NO328802B1 - Fremgangsmate og system for gjenvinning av glykol/saltholdige strommer. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og system for gjenvinning av glykol/saltholdige strømmer

Foreliggende oppfinnelse omhandler en separering av glykol/vann. I særdeleshet omhandler oppfinnelsen en fremgangsmåte og et system for å gjenvinne glykol fra glykol/saltholdige strømmer fremstilt fra olje- eller naturgassbrønner.

Et vanlig problem forbundet med fremstilling av naturgass er dannelsen av hydrater. Hydrater er faste forbindelser som danner krystaller og ligner snø av utseende. De dannes gjennom en reaksjon av naturgass med vann, og består etter at de er dannet av omtrent 10% hydrokarbon og omtrent 90% vann. For å hindre at produksjonslinjer og utstyr tilstoppes av hydrater, er det vanlig å sprøyte et hydrathemmende middel inn i gassbrønnen.

Ved offshorefremstilling av gass, er metanol tradisjonelt blitt anvendt som hydrathemmende middel fordi det senket frysepunktet i vanndamp og således hindret hydratdannelse i gjennomstrømningslinjene. Metanolen ble fremstilt fra brønnen sammen med saltoppløsningen, og man kvittet seg ofte med metanol/saltoppløsningen ved å dumpe den i havet.

I den senere tid har økonomiske og miljømessige hensyn tvunget offshoreprodusenter av hydrokarbon til å vurdere teknikker for gjenvinning av hydrathemmende midler fra hemmer/saltholdige strømmer. Fremgangsmåter som gjenvinner metanol fra metanol/saltholdige strømmer er kjent for fagfolk på området, men det finnes imidlertid ulemper ved disse fremgangsmåtene. I særdeleshet etterlater fremgangsmåtene for gjenvinning av metanol en stor mengde metanol i den saltholdige strømmen som går tapt under avfallshåndteringen. Derfor fortsetter miljøproblemene forbundet med avfallshåndtering av den saltholdige strømmen å eksistere. I tillegg går noe metanol tapt sammen med dampfasen. Fordi metanol går tapt i gjenvinningsprosessen, må ytterligere metanol anskaffes og transporteres til offshoreplattformen for å erstatte tapene.

Anvendelse av glykol som hydrathemmende middel i naturgass-strømmer inneholdende ferskvannsdamp er kjent. Fremgangsmåter for gjenvinning av glykol fra strømmer av glykol/vann er også kjent for fagfolk på området. Disse systemene er vanligvis konstruert for å fremstille glykol/vannstrømmer som har mellom femti % og nittifem % glykol.

Som vist i Fig. 1, besto glykolgjenvinningssystemer på tidligere fagområde primært av et destillasjonstårn 10, hvori glykolen ble konsentrert ved å avdestillere det ledsagende vannet. En naturgass-strøm inneholdende glykol og vann ble ført inn i en serie separatorbeholdere 12 og 14, hvor trykket ble redusert for å flash-destillere (flash off) naturgassen. Glykol/vannstrømmen ble deretter ledet inn i destillasjonstårnet 10, hvor den ble varmet opp av fraksjoneringskoker 16, typisk en dampfraksjoneringskoker, for å drive vannet over topp og konsentrere glykolen. Glykolstrømmen som ble gjenvunnet, fremstilt gjennom denne prosessen, var omtrent nittini prosent glykol.

Mens glykol er et effektivt hydrathemmende middel for anvendelse i natur-gassbrønner, er systemene for glykolgjenvinning fra tidligere fagområde ikke særlig egnet for gjenvinning av glykol fra glykol/saltholdige oppløsninger fremstilt fra naturgassbrønner.

Ett særskilt problem med systemet fra tidligere fagområde ifølge Fig. 1, forårsakes av saltet og andre tørrstoffer som de glykol/saltholdige strømmene inneholder. Glykol/saltholdige strømmer fremstilt fra naturgassbrønner inneholder typisk mellom førti prosent (40%) og seksti prosent (60%) glykol, seksti prosent (60%) og førti prosent (40%) vann med ti prosent (10%) til tjuefem prosent (25%) vektprosent oppløst salt i det fremstilte vannet. Destillasjonsprosessen resulterer ofte i utfelling av saltet, som kan forurense og stoppe til gjenvinningssystemet.

I tillegg er glykolgjenvinningssystemene fra tidligere fagområde, som for eksempel vist i Fig. 1, ytterst energiintensive. Destillasjonstårn 10 krever en fraksjoneringskoker 16 for å tilveiebringe den nødvendige varmen for å drive bort vanndampen. Det nødvendige varmekravet fra fraksjoneirngskoker 16 er betydelig, tilnærmelsesvis 300 MM BTU's pr. time for nominelt 5.000 fat pr. dag ("BPD") glykolgjenvinningsenhet.

