NL1019859C2

NL1019859C2 - Werkwijze voor het ontzuren van een gas met wassen van de gedesorbeerde koolwaterstoffen bij regeneratie van het oplosmiddel.

Info

Publication number: NL1019859C2
Application number: NL1019859A
Authority: NL
Inventors: Pascal Mougin; Fabrice Lecomte; Renaud Cadours
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2002-08-05
Also published as: GB2375544B; US20020104438A1; GB0202177D0; FR2820430A1; FR2820430B1; GB2375544A; US6666908B2; CA2369350C; CA2369350A1; SA02220701B1

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het ontzuren van een gas met wassen van de na regeneratie van het oplosmiddel gedesorbeerde koolwaterstoffen.

GEBIED VAN DE UITVINDING

De uitvinding heeft betrekking op werkwijzen voor het ontzuren van aardgas door het in contact te brengen met een oplosmiddel in twee opeenvolgende afdelingen ter verwijdering van zure verbindin-5 gen zoals kooldioxide (C02) en/of zwavelwaterstof (H2S), en vervolgens zwavelverbindingen zoals thiolen, koolstofoxysulfide (COS) en/of koolstofdisulfide (CS2) . De uitvinding stelt een werkwijze voor het wassen van de na regeneratie van het oplosmiddel gedesorbeerde koolwaterstoffen voor.

10

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Het octrooischrift FR-B-2.600.554 beschrijft een techniek, die geschikt is voor de verwijdering van de zwavelverbindingen, die een aardgas, dat reeds C02 en/of H2S bevat, verontreinigen. Het principe 15 bestaat uit het gebruik van twee absorptie-afdelingen. In de eerste absorptie-afdeling worden het C02 en/of H2S verzameld met een volledig geregenereerd oplosmiddel. De werkomstandigheden in deze afdeling worden zodanig bepaald, dat het grootste gedeelte van het C02 en/of H2S verwijderd wordt. Het aldus verkregen gas bevat nog steeds 20 zwavelverbindingen. Het wordt vervolgens naar een tweede absorptie-afdeling geleid, waarin het in contact gebracht wordt met een oplosmiddel van dezelfde aard als het in de eerste absorptie-afdeling toegepaste oplosmiddel. Deze tweede afdeling werkt bij een druk, die soortgelijk is aan de druk in de eerste absorptie-afdeling, 25 afgezien van de drukvervallen, doch bij een lagere temperatuur om de absorptie van de zwavelverbindingen te bevorderen.

Het octrooischrift FR-B-2.600.554 stelt een afzonderlijke regeneratie van de uit de twee absorptie-afdelingen komende twee op-losmiddelfracties voor. Het oplosmiddel uit de eerste absorptie-30 afdeling wordt geëxpandeerd om de gelijktijdig geabsorbeerde koolwaterstoffen vrij te maken en een fractie van de geabsorbeerde zure gassen te verwijderen. Het gedeeltelijk door expansie geregene- 1 οι oor o. ’’ - 2 - reerde oplosmiddel wordt dan toegevoerd aan een gebruikelijke rege-neratiekolom. De zure gassen worden gedesorbeerd en aan de bovenzijde van de regeneratiekolom gewonnen. Het volledig geregenereerde oplosmiddel wordt dan naar een opslagvat geleid, dat de beide ab-5 sorptie-afdelingen voorziet. Het oplosmiddel uit de tweede absorp-tie-afdeling wordt slechts door expansie geregenereerd, voor zover het in hoofdzaak zwavelverbindingen bevat. Het oplosmiddel wordt met voordeel vóór de expansie verwarmd. Het aldus verkregen geregenereerde oplosmiddel wordt dan naar het opslagvat geleid, dat de 10 beide absorptie-afdelingen voorziet. De twee na expansie van de twee oplosmiddelfracties uit de twee absorptie-afdelingen verkregen gasvormige fracties worden dan gemengd.

De regeneratie van de absorberende oplossing volgens het oc-trooischrift FR-B-2.600.554 bezit echter nadelen. In feite wordt 15 bij de expansie van het oplosmiddel uit de eerste absorptie- af deling een aanzienlijke hoeveelheid zure verbindingen (C02 en H2S) vrijgemaakt met de gezamenlijk geabsorbeerde koolwaterstoffen. Het aldus verkregen gasvormige effluent is in het algemeen onbruikbaar, aangezien de concentratie aan zure verbindingen de vereisten voor 20 een mogelijk gebruik als brandstofgas of eventueel voor verkoop overschrij dt.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een behandeling om dit gasvormige effluent van zure verbindingen te bevrijden.

25 Aangezien het in het gasvormige effluent aanwezige C02 en/of H2S verwijderd moeten worden, stellen de gebruikelijke werkwijzen, waarvan een voorbeeld is gegeven in het octrooischrift EP-B-021.479, voor om het wassen uit te voeren door het gasvormige effluent in contact te brengen met een volledig geregenereerde oplos-30 middelfractie. Deze gebruikelijke opstelling leidt dientengevolge tot een toename van de totale stroomsnelheid van oplosmiddel en tot een toename in het verbruik van de voor de regeneratie van de absorberende oplossing vereiste voorzieningen.

