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DE10360205A1 - Process for the treatment of glycol / water mixtures from natural gas production - Google Patents

Process for the treatment of glycol / water mixtures from natural gas production Download PDF

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DE10360205A1 DE10360205A DE10360205A DE10360205A1 DE 10360205 A1 DE10360205 A1 DE 10360205A1 DE 10360205 A DE10360205 A DE 10360205A DE 10360205 A DE10360205 A DE 10360205A DE 10360205 A1 DE10360205 A1 DE 10360205A1
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glycol
membrane separation
natural gas
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gas production
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Christoph Dr. Bohner
Michael Ritter
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ENVIRO-CHEMIE GmbH
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ENVIRO CHEMIE GmbH
ENVIRO-CHEMIE GmbH
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Abstract

Ein Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Erdgasförderung soll derart weitergebildet werden, dass eine bessere Trennleistung der abzutrennenden Feststoffe erzielbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Glykol/Wasser-Gemisch einem ersten Membrantrennprozess unterzogen wird und der Hauptstrom des durch den Membrantrennprozess gewonenenen Konzentrates dem Membrantrennprozess rückgeführt wird und zumindest ein Teilstrom des gewonnenen Konzentrates ausgeschleust wird.A process for the treatment of glycol / water mixtures from natural gas production should be developed in such a way that a better separation efficiency of the solids to be separated can be achieved. This is achieved by subjecting the glycol / water mixture to a first membrane separation process and recycling the main stream of the concentrate obtained by the membrane separation process to the membrane separation process and discharging at least a partial stream of the concentrate obtained.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Ergasförderung gem. den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a process for the preparation of glycol / water mixtures from the natural gas production gem. the features of claim 1.

Ergas wird bei der Förderung durch Pipelines transportiert. Als Förderhilfsmittel wird unter anderem ein Glykol/Wasser-Gemisch zugegeben, um die Bildung von Hydraten bei der Förderung zu verhindern. Weitere Zusatzstoffe sind sogenannte Korrosionsinhibitoren und Scaleinhibitoren, die zur Verhinderung von Ablagerungen eingesetzt werden. Um die Kosten bei der Erdgasförderung möglichst gering zu halten, ist es ein Ziel, die eingesetzten Förderhilfsmittel sowie Zusatzstoffe wieder zurückzugewinnen. Ein Schritt des Aufbereitungsprozesses bei der Aufbereitung des Glykol/Wasser-Gemisches ist dabei die Abtrennung von Feststoffen, die größer als 0,5 μm im Durchmesser sind. Derartige Feststoffe resultieren beispielsweise aus der Erdgasförderung oder der Korrosion der Pipeline.natural gas will be in the promotion transported through pipelines. As a subsidy is under another a glycol / water mixture added to prevent the formation of hydrates in the promotion. Further Additives are so-called corrosion inhibitors and scale inhibitors, which are used to prevent deposits. To the Cost of natural gas production preferably It is one goal to keep the subsidies used and to recover additives. A step in the preparation process during the preparation of the Glycol / water mixture is the separation of solids greater than 0.5 microns in diameter are. Such solids result, for example, from natural gas production or the corrosion of the pipeline.

Bislang werden diese Feststoffe mittels Zentrifugen und Dekantern abgetrennt.So far These solids are separated by centrifuges and decanters.

Bei der Verwendung von Zentrifugen erfolgt die Abtrennung der Feststoffe in Abhängigkeit des spezifischen Gewichtes. Eine definierte Trenngrenze in Bezug auf eine vorgebbare Teilchengröße kann nicht erzielt werden.at the use of centrifuges, the separation of solids takes place dependent on the specific weight. A defined separation limit in relation to a predeterminable particle size can not be achieved.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei der Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Erdgasförderung eine bessere Trennleistung der abzutrennenden Feststoffe zu erzielen.task The present invention is, in the preparation of glycol / water mixtures of natural gas production to achieve a better separation performance of the solids to be separated.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.These The object is achieved by the features specified in claim 1 solved.

Da das aufzubereitende Glykol-Wasser-Gemisch einem Membrantrennprozess unterzogen wird, kann durch gezielte Auswahl der Porengröße der Membran eine definierte Trenngrenze erzielt werden. Eine Abtrennung von Feststoffen der Größenordnung 0,1 – 200 μm kann hierbei erfolgen.There the glycol-water mixture to be treated undergoes a membrane separation process can be subjected by targeted selection of the pore size of the membrane a defined separation limit can be achieved. A separation of Solids of the order of magnitude 0.1-200 μm can be used here respectively.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens erfolgt die Aufbereitung des Glykol-Wasser-Gemisches mit einem zweistufigen Membrantrennprozess, wobei der Hauptstrom des aus dem ersten Membrantrennprozess gewonnenen Konzentrates im Kreislauf geführt wird und ein Teilstrom des gewonnenen Konzentrates einem zweiten nachgeschalteten Membrantrennprozess unterzogen wird. Hierdurch wird eine Recyclingrate größer 95% erreicht.According to one Further development of the concept of the invention, the preparation of the Glycol-water mixture with a two-stage membrane separation process, wherein the main stream of the recovered from the first membrane separation process Concentrate in circulation and a partial flow of the recovered concentrate a second downstream membrane separation process is subjected. hereby is a recycling rate greater than 95% reached.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen ist in einem Blockschaltbild in 1 schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.The inventive method for the treatment of glycol / water mixtures is shown in a block diagram in 1 shown schematically and will be described in more detail below.

