wode i pary weglowodorów z chlodnicy (2) do separatora (3) oraz strumienice (4) podlaczona do rurociagu (12.1) odprowadzajacego pary weglowodorów z separatora (4) do atmosfery, przy czym strumienica (4) napedzana jest sprezonym, osuszonym powietrzem doprowadzanym przewodem (10), tworzac podcisnienie w warniku (1.1), kolumnie destylacyjnej (1.2), chlodnicy (2) i separatorze (3) oraz w laczacych je rurociagach (9.1, 9.2, 12.1). 2. Instalacja wedlug zastrzezenia 1, znamienna tym, ze do przewodu (10) dolaczony jest przeplywomierz (6) oraz zawór regulacyjny (5), regulujacy ilosc powietrza doprowadzanego do strumienicy (4). 3. Instalacja wedlug zastrzezenia 2, znamienna tym, ze do rurociagu (9 .1) odprowadzajacego pare wodna i pary weglowodorów z kolumny destylacyjnej (1.2) do chlodnicy (2) dolaczony jest przetwornik cisnienia (7). 4. Instalacja wedlug zastrzezen 1-3, znamienna tym, ze rurociag (9.2) odprowadzajacy wode i pary weglowodorów z chlodnicy (2) do separatora (3) wyposazony jest w zawór zwrotny (11) oraz obejscie rurociagowe (13) z dolaczonymi pelnoprzelotowymi zaworami odcinajacymi (8). . Sposób dehydratacji wodnego roztworu glikolu, znamienny tym, ze obejmuje odparowywanie wody z roztworu glikolu w warniku (1.1), w temperaturze mniejszej od temperatury termicznego rozkladu glikolu oraz w warunkach podcisnienia, rozdzielanie odparowanej wody i odparowanych weglowodorów od glikolu w kolumnie destylacyjnej (1.2), odprowadzanie pary wodnej i par weglowodorów z kolumny destylacyjnej (1.2) do chlodnicy (2), skraplanie pary wodnej w chlodnicy (2), odprowadzanie wody i par weglowodorów z chlodnicy (2) do separatora (3), oddzielanie wody od par weglowodorów w separatorze (3) oraz odprowadzanie par weglowodorów z separatora (3) do atmosfery za pomoca strumienicy (4), przy czym podcisnienie w warniku (1.1) wytwarzane jest przez strumienice (4) napedzana sprezonym, osuszonym powietrzem. 6. Sposób wedlug zastrzezenia 5, znamienny tym, ze odparowywanie wody z roztworu glikolu w warniku (1.1) prowadzi sie w temperaturze od 180°C do 204°C dla roztworu glikolu trietylenowego. 7. Sposób wedlug zastrzezenia 5, znamienny tym, ze odparowywanie wody z roztworu glikolu w warniku (1.1) prowadzi sie w temperaturze od 200°C do 235°C dla roztworu glikolu tetraetylenowego. PL 444483 A1 7/108. Sposób wedlug zastrzezen 5-7, znamienny tym, ze podcisnienie wytwarzane przez strumienice ( 4) wynosi od -0,6 barg do O barg. PL 444483 A1 8/10PL 444483 A1 9/10al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 URZAD PATENTOWY RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ tel.: (+48) 22 579 05 55 I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI DO ZGLOSZENIA NR P.444483 Klasyfikacja zgloszenia: B0lD 53/14, B0lD 53/26, B0lD 1/00, B0lD 3/14 Podklasy w których prowadzono poszukiwania: BO 1053 BO lD 1 BO 103 Bazy komputerowe w których prowadzono poszukiwania: EPODOC WPI bazy UPRP Kategoria dokumentu A A Dokumenty - z podana identyfikacja US4273620 A (DA VY INTERNATIONAL AG [US]) 16-06-1981 EP3697520 Al (INNOGY GAS STORAGE NWE GMBH [DE]) 26-08-2020 D Dalszy ciag wykazu dokumentów na nastepnej stronie A- dokument okreslajacy ogólny stan techniki, który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stanowiacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, Odniesienie do zastrz. 1-8 1-8 L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwszenstwo(-wa), lub przytoczony w celu ustalenia daty publikacji innego cytowanego dokumentu lub z innego szczególnego powodu, O - dokument odnoszacy sie do ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, P - dokument opublikowany przed data zgloszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwszenstwa, T - dokument pózniejszy, opublikowany po dacie zgloszenia lub w dacie pierwszenstwa i niebedacy w konflikcie ze zgloszeniem, ale cytowany w celu zrozumienia zasad lub teorii lezacych u podstaw wynalazku, X - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za nowy lub nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, Y - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument zostanie polaczony z jednym lub kilkoma tego typu dokumentami, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej. Sprawozdanie wykonali-a: Justyna Kowalczyk Ekspert Data: .01.2024 Uwagi do zgloszenia Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o zastrz. z dnia 19.04.2023r. Podpis: /podpisano kwalifikowanym podpisem elektronicznym/ Pismo wydane w formie dokumentu elektronicznego PL 444483 A1 /10 PL