35 SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Binnen het kader van een werkwijze, waarbij gebruik gemaakt wordt van twee absorptie-afdelingen voor de behandeling van een aardgas, dat C02 en/of H2S, alsmede thiolen, COS en/of CS2 bevat, beoogt de onderhavige uitvinding de na expansie van het oplosmiddel 40 uit de eerste absorptie-afdeling gedesorbeerde gasvormige kool- - 3 - waterstoffen te wassen met het oplosmiddel uit de tweede absorptie-afdeling.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ontzuren van een aardgas, dat zure verbindingen, die ten 5 minste verbindingen van de groep van kooldioxide en zwavelwaterstof omvatten, en zwavelverbindingen, die ten minste één van de verbindingen van de groep van de thiolen, COS en CS2 omvatten, bevat, die de volgende trappen bevat: a) in contact brengen van het aardgas met een geregenereerd oplos-10 middel in een primaire absorptie-afdeling ter vorming van een aan zure verbindingen verarmd gas en een oplosmiddel, dat zure verbindingen en koolwaterstoffen bevat, b) in contact brengen van het aan zure verbindingen verarmde gas met een geregenereerd oplosmiddel ter vorming van een aan zure ver- 15 bindingen en zwavelverbindingen verarmd gas en een oplosmiddel, dat zwavelverbindingen bevat, c) expanderen van ten minste een eerste fractie van het oplosmiddel, dat zure verbindingen en koolwaterstoffen bevat, ter vorming van een gasvormig effluent, dat koolwaterstoffen en zure verbindin- 20 gen bevat, en een oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat en bevrijd is van koolwaterstoffen, d) in contact brengen van het gasvormige effluent, dat koolwaterstoffen en zure verbindingen bevat, met ten minste een eerste fractie van het oplosmiddel, dat zwavelverbindingen bevat, ter vorming 25 van een gas, dat koolwaterstoffen en zwavelverbindingen bevat en bevrijd is van zure verbindingen, alsmede een oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat.

De werkwijze volgens de uitvinding kan tevens ten minste één van de trappen e), f) of g) bevatten: 30 e) destilleren van het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat en bevrijd is van koolwaterstoffen, van trap c) en het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat, van trap d) ter verkrijging van een gas, dat zure verbindingen bevat, en een geregenereerd oplosmiddel, dat teruggevoerd wordt naar ten minste één van de trappen a) en b), 35 f) destilleren van het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat en bevrijd is van koolwaterstoffen, van trap c) en het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat, van trap d) in een destillatiekolom ter verkrijging van een gas, dat zure verbindingen bevat, en op een tussenliggend niveau tussen de bovenzijde en de onderzijde van de 40 kolom een geregenereerd oplosmiddel, dat teruggevoerd wordt naar 1019859 ' - 4 - ten minste trap b), g) expanderen van het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat en bevrijd is van koolwaterstoffen, van trap c) ter verkrijging van een gas, dat zure verbindingen bevat, en een aan zure verbindingen 5 verarmd oplosmiddel.

Wanneer de werkwijze volgens de uitvinding trap g) bevat, kan deze tevens trap h) bevatten: h) destilleren van ten minste een eerste fractie van het aan zure verbindingen verarmde oplosmiddel van trap g) en het oplosmiddel, 10 dat zure verbindingen bevat, in een destillatiekolom ter verkrijging van een gas, dat zure verbindingen bevat, en een geregenereerd oplosmiddel, dat teruggevoerd wordt naar ten minste een van de trappen a) en b).

Wanneer de werkwijze volgens de uitvinding trap h) bevat, kan 15 deze tevens trap i) bevatten: i) toevoeren van het gas, dat zure verbindingen bevat, van trap g) in de destillatiekolom.

Wanneer de werkwijze volgens de uitvinding trap i) bevat, kan deze tevens trap j) bevatten: 2 0 j) toevoeren van een tweede fractie van het aan zure verbindingen verarmde oplosmiddel van trap g) in de primaire absorptie-afdeling.

De werkwijze volgens de uitvinding kan tevens willekeurig ten minste één van de trappen k) , 1) , m) en n) bevatten: k) expanderen van een tweede fractie van het oplosmiddel, dat zwa-25 velverbindingen bevat, van trap d) ter verkrijging van een gas en een geregenereerd oplosmiddel, dat teruggevoerd wordt naar ten minste één van de trappen a) en b), l) koelen van een tweede fractie van het oplosmiddel, dat zure verbindingen en koolwaterstoffen bevat, van trap a) en vervolgens toe- 30 voeren daarvan in de primaire absorptie-afdeling, m) voorafgaand aan trap a) in contact brengen van ten minste een eerste fractie van het aardgas met een oplossing van methanol in water ter verkrijging van een methanol-bevattende gasvormige fractie, gemengd met de overige fractie van het aardgas, die naar trap 35 a) wordt geleid met het aardgas, n) na trap b) koelen van het aan zure verbindingen en zwavelverbin-dingen verarmde gas ter verkrijging van ten minste één oplossing van methanol in water, die teruggevoerd wordt naar trap m).

Het bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding toege-40 paste oplosmiddel kan in het bijzonder bestaan uit een waterige

Λ Γ\ S

- 5 - oplossing, die methanol en een mengsel van amine en alkanolamine, die elk 0 tot 60 gew.% van het oplosmiddel vormen, bevat, of een waterige oplossing, die sulfolaan en een mengsel van amine en alkanolamine, die elk 0 tot 60 gew.% van het oplosmiddel vormen, bevat.

5 De onderhavige uitvinding maakt het mogelijk om het door ex pansie van het oplosmiddel uit de eerste absorptie-afdeling verkregen gasvormige effluent te wassen met een stroom van oplosmiddel, dat eerder toegepast is bij de werkwijze voor het absorberen van zwavelverbindingen. Aldus vereist het wassen van gasvormige ef-10 fluenten geen verhoging van de totale stroomsnelheid van bij de werkwijze toegepast oplosmiddel.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN Andere voordelen en kenmerken van de uitvinding zullen duide-15 lijk worden bij het lezen van de hierna volgende beschrijving van een uitvoeringsvorm van de uitvinding, toegelicht door de bijgevoegde tekeningen, waarin: - Figuur 1 schematisch de werkwijze volgens de uitvinding toont, - Figuur 2 schematisch een variant van de leveringsmethode van ge-20 regenereerd oplosmiddel toont, - Figuur 3 een variant van het regeneratieproces toont, - Figuur 4 een in de werkwijze volgens de uitvinding opgenomen regeneratie met dubbele expansie beschrijft, - Figuur 5 een verbetering in de werking van de primaire absorptie-25 kolom toont, en - Figuur 6 schematisch de integratie van de werkwijze volgens de uitvinding in een werkwijze voor dehydratatie, ontzuren en strippen toont.

