NO333941B1 - Fremgangsmåte og absorber for fjerning av sur gass fra naturgass - Google Patents

Fremgangsmåte og absorber for fjerning av sur gass fra naturgass Download PDF

Info

Publication number
NO333941B1
NO333941B1 NO20101718A NO20101718A NO333941B1 NO 333941 B1 NO333941 B1 NO 333941B1 NO 20101718 A NO20101718 A NO 20101718A NO 20101718 A NO20101718 A NO 20101718A NO 333941 B1 NO333941 B1 NO 333941B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
absorbent
rotating
absorption
absorber
gas
Prior art date
Application number
NO20101718A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20101718A1 (no
Inventor
Dag Arne Eimer
Torbjoern Fiveland
Asbjoern Strand
Oeystein Engen
Helge Folgeroe Holm
Eirik Manger
Jon Arild Svendsen
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 NO20101718A priority Critical patent/NO333941B1/no
Priority to AU2011340466A priority patent/AU2011340466B2/en
Priority to BR112013013927A priority patent/BR112013013927A2/pt
Priority to EP11808177.7A priority patent/EP2648827B1/en
Priority to PCT/EP2011/072213 priority patent/WO2012076657A1/en
Priority to CN201180067213.0A priority patent/CN103338834B/zh
Priority to CA2819898A priority patent/CA2819898A1/en
Priority to US13/992,698 priority patent/US9381463B2/en
Publication of NO20101718A1 publication Critical patent/NO20101718A1/no
Publication of NO333941B1 publication Critical patent/NO333941B1/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
    • B01D53/1475Removing 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
    • B01D53/1425Regeneration of liquid absorbents
    • 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
    • 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
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/30Sulfur compounds
    • B01D2257/304Hydrogen sulfide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/08Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in rotating vessels; Atomisation on rotating discs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

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)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

Oppfinnelsen angår en kontinuerlig fremgangsmåte for fjerning av sur gass, slik som karbondioksid (CO2), fra en fluidstrøm, slik som naturgass omfattende hovedsakelig hydrokarboner, ved hjelp av et absorpsjonsmiddel. Den sure gassen desorberes deretter fra absorpsjonsmiddelet, slik at absorpsjonsmiddelet kan resirkuleres og den sure gassen fjernes for lagring eller tørking og bearbeiding. Denne fremgangsmåten kan skje kontinuerlig, idet absorpsjonsmiddelet gjenbrukes.