Det eksisterer således et behov for en miljøsikker og energieffektiv fremgangsmåte for gjenvinning av hydrathemmende midler som fremstilles fra olje- og naturgassbrønner sammen med en saltholdig strøm. I særdeleshet eksisterer det et behov for en fremgangsmåte som gjenvinner glykol fra glykol/saltholdige strømmer fremstilt fra olje- og naturgassbrønner, som er mindre energiintensiv enn systemene på tidligere fagområde, og som ikke utsettes for problemer som begroing og tilstopping forårsaket av salt og andre tørrstoffer i strømmen. I tillegg eksisterer behovet for et slikt glykolgjenvinningssystem som kan anvendes ved offshore produksjonsplattformer.

I korthet er foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og et system for gjenvinning av glykol fra en strøm av glykol og saltoppløsning som er fremstilt fra en oljebrønn eller en naturgassbrønn, slik det er nærmere angitt i de etterfølgende selvstendige krav. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en energieffektiv fremgangsmåte for gjenvinning og et system som evner å håndtere saltoppløsning og andre tørrstoffer som befinner seg i den glykol/saltholdige strømmen.

Systemet ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter tre effekt fordampersystemer i serie. Hvert effekt fordampningssystem omfatter en fordamper, en separatorbeholder, produktpumper og et system for fjerning av tørrstoffer. Tredoble effekt fordampningssystemer har vært kjent for fagfolk på området ved konsentrering av andre oppløsninger. Anvendelse av slike systemer til gjenvinning av glykol fra glykol/saltholdige strømmer er imidlertid nytt. En særlig ny karakteristisk egenskap ved foreliggende oppfinnelse er kombinasjonen av et tredobbelt effekt fordampersystem med systemer for fjerning av tørrstoffer. Systemene for fjerning av tørrstoffer kan være en kombinasjon av en hydrosyklon og silkurver, en skivesentrifuge med kontinuerlig dyse, eller andre systemer for fjerning av tørrstoffer som er kjent for fagfolk på området.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er en ny fremgangsmåte som anvender det tredoble effektive fordampningssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse til å fjerne salt og andre tørrstoffer, samt overskytende vann, idet den etterlater en glykolstrøm som kan anvendes på nytt som et hydrathemmende middel. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse innledes ved å forvarme en glykol/saltholdig strøm omfattende tilnærmelsesvis femti prosent (50%) glykol. Strømmen gjøres deretter til gjenstand for tre fordampningssykluser.

Den første fordampningssyklusen omfatter å føre den forvarmede strømmen inn i en fordamper med nedsatt kokepunkt (suppressed boiling point fordamper), hvor strømmen varmes opp under et konstant trykk. Deretter senkes strømtrykket for å bevirke at del av vannet som strømmen inneholder fordamper eller flash-destilleres. Flash-strømmen føres deretter inn i en separatorbeholder, hvor vanndampen separeres fra den gjenværende væskestrømmen. Vanndampen fjernes fra separatoren og kondenseres. Den gjenværende glykol/saltholdige væskestrømmen pumpes deretter fra separatorbeholderen gjennom et system for fjerning av tørrstoffer, hvor utfe 1te salter og tørrstoffer fjernes.

De ovenfor nevnte trinnene for å føre strømmen inn i en fordamper for oppvarming under trykk, senking av strømtrykket for å bevirke en flash-destillasjon, separering av den gjenværende væskestrømmen fra dampstrømmen, kondensering av dampstrømmen og pumping av den gjenværende væskestrømmen gjennom et system for fjerning av tørrstoffer, for å fjerne salter og andre tørrstoffer, gjentas ytterligere to ganger.

For hver gang disse trinnene utføres, blir den gjenværende væskestrømmen mer konsentrert med glykol, og etter den tredje syklusen består sluttproduktet tilnærmelsesvis av nitti prosent (90%) glykol. For å maksimere energiens virkningsgrad i foreliggende oppfinnelses fremgangsmåte, anvendes varmeenergi fra vanndampen som utvikles i den tredje fordampningssyklusen til å forsyne varme til den andre fordampningssyklusen, og varmeenergien fra den andre fordampningssyklusen anvendes til å varme opp den første fordampningssyklusen. I tillegg kan varme fra sluttproduktet glykolstrømmen gjenvinnes og anvendes på forvarmingstrinnet.

En bedre forståelse av oppfinnelsen kan oppnås ved gjennomgang av den detaljerte beskrivelsen, fremsatt nedenfor, sammen med de ledsagende tegningene, hvori: Fig. 1 er et prosessflytdiagram for et system tidligere anvendt på fagområdet, hvor destillasjon anvendes for å fjerne vann fra strømmer av glykol/vann; Fig. 2 er et prosessflytdiagram for fremgangsmåten og systemet ifølge foreliggende oppfinnelse; Fig. 3 er et prosessflytdiagram for en utførelsesform av systemet for fjerning av tørrstoffer ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor det anvendes en hydrosyklon i kombinasjon med silkurver; og Fig. 4 er en alternativ utførelsesform av systemet for fjerning av tørrstoffer ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor det anvendes en skivesentrifuge.