30 NADERE BESCHRIJVING

Elke techniek, die bestemd is om de absorptie van C02 en/of H2S in de primaire absorptie-afdeling te bevorderen, zal het belang van de opstelling van de door de uitvinding beschreven werkwijze benadrukken. In feite zal de toename van de in de primaire absorptie-35 afdeling geabsorbeerde hoeveelheid C02 en/of H2S leiden tot de verhoging van de doelmatigheid van de tweede absorptie-afdeling, die bestemd is om de zwavelverbindingen van het gas, die niet geabsorbeerd zijn in de primaire absorptie-afdeling, te verwijderen. Een dergelijke techniek zal tevens leiden tot een toename van de C02 40 en/of H2S concentratie in het gasvormige effluent, dat verkregen 1019859 ' - 6 - wordt door expansie van het oplosmiddel uit de eerste absorptie-afdeling, en zal het tot uitvoering brengen van de onderhavige uitvinding vereisen.

De door de uitvinding beschreven werkwijze kan toegepast wor-5 den voor het ontzuren van een gas, dat aanzienlijke hoeveelheden C02 en/of H2S, bijvoorbeeld tot 70 mol%, alsmede een hoeveelheid thio-len, COS en/of CS2, die verscheidene mol procent kan bereiken, bevat. Het te behandelen gas kan beschikbaar zijn bij drukken tussen 1 en 10 MPa. Het kan voorts sporen van methanol of een ander orga-10 nisch oplosmiddel van een voorgaande bewerking bevatten.

De beschreven uitvinding kan toegepast worden op oplosmiddelen, die bestaan uit een waterige oplossing van één of meer basische verbindingen, in het bijzonder een waterige oplossing van één of meer aminen (primaire, secundaire of tertiaire) of alkanolaminen 15 (primaire, secundaire of tertiaire) met al dan niet een aanzienlijke sterische hindering. Het oplosmiddel kan tevens bestaan uit een mengsel van een waterige oplossing van één of meer basische verbindingen met één of meer organische oplosmiddelen. Voorbeelden daarvan zijn sulfolaan, polyethyleenglycolen, als zodanig of ge-20 mengd, in een concentratie, die 0 tot 60 gew.% kan bedragen. Het oplosmiddel zal dan een maximaal amine- of alkanolamine-gehalte van 60 gew.% bezitten.

Oplosmiddelen van het fysische type, zoals oplosmiddelen, die gebaseerd zijn op methanol, polyethyleenglycol of N-methyl-2-pyrro-25 lidon, kunnen eveneens bij de werkwijze volgens de uitvinding toegepast worden.

De gebruikelijke oplosmiddelen, die toegepast worden bij werkwijzen zoals bijvoorbeeld de oplosmiddelen, die in de handel gebracht worden onder de namen: UCARSOL, FLEXORB, SULFINOL, PURISOL, 30 IFPEXOL, RECTISOL, SELEXOL, MORPHYSORB en AMDEA, kunnen bij de uitvinding toegepast worden.

Op basis van het principe, dat het voorkeurstoepassingsgebied dat van een gas met grote hoeveelheden zure gassen is, is het bij de uitvinding toegepaste oplosmiddel met voordeel een mengsel van 35 methanol, water en een zware verbinding met fysische of chemische absorptievermogens voor C02 en/of H2S. De zware verbinding kan een polair oplosmiddel zoals dimethylformamide (DMF), N-methylpyrroli-don (NMP) of dimethylsulfoxide (DMSO) zijn. De zware verbinding kan tevens een chemisch oplosmiddel zoals een primair, secundair of 40 tertiair amine of alkanolamine of een mengsel daarvan zijn. Voor-

O

1^ - 7 - beelden hiervan zijn monoethanolamine, diethanolamine, diisopropa-nolamine, diglycolamine en methyldiethanolamine. Het oplosmiddel zal een methanolgehalte tussen 0 en 7 0 gew.% en een aminegehalte tussen 0 en 60 gew.% bezitten; bij voorkeur minder dan 50 gew.% 5 methanol en minder dan 40 gew.% amine bevatten. Het oplosmiddel kan in plaats van een amine een alkanolamine met een gehalte tussen 0 en 60 gew.% bevatten. De aanwezigheid van methanol impliceert de integratie van de uitvinding in een gebruikelijke techniek zoals beschreven in het octrooischrift FR-B-2.743.083.

10 De werkwijze wordt hierna nader beschreven aan de hand van het schema van figuur 1.

Het te behandelen gas, dat toegevoerd wordt door leiding 1, bevat zure verbindingen en zwavelverbindingen. Afhankelijk van de bewerkingen, die voorafgaand aan de ontzuringsafdeling uitgevoerd 15 worden, kan dit gas eventueel methanol bevatten. Het wordt door leiding 1 toegevoerd in de onderzijde van de primaire absorptie-afdeling 2. Het wordt in contact gebracht met een oplosmiddel, dat aan de bovenzijde van de kolom door leiding 6 wordt toegevoerd. De temperatuur van het door leiding 6 toegevoerde oplosmiddel wordt 20 geregeld met behulp van de warmtewisselaar 35. De werkomstandigheden in afdeling 2 (druk, temperatuur en stroomsnelheid van het oplosmiddel) worden zodanig bepaald, dat een voldoende absorptie van C02 en/of H2S wordt verkregen. Het door leiding 3 uit afdeling 2 afgevoerde gas is bevrijd van het grootste gedeelte van het C02 25 en/of H2S, doch bevat nog steeds zwavelverbindingen, COS en/of CS2. Het oplosmiddel, dat zure verbindingen, C02 en/of H2S bevat, wordt door leiding 7 uit afdeling 2 afgevoerd.

