NO320273B1 - Fremgangsmate og anordning for rensing av en gass og hermed oppnadde produkter. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt, og har særlig til hensikt å skaffe en fremgangsmåte til rensing av en gass, særlig en naturgass som inneholder Ci-Cs-hydrokarboner og tyngre, for fra disse å fjerne svovelforbindelser av typen flyktig merkaptan uten adsorpsjonsoperasjoner eller kryogen ekspansjon av gassen, f.eks. i en turboekspansjonsinnretning, og angår også de produkter som fås ved utførelse av fremgangsmåten så vel som en innretning til utførelse av fremgangsmåten.

Det er kjent at et gassfluid eller et gassholdig fluid som strømmer fra et naturgassfelt, generelt inneholder illeluktende stoffer som hovedsakelig er dannet av merkaptaner såsom: - metylmerkaptan eller metan-tiol med kjemisk formel CH4S, som er meget flyktig og koker ved 5,9°C, - etylmerkaptan eller etan-tiol med kjemisk formel C2H6S, som er meget flyktig, og som koker ved 35°C, - propan-tioler som spesielt omfatter isopropylmerkaptan og n-propylmerkaptan, og - merkaptaner som har økende vekt, og hvis flyktighet således er avtagende.

Tilstedeværelsen av merkaptaner i den naturgass som er utvunnet fra et felt, bevirker at naturgassen er beheftet med den ulempe at den på den ene side har en dårlig lukt, og på den annen side er meget giftig i tillegg til at den inneholder urenheter som er tilbøyelig til å bli spaltet i hydrogensulfid og disulfid, dvs. at den er korroderende særlig for rør til transport av et slikt fluid.

På den ene side består en kjent teknisk vanskelighet i å skaffe en naturgass hvis innhold av merkaptaner har blitt redusert til 10 deler pr. million, fra strømmen fra et naturgassfelt, slik at gassen kan bli benyttet ifølge handelsspesifikasjoner for å bli transportert via en gassledning til en bruker eller til en distributør, og på den annen side å skaffe gjenvunnede eller rensede produkter som spesielt utgjøres av stabiliserte oljer eller bensin, som er dannet av Cs-hydrokarboner og tyngre.

Ifølge kjent teknikk kan denne kjente, tekniske vanskelighet bli overvunnet særlig ved én av de tre følgende fremgangsmåter: 1) Fremgangsmåten ved adsorpsjon på et molekylfilter eller en molekylsikt ved et effektivt trykk på ca. 60 bar.

Denne fremgangsmåte er beheftet med den ulempe at det frembringes en gass som stammer fra regenereringen av det adsorberende middel, og som er rik på merkaptaner (dvs. har et innhold som er ca. 20 ganger større enn merkaptaninnholdet av den gass som skal bli behandlet), og som det er forbudt å kaste eller kvitte seg med ifølge lokale regler for beskyttelse av omgivelsene, samt som representerer enten et tap av gass eller en prohibitiv, for stor omkostning vedrørende en sluttbehandling. 2) Fremgangsmåten ved absorpsjon under høyt trykk (f.eks. 60 bar) i en tung hydrokarbon, f.eks. av C7eller tyngre.

Denne fremgangsmåte er beheftet med den ulempe at det fås biprodukter f.eks. basert på propan, som ikke alltid kan bli utnyttet og som således må bli reinjisert i den rensede gass med sirkulasjon av store mengder av løsemidler av C7-hydrokarboner og tyngre, og dermed en økning av prisen for absorpsjonsmidlet og benyttelse av store varmemengder for innretningene til fornyet koking og av kjøling for kjøleinnretningene. 3) Fremgangsmåten ved kryogen behandling hvor en funksjonsmåte ofte er beheftet med den ulempe at fyllgassen eller gassladningen blir ekspandert og således må bli komprimert på ny for å levere gassen til distribusjonsgassledningen. Derved fås det mellom produkter eksempelvis basert på propan som det ikke alltid er mulig å benytte, og som må bli reinjisert i den rensede gass, noe som nødvendiggjør bruk av flere kostbare kompressorer, utstyr og absorbert energi, så vel som en meget vidtgående tørking av fyllgassen, noe som reduserer dennes fuktighet til mindre enn 0,1 del pr. million.

En slik fremgangsmåte for kryogen behandling er vist f.eks. i:

- US 3 763 658 som ble publisert 9. oktober 1973, og som er beheftet med den ulempe at driftsomkostningene for oppfinnelsesgjenstanden er store, særlig ved store operasjonstrykk; - US 5 659 109, som ble publisert 19. august 1997, og hvor omkostningene vedrørende utnyttelsen eller bruken av oppfinnelsens gjenstand er klart mindre ved store operasjonstrykk enn ved det foregående patent, noe som således representerer en klar bedring for gjenstanden av den sistnevnte.