Foreliggende oppfinnelse er et system for gjenvinning av glykol og en fremgangsmåte for anvendelse i forbindelse med blandinger av glykol og saltoppløsning (brine), som fremstilles fra et hydrokarbonmagasin under produksjonen av naturgass. Mens den effektive konsentrasjonen av glykol i den saltholdige oppløsningen (brine) kan variere avhengig av produksjonsbetingelser, anvendes fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse fortrinnsvis for å gjenvinne glykol fra strømmer som inneholder omtrent femti prosent (50%) glykol og omtrent femti prosent (50%) salt. Strømmen vil typisk inneholde omtrent tretten prosent (13%) natriumklorid. Fagfolk på området vil imidlertid oppfatte at fremgangsmåten og systemet ifølge foreliggende oppfinnelse er tilsvarende egnet til glykol/saltholdige strømmer med avvikende konsentrasjoner. Glykolinnholdet i de glykol/saltholdige strømmene vil imidlertid fortrinnsvis ligge innenfor området fra omtrent tjuefem prosent (25%) til omtrent syttifem prosent (75%).

I tillegg er fremgangsmåten og systemet ifølge foreliggende oppfinnelse anvendelig for forskjellige typer glykol anvendt som et hydrathemmende middel, inkludert etenglykol, dietenglykol og trietenglykol. Fremgangsmåtens betingelser referert til heri, henviser imidlertid til fremgangsmåter for gjenvinning av trietenglykol.

Ved henvisning til fremgangsmåtens betingelser heri, ligger den effektive prosesstemperaturen fortrinnsvis innenfor -9,4° C av den oppgitte prosesstemperaturen, og det effektive prosesstrykket ligger innenfor 69 kPa av det oppgitte prosesstrykket. Mer foretrukket bør den effektive prosesstemperaturen ligge innenfor -15° C av den oppgitte prosesstemperaturen, og det effektive prosesstrykket innenfor 20 kPa av det oppgitte prosesstrykket. Dessuten, ved henvisning til vakuumbetingelser, ligger det effektive prosesstrykket innenfor 30 mm Hg av det oppgitte prosesstrykket.

Under henvisning til Fig. 2, innledes fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse med å forvarme den glykol/saltholdige tilførselsstrømmen. Graden av forvarming avhenger av blandingens temperatur idet den fremstilles fra brønnen. Vanligvis vil denne temperaturen være på tilnærmelsesvis 4,4° C. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er imidlertid like anvendelig til blandinger fremstilt ved andre temperaturer. Den glykol/saltholdige tilførselsstrømmen forvarmes fortrinnsvis i to stadier for å maksimere energiøkonomiseringen.

En førstetrinns forvarmer 40, sammen med en andretrinns tilførselsforvarmer 42, anvendes for å forvarme tilførselsstrømmen fra omtrent 4,4° C til 98,9° C. Førstetrinns forvarmer 40 er fortrinnsvis en plate og ramme varmeveksler, som er alminnelig kjent. Dampkondens fra en første effekt fordamper 102 kan anvendes som varmekilde for førstetrinns forvarmer 40. Førstetrinns forvarmer 40 varmer vanligvis den glykolholdige tilførselsstrømmen med glykol opp til omtrent 32,2° C.

Andretrinns tilførselsforvarmer 42 varmer den glykol/saltholdige tilførsels-strømmen ytterligere opp etter at den forlater førstetrinns forvarmer 40. Andretrinns forvarmer 42 er fortrinnsvis en rørvarmeveksler. Sluttproduktet glykolstrømmen anvendes på rørsiden av varmeveksleren som varmekilde for andretrinns forvarmer 42. Dette gjør det mulig å gjenvinne varmeenegi fra glykolproduktstrømmen, som ellers ville gått tapt ved gjeninnsprøyting. Andretrinns forvarmer 42 varmer opp den glykol/saltholdige tilførselsstrømmen til omtrent 98,9° C.

Som det vil forstås, er forvarmingstrinnet et valgfritt trinn i fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Forvarming av tilførselsstrømmen øker imidlertid energiens virkningsgrad i fremgangsmåten. Det vil også oppfattes at type og størrelse på varmevekslerne som anvendes til forvarming kan variere avhengig av disponible strømtemperaturer og andre konstruksjonsbetraktninger, som vanligvis forstås av fagfolk på området. I tillegg kan andre varmekilder som er tilgjengelige på en produksjonsplattform anvendes som alternative varmekilder til forvarmingstrinnet.