Het gas wordt dan door leiding 3 naar de secundaire absorptie-afdeling 4 geleid, waarin het in contact gebracht wordt met een 30 oplosmiddel van dezelfde aard als het in de primaire absorptie-afdeling 2 toegevoerde oplosmiddel. De temperatuur van het aan de bovenzijde van afdeling 4 door leiding 8 toegevoerde oplosmiddel wordt geregeld door middel van de warmtewisselaar 34. De werkomstandigheden in afdeling 4 (druk, temperatuur en stroomsnelheid van 35 het oplosmiddel) worden zodanig bepaald, dat een voldoende hoeveelheid zwavelverbinding geabsorbeerd wordt om te voldoen aan de voor het behandelde gas gestelde eisen. Het door leiding 5 uit afdeling 4 af gevoerde gas is bevrijd van de zure verbindingen en de zwavelverbindingen. Het oplosmiddel, dat zwavelverbindingen bevat, wordt 40 door leiding 9 uit afdeling 4 afgevoerd.

1013853 - 8 -

De werkdrukken in de afdelingen 2 en 4 komen afgezien van de drukvervallen overeen met de druk van het gas in leiding 1. De temperaturen van de door leidingen 6 en 8 toegevoerde oplosmiddelen kunnen variëren tussen 20 en 70°C en hangen af van het dauwpunt van 5 het te behandelen gas. De temperatuur van het door leiding 8 toegevoerde oplosmiddel is gelijk aan of enigszins hoger dan de temperatuur van het door leiding 6 toegevoerde oplosmiddel. De stroomsnelheid van het in de primaire absorptie-afdeling 2 toegevoerde oplosmiddel wordt zodanig bepaald, dat een voldoende hoeveelheid C02 10 en/of H2S wordt geabsorbeerd. De stroomsnelheid van het in de secundaire absorptie-afdeling 4 toegevoerde oplosmiddel wordt zodanig bepaald, dat de achtergebleven zwavelverbindingen in het gas verwijderd worden. Deze in de afdeling 4 toegevoerde stroom oplosmiddel kan in hoeveelheid variëren en kan 20 tot 100% van de in de 15 primaire absorptie-afdeling 2 toegevoerde stroom oplosmiddel bedragen.

De twee absorptie-afdelingen kunnen de vorm bezitten van twee kolommen met een verschillende afmeting, diameter en hoogte en worden voorzien van platen of van gestapelde of willekeurige pakkin-20 gen. Elke kolom wordt in werking gesteld onder tegenstroom- omstandigheden. De beide afdelingen kunnen met voordeel de twee boven elkaar geplaatste zones van een enkele kolom zijn, zoals toegelicht is in het octrooischrift FR-B-2.600.554.

Het door leiding 7 toegevoerde oplosmiddel wordt geëxpandeerd 25 in het ontspanningsvat 10 tot een druk, die tussen de druk van de absorptie-afdeling 2 en 4 en de druk van de regeneratiekolom 18 ligt. Tijdens deze expansie worden de tegelijkertijd door dit oplosmiddel in de primaire absorptie-afdeling geabsorbeerde koolwaterstoffen gedesorbeerd in de vorm van een gasvormig effluent. Het 30 koolwaterstoffen-bevattende gasvormige effluent wordt uit vat 10 afgevoerd door leiding 11, terwijl het aan koolwaterstoffen verarmde oplosmiddel door leiding 15 uit vat 10 wordt afgevoerd. Het gasvormige effluent bevat tevens een hoeveelheid C02 en/of H2S, die afhangt van de aanvankelijke samenstelling van het te behandelen 35 gas 1 en van de werkomstandigheden in afdeling 2. Het door leiding 11 in de waskolom 12 toegevoerde gasvormige effluent wordt in tegenstrooms contact gebracht met het door leiding 9 toegevoerde oplosmiddel. In de waskolom 12 worden tengevolge van de zure-basische mededinging tussen de verschillende zure verbindingen (C02 40 en/of H2S) en zwavelverbindingen (thiolen, COS en/of CS2) de s r\.· _ ^ \x. '*·>.*· 'S V*.

v '* y •'i* - 9 - zwavelverbindingen, die in hoofdzaak fysisch geabsorbeerd zijn door het oplosmiddel, gedesorbeerd en afgevoerd aan de bovenzijde van kolom 12 met het gasvormige effluent door leiding 13, terwijl de in het gasvormige effluent aanwezige zure verbindingen geabsorbeerd 5 worden door het aan de onderzijde van kolom 12 door leiding 14 afgevoerde oplosmiddel.

De waskolom kan platen, gestapelde of willekeurige verpakkingen bevatten. De temperatuur van het in de waskolom toegevoerde oplosmiddel kan variëren tussen 40 en 80°C.