Description

FREMGANGSMÅTE OG ABSORBER FOR FJERNING AV SUR GASS FRA NATURGASS
TEKNISK OMRÅDE
Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og anordning for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av absorpsjonsmidler eller løsemidler.
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 absorpsjonsmidler eller løsemidler (dvs. aminer, glykol), fysiske løsemidler, membra-ner, kaldprosesser osv. Et slikt absorpsjonsmiddel kan også omtales 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. Eksempler på anvendelige absorpsjonsmidler omfatter aminbaserte absorpsjonsmidler som primære, sekundære og tertiære aminer; et velkjent eksempel på anvendelige aminer er monoetanolamin (MEA). Det flytende fortynningsmiddelet velges blant fortynningsmidler som har et passende ko-kepunkt, er stabile og som er inert mot absorpsjonsmiddelet i det passende temperatur- og trykkintervallet. Et eksempel på et anvendelig fortynningsmiddel er vann.
Eksempler på egnede aminer for bruk med et fortynningsmiddel som vann er vandige løsninger av monoetanolamin (MEA), methlaminopropylamin (MAPA), piperazin, dietanolamin (DEA), trietanolamin (TEA), dietylethanolamin (DEEA), diisopropylamin (DIPA), aminoetoksyetanol (AEE), dimetylaminopropanol (DI-MAP) og metyldiethanolamin (MDEA), metyldiisopropanolamin (MDIPA), 2-amino-l-butanol (2-AB) eller blandinger derav.
Fjerningsprosessen omfatter en lukket sirkulasjonssløyfe inneholdende løsemid-delet. 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 CO2/H2S frisettes fra løsemiddelet. Det regenererte løsemiddelet sendes gjennom egnede komprimerings- og varme-vekslingsapparater for trykksetting og temperaturjustering og returneres til absorpsjonsapparatet. Et vanlig, konvensjonelt aminanlegg som benytter en ab-sorpsjonskolonne, er skjematisk angitt på figur 9.
I arrangementet ifølge den kjente teknikken angitt på figur 9 er det stilt til rådighet en fremgangsmåte for fjerning av sur gass hvor en sur gasstrøm inneholdende uønsket hydrogensulfid (H2S) og karbondioksid (C02) tilføres til en kon-taktabsorber A gjennom ledning 901. 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 902. 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 902. En produktgass (søt gass) med et vesentlig redusert innhold av hydrogensulfid og karbondioksid trekkes ut av toppen av absorberen via ledning 903.
En strøm av rik aminløsning inneholdende absorbert hydrogensulfid og karbondioksid som salter av amin fjernes fra absorberen gjennom ledning 904. Trykket i løsningen reduseres, og den går deretter til en flashtank for rikt amin C. Flashgassene strømmer ut gjennom ledning 905, og den rike aminløsningen strømmer ut gjennom ledning 906. Den rike aminstrømmen går gjennom en varmeveksler for magert/rikt amin D for å gjenvinne følbar varme fra varmt, magert amin og tilføres deretter til en regenerator/avdrivingskolonne for amin B gjennom ledning 907. Intern avdrivingsdamp genereres ved koking av aminløsningen i en avdriver/koker, eller en varmeveksler E, ved hjelp av et egnet varmemedium 908. 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 911, 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 910.
En varm, mager aminstrøm 909 forlater bunnen av avdriveren B og sendes gjennom varmeveksleren for magert/rikt amin D 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 912 fortsetter gjennom ledning 902 til toppen av absorberen A.
Dagens 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 vesent-lige. 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 kondensering 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 flytende aminet og stille til rådighet en god væskefordeling for å oppnå en effektiv fjerning av sur gass.
EP 0084410 beskriver et roterende apparat med et pakningsmateriale hvor et absorpsjonsmiddel tvinges utover og en gass inneholdende H2S/C02strømmer innover for å separere H2S/C02fra gassen. En lignende anordning vises i publi-kasjonen RAMSHAW, C; "Opportunities for exploiting centrifugal fields"; Heat Recovery 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 formål er å løse ovenstående problemer ved å stille til rådighet en forbedret fremgangsmåte for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et absorpsjonsmiddel, og for regenerering av absorpsjonsmiddelet ved fjerning av sur gass fra absorpsjonsmiddelet.
BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å stille til rådighet en hittil ukjent fremgangsmåte for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et absorpsjonsmiddel og etterfølgende fjerning av sur gass fra absorpsjonsmiddelet. Formålet oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte som beskrevet i de vedlagte patentkravene.
Oppfinnelsen angår en kontinuerlig fremgangsmåte for fjerning av sur gass, slik som karbondioksid (C02), fra en fluidstrøm, slik som naturgass omfattende hovedsakelig hydrokarboner, ved hjelp av et absorpsjonsmiddel. Den sure gassen desorberes deretter fra absorpsjonsmiddelet, slik at absorpsjonsmiddelet kan resirkuleres og den sure gassen fjernes for lagring eller tørking og bearbeiding. Denne fremgangsmåten kan skje kontinuerlig, idet absorpsjonsmiddelet gjenbrukes. Denne fremgangsmåten omfatter: - tilførsel av en trykksatt fluidstrøm og et magert absorpsjonsmiddel omfattende et flytende fortynningsmiddel og minst ett amin til en absorber, - sending av fluidstrømmen, som er i kontakt med det magre absorpsjonsmiddelet i en roterende absorpsjonssone i absorberen, hvor det magre absorpsjonsmiddelet fjerner de sure gassene fra fluidstrømmen når det passerer gjennom den roterende absorpsjonssonen, - sending av et rikt absorpsjonsmiddel inneholdende nevnte sure gasser til en første roterende desorpsjonssone i en desorber, hvor en første del av de sure gassene fjernes fra det rike absorpsjonsmiddelet ved hjelp av en oppvarmet damp fra en etterfølgende desorpsjonssone for å oppnå et delvis regenerert absorpsjonsmiddel, - sending av det delvis regenererte absorpsjonsmiddelet til en andre roterende desorpsjonssone i desorberen, hvor den øvrige delen av de sure gassene fjernes fra det delvis regenererte absorpsjonsmiddelet ved oppvarming av absorpsjonsmiddelet for å fordampe nevnte sure gasser og en del av absorpsjonsmiddelet inneholdende amin og flytende fortynningsmiddel til en damp, - sending av nevnte damp gjennom nevnte første roterende desorpsjonssone, kjennetegnet ved - sending av nevnte damp til en roterende kondensator i desorberen, hvor fortynningsmiddelet kondenseres og de sure gassene fjernes og hvor desorberen og kondensatoren roterer rundt en felles akse.
Absorpsjonsprosessen beskrevet ovenfor kan omfatte tilførsel av det magre absorpsjonsmiddelet til en indre del av minst ett ringformet roterende absorpsjonsapparat i absorberen, hvilket får det magre absorpsjonsmiddelet til å strømme radialt utover gjennom den roterende absorpsjonssonen, og tilførsel av den trykksatte fluidstrømmen til en ytre del av nevnte ringformede roterende absorpsjonsapparatet, hvilket får fluidstrømmen omfattende søt gass til å strømme radialt innover for å danne en radial tverrstrøm i absorpsjonssonen. Sure gasser absorberes således fra fluidstrømmen av det magre absorpsjonsmiddelet under denne radiale tverrstrømmen gjennom den roterende absorpsjonssonen. Tverr-strømmen dannes ved at den trykksatte fluidstrømmen tvinges radialt innover, og ved at absorpsjonsmiddelet tvinges radialt utover av sentrifugalkrefter forårsaket av absorpsjonssonens rotasjon.
Den trykksatte fluidstrømmen strømmer radialt innover og fjernes fra en indre perimeter av den roterende absorpsjonssonen. Innholdet av sure gasser i fluid-strømmen er i denne fasen redusert til et forhåndsbestemt nivå. Absorpsjonsmiddelet strømmer samtidig radialt innover og fjernes fra en ytre perimeter av den roterende absorpsjonssonen. Det rike absorpsjonsmiddelet med dets innhold av absorbert sur gass overføres til en desorber for regenerering.
Som nevnt ovenfor omfatter absorberen minst ett ringformet roterende absorpsjonsapparat. Det magre absorpsjonsmiddelet tilføres fortrinnsvis til et par identiske og speilede ringformede roterende absorpsjonsapparater som roterer rundt en felles akse i absorberen. Ved å anbringe absorpsjonsapparatene på denne måten er det mulig å unngå problemer med for eksempel balansering av de roterende komponentene under absorpsjonsapparatenes høyhastighetsrotasjon. Dette vil bli beskrevet nærmere nedenfor.
Desorpsjonsprosessen beskrevet ovenfor kan omfatte tilførsel av det rike absorpsjonsmiddelet til en indre del av minst ett ringformet roterende desorpsjonsapparat, hvilket får det rike absorpsjonsmiddelet til å strømme radialt utover gjennom den første roterende desorpsjonssonen. Oppvarmet damp tilføres til en ytre perimeter av den første roterende desorpsjonssonen, hvilket får dampen til å strømme radialt innover for å danne en radial tverrstrøm i den første roterende desorpsjonssonen. Under denne radiale tverrstrømmen desorberer dampen den første delen av de sure gassene fra det rike absorpsjonsmiddelet. Tverrstrøm-men dannes av damp under trykk som tvinges radialt innover, og av absorp sjonsmiddelet som tvinges radialt utover av sentrifugalkrefter forårsaket av den første desorpsjonssonens rotasjon. Frisettingen av den første delen av sure gasser oppnås ved at nevnte damp oppvarmer absorpsjonsmiddelet til en forhåndsbestemt temperatur, som er avhengig av den anvendte typen absorpsjonsmiddel.
