(12) PATENT (19) NO (11) (13) B1 NORGE. (51) Int Cl. Patentstyret

Transkript

1 (12) PATENT (19) NO (11) (13) B1 NORGE (1) Int Cl. B01D 1/00 ( ) B01D 3/10 ( ) Patentstyret (21) Søknadsnr (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag (8) Videreføringsdag (24) Løpedag (30) Prioritet (41) Alm.tilgj (4) Meddelt (73) Innehaver Aker Process Systems AS, Postboks 403, 1327 LYSAKER, Norge (72) Oppfinner Lucie Addicks, Konventveien 67, 027 OSLO, Norge (74) Fullmektig Onsagers AS, Postboks 1813 Vika, 0123 OSLO, Norge (4) Benevnelse Fremgangsmåte for re-konsentrasjon og gjenvinning av monoetylenglykol (6) Anførte publikasjoner WO 2007/ A1 US 200/ A1 (7) Sammendrag Den foreliggende oppfinnelsen angir en ny fremgangsmåte for regenerering og gjenvinning av Mono Etylen Glykol (MEG). Fremgangsmåten omfatter rekonsentrasjon av rik MEG ved vannkoking og gjenvinning av en del av den magre MEG'en, der begge trinnene utføres ved betingelser under atmosfærisk trykk.

2 1 Fremgangsmåte for re-konsentrasjon og gjenvinning av monoetylenglykol OMRÅDE FOR OPPFINNELSEN Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for regenerering og gjenvinning av MonoEtylenGlykol BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN Hydratinhibitorer slik som monoetylenglykol (MEG) blir brukt i hydrokarbon gass og/eller kondensat rørledninger for eksempel i gassfelt, for å absorbere fuktighet og forhindre hydratdannelse i rørledningen. Typisk blir MEGen injisert ved oppstrømsenden av rørledningen og blir separert fra hydrokarbonstrømmen ved nedstrømsenden. Den separerte MEGen (omtrent 0 % MEG, 0 % vann), betegnet som rik MEG, bærer det absorberte vannet. Denne rike MEGen blir rekonsentrert ved en vannfjerningsprosess for å produsere mager MEG (omtrent 90 % MEG, 10 %vann) for gjenbruk. MEGen er også forurenset med andre forbindelser fra brønnen og rørledningen. Rørlednings korrosjonsprodukter, avskalling og andre kontaminanter slik som hydrokarboner, salter fra formasjonsvann eller produksjonskjemikalier er tilstede, og disse urenhetene blir fullstendig eller delvis fjernes i gjenvinningsprosessen. I industrien blir to hovedtyper av systemer vanligvis brukt for MEG gjenvinning og re-konsentrasjon: fullstrømskonseptet (the Full Stream concept) og delstrømskonseptet (the Slip Stream concept). Disse to konseptene er skjematisk vist i figur 2A og 2B henholdsvis. Også WO 2007/ A1 og US A1 omhandler henholdsvis et fullstrøms- og delstrømskonsept. WO 2007/ A1 beskriver en prosess og et anlegg for regenerering av glykol fra en blanding av glykol, vann og salter. Blandingen blir trykkfallsdestillert for å oppnå en saltfri løsning av glykol og vann. Denne løsningen blir så kondensert og destillert for å oppnå glykol med redusert vanninnhold. Saltene blir konsentrert i en vakuumkoker og fjernet fra en delstrøm tatt ut av returløpet til vakuumkokeren. US A1 angir en metode for regenerering av glykol løsning som inneholder vann, hydrokarboner og salter. Glykol løsningen blir ekspandert i en tank, så destillert i en kolonne. Den konsentrerte glykolen som samles opp på kokernivå blir så satt under vakuum for å fordampe vannet og separere saltene. Saltene blir separert fra glykolen i en separasjonsanordning. Den avsaltede glykolen blir lagret for gjenbruk. Med re-konsentrasjon er det ment konsentrasjon av den rike MEGen til mager MEG, og med gjenvinning er det ment fjerning av kontaminanter som salter og korrosjonsprodukter. Med delstrøm (Slip Stream) som brukt heri er ment at MEGen bare delvis blir gjenvunnet.

3 I fullstrømskonseptet blir først all den rike MEGen (C) ført inn i gjenvinningsdelen (A), hvori all den rike MEGen blir fordampet ved vakuumkoking og alle saltene (D) blir fjernet i et enkelt trinn. Den fordampede rike MEGen blir så rekonsentrert (B) til mager MEG (F) nedstrøms gjenvinningsdelen ved bruk av destillasjon under vakuum. Vann (E) blir destillert av i re-konsentrasjonsprosessen. Fullstrømmen er egnet for produksjon med høy belastning av faststoff, men har begrensninger med hensyn til kapasitet. Dette fører til parallelle prosesstog for håndtering av større volumer. Prosessen er også svært energi krevende siden både MEG og vann må fordampes. I delstrømskonseptet blir den rike MEGen (C ) først re-konsentrert (B ) til mager MEG (F ) i re-konsentrasjonsdelen (B ) ved destillasjon ved atmosfærisk trykk. I re-konsentrasjonsprosessen blir vann (E ) destillert av. Nedstrøms rekonsentrasjonen blir en delstrøm fra den magre MEGen sent til gjenvinningsdel(a ) for salt (D ) fjerning. Dette betyr at i delstrømskonseptet blir MEGen bare delvis gjenvunnet. Den totale salt konsentrasjonen i den magre MEG sløyfen må imidlertid holdes under et visst maksimumsnivå som er akseptabelt for undervannsprosesseringen. Gjenvinningsdelen blir igjen utført ved bruk av vakuumkoking. Delstrømmen kan bygges for større kapasitet per prosesstog og den er mer energieffektiv, særlig dersom gjenvinningsdelen kan være frakoplet under lav salt produksjonsperioden. MEG gjenvinningen og re-konsentrasjonen er energi krevende prosesser og å redusere energiforbruket ville føre til store besparelser. KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE 2 30 Figur 1 er en skjematisk illustrasjon av en utforming av den foreliggende oppfinnelsen. Figur 2A viser skjematisk teknikkens stilling av fullstrømskonseptet, og Figur 2B viser delstrømskonseptet. Figur 3 er en tabell som viser det elektriske kraftforbruket (arbeid) i det reelle simuleringstilfellet i eksempelet. Figur 4 er en tabell som viser varmemedium forbruket i det reelle simuleringstilfellet i eksempelet. 3 Figur er en tabell som viser kjølemedium forbruket i det reelle simuleringstilfellet i eksempelet.