10 De twee oplosmiddelfracties, die zure verbindingen bevatten en toegevoerd worden door leidingen 14 en 15, worden tezamen vermengd en vervolgens door opeenvolgende leidingen 16 en 17 toegevoerd aan de regeneratiekolom 18. Deze regeneratiekolom bestaat uit een des-tillatiekolom, waarin de zure verbindingen gestript worden door de 15 dampen van het oplosmiddel, dat aan de kook gehouden wordt door middel van het verhittingselement 19. Een aan de onderzijde van kolom 18 door leiding 21 afgevoerde oplosmiddelfractie wordt naar het verhittingselement 19 geleid en vervolgens opnieuw door leiding 22 in de onderzijde van kolom 18 geleid. De oplosmiddeldampen wor-20 den afgevoerd aan de bovenzijde van de kolom 18 door leiding 24 en vervolgens gecondenseerd in een warmtewisselaar 25. Het condensaat wordt door leiding 2 6 naar het scheidingsvat 27 geleid. De aan de onderzijde van het scheidingsvat 27 verkregen vloeibare fractie wordt door leiding 29 teruggevoerd naar kolom 18, terwijl het aan 25 de bovenzijde van het scheidingsvat 27 door leiding 28 afgevoerde gas in hoofdzaak zure verbindingen, C02 en/of H2S bevat. Het aan de onderzijde van de kolom geregenereerde oplosmiddel, dat bevrijd is van de zure verbindingen, wordt afgevoerd door leiding 23.

De werkdruk van de regeneratiekolom 18 varieert in het alge-30 meen tussen 0,2 en 1 MPa. De temperatuur aan de onderzijde van de kolom kan tussen 100 en 150°C gehouden worden, hetgeen leidt tot een temperatuur tussen 80 en 120°C aan de bovenzijde van de kolom. De temperatuur van het condensaat bij de afvoer van de warmtewisselaar 25 varieert in het algemeen tussen 20 en -30°C.

35 Het aan de onderzijde van kolom 18 verkregen geregenereerde oplosmiddel is bevrijd van de zure verbindingen C02 en H2S. Het wordt vervolgens teruggeleid naar de primaire en secundaire absorptie-afdelingen 2 en 4 door middel van opeenvolgende leidingen 23 en 31, vervolgens pomp 32 en tenslotte leiding 33, die de warmtewisselaars 4 0 34 en 35 voorziet. Het te regenereren oplosmiddel, dat toegevoerd 'i ö 1 S 8 5 Ö * - 10 - wordt door leiding 16, kan voorverwarmd worden door het geregenereerde oplosmiddel, dat door leiding 23 toegevoerd wordt aan de warmtewisselaar 30, door middel van indirecte verwarming. De warmtewisselaar 30 wordt bij voorkeur enerzijds tussen leidingen 16 en 5 17 en anderzijds tussen leidingen 23 en 31 opgesteld.

Figuur 2 toont een andere manier om het geregenereerde oplosmiddel van kolom 18 toe te voeren aan de absorptie-afdelingen 2 en 4. De aan de hand van figuur 2 beschreven werkwijze neemt bepaalde elementen van de werkwijze van figuur 1 over en is hierin geinte-10 greerd. Aan de onderzijde van kolom 18 wordt een geregenereerde oplosmiddelfractie afgevoerd en toegevoerd aan de primaire absorp-tie-afdeling 2 door achtereenvolgens leiding 81, pomp 83, leiding 82 van de warmtewisselaar 35 en leiding 6. Op een tussenliggend niveau tussen de onderzijde en de bovenzijde van de regeneratie-15 kolom 18, waar geschikte thermodynamische omstandigheden overheersen, wordt een geregenereerde oplosmiddelfractie afgevoerd door leiding 80. Deze oplosmiddelfractie wordt door leiding 80 naar pomp 84 en vervolgens naar warmtewisselaar 34 geleid en door leiding 8 toegevoerd aan de secundaire absorptie-afdeling 4. De afvoer op een 20 tussenliggend niveau van de regeneratiekolom 18 maakt het mogelijk om een oplosmiddel te verkrijgen, waarvan de samenstelling verschilt van die van het aan de onderzijde van kolom 18 afgevoerde oplosmiddel. Deze afvoer maakt het in het bijzonder mogelijk om een geregenereerd oplosmiddel met een hogere concentratie aan verbin-25 dingen, zoals bijvoorbeeld methanol en/of sulfolaan te verkrijgen, waarvan het fysische absorptievermogen meer geschikt is voor het absorberen van zwavelverbindingen dan zure verbindingen. Aldus wordt het op een tussenliggend niveau onttrokken oplosmiddel met voordeel in de secundaire absorptie-afdeling in contact gebracht 3 0 met het door leiding 3 toegevoerde gas om de daarin aanwezige zwavelverbindingen te absorberen. De samenstelling van het door leiding 80 afgevoerde oplosmiddel hangt af van de samenstelling van het bij de werkwijze toegepaste oplosmiddel en de in kolom 18 in de nabijheid van het afvoerpunt heersende thermodynamische omstandig-35 heden. De plaats van de afvoer wordt zodanig gekozen, dat een geregenereerd oplosmiddel met de gewenste absorptie-eigenschappen wordt verkregen.

Zonder buiten het kader van de uitvinding te treden is het mogelijk om de wijzen van levering van het geregenereerde oplosmid-40 del uit de regeneratiekolom 18 aan de primaire en secundaire , ! 1 t C »*> . * : ^ · C c C w - 11 - absorptie-afdelingen 2 en 4 te combineren. Enerzijds kan het geregenereerde oplosmiddel afgevoerd worden op één of meer niveaus van de kolom 18 om anderzijds naar de primaire absorptie-afdeling 2 en/of de secundaire absorptie-afdeling 4 geleid te worden.

