NO175803B - Fremgangsmåte for behandling av naturgass - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for behandling av en gass som omfatter metan, vann, minst ett hydrokarbon som er forskjellig fra metan og minst én sur gass, for å befri gassen for i det minste en del av vannet, hydrokarbonene som er forskjellige fra metan og den sure gass, ved de følgende trinn: a) man bringer denne gass i kontakt med en tilbakeført væskefase som samtidig inneholder vann og et løsningsmiddel, hvorunder dette løsningsmiddel er en organisk, ikke-hydrokar-bonholdig, normalt væskeformig blanding forskjellig fra vann, som i det minste delvis er blandbar med vann og er destil-lerbar ved en temperatur under destillasjonstemperaturen for vann, slik at man oppnår en vandig væskefase med lite løs-ningsmiddel sammenlignet med den tilbakeførte væskefase, og en gassfase som inneholder løsningsmiddel,

b) man avkjøler gassfasen som kommer fra trinn a) slik at den delvis kondenseres, hvorunder det erholdte kondensat

omfatter en vandig fase og en hydrokarbonfase, og man separe-rer kondensatet fra ikke-kondensert gass.

Fransk patentsøknad 2605 241 beskriver en behandlings-prosess som anvender et avkjølt fysikalsk løsningsmiddel og gjør det mulig å gjennomføre alle operasjonene for vann-fjerning, utskilling av høyere hydrokarboner og avsyring.

Denne fremgangsmåten har viktige fordeler sammenlignet med fremgangsmåter i tidligere teknologi. Spesielt er det mulig ved utskilling av vannet og løsningsmiddelet ved kontakt med den behandlede gassen å unngå å utføre nevnte utskilling ved destillasjon.

Fremgangsmåten har imidlertid visse ulemper. Separasjonen mellom metan og hydrokarbonene, såsom propan og hydrokarboner med molekyler som inneholder mer enn tre karbonatomer, er ufullstendig, mens det er ønskelig at nevnte separasjon er så fullstendig som mulig.

Dessuten vil trinnet for absorpsjon av de sure gassene føre til en absorpsjon i løsningsmiddelet, ikke bare av de sure gassene, men også av en hydrokarbonfraksjon. Disse hydrokarbonene kan forekomme i de sure gassene etter trinnet for regenerering av løsningsmiddelet, som er ufordelaktig, på den ene side på grunn av tapene av de således medrevne hydrokarbonene, og på den annen side, når hydrogensulfid er tilstede, som et resultat av det faktum at tilstedeværelsen av hydrokarboner gjør det vanskelig å fjerne hydrogensulfidet ved Claus-reaksj onen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tar sikte på å løse disse problemene, og løsning ligger ifølge oppfinnelsen i at etter de innledningsvis nevnte trinn a) og b) tilføyes de følgende trinn: c) man rektifiserer den ikke-kondenserte gass, idet den hvirvles rundt i en oppadgående retning og avkjøles for delvis

å kondensere den, idet den kondenserte væske føres i en nedad-gående retning i kontakt med en motstrøm av den oppadstigende gass, og idet etter denne kontakt, avkjøles en ikke-kondensert gassfase med en blanding av denne kondenserte væske med kondensatet fra trinn b), hvorunder denne blanding omfatter en vandig væskefase og en hydrokarbonvæskefase,

d) man skiller den vandige væskefase fra hydrokarbonvæskefasen som erholdes fra trinn c) ved dekantering, man tar ut

hydrokarbonfasen, og man fører den vandige fasen tilbake til trinn a),

e) man bringer den ikke-kondenserte gassfasen som stammer fra trinnet c) i kontakt med en regenerert løsningsmiddeltase

som stammer fra trinnet f), slik at i det minste en del av den foreliggende sure gass oppløses i den ikke-kondenserte gassfase i dette løsningsmidlet, og man oppfanger en avsyret gassfase og en fase anriket på sur gass,

f) man befrir en del av den sure gass for den i trinn e) oppfangede løsningsmiddeltase ved trykkreduksjon og/eller

oppvarming, og man fører den regenererte løsningsmiddeltase som stammer fra trinn e) tilbake.

Uttrykket "normalt væskeformig" forbindelse skal forstås å bety "væskeformig under normale temperatur- og trykk-betingelser".