Hovedhensikten med oppfinnelsen er å eliminere eller redusere ulempene særlig ved de ovennevnte, kjente fremgangsmåter under bibehold av deres fordeler ved å skaffe en fremgangsmåte som muliggjør unngåelse av produksjon av propan, f.eks. når dette produkt ikke er ønsket, å unngå en ekspansjon av fyllgassen, og å unngå bruk av store mengder absorpsjonsolje særlig basert på Cv-hydrokarboner og tyngre. Oppfinnelsen representerer således en ny løsning på et teknisk problem ifølge den ovennevnte spesifikke definisjon. Oppfinnelsen medfører således den store fordel at utvinnings- eller utnyttelsesomkostningene er meget mindre enn ved de kjente, ovennevnte fremgangsmåter, og representerer således en vesentlig forbedring eller utvikling i forhold til de kjente fremgangsmåter.

For å oppnå dette, består fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i suksessivt å la den på forhånd tørkede og delvis avkjølte fyllgass suksessivt under trykk strømme i et absorpsjonstårn, som mottar et tilbakeløpsfluid, og hvis produkt ved toppen er renset gass med et innhold av merkaptaner på mindre enn 30 ppm (deler pr. million), og hvis produkt ved bunnen mates til et fraksjoneringstårn, som ved toppen skiller de flyktigste bestanddeler av fyllgassen som er fri for merkaptaner, fra fyllgassens bensinfraksjon, som blir tappet ved bunnen og inneholder merkaptanene, hvorav de flyktigste elimineres ved toppen av minst ett destillasjonstårn, hvis produkt ved bunnen, som er dannet av flytende bensin blandet med Cs-hydrokarboner og tyngre, og er behandlet ved avsvovling på en slik måte at de ikke lenger inneholder flyktige merkaptaner, delvis blandes med fyllgassens flyktigste forbindelser som har blitt adskilt ved toppen av fraksjoneringstårnet og rekomprimert, idet denne blanding på ny avkjøles og sendes i et tilbakeløp til absorpsjonstårnet for der å danne tilbakeløpsfluidet.

Ifølge oppfinnelsen skal de flyktigste komponenter av fyllgassen anses å være fri for merkaptaner dersom deres innhold av merkaptaner er på mindre enn 30 ppm.

Dessuten skal den flytende, avsvovlede bensin ikke lenger anses å inneholde flyktige merkaptaner dersom dens innhold av flyktige merkaptaner er på mindre enn 5 ppm og fortrinnsvis på mindre enn 1 ppm.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen inndeles hovedstrømmen av fyllgassen på forhånd i to grenstrømmer, hvor den ene, som på forhånd har blitt avkjølt mates til det nedre parti av absorpsjonstårnet, og hvor den annen som på forhånd har blitt kjølt, mates til et mellomliggende område av tårnet.

Ifølge en ytterligere utførelse av oppfinnelsen ekspanderes først absorpsjonstårnets bunnprodukt som inneholder C2-hydrokarboner og tyngre respektive merkaptaner, før et fraksjoneringstårn mates, noe som tillater separasjon av de flyktigste forbindelser av fyllgassen fra merkaptanene.

Ifølge en ytterligere utførelse av oppfinnelsen mates fraksjonstårnets bunnprodukt som inneholder C3-hydrokarboner og tyngre og merkaptaner, etter ekspansjon, eventuelt til et første destillasjonstårn for bensin som funksjonerer fortrinnsvis som et avpropaniseringsapparat og hvis bunnprodukt inneholder C4-hydrokarboner og tyngre og merkaptaner.

Ifølge en ytterligere karakteristikk ved oppfinnelsen, kjøles fraksjonstårnets topprodukt som er fri for merkaptaner og inneholder Ci-, C2- og C3-hydrokarboner, idet det underkastes en delvis kondensasjon og det deretter separeres på den ene side en flytende fase, som blir sendt tilbake til toppen av tårnet, og på den annen side en gassfase som rekomprimeres før den blandes med minst en del av destillasjonssluttproduktet av bensinfraksjonen, hvis annen del ekstraheres.

Topproduktet av fraksjoneringstårnet skal bli ansett som fritt for merkaptaner dersom dets innhold av merkaptaner er på mindre enn 30 ppm.