5 Afhankelijk van de hoeveelheid zure verbindingen en zwavelver- bindingen in het te behandelen gas en afhankelijk van de werkomstandigheden in de absorptie-af delingen kan het niet nodig zijn om al het in leiding 9 circulerende oplosmiddel te gebruiken om het gasvormige effluent in de absorptiekolom 12 te wassen. De schema-10 tisch in figuur 3 weergegeven en in de in figuur 1 getoonde werkwijze geïntegreerde werkwijze is bestemd om een gedeelte van het in leiding 9 circulerende oplosmiddel te regenereren door een eenvoudige expansie. Een fractie van het in leiding 9 circulerende oplosmiddel wordt afgevoerd door leiding 36, verwarmd in een warmtewis-15 selaar 49 en vervolgens naar het ontspanningsvat 37 geleid. De temperatuur- en drukomstandigheden van het ontspanningsvat 37 worden zodanig geregeld, dat slechts de bij het contact in de tweede absorptie-afdeling 4 met het oplosmiddel meegesleepte zwavelverbin-dingen en koolwaterstoffen worden gedesorbeerd. De gedesorbeerde 20 zwavelverbindingen en koolwaterstoffen worden uit het vat 37 afgevoerd door leiding 38 en gecombineerd met het door leiding 13 uit waskolom 12 toegevoerde gas, om gebruikt te worden als brandstof-gas. Het aan de onderzijde van vat 37 door leiding 39 af gevoerde geregenereerde oplosmiddel wordt gemengd met het geregenereerde 25 oplosmiddel uit de warmtewisselaar 30, dat in leiding 31 circuleert .

Om vrijwel al het C02 en/of H2S in de primaire absorptie-afdeling te absorberen, is het voordelig om gebruik te maken van verscheidene expansieniveaus voor het oplosmiddel uit de primaire 30 absorptie-afdeling. Aldus wordt volgens de in figuur 4 getoonde werkwijze, die geïntegreerd is in de werkwijze van figuur 1, de combinatie van het door leiding 15 uit het ontspanningsvat 10 afgevoerde oplosmiddel en het door leiding 14 uit de waskolom 12 afgevoerde oplosmiddel door leiding 16 toegevoerd aan het ontspan-35 ningsvat 20 om geëxpandeerd te worden bij een druk, die ligt tussen de druk van het ontspanningsvat 10 en de druk van de regeneratie-kolom 18. Het aan de bovenzijde van het ontspanningsvat 20 verkregen gas bezit een hoog gehalte aan zure verbindingen. Wanneer het toegepaste oplosmiddel methanol bevat, kan het aan de bovenzijde 40 van het ontspanningsvat 20 verkregen gas eveneens methanol bevat- 1 'i - 12 - ten. Dit gas wordt door leiding 41 naar de bovenste zone van de regeneratiekolom 18 geleid op een toevoerpunt, dat zich boven het toevoerpunt van leiding 17 bevindt. Het aan de onderzijde van dit vat 20 verzamelde oplosmiddel is gedeeltelijk geregenereerd. Een 5 fractie van dit oplosmiddel wordt door leiding 40 teruggevoerd naar een warmtewisselaar 42 om zijn temperatuur te regelen en vervolgens door leiding 43 toegevoerd aan de primaire absorptie-afdeling op een tussenliggend niveau tussen de onderzijde en de bovenzijde. De rest van het aan de onderzijde van het vat 20 door leiding 17 10 verzamelde oplosmiddel wordt naar de regeneratiekolom geleid.

Voorts is het mogelijk om de in de primaire absorptie-afdeling 2 geabsorbeerde hoeveelheid C02 en/of H2S te verhogen door de temperatuur in het onderste gedeelte van de kolom te regelen. Dit kan bereikt worden door een bijzonder ontwerp van de afdeling 2, dat 15 een regeling van de temperatuur door indirecte koeling van dit onderste gedeelte door middel van een koelvloeistof mogelijk maakt. Gezien de temperatuurniveaus aan de onderzijde van de primaire absorptie-afdeling 2 wordt met voordeel gebruik gemaakt van een koelkringloop, die een recirculatie van een fractie van het oplos-20 middel mogelijk maakt. In figuur 5 wordt een aan de onderzijde van de afdeling 2 door leiding 45 afgevoerde oplosmiddelfractie gekoeld door de warmtewisselaar 47 en vervolgens teruggevoerd in de primaire absorptie-afdeling 2 door leiding 47 op een tussenliggend niveau tussen de bovenzijde en de onderzijde. De koeling van het 25 oplosmiddel maakt het mogelijk om een groter absorptievermogen te verkrijgen en maakt het tegelijkertijd mogelijk om de werktempera-tuur aan de onderzijde van de afdeling te verlagen, zodat de hoeveelheid geabsorbeerde zure verbindingen wordt verhoogd.

De in figuur 1 beschreven werkwijze voor het ontzuren van 30 aardgas kan opgenomen worden in de in het octrooischrift FR-B-2.743.083 beschreven werkwijze om de dehydratatie- en strippende werkingen daaraan toe te voegen. Dit octrooischrift stelt voor om voorafgaand aan de ontzuringstrap het te behandelen gas in contact te brengen met een methanoloplossing om de methanol te winnen. Dit 35 octrooischrift stelt tevens voor om na de dehydratatietrap het gas te koelen en vervolgens te scheiden in een vat in een licht en gasvormig koolwaterstofeffluent, de zwaardere koolwaterstoffen in vloeibare vorm en een waterige methanoloplossing, die teruggevoerd wordt naar de bewerking.

40 Figuur 6 toont een voorbeeld van de integratie van de ontzu-

1 0 98 5S

- 13 - ringswerkwijze volgens de onderhavige uitvinding in de werkwijze, die beschreven is in het octrooischrift FR-B-2.743.083. Het symbool 70 vertegenwoordigt de in figuur 1 toegelichte werkwijze. De leidingen 1 en 5, die respectievelijk leiden naar en van het symbool 5 70, komen overeen met de leidingen 1 en 5 van figuur 1.