Das aufzubereitende Glykol (Monoethylenglykol, 1,2 Ethandiol)/Wasser-Gemisch wird zunächst in einem Puffertank gesammelt. Eine Zuführpumpe 1 fördert die Lösung über einen Vorfilter 2 zu einer Einheit 3, in der das aufzubereitende Gemisch einem Membrantrennprozess unterzogen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Membrantrennprozess eine Mikrofiltration.The glycol to be treated (monoethylene glycol, 1,2 ethane diol) / water mixture is first collected in a buffer tank. A feed pump 1 promotes the solution through a pre-filter 2 to a unity 3 in which the mixture to be treated is subjected to a membrane separation process. In the illustrated embodiment, the membrane separation process is microfiltration.

Die Mikrofiltrationseinheit 3 besteht dabei aus symmetrischen Membranen, wobei die Filterfläche membranparallel angeströmt wird (cross-flow Filtration).The microfiltration unit 3 consists of symmetrical membranes, the filter surface is flowed parallel to the membrane (cross-flow filtration).

Der Mikrofiltrationseinheit 3 ist eine Zirkulationspumpe 4 zugeordnet, die dafür sorgt, dass die Membran der Mikrofiltrationseinheit 3 mit einem Druck von 1 bis 6 bar angeströmt wird. Dabei fließt die Glykol/Wasser-Mischung mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 5 m/sec. über die Filterfläche der Mikrofiltrationseinheit 3. In der Mikrofiltrationseinheit 3 wird die einfließende Glykol/Wasser-Mischung in einen feststoffbelasteten Strom, das Konzentrat 5 und einen Filtratstrom 6 auch Permeat genannt, aufgeteilt (erste Filtrationsstufe). Der Konzentratstrom 5 enthält die Partikel in erhöhter Konzentration, das Filtrat 6 ist im Rahmen der Trenngrenze der Membran frei davon. Der Hauptstrom der Glykol/Wasser-Mischung 5a wird im Kreislauf über die Mikrofiltrationseinheit 3 gefahren. Dies ist durch den Pfeil dargestellt. Das Filtrat 6 und ein Teilstrom des Konzentrates 5b werden dem Kreislauf entnommen. Die Zuführpumpe 1 liefert jeweils soviel Glykol/Wasser-Mischung in den Kreislauf nach, wie an Filtrat 6 und Konzentrat 5b abgeführt werden. Die obenstehend beschriebene Betriebsweise wird als feed and bleed Betrieb bezeichnet.The microfiltration unit 3 is a circulation pump 4 assigned, which ensures that the membrane of the microfiltration unit 3 is supplied with a pressure of 1 to 6 bar. The glycol / water mixture flows at a rate of 1 to 5 m / sec. over the filter surface of the microfiltration unit 3 , In the microfiltration unit 3 is the inflowing glycol / water mixture in a solids-laden stream, the concentrate 5 and a filtrate stream 6 also called permeate, divided (first filtration stage). The concentrate stream 5 contains the particles in increased concentration, the filtrate 6 is in the frame of the separation limit of the membrane free of it. The main flow of the glycol / water mixture 5a is circulated through the microfiltration unit 3 hazards. This is indicated by the arrow. The filtrate 6 and a partial stream of the concentrate 5b are taken from the circulation. The feed pump 1 each delivers as much glycol / water mixture into the circulation as on filtrate 6 and concentrate 5b be dissipated. The operation described above is referred to as feed and bleed operation.

Das Filtrat 6 wird in einem Sammelbehälter 7 aufgefangen, um in weiteren Verfahrensschritten behandelt zu werden. Der Teilstrom des Konzentrates 5b wird in einem Absetztank zwischengespeichert oder einer Entsorgungseinheit zugeführt.The filtrate 6 is in a collection container 7 collected for further processing. The partial flow of the concentrate 5b is cached in a settling tank or supplied to a disposal unit.

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Blockschaltbild schematisch dargestellt.In 2 a further embodiment of the method according to the invention is shown schematically in a block diagram.