Etter trinnet for forvarming, føres den glykol/saltholdige tilførselsstrømmen inn i et tredobbelt effekt fordampersystem, som har et første effekt fordampersystem 100, et andre effekt fordampersystem 80, og et tredje effekt fordampersystem 50. Begrepet tredobbelt effekt fordampersystemer er velkjent for fagfolk på området. Systemet ifølge foreliggende oppfinnelse har imidlertid gjort prosessen egnet for anvendelse ved gjenvinning av glykol fra glykol/saltholdige strømmer. Systemet og fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er i særdeleshet gjort egnet til å håndtere salt og andre tørrstoffer som de glykol/saltholdige strømmene inneholder. Fagfolk på området vil oppfatte at fremgangsmåten og systemet ifølge foreliggende oppfinnelse anvender en tilførselsanordning i retning bakover (reverse feed arrangement). I en tilførselsanordning i retning bakover har den mest konsentrerte oppløsningen av glykol/salt sin høyeste temperatur i første effekt fordampersystem 100, og den lavest konsentrerte oppløsningen er i det tredje effekt fordampersystemet 50.

Fordampningsprosessen innledes ved å føre tilførselsstrømmen inn i den tredje effekt fordamperen 52. Den tredje effekt fordamperen 52 er fortrinnsvis en rørvarmeveksler med titan- eller monelrør og en mantel av karbonstål. Fordamper 52 er i tillegg en fordamper med undertrykt kokepunkt, som er kjent for fagfolk på området. Tilførselsstrømmen overhetes i fordamper 52 til en temperatur på tilnærmelsesvis 98,9° C, mens kokepunktet undertrykkes som følge av et opprettholdt mottrykk på tilnærmelsesvis tjuefem 172 kPa av tilbakeslagskontrollventil 54. Mottrykket hindrer koking av den glykol/saltholdige tilførselsstrømmen inni fordamper 52, hvilket kan resultere i begroing forårsaket av saltet eller de andre tørrstoffene i strømmen. Mottrykk kan eventuelt opprettholdes med anvendelse av ventiler, rørinnsnevringer (piping restrictions), en strupeblende, hevning (elevation), eller andre innretninger kjent for fagfolk på området, for å opprettholde mottrykk.

Deretter reduseres strømtrykket idet strømmen føres inn i tredje effekt separator 56. Idet trykket senkes, koker den overhetede tilførselsstrømmen, og del av vannet fordamper inni separator 56. Separator 56 er en beholder som evner å motstå trykk på omtrent 689 kPa og også et fullt vakuum. Separator 56 har fortrinnsvis en konisk bunn 150 for å hindre utfelt salt og tørrstoffer i å akkumulere inni separator 56. Separator 56 kan være konstruert med flere skilleplater (multiple separation trays) 152 for å hindre glykolen i å bli ført oppover med vanndampen.

Tredje effekt separator 56 drives fortrinnsvis under vakuum for å muliggjøre flash-destillering ved en lavest mulig temperatur. Tredje effekt separator 56 vil typisk vedlikeholdes ved tilnærmelsesvis 140 mm Hg.

Den gjenværende glykol/saltholdige væskestrømmen separeres fra vanndampen i separator 56. Vanndampen forlater separator 56 fra toppen, og kondenseres i kondensator 62. Kondensator 62 er fortrinnsvis en rørvarmeveksler med titanrør og en mantel av 304 rustfritt stål. Sjøvann eller vann fra et kjøletårn kan anvendes til å fjerne varme i kondensator 62.

Fortetningen av vanndampen danner vakuumet til separator 56.1 tillegg understøtter en ejektorpumpe 64 vedlikeholdet av et vakuum for separatoren 56 ved å håndtere strømningen av alle typer ikke-kondenserbar damp.

Den gjenværende glykol/saltholdige væskeoppløsningen fjernes fra separator 56 med anvendelse av første effekts produktpumpe 58, og pumpes til system for fjerning av tørrstoffer 60, hvor salt og andre utfelte tørrstoffer fjernes. Systemet for fjerning av tørrstoffer 60 kan være i form av utførelsesformene drøftet nedenfor, eller enhver variasjon som vanligvis er kjent for fagfolk på området ved fjerning av tørrstoffer fra prosess-strømmer.

Konsentrasjonen av den glykol/saltholdige strømmen på dette punktet i fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er omtrent 52% glykol og omtrent 48% salt. En stor andel, omtrent femti prosent (50%) eller mer, av den glykol/saltholdige strømmen som fjernes fra separator 56, resirkuleres fortrinnsvis gjennom fordamper 52 sammen med tilførselsstrømmen. Resirkulering av glykol/saltet øker varmeavgivelsen og reduserer begroing som et resultat av øket hastighet gjennom rørene i varmeveksleren. Den gjenværende delen av den glykol/saltholdige strømmen ("52% glykolstrømmen") føres inn i det andre effekt fordampersystemet 80, hvor de ovenfor nevnte trinnene gjentas.

