DE2618045A1

DE2618045A1 - Vorrichtung zur regelung des kohlenwasserstoff- und wassertaupunktes von gasen

Info

Publication number: DE2618045A1
Application number: DE19762618045
Authority: DE
Inventors: Adrian J Peterson
Original assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Current assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Priority date: 1975-10-09
Filing date: 1976-04-24
Publication date: 1977-04-21
Also published as: IE42559B1; SU1080729A3; RO69119A; GB1539986A; YU108976A; NO761490L; NO148058C; NL7604622A; FR2326967B1; IE42559L; CA1062607A; US3989487A; FR2326967A1; NO148058B

Description

Nürnberg, den ₂2. April 1976

Black, Sivalls & Bryson, Inc., Houston, Texas (USA)

Vorrichtung zur Regelung des Kohlenwasserstoff- und Wassertaupunktes von Gasen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Kohlenwasserstoff- und Wasser-Taupunktes von Gasströmen.

Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen für die Regelung des Kohlenwasserstoff- und Wasser-Taupunktes von Gasströmen entwickelt worden, bei denen die kondensierbaren Kohlenwasserstoffkomponenten aus dem Gasstrom entfernt wurden und sich folglich nicht mehr in Rohrleitungen oder Gasbehandlungsapparaten kondensieren und ansammeln konnten. In Gegenden mit extrem niedrigen Wintertemperaturen, wie Kanada oder Alaska ist es wichtig, daß der Kohlenwasserstoff-Taupunkt von Gasströmen geregelt und auf bestimmte Werte eingestellt werden kann, so daß keinerlei Flüssigkeiten in Rohrleitungen und angeschlossenen Behandlungseinrichtungen kondensieren können, da deren Gegenwart erhebliche Schäden an den Rohrleitungen sowie den übrigen Einrichtungen

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verursachen könnte_o

Die vorbekannten Vorrichtungen zum Entwässern von Gasströraen und zur Entfernung von kondensierbaren Komponenten hieraus arbeiten durch Kühlung. Sie sind sorgsam durchdacht, jedoch aufwendig zu installieren und zu betreibenο

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Regelung des Wasser- und Kohlwasserstofftaupunktes von Gasströmen vorgeschlagen, die aus einem wetterfesten Gehäuse, einem Dampf-Flüssigkeits-Kontaktturm und einer Destillationskolonne eines Rekonzentrators für ein flüssiges Trockenmittel besteht, die mit ihren unteren Teilen innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und deren oberste Teile außerhalb des Gehäuses liegen. Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Gasbrenner und einen Umwälzkessel für das rückzukonzentrierende flüssige Trockenmittel, die sämtlich innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Schließlich sind noch Rohrleitungen vorhanden, die den Umlauf des flüssigen Trockenmittels zwischen dem Rekonzentrator und dem Kontaktburm ermöglichen, sowie Kühl- und Abscheidevorrichtungen innerhalb des Gehäuses mit deren Hilfe der getrocknete Gasstrom der aus dem Kontaktturm austritt gekühlt werden kann und die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus dem Gasstrom ab-

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geschieden werden.

Eine derartige Vorrichtung kann beweglich montiert und vorgefertigt werden und sie ist ökonomisch zu insatllieren und zu betreiben und sie zieht in vorteilhafter Weise aus der kalten Umgebung Nutzen, in der der Apparat installiert werden muß und in der auch während des Betriebes Wärme produziert werden muß.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel beschrieben ist.

Es stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie 3-3 der Fig. 2; und

Fig. 4 ein Fließdiagramm der Gasbehandlungseinrichtung, die ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist und die den Fluß der verschiedenen Verfahrensströme durch die Vorrichtung zeigt_o

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In den Fig. 1-3 ist auf einem Stütz- oder Grundgerüst 12 ein wetterbeständiges Gehäuse 14 angeordnet, welches wie dargestellt vorzugsweise rechteckig ausgestaltet ist und eine Tür und wenigstens ein Fenster aufweist.