Fig. 1-9 viser forskjellige utførelser av oppfinnelsen. Naturgassen som skal behandles, og som inneholder metan, vann, sure gasser og minst ett kondenserbart hydrokarbon, kommer i ledningen 1 (fig. 1). Den kontaktes i kontaktsonen Gl med løsningsmiddel-vannblanding fra røret 2. En løsnings-middelholdig, gassformig fase tas ut gjennom ledningen 3 på toppen. En i det vesentlige løsningsfri vandig fase trekkes av gjennom ledningen 4 i bunnen. Dersom en hydrokarbonfase har kondensert, blir den fraskilt ved dekantering bg tatt ut gjennom rørledningen 5. Den øverste gassformige fasen blir delvis avkjølt i varmeveksleren El for å forårsake delvis kondensasjon. Den resulterende gassformige fasen bringes i stigende kontakt i kontaktsonen G2 med det fallende kondensatet som dannes ved kontakt med kjøle- eller kuldekretsen E2 plassert ovenfor G2. To faser skilles fra hverandre i dekanteren Bl. Disse fasene skriver seg fra de kondensasjonene som foregår i El og E2 og fra kontakten i G2. Hydrokarbonfasen som i det vesentlige består av kondenserbare hydrokarboner i naturgassen (C3<+> eller muligens C2<+>) tas ut gjennom ledningen 6. Den vandige fasen som i det vesentlige består av vann og løsningsmiddel, returneres gjennom ledningen 2 til kontaktsonen Gl. Gassen, som i det vesentlige er befridd for kondenserbare hydrokarboner, men som fremdeles inneholder en betydelig andel sure gasser, leveres gjennom ledningen 7 til kontaktsonen G3, hvor den i motstrøm møter en regenerert løs-ningsmiddel f ase som kommer gjennom ledningen 8 og avkjøles i varmeveksleren E4 av et ytre kulde- eller kjølefluid. Den behandlede gassen i det vesentlige fri for sure gasser, ledes ut gjennom ledningen 9. Løsningsmiddelfasen leveres gjennom ledningen 10 til destillasjons- eller avdriversonen Dl. For å befordre fordampningen av de sure gassene som føres ut gjennom ledningen 11, underkastes løsningsmiddelfasen en oppvarming eller ekspansjon i sonen Dl (hvori dette tilfelle en oppvarm-ingsanordning E3 er vist). Det regenererte løsningsmiddelet ledes gjennom varmeveksleren E4 til kontaktsonen G3 gjennom rørledningen 8.

Fig. 2 viser en annen utførelse. Den gassen som skal behandles kommer gjennom rørledningen 20. Den kontaktes i kontaktsonen G2 0 med en løsningsmiddel-vannblanding som kommer gjennom rørledningen 21. Når den forlater kontaktsonen G20 anvendes rørledningen 22 til å lede bort en hovedsakelig løs-ningsmiddelfri vandig fase. Dersom en flytende hydrokarbonfase er tilstede, blir den fraskilt ved dekantering og tappet av gjennom rørledningen 23. En løsningsmiddelholdig, gassformig fase ledes ut gjennom rørledningen 24 fra toppen av kontaktsonen G20. Denne gassformige fasen avkjøles i varmeveksleren 20 av et ytre kjølefluid, nemlig vann eller tilgjengelig luft. Om nødvendig kan den blandes med et løsningsmiddel "top up" som kommer gjennom rørledningen 25, for å kompensere for mulige tap. Den resulterende blandingen avkjøles ytterligere i varmeveksleren E21, som den forlater gjennom rørledningen 26. Den kontaktes deretter i kontaktsonen G21 med en blanding av to flytende faser, hvorav én i det vesentlige utgjøres av hydrokarboner og den andre er en vandig fase. Opprinnelsen til disse fasene forklares i det følgende. Den gassformige fasen som forlater kontaktsonen Gl avkjøles igjen i kjølesonen E22 ved hjelp av et ytre kjølemiddel. Denne avkjølingen fører til dannelsen av to flytende faser, én som i det vesentlige består av hydrokarboner, mens den andre er en vandig fase, og de

leveres til kontaktsonen G21. Kontaktoperasjonen som gjennom-føres i kontaktsonen G21 gjør det mulig å redusere mengden av propan og hydrokarboner som har molekyler med mer enn tre karbonatomer, i den gassen som forlater kontaktsonen G21, og å redusere metanmengden i den flytende fasen som i det vesentlige består av hydrokarboner. Den gjør det også mulig å rive med i gassen en del av det løsningsmiddelet som inneholdes i den vandige fasen og i hydrokarbonfasen.

De to flytende fasene som forlater kontaktsonen G21, separeres ved dekantering i dekanteren B100. Hydrokarbonfasen tappes ut gjennom ledningen 27. Den vandige fasen som i det vesentlige utgjøres av en blanding av vann og løsningsmiddel, tappes ut gjennom ledningen 28. Deretter tas den opp av pumpen P20 og resirkuleres gjennom ledningen 21 til kontaktsonen G20. Top up-strømmen av løsningsmiddel som kommer gjennom ledningen 25 reguleres på en slik måte at det oppnås en løsningsmiddel-konsentrasjon i den vandige fasen som er bestemt slik at det unngås en eventuell risiko for hydratdannelse. Løsningsmiddel-konsentrasjonen i nevnte vandige fase er fortrinnsvis mellom 20 og 60%.

Kontaktoperasjonen mellom gassen og de to flytende fasene som oppnås ved avkjøling eller kuldebehandling, gjør det således mulig å forbedre separasjonen mellom metan og hydrokarbonene, såsom propan og hydrokarboner med molekyler som har mer enn tre karbonatomer. Den gassformige fasen som oppnås etter avkjøling i kjølesonen E22 og separasjonen av de flytende fasene som leveres til kontaktsonen G21, mates gjennom ledningen 29 til kontaktsonen G200.

I kontaktsonen G200 kontaktes den gassformige fasen som kommer gjennom ledningen 29 med en løsningsmiddelfase som kommer gjennom ledningen 30. Denne løsningsmiddelfasen inneholder en vannkonsentrasjon fortrinnsvis mellom 5 og 50%. Tilstedeværelsen av vann i løsningsmiddelfasen gjør det mulig å begrense absorpsjonen av hydrokarboner og således redusere den mengden av hydrokarboner som finnes i de sure gassene når de forlater trinnet for regenerering av løsningsmiddel.

Den behandlede gassen, hvorifra minst en del av de sure gassene er blitt fjernet, tas ut gjennom ledningen 31 og ledes til varmeveksleren E21, hvor den oppvarmes mens den avkjøler den gassen som leveres til kontaktsonen G21. Den ledes ut av varmeveksleren E21 gjennom ledningen 32 og tas ut av systemet.