Ifølge en ytterligere utførelse av oppfinnelsen mates det første destillasjonstårns bunnprodukt, som inneholder C4-hydrokarboner og tyngre og merkaptaner, etter ekspansjon til et annet destillasjonstårn, som funksjonerer fortrinnsvis som et avbutaniseringsapparat, og hvis bunnprodukt inneholder den resterende bensinfraksjon som omfatter Cs-hydrokarboner og tyngre respektive merkaptaner som ikke er flyktige.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen kjøles det første destillasjonstårns topprodukt som inneholder C3-hydrokarboner og metylmerkaptan, idet det kondenseres totalt og deretter skilles i to flytende delstrømmer, hvor den ene delstrøm sendes tilbake til toppen av det nevnte tårn og den annen delstrøm avsvovles for på den ene side å fjerne derfra metylmerkaptanet, særlig i blanding med et avsvovlingsmiddel, og på den annen side å skaffe en blanding av C3-hydrokarboner som er fri for merkaptaner, dvs. hvis innhold av merkaptaner er på mindre enn 5 ppm, fortrinnsvis 1 ppm.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen kjøles det annet destillasjonstårns topprodukt som inneholder Crhydrokarboner og de flyktige restmerkaptaner, og kondenseres totalt og skilles deretter i to flytende delstrømmer, hvor den ene delstrøm sendes tilbake til toppen av det nevnte tårn og den annen delstrøm avsvovles for på den ene side å fjerne de flyktige restmerkaptaner, særlig i blanding med et avsvovlingsmiddel, og på den annen side å fremskaffe en blanding av C4-hydrokarboner som er fri for merkaptaner, dvs. hvis innhold av merkaptaner er på mindre enn 5 ppm, fortrinnsvis på 1 ppm.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen kjøles den delstrøm av fyllgassen som skal bli kjøles og tilbakestrømmen, av den gass som strømmer ut fra toppen av absorpsjonstårnet og eventuelt av et hjelpekjølemiddel så som propan, hvilken gass som strømmer fra tårnet, ved varmeveksling også varmes til hovedsakelig omgivelsestemperaturen.

Oppfinnelsen angår også de produkter som blir fremskaffet ved utførelsen av den ovennevnte fremgangsmåte, og som særlig utgjøres av henholdsvis den behandlede gass som er fri for merkaptaner, og mer presist, som har et innhold av merkaptaner på mindre enn 30 ppm, eventuelt av en forbindelse av C3-hydrokarboner og C4-hydrokarboner og av en bensin som omfatter en blanding av Cs-hydrokarboner og tyngre.

Oppfinnelsen angår også et anlegg som er innrettet til utførelse av den ovennevnte fremgangsmåte, og som omfatter et absorpsjonstårn som står under trykk, som, suksessivt nedenfra og oppad, er forbundet med innløpsledninger for henhold vis fyllgass og tilbakestrøm, hvor hovedinnløpsledningen for fyllgass er avgrenet i to grenledninger, hvor den ene grenledning og tilbakestrømsledningen løper gjennom en varmeveksler i samme retning, og hvor toppen av tårnet er forbundet med en utløpsledning for gass som har blitt behandlet under gjennomstrømning av varmeveksleren fortrinsvis i motsatt retning, mens dets bunn via en ledning er forbundet med et fraksjoneringstårn, idet bunnen av det nevnte tårn via en ledning er forbundet med minst ett bensindestillasjonstårn, hvis bunn via en utløpsledning er forbundet med utgangsledningen for en kompressor, hvis sugeside via en ledning er forbundet med toppen av fraksjoneringstårnet, hvilken utløpsledning og utgangsledning er forbundet med tilbakestrømsledningen.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen er toppen av fraksjoneringstårnet via en ledning gjennom en kjøler-kondensator forbundet med inngangen av en faseseparator, hvis gassfaseutgang via en ledning er forbundet med sugesiden av kompressoren, mens dens væskefaseutgang via en ledning kommuniserer med det øvre parti av det nevnte tårn.

Ifølge en ytterligere utførelse av oppfinnelsen omfatter bensindestillasjonssystemet to tårn i serie hvis topper er forbundet med respektive ledninger gjennom en kjøler-kondensator ved inngangen til et kondensatreservoar, hvis utgang munner ut, på den ene side, i en returledning til det øvre parti av det nevnte, tilknyttede tårn, og på den annen side, i en utløpsledning mot en behandlings- eller anvendelsesinnretning.

Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen er den utløpsledning som er tilknyttet det første destillasjonstårn, tilsluttet inngangen av et avsvovlingsapparat, hvis ene utløp er forbundet med et reservoar for C3-hydrokarboner, mens utløpsledningen, som er tilsluttet det annet destillasjonstårn munner ut i et system til avsvovling eller til bruk av C4-hydrokarboner.

Ifølge en ytterligere utførelse av oppfinnelsen er en grenledning for Cs-hydrokarboner og tyngre, avgrenet fra utløpsledningen fra bunnen av det annet destillasjonstårn.

De resultater som fås ved oppfinnelsen medfører store fordeler vedrørende en forenkling og en vesentlig kostnadsreduksjon i forbindelse med realisasjonen av utstyrsteknikken og fremgangsmåter til benyttelse av utstyret.