Het te behandelen gas wordt aangevoerd door leiding 50. Een gedeelte van dit gas wordt door leiding 51 in het contactapparaat 56 geleid, waarin het in tegenstrooms contact gebracht wordt met een oplossing van methanol in water, die toegevoerd wordt door lei-10 ding 61. Aan de onderzijde van het contactapparaat 56 wordt een in hoofdzaak van methanol bevrijde waterige fase afgevoerd door leiding 52. Aan de bovenzijde van het contactapparaat 56 wordt een methanol-bevattend gas gewonnen door leiding 62 en gemengd met de gasfractie, die overblijft in leiding 50 na afvoer door leiding 51. 15 Dit gasmengsel wordt dan door leiding 1 toegevoerd aan de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, die weergegeven wordt door het symbool 70.

Het van de werkwijze volgens de uitvinding afkomstige, door leiding 5 afgevoerde ontzuurde gas wordt aangevuld met methanol, 20 dat toegevoerd wordt door leiding 63. Het wordt vervolgens gekoeld, eerst door de warmtewisselaar 53 en vervolgens door de warmtewisselaar 54. De warmtewisselaar 54 werkt met een koelvloeistof, die afkomstig is uit een uitwendige keten. De koeling van het gas veroorzaakt condensatie van de zware koolwaterstoffen en condensatie 25 van een oplossing van methanol in water, doch de lichte koolwaterstoffen blijven in de gasvorm. Het verkregen driefasen-mengsel wordt gescheiden in vat 55. Het gedehydrateerde en ontzuurde lichte koolwaterstofgas wordt toegepast als koelmedium in de warmtewisselaar 53 en vervolgens afgevoerd door leiding 57. De zware koolwa-30 terstoffen worden afgevoerd door leiding 59. De oplossing van methanol in water wordt afgevoerd aan de onderzijde van het vat 55 door leiding 58 en door pomp 60 teruggevoerd naar de bovenzijde van het contactapparaat 56 door middel van leiding 61.

Het volgende voorbeeld licht het belang van de onderhavige 35 uitvinding toe.

Beschouwd wordt een aardgas met een hoog gehalte aan zure gassen, dat uitgedrukt in mol 4% C02, 21% H2S, 55% methaan, 11% ethaan en voor de rest zwaardere koolwaterstoffen bevat. Dit gas bevat tevens 300 dpm methaanthiol en ethaanthiol.

4 0 Bij een stroomsnelheid van 100.000 NmVuur wordt dit gas eerst ✓ r „ - 14 - in contact gebracht met een waterige methanoloplossing om de daarin aanwezige methanol te winnen. Het methanol-bevattende gas wordt dan naar de primaire absorptie-afdeling 2 geleid. Het gas wordt behandeld door het in tegenstroom bij 45°C en onder een absolute druk 5 van 7,5 MPa in contact te brengen met 300 m3/uur oplosmiddel van 50°C, waarbij dit oplosmiddel een mengsel van methanol, water en diethanolamine is. In deze primaire absorptie-afdeling 2 wordt vrijwel al het C02 en H2S geabsorbeerd door het oplosmiddel, evenals 60% van de thiolen.

10 In de secundaire absorptie-afdeling 4 wordt het gas in contact gebracht met 150 m3/uur oplosmiddel bij een temperatuur van 45°C. De achtergebleven hoeveelheden C02 en H2S worden gebonden, evenals vrijwel alle nog in het gas aanwezige thiolen. Het bij de afvoer van deze secundaire absorptie'-afdeling 4 verkregen gas bevat minder 15 dan 5 dpm H2S, minder dan 100 dpm C02 en minder dan 50 dpm thiolen, in hoofdzaak bestaande uit ethaanthiol.

Het aldus verkregen gas wordt dan in de warmtewisselaars 53 en 54 gekoeld om te voldoen aan de transportvereisten met betrekking tot condenseerbare koolwaterstoffen en watergehalte. Een gas, dat 20 vrij is van zure verbindingen, een vloeibare koolwaterstoffase en een methanol-bevattende waterige fase, die teruggevoerd wordt naar het contactapparaat 56 aan het begin van de werkwijze, worden aldus in het vat 55 verkregen.

Het uit de primaire absorptie-afdeling 2 afkomstige oplosmid-25 del wordt geëxpandeerd in een vat 10 tot 2,5 MPa. Tijdens deze expansie worden de met het oplosmiddel meegesleepte koolwaterstoffen en thiolen vrijgemaakt, evenals een aanzienlijke fractie van zure gassen. Dit gasvormige effluent wordt in de waskolom 12 in tegenstroom in contact gebracht met 10% van het uit de secundaire 30 absorptie-afdeling 4 komende oplosmiddel. Het verkregen gas bestaat in hoofdzaak uit koolwaterstoffen en bevat minder dan 0,2 mol% H2S. Vrijwel de gehele hoeveelheid thiolen is in het gas aanwezig. Het uit deze waskolom 12 afgevoerde oplosmiddel wordt naar een ontspan-ningsvat 20 geleid.

35 Het uit dit ontspanningsvat 20 afkomstige oplosmiddel wordt dan gewoonlijk geregenereerd in een regeneratiekolom 18, die werkt met een temperatuur van 120°C aan de onderzijde van de kolom. 25.000 NmVuur zure gassen, die 16 mol% C02 en 84 mol% H2S bevatten, worden aan de bovenzijde van de kolom verkregen.