Det delvis regenererte absorpsjonsmiddelet tvinges gjennom den første roterende desorpsjonssonen og inn i den andre roterende desorpsjonssonen, hvor de øvrige sure gassene fjernes for å fremstille et magert absorpsjonsmiddel. Dette oppnås ved tilførsel av varme til en varmeveksler i den andre roterende desorpsjonssonen, hvor den øvrige delen av de sure gassene og en del av absorpsjonsmiddelet inneholdende amin og flytende fortynningsmiddel oppvarmes og danner en damp. Fordampingen forårsaker en økning i trykk som tvinger dampen radialt innover gjennom både den andre og den første roterende desorpsjonssonen. Denne strømmen av damp gjennom den første roterende desorpsjonssonen er beskrevet ovenfor. Magert absorpsjonsmiddel fjernes fra en ytre perimeter av den andre roterende desorpsjonssonen og overføres tilbake til en absorber.
Den første og den andre roterende desorpsjonssonen beskrevet ovenfor er fortrinnsvis anbrakt som konsentriske, ringformede desorpsjonssoner som roterer rundt en felles midtre akse. Den første roterende desorpsjonssonen utfører samme funksjon som et konvensjonelt avd rivi ngsappa rat, mens den andre roterende desorpsjonssonen utfører samme funksjon som et konvensjonelt kokeapparat.
Desorpsjon utføres eventuelt i en enkelt roterende desorpsjonssone omfattende et integrert ringformet avdrivings- og kokeapparat som kan rotere rundt en felles akse. Avdrivings- og kokeapparatet kan utstyres med en rekke rør for varme-tilførsel. Et oppvarmingsmiddel slik som damp tilføres til et innløp og strømmer gjennom rørene, som fortrinnsvis er anbrakt parallelt med rotasjonsaksen. Røre-ne forsynes med damp for oppvarming av hele avdrivings- og kokeapparatet og kobles til et utløp for fjerning av den kondenserte dampen. Det C02-rike absorpsjonsmiddelet tilføres i en indre perimeter av avdrivings- og kokeapparatet, og avdrivingen vil finne sted etter hvert som absorpsjonsmiddelet oppvarmes mens det strømmer radialt utover. Regenerert magert absorpsjonsmiddel forlater avdrivings- og kokeapparatet i den ytre periferien derav ved et utløp for magert absorpsjonsmiddel. C02-et og en mengde av absorpsjonsmiddel omfattende absorpsjonsmiddel og fortynningsmiddel i dampfase forlater avdrivings- og kokeapparatet nær dets indre perimeter. Dampen av C02-et og absorpsjonsmiddelet føres deretter til den ytre perimeteren av en kondensator.
I et konvensjonelt avd rivi ngsappa rat bestemmes et rikt absorpsjonsmiddels oppholdstid i kontakt med en oppvarmet damp, slik som vanndamp, av vann-dampens temperatur. Hvis temperaturen er for lav, kan ikke absorpsjonsmiddelet bli helt regenerert. Hvis temperaturen økes, fjernes de sure gassene mer ef-fektivt. Men hvis temperaturen er for høy eller oppholdstiden for lang, vil dette forårsake nedbryting av absorpsjonsmiddelet. Amintemperaturen kan variere fra cirka 100 °C til 140 °C, avhengig av typen amin, dets konsentrasjon og dets trykk. Anvendelse av et roterende desorpsjonsapparat vil gjøre det mulig å anvende høyere temperaturer, siden oppholdstiden er betydelig kortere sammenlignet med et konvensjonelt avdrivingsapparat. I en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan absorpsjonsmiddelet passere de roterende desorpsjonssonene i løpet av 2-10 sekunder, avhengig av desorpsjonsapparatets diameter.
Som angitt ovenfor strømmer dampen radialt innover gjennom både den første og den andre roterende desorpsjonssonen. Dampen strømmer eventuelt radialt innover gjennom en enkelt roterende desorpsjonssone. Dampen fjernes deretter fra en indre perimeter av den første eller den enkelte roterende desorpsjonssonen og sendes til en ytre del av den roterende kondensatoren. De alternative desorberne beskrevet ovenfor kan kombineres med begge kondensatorene beskrevet nedenfor.
I ett eksempel er kondensatoren anbrakt for å rotere rundt samme akse som de roterende desorpsjonssonene og er fortrinnsvis utstyrt med to separate seksjoner plassert side om side. Kondenseringsseksjonene kan forsynes av en felles kilde eller av enkeltstående kjølemiddelkilder. Ifølge ett eksempel forsynes kondenseringsseksjonen av en enkelt kjølemiddelkilde, hvilket kjølemiddel tilføres til en indre del av den andre kondenseringsseksjonen. Kjølemiddelet sendes deretter til den første kondenseringsseksjonen i en ytre del derav og fjernes deretter fra en indre del av den første kondenseringsseksjonen.
Den oppvarmede dampen tilføres til den ytre delen av en første seksjon av den roterende kondensatoren, hvilket får dampen til å strømme radialt innover gjennom den første seksjonen av den roterende kondensatoren, strømmen av damp forårsakes av det interne trykket som tvinger dampen mot et utløp fra desorpsjonsapparatet. Strømmen kan hjelpes av en ekstern pumpe for fjerning av C02 fra desorberen. Den delen av absorpsjonsmiddelet inneholdende amin og fortynningsmiddel i dampen kondenseres til flytende amin og en del av flytende fortynningsmiddel. Den kondenserte væsken inneholdende amin og fortynningsmiddel fjernes fra den ytre delen av den første seksjonen i den roterende kondensatoren. Denne kondenserte væsken returneres til den indre perimeteren av den første eller den andre roterende desorpsjonssonen.
Den øvrige oppvarmede dampen tilføres til en indre del av en andre seksjon i den roterende kondensatoren, hvilket får den øvrige oppvarmede dampen til å strømme radialt utover gjennom den andre seksjonen i den roterende kondensatoren. Den øvrige delen av fortynningsmidlene, som er fri for amin, kondenseres og tvinges til å strømme radialt utover av sentrifugalkrefter forårsaket av kon-densatorens rotasjon.
Det flytende fortynningsmiddelet og de desorberte sure gassene fjernes fra den ytre delen av den andre seksjonen i den roterende kondensatoren. De sure gassene fjernes fra desorberen for videre bearbeiding, mens det kondenserte amin-fri fortynningsmiddelet kan returneres til absorberen for anvendelse som skyllevæske i absorpsjonsprosessen.
Kondensatoren er eventuelt utstyrt med en enkelt kondenseringsseksjon side om side med desorpsjonsseksjonen. Kondenseringsseksjonen forsynes av en kjøle-middelkilde, hvor kjølemiddelet tilføres ved den indre delen av kondenseringsseksjonen og strømmer radialt utover til et utløp ved den ytre delen av kondenseringsseksjonen. I dette eksempelet kondenseres den delen av dampen inneholdende absorpsjonsmiddel fra desorpsjonsseksjonen i et enkelt trinn. Den kondenserte væsken inneholdende amin og fortynningsmiddel fjernes fra den ytre delen av den første seksjonen i den roterende kondensatoren. Denne kondenserte væsken returneres til den indre perimeteren av den første eller den andre roterende desorpsjonssonen. Desorberte sure gasser fra den ytre delen av kondenseringsseksjonen fjernes samtidig fra desorberen for videre bearbeiding.
I ovenstående eksempler tilføres det rike absorpsjonsmiddelet fortrinnsvis til et par identiske og speilede ringformede roterende desorpsjonsapparater som roterer rundt en felles akse i desorberen. Et desorpsjonsappa rat anvendt i fremgangsmåten beskrevet ovenfor kan defineres som omfattende en indre avdri- vingsseksjon og en ytre kokeseksjon, anbrakt konsentrisk rundt samme akse. Desorpsjonsapparatet kan eventuelt defineres som omfattende en integrert avdrivings- og kokeseksjon, rotert rundt samme akse. Desorberen omfatter videre et kondenseringsapparat med en enkelt seksjon eller en dobbelt seksjon anbrakt aksialt fra avdrivings- og kokeseksjonene og rotert ved samme hastighet rundt samme akse.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvender en absorber for fjerning av sur gass fra naturgass ved hjelp av et absorpsjonsmiddel. Absorberen omfatter en beholder inneholdende minst én ringformet absorpsjonspakning som kan roteres rundt sin lengdeakse i beholderen, hvilken absorpsjonspakning har en forhåndsbestemt aksial forlengelse med en indre radius og en ytre radius. Absorberen omfatter videre et innløp 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. Absorberen omfatter også et naturgassinnløp for trykksatt naturgass, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter av absorpsjonspakningen, og et naturgassutløp, anbrakt radialt utenfor en ytre perimeter av absorpsjonspakningen.
Når absorpsjonspakningen roteres rundt sin lengdeakse, oppstår en tverrstrøm av absorpsjonsmiddel og naturgass. Den ringformede absorpsjonspakningens rotasjon er anbrakt for å utsette det 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 minst den ene ringformede absorpsjonspakningen en vesentlig 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 motsatte endene av to absorpsjonspakninger plassert i hver sin ende med en aksial separasjon langs en felles rotasjonsakse. Minst den ene absorpsjonspakningen og eventuelle kompo-nentdeler som er innesluttet av eller inneslutter absorpsjonspakningen og roteres med nevnte absorpsjonspakning, bør fortrinnsvis være symmetriske eller vesentlig 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 minst den ene ringformede absorpsjonspakingen, hvorfra den strømmer radialt innover mot midten av absorpsjonspakningen. Etter hvert som naturgassen strømmer gjennom absorpsjonspakningen, fjerner tverrstrømmen med 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 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.