Oppfinnelsen, andre mål, karakteristiske trekk, detaljer og fordeler ved denne vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse og den skjematiske tegning som viser et utførelseseksempel. Fig. 1 er et oversikts- og funksjonsdiagram av et anlegg ifølge et spesifikt, foretrukket utførelseseksempel på oppfinnelsen. Fig. 2 er en graf som sammenlikner de gevinster og omkostninger som fås ved utnyttelsen de kryogene fremgangsmåter til fjerning av merkaptaner fra en naturgass, ved henholdsvis fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og to andre, tidligere kjente fremgangsmåter.

Det anlegg som er vist på fig. 1 er innrettet til å behandle, særlig å rense, en fyllgass NG som strømmer fra et naturgassfelt.

Denne fyllgass er forhåndsbehandlet og innledningsvis tørket slik at den har en restfuktighet på f.eks. ca. 5 ppm (deler pr. million), og ankommer til anlegget via en hovedledning 1 og har f.eks. en temperatur på 25°C og et effektivt trykk på 65 bar.

Denne hovedstrøm av fyllgassen blir delt i to delstrømmer som strømmer i to respektive grenledninger la og lb og strømmer gjennom to respektive varmevekslere 2a og 2b og to distribusjons- eller fordelingsventiler 3a og 3b før den blir matet til et absorpsjonstårn 4.

Den delstrøm av fyllgassen som strømmer i grenledningen la blir på forhånd kjølt, f.eks. til -7°C, ved utveksling av varme med et parti av produktet på bunnen av absorpsjonstårnet 4 i veksleren 2a for via distribusjonsventilen 3a å munne ut i det nedre parti av absorpsjonstårnet 4, mens den annen grenledning for fyllgassen, som strømmer i grenledningen lb, på forhånd blir kjølt f.eks. til -35°C, idet den strømmer gjennom en varmeveksler 2b og en distribusjonsventil 3b for å munne ut i et mellomparti av absorpsjonstårnet 4.

I dette absorpsjonstårn 4 er det derfor en temperatur på ca. -30°C og et effektivt trykk på ca. 60 bar. Det skal bemerkes at det fluid som blir transportert av grenledningen lb, blir delvis kondensert under sin avkjøling i varmeveksleren 2b.

I det øvre parti av absorpsjonstårnet 4 munner det likeledes ut en tilbakestrømsledning 5 etter at den har gjennomløpt varmeveksleren 2b hvor det tilbakestrømsfluid som ankommer under et effektivt trykk på ca. 60 bar, likeledes blir kjølt til -35°C.

Den naturgass som har blitt renset, dvs. frigjort for sine merkaptaner, blir ansamlet ved toppen av absorpsjonstårnet 4 og fjernet fra dette via en utløpsledning 6 som forløper gjennom varmeveksleren 2b i den motsatte retning i forhold til de fluider som strømmer i ledningene lb respektive 5.1 denne varmeveksler 2b funksjonerer den rensede naturgass 6 som har en temperatur på ca. -40°C i utløpsledningen, som et kjølefluid, fortrinnsvis sammen med et hjelpekjølefluid, f.eks. et C3-hydrokarbon, som danner flytendegjort propan som strømmer i en innløpsledning 7, og som etter en ekspansjon eller frigjøring i en ventil 8 løper gjennom varmeveksleren 2b i den samme strømningsretning som retningen for den behandlede gass som strømmer gjennom ledningen 6. Ved denne varmeveksling mellom kjølefluidene respektive med fyllgassen i ledningen lb og tilbakestrømsfluidet i ledningen 5, blir den rensede naturgass i ledningen 6 oppvarmet hovedsakelig til en temperatur på ca. 20°C for deretter å bli transportert f.eks. til en anordning til rekompresjon 9 og fornyet kjøling 10, idet kjølefluidet f.eks. er omgivelsesluft.

Den rensede naturgass blir på denne måte brakt til trykk- og temperaturbetingelser som er nær de opprinnelige betingelser for fyllgassen, og således er forenlige med betingelsene for distribusjonsgassledningen.

Et parti av bunnproduktet fra absorpsjonstårnet 4 blir via en ledning 11 matet til varmeveksleren 2a som blir oppvarmet av delstrømmen eller grenstrømmen la av fyllgassen. Denne varmeveksler 2a som danner en koker, frembringer en blanding av væske og gass som blir sendt tilbake til absorpsjonskolonnen 4 via en ledning 12.