Innerhalb des Gehäuses 14 ist ein Rekonzentrator für ein flüssiges Trockenmittel, welches Wasser aus dem Gasstrom entfernt angeordnet, sowie Kühl- und Abscheideeinrichtungen für die Kühlung des entwässerten Gasstromes, wobei kondensierbare Kohlenwasserstoffkomponenten die im Gasstrom enthalten waren abgeschieden und aus diesem entfernt werden« Der Rekonzentrator besteht grundsätzlich aus einem Kocher 16 der einen Brenner 18 für gasförmige Brennstoffe aufweist und der mit einer Brennkammer ausgerüstet ist, die sich innerhalb des Kochers 16 befindet. Die Brennkammer ist im Gegenstrom mit einem Schornstein 20 für die heißen Verbrennungsgase die die Brennkammer verlassen verbunden. Eine Destillationskolonne 22 ist mit dem Oberteil des Kochers 16 verbunden und ein Umwälzkessel 24 befindet sich unterhalb des Kochers 16. Der Kocher 16, die Destillationskolonne 22 und der Umwälzkessel 24 befinden sich alle in der Hauptsache innerhalb des Gehäuses 14, jedoch die oberen Teile der Destillationskolonne und das Ende des Kochers 16 einschließlich Bren neranordnung 18 und Schornstein 20 erstrecken sich durch eine Wand des Gehäuses 14 nach außen,

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Ein Kontaktturm 26 für die innige Berührung des zu behandelnden Gasstromes mit einem flüssigen Trockenmittel, beispielsweise einer wässrigen Glykollösung ist in vertikaler Anordnung mit ihren unteren Teilen innerhalb des Gehäuses 14 untergebracht und die oberen Teile erstrecken sich bis außerhalb dieses Gehäuses₀ Eine Pumpe 28 mit Filter 30 für das flüssige Trockenmittel sind innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet und später unter Bezugnahme auf Fig. 4 zu beschreibende Rohrleitungen verbinden den zu behandelnden Gasstrom mit dem Kontaktturm 26 und den verschiedenen Teilen des Rekonzentrators für das flüssige Trockenmittel.

Desweiteren sind innerhalb des Gehäuses 14 Mittel für die Kühlung des Gasstromes und die Abscheidung der kondensierten Kohlenwasserstoffkomponenten sowie für die Herstellung eines Restgasstromes mit einem Kohlenwasserstoff-Taupunkt der auf den erwünschten Wert eingestellt ist einschließlich einem Gas-zu-Gas-Wärmeaustauscher 32, einem Gaskühler 34, einem Gas-Flüssigkeits-Separator 36 und einer Rückkühleinheit 38 angeordnet, die untereinander und mit dem Kontaktturm 26 verbunden sind.

Die Rückkühleinheit 38 arbeitet kontinuierlich und läßt einen Trockenmittelstrom durch den Kühler 34

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zirkulieren, wobei die Wärme des Gasstromes ausgetauscht und der Gasstrom gekühlt wird. Der Wärmeaustauscher 32 und der Kühler 34 sind in bekannter Weise aus Kühlblechen und Rohren gebildet, Teile davon liegen außerhalb des Gehäuses 14„

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der zu behandelnde Gasstrom durch eine Leitung 40 zunächst in den Kontaktturm 26 geleitet wird. Das Bodenteil diese Kontaktturmes 26 enthält vorzugsweise einen eingebauten Gas-Flüssigkeitsseparator 42, so daß Flüssigkeiten, die im eintretenden Gasstrom enthalten sind, von diesem getrennt werden. Mit dem Separator 42 ist eine Leitung 44 verbunden, durch die die abgeschiedene Flüssigkeit abgezogen und aus dem Gehäuse 14 zu einer Stelle geleitet wird, an der die Flüssigkeit weiter verarbeitet oder gelagert wird_o Der den Separator 42 verlassende Gasstrom gelangt über einen Tröpfchen- und Teilchenabscheider in den oberen Teil des Kontaktturmes 26, der mit Vorrichtungen ausgestattet ist, wie beispielsweise Dampf-Flüssigkeits-Kontaktkörpern oder Füllmaterial, welches bewirkt, daß das Gas in innigen Kontakt mit dem von oben nach unten fließenden Trockenmittel gebracht wird, so daß im Gasstrom enthaltener Wasserdampf absorbiert wird.