Absorpsjonsmiddelet tilføres som et magert absorpsjonsmiddel til et innløp i en indre perimeter av en ringformet absorpsjonspakning gjennom en hul rotoraksel som støtter absorpsjonspakningen. Fra det midtre innløpet strømmer det magre absorpsjonsmiddelet gjennom den hule akselen og inn i radialt førende kanaler. Kanalene er koblet til aksialt førte fordelingsslanger langs den indre perimeteren av absorpsjonspakningen. En rekke åpninger eller dyser er anbrakt med jevne mellomrom langs fordelingsslangene ved den indre perimeteren for å sikre en vesentlig jevn fordeling av 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 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. 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.
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 vesentlig identiske absorberseksjoner som utgjør 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.
I drift er absorpsjonsapparatet anbrakt for å fungere slik:
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, tilførsel av et absorpsjonsmiddel til en indre perimeter av den ringformede
absorpsjonspakningen,
rotasjon av den ringformede absorpsjonspakningen rundt dens lengdeakse,
idet 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 svovelfri naturgass.
Den sure gassen kan omfatte C02og/eller H2S, og naturgassen omfatter hovedsakelig hydrokarboner. Et egnet absorpsjonsmiddel for dette formål er en am-moniakkforbindelse slik som amin.
Minst den ene ringformede absorpsjonspakningen har en vesentlig 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.
Den trykksatte naturgassen tilføres til et innløp i den ytre perimeteren av minst den ene ringformede absorpsjonspakingen, hvorfra den strømmer radialt innover mot midten av absorpsjonspakningen. Etter hvert som naturgassen strømmer gjennom absorpsjonspakningen, fjerner tverrstrømmen med 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.
Absorpsjonsmiddelet tilføres til et innløp i en indre perimeter av en ringformet absorpsjonspakning gjennom en rotoraksel gjennom absorpsjonspakningen. Fra det midtre innløpet strømmer absorpsjonsmiddelet gjennom den hule akselen og inn i radialt førende kanaler i fordelingsmiddelet mot åpninger 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 absorpsjonsmiddel rundt den indre sylindriske overflaten av absorpsjonspakningen. 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 absorpsjonsmiddelet fra den indre perimeteren mot den ytre perimeteren av den ringformede absorpsjonspakningen av en relativt høy sentrifugalkraft som avhengig av rotasjonshastighet og diameter kan være flere hundre G. 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 minst den ene absorpsjonspakningen og danner en turbin eller et løpehjul som påvirkes av den trykksatte søte 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 stilles til rådighet mellom nevnte radiale vegger fra rotorakselen til den ytre perimeteren av absorpsjonspakningene for å hjelpe og føre naturgasstrømmen mot utløpet.
Ifølge et annet 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 absorpsjonsmiddel fra gasstrømmen. Sistnevnte funksjon krever at en form for 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. Dråpefang-erne kan omfatte en labyrint eller analoge tetningstyper for å forhindre gass-strømmen i å ta en snarvei fra innløpet direkte til utløpet forbi minst den ene radiale veggen.
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 bør videre være underforstått at tegningene ikke nødvendigvis er utar-beidet i naturlig målestokk, og at den, med mindre annet er angitt, bare skjematisk illustrerer strukturene og fremgangsmåtene beskrevet heri: Figur 1 viser et skjematisk, delvis tverrsnitt gjennom en absorber for an vendelse i en prosess ifølge oppfinnelsen; Figur 2 viser et tverrsnitt gjennom en første alternativ utførelsesform av
en absorber for anvendelse i en prosess ifølge oppfinnelsen;
Figur 3 viser et skjematisk diagram over strømmen av absorpsjonsmiddel
og naturgass gjennom absorberne ifølge fig. 1 og fig. 2,
Figur 4 viser et tverrsnitt gjennom en andre alternativ utførelsesform av en absorber for anvendelse i en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen; Figur 5 viser et skjematisk diagram over strømmen av absorpsjonsmiddel
og naturgass gjennom absorberen ifølge fig. 4, og
Figur 6 Figur 6 viser en første utførelsesform for en desorber for anven delse i en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen; Figur 7 Figur 6 viser en andre utførelsesform for en desorber for anven delse i en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen; Figur 8 Figur 8 viser en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, idet roterende
absorpsjons- og desorpsjonsapparater anvendes, og
Figur 9 viser en konvensjonell fremgangsmåte ifølge den kjente teknikken
hvor absorpsjons- og desorpsjonskolonner benyttes.
UTFØRELSESFORMER FOR OPPFINNELSEN
Figur 1 viser et skjematisk, delvis tverrsnitt gjennom en absorber for anvendelse i en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen; Absorberen 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). Absorberen 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 for transport av magert absorpsjonsmiddel til en rekke langsgående fordelingsslanger 108a, 108b, hvilke fordelingsslanger ved den indre perimeteren 112 av absorpsjonspakningene 102a, 102b er utstyrt med dyser (ikke angitt) for jevn fordeling av magert absorpsjonsmiddel tangentielt og aksialt i den indre perimeteren av absorpsjonspakningene. Absorberen omfatter også naturgassinn-løp 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 naturgassinnløpene 109a, 109b og absorpsjonspakningenes motsatte endeflater 102a, 102b 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 stilt til rådighet for å overføre strøm-men av søt naturgass fra den indre perimeteren av absorpsjonspakningene mot naturgassutløpene 110.
Absorpsjonspakningenes motsatte endeflater 102a, 102b er tettet med et par rotorendeplater 116a, 116b for å danne et absorpsjonspakningssystem eller rotorsystem. Rotorendeplatene 116a, 116b er i hvert tilfelle støttet i beholderen av en rotoraksel i et bærelager i hver ende av beholderen. Rotorsystemet holdes sammen ved hjelp av flere aksiale strekkstenger 117 (én er angitt) 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 118a, 118b rundt den respektive rotorakselen. Hele absorbersystemet mellom disse rotorakslene roteres som en enhet av et drivmoment T anvendt på en drevet rotoraksel 119 på motsatt side av beholderen i forhold til 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 i hvert tilfelle 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 m2/m3 gir disse dimen-sjonene et areal på 139 m2 og et volum på 18 m3 metallskum. Fire naturgass-innløp 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 mellomrotorakselen vil gi en absorberhastighet på 10 m/s. For å rotere systemet ved 450 o/min og oppnå 400 G på absorpsjonsmiddelet i absorpsjonspakningen kreves 1250 kW for transport bare av det magre absorpsjonsmiddelet. Strømforbruket for gassen vil være lavere siden impuls utveksles fra det magre absorpsjonsmiddelet.
Figur 2 viser et tverrsnitt gjennom en første alternativ utførelsesform av en absorber for anvendelse i en prosess ifølge oppfinnelsen. Absorberen på figur 2 er forskjellig fra den på figur 1 ved at den omfatter en absorber tilveiebrakt med midler for gjenvinning av energi fra gasstrømmen gjennom absorberen. Gjenvin-ningsmiddelet 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 113 skilt fra naturgassinnløpene (ikke angitt) og absorpsjonspakningenes motsatte endeflater 102a, 102b 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 innløpsakselen 106 til den ytre perimeteren av absorpsjonspakningene 102a, 102b. Den tredje radiale veggen 114c er stilt til rådighet for å overføre strømmen av søt naturgass fra den indre perimeteren av absorpsjonspakningene mot naturgassutløpene (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 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.
Energigjenvinningen oppnås ved overføring av søt naturgass gjennom de radiale skovlene 202a, 202b i den radialt åpne seksjonen 113, 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. 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. 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 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 andre alternativ utførelsesform av en absorber for anvendelse i en prosess ifølge oppfinnelsen. Absorberen på figur 4 skiller seg fra det på figur 2 ved at det omfatter en absorber utstyrt med middel for gjenvinning av energi fra gasstrømmen gjennom absorberen 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 motsatte endeflater 400 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 inn-løpsakselen 406 til den indre perimeteren 412 av absorpsjonspakningen 400. Den tredje radiale veggen 414c er stilt til rådighet for å føre strømmen av søt naturgass fra den indre perimeteren av absorpsjonspakningen mot naturgassut-løpene 410a, 410b. Dette arrangementet sikrer også at strømmen av naturgass fordeles slik at hver radial utløpsvifte 401a, 401b mottar omtrent samme gass-strøm.