Sluttvæskeproduktet på bunnen av absorpsjonstårnet 4 som inneholder C|-, C2-hydrokarboner og tyngre og merkaptaner av den generelle, kjemiske formel RSH, strømmer ut fra tårnet 4 via en ledning 13, som omfatter en ventil 14, hvori bunnproduktet blir ekspandert f.eks. til et effektivt trykk på ca. 20 bar, og via ledningen 13 blir matet til et fraksjoneringstårn 15 ved et midtsted av denne. Gasstopp-produktet som er fritt for merkaptaner og inneholder Cr, C2- og C3-hydrokarboner forlater fraksjoneringstårnet 15 via en ledning 16, som forløper gjennom en kjøler 17, hvis kjølefluid eksempelvis er flytende propan, som strømmer i en innløpsledning 18 og etter ekspansjon i en ventil 19 strømmer gjennom varmeveksleren 17, hvor topp-produktet blir delvis kondensert, idet det dannes en to-fasestrøm, som via ledningen 16 strømmer til en faseseparator 20, hvori den flytende fase samler seg på bunnen og forlater faseseparatoren 20 via en ledning 21, hvori det er anordnet en returpumpe 22 som returnerer denne fase til det øvre parti av fraksjoneringstårnet 15.

Gassfasen i faseseparatoren 20 forlater det øvre parti av denne via en ledning 23, hvori det er anordnet en kompressor som komprimerer denne gassfase og blir komprimert til et effekttrykk på ca. 60 bar for å danne en del av det ovennevnte returfluid som strømmer i ledningen 5 hvori utløpsledningen 23 fra kompressoren 24 munner ut.

Fraksjoneringstårnet 15 funksjonerer som et apparat til fjerning av etan og dets bunnvæske inneholder C3-hydrokarboner (propan) og tyngre og merkaptaner med den generelle kjemiske formel RSH. En del av dette flytende bunnprodukt strømmer ut fra bunnen av fraksjoneirngstårnet 15 via en ledning 25 for å bli matet til en koker 26, som danner en varmeveksler, som blir oppvarmet av et fluid 27 så som vanndamp, som er innrettet til å varme og å delvis fordampe den bunnvæske, som strømmer gjennom kokeren 26, hvorfra faseblandingen som er dannet av en blanding av væske og damp, strømmer tilbake via en ledning 28 til det nedre parti av fraksjoneringstårnet 15.

Den annen del av det flytende bunnprodukt av fraksjoneringstårnet 15, forlater dette via en ledning 29, hvori det er anordnet ehekspansjons-, avlastnings- eller sikkerhetsventil ,30, og som munner ut i et mellomliggende område av et første destillasjonstårn 31 som funksjonerer som et depropaniseringsapparat, og hvis topp-produkt på gassform inneholder propan og metylmerkaptan. Dette gass-topprodukt forlater det første destillasjonstårn 31 via en ledning 32 som forløper gjennom en kjøler 33, hvis kjølefluid eksempelvis er omgivelsesluft, og hvori gass-topproduktet blir kondensert fullstendig, idet dette flytende kondensat via ledningen 32 ankommer til innløpet av et fluidreservoar 34. En del av det flytende produkt forlater dette reservoar 34 via en ledning 35 som omfatter en returpumpe 36 som ved et tilbakeløp er innrettet til å mate det øvre parti av det første destillasjonstårn 31, mens en annen del via en ledning 37 som omfatter en returpumpe 38, blir ledet til innløpet av en avsvovlingsenhet 39, hvori metylmerkaptan CH3SH blir separert, f.eks. ved lutvasking av C3-hydrokarboner (propan), og ført ut i en tilstand hvor den er blandet med avsvovlingsmidlet, via en ledning 40, mens de nevnte hydrokarboner forlater avsvovlingsenheten 39 via en ledning 41.

Det flytende produkt fra bunnen av det første destillasjonstårn 31 inneholder C*-hydrokarboner og tyngre respektive restmerkaptaner bortsett fra metylmerkaptan. En del av dette flytende bunnprodukt forlater bunnen av det første destillasjonstårn 31 via en ledning 42, som mater en koker 43, hvor dette bunnprodukt blir varmet ved hjelp av et fluid 44 så som vanndamp, og der delvis blir fordampet for deretter å bli ledet tilbake via en ledning 45 til det nedre parti av det første destillasjonstårn 31.

Den annen del av det flytende bunnprodukt fra det første destillasjonstårn 31 forlater dette via en ledning 46 for å strømme gjennom en ekspansjons- eller avlastningsventil 47 og å munne ut ved inngangen av et annet bensindestillasjonstårn 48 ved et midtområde av dette. I dette annet destillasjonstårn 48 blir bunnproduktet fra det første destillasjonstårn 31 fraksjonert, på den ene side, til et topp-gassprodukt, som er dannet av C4-hydrokarboner (butan) respektive flyktige restmerkaptaner, og, på den annen side, til et flytende bunnprodukt, som omfatter Cs-hydrokarboner og tyngre, så vel som ikke-flyktige merkaptaner.