Den 52% glykolstrømmen føres inn i den andre effekt fordamperen 82, hvor den varmes opp fra tilnærmelsesvis 60,6° C til tilnærmelsesvis 114,4° C under et trykk på omtrent 18 kPa. Den andre effekt fordamperen 82 er en fordamper med undertrykt kokepunkt av lignende konstruksjon som den tredje effekt fordamperen 52. Trykkbegrensningsventil 84 opprettholder mottrykket på strømmen, mens fordamper 82 overheter strømmen. Trykket på strømmen som forlater fordamper 82 reduseres idet den føres inn i andre effektseparator 86. Andre effektseparator 86 er av lignende konstruksjon som tredje effektseparator 56.

Når trykket på den utgående strømmen fra fordamper 82 faller, koker den og del av vannet fordamper inni separator 86. Den andre effektseparatoren 86 blir typisk vedlikeholdt ved tilnærmelsesvis 760 mm Hg eller 0 kPa.

Den gjenværende glykol/saltholdige væskestrømmen separeres fra vanndampen i separator 86. Vanndampen forlater separator 86 fra toppen, og kondenseres i tredje

effekt fordamper 52, hvor den samtidig overfører varme til tilførselsstrømmen. Som det vil bli oppfattes, øker gjenvinningen av varme fra vanndampen energiens virkningsgrad i fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Den gjenværende væsken i separator 86 pumpes ut gjennom andre effektproduktpumpe 88 og inn i systemet for fjerning av tørrstoffer 90 for fjerning av utfelt salt og andre tørrstoffer. Systemet for fjerning av tørrstoffer 90 er av lignende konstruksjon som systemet for fjerning av tørrstoffer 60.

Konsentrasjonen av den glykol/saltholdige strømmen på dette punktet i fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er omtrent 60% glykol og omtrent 40% salt. Omtrent femti prosent (50%) eller mer av den glykol/saltholdige strømmen som fjernes fra separator 86, blir fortrinnsvis resirkulert gjennom fordamper 82 sammen med den 52% glykolstrømmen. Den gjenværende delen av den glykol/saltholdige strømmen ("60% glykolstrømmen") føres inn i første effekt fordampersystem 100, hvor de ovenfor nevnte trinnene gjentas.

Den 60% glykolstrømmen føres inn i første effekt fordamper 102, hvor den varmes opp fra tilnærmelsesvis 109,4° C til tilnærmelsesvis 173,3° C under et trykk på omtrent 206 kPa. Første effekt fordamper 102 er en fordamper med undertrykt kokepunkt av lignende konstruksjon som tredje effekt fordamper 52. Første effekt fordamper 102 varmes opp av en dampkilde, fortrinnsvis 1034 kPa damp, som ofte kan tilføres fra spillvarmen fra andre prosesser. Det skal oppfattes at dampkilden til fordamper 102 i den foretrukne fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er den eneste varmeenergien som tilsettes prosessen. Til en innledende tilførselsstrøm på tilnærmelsesvis 10.000 fat pr. dag, kreves tilnærmelsesvis 56 MMBTU/time varmeenergi. Dette til sammenligning med tilnærmelsesvis 300 MMBTU/time ved anvendelse av det tidligere fagområdets prosess med glykol/vannkonsentrasjon ifølge

Figur 1.

Trykkbegrensningsventil 104 opprettholder et mottrykk på strømmen mens fordamper 102 overheter den. Trykket på strømmen som forlater fordamper 102 reduseres idet strømmen føres inn i første effektseparator 106. Første effektseparator 106 er av lignende konstruksjon som tredje effektseparator 56. Idet trykket på strømmen som forlater fordamper 102 faller, koker den, og del av vannet fordamper inni separator 106. Første effektseparator 106 vil typisk vedlikeholdes ved tilnærmelsesvis 103 kPa.

Væskestrømmen separeres fra vanndampen i separator 106. Vanndampen forlater separator 106 fra toppen og kondenseres i andre effekt fordamper 82, hvor den samtidig overfører varme til den 60% glykolstrømmen. Den kondenserte vanndampen fra hver av effekt fordampersystemene 50, 80 og 100 kan akkumuleres og avfallshåndteres ved å tømme den overbord eller ved hjelp av andre virkemidler.

Den gjenværende væsken i separator 106 pumpes ut gjennom første effektproduktpumpe 108 og inn i systemet for håndtering av tørrstoffer 110 for fjerning av utfelt salt og andre tørrstoffer. Systemet for fjerning av tørrstoffer 110 er av lignende konstruksjon som systemet for fjerning av tørrstoffer 60.