Den løsningsmiddelfasen som tas ut av kontaktsonen G200 gjennom rørledningen 37 blir ekspandert gjennom ventilen V22 og oppvarmet i flasken B120 av varmeveksleren E23. Den dannede gassen tas ut gjennom rørledningen 39, rekomprimeres i kompressoren Kl og sendes tilbake til kontaktsonen G200. Væsken tas ut gjennom ledningen 38, varmes opp igjen i varmeveksleren E24, ekspanderes gjennom ventilen V20 og mates inn i destillasjonssonen D100. Den regenererte løsningsmiddelfasen kjøres ut gjennom ledningen 35, tas opp av pumpen P21 og mates gjennom ledningen 36A til varmeveksleren E24, hvor den blir avkjølt ved varmeveksling med væsken fra flasken B12 0.

Den løsningsmiddelfasen som forlater varmeveksleren E24 blir avkjølt av et ytre kjølemiddel i varmeveksleren E2 5 og resirkuleres gjennom ledningen 30 til kontaktsonen G200.

Avsyringstrinnet (e) gjennomføres ved en midlere temperatur som fortrinnsvis er mest mulig lik den midlere temperaturen i trinn (c), for å dra nytte av en økning i løsningsmiddelfasens løseevne og selektivitet, men fortrinnsvis nær til denne, slik at variasjonen mellom den midlere temperaturen i trinn (e) og den midlere temperaturen i trinn (c) fortrinnsvis er mest mulig lik 20°C.

De sure gassene som forlater destillasjonssonen D100 tas ut gjennom rørledningen 33.

Da vanninnholdet i den løsningsmiddelfasen som kommer gjennom rørledningen 30 vanligvis er lavere enn vanninnholdet i løsningsmiddelfasen i likevekt med den gassen som kommer gjennom ledningen 29 i kontaktsonen G200, er løsningsmiddel-innholdet i den gassen som forlater kontaktsonen G200 gjennom rørledningen 31 vanligvis høyere enn løsningsmiddelinnholdet i den gassen som mates inn i kontaktsonen G200 gjennom rør-ledningen 29. Dette løsningsmiddeltapet kan kompenseres ved en top-up løsningsmiddelstrøm som kommer gjennom rørledningen 34 og reguleres slik at man fastholder sammensetningen av den løsningsmiddelfasen som leveres til kontaktsonen G200.

På samme måte er vanninnholdet i den gassen som forlater kontaktsonen G200 gjennom røret 31, vanligvis lavere enn vanninnholdet i den gassen som mates inn i kontaktsonen G200 gjennom røret 29. For å unngå en oppsamling av vann i sirku-lasjonskretsen for den løsningsmiddeltasen som leveres til kontaktsonen G200, anvendes røret 36B til å tappe av en rensestrøm, som kan returneres til den øvre delen av kontaktsonen G21. Denne rensestrømmen kontrolleres med ventilen V21, som reguleres for i det vesentlige å holde konstant de løsningsmiddel- og vannmengdene som er tilstede i sirkula-sjonskretsen for løsningsmiddelfasen som leveres til kontaktsonen G200, f.eks. ved å kontrollere et destillasjonsnivå i destillasjonssonen D100.

Det anvendte løsningsmiddelet må være i allefall delvis blandbart med vannet. Fortrinnsvis må det ha et kokepunkt lavere enn vannets, eller danne med vannet en azeotrop med et kokepunkt som er lavere enn vannets, slik at det kan rives med av gassen under trinn (a) i prosessen.

Dette løsningsmiddelet kan f.eks. være metanol. Det kan imidlertid også velges f.eks. blant de følgende løsnings-midlene: metylpropyleter, etylpropyleter, dipropyleter, metyltertbutyleter, dimetoksymetan, dimetoksyetan, etanol, metoksyetanol og propanol.

Den flytende fasen som i det vesentlige utgjøres av hydrokarboner oppsamlet i dekanteren B100, inneholder løs-ningsmiddelet. For i det minste delvis å eliminere det løsningsmiddelet som den inneholder, er det mulig å kontakte den med en løsningsmiddelfri, vandig fase ved å fjerne en fraksjon av den vandige fasen som tappes av gjennom rør-ledningen 22.

Det er f.eks. mulig å operere ifølge det diagrammet som er vist i fig. 3. I forbindelse med sistnevnte er de anord-ningene som er de samme som dem som er vist i fig. 2, betegnet med de samme referansene.

Den hydrokarbonfasen som er oppsamlet i dekanteren B100, fjernes med pumpen P31 og leveres gjennom ledningen 40 til varmeveksleren E30, hvor den oppvarmes ved varmeveksling med den behandlede gassen. Den leveres deretter via ledningen 41 til kontaktsonen G30. Den vandige fasen som leveres ved ut-løpet fra kontaktsonen G20 via ledningen 22 tas opp av pumpen P32, og en fraksjon av nevnte vandige fase, hvis strøm kontrolleres av ventilen V30, blir levert gjennom ledningen 43 til kontaktsonen G3 0.