40 Het uit de secundaire absorptie-afdeling 4 afkomstige oplos- - 15 - middel, af gezien van de 10%, die naar de waskolom 12 wordt geleid om het uit het ontspanningsvat 10 afgevoerde gas te wassen, wordt in de warmtewisselaar 49 verwarmd en in vat 37 geëxpandeerd. De verwarming kan uitgevoerd worden door gebruik te maken van een 5 fractie van het geregenereerde oplosmiddel, dat bij hoge temperatuur aan de onderzijde van de regeneratiekolom is verkregen. De in de secundaire absorptie-afdeling 4 gebonden thiolen en koolwaterstoffen worden vrijgemaakt. Het verkregen gas wordt gemengd met het uit de waskolom 12 afkomstige gas om gebruikt te worden als brand-10 stofgas. Het verkregen oplosmiddel wordt gemengd met het geregenereerde oplosmiddel uit regeneratiekolom 18.

1 0 1 98 5S

Claims

1. Werkwijze voor het ontzuren van een aardgas, dat zure verbindingen, die ten minste verbindingen van kooldioxide en zwavelwaterstof omvatten, en zwavelverbindingen, die ten minste één van de verbindingen van de groep van de thiolen, COS en CS2 omvatten, 5 bevat, die de volgende trappen bevat: a) in contact brengen van het aardgas met een geregenereerd oplosmiddel in een primaire absorptie-afdeling ter verkrijging van een aan zure verbindingen verarmd gas en een oplosmiddel, dat zure verbindingen en koolwaterstoffen bevat, 10 b) in contact brengen van het aan zure verbindingen verarmde gas met een geregenereerd oplosmiddel ter verkrijging van een aan zure verbindingen en zwavelverbindingen verarmd gas en een oplosmiddel, dat zwavelverbindingen bevat, c) expanderen van ten minste een eerste fractie van het oplosmid- 15 del, dat zure verbindingen en koolwaterstoffen bevat, ter vorming van een gasvormig effluent, dat koolwaterstoffen en zure verbindingen bevat, en een oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat en bevrijd is van koolwaterstoffen, en d) in contact brengen van het gasvormige effluent, dat koolwater- 20 stoffen en zure verbindingen bevat, met ten minste een eerste fractie van het oplosmiddel, dat zwavelverbindingen bevat, ter verkrijging van een gas, dat koolwaterstoffen en zwavelverbindingen bevat en bevrijd is van zure verbindingen, alsmede een oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, die e) het destilleren van het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat en bevrijd is van koolwaterstoffen, van trap c) en het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat, van trap d) , ter verkrijging van een gas, dat zure verbindingen bevat, en een geregenereerd oplosmiddel, 30 dat teruggevoerd wordt naar ten minste één van de trappen a) en b) omvat.

3. Werkwijze volgens één der conclusies 1 en 2, die: f) het in een destillatiekolom destilleren van het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat en bevrijd is van koolwaterstoffen, van 35 trap c) en het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat, van trap d) ter verkrijging van een gas, dat zure verbindingen bevat, en op een tussenliggend niveau tussen de bovenzijde en de onderzijde van de kolom, een geregenereerd oplosmiddel, dat teruggevoerd wordt • r ' '· \ V_. N_ - 17 - naar ten minste trap b) omvat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, die: g) het expanderen van het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat en bevrijd is van koolwaterstoffen, van trap c) ter verkrijging van 5 een gas, dat zure verbindingen bevat, en een aan zure verbindingen verarmd oplosmiddel omvat.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, die: h) het in een destillatiekolom destilleren van ten minste een eerste fractie van het aan zure verbindingen verarmde oplosmiddel van 10 trap g) en het oplosmiddel, dat zure verbindingen bevat, ter verkrijging van een gas, dat zure verbindingen bevat, en een geregenereerd oplosmiddel, dat teruggevoerd wordt naar ten minste één van de trappen a) en b) omvat.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, die: 15 i) het toevoeren van het gas, dat zure verbindingen bevat, van trap g) in de destillatiekolom omvat.

7. Werkwijze volgens één der conclusies 4-6, die: j) het toevoeren van een tweede fractie van het aan zure verbindingen verarmde oplosmiddel van trap g) in de primaire absorptie- 20 afdeling omvat.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, die: k) het expanderen van een tweede fractie van het oplosmiddel, dat zwavelverbindingen bevat, van trap d) ter vorming van een gas en een geregenereerd oplosmiddel, dat teruggevoerd wordt naar ten min- 25 ste één van de trappen a) en b) omvat.

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, die: l) het koelen van een tweede fractie van het oplosmiddel, dat zure verbindingen en koolwaterstoffen bevat, van trap a) , en het vervolgens opnieuw toevoeren daarvan aan de primaire absorptie-afdeling 3. omvat.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, die: m) voorafgaand aan trap a) het in contact brengen van ten minste één eerste fractie van het aardgas met een oplossing van methanol in water ter verkrijging van een methanol-bevattende gasvormige 35 fractie, gemengd met de overige fractie van het aardgas, dat naar trap a) wordt geleid met het aardgas, en n) na trap b) , het koelen van het aan zure verbindingen en zwavelverbindingen verarmde gas ter verkrijging van ten minste één oplossing van methanol in water, die teruggevoerd wordt naar trap m) 40 omvat. fj 'f t**' Λ ί=“ Λ I - 18 -

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het oplosmiddel bestaat uit een waterige oplossing, die methanol en een mengsel van amine en alkanolamine bevat.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de methanol, het 5 amine en alkanolamine elk 0 tot 60 gew.% van het oplosmiddel vormen .

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het oplosmiddel bestaat uit een waterige oplossing, die sulfolaan en een mengsel van amine en alkanolamine bevat.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij het sulfolaan, het amine en het alkanolamine elk 0 tot 60 gew.% van het oplosmiddel vormen. rs —— /v -f . ·