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Ein Strom von rekonzentriertem flüssigen Trockenmittel fließt über die Leitung 46 zu einem Wärmeaustauscher 48, der außerhalb des Gehäuses 14 angeordnet ist und der durch atmosphärische Luft gekühlt wird» Das gekühlte rekonzentrierte Trockenmittel fließt durch eine Leitung 50 in den oberen Teil des Kontaktturmes 26, in dem es dann nach unten rinnto Das gesättigte flüssige Trockenmittel, welches im Turm 26 anfällt, also flüssiges Trockenmittel welches absorbiertes Wasser enthält, wird aus dem Kontaktturm über die Leitung abgezogen, zu dem Filter 30 geführt, in dem feste Teilchen entfernt werden und sodann über eine Leitung 54 zu einer Wärmeaustauscherschlange 56 geführt, die innerhalb des Umwälzkessels 24 angeordnet ist und in der das verhältnismäßig kühle wasserreiche Trockenmittel vorerwärmt wird. Aus der Wärmeaustauscherschlange 56 wird der Strom dann über eine Leitung 58 zum oberen Teil der Destillationskolonne 22 geführt, in der es nach unten fließt und dabei in innigem Kontakt mit heißen Wasser- und Trockenmxtteldämpfen gerät, die aufwärts strömen. Innerhalb der Kolonne 22 ist geeignetes Füllmaterial zur Herbeiführung eines Flüssigkeits-Dampf-Kontaktes angeordnet, so daß Wasser welches im flüssigen Trockenmittel enthalten ist, ausgetrieben und entfernt wird. Das abgeschiedene Wasser wird aus der Kolonne 22 über eine Leitung 60 im Oberteil abgezogen und das flüssige Trockenmittel fließt nach unten in den Kocher

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16, in welchem es erwärmt wircL Heißes zurückkonzentriertes flüssiges Trockenmittel fließt nun durch die Leitung 62 aus dem Kocher 16 zum Umwälzkessel 24, in dem es hinreichend langsam strömt, um das flüssige Trockenmittel durch Wärmeaustausch mit dem wasserreichen Trockenmittel zu kühlen, welches durch die Wärmeaustauscherschlange 56 fließt. Da ein Ende des Umwälzkessels 24 sich durch eine Wand des Gehäuses 14 nach außen erstreckt, kühlt dieses Teil das rekonzentrierte flüssige Trockenmittel zusätzlich, wonach es aus dem Umwälzkessel abgezogen wird und über die Leitung 64, die Pumpe 28, die Leitung 46 und den Wärmeaustauscher 48, worin es weiterhin gekühlt wird, geführt wird, bevor es wieder dem Kontaktturm 26 zugeleitet wird ο

Da sich das Oberteil der Destillationskolonne 22 bis nach außerhalb des Gehäuses 14 erstreckt, ist es der kalten atmosphärischer Luft ausgesetzt, die es kühlt und die eine gute Trennung des Wassers von den Dämpfen des flüssigen Kühlmittels, die in der Destillationskolonne 22 entwickelt werden, bewirkt. Da weiter das obere Teil des Kontaktturmes 26 ebenfalls der kalten Umgebung außerhalb des Gehäuses 14 ausgesetzt ist, wird es desgleichen gekühlt, wodurch die Absorption der Wasserdämpfe aus dem Gasstrom durch das flüssige Trockenmittel erhöht wird.

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. Λ.

