NO833302L - Fremgangsmaate for ekstrahering av gass fra vaeske - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for ekstrahering av uønsket gass fra en væske og gjelder spesielt ekstrahering av oppløst luft fra sjøvann som skal pumpes inn i olje-brenner som er boret i sjøbunnen.

Under ekstrahering av olje fra hull som er- boret i sjøbunnen kan utbyttet økes.ved å tvinge sjøvann inn i brønnen for å fylle opp det rom som tidligere ble opptatt av gass og olje. Hvis imidlertid ikke oksygen som er oppløst i sjøvannet reduseres til nivåer på 0,05 ppm og mindre kan det inntre blokk-ering av reservoaret p.g.a. biologisk vekst. Imidlertid støtter man på store vanskeligheter når man skal fjerne den nødvendige mengde oppløst luft fra sjøvann, spesielt ved lave temperaturer som hersker rundt offshore borerigger.

Oppløst gass kan fjernes fra en væske ved å tilsette kjemikalier somreagerer med gassen. Imidlertid er denne metode vanligvis heller kostbar p.g.a. vanskeligheter ved transport og behandling av disse kjemikalier når de brukes i offshore systemer. En annen teknikk er å varme opp væsken, fortrinnsvis til kokepunktet. Dette involverer vanligvis stort energi-forbruk og i det minste i enkelte tilfelle må oljen avkjøles før den kan benyttes.

På grunn av disse vanskeligheter blir avgassing av væske hypp-ig gjennomført på mekanisk måte ved bruk av en desorbsjonsinn-retning slik som beskrevet i GB PS 1 461 591 der væsken under-kastes meget lave trykk. For imidlertid å fjerne tilstrekkelig oppløst luft fra sjøvann for å redusere oksygen-nivået til

1 ppm er det nødvendig å benytte en flertrinnsprosess og meget lavt trykk. Dette krever komplekst utstyr og høye energiut- gifter og dessuten er prosessen i praksis av begrenset effekt-ivitet. Når man således fjernes oppløst luft fra sjøvann er metoden ikke istand til på hensiktsmessig måte å redusere oksygeninnholdet til de lave nivåer som er nødvendige. En annen metode for ekstrahering av uønsket gass fra en væske omfatter trykkavlastning av væsken og deretter å føre ytterligere gass gjennom væsken for å bringe væsken i grundig kontakt med den ytterligere gass. Imidlertid krever denne metode også flere trinn og god gass- væskekontakt hvis man skal unngå

for stort forbruk av ytterligere gass.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det ment å tilveie-bringe en fremgangsmåte for føring av ytterligere gass gjennom en væske for å ekstrahere uønsket oppløst gass på en måte som unngår de tidligere mangler ved denne metode, spesielt det for store forbruk av ytterligere gass.

Dette formål oppnås ved først å sette væsken som inneholder

den uønskede gass under trykk og deretter å tilsette ytterligere gass til væsken slik at alt eller en del oppløses i væsken og deretter å trykkavlaste væsken slik at ved desorbsjon av minst en del av den ytterligere gass i det minste en del av den opprinnelige gass også strippes fra væsken.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes det således en fremgangsmåte for ekstrahering av uønsket gass fra en væske og som omfatter sette væsken under trykk og å oppløse ytterligere gass i væsken under trykk, og deretter å trykkavlaste væsken slik at i det minste en del av den ytterligere gass og i det minste en del av den opprinnelige gass desorbsjon også strippes fra væsken.

Den ytterligere gass kan være av en forskjellig sammensetning enn den uønskede gass og velges slik at der den uønskede gass er kjemisk uakseptabel vil gjenværende ytterligere- gass være kjemisk akseptabel. Der den uønskede gass således er oksygen og fordi det er ønskelig å unngå oksydasjon av materialet som kommer i kontakt med væsken kan den ytterligere gass være ikke-oksyderende slik som nitrogen eller en hydrokarbongass.