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 416a 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 aksiale strekkstenger 417 (skjematisk angitt på fig. 4) som strekker seg gjennom alle de radiale veggene i systemet utenfor den ytre perimeteren 411 av absorpsjonspakningen og boltet til rotorendeplatene. Absorpsjonspakningssystemet omfatter en enkelt absorpsjonspakning 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 søte naturgassen som strømmer mot utløpet, over-føres til skovlene på utløpsviftene 401a, 401b. Den gjenvunne impulsen forårsaker et drivmoment anvendt på rotorakselen 119 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 apparatet angitt på figur 4. 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 A3og 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. Figur 6 viser en første utførelsesform for en desorber for anvendelse i en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen. Desorberens rotasjonsakse er horisontalt justert. Pilene på figur 6 illustrerer skjematisk strøm ni ngsretningene gjennom desorberen. Dekselet rundt apparatene som utgjør desorberen, er skjematisk angitt på figuren. Selv om bare ett roterende desorberhjul er beskrevet nedenfor, er desorberen fortrinnsvis konfigurert med to identiske, speilede desorpsjons-/kondenseringsapparater på hver side av et plan i rette vinkler på en felles rotasjonsakse.
Desorberen for fremgangsmåten er utstyrt med en rekke inn- og utløp. Et desorpsjonsappa rat omfatter et ringformet avdrivingsapparat 618 som kan rotere rundt en hul midtre rotoraksel 629 med et innløp for rikt absorpsjonsmiddel 601. Det rike absorpsjonsmiddelet tilføres gjennom et statisk rør montert i midten av den hule rotorakselen 629 ved hjelp av en festeinnretning 625. Innløpet for absorpsjonsmiddel 601 tilføres rikt absorpsjonsmiddel til en indre del av en første roterende desorpsjonssone 618, eller avdriver, hvilket får det rike absorpsjonsmiddelet til å strømme radialt utover gjennom den første roterende desorpsjonssonen (se pil 611). En rekke fordelingsrør for absorpsjonsmiddel 617 er anbrakt for å fordele det rike absorpsjonsmiddelet over den indre flaten av den første desorpsjonssonen 618. En pakning med en relativt høy virksom overflate kan anvendes i den første roterende desorpsjonssonen 618 på grunn av sentrifugalkreftene dannet av rotasjonen. Oppvarmet damp tilføres til en ytre perimeter av den første roterende desorpsjonssonen 618, hvilket får dampen til å strømme radialt innover (se pil 612) for å danne en radial tverrstrøm i den første roterende desorpsjonssonen 618. Under denne radiale tverrstrømmen desorberer den varme dampen en første del av de sure gassene fra det rike absorpsjonsmiddelet under nevnte radiale tverrstrøm. Tverrstrømmen dannes av damp under trykk som tvinges radialt innover, og det rike absorpsjonsmiddelet som tvinges radialt utover av sentrifugalkrefter forårsaket av rotasjonen av den første desorpsjonssonen 618. Frisettingen av den første delen av de sure gassene oppnås ved at nevnte damp oppvarmer absorpsjonsmiddelet til en forhåndsbestemt temperatur, hvilken er avhengig av typen anvendt absorpsjonsmiddel.
Det delvis regenererte absorpsjonsmiddelet vil tvinges gjennom den første roterende desorpsjonssonen 618 og inn i den andre roterende desorpsjonssonen 619, eller kokeren, hvor de øvrige sure gassene fjernes for å fremstille et magert absorpsjonsmiddel. Den andre roterende desorpsjonssonen 619 omfatter en varmeveksler bestående av en lang rekke tynne, tett stablede skiver. Desorpsjon oppnås ved tilførsel av et varmt middel, slik som vanndamp, til varmeveksleren i den andre roterende desorpsjonssonen 619, hvor den øvrige delen av de sure gassene og en del av absorpsjonsmiddelet inneholdende amin og flytende fortynningsmiddel oppvarmes for å danne damp. Vanndamp tilføres gjennom vann-dampinnløp 603 omfattende et ringvolum mellom et første endedeksel og det roterende desorpsjonsapparatet. I dette eksempelet vender desorpsjonsappa ra-tets første endedeksel vekk fra kondenseringsapparatet, mens det andre endedekselet vender mot kondenseringsapparatet. Ringvolumet tettes med en laby rinttetning, siden det ikke kan anvendes mekanisk kontakt på grunn av de høye tangentielle hastighetene. En rekke horisontale koblingskanaler 609 mellom de vanndampførende skivene sikrer en god aksial fordeling av vanndamp. Fordampingen forårsaker en trykkøkning som tvinger den varme dampen radialt innover gjennom både den første og den andre roterende desorpsjonssonen 619, 618. Denne strømmen av damp gjennom den første roterende desorpsjonssonen er beskrevet ovenfor. Absorpsjonsmiddelet føres utover til et konsentrisk oppsamlingskar 620 som er en integrert del av rotoren. Den kinetiske energien gjenvinnes av et eget pitotrørarrangement. En serie pitotrør vil bli montert rundt stato-ren for å oppnå nok kapasitet til å fjerne den store mengden av behandlet absorpsjonsmiddel. Magert absorpsjonsmiddel fjernes fra et utløp 602 i den ytre perimeteren av den andre roterende desorpsjonssonen 619 og overføres tilbake til en absorber. Desorpsjonsappa ratet er forsynt med et utløp 604 for trykksatt kondensat fra den varme siden av varmeveksleren i den andre roterende desorpsjonssonen 619. Horisontale koblingskanaler 610 nær periferien av desorpsjonsappa ratet samlet opp kondensatet og sikrer strøm av kondensat til ut-løpet for kondensat 604. Dampen inneholdende fortynnet damp, øvrig absorpsjonsmiddel i dampform og sur gass, slik som C02, samles opp i en midtre strømningskanal 621 som fører til et kondenseringsapparat (se pil 613).
Den første og den andre roterende desorpsjonssonen beskrevet ovenfor er fortrinnsvis anbrakt som konsentriske, ringformede desorpsjonssoner som roterer rundt en felles midtre akse. Den første roterende desorpsjonssonen 618 utfører samme funksjon som et konvensjonelt avd rivi ngsappa rat, mens den andre roterende desorpsjonssonen 619 utfører samme funksjon som et konvensjonelt kokeapparat.
Desorberen på figur 6 omfatter et kondenseringsapparat forsynt med en enkelt kondenseringsseksjon 622 plassert side om side med desorpsjonsappa ratet. Kondenseringsapparatet forsynes av en kjølemiddelkilde, slik som vann, gjennom et innløp for kjølemiddel 605 omfattende et ringvolum mellom et første endedeksel og det roterende kondenseringsapparatet. I dette eksempelet vender kondenseringsapparatets første endedeksel vekk fra desorpsjonsappa ratet, mens det andre endedekselet vender mot desorpsjonsappa ratet. Ringvolumet er tettet med en labyrinttetning. Kjølemiddelet tilføres ved den indre delen av kondenseringsseksjonen og strømmer radialt utover (se pil 614) til et utløp for kjølemiddel 606 ved den ytre delen av kondenseringsseksjonen. Utløpet for kjølemiddel 606 omfatter et ytterligere ringvolum mellom det første endedekselet og det roterende kondenseringsapparatet. Dette ringvolumet er også tettet med en labyrinttetning. I dette eksempelet kondenseres den delen av dampen inneholdende absorpsjonsmiddel fra desorpsjonsseksjonen i et enkelt trinn. Kondenseringsseksjonen 622 består av en rekke tett stablede, tynne kjølemiddelfylte skiver. Den kondenserte væsken inneholdende amin og fortynningsmiddel strømmer radialt utover (se pil 616) og fjernes fra den ytre delen av den første seksjonen i den roterende kondensatoren. Et konisk oppsamlingskar 623 med pitotrør anvendes til å fjerne prosesskondensat til et kondensatutløp 607. Den kondenserte væsken returneres til den indre perimeteren av den første roterende desorpsjonssonen. Desorberte sure gasser fra den ytre delen av kondenseringsseksjonen fjernes samtidig gjennom et ringvolum forsynt med labyrinttetninger. De sure gassene strømmer radialt utover (se pil 615), sendes til et utløp 608 og fjernes fra desorpsjonsappa ratet for videre bearbeiding.
Dekselet rundt desorpsjons- og kondensenngsapparatene omfatter et stasjonært første endedeksel 633, et stasjonært andre endedeksel 636 og en sylindrisk sta-tordel 634 som forbinder endedekslene. Desorpsjons- og kondenseringsappara-tene er støttet av rotorakselen 629, som er montert i et første rotorlager 627 i det første endedekselet 633, og en drivaksel 630, som er montert i et andre rotorlager 631 i det andre endedekselet 636. En første og en andre tetning 628, 632 er anbrakt mellom henholdsvis rotorakselen 629, det første endedekselet 633, drivakselen 630 og det andre endedekselet 636. En ytterligere tetning 626 er anbrakt rundt den ytre overflaten av et midtre rør som utgjør innløpet for absorpsjonsmiddelet 601 og rotorakselen 629. Desorpsjons- og kondenseringsap-paratene er koblet sammen av en hul mellomaksel 635 som forbinder desorpsjonsappa ratets andre endedeksel og kondenseringsapparatets andre endedeksel.
Selv om bare ett roterende desorberhjul er angitt på figur 6, er desorberen fortrinnsvis konfigurert med to speilede desorpsjons-/kondenseringsapparater på hver side av et plan i rette vinkler på en felles rotasjonsakse. I dette tilfellet til-føres absorpsjonsmiddelet i begge ender av de speilede apparatene, og drivakselen erstatter den ene av rotorakslene.
