PT91618B - Processo para o tratamento de gas natural que contem hidrocarbonetos e h indice 2 s - Google Patents

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Description

REQUERENTE: METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT,alemã, industrial,com sede em Reuterweg 14, D-6000 am Main, República Federal da Alemanha.
EPÍGRAFE: PROCESSO PARA P TRATAMENTO DE GÁS NATURAL
QUE CONTÉM HIDROCARBONETOS E H? S
INVENTORES: Dr.-Ing.Joachim wilhelm,Dipl.-Ing.Ulf Jauernik e Dr.-Ing.Manfred Kriebel.
Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.
República Federal da Alemanha, em 02 de Setembro de 1988, sob ο η2 P 38 29 878.3.
INPI MOO. H3 RF W73Z
MET ALLGESELL5CHAFT
ΑΚΤI ENG E SELL SCHAFT
PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE GÁS NATURAL QUE CONTEM HIDRO
CARBONETOS Ξ H S”
A presente invenção diz respeito a um nrocesso nara o tratamento de um gás natural, que, além de metano, contém hidrocarbonetos com dois até quatro átomos de carbono por molécula e H^S, a fim de se eliminar parcialmente os hidrocarbonetos e o H^S.
A partir do gás natural bruto que se destina a ser utilizado, por exemplo, como matéria-prima Para uma operação de reforming catalítico com vapor de áqua, podem-se eliminar os hidrocarbonetos com cinco ou mais átomos de carbono por molécula mediante adsorção, de maneira relativamente simples. No entanto, os hidrocarbonetos, especialmente os hidrocarbonetos com maior número de átomos de carbono, formam, na operação de reforming catalítico, camadas de coque sobre o cata, lisador que diminuem a respectiva actividade.
O objectivo da presente invenção é a eliminação dos hidrocarbonetos em C a C4 mais dificilmente elimináveis de maneira económica e simultaneamente também o H2S que prejudi^ ca igualmente o catalisador de reforming, em proporção adequa da. De acordo com a presente invenção, isso faz-se arrefecendo o gás natural sob uma pressão de pelo menos 5 bar, indirec tamente, num permutador de calor, até temperaturas compreendi das entre —30 e -100 C, separando o condensado e diminuindo
a sua pressão e fazendo-o passar como fluido de arrefecimento através do permutador ce calor que arrefece o líquido de la Vagem proveniente de um dispositivo de regeneração na zona de permuta de calor até temperaturas compreendidas entre -30° e -30°C e alimentando depois a um dispositivo de lavagem, cue é tgmbém alimentado com o gás natural de que se eliminou o condensado, líquido de lavagem esse que se carrega com H 3 e hidrocarbonetos para passar da zona de lavagem através do dis. positivo de permuta de calor para o dispositivo de regeneração e o gás natural que foi purificado no dispositivo de lava, gem é descomprimido e feito passar através do dispositivo de permuta de calor.
A medida que os hidrocarbonetos são condensados, uma parte substancial do H2S é desejavelmente também condensada de modo que se diminui a carga sobre o dispositivo de lavagem subsequente. Aquele dispositivo de lavagem é orojectado de ma neira aue o H^S seja suficientemente removido do gás natural nesse dispositivo. Os hidrocarbonetos em C^ e são usualmen te também removidos do gás natural na zona de lavagem, de modo que a condensação anterior possa ser efectuada a menor velo cidade.
A refrigeração que é necessária para o processo é pro porcionada pela descompressão do condensado e também pelo facto de o gás natural que entra no dispositivo de lavagem ser ex pandido.
Não há desejavelmente necessidade de um sistema de arrefecimento. Como o arrefecimento necessário na zona de lavagem não é elevado quando o líquido de lavagem é empregado ape3-, ί ** nas com um pequeno caudal, o arrefecimento efectuado pela condensação é também suficiente para se conseguir o arrefecimento adequado do líquido de lavagem antes do dispositivo de lavagem.
Numa forma de realização desejável, o condensado que foi retirado do gás natural arrefecido é expandido em dois andares e o gás vaporizado assim obtido é feito passar através do permutador de calor.
Como líquido de lavagem, usa-se metanol, acetona ou outros derivados oxo de hidrocarbonetos em C^-C^.
Indicam-se seguidamente pormenores e outras possíveis propriedades características do processo, fazendo referência ao desenho anexo.