For å redusere volumet av ytterligere gass som benyttes- ved gjennomføring kan alt eller en del av denne gass tilbakeføres eller all eller en del av den tilbakeførte gass kan føres gjennom en katalytisk brenner som fjerner uønsket gass fra den tilbakeførte strøm.

Det skal nedenfor under henvisning til de ledsagende tegninger vises to metoder som benytter oppfinnelsen. Fig. 1 er et skjemisk arrangement av en foretrukket apparatur for gjennomføring av oppfinnelsen og som benytter to gassdesorbere som beskrevet i GB PS 1 461 591. Fig. 2 er et skjematisk arrangement av en apparatur tilsvarende den som er vist i fig. 1 men som kun viser en gassdesorber som beskrevet i GB PS 1 461 591. Fig. 3 er et skjematisk arrangement av en ytterligere apparatur for gjennomføring av oppfinnelsen i en to-trinns prosess.

I den apparatur som er vist i fig. 1 har denne første 1 og andre 2 gassdesorber innløpsrør 3 henholdsvis 4. Hvert innløps-rør er forbundet med to dyser 5 som hver har en konvergerende munning forbundet med et fire-dels desorbsjonsrør 6. Som vist øker tverrsnittet av desorbsjonsrøret 6 brått mellom ved siden av hverandre liggende deler.

Væske under trykk som er tilmåtet gjennom innløpsrørene 3 og 4 trer ut fra dysene 5 i form av divergerende stråler og som et resultat trykkreduksjonen i disse stråler vil ved hver brå for-andring av tverrsnittet i desorbsjonsrøret 6 oppløst gass gå

ut .av oppløsning og danner bobler 7.

Disse boblene stiger til overflaten 8 av væsken 9 i beholderen 10 og fjernes ved vakuum sugepumpe 11. En flottør 12 styrer

en regulator 13 når væskeoverflaten 8 når et på forhånd bestemt nivå og innretningen 13 forårsaker så igangsetting av væskeekstraksjonspumpen 14.

Væskeekstraksjonspumpen 14 i den første innretning 1 bringer væske som inneholder en liten mengde oppløst gass under trykk inn i kammeret 15. Ytterligere gass fra tanken 16 mates også til kammeret 15 for å oppløse væsken. Denne væsken mates deretter gjennom innløpsrøret 4 til den andre gassdesorber 2 der gassdesorbsjonsprosessen gjentas og som et resultat i det minste en del av gassen som forble i væskematingen til,kammeret 15 trekkes av fra væsken med i det minste en del av den ytterligere gass fra tanken 16.

Når man i praksis fjerner oppløst luft fra kaldt sjøvann blir sjøvann med ca. 10 ppm oppløst oksygen matet til innløpsrøret 3 i en mengde av 100 000 gallons pr. time. Nivået av oppløst oksygen i væsken 9 i beholderen 10 i den første desorber 1 kan reduseres til 1 ppm og dette mates ved hjelp av væskeekstraksjonspumpen 14 under et trykk på 3 bar til kammeret 15. Nitrogen under trykk mates deretter fra tanken 16 til kammeret 15 for å sikre at nitrogen oppløses i væsken. Væsken med oppløst nitrogen føres deretter gjennom den andre desorber 2 som kan være ved eller over atmosfæres trykk for å forhindre innløp av ytterligere luft i den hensikt å bibeholde det lave nivå av oppløst oksygen. Beholderen 10 i den andre desorber 2 kan der for også virke som sjøvannslagringsbeholder for tilførsel til den høytrykkspumpe som er nødvendig for å tvinge sjøvannet inn i oljebrønnen. På denne måte kan nivået av oppløst oksygen i væsken 9 i den andre desorber 2 reduseres til 100 ppb før det fjernes via pumpen 14. Selv om i denne utførelsesform den ytterligere gass var nitrogen kan en annen ikke-oksyderende gass slik som en hydrokarbongass benyttes.