Hydrokarbonfasen, hvorifra man har fjernes mesteparten av det løsningsmiddelet som den inneholdt ved ankomsten til kontaktsonen G30, blir tappet ut via ledningen 42. Den vandige fasen som inneholder løsningsmiddel som forlater kontaktsonen G30, tappes ut av pumpen P30 og leveres via ledningen 44, idet den blander seg med den vandige fasen som kommer via ledningen 21. -

Den hydrokarbonfasen som er oppsamlet i dekanteren B100 inneholder løsningsmiddel, såvel som metan og etan. For å fjerne i alle fall en del av løsningsmiddelet, sammen med metan og etan som inneholdes deri, er det mulig å kontakte den med den behandlede gassen fra trinn (a) i samsvar med diagrammet i fig. 4. Hydrokarbonfasen leveres via ledningen 50 til en kontaktsone G22, hvor den kontaktes med den behandlede gassen fra trinn (a).

Medrivningen i den behandlede gassen av lette hydrokarboner som inneholdes i den flytende fasen som kommer via ledningen 50, fører til en avkjøling av den behandlede gassen. Risikoen for hydratdannelse blir unngått gjennom tilstede-værelse av løsningsmiddelet i den gassen som kommer til kontaktsonen G22. Den gassformige fasen forlater kontaktsonen 22, tappes av gjennom ledningen 51, som går sammen med ledningen 24 og varmeveksleren E20. Den flytende fasen som forlater kontaktsonen G22 mister en del av den metan og etan som den inneholdt, men inneholder fremdeles løsningsmiddel. Den kan deretter tappes av, eller som vist i fig. 4, leveres samtidig som den vandige fasen kommer via ledningen 21 til kontaktsonen G2 0.

I kontaktsonen G2 0 blir den behandlede gassen deretter kontaktet med to flytende faser, en vandig fase fra trinn (d) som kommer via ledningen 21 og en hydrokarbonfase fra kontaktsonen G2 2. Kontakt med den behandlede gassen som kommer via ledningen 20 gjør det mulig å eliminere det meste av det løsningsmiddelet som inneholdes i hver av disse flytende fasene. Når de forlater kontaktsonen G20, blir den vandige fasen og hydrokarbonfasen, hvorifra det meste av løsnings-middelet er blitt fjernet, separert ved dekantering. Den vandige fasen tappes av via ledningen 22 og hydrokarbonfasen via ledningen 23.

I visse tilfeller er det mulig å eliminere kontaktsonen G22 ved å få den flytende fasen som tappes av ved utløpet fra kontaktsonen G21, til å komme gjennom ledningen 50 direkte på toppen av kontaktsonen G20, hvor den kontaktes med den behandlede gassen samtidig som den vandige fasen kommer via ledningen 21.

En slik løsning som har den fordelen at den er enklere enn den som er vist i fig. 4, lider av den ulempen at risikoen for hydratdannelse øker, på grunn av det faktum at avkjølingen av den behandlede gassen som et resultat av nedrivningen av lette hydrokarboner foregår samtidig som løsningsmiddelet går over fra den flytende fasen til den gassformige fasen.

Det er også mulig å gjennomføre kontakten mellom den vandige fasen og en fraksjon av den gassen som skal behandles, i en kontaktsone separat fra den kontaktsonen hvori kontakten foregår mellom hydrokarbonfasen og en fraksjon av den gassen som skal behandles. I dette tilfelle er det f.eks. mulig å arbeide i samsvar med diagrammet i fig. 5.

Den vandige fasen fra trinn (d) kommer gjennom ledningen 21. Den kontaktes i kontaktsonen G23 med en fraksjon av den gassen som skal behandles og som kommer via ledningen 60. Ledningen 66 anvendes for å tappe av den vandige fasen, hvorifra man har fjernet det meste av det løsningsmiddelet som den inneholdt ved ankomsten til kontaktsonen G23, mens rør-ledningen 63 fører vekk den løsningsmiddelholdige gassen.

Den flytende hydrokarbonfasen fra dekanteren B100 kommer via ledningen 64. Den kontaktes i kontaktsonen G25 med den gassformige fraksjonen som kommer via ledningen 63 blandet med den gassformige fraksjonen fra kontaktsonen G24 og som kommer via ledningen 68.

Medrivningen av lette hydrokarboner i den behandlede gassen forårsaker en avkjøling, men det er ingen risiko for at denne avkjølingen skal føre til dannelse av hydrater, fordi den gassen som kommer gjennom ledningen 63 inneholder løsningsmiddel. Denne avkjølingen fører til kondensasjonen av en løsningsmiddelholdig, vandig fase. Når de forlater kontaktsonen G25, blir de to flytende fasene separert ved dekantering. Den vandige fasen trekkes av med pumpen P40 og leveres via ledningen 71 for blanding med den vandige fasen fra trinn (d) og som kommer via ledningen 21. Den resulterende blandingen leveres via ledningen 62 til kontaktsonen G23.

Den hydrokarbonfasen som fjernes ved utløpet fra kontaktsonen G25 leveres via ledningen 69 til kontaktsonen G24, hvor den kontaktes med en andre gassfraksjon som skal behandles og som kommer via ledningen 61. Ledningen 67 anvendes til avtapping av en hydrokarbonfase, hvorifra det meste av det løsningsmiddelet som den inneholdt ved ankomsten til kontaktsonen G24 er blitt fjernet, mens ledningen 68 fjerner en løsningsmiddelholdig gass.

Kontakt mellom den gassen som kommer via ledningen 61 og den flytende hydrokarbonfasen som kommer via ledningen 69 kan forårsake en avkjøling ved fordampning av lette hydrokarboner som finnes i den flytende hydrokarbonfasen. Slik avkjøling fører til kondensasjonen av en vandig fase, som i dette tilfelle blir separert ved dekantering ved utløpet fra kontaktsonen G24, og tappes av.