Das aufzubereitende Glykol/Wasser-Gemisch wird hier ebenfalls in einem Puffertank gesammelt. Eine Zuführpumpe 1 fördert die Lösung über einen Vorfilter 2 zu einer Einheit 8, in der das aufzubereitende Gemisch einem Membrantrennprozess unterzogen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Membrantrennprozess eine Mikrofiltration. Die Mikrofiltration wird in der ersten Stufe in drei parallel geschalteten Mikrofiltrationseinheiten 8 durchgeführt, die wechselseitig beschickt werden können. Die Anzahl der Mikrofiltrationseinheiten 8 kann in Abhängigkeit des anfallenden aufzubereitenden Glykol/Wasser-Gemisches variiert werden. Den Mikrofiltrationseinheiten 8. sind Zirkulationspumpen 4 zugeordnet, die dafür sorgen, dass die Membranen der Mikrofiltrationseinheiten 8 mit einem Druck von 1 bis 6 bar angeströmt werden. Dabei fließt die Glykol/Wasser-Mischung mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 5 m/sec. über die Filterfläche der Mikrofiltrationseinheit 8, wobei die Filterfläche parallel überströmt wird. In den Mikrofiltrationseinheiten 8 wird die einfließende Glykol/Wasser-Mischung in einen feststoffbelasteten Strom, das Konzentrat 9 und einen Filtratstrom 10 auch Permeat genannt, aufgeteilt. Der Konzentratstrom 9 enthält die Partikel in erhöhter Konzentration, das Filtrat 10 ist im Rahmen der Trenngrenze der Membran frei davon. Der Hauptstrom 9a der Glykol/Wasser-Mischung wird im Kreislauf über die Mikrofiltrationseinheit 8 gefahren. Dies ist durch den Pfeil dargestellt. Das Filtrat 10 und ein Teilstrom des Konzentrates 9b werden dem Kreislauf entnommen. Die Zuführpumpe 1 liefert jeweils soviel Glykol/Wasser-Mischung in den Kreislauf nach, wie an Filtrat 10 und Konzentrat 9b abgeführt werden. Das Filtrat 10 wird in einem Sammelbehälter 11 aufgefangen, um in weiteren Verfahrensschritten behandelt zu werden. Der Teilstrom des Konzentrates 9b wird in einem von zwei parallel zueinander angeordneten Konzentratsammelbehältern 12 zwischengespeichert. Diese werden wechselseitig befüllt und abgearbeitet. In einem nun folgenden zweiten Filtrationsschritt wird das feststoffangereicherte Konzentrat 9b weiterbehandelt. Dadurch wird eine weitere Konzentrierung der Feststoffe erreicht. Diese zweite Filtrationsstufe besteht aus zwei unabhängigen Einheiten 13, die jeweils wechselseitig angefahren werden können. Die zweite Filtrationsstufe wird von Zuführpumpen 14 gespeist und arbeitet analog der ersten Filtrationsstufe. Das bei der zweiten Filtrationsstufe anfallende Filtrat 15 wird ebenfalls über Zuführleitungen im Sammelbehälter 11 aufgefangen. Der Hauptstrom des Konzentrates 16a wird im Kreislauf über die Mikrofiltrationseinheit 13 geführt. Ein Teilstrom des Konzentrates 16b wird in den Konzentratsammelbehälter 12 zurückgeführt. Aufgrund dieser Prozessführung werden die Feststoffe in dem Konzentratsammelbehälter 12 kontinuierlich auf konzentriert. Sind die Feststoffe genügend aufkonzentriert, wird die Filtration beendet und die Mischung in anderen Schritten weiterbehandelt.The glycol / water mixture to be treated is also collected in a buffer tank. A feed pump 1 promotes the solution through a pre-filter 2 to a unity 8th in which the mixture to be treated is subjected to a membrane separation process. In the illustrated embodiment, the membrane separation process is microfiltration. The microfiltration is in the first stage in three parallel microfiltration units 8th carried out, which can be reciprocally fed. The number of microfiltration units 8th can be varied depending on the resulting reprocessing glycol / water mixture. The microfiltration units 8th , are circulation pumps 4 assigned to ensure that the membranes of microfiltration units 8th be flowed with a pressure of 1 to 6 bar. The glycol / water mixture flows at a rate of 1 to 5 m / sec. over the filter surface of the microfiltration unit 8th , wherein the filter surface is overflowed in parallel. In the microfiltration units 8th is the inflowing glycol / water mixture in a solids-laden stream, the concentrate 9 and a filtrate stream 10 also called permeate, divided. The concentrate stream 9 contains the particles in increased concentration, the filtrate 10 is in the frame of the separation limit of the membrane free of it. The main stream 9a the glycol / water mixture is circulated through the microfiltration unit 8th hazards. This is indicated by the arrow. The filtrate 10 and a partial stream of the concentrate 9b are taken from the circulation. The feed pump 1 each delivers as much glycol / water mixture into the circulation as on filtrate 10 and concentrate 9b be dissipated. The filtrate 10 is in a collection container 11 collected for further processing. The partial flow of the concentrate 9b is in one of two concentric collection containers arranged parallel to each other 12 cached. These are filled and processed alternately. In a subsequent second filtration step, the solids-enriched concentrate 9b further treated. This achieves a further concentration of the solids. This second filtration stage consists of two independent units 13 , which can be approached alternately. The second filtration stage is by feed pumps 14 fed and works analogously to the first filtration stage. The resulting in the second filtration stage filtrate 15 is also via supply lines in the sump 11 collected. The main stream of the concentrate 16a is circulated through the microfiltration unit 13 guided. A partial stream of the concentrate 16b gets into the concentrate collection container 12 recycled. Due to this process, the solids in the concentrate receiver 12 continuously focused on. When the solids are sufficiently concentrated, filtration is stopped and the mixture is further treated in other steps.