Der entwässerte Gasstrom wird aus dem Kontaktturm 26 durch die Leitung 70 abgezogen und der Mantelseite des Wärmeaustauschers 32 zugeführt, in dem es durch die kalten Restgase vorgekühlt wird, die im Separator 36 entstehen und die durch die Rohrseite des Wärmeaustauschers 32 fließenο Eine Leitung 72 führt den vorgekühlten Gasstrom zur Mantelseite des Gaskühlers 34, in welchem es durch einen Trockenmittelstrom gekühlt wird, der auf der Rohrseite des Kühlers 34 fließt und zwar bis zu einer Temperatur, bei der kondensierbare Kohlenwasserstoffkomponenten, die im Gasstrom enthalten sind, abgeschieden werden. Die entstehende Mischung won Gas und kondensierten flüssigen Kohlenwasserstoffen wird aus dem Kühler 34 über eine Leitung 74 abgezogen und zum Gas-Flüssigkeits-Separator 36 geleitet, in welchem das Gas und die flüssige Komponente voneinander geschieden werden, wobei die Flüssigkeit über eine Leitung 76 abgezogen und der Ausgangsleitung 44 zugeleitet wird. Die Temperatur des Gasstromes der durch den Kühler 34 strömt wird kontrolliert und geregelt, so daß der Restgasstrom, der aus dem Separator 36 austritt, den erwünschten Kohlenwasserstoff-Taupunkt aufweist. Der Gasstrom fließt über eine Leitung 78, die mit dem Separator 36 verbunden ist, zur Rohrseite des Wärmeaustauschers 32 und wird dann durch eine Leitung 80 aus dem Gehäuse 14 zur Verwendung oder weiteren

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Bearbeitung nach außen geführt,,

Wie bereits beschrieben, erstrecken sich Teile des Wärmeaustauschers 32 und des Kühlers 34 bis außerhalb des Gehäuses 14, so daß die Mantelseiten dieser Austauscher der kalten Umgebung außerhalb des Gehäuses 14 ausgesetzt sind, wordurch die Gasströme die durch diese Teile geführt werden, abgekühlt werden.

Ein komprimierter Kühlmittelstrom fließt von der Rückkühleinheit 38 über die Leitung 82 zur Rohrseite des Kühlers 34. übliche Temperaturüberwachungseinheiten sowie Regelventile (nicht dargestellt) sind in der Leitung 82 angeordnet, so daß der Kühlmittelstrom in dem Maße, in dem er durch den Kühler 34 fließt, verdampft wird, wobei er Wärme aus dem Gasstrom aufnimmt, der auf der Mantelseite des Kühlers 34 vorhanden ist_o Der Strom des verdampften Kühlmittels fließt über eine Leitung 84 zur Rückkühleinheit 38 zurück und über einen Wärmeaustauscher 86, worin er teilsweise gekühlt wird, über eine Leitung 90 zu einem Kompressor 88. Der Kompressor 88 pumpt den Kühlmittelstrom durch eine Leitung 22, die mit einem Zwangsluftkühler 94 verbunden ist, in der die Luft erwärmt wird und der Kühlmittelstrom abgekühlt und kondensiert wird. Aus dem Kühler 94 fließt das kondensierte Kühlmittel über die Leitung 96 zu einem

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Sammler 98 und von dort zum Wärmeaustauscher 86, des es über die Leitung 82 verläßt und von wo es zum Kühler 34 zurückfließt.

Die Rückkühleinheit 38 ist gänzlich innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet, so daß Wärme, welche dem Kühlmittelstrom mit Hilfe des Luftkühlers 94 entzogen wird, innerhalb des Gehäuses verbleibt. Desweiteren verbleibt auch die Wärme, die aus dem Kocher 16 und Teilen der Destillationskolonne 22 sowie des Umwälzkessels 24 abgestrahlt wird, innerhalb des Gehäuses 14 und trägt mit zur Erwärmung des Innenraumes bei. In einer Wand des Gehäuses 14 kann ein temperaturgesteuerter oder von Hand bedienbarer Entlüftungsschlitz angebracht sein, so daß ein Teil der Luft, die vom Luftkühler 94 erzeugt wird, nach außen geleitet werden kann, wodurch eine Überheizung des Innenraumes vermieden wird.