Væskeoppløsningen etter fjerning av eventuelle utfelte salter eller tørrstoffer er sluttproduktet fra fremgangsmåten og systemet ifølge foreliggende oppfinnelse. Sluttproduktstrømmen er tilnærmelsesvis nitti prosent (90%) glykol. Som drøftet ovenfor kan sluttproduktet avkjøles i en andre trinns forvarmer 42, hvor det også gjør nytte som varmekilde for å forvarme tilførselsoppløsningen. Om ønskelig, kan del av den 90% endelige strømmen av glykoloppløsning kombineres med den glykol/saltholdige oppløsningen fremstilt fra brønnen, for å holde konsentrasjonen i tilførselsstrømmen tilnærmelsesvis konstant på omtrent femti prosent (50%) glykol og femti prosent (50%) salt.

Flere utførelsesformer av systemene for fjerning av tørrstoffer 60, 90 og 110 kan anvendes i foreliggende oppfinnelse, inkludert forskjellige systemer for fjerning av tørrstoffer som er allment kjent for fagfolk på området. Som vist i Fig. 3, er én utførelsesform av systemene for fjerning av tørrstoffer 60, 90 og 110 en kombinasjon av en hydrosyklon 70 og silkurver 72. Hvert av systemene for fjerning 60, 90 og 110 er separate, dessentrale systemer. Et enkeltanlegg vil imidlertid bli beskrevet nedenfor.

Drift og konstruksjon av hydrosykloner er kjent for fagfolk innen området for filtrering og fjerning av tørrstoffer. Med anvendelse av produktpumpene 58,88 og 108 pumpes den glykol/saltholdige oppløsningen inn i hydrosyklon 70, hvor saltene og andre tørrstoffer separeres ved sentrifugalkraft. Væsken danner en strømhvirvel inni hydrosyklon 70, og salt, sammen med andre tørrstoffer, slippes ut gjennom et spissvinklet punkt 76 i bunnen av hydrosyklon 70 i form av et slam. Hydrosykloner som er egnet for anvendelse i foreliggende oppfinnelse er tilgjengelige fra Baker Hughes Process Systems som del av Vortoil hydrosyklonseparator-serien (i særdeleshet M-5100-150#).

Selv om hydrosyklon 70 kan anvendes alene for å fjerne tørrstoffer fra de glykol/saltholdige strømmene, vil tilnærmelsesvis 20% av væskestrømmen som pumpes inn i hydrosyklon 70 gå tapt sammen med saltet og andre tørrstoffer. For å unngå dette resultatet, kan fellingsmiddelakkumulator 74 og silkurver 72 anvendes i serie med hydrosyklonen for å hindre tap av væskeoppløsning. Det tørrstoffinneholdende slammet forlater hydrosyklon 70 og strømmer inn i fellingsmiddelakkumulator 74, hvor tørrstoffer og salt gis anledning til å avsette seg på bunnen. Glykoloppløsningen strømmer ut av akkumulator 74 og passerer gjennom silkurvene 72, hvor den returneres til de glykol/saltholdige strømmene.

Akkumulert salt og tørrstoffer i fellingsmiddelakkumulator 74 kan så med regelmessige mellomrom spyles ut i silkurvene 72 med vann, hvor saltet og tørrstoffene fanges opp, og skyllevannet blandes tilbake i glykolstrømmen. Fellingsmiddelakkumulator 74 er fortrinnsvis en vertikal beholder med konisk bunn, som gir anledning til fjerning av akkumulerte salter. Akkumulerte salter kan blandes på nytt med kondensvann fra effekt fordampersystemene 50, 80 og 100 for avfallshåndtering.

Hydrosyklon/silkurv utførelsesformen i systemene for fjerning av tørrstoffer 60, 90 og 110 har de fordelene at de ikke krever noen bevegelige deler, at de er mindre følsomme for tilstopping og krever minimal utkoplingstid for vedlikehold. Ulemper ved dette systemet innbefatter ytterligere tilførsel av vann i prosessen under spylingen av akkumulatoren, og den manuelle byttingen og rengjøringen av silkurvene 72.

I tillegg til utførelsesformen ifølge Fig. 3, kan systemene for fjerning av tørr-stoffer 60, 90 og 110 omfatte skivesentrifuger med kontinuerlig dyse 120 (se Fig. 4), akustiske separatorer, eller andre hjelpemidler for fjerning av tørrstoffer som er allment kjent på fagområdet. Et eksempel på en skivesentrifuge med kontinuerlig dyse, som er akseptabel for anvendelse i foreliggende oppfinnelse er Merco-modellen LPH-30-IN.

Som det nå kan anerkjennes, er foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og et system for gjenvinning av glykol fra blandinger av glykol og salt (brine) fremstilt fra naturgassbrønner. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et energieffektivt gjenvinningssystem med evne til å håndtere salt og andre tørrstoffer som befinner seg i blandingen. I tillegg er foreliggende oppfinnelse særlig egnet for anvendelse ved produksjonsplattformer offshore, hvor plass- og energibesparing er viktig.

