NO860610L - Middel for dehydratisering og soeting av gasser. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører lavviskositets-gassdehydratiserings-midler og gass-søtemidler

Gasskondisjoneringsindustrien har lenge anvendt glykolene (etylen-, dietylen-, trietylen- og tetraetylenglykoler) for å dehydratisere både naturlige og syntetiske gasser. I tillegg anvender noen prosesser både et høyeffektivt flytende tørre-middel og et søtemiddel (surgass-absorberende middel, f.eks.

et alkanolamin) for å fullføre dehydratisering og søtning i en enkelt kontaktor.

Disse tørremidler og søtemidler blir for størstedelen viskøse væsker ved temperaturer under ca. 24°C. En slik økning i viskositet påvirker både masseoverføringshastigheten for vann inn i tørremidlet og/eller overføringshastigheten for de sure gasser inn i søtemidlene så vel som hydraulikken til gass/væske-kontaktoren. Videre påvirker høyere viskositeter fukteeffektiviteten i pakkede kolonner.

Et svært ønskelig tørremiddel, sett ut fra dets teoretiske evne til å oppta vann fra gasser, er glycerol. Imidlertid har den en svært høy viskositet selv ved 37°C og anvendes sjelden.

På de nye gassfelter i polarområdene og ved høyere breddegrad i havet forstørres problemene med viskositet. Den gassproduserende formasjon kan nemlig ha en bunnhulltemperatur på 150-200°C, noe som ofte er tilfelle i de nedre 48 stater,

men ved det tidspunkt da gassen når overflaten og transporteres til behandlingsstedet, har den ofte temperatur omtrent som den omgivende atmosfære (nær eller under 0 på nordlige bredde-grader, ned til mindre enn 4°C endog i Texas i vintermånedene). Slike temperaturer hos gassen i forhold til den absorberende væskes temperatur ved absorpsjonsmiddelinnløpet avkjøler hurtig absorpsjonsmidlet til nær gassens temperatur, idet gassvolumet er stort sammenlignet med absorpsjonsmidlets volum, avkjøles absorpsjonsmidlet hurtig med liten temperaturstigning til følge

i gassen.

Det ville derfor være nyttig med høyeffektive flytende tørremidler og søtemidler som ville oppvise lavere viskositeter enn den som glykolene og alkanolaminene har ved lave temperaturer, så vel som lavere viskositeter ved de mer konvensjonelle omgivende temperaturer på stedet.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er det funnet at konvensjonelle flytende tørremidler, som f.eks. etylenglykol, dietylenglykol, trietylenglykol og tetraetylenglykoler, sure gassabsorpsjonsmidler, f.eks. alkanolaminene, sulfolan, og det mindre konvensjonelle tørremiddel glycerol,

så vel som blandinger av disse midler, kan gjøres mindre viskøse ved tilsetning av minst 0,5-20 vekt% av ett eller en blanding av propylenkarbonat og/eller en glykoleter, f.eks. dipropylen-glykolmonometyleter, som har kokepunkt over 90°C, og fra 0 til 1 vekt% vann assosiert med dette. Således kan man tilsette til et alkanolamin eller en blanding av tørremidlene og/eller en blanding av tørremidlet og søtemidlet, fra 0,5 til 25 vekt% av et lavtemperatur-viskositetsregulerende middel som er løselig i tørremidlet, søtemidlet eller blandingen derav, som ikke vil bli utfelt ved lave temperaturer; dvs. å redusere viskositeten ved ca. 4°C mer enn 25% mindre enn det som kan beregnes ved å kombinere nevnte tørremiddel/søtemiddel og nevnte viskositetsforbedrende middel. Videre kan glycerolens viskositet senkes ved å tilsette en glykol eller en blanding av glykol og propylenkarbonat. Det var noe overraskende å finne at disse spesielle additiver reduserte viskositeten i større grad enn man normalt ville forvente ut fra kjennskapet til teknologien til viskositetsforbedrende midler.

Man kan således tilsette propylenkarbonat eller dipropylen-glykolmonometyleter til et tørremiddel (trietylenglykol);

et søtemiddel (monoetanolamin); en tørremiddel/søtemiddel-blanding (f.eks. en glykol/metyldietanolaminblanding); glycerol; eller til en 50/50 glycerol/trietylenglykol-tørremiddelblanding.

Spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse et lavviskositet-preparat og en forbedret fremgangsmåte for gasskondisjonering.

Et preparat som er nyttig ved dehydratisering og/eller søtning av naturlige og syntetiske gasser ved kontakt med et flytende tørremiddel, flytende søtemiddel eller en blanding av tørremiddel og søtemiddel, som omfatter: (1) et flytende tørremiddel og/eller søtemiddel valgt fra gruppen som består av etylenglykol, dietylenglykol, trietylenglykol, tetraetylenglykol, alkanolaminer, sulfolan og glycerol; (2) en lavtemperatur-viskositets-forbedrer valgt fra gruppen som består av

(a) en glykoleter med kokepunkt over 90°C,

(b) propylenkarbonat,

(c) blandinger derav forutsatt at hvis glycerol er en komponent i nevnte tørremiddel/søtemiddel, så er en glykol eller blanding av en glykol og propylenkarbonat tilstede, og

(d) fra 0 til 1 vekt% vann.

Ved en fremgangsmåte for dehydratisering og/eller søtning av våte og/eller sure naturlige eller syntetiske gasser ved å bringe nevnte gass i kontakt med et tørremiddel, søtemiddel eller tørremiddel/søtemiddel valgt fra gruppen som består av glykoler, polyglykoler, glycerol, alkanolaminer og sulfolan, hvor midlet regenereres ved avdrivning av det absorberte vann og/eller de nevnte sure gasser, består forbedringen i: å tilsette til nevnte middel 0,5-25 vekt% av en lavtemperatur-viskositets-forbedrer valgt fra gruppen som består av glykoletere som koker over ca. 90°C, propylenkarbonat, blandinger derav, og for glycerol den tilsatte kombinasjon av en glykol, propylenkarbonat eller blandinger derav, derved å redusere viskositeten ved ca. 4°C mer enn ca. 25% mindre enn den som kan beregnes ved å kombinere nevnte tørremiddel/søtemiddel og nevnte viskositets-forbedrer.

Disse viskositetsforbedreradditiver er stabile ved den konvensjonelle regenereringstemperatur (175-200°C) som anvendes for å avdrive tørremidlet for vann preparativt for fornyet bruk i absorpsjonsmiddelseksjonen til en prosess, eller for å avdrive de sure gass-absorpsjonsmidler i både vann og de sure gasser preparativt for deres resirkulering til absorpsjonsmidlet.

Siden disse sistnevnte additiver ikke påvirker vannabsorpsjons-kapasiteten til de mer konvensjonelle tørremidler, påvirker tilsetningen av dem ikke i særlig grad økonomien til prosessene og heller ikke dehydratiseringsevnen til det konvensjonelle tørremiddel eller absorpsjonskapabiliteten for sur gass hos søtemidlene.

Selv om andre velkjente viskositetsforbedrere kan tenkes

å være nyttige, ville de, med mindre de har nødvendige egen-skaper til å forbli sammen med tørremidlet eller søtemidlet etter regenerering, gå tapt eller, hvis de kunne gjenvinnes, kreve ytterligere utstyr. F.eks. er metanol en velkjent hydrat-

inhibitor og kunne tjene som viskositetsforbedrer for tørre-midlene, men dens damptrykk har en slik verdi at den ville måtte bli gjenvunnet og gjeninnført etter hver syklus av absorpsjonsmidlet. Videre er de lavere glykoletere utsatt for samme kritikk.

De lavere viskositeter som tilskrives disse additiver forbedrer i de fleste tilfeller fluid-dynamikken til absorpsjonsmidlet og regenereringstrinnene, og således elimineres i vesentlig grad enhver ulempe som kunne antas med litt høyere væskegjennomganger for å opprettholde gasskonstruksjonens kapasitet for et bestemt absorpsjonsmiddel eller en bestemt regenerator.