O gás natural que contém hidrooarbonetos e é alimentado por intermédio da tubagem (1). De preferência, os materiais sólidos e os hidrooarbonetos cue têm cinco ou mais átomos de carbono por molécula foram previamente eliminados da corrente de gás natural. Como consequência, o gás natural na tubagem (1) contem, além de principalmente hidrocarbo netos em C , C^ e C^. No permutador de calor (2), que consiste, por exemplo, num permutador de calor do tipo de placas, acuele gás natural é indirectamente arrefecido até temperaturas compreendidas entre -30° e -100°C, preferivelmente entre -40° e -90°C. Esse arrefecimento tem como resultado a formação de um condensado que contém a maior oarte dos hidroc?rbonetos e uma parte considerável do H2S. Acuela mistura é alimentada através da tubagem (4) a um separador (5), do cual o condensado é retirado pela tubagem (6). Os gases misturados são alimen
tados através da tubagem (7) a uma coluna de lavagem (8).
condensado é parcialmente expandido através da váJL vula de expansão (10) e é alimentado a um vaso de separação (11). 0 gás que se separa é retirado por intermédio da tubagem (12) e o condensado é expandido mais uma vez através da válvula de expansão (13). A expansão do condensado nas válvu las de expansão (10) e (13) tem como resultado uma considera vel queda de pressão. Por consequência, o condensado que pas sa através da tubagem (14) para o permutador de calor (2) po de efectivamente servir como agente de arrefecimento. O gás de saída formado como resultado do aumento de temperatura no permutador de calor (2) está disponível na tubagem (15) e vis to ter um elevado poder calorífico pode ser usado como gás com bustíve1.
A coluna de lavagem (8) é alimentada por meio da tubagem (20) com um líquido de lavagem a temperaturas compreendidas entre -30° e -80°C e preferivelmente entre -50° e -70°C.
Na descrição seguinte, supõe-se que o líquido de lava gem consiste em metanol, muito embora possam também ser utili zados outros líquidos de lavagem. A coluna (8) contém geralmente pratos ou elementos de enchimento e é usada para lavar suficientemente o H2S do gás natural que é alimentado através da tubagem (7) e os hidrocarbonetos são também absorvidos pelo metanol.
gás natural purificado é retirado através da tubagem (21) e é expandido, pelo menos parcialmente, na válvula de expansão (22) para fazer diminuir a sua temperatura. 0 gás natural e o gás da tubagem (12) são então feitos passar conjuntamente através do permutador de calor (2), no ougl os gases misturados são usados como refrigerante e estão disponíveis na tubagem (24) como produto para utilização posterior.
líquido de lavagem que é carregado com H S e com hidrocarbonetos é retirado da coluna (8) através da tubagem (26) e é expandido, apropriadamente, por meio da válvula de expansão (27), e a mistura é alimentada a um vaso de separa, ção (23). O gás de descarga gue contém H S é adicionado, por intermédio da tubagem (29), ao condensado da tubagem (14). O línuido de lavagem é passado, por intermédio da tubagem (30), através do nermutador de calor (2) e é então alimentado a um sistema de regeneração (31).
No sistema (31), as impurezas contidas no líquido de lavagem são substancialmente retiradas deste de uma maneira já conhecida mediante destilação com arrastamento ou por aque. cimento ou por uma combinação destas operações. Obtém-se um gás de saída através da tubagem (32) e este é feito passar através de dispositivos (não representados) para processamento ulterior.
líquido de lavagem regenerado é retirado através da tubagem (20) e reciclado para a coluna de lavagem (3) por intermédio de uma bomba (não representada). Por exemplo, uma corrente parcial do gás oroduzido na tubagem (24) pode ser usada para regeneração no sistema (31) e pode ser alimentada através da tubagem (34), que é representada por uma linha tra cejada, θ usado como gás de arrastamento.
nroduto casoso principalmente em metano fornecido pela tubagem e pode conter também 2 (24) c onci t e a 20% em volu
-6me de hidrocarbonetos em C2> 0 teor de hidrocarbonetos em C3 é, na maior parte dos casos, inferior a 0,1% em volume e o teor de H2S não é superior a cerca de 1/10 do teor de H 5 existente no gás alimentado através da tubagem (1). De vido àouele grau de pureza, o produto gasoso pode muito bem ser utilizado como alimentação para uma instalação de reforming catalítico com vapor, para produzir uma mistura gasosa que consiste em CO e H .
•ÍPLO
Num sistema de processamento tal como o representado no desenho anexo, tratam-se por hora 50.000 metros cúbicos normais de gás natural.