Den flytende hydrokarbonfasen som forlater kontaktsonen G25 kan også befris fra det meste av den løsningsmiddelfasen som den inneholder ved kontakt med en del av den vandige fasen som tappes av fra utløpet fra kontaktsonen G20 ved drift i samsvar med arrangementet som er vist i fig. 3.

Den flytende hydrokarbonfasen som tappes av gjennom ledningen 23 (fig. 4) eller ledningen 67 (fig- 5) inneholder fremdeles små mengder metan og etan. For å redusere nevnte restinnhold av metan og etan, er det mulig å kontakte den flytende hydrokarbonfasen med en dampfase som oppnås ved koking og tilbakeløp, f.eks. ved drift i samsvar med diagrammet i fig. 6.

Den flytende hydrokarbonfasen som kommer via ledningen 80 (svarende til ledningen 23 eller 67) kontaktes med en dampfase i kontaktsonen G30A. Den flytende fasen som forlater kontaktsonen G3 0A oppvarmes i kokesonen E30A, og nevnte oppvarming fører til dannelsen av den foran nevnte dampfasen, som leveres i tilbakeløpsform til kontaktsonen G30A. Den flytende hydrokarbonfasen som forlater kokesonen E30A, tappes av gjennom ledningen 81.

Den dampformige hydrokarbonfasen som går ut via ledningen 82 leveres til inntaket til kontaktsonen G20 (ledning 2 0) når det gjelder diagrammet i fig. 4, og til inntaket til kontaktsonen G24 (ledning 61) i tilfellet fig. 5.

Temperaturen i toppen av rektifikasjonssonen (trinn c) bestemmer andelen av hydrokarboner, forskjellig fra metan, som kondenseres. Når det ønskes å separere alle hydrokarbonene som dannes av molekyler med antall karbonatomer minst lik 3, dvs. propan og alle hydrokarboner med høy molvekt, kan nevnte temperatur f.eks. være mellom -20°C og -50'C ved et gasstrykk mellom 0,5 og 10 MPa.

Når det ønskes å separere alle de hydrokarbonene som består av molekyler med antall karbonatomer minst lik 2, dvs. etan og alle hydrokarboner med høy molvekt, kan nevnte temperatur f.eks. være mellom -40°C og -100"C ved et gasstrykk mellom 0,5 og 10 MPa.

Det er også mulig å arbeide i to trinn, slik at det oppnås på den ene siden en flytende fraksjon som hovedsakelig inneholder propan og alle hydrokarboner med høy molvekt, og på den annen side en etanrik, flytende fraksjon. I dette tilfelle er det f.eks. mulig å drive ifølge diagrammet i fig. 7.

Gassen som forlater kontaktsonen G21 ved en temperatur mellom -20°C og -50°C og hvorifra det meste av den propan som den inneholder er blitt fjernet, leveres via ledningen 20a til en kontaktsone G21a, hvori den kontaktes med to flytende faser, nemlig en hydrokarbonfase og en løsningsmiddelfase, som frembringes ved avkjøling i varmevekslingssonen E27. Ved utløpet fra kontaktsonen G21a leveres to flytende faser som separeres i dekanteren B110.

Løsningsmiddelfasen tappes av gjennom ledningen 84, tas opp av pumpen P4 5 og leveres til toppen av kontaktsonen G21. Hydrokarbonfasen leveres via ledningen 85 til toppen av kontaktsonen G23a.

Ved bunnen av kontaktsonen G23a leveres en flytende hydrokarbonfase som oppvarmes i kokesonen E28, slik at det frembringes en dampfase, som leveres til kontaktsonen G2 3a. Den dampfasen som forlater kontaktsonen G23a tas ut via ledningen 86 og leveres til kontaktsonen G21a. En etanrik flytende fase tappes av via ledningen 87.

Den gassen som forlater varmevekslingssonen E27 via ledningen 83 ved en temperatur mellom -40 og -100°C, blir befridd for mesteparten av den etan som inneholdes i gassen som føres inn i prosessen.

I utførelsen ifølge fremgangsmåten vist i fig. 2 blir regenereringstrinnet for løsningsmiddelet gjennomført, etter ekspansjon, i en kontaktkolonne D100, ved oppvarming av kolonnens nedre del på en slik måte at man reduserer konsentrasjonen av den sure gassen i den regenererte løsningsmiddel-fasen, som blir resirkulert til trinn (e) og ved avkjøling av kolonnens topp, slik at man reduserer løsningsmiddelkonsen-trasjonen i den eliminerte sure gassen.

Dersom den behandlede gassen inneholder både karbondioksyd og hydrogensulfid, kan det være nødvendig å oppnå ved slutten av regenereringstrinnet for løsningsmiddelet, på den ene siden en fraksjon som i det vesentlige består av karbondioksyd og på den andre siden en gassformig fraksjon som i det vesentlige består av hydrogensulfid. I dette tilfellet kan regenereringstrinnet for løsningsmiddelet gjennomføres f.eks. i samsvar med diagrammet i fig. 8.