Figur 7 viser en andre utførelsesform for en desorber for anvendelse i en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen hvor rotasjonsaksen er horisontalt justert. Utfø- relsesformen har en rekke likhetstrekk med utførelsesformen angitt på figur 6. Hovedforskjellen mellom utførelsesformene er kondensatorarrangementet. Figur 7 illustrerer skjematisk strømningsretningene gjennom den alternative desorberen. Dekselet rundt apparatene som utgjør desorberen, er ikke angitt på denne skjematiske figuren.
Figur 7 viser en integrert ringformet avdriver og avdrivings- og kokeapparat 717 som kan rotere rundt en akse X. I den illustrerte utførelsesformen er avdrivings-og kokeapparatet 717 konstruert med en rekke rør med liten diameter for var-metilførsel. Vanndamp tilføres gjennom kanal 704 og sendes gjennom rørene som går parallelt med rotasjonsaksen. Rørene er forbundet med en kanal 706 for fjerning av den kondenserte vanndampen. Av illustrasjonshensyn er en rekke rør angitt parallelt med rotasjonsaksen. Men avdrivings- og kokeapparatet kan omfatte en rekke rør. I denne utførelsesformen er avdriveren integrert i kokeren. Det C02-rike absorpsjonsmiddelet tilføres via kanal 702, og avdrivingen vil finne sted når absorpsjonsmiddelet tilføres i en indre perimeter av avdrivings- og kokeapparatet 717. Regenerert magert absorpsjonsmiddel forlater avdrivings- og kokeapparatet 717 i den ytre periferien derav ved et utløp for magert absorpsjonsmiddel 718. C02-et og en mengde av absorpsjonsmiddel omfattende absorpsjonsmiddel og fortynningsmiddel i dampfase forlater avdrivings- og kokeapparatet 717 nær dets indre perimeter og sendes til kanal 720. Dampen av C02-et og absorpsjonsmiddelet rettes deretter mot den ytre perimeteren av en første kondenseringsseksjon 716.
For å danne ytterligere areal for masseoverføringen foreslås det i ett aspekt av oppfinnelsen å inkludere lag av tynn metallduk mellom radene av kokerrørene med for eksempel en indre diameter på 6 mm og en ytre diameter på 9 mm, hvilket vil gi et spesifikt kokerareal på 233 m<2>/m<3>. Andre dimensjoner og konfi-gurasjoner kan naturligvis også anvendes. En fin metallduk med tråddiameter 0,5-1 mm gir virksomme overflater over 1000 m<2>/m<3>, avhengig av dukavstan-den. De små rørene kan festes til endeplatene ved hjelp av konvensjonelle rulle-ekspanderteknikker. I denne utførelsesmåten foreslås det å anvende horisontale rør i avdrivings- og kokeapparatet i stedet for skråstilte rør. Dette er hovedsakelig av hensyn til konstruksjon og bygging. Denne løsningen krever at rørene er åpne i begge ender med kondensatdrenering i enden nærmest kondenseringsseksjonen 716. Dampen som strømmer fra innløp 704 til utløp 706, omdannes gradvis til kondensat og dreneres gjennom utløp 706. Kondensatet kan fjernes ved hjelp av en mekanisk fluidtetning på statorsylinderen i samme aksiale posisjon eller ved hjelp av returkanaler til statorendedekselet.
I ett aspekt av den foreliggende oppfinnelse er perforerte plater inkludert mellom radene av rør for varmetilførsel i stedet for tynn metallduk. De perforerte platene vil øke den flytende gassens kontaktareal og dessuten bidra til forbedret fordeling av væskefasen.
I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan små sfæriske elementer inkluderes mellom radene av rør.
Av hensyn til vanndampforbruket foretrekkes det å anvende en konstruksjon med C02-gasstrøm mot rotasjonssenteret. Det regenererte absorpsjonsmiddelet vil strømme mot periferien under påvirkning av sentrifugalkrefter generert av rotasjonen av avdrivings- og kokeapparatet 717. Gassen føres deretter fra den midtre delen av avdrivings- og kokeapparatet 717 til den ytre perimeteren av den første kondenseringsseksjonen 716. Dette kan oppnås ved inkludering av radiale strømningskanaler med stive stålplater.
Utførelsesformen illustrert på figur 7 omfatter et totrinns kondenseringsapparat omfattende en første kondenseringsseksjon 716 og en andre kondenseringsseksjon 746 montert på samme rotasjonsakse X som avdrivings- og kokeapparatet 717. Kjølevæske tilføres i midten av den andre kondenseringsseksjonen 746 gjennom kanal 708 og strømmer radialt utover gjennom den andre kondenseringsseksjonen 746 til en ytre del derav. Kjølevæsken tilføres deretter til en ytre del av den første kondenseringsseksjonen 716 og strømmer radialt innover før den fjernes gjennom kanal 710 anbrakt i midten av den første kondenseringsseksjonen 716.
I den første kondenseringsseksjonen 716 kondenseres fortynningsmiddel og absorpsjonsmiddel og vil på grunn av kondenseringsapparatets rotasjon bli trans-portert til den ytre perimeteren hvor det forlater kondenseringsseksjonen 716 som en væskestrøm ved et utløp 722. Utløpet 722 kan være koblet til innløpet for absorpsjonsmiddel 702 ved avdrivings- og kokeapparatet 717 for å returnere det kondenserte absorpsjonsmiddelet som tilbakestrømning. Tilbakestrømningen av kondensert damp mot utløpet 722 skaper en tverrstrøm over gassblandingen i den første kondenseringsseksjonen 716. Denne tilbakestrømningen bidrar til å fjerne damp av absorpsjonsmiddel fra det desorberte C02-et. Den øvrige dam pen omfattende C02og fortynningsmidler sendes fra den første til den andre kondenseringsseksjonen 746 gjennom en kanal 741 i den indre periferien av de respektive kondenseringsseksjonene. I den andre kondenseringsseksjonen 746 kondenseres et fortynningsmiddel fritt for absorpsjonsmiddel, slik at kondenseringsapparatet blir en væskestrøm ved et utløp 742 ved den ytre periferien i den andre kondenseringsseksjonen. Hvis vann anvendes som fortynningsmiddel, kan den oppnådde vannstrømmen fra den andre kondenseringsseksjonen 746 i ett aspekt av den foreliggende oppfinnelse anvendes som skyllevæske i absorpsjonsprosessen for å fjerne spor av absorpsjonsmiddel fra den regenererte C02-gasstrømmen. Gasstrømmen som går ut av utløp 724 i den ytre periferien av det andre kondenseringsapparatet, vil inneholde det desorberte C02-et som kan tør-kes og sammentrykkes om nødvendig for fangst og lagring.
Selv om bare ett roterende desorberhjul er angitt på figur 7, er desorberen fortrinnsvis konfigurert med to speilede desorpsjons-/kondenseringsapparater på hver side av et plan i rette vinkler på en felles rotasjonsakse. Dette arrangementet løser en rekke mekaniske utfordringer. I ovenstående eksempel befinner planet seg mellom to identiske kondensatorer. Aksialbelastningen på desorberen forårsaket av høytrykksstrømmen for oppvarming av prosessen er mer enn 100 tonn. Symmetrien impliserer at belastningen på hver desorber elimineres av belastningen på den motsatte desorberen. En annen fordel er at massen og energi-strømmen til hver del reduseres med 50 %, hvilket gjør det lettere å håndtere inn- og utstrømningen av væsker/gasser.
Å dele kokeren i to seksjoner gjør det mulig å håndtere dobbelt så stort volum av absorpsjonsmiddel. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan regenerere mer enn 250 liter per sekund, hvilket anses for å være et svært stort volum sammenlignet med konvensjonelle fremgangsmåter.
Enda en annen fordel er at desorpsjonsseksjonen er en kompakt del av rotoren med hensyn til stålmassen per volumenhet. Å dele kokeren i to seksjoner og installere dem så nær akselens hovedlagre som mulig reduserer den mekaniske belastningen på det roterende utstyret vesentlig.
Ytterligere en annen fordel med å sikre symmetri ifølge den foreliggende oppfinnelse er at den roterende desorberen enkelt kan håndtere varierende volumer av absorpsjonsmidler. Et anlegg for fremstilling av naturgass, et gasskraftverk eller et kullkraftverk går ikke 100 % hele tiden, og gassvolumet som må C02-renses, vil variere. Volumet av flytende absorpsjonsmiddel vil således variere. Siden det flytende absorpsjonsmiddelet fordeles jevnt i de to kokerseksjonene, er ikke problemer med vektbalanse noe tema.
Figur 8 viser en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, idet roterende absorpsjons-og desorpsjonsapparater anvendes. En sur gasstrøm inneholdende uønsket hydrogensulfid (H2S) og karbondioksid (C02) tilføres til et roterende absorberhjul RAW gjennom ledning 801. Etter hvert som den sure gassen strømmer gjennom det roterende absorberhjulet RAW, kommer den sure gassen i kontakt med en tverrstrøm av normalt magert amin som tilføres til det roterende absorberhjulet RAW gjennom ledning 802. Prosessgassen får mesteparten av de sure gassene fjernet innen den forlater det roterende absorberhjulet RAW etter å ha kommet i kontakt med det magre aminet fra ledning 802. En produktgass (søt gass) med et vesentlig redusert innhold av hydrogensulfid og karbondioksid trekkes ut fra toppen av det roterende absorberhjulet RAW via ledning 803.