Dette topp-gassprodukt fra det annet destillasjonstårn 48 forlater dette via en ledning 49, hvori det er anordnet en kjøler 50, hvis kjølevæske f.eks. er omgivelsesluft, og hvor topproduktet blir kondensert fullstendig for å bli ledet til innløpet av et reservoar 51 for flytende kondensat, hvorfra en del av det flytende kondensat strømmer ut via en ledning 52, idet det blir suget ut ved hjelp av en returpumpe 53 for ved tilbakestrøm å bli matet til det øvre parti av det annet destillasjonstårn 48, mens den annen del av det flytende kondensat via en ledning 54, hvori det er anordnet en returpumpe 55, blir ført til innløpet av en avsvovlingsenhet 56, som ligner enheten 39, for å skaffe C4-hydrokarboner (butan) som er fri for merkaptaner, og ført ut via en ledning 57, idet flyktige restmerkaptaner, som er blandet med avsvovlingsmidlet blir ført ut via en ledning 58.

Det flytende bunnprodukt fra det annet destillasjonstårn 48 som inneholder den ovennevnte bensin, som er dannet av en blanding av Cs-hydrokarboner og tyngre respektive ikke-flyktige merkaptaner, forlater bunnen av tårnet via en ledning 59 som mater en koker 60, som blir oppvarmet av et fluid 61, så som vanndamp, som skaffer en delvis fordamping, og hvorfra blandingen av flytende og gassformede faser strømmer ut via en ledning 62 for å bli ført tilbake til det nedre parti av det annet destillasjonstårn 48.

Den annen del av det flytende bunnprodukt fra det annet destillasjonstårn 48, forlater dette via en ledning 63, hvori det er anordnet en kjøler 64, hvis kjølefluid eksempelvis er omgivelsesluft, hvoretter det er anordnet en avsvovlingsenhet 65 som ligner den ovennevnte enhet 39, for å frembringe en bensin, som er fri for merkaptaner, og som blir ført ut via en ledning 66, idet ikke-flyktige merkaptaner som er blandet med avsvovlingsmidlet, blir ført ut via en ledning 67. Ved utgangen av avsvovlingsenheten 65 blir en del av den produserte bensin trukket ut via en grenledning 68, mens en annen del blir returnert via en pumpe 69 for via en utløpsledning 70 å bli tilført utløpsledningen 23 fra kompressoren 24 ved et grensted eller -punkt 71, idet ledningen 70 ved dette sted er forbundet med den ovennevnte ledning 5. Flytende bunnprodukt fra det annet destillasjonstårn 48 blir således blandet med det på ny komprimerte, gassformede topp-produkt fra fraksjonstårnet 15 i et fastlagt mengdeforhold som blir regulert selektivt ved mengden av det flytende bunnprodukt som trekkes ut via ledningen 68. Den ovennevnte blanding som således danner det to-fasede, blandede returfluid i ledningen 5, og som inneholder Ci-, C2-, C3-, Cs-hydrokarboner og tyngre, og som er fri for merkaptaner, omfatter f.eks. 1 mol% til 30 mol% bensin (som kommer fra ledningen 70) og 70 mol% til 99 mol% av flyktige forbindelser (som kommer fra ledningen 23). Denne blanding hvis foretrukne sammensetning ligger i intervallet på mellom 5-20 mol% bensin, strømmer gjennom en kjøler 72, hvis kjølefluid eksempelvis er omgivelsesluft, for å danne det fluid, som i et tilbakeløp via ledningen 5 blir sendt til absorpsjonstårnet 4 etter i det minste en delvis kondensasjon i varmeveksleren 2b.

Den del av det flytende bunnprodukt som blir trukket ut via ledningen 68, danner et sluttprodukt.

Returfluidet har f.eks. den følgende relative sammensetning, uttrykt i mol%:

Som følge av oppfinnelsen, er den resirkulerte mengde av det løsningsmiddel, som utgjøres av Cs-hydrokarboner og tyngre tilnærmet en tyvendedel i forhold til den ovennevnte, kjente fremgangsmåte til absorpsjon ved stort trykk i et tungt hydrokarbon, og dens rolle eller hensikt er annerledes enn hensikten med den kjente fremgangsmåte, fordi hensikten ved oppfinnelsen er i å bringe gassen hovedsakelig lenger bort fra dens kritiske punkt i absorpsjonsområdet for absorpsjonstårnet 4, og denne fjerningseffekt er mer markant jo tyngre den resirkulerte hydrokarbonfraksjon er.

Alle de ovennevnte tårn til absorpsjon, fraksjonering og destillasjon er fortrinnsvis tårn av typen platetårn.

Tabellene nedenfor gir bare som en indikasjon sammensetningen av fyllgassen respektive den behandlede gass så vel som numeriske beregningsresultater vedrørende utbyttet eller gevinsten og driftsavkastningen eller -inntekten for et spesialtilfelle.