Den løsningsmiddelfasen som tappes av via utløpet fra kontaktsonen G3 etter en første ekspansjon, leveres til en kontaktkolonne D200. Den løsningsmiddelfasen som oppsamles ved bunnen av kolonnen blir oppvarmet i varmevekslersonen E40 som leverer en gassformig fase som inneholder karbondioksyd, hydrogensulfid og fordampet løsningsmiddel. Den gassformige fasen som leveres ved toppen av kolonnen, blir avkjølt i varmevekslersonen E50, slik at mesteparten av løsningsmiddelet kondenseres. Den flytende løsningsmiddelfasen, som igjen renner ned i kontaktkolonnen D200, gjør det mulig å absorbere i alle fall en del av den hydrogensulfid som inneholdes i gassen. For mere fullstendig å absorbere den hydrogensulfid som inneholdes i gassen, er det mulig å levere en løsnings-middel top-up til kolonnetoppen gjennom ledningen 90. En gassformig fraksjon som i det vesentlige består av karbondioksyd, blir således tatt ut gjennom ledningen 91.

Den løsningsmiddelfasen som tappes av fra bunnen av kolonnen D200 via ledningen 92 blir ekspandert gjennom sikker-hetsventilen V4 0 og levert via ledningen 93 til kontaktkolonnen D210. Den løsningsmiddelfasen som er oppsamlet i bunnen av kolonnen, oppvarmes i varmevekslersonen E41 og frembringer en regenerert løsningsmiddelfase, som tappes av via ledningen 94 og resirkuleres til kontaktsonen G3 og en gassformig fase som i det vesentlige består av hydrogensulfid. Den gassformige fasen som tas ut ved toppen av kolonnen, avkjøles i varmevekslersonen E51, slik at mesteparten av løsningsmiddelet kondenseres. En gassformig fraksjon som i det vesentlige består av hydrogensulfid, blir tappet av via ledningen 95.

Den gassen som forlater avsyringstrinnet (e) er relativt kald. I det minste en del av den nødvendige kjølingen i trinn (b) kan oppnås ved varmeveksling mellom gassen fra trinn (a) og gassen fra trinn (e). Den nødvendige avkjølingen eller utfyllende kuldetilførsel kan leveres ved forskjellige metoder. Den kan f.eks. leveres fra en 1-trinns eller 2-trinns kompresjonskuldemaskin. Den kan også oppnås ved ekspansjon av den behandlede gassen i en turbin.

Den nødvendige supplerende avkjølingen kan leveres i løpet av flere varmevekslinger og i alle fall en del derav kan også leveres av en absorpsjonskuldemaskin, eller av en kulde-syklus, hvori kuldefluidet komprimeres ved hjelp av en gass-gass-ejektor.

For den rektifikasjonen som gjennomføres i kontaktsonen G21, kan kontakten mellom de to fallende, flytende fasene og den oppstigende dampfasen på den ene siden, og kjølingen (varmeveksleren E22) på den andre siden, gjennomføres i det samme apparatet bestående av en varmeveksler-kontaktor, som vist i fig. 9. Varmeveksler-kontaktoren ECl består av flere vertikale kanaler eller rør, hvori det kan være en flytende og dampformig strøm, slik at væsken eller væskene strømmer nedover og gassen oppover. Disse rørene avkjøles ved indirekte varmeveksling med et ytre kjølefluid som tilføres varmeveksler-kontaktoren ECl via rørledningen a og forlater den via rørledningen b. Når den gassformige fasen av den blandingen som skal rektifiseres og som mates inn via ledningen 26, strømmer oppover i rørene, vil således en del kondenseres på veggene og utgjøre et flytende tilbakeløp som faller nedover igjen. Dette tilbakeløpet består av to flytende faser, én som i det vesentlige består av hydrokarboner og den andre av en vandig løsningsmiddelfase. Denne simultane kontakt og avkjøling byr på flere fordeler. Når det gjelder kompakthet vil integreringen av to funksjoner i et enkelt apparat gjøre det mulig å redusere utstyrets størrelse. Dessuten er separasjonen mye mere effektiv enn i det tilfellet hvor de to funksjonene er adskilt. Når det gjelder f.eks. separasjonen av bestanddelene i naturgass, tillater nevnte system en gjen-vinning av mer enn 95% av de hydrokarbonene som inneholder minst 3 karbonatomer.

Denne varmeveksler-kontaktoren kan f.eks. være en varmeveksler av platetypen i loddet aluminium, eller en rørvarme-veksler av kalendertypen, i hvilket tilfelle den blandingen som skal separeres sirkulerer i rørene og kjølefluidet i kalenderen. I alle disse tilfellene utformes og plasseres varmeveksler-kontkatoren på en slik måte at rørene for sirku-lasjon av blandingen som skal rektifiseres er vertikale, slik at det kan foregå en gravitasjonsstrømming av den væsken som dannes ved kondensasjonen langs veggene. Dessuten kan disse rørene utstyres med innforinger som øker effektiviteten ved separasjonen og varmeoverføringen.

Denne fremgangsmåten med samtidig kontakt og varmeveksling i en varmeveksler-kontaktor kan også gjennomføres på kontaktsonen G21a og varmeveksleren E27 (fig. 7) og også for å gjennomføre trinnene (a) og (b) og/eller (b) og (c).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan illustreres ved følgende eksempel.