Da die Vorrichtung vorgefertigt und auf ein Gerüst montiert ist, ist sie in ökonomischer Weise zu installieren Da sie ferner Vorteile aus der kalten Umgebung außerhalb des Gehäuses 14 zieht und dadurch die Entwässerung und Kühlung des Gasstromes sowie die Rekonzentrierung des Trockenmittelstromes bewirkt und schließlich die Wärme die vom Rekonzentrator und von der Rückkühleinheit erzeugt wird, im Innern des Gehäuses 14 ausnützt wird, ist die Vorrichtung auch wesentlich ökonomischer zu betreiben, als entsprechende vorbekannte Apparate.

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Claims

Patentansprüche

MIy Vorrichtung zur Regelung des Wasser- und Kohlenwasserstoff-Taupunktes von Gasströmen, bei der der Gasstrom mit Hilfe eines flüssigen Trockenmittels in einem Kontaktturm getrocknet und dann gekühlt wird und bei der das flüssige Trockenmittel in einem Rekonzentrator mit Gasbrenner und Destillationskolonne zurückkonzentriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein wetterfestes Gehäuse (14) aufweist, in dem ein Dampf-Flüssigkeits-Kontaktturm (26) und eine Destillationskolonne (22) derart angeordnet sind, daß die unteren Teile sich innerhalb und die oberen Teile sich außerhalb des Gehäuses befinden, daß ein Gasbrenner (18) sowie ein Umlaufkessel (24) innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, ferner daß Leitungen (46,52-58,62,64) vorgesehen sind, die einen geschlossenen Kreislauf des flüssigen Trockenmittels zwischen dem Rekonzentrator (16) und dem Kontaktturm (26) sicher stellen und daß eine Kühl- und Abscheideeinheit (32-38) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, mit denen der getrocknete Gasstrom, der aus dem Kontaktturm austritt, gekühlt und die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus dem Gasstrom abgeschieden werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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ORIGINAL SMSPECTED

daß das Gehäuse (14), der Kontaktturm (26), der Rekonzentrator (16) und die Kühl- und Abscheideeinrichtungen (32-38) zusammen mit dem Verbindungsleitungen auf einem einzigen Grundgerüst (12) montiert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Umwälzkessel (24) bis außerhalb des Gehäuses (14) erstreckt„
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Leitungsweg des flüssigen Trockenmittels einen Wärmeaustauscher (48) aufweist, der in Strömungsrichtung hinter dem Kontaktturm (26) außerhalb des Gehäuses (14) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und Abscheidevorrichtung einen Kühler (38) für die Erzeugung eines flüssigen Kühlmittelstromes enthält, einen Wärmeaustauscher (34) dessen eine Seite mit dem Kühler zur Aufnahme des kühlen Kühlmittels und dessen andere Seite mit einem Auslaß (70) des Kontaktturmes (26) verbunden ist, ferner einen Zwangsluftkühler (94) zur Rückführung der Wärme aus dem Kühlmittel und zur Überführung dieser Wärme in den Innenraum des Gehäuses (14), ein Separator (36) zur Rückgewinnung der kon-

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densierten Kohlenwasserstoffe aus dem Wärmeaustauscher (34), eine Leitung (44) sowie Gasleitungen (78,80) zur Abführung der kondensierten Kohlenwasserstoffe und des Gasstromes aus dem Separator (36) sowie aus dem gesamten Apparat«,
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (78,80) zur einen Seite eines weiteren Wärmeaustauschers (32) geführt sind, deren äußere Seite mit der Auslaßleitung (70) des Kontaktturmes verbunden ist und zwar in Strömungsrichtung hinter dem Gaskühler (34),

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