Den forutgående offentliggjøring og beskrivelse av oppfinnelsen er illustrerende og forklarende for denne, og forskjellige endringer i detaljene til den illustrerte innretningen og konstruksjon og driftsmetode kan foretas uten å fravike oppfinnelsens mål og omfang.

Claims (30)

1. En fremgangsmåte for gjenvinning av glykol fra en blanding av glykol og vann, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter trinnene for å - varme opp blandingen av glykol og vann under trykk; - redusere trykket på blandingen av glykol og vann for å utløse flash-destillasjon og fordampe en andel av vann fra blandingen; - separere det fordampede vannet fra den gjenværende blandingen av glykol og vann; - fjerne utfelte tørrstoffer fra den gjenværende blandingen av glykol og saltoppløsning etter første separasjonstrinn og før første oppvarmingstrinnet; - varme opp den gjenværende blandingen av glykol og vann under trykk; - redusere trykket på den gjenværende blandingen av glykol og vann for å utløse flash-destillasjon og fordampe en andel av vannet fra den gjenværende blandingen; - separere det fordampede vannet fra den mer konsentrerte blandingen av glykol og vann; - fjerne utfelte tørrstoffer fra den mer konsentrerte blandingen av glykol og saltoppløsning etter andre separasjonstrinn og før andre oppvarmingstrinn; og - varme opp den mer konsentrerte blandingen av glykol og vann under trykk; - redusere trykket på den mer konsentrerte blandingen av glykol og vann for å utløse en flash-destillasjon og fordampe en andel av vannet fra den mer konsentrerte blandingen; og - separere det fordampede vannet fra den konsentrerte glykolstrømmen; - fjerne utfelte tørrstoffer fra den konsentrerte glykolstrømmen etter tredje separasjonstrinn; hvori det fordampede vannet fra det tredje separeringstrinnet tilveiebringer varmen til det andre oppvarmingstrinnet, og det fordampede vannet fra det andre separeringstrinnet tilveiebringer varmen til det første oppvarmingstrinnet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet for å forvarme blandingen av glykol og vann før det første oppvarmingstrinnet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet for å forvarme blandingen av glykol og saltoppløsning før det første oppvarmingstrinnet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåtens blanding av glykol og saltoppløsning på det første oppvarmingstrinnet omfatter mellom tjuefem og syttifem vektprosent glykol.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at saltoppløsningen i blandingen omfatter mellom tretten vektprosent og tjuefem vektprosent salt.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det første oppvarmingstrinnet i fremgangsmåten omfatter å varme opp blandingen av glykol og saltoppløsning til mellom 96,1° C og 98,9° C ved et trykk på mellom 151 kPa og 193kPa.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåtens første trinn for trykkreduksjon omfatter å redusere trykket til mindre enn 760 mm Hg.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåtens første trinn for trykkreduksjon omfatter å redusere trykket til mellom 110 mm Hg og 170 mm Hg.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det andre oppvarmingstrinnet i fremgangsmåten omfatter å varme opp den gjenværende blandingen av glykol og saltoppløsning til mellom 111,7° C og 116,7° C ved et trykk på mellom 0 kPa til 42 kPa.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåtens andre trinn for trykkreduksjon omfatter å redusere trykket til mellom 4,1 kPa og 730 mm Hg.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det tredje oppvarmingstrinnet i fremgangsmåten omfatter å varme opp den mer konsentrerte blandingen av glykol og saltoppløsning til mellom 170,6° C og 176,1° C ved et trykk på mellom 185 kPa og 228 kPa.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåtens tredje trinn for trykkreduksjon omfatter å redusere trykket til mellom 82 kPa og 124 kPa.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet for å resirkulere en andel av den gjenværende blandingen av glykol og saltoppløsning fra det første trinnet for fjerning av tørrstoffer til det første oppvarmingstrinnet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet for å resirkulere en andel av den mer konsentrerte blandingen av glykol og saltoppløsning fra det andre trinnet for fjerning av tørrstoffer til det andre oppvarmingstrinnet.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet for å resirkulere en andel av den konsentrerte glykolstrømmen fra det tredje trinnet for fjerning av tørrstoffer til det tredje oppvarmingstrinnet.