Selv om denne foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen involverer bruk av to gassdesorbere som beskrevet i GB PS 1 461 591 skal det være klart at enten en eller begge av disse desorbere kan erstattes av en desorberingsapparatur med annen konstruk-sjon.

Som vist i fig. 2 er således den andre desorber 2 i apparaturen som er vist i fig. 1 erstattet med en enkel innretning 17 med en trykkreduksjonsventil 18 ved utslippsenden av innløpsrøret

4 fra kammeret 15. Væsken 19 i beholderen 20 i innretningen

17 er fri for den oppløste gass som slipper unna i form av bobler 21 og denne væske kan trekkes av fra beholderen 20 gjennom ventilen 22.

Apparaturen som er vist i fig. 3 er tilsvarende apparaturen

som er vist i fig. 1 (og der likhet består er det derfor brukt identiske referansetall) men modifisert slik at ekstraheringen av uønsket gass fra væsken under trykk skjer i to trinn. Videre benytter apparaturen i fig. 3 også fordelene ved tilbakeføring av uoppløst ytterligere gass i gassdesorberne 1 og 2, noe som forbedrer økonomien når en lite oppløselig gass slik som nitrogen benyttes.

I fig. 3 blir uren væske under trykk i innløpsrøret 3 istedet for å føres direkte til dysene 5 som i fig. 1 ført til et kamm-er 23 der ytterligere gass fra en tank 24 tilmåtes for oppløs-ning i væsken. Væsken under trykk med ytterligere, gass mates deretter til dysene 5 i den første innretning 1 der prosessen med gassdesorbsjon skjer og som.et resultat i det minste en del av den uønskede gass trekkes av fra væsken og kommer ut som bobler 7 sammen med gjenværende uoppløst ytterligere gass. Gassene fra den første gassdesorber 1 trekkes av ved hjelp av vakuumpumpen 11 som før men istedet for avgivelse til atmos-færen føres det gjennom en katalytisk brenner 25 for å fjerne uønsket gass. Den rensede gass, nu i form av ytterligere gass, avgis til kammeret 15 i innløpsrøret 4 gjennom rørledningen 26 for kombinasjon med den ytterligere gass som mates inn i dette kammeret fra en tank 16 for senere avgivelse med væske under trykk fra ekstraheringspumpen 14 til dysene 5 i den andre gassdesorber 2.

Ytterligere uønsket gass i væsken ekstraheres i den andre innretning 2 for å danne bobler 7 av både uønsket gass i små mengder og ikke-oppløst ytterligere gass. Disse gasser fjernes deretter fra innretningen 2 ved hjelp av sugepumpen 11 og føres gjennom rørledningen 27 til kammeret 23 som. mottar primær ytterligere gass fra tnaken 24. Tap av ytterligere gass p.g.a. absorbsjon i væsken under systemets drift kan erstattes ved ytterligere gass fra en frisk gasstank 28 gjennom rørledningen 26 nedstrøms den katalytiske brenner 25.

Når man i praksis fjerner oppløst luft fra kaldt sjøvann blir sjøvann med ca. 10 ppm oppløst oksygen matet til innløpsrøret 3 i.en mengde på 450 cm pr. time. Nivået av oppløst oksygen i væsken 9 i beholderen 10 i den første innretning 1 kan være redusert til 1 ppm og dette mates til den andre innretning 2 der oksygeninnholdet ytterligere kan reduseres til 100 ppb ved ut-løpet 29 av den andre gassdesorber 2. I forelggende søknad vil strømningshastigheten for nitrogen i systemet være 4 50 cm pr. time ved standard temperatur og trykk, kontinuerlig tilbake-ført gjennom den katalytiske brenner 25.