Sammensetningen i molfraksjoner av fyllgassen og den behandlede gass:

Kompresjonsytelse

Oppvarmingsytelse Flytende produkter

Fig. 2 er et diagram hvor utvinningsomkostningene for kryogene fremgangsmåter for fjerning av merkaptaner fra en naturgass ifølge oppfinnelsen respektive ifølge hver av de to ovennevnte, kjente fremgangsmåter blir sammenlignet. Diagrammet viser gevinstvariasjonen uttrykt i NOK pr. time (NOK/h) som er avsatt langs ordinaten som en funksjon av det absolutte trykk i absorpsjonstårnet 4 (fig. 1) som er uttrykt i bar og avsatt langs abscissen.

Dette diagram viser de tre følgende kurver:

- Kurven A angår fremgangsmåten for enkel, kryogen destillasjon ifølge US 3 763 658; - kurven B angår fremgangsmåten for kryogen destillasjon med resirkulasjon av C3/C4 ifølge US 5 659 109;

- kurven C angår fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Det vil ses at kurven C som vedrører oppfinnelsen, gir en gevinst som er klart meget større over hele området for de operasjonstrykk som er angitt (og spesielt ved store trykk) i forhold til de trykk som er vist ved kurvene B respektive C.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte til rensing av en fyllgass, særlig en naturgass (GN) som inneholder C|-C5-hydrokarboner og tyngre, for fra disse å fjerne svovelholdige bestanddeler av typen flyktig merkaptan uten operasjoner vedrørende adsorpsjon eller kryogen ekspansjon av gassen, f.eks. i en turboekspansjonsinnretning, hvor den på forhånd tørkede og delvis avkjølte (2a,2b) fyllgass (I) suksessivt under trykk mates til et absorpsjonstårn (4), som mottar et tilbakeløpsfluid (5), og hvis produkt ved toppen (6) er renset gass med et innhold av merkaptaner på mindre enn 30 ppm (deler pr. million), og hvis produkt ved bunnen (13) mates til et fraksjoneringstårn (15), som ved toppen skiller de flyktigste bestanddeler (16) av fyllgassen som er fri for merkaptaner, fra dens bensinfraksjon (29), som blir tappet ved bunnen og inneholder merkaptanene, hvorav de flyktigste elimineres ved toppen (32,49) av minst ett destillasjonstårn (31,48), karakterisert vedat sluttprodukt ved bunnen (63) av destillasjonstårnet (31,48) som er dannet av flytende bensin blandet med Cs-hydrokarboner og tyngre hydrokarboner og er behandlet ved avsvovling på en slik måte at de ikke lenger inneholder flyktige merkaptaner, delvis blandes med fyllgassens flyktigste forbindelser (23) som har blitt adskilt ved toppen av fraksjoneringstårnet (15) og rekomprimert (24), idet denne blanding på ny avkjøles (72,2b) og sendes i et tilbakeløp (5) til absorpsjonstårnet (4) for der å danne tilbakeløpsfluidet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat hovedstrømmen av fyllgassen (1) på forhånd inndeles i to grenstrømmer (la,lb), hvor den ene (la), som på forhånd har blitt avkjølt (2a) mates til det nedre parti av absorpsjonstårnet (4), og hvor den annen (lb) som på forhånd har blitt kjølt, mates til et mellomliggende område av tårnet (4).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat absorpsjonstårnets (4) bunnprodukt (13) som inneholder C2-hydrokarboner og tyngre, og merkaptaner, først ekspanderes (14) før et fraksjoneringstårn (15) mates, noe som tillater fjerning av merkaptanene fra de flyktigste forbindelse av fyllgassen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat fraksjonstårnets (15) bunnprodukt (29) som inneholder C3-hydrokarboner og tyngre, og merkaptaner, etter ekspansjon (30), eventuelt mates til et første destillasjonstårn for bensin (31) som funksjonerer fortrinnsvis som et depropaniseringsapparat og hvis bunnprodukt (46) inneholder C4-hydrokarboner og tyngre, og merkaptaner.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat det første destillasjonstårns (31) bunnprodukt (46), som inneholder d-hydrokarboner og tyngre, og merkaptaner, etter ekspansjon (47) mates til et annet destillasjonstårn (48), som funksjonerer fortrinnsvis som et avbutaniseringsapparat, og hvis bunnprodukt (63) inneholder den resterende bensinfraksjon som omfatter Cs-hydrokarboner og tyngre, og merkaptaner som ikke er flyktige.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat fraksjonstårnets (15) topprodukt (16) som er fri for merkaptaner og inneholder Ci, C2og C3-hydrokarboner kjøles (17) idet det underkastes en delvis kondensasjon og det deretter separeres (20) på den ene side en flytende fase (21), som blir sendt tilbake til toppen av tårnet (15), og på den annen side en gassfase (23) som rekomprimeres (24) før den blandes (71) med minst en del av destillasjonssluttproduktet av bensinfraksjonen (63,66,70), hvis annen del ekstraheres (68).