I tillegg, idet det er istand til å operere ved lave gass/væske-kontakttemperaturer, kan f.eks. et eksisterende dehydratiseringsanlegg operere ved øket kapasitet fordi gassvolumet, en funksjon av temperatur og trykk, vil være mindre,

og derfor kan den totale gjennomgang økes. Hvis lave temperaturer kan tolereres kan nye anleggkonstruksjoner være mindre.

Det er også mulig å oppnå tørrere gass når lavtemperatur-operasjoner anvendes, siden gassen ved absorpsjonsmiddel-overhead-betingelser vil inneholde mindre vann på grunn av damp/væske-likevekten. I tillegg dikterer de lavere temperaturer at inn-løpsgassen vil inneholde mindre vann som trenger å bli fjernet.

I de følgende eksempler er prosent i vekt med mindre annet er angitt. Disse eksempler er ikke ment å skulle begrense oppfinnelsens omfang.

Eksempel 1

Viskositeten ved 18°C og 37°C ble målt for en rekke blandinger av de fire konvensjonelle glykol-tørremidler,

glycerol og alkanolamin-søtemidlene. Resultatene er angitt i tabell I.

I en annen serie med tester ble TEG blandet med diverse sure gass-søtemidler ("MDEA"-metyldietanolamin eller "DEA" dietanolamin) og propylenkarbonat (PC). Viskositetene er oppført i tabell II.

Likeledes ble glycerol blandet med trietylenglykol (TEG) eller PC og også en blanding av TEG og PC. Viskositetene til slike blandinger er vist i tabell III.

Bemerk at TG er en egnet viskositetsforbedrer, men ikke så effektiv som TEG/PC-blandingen.

Claims (9)

1. Blanding som er nyttig for dehydratisering og/eller søtning av naturlige og syntetiske gasser ved kontakt med et flytende tørremiddel, flytende søtemiddel eller en blanding av tørremiddel og søtemiddel, karakterisert ved : (1) et flytende tørremiddel og/eller søtemiddel valgt fra gruppen som består av etylen, glykol, dietylenglykol, trietylenglykol, tetraetylenglykol, alkanolaminer, sulfolan og glycerol; (2) en lavtemperatur-viskositetsforbedrer valgt fra gruppen som består av (a) en glykoleter med kokepunkt over 90°C (b) propylenkarbonat (c) blandinger derav forutsatt at hvis glycerol er en komponent av nevnte tørremiddel/søtemiddel, så er en glykol eller blanding av en glykol og propylenkarbonat tilstede, og (d) fra 0 til 1 vekt% vann.

2. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørremidlet er trietylenglykol og nevnte viskositetsforbedrer er propylenkarbonat.

3. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørremidlet er tetraetylenglykol og viskositetsforbedreren propylenkarbonat.

4. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørremidlet er et alkanolamingass-søtemiddel og viskositetsforbedreren propylenkarbonat .

5. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørremidlet er sulfolan og viskositetsforbedreren propylenkarbonat.

6. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørremidlet er glycerol og viskositetsforbedreren propylenkarbonat.

7. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørremidlet er glycerol og viskositetsforbedreren er trietylenglykol.

8. Blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at tørremidlet er glycerol og viskositetsforbedreren er en blanding av propylenkarbonat og trietylenglykol.

9. Fremgangsmåte for dehydratisering og/eller søtning av våte og/eller sure naturlige eller syntetiske gasser ved å bringe nevnte gass i kontakt med et tørremiddel, søtemiddel eller tørre-/søtemiddel valgt fra gruppen som består av glykoler, polyglykoler, glycerol, alkanolaminer og sulfolan, hvor midlet regenereres ved oppvarmning for å avdrive det absorberte vann og/eller de sure gasser, karakterisert ved å sette til midlet 0,5-25 vekt% av en lavtemperaturviskositets-forbedrer valgt fra gruppen som består av glykoletere som koker over ca. 90°C, propylenkarbonat, blandinger derav, og for glycerol den tilsatte kombinasjon av en glykol, propylenkarbonat eller blandinger derav, for derved å redusere viskositeten ved ca. 4°C mer enn ca. 25% mindre enn hva som kan beregnes ved å kombinere nevnte tørre/søtemiddel og nevnte viskositetsforbedrer.