En strøm av rik aminløsning inneholdende absorbert hydrogensulfid og karbondioksid som salter av amin fjernes fra det roterende absorberhjulet RAW gjennom ledning 804. Trykket i løsningen reduseres, og deretter strømmer det til en flashtank for rikt amin C. Flashgassene strømmer ut gjennom ledning 805, og den rike aminløsningen strømmer ut gjennom ledning 806. Den rike aminstrøm-men passerer gjennom ledningen 806 til en varmeveksler for rikt/magert absorpsjonsmiddel D og tilføres deretter til et roterende desorberhjul RDW gjennom ledning 807. Avdriving av den rike aminløsningen foretas i et kombinert roterende desorpsjons- og kondenseringsapparat i det roterende desorberhjulet RDW. Det rike aminet avdrives først i et roterende desorpsjonsapparat ved hjelp av et egnet varmemiddel 808, slik som vanndamp, som deretter fjernes som et trykksatt kondensat 812. Temperaturen på det magre aminet kan variere fra cirka 100 °C til 140 °C, avhengig av typen amin, dets konsentrasjon og dets trykk. Den varme strømmen av magert amin 809 forlater den ytre periferien av det roterende desorberhjulet RDW, sendes gjennom varmeveksleren for magert/rikt absorpsjonsmiddel D og gjennom en kjøler F hvor den magre aminløs-ningen kjøles til en temperatur på cirka 35 °C til 55 °C. Den kjølte strømmen av magert amin fortsetter gjennom ledning 802 til toppen av det roterende absorberhjulet RAW.
Blandingen av fortynningsdamper fra aminstrømmen, hydrogensulfid og karbondioksid forlater det roterende desorpsjonsappa ratet og strømmer gjennom et roterende kondenseringsapparat. Et kjølemiddel, slik som vann, tilføres til det roterende kondenseringsapparatet gjennom ledning 813 og fjernes gjennom ledning 814. Kondensatet fra det roterende kondenseringsapparatet returneres til det roterende desorpsjonsappa ratet, mens de sure gassene fjernes gjennom ledning 810 for videre bearbeiding eller lagring.
De roterende absorber-/desorbersystemene beskrevet ovenfor er vesentlig mindre og mer kompakte sammenlignet med tradisjonelle absorbere/desorberen som angitt på figur 9. Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen 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 absorpsjonsmiddelet, vil ikke absorpsjonsmid-delets viskositet være en slik begrensende faktor sammenlignet med konvensjonelle løsninger anvendt i konvensjonelle kolonner, og absorpsjonsmidler med høyere konsentrasjon kan således anvendes. I denne sammenheng anses 60-100 %, fortrinnsvis 70-90 %, som en høy konsentrasjon av absorpsjonsmiddel. Absorpsjonsmidlene med høyere konsentrasjon vil føre til en vesentlig reduksjon i sirkulasjonshastighetene. Absorpsjonsmidlene 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.
I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan enhver eller flere av de beskrevne utførelsesformene for absorberen kombineres med enhver eller flere av de beskrevne utførelsesformene for desorberen.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fjerning av sure gasser fra en gassholdig fluidstrøm omfattende: - tilførsel av en trykksatt fluidstrøm og et magert absorpsjonsmiddel omfattende et flytende fortynningsmiddel og minst ett amin til en absorber, - sending av fluidstrømmen, som er i kontakt med det magre absorpsjonsmiddelet i en roterende absorpsjonssone i absorberen, hvor det magre absorpsjonsmiddelet fjerner de sure gassene fra fluidstrømmen når det passerer gjennom den roterende absorpsjonssonen, - sending av et rikt absorpsjonsmiddel inneholdende nevnte sure gasser til en første roterende desorpsjonssone i en desorber, hvor en første del av de sure gassene fjernes fra det rike absorpsjonsmiddelet ved hjelp av en oppvarmet damp fra en etterfølgende desorpsjonssone for å oppnå et delvis regenerert absorpsjonsmiddel, - sending av det delvis regenererte absorpsjonsmiddelet til en andre roterende desorpsjonssone i desorberen, hvor den øvrige delen av de sure gassene fjernes fra det delvis regenererte absorpsjonsmiddelet ved oppvarming av absorpsjonsmiddelet for å fordampe nevnte sure gasser og en del av absorpsjonsmiddelet inneholdende amin og flytende fortynningsmiddel til en damp, - sending av nevnte damp gjennom nevnte første roterende desorpsjonssone,karakterisert ved- sending av nevnte damp til en roterende kondensator i desorberen, hvor fortynningsmiddelet kondenseres og de sure gassene fjernes og hvor desorberen og kondensatoren roterer rundt en felles akse.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved- sending av det magre absorpsjonsmiddelet til en indre del av minst ett ringformet roterende absorpsjonsapparat i absorberen, slik at det magre absorpsjonsmiddelet strømmer radialt utover gjennom den roterende absorpsjonssonen, og - tilførsel av den trykksatte fluidstrømmen til en ytre del av nevnte ringformede roterende absorpsjonsapparat, slik at fluidstrømmen omfattende søt gass strømmer radialt innover for å danne en radial tverrstrøm i absorpsjonssonen, hvor det magre absorpsjonsmiddelet absorberer sure gasser fra fluidstrømmen under nevnte radiale tverrstrøm.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert ved- fjerning av fluidstrømmen fra en indre perimeter av den roterende absorpsjonssonen, - fjerning av det rike absorpsjonsmiddelet fra en ytre perimeter av den roterende absorpsjonssonen, og - overføring av det rike absorpsjonsmiddelet til en desorber.
4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 2-3,karakterisert ved- tilførsel av det magre absorpsjonsmiddelet til et par identiske og speilede ringformede roterende absorpsjonsapparater som roterer rundt en felles akse i absorberen.
5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 1-4,karakterisert ved- tilførsel av det rike absorpsjonsmiddelet til en indre del av minst ett ringformet roterende desorpsjonsappa rat, slik at det rike absorpsjonsmiddelet strømmer radialt utover gjennom den første desorpsjonssonen, og - tilførsel av nevnte oppvarmede damp til en ytre perimeter av den første roterende desorpsjonssonen, slik at dampen strømmer radialt innover for å danne en radial tverrstrøm i den første roterende desorpsjonssonen, hvor dampen desorberer den første delen av de sure gassene fra det rike absorpsjonsmiddelet under nevnte radiale tverrstrøm.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert ved- tilførsel av varme til en varmeveksler i den andre roterende desorpsjonssonen, hvor den øvrige delen av de sure gassene og en del av absorpsjonsmiddelet inneholdende amin og flytende fortynningsmiddel oppvarmes og danner en damp, - fjerning av det magre absorpsjonsmiddelet fra en ytre perimeter av den andre roterende desorpsjonssonen, og - overføring av det magre absorpsjonsmiddelet til en absorber.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6,karakterisert ved- fjerning av dampen fra en indre perimeter av den første roterende desorpsjonssonen, - sending av dampen til en ytre del av den roterende kondensatoren.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert ved- tilførsel av den oppvarmede dampen til den ytre delen av en første seksjon i den roterende kondensatoren, hvilket får dampen til å strømme radialt innover gjennom den første seksjonen i den roterende kondensatoren, - kondensering av delen av absorpsjonsmiddelet inneholdende amin og fortynningsmiddel til flytende amin og en del av flytende fortynningsmiddel, - fjerning av kondensert flytende amin og fortynningsmiddel fra en ytre del av den første seksjonen i den roterende kondensatoren, og - retur av den kondenserte væsken til den indre perimeteren av den første roterende desorpsjonssonen.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert ved- tilførsel av den øvrige oppvarmede dampen til en indre del av en andre seksjon i den roterende kondensatoren, hvilket får den øvrige oppvarmede dampen til å strømme radialt utover gjennom den andre seksjonen i den roterende kondensatoren, - kondensering av den øvrige delen av fortynningsmiddelet, og - fjerning av det flytende fortynningsmiddelet og desorberte sure gasser fra den ytre delen av den andre seksjonen i den roterende kondensatoren.
10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 5-9,karakterisert ved- tilførsel av det rike absorpsjonsmiddelet til et par identiske og speilede ringformede roterende desorpsjonsapparater som roterer rundt en felles akse i desorberen.
NO20101718A 2010-12-09 2010-12-09 Fremgangsmåte og absorber for fjerning av sur gass fra naturgass NO333941B1 (no)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20101718A NO333941B1 (no) 2010-12-09 2010-12-09 Fremgangsmåte og absorber for fjerning av sur gass fra naturgass
AU2011340466A AU2011340466B2 (en) 2010-12-09 2011-12-08 Method and absorber for removal of acid gas from natural gas
BR112013013927A BR112013013927A2 (pt) 2010-12-09 2011-12-08 método e absorvedor para remoção de gás ácido do gás natural
EP11808177.7A EP2648827B1 (en) 2010-12-09 2011-12-08 Method and absorber for removal of acid gas from natural gas
PCT/EP2011/072213 WO2012076657A1 (en) 2010-12-09 2011-12-08 Method and absorber for removal of acid gas from natural gas
CN201180067213.0A CN103338834B (zh) 2010-12-09 2011-12-08 用于从天然气移除酸性气体的方法和吸收器
CA2819898A CA2819898A1 (en) 2010-12-09 2011-12-08 Method and absorber for removal of acid gas from natural gas
US13/992,698 US9381463B2 (en) 2010-12-09 2011-12-08 Method and absorber for removal of acid gas from natural gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20101718A NO333941B1 (no) 2010-12-09 2010-12-09 Fremgangsmåte og absorber for fjerning av sur gass fra naturgass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20101718A1 NO20101718A1 (no) 2012-06-11
NO333941B1 true NO333941B1 (no) 2013-10-28