Os pormenores do processo foram parcialmente calculados. Em uma operação anterior, os hidrocarbonetos que têm cinco ou mais átomos de carbono e outras impurezas foram eliminados. 0 gás natural alimentado através da tubagem (1) tem a seguinte composição:
CH4 7 5% em volume
C2H 6 20% em volume
c3h 8 1% em volume
N2 3% em volume
Ί o/ J_ ,· c em volume
-ΊΟ gás natural contém também 400 ppm de H2S em volume e encontra-se sob uma pressão de 28 bares e a uma temperatura de 30°C. É arrefecido a -73°C num permutador de calor do tipo de nlacas e, em seguida, entra no separador (5).
condensado que foi separado é expandido até 10 bares na válvula de expansão (10) e é depois expandido até 2 bares na válvula (13 )' .
O gás que é alimentado através da tubagem (7) à coluna de lavagem (8) ainda contém cerca de metade dos hidrocarbonetos em C? originalmente contidos e do H2S e contém também í/ e 00^ e vestígios de hidrocarbonetos em C^.
Como líquido de lavagem, alimenta-se metanol a -70°C 3 à coluna (8) com um caudal de 10 m /hora. Na coluna de lavagem, mantém-se uma pressão de 28 bares. O gás lavado fica virtualmente isento de H S e de hidrocarbonetos em e contém acenas uma nequena quantidade de hidrocarbonetos em C? residuais e é cassado através da válvula de excansão (22) para diminuir a sua cressão para 10 bares.
Um gás natural tratado, consistindo numa mistura do gás lavado e do gás que passou através da tubagem (12), é obtido na tubagem (24) com um caudal de 43.000 metros cúbicos normais, sob uma cressão de 10 bares e a uma temperatura de 22°C e, além de CH^, contém 10% em volume de hidrocarbone tos em C , 0,1% em volume de hidrocarbonetos em C^, 3,4% em volume de N/, 0,7% em volume de C02 e 5 ppm em volume de H S, liquido de lavagem carregado de imcurezas que foi retirado da coluna de lavaqem através da tuhaoem (26) é ex8pandido até 2 bares. 0 gás separado é misturado com o gás da tubagem (14) de modo que se obtém o gás de saída sob uma pressão de 2 bares e a uma temperatura de +10°C na tu bagem (15) com um caudal de 7.000 metros cúbicos normais/ /hora. 0 metanol ê alimentado através da tubagem (30) ao sistema de regeneração (31), em que as impurezas são substancialmente removidas do metanol quando ele é submetido a um tratamento com arrastamento de vapor com o gás natural proveniente da tubagem (34) a uma temperatura de +10°C. O metanol é então reciclado para a coluna de lavagem (3) oor meio de uma bomba (não reoresentada).

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1.- Processo para o tratamento de gás natural que, além de metano, contém hidrocarbonetos com 2 a 4 átomos de C por molécula e H^S, para remover parcialmente os hidrocarbonetos e o H^S, caracterizado pelo facto de se arrefecer indirectamente o gás natural, que possui uma pressão igual a pelo menos 5 bar, até temperaturas compreendidas entre -30 e -100°C num permutador de calor e se separar o condensado, se expandir o condensado e se fazer passar este através do permutador de calor como agente de arrefecimento, se arrefecer um líquido de lavagem proveniente de uma zona de regeneração até temperaturas compreendidas entre -30 e -80°C no permutador de calor e se alimentar a uma zona de lavagem que é também alimentada com um gás natural de que se retirou o condensado, se alimentar o líquido de lavagem carregado
    -10com H^S e hidrocarbonetos proveniente da zona de lavagem ã zona de regeneração depois de ser feito passar através do permutador de calor e se expandir na zona de lavagem o gás natural purificado na zona de lavagem e se fazer passar através do permutador de calor.
  2. 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o gás natural ser alimentado ao permutador de calor para arrefecimento indirecto sob uma pressão de pelo menos 10 bar .
  3. 3. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o condensado separado do gás natural arrefecido ser expandido em dois andares e o gás expandido assim formado ser passado através do permutador de calor.
  4. 4. - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou qualquer das reivindicações seguintes, caracterizado pelo facto de o líquido de lavagem carregado que vem da zona de lavagem ser parcialmente expandido e o gás expandido contendo H^S assim separado ser passado através do permutador de calor.
  5. 5. - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou qualquer das reivindicações seguintes, caracterizado pelo facto de, como líquido de lavagem, se empregar metanol, acerona ou outro composto oxo derivado de um hidrocarboneto em C
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