Die gesamte Anlage ist so angelegt, dass einzelne Mikrofiltrationseinheiten 8,13 unabhängig voneinander gereinigt und gewartet werden können. Hierdurch wird auch während eines Wartungs- oder Reinigungsprozesses ein durchgängiger Filtrationsbetrieb sichergestellt. Zur Verlängerung der Filtrationszeit ist eine Rückspüleinrichtung installiert. Hierbei wird mit einer Rückspülpumpe 17 etwas gefilterte Glykol/Wasser-Mischung von der Filtratseite her zu den Mikrofiltrationseinheiten geführt. Eine kurzer Impuls bewirkt dabei, das gebildete Ablagerungen gelöst werden. Die einzelnen Mikrofiltrationseinheiten können unabhängig voneinander gespült werden.The entire plant is designed so that individual microfiltration units 8th . 13 can be independently cleaned and maintained. As a result, a continuous filtration operation is ensured even during a maintenance or cleaning process. To extend the filtration time a backwashing device is installed. This is done with a backwash pump 17 slightly filtered glycol / water mixture is fed from the filtrate side to the microfiltration units. A short pulse causes the deposits formed to be released. The individual microfiltration units can be rinsed independently of each other.

Claims (6)

Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Erdgasförderung, wobei das Glykol/Wasser-Gemisch einem ersten Membrantrennprozess unterzogen wird, und der Hauptstrom des durch den Membrantrennprozess gewonnenen Konzentrates dem Membrantrennprozess rückgeführt wird und zumindest ein Teilstrom des gewonnenen Konzentrates ausgeschleust wird.Process for the preparation of glycol / water mixtures from natural gas production, wherein the glycol / water mixture is a first membrane separation process and the main flow through the membrane separation process recovered concentrate is recycled to the membrane separation process and discharged at least a partial stream of the recovered concentrate becomes. Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Erdgasförderung, wobei der Teilstrom des gewonnenen Konzentrates in einem weiteren Aufbereitungsschritt einem zweiten Membrantrennprozess unterzogen wird und das bei dem ersten und zweiten Membrantrennprozess anfallende Filtrat aus dem Aufbereitungsprozess ausgeschleust wird.Process for the preparation of glycol / water mixtures from natural gas production, wherein the partial flow of the recovered concentrate in another Treatment step subjected to a second membrane separation process is and that occurring in the first and second membrane separation process Filtrate is discharged from the treatment process. Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Erdgasförderung nach Patentanspruch 2, wobei als erster und zweiter Membrantrennprozess eine Mikrofiltration eingesetzt wird.Process for the preparation of glycol / water mixtures from natural gas production according to claim 2, wherein as the first and second membrane separation process a microfiltration is used. Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Erdgasförderung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Glykol/Wasser-Gemisch in mindestens zwei parallele Teilströme aufgeteilt wird, die jeweils einem ersten Membrantrennprozess unterzogen werden.Process for the preparation of glycol / water mixtures from natural gas production according to any one of the preceding claims, wherein the glycol / water mixture is divided into at least two parallel substreams, each undergo a first membrane separation process. Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Erdgasförderung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste und zweite Membrantrennprozess über eine symmetrische Membran erfolgt, wobei die Membran parallel mit dem aufzubereitenden Gemisch überströmt wird.Process for the preparation of glycol / water mixtures from natural gas production according to one of the preceding claims, wherein the first and second Membrane separation process via a symmetrical membrane takes place, the membrane parallel with the mixture to be treated is overflowed. Verfahren zur Aufbereitung von Glykol/Wasser-Gemischen aus der Erdgasförderung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste und zweite Membrantrennprozess über eine symmetrische Membran aus Polypropylen erfolgt.Process for the preparation of glycol / water mixtures from natural gas production according to one of the preceding claims, wherein the first and second Membrane separation process via a symmetrical membrane made of polypropylene.
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