Family

ID=45478271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20101718A NO333941B1 (no) 2010-12-09 2010-12-09 Fremgangsmåte og absorber for fjerning av sur gass fra naturgass

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9381463B2 (no)
EP (1) EP2648827B1 (no)
CN (1) CN103338834B (no)
AU (1) AU2011340466B2 (no)
BR (1) BR112013013927A2 (no)
CA (1) CA2819898A1 (no)
NO (1) NO333941B1 (no)
WO (1) WO2012076657A1 (no)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2909907C (en) * 2013-05-02 2020-11-10 Statoil Petroleum As System and method for desorption of acid gas from an absorption liquid
WO2015060723A1 (en) * 2013-10-22 2015-04-30 Statoil Petroleum As System and process for absorption and desorption of co2
WO2015060725A1 (en) * 2013-10-22 2015-04-30 Statoil Petroleum As Apparatus and method for absorbing co2 from natural gas
EP3068509B1 (en) * 2013-10-22 2019-07-31 Compact Carbon Capture AS Apparatus and method for absorbing co2 from flue gas
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
CA2996730C (en) * 2015-08-28 2022-06-07 Energy Tech Innovations, LLC Method and apparatus for treating biogas
US10173389B2 (en) * 2015-12-15 2019-01-08 Bloom Energy Corporation Carbon dioxide shielded natural gas line and method of using thereof
WO2017170207A1 (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 東洋紡株式会社 吸着処理装置
GB2559418B (en) * 2017-02-07 2022-01-05 Equinor Energy As Method and system for CO2 enhanced oil recovery
NL2018925B1 (en) * 2017-05-16 2018-11-23 Romico Hold A V V Rotational absorber device and method for scrubbing an absorbate from a gas
GB2566716A (en) 2017-09-22 2019-03-27 Fjell Biodry As Gas capture system
CN108816027A (zh) * 2018-07-20 2018-11-16 陈雪飞 一种高效气体净化装置
CN112076598A (zh) * 2019-06-14 2020-12-15 台州捷能天然气净化有限公司 一种分解和再生胺和酸性气体反应所形成的胺盐方法
US11407667B1 (en) 2021-06-06 2022-08-09 Christopher R. Moylan Systems and methods for removal of carbon dioxide from seawater
US11685673B2 (en) 2021-06-06 2023-06-27 Christopher R. Moylan Systems and methods for removal of carbon dioxide from seawater
CN113318586B (zh) * 2021-06-09 2022-07-19 华东理工大学 一种胺类化合物在提高有机硫溶解和吸收脱除中的应用
WO2024046597A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-07 Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L. Spiral mesh rotating bed absorber for compact carbon capture

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3486743A (en) 1967-06-16 1969-12-30 Baker Perkins Inc Multistage vapor-liquid contactor
EP0002568B1 (en) 1977-12-01 1984-06-20 Imperial Chemical Industries Plc Mass transfer apparatus and its use
GB8300096D0 (en) * 1982-01-19 1983-02-09 Ici Plc 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
JP3392609B2 (ja) * 1995-12-01 2003-03-31 三菱重工業株式会社 ガス中の炭酸ガスを除去する方法
SE508868C2 (sv) * 1997-03-17 1998-11-09 Flaekt Ab Anordning för blandning av partikelformigt material och vätska
DE10016079A1 (de) 2000-03-31 2001-10-04 Alstom Power Nv Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxid aus dem Abgas einer Gasturbinenanlage sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US7252703B2 (en) 2003-06-30 2007-08-07 Honeywell International, Inc. Direct contact liquid air contaminant control system
NO332546B1 (no) * 2009-07-10 2012-10-22 Statoil Asa Roterende utskillerhjul
US20110131937A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Yang Hsien Ming absorptive device to carbon dioxide in the air
US8448926B2 (en) * 2010-06-09 2013-05-28 Chevron U.S.A. Inc. Liquid distributor for a rotating packed bed

Also Published As

Publication number Publication date
US9381463B2 (en) 2016-07-05
US20140047979A1 (en) 2014-02-20
NO20101718A1 (no) 2012-06-11
AU2011340466A1 (en) 2013-07-04
WO2012076657A1 (en) 2012-06-14
CA2819898A1 (en) 2012-06-14
EP2648827A1 (en) 2013-10-16
CN103338834B (zh) 2016-05-04
BR112013013927A2 (pt) 2016-09-13
CN103338834A (zh) 2013-10-02
AU2011340466B2 (en) 2016-09-15
EP2648827B1 (en) 2016-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO333941B1 (no) Fremgangsmåte og absorber for fjerning av sur gass fra naturgass
US9216377B1 (en) Method and system for removing impurities from gas streams using rotating packed beds
JP5875245B2 (ja) Co2回収システム及びco2ガス含有水分の回収方法
NO329103B1 (no) Anlegg for a fjerne en sur gass fra en fodegass omfattende forbedret delt vaeskestrom
CA2840382C (en) Low pressure steam pre-heaters for gas purification systems and processes of use
WO2018190104A1 (ja) 燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収するための装置及び方法
CN114206472B (zh) 采用热优化的热闪蒸溶剂再生的通过吸附处理气体的方法和处理设备
JP5758013B2 (ja) 気体汚染物を除去するための方法およびシステム
NO20092629A1 (no) Roterende desorpsjonshjul
US20130260442A1 (en) Carbon dioxide capture process with catalytically-enhanced solvent and phase separation
WO2012092981A1 (en) Method and absorber for removal of a contaminant from natural gas
NO20101719A1 (no) Roterende absorpsjonshjul
NO332549B1 (no) Roterende absorpsjonshjul
AU2020240655B2 (en) Absorption solution regeneration device, CO2 recovery device, and absorption solution regeneration device modification method
WO2012092983A1 (en) Method and absorber for removal of water from natural gas
WO2020189094A1 (ja) 吸収液再生装置及びco2回収装置並びに吸収液再生方法
EP2991745B1 (en) System and method for desorption of acid gas from an absorption liquid
CN117042862A (zh) 具有堆叠部分的基于冷氨的二氧化碳减排***
NO338237B1 (no) System og fremgangsmåte for behandling av et gassformig medium og/eller sorbent
PL230638B1 (pl) Sposob regeneracji roztworow absorpcyjnych alkanoloamin w procesie usuwania ditlenku wegla z gazow spalinowych
NO330396B1 (no) Fremgangsmate og system for desorpsjon

Legal Events

Date Code Title Description
CREP Change of representative

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

MM1K Lapsed by not paying the annual fees