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat det første destillasjonstårns (31) topprodukt (32) som inneholder C3-hydrokarboner og metylmerkaptan, kjøles (33) idet det kondenseres totalt og deretter skilles i to flytende delstrømmer (35,37), hvor den ene delstrøm (35) sendes tilbake til toppen av det første destillasjonstårn og den annen delstrøm (37) avsvovles (39) for på den ene side å fjerne derfra metylmerkaptanet (40) særlig i blanding med et avsvovlingsmiddel, og på den annen side å fremskaffe en blanding av C3-hydrokarboner (41) som er fri for merkaptaner.

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat det annet destillasjonstårns (48) topprodukt (49) som inneholder C4-hydrokarboner og de flyktige restmerkaptaner, kjøles (50) og kondenseres totalt og deretter skilles i to flytende delstrømmer (52,54), hvor den ene delstrøm (52) sendes tilbake til toppen av det annet destillasjonstårn (48) og den annen delstrøm (54) avsvovles (56) for på den ene side å fjerne de flyktige restmerkaptaner (57), særlig i blanding med et avsvovlingsmiddel, og på den annen side å skaffe en blanding av C4-hydrokarboner (58) som er fri for merkaptaner.

9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat den delstrøm (lb) av fyllgassen (1) som skal bli kjølt, og tilbakestrømmen (5) kjøles (2b) av den gass (6) som strømmer ut fra toppen av absorpsjonstårnet (4) og eventuelt av et hjelpekjølemiddel (7) såsom propan, hvilken gass (6) som strømmer fra tårnet (4), ved varmeveksling også varmes til hovedsakelig omgivelsestemperaturen.

10. Anlegg til utførelse av den fremgangsmåte som er angitt i et av kravene 1-9, omfattende et absorpsjonstårn (4) som står under trykk, til hvilke innløpsledninger for fyllgass (la,lb) og tilbakestrøm (5) er forbundet suksessivt, der bunnen av absorbsjonstårnet (4) via en ledning (13) er forbundet med et fraksjoneringstårn (15), der bunnen av fraksjoneringstårnet (15) via en ledning (29) er forbundet med minst ett bensindestillasjonstårn (31,48), karakterisert vedat hovedinnløpsledningen (1) for fyllgass (NG) er avgrenet i to grenledninger (la,lb), idet den ene grenledning (la) sammen med tilbakestrømsledningen (5) løper gjennom en varmeveksler (2b) i samme retning, og hvor toppen av absorbsjonstårnet (4) er forbundet med en utløpsledning (6) for gass som har blitt behandlet under gjennomstrømning av varmeveksleren (2b) fortrinnsvis i motsatt retning, at bensindestillasjonstårnets (31, 48) bunn via en utløpsledning (63,66,70) er forbundet med utgangsledningen (23) for en kompressor (24), hvis sugeside via en ledning (16,23) er forbundet med toppen av fraksjoneringstårnet (15), hvilken utløpsledning (63,66,70) og utgangsledning (23) er forbundet (71) med tilbakestrømsledningen (5).

11. Anlegg ifølge krav 10, karakterisert vedat toppen av fraksjoneringstårnet (15) via en ledning (16) gjennom en kjøler-kondensator (17) er forbundet med inngangen av en faseseparator (20), hvis gassfaseutgang via en ledning (23) er forbundet med sugesiden av kompressoren (24), mens dens væskefaseutgang via en ledning (21) kommuniserer med det øvre parti av fraksjoneringstårnet (15).

12. Anlegg ifølge krav 11, karakterisert vedat bensindestillasjonssystemet omfatter to destillasjonstårn (31,48) i serie hvis topper er forbundet med respektive ledninger (32,49) gjennom en kjøler-kondensator (33,50) ved inngangen til et kondensatreservoar (34,51), hvis utgang munner ut, på den ene side, i en returledning (35,52) til det øvre parti av det tilknyttede tårn (31,48), og på den annen side, i en utløpsledning (37,54) mot en sluttbehandlings- eller anvendelsesinnretning.

13. Anlegg ifølge krav 12, karakterisert vedat utløpsledningen (37) som er tilknyttet det første destillasjonstårn (31), er tilsluttet inngangen av et avsvovlingsapparat (39), hvis ene utløp (41) er forbundet med et reservoar for C3-hydrokarboner, mens utløpsledningen (54), som er tilsluttet det annet destillasjonstårn (48) munner ut i et system til avsvovling (56) eller til bruk av C4-hydrokarboner.

14. Anlegg ifølge et av kravene 10-13, karakterisert veden grenledning (68) for Cs-hydrokarboner og tyngre, som er avgrenet fra utløpsledningen (63) fra bunnen av det annet destillasjonstårn (48).