16. Et system for gjenvinning av glykol fra blandinger av glykol og saltoppløsning fremstilt fra hydrokarbonbrønner, karakterisert ved at systemet omfatter: et første effektivt fordampningssystem (50) omfattende: - en første varmeveksler (52) for oppvarming av blandingen av glykol og saltoppløsning; - en første anordning for trykk-kontroll (54) for å kontrollere trykket i nevnte første varmeveksler (52), mens trykkfall induseres i blandingen av glykol og saltoppløsning; - en første separatorbeholder (56) for mottak av blandingen av glykol og salt-oppløsning og separering av vann som, på grunn av trykkfallet, fordamper fra den gjenværende strømmen av glykol og saltoppløsning; og - et første system for tørrstoff-fjerning (60) for å fjerne utfelte tørrstoffer fra den gjenværende strømmen av glykol og saltoppløsning; og et effektivt fordampningssystem nummer to (80) omfattende: - en varmeveksler nummer to (82) for oppvarming av den resterende blandingen av glykol og saltoppløsning; - en anordning nummer to for trykk-kontroll (84) for å kontrollere trykket i nevnte andre varmeveksler (82), mens trykkfall induseres i blandingen av glykol og saltoppløsning; - en separatorbeholder nummer to (86) for mottak av blandingen av glykol og saltoppløsning og separering av vann som, på grunn av trykkfallet, fordamper fra den mer konsentrerte strømmen av glykol og saltoppløsning; og - et system nummer to for tørrstoff-fjerning (90) for å fjerne utfelte tørrstoffer fra den mer konsentrerte strømmen av glykol og saltoppløsning; og et effektivt fordampningssystem nummer tre (100) omfattende: - en varmeveksler nummer tre (102) for oppvarming av blandingen av glykol og saltoppløsning; - en anordning nummer tre for trykk-kontroll (104) for å kontrollere trykket i nevnte tredje varmeveksler (102), mens trykkfall bevirkes i blandingen av glykol og saltoppløsning; - en separatorbeholder nummer tre (106) for mottak av blandingen av glykol og saltoppløsning og separering av vann som, på grunn av trykkfallet, fordamper fra den konsentrerte glykolstrømmen; og - et system nummer tre for tørrstoff-fjerning (110) for å fjerne utfelte tørrstoffer fra den konsentrerte glykolstrømmen.

17. System ifølge krav 16, karakterisert ved at det videre omfatter en forvarmer før det første effekt fordampningssystemet (50) for å forvarme blandingen av glykol og saltoppløsning.

18. System ifølge krav 17, karakterisert ved at forvarmeren omfatter to varmevekslere, en første forvarmeveksler (40) og en forvarmeveksler nummer to (42).

19. System ifølge krav 18, karakterisert ved at den første forvarmeren (40) omfatter en rørvarmeveksler for forvarming av strømmen av glykol og saltoppløsning med anvendelse av den konsentrerte glykolstrømmen.

20. System ifølge krav 16, karakterisert ved at systemets nevnte første, andre og tredje anordning for trykk-kontroll (54, 84,104) velges fra gruppen bestående av ventiler, strupeblender, rørinnsnevringer eller rørstigninger.

21. System ifølge krav 16, karakterisert ved at systemets nevnte separatorbeholdere (56, 86,106) omfatter beholdere med konisk formede bunner.

22. System ifølge krav 16, karakterisert ved at systemets nevnte separatorbeholdere (56, 86,106) videre omfatter minst én separeringsplate pr. beholder.

23. System ifølge krav 16, karakterisert ved at systemets nevnte første effekt fordampningssystem (50) videre omfatter en kondensator (62) for å kondensere det fordampede vannet separert i den første separatorbeholderen (56).

24. System ifølge krav 16, karakterisert ved at systemets første effekt fordampersystem (50) videre omfatter en første pumpe (58) for pumping av den gjenværende blandingen av glykol og saltoppløsning ut av den første separatorbeholderen (56) og gjennom det første systemet for fjerning av tørrstoffer (60); andre effekt fordampningssystem (80) videre omfatter en pumpe nummer to (88) for pumping av den mer konsentrerte blandingen av glykol og saltoppløsning ut av den andre separatorbeholderen (86) og gjennom det andre systemet for fjerning av tørrstoffer (90); og tredje effekt fordampningssystem (100) videre omfatter en pumpe nummer tre (108) for pumping av den konsentrerte glykolstrømmen ut av den tredje separatorbeholderen (100) og gjennom det tredje systemet for fjerning av tørrstoffer (110).

25. System ifølge krav 16, karakterisert ved at hvert system deri for fjerning av tørrstoffer (60,90,110) omfatter en hydrosyklon (70).

26. System ifølge krav 25, karakterisert ved at hvert system deri for fjerning av tørrstoffer (60, 90, 110) videre omfatter en sil (72) som etterfølger hydrosyklonen (70).

27. System ifølge krav 26, karakterisert ved at systemet videre omfatter en akkumulatorbeholder (74) for å samle sammen tørrstoffene som fjernes av hydrosyklonen (70).

28. System ifølge krav 16, karakterisert ved at systemet deri for fjerning av tørrstoffer (60, 90, 110) omfatter en skivesentrifuge.

29. System ifølge krav 28, karakterisert ved at skivesentrifugen deri omfatter en skivesentrifuge med kontinuerlig dyse (120).

30. System ifølge krav 16, karakterisert ved at systemet deri for fjerning av tørrstoffer omfatter en akustisk separator.