E ksempel

Diagrammet i fig. 2 anvendes i dette eksempelet. En vannmettet naturgass tilføres fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennom røret 20. Dens temperatur er 40°C, dens trykk 3 MPa, dens strømmingshastighet 100 t/h. Den inneholder 38% metan, 29,2% etan, 17,5% propan, 11% butan, 3,1% C02 og 1,2% H2S (prosentsatser etter vekt). Gassen kommer til kontaktoren G20, hvor den kontaktes i motstrøm med en vandig metanol-løsning fra roret 21, hvis strømningshastighet er 279 kg/h og som inneholder 42 vektprosent metanol. I kontaktoren G21 blir gassen tilført metanol, slik at den flytende fasen som separeres ut ved bunnen av kontaktoren og tømmes via røret 22 inneholder vann med 1 vektprosent metanol. Dens strømnings-hastighet er 180 kg/h. Den metanolholdige gassen føres ut av kontaktoren G20 via rørledningen 24. Den kjøles til 5"C i varmeveksleren E21, hvilket fører til delvis kondensasjon av gassen som går videre til kontaktsonen G21 via rørledningen 26. Den kjøles i varmeveksleren E22 ved hjelp av et ytre kjølemiddel til temperaturen blir -50°C. Det foregår en delvis kondensasjon som fører til dannelsen av to flytende faser, én som i det vesentlige består av hydrokarboner, og den andre av en blanding av vann og metanol, som strømmer tilbake mot den lavere delen av kontaktsonen G21 i flasken B100, hvor de to flytende fasene (omfattende det kondensatet som er dannet i E21) blir separert. Den vandige metanolfasen trekkes av gjennom røret 28, pumpes av pumpen P20 og returneres via ledningen 21 til kontaktsonen G20. Hydrokarbonfasen forlater flasken B100 via røret 27, og utgjør ett av produktene fra fremgangsmåten, med en strømningshastighet på 44,6 t/h. Sammenlignet med den rå gassen som kommer gjennom ledningen 20, har den flytende hydrokarbonfasen som går ut gjennom røret 27 et innhold tilsvarende 7,5% av metan, 41,8% av etan, 99,7% av propan og 100% av butan.

Den strippede gassen som går ut via røret 29 kommer til kontaktsonen G200, hvor den kontaktes i motstrøm med en vandig metanolfase som tilføres via røret 30. Løsningsmiddelfasen har en strømningshastighet på 49,6 t/h med en 64% metanolkonsen-trasjon, og dens temperatur er -50°C. Ved toppen av kontaktsonen G200 går gassen ut gjennom røret 31. Dens strømnings-hastighet er 53,3 t/h og déns H2S-innhold 3 ppm. Den flytende fasen som går ut via røret 37 ekspanderes til et trykk på 1 MPa gjennom ventilen V22, slik at løsningsmiddelfasen avmetaniseres. Gassen og væsken skilles fra hverandre i flasken B120. Den dannede gassen som i det vesentlige består av metan, forlater flasken B12 0 via røret 39 og returneres av kompressoren Kl til kontaktsonen G2 00. Den flytende fasen forlater flasken B120 gjennom røret 38, oppvarmes i varmeveksleren E24 og tilføres løsningsmiddelkjølesonen D100 etter ekspansjon gjennom ventilen V20. I nevnte sone rektifiseres løsningsmiddelfasen. Toppen av sonen D100 avkjøles til 0°C, mens bunnen oppvarmes til 140°C. Gassen som går ut på toppen gjennom røret 33 har en strømningshastighet på 1,9 t/h og inneholder etter vekt 35,8% H2S og 34,4% C02. Den regenererte løsningsmiddelfasen forlater sonen D100 gjennom røret 35 og leveres via pumpen P21 og røret 32 til varmeveksleren E24, hvor den forkjøles ved varmeveksling med den løsningsmiddel-fasen som forlater flasken B120, og deretter atter avkjøles i varmeveksleren E25 av et eksternt kjølefluid til en temperatur på -50°C. Den tilføres kontaktsonen G200 gjennom røret 30. Som et resultat av metanoltapene som forårsakes av dampfase-nedrivning i røret 33, er det nødvendig å tilføre ytterligere 5 kg/h metanol via røret 34.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for behandling av en gass som omfatter metan, vann, minst ett hydrokarbon som er forskjellig fra metan og minst én sur gass, for å befri gassen for i det minste en del av vannet, hydrokarbonene som er forskjellige fra metan og den sure gass, ved de følgende trinn: a) man bringer denne gass i kontakt med en tilbakeført væskefase som samtidig inneholder vann og et løsningsmiddel, hvorunder dette løsningsmiddel er en organisk, ikke-hydrokar-bonholdig, normalt væskeformig blanding forskjellig fra vann, som i det minste delvis er blandbar med vann og er destil-lerbar ved en temperatur under destillasjonstemperaturen for vann, slik at man oppnår en vandig væskefase med lite løs-ningsmiddel sammenlignet med den tilbakeførte væskefase, og en gassfase som inneholder løsningsmiddel, b) man avkjøler gassfasen som kommer fra trinn a) slik at den delvis kondenseres, hvorunder det erholdte kondensat omfatter en vandig fase og en hydrokarbonfase, og man separe-rer kondensatet fra ikke-kondensert gass; og er karakterisert ved de følgende trinn: c) man rektifiserer den ikke-kondenserte gass, idet den hvirvles rundt i en oppadgående retning og avkjøles for delvis å kondensere den, idet den kondenserte væske føres i en nedad-gående retning i kontakt med en motstrøm av den oppadstigende gass, og idet etter denne kontakt, avkjøles en ikke-kondensert gassfase med en blanding av denne kondenserte væske med kondensatet fra trinn b), hvorunder denne blanding omfatter en vandig væskefase og en hydrokarbonvæskefase, d) man skiller den vandige væskefase fra hydrokarbonvæskefasen som erholdes fra trinn c) ved dekantering, man tar ut hydrokarbonfasen, og man fører den vandige fasen tilbake til trinn a), e) man bringer den ikke-kondenserte gassfasen som stammer fra trinnet c) i kontakt med en regenerert løsningsmiddelfase som stammer fra trinnet f), slik at i det minste en del av den foreliggende sure gass oppløses i den ikke-kondenserte gassfase i dette løsningsmidlet, og man oppfanger en avsyret gassfase og en fase anriket på sur gass, f) man befrir en del av den sure gass for den i trinn e) oppfangede løsningsmiddelfase ved trykkreduksjon og/eller oppvarming, og man fører den regenererte løsningsmiddelfase som stammer fra trinn e) tilbake.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hydrokarbonvæskefasen som stammer fra d) bringes i kontakt med gassfasen som stammer fra trinn a), slik at den i det minste befris for metanet og etanet som den inneholder.

3. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 2, karakterisert ved at hydrokarbonvæskefasen som stammer fra trinn d) bringes i kontakt med den behandlede gass i løpet av trinn a), slik at en hydrokarbonvæskefase oppnås som i det minste er befridd for en del av løsnings-midlet som den inneholder.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at hydrokarbonvæskefasen som kommer fra trinn d) føres til en avkokningssone, hvori den bringes i kontakt med en dampfase som føres i tilbakestrøm som er erholdt ved oppvarming og delvis fordampning av hydrokarbonvæskefasen som fordampes fra avkokningssonen, og at dampfasen som stammer fra avkokningssonen tilbakeblandes med gassen som er behandlet i trinn c).

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at hydrokarbonvæskefasen som kommer fra trinn d) bringes i kontakt med en vandig fase som kommer fra trinn a), slik at en hydrokarbonvæskefase som i det minste er befridd for en del av løsningsmidlet som det inneholdt, og en vandig fase som er belastet med løsningsmid-del oppnås, og at den vandige fase som er belastet med løs-ningsmiddel, tilbakeføres til innløpet av trinn a).

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at væskefasen som føres tilbake til trinn a) inneholder 20-60 vekt% løsningsmiddel.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at løsningsmiddelfasen som bringes til trinn e) inneholder 5-50 vekt% vann.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at man ved utløpet av regenereringstrinnet f) tar ut en tømmestrøm fra den regenererte løsningsfase, slik at mengdene av løsningsmiddel og vann som hele kretsløpet som trinnene e) og f) utgjør, inneholder, tydelig holdes konstante.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-8, karakterisert ved at løsningsmidlet er metanol.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-9, karakterisert ved at løsningsmidlet er valgt blandt de følgende løsningsmidler: metylpropyleter, etylpropyleter, dipropyleter, metyltertiær butyleter, dimetoksymetan, dimetoksyetan, etanol, metoksyetanol, propanol.

11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-10, karakterisert ved at temperaturen til gassfasen ved utløpet fra trinn c) ligger mellom -20 og -50"C, hvorunder gassen som fåes ved utgangen av trinn c) er befridd for den største del av propanet som den inneholdt ved begyn-nelsen av prosessen.

12. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-10, karakterisert ved at gassfasens temperatur ved utløpet fra trinn c) ligger i området -40 til -100°C, hvorunder gassen som oppnås ved utløpet av trinn c) er befridd for den største delen av etanet som den inneholder på begyn-nelsen av prosessen.

13^ Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-12, karakterisert ved at man utfører trinn e) ved en midlere temperatur maksimalt lik den midlere temperatur i trinn c), hvorunder forskjellen mellom den midlere temperatur i trinn e) og den midlere temperatur i trinn c) er minst 20°C.

14. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-13, karakterisert ved at man foretar minst en del av den nødvendige avkjøling i trinn b) ved direkte varme-veksel mellom gassen som stammer fra trinn a) og gassen som stammer fra trinn e).

15. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-14, karakterisert ved at regenereringen av løs-ningsmidlet som utføres i løpet av trinn f), utføres etter en trykkreduksjon i en kontaktkolonne ved oppvarming av kolonne-sokkelen, slik at konsentrasjonen av sur gass i det regenererte løsningsmiddel reduseres, hvilken tilbakeføres til trinn e), og ved avkjøling av kolonnetoppen, slik at konsentrasjonen av løsningsmiddel i den utgående, sure gass reduseres.

16. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-14, karakterisert ved at den behandlede gass inneholder karbondioksyd og sulfidisk hydrogen, og at regenereringen av løsningsmidlet som foretas i løpet av trinn f), etter en trykkreduksjon i en første kontaktkolonne ved oppvarming av sokkelen til denne første kontaktkolonne og ved innledning av en væskefraksjon av løsningsmiddel i toppen på den første kontaktkolonne, slik at i det minste en del av det sulfidiske hydrogen, hvilket gassfasen som dannes ved trykkreduksjon og oppvarming, absorberes, ved evakuering av en gassfraksjon som i det vesentlige består av karbondioksyd fra denne første kontaktkolonnen, og etter en ny trykkreduksjon ved innledning av en løsningsfase som er oppfanget i sokkelen til denne første kontaktkolonne i en andre kontaktkolonne, ved oppvarming av sokkelen til denne andre kontaktkolonne ved fordampning av en gassfase som i det vesentlige består av sulfidisk hydrogen, på toppen av denne andre kontaktkolonne, og ved uttak av en regenerert løsningsmiddelfase som tilbake-føres til trinn e) i sokkelen til denne andre kontaktkolonne.

17. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-16, karakterisert ved at trinnene a) og b) og/eller b) og c) utføres i den samme anordning, hvilken samtidig gjør det mulig å gjennomføre kontaktrinnene mellom gassfase og væskefase samt varmevekslingen.