I denne utførelsesform blir begge innretningene 1 og 2 kjørt ved atmosfærisk trykk men et alternativt arrangement ville ha innretningen 1 ved et høyere trykk enn innretningen 2 slik at væskeekstraksjonspumpen 14 og pumpen 11 i avleveringsrøret 26 ikke ville behøves.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for ekstrahering av uønsket gass fra en væske, karakterisert ved at den omfatter å sette væsken som inneholder den uønskede gass under trykk, oppløsning av ytterligere gass i væsken under trykk og trykkavlastning av væsken slik at i det minste en del av den ytterligere gass og i det minste en del av den uønskede gass også strippes fra væsken ved desorbsjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 , karakterisert ved at væsken til å begynne med trykkavlastes slik at en del av den uønskede gass desorberes fra væsken før den ytterligere gass oppløses i denne.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 , karakterisert ved at trykkpålegningen skjer i to trinn idet ytterligere gass oppløses i væsken før trykkavlastningen i hvert trinn og hvori enhver ytterligere gass som er uopp-løst etter det første og andre trykkavlastningstrinn gjenvinnes og oppløses i væsken under trykk før trykkavlastning i det andre henholdsvis første trinn.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at enhver ytterligere uoppløst gass som gjenvinnes etter trykkavlastning i det første trinn katalytisk brennes for å fjerne, spor av uønsket gass som ikke er strippet fra væsken i det første trinn.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den ytterligere gass er av en annen sammensetning enn den uønskede gass og velges slik at der den uønskede gass er kjemisk uaksep- terbar vil eventuell gjenværende ytterligere gass i væsken være kjemisk aksepterbar.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at væsken er sjøvann, den uø nskede gass er oksygen og den ytterligere gass er nitrogen.

7. Apparatur for fjerning av uønsket gass fra en væske om-fattende gass-fra-væske desorbsjonsinnretninger (1, 2, 17) for fjerning av minst en del av en uønsket gass fra en væske under trykk og avgitt dertil, karakterisert ved tilveiebringelse av midler (15, 16, 23, 24) for tilførsel av ytterligere gass forskjellig fra den uønskede gass til væsken under trykk som trer inn i nevnte desorbsjonsinnretninger U, 2, 17) slik at når i det minste en del av den ytterligere gass desorberes fra væsken blir også i det minste en del av den uø nskede gass også strippet fra denne.

8. Apparatur ifølge krav 7, karakterisert ved at gass-fra-væske desorbsjonsinnretningene omfatter en første desorber (1) for ekstrahering av uønsket gass fra væsken, en andre desorber 2 for ekstrahering av ytterligere uønsket gass fra væsken, den første tilførselsledning 3 for avgivelse av væske under trykk til den første desorber (1), en andre tilfø rselsledning (4) for avgivelse .av væske under trykk hvorfra i det minste en del av den uønskede gass er fjernet til den andre desorber (2) for ytterligere avtrekking av uønsket gass, første tilførsels-anordning er for tilførsel av ytterligere gass (23, 24) til nevnte første tilførselslinje 3 og andre tilførselsinn-retninger (15, 16) for tilførsel av ytterligere gass til nevnte andre tilførselslinje (4).

9. Apparatur ifølge krav 8, karakterisert ved at den omfatter en katalytisk brenner (25) for fjerning av uønsket gass fra gjenvunnet ytterligere gass som ikke er oppløst i væsken i nevnte første desorber (1), en tredje tilførselslinje (26) for avlevering av slike renset gjenvunnet ytterligere gass til nevnte andre tilfø rselsinnretninger (15, 16) og en første til-førselslinje (27) for avlevering av uoppløst ytterligere gass gjenvunnet i nevnte andre desorber (2) til nevnte første tilførselsinnretninger (23, 24).

10. Apparatur ifølge kravene 8 eller 9, karakterisert ved at en spesiell tilførselsledning (28) er tilveiebragt for avlevering av ytterligere gass til nevnte tredje tilførselslinje (3) nedstrøms nevnte katalytiske . brenner som ny ytterligere gass for erstatning av tap av ytterligere gass oppløst i væsken.

11. Apparatur ifølge krav 10, karakterisert ved at væsken er sjøvann, den uønskede gass er oksygen og den ytterligere gass er nitrogen.