4 3 DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for re-konsentrasjon og gjenvinning av Mono Etylen Glykol omfattende trinnene av a) å re-konsentrere den rike MEGen til mager MEG ved vannkoking; og b) å gjenvinne en del av den magre MEGen, hvori både re-konsentrasjons- og gjenvinningstrinnet blir utført ved vakuumbetingelser, trinnene utføres i separate enheter der mengden av mager MEG som sendes som delstrømsandel til gjenvinningsenheten er regulert slik at saltkonsentrasjon i den fulle magre MEG strømmen er under maksimumsnivå akseptabelt for undervannsprosessering. Konseptet ifølge oppfinnelsen tilveiebringer et energi effektivt system for stor kapasitet. I fullstrømmen blir hele innløpsstrømmen, rik MEG, fordampet under vakuum. Dette er en prosess med høyt energi krav ettersom den totale innløpsstrømmen, dvs. vann og MEG, må fordampes. I delstrømskonseptet blir hele innløpsstrømmen, rik MEG, re-konsentrert ved atmosfærisk vannkoking; dvs. bare vann, ikke MEG, blir kokt av fra hovedstrømmen. Siden kokingen utføres ved atmosfærisk trykk, dvs. ved høyere trykk enn i fullstrøm, er imidlertid koke temperaturen til væsken høyere enn i fullstrøm og energi besparelsen ved å bare koke av vann kan være relativt liten. I fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen blir den fulle rik MEG (3) strømmen først re-konsentrert (1) til mager MEG (6) i det vann () blir kokt av. Re-konsentrasjonsenheten er forbundet med vakuum og avkokingen blir utført ved vakuumbetingelser. Når vann blir kokt av under vakuum blir koketemperaturen senket og energibehovet for avkoking av vann blir betraktelig redusert. Dette vil tillate byggingen av høy kapasitets tog med svært lavt energi behov siden bare vannet blir kokt av ved lavt trykk og temperatur. En del av den re-konsentrerte magre MEGen, delstrømmen, blir så sendt til gjenvinningsenheten (2) for fjerning av salter (4). Gjenvinningsenheten er forbundet med vakuum og gjenvinningen blir utført ved vakuumkoking. Mengden av mager MEG som sendes som delstrømsandel til gjenvinningsenheten blir regulert slik at saltkonsentrasjonen i den fulle magre MEG strømmen blir holdt under et visst maksimumsnivå som er akseptabelt for undervannsprosessering. Re-konsentrasjons- og gjenvinningsdelene kan være forbundet med separate eller felles vakuumsystemer. I perioder med lav saltproduksjon når salt konsentrasjon i den fulle magre MEG strømmen som forlater re-konsentrasjonsenheten er under det visse maksimumsnivået som er akseptabelt for undervannsprosessering, kan gjenvinningsenheten bli frakoplet. Energibesparelsene er enda mer betydelige når gjenvinningsenheten er frakoplet.

5 4 Den akseptable salt konsentrasjon for undervannsprosessering varierer fra system til system, men ville typisk være omtrent 0 g/l maksimum, men varierer for hvert tilfelle EKSEMPEL: Et eksempel ble laget for et system med en rik MEG strøm på 32 m 3 /t, regenerering og gjenvinning av MEG i A) Fullstrømskonsept B) Delstrømskonsept (med 2 % delstrøm gjenvinning, re-konsentrasjon ved atmosfærisk trykk, gjenvinning under vakuum) C) Vakuum delstrømskonsept (med 2 % delstrøm gjenvinning, både rekonsentrasjon og gjenvinning utført under vakuum) Tabellene i figur 3, 4 og er basert på reelle simuleringstilfeller, ser på elektrisk kraftforbruk (arbeid), varmemedium forbruk og kjølemedium forbruk.

6 PATENTKRAV Fremgangsmåte for re-konsentrasjon og gjenvinning av Mono Etylen Glykol omfattende trinnene av a) å re-konsentrere den rike MEGen til mager MEG ved vannkoking; og b) å gjenvinne en del av den magre MEGen, k a r a k t e r i s e r t v e d a t både re-konsentrasjons- og gjenvinningstrinnet blir utført ved vakuumbetingelser, trinnene utføres i separate enheter der mengden av mager MEG som sendes som delstrømsandel til gjenvinningsenheten er regulert slik at saltkonsentrasjon i den fulle magre MEG strømmen er under maksimumsnivå akseptabelt for undervannsprosessering. 2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d a t re-konsentrasjonen blir gjort i en koker etterfulgt av en destillasjonskolonne Fremgangsmåte i henhold til kravene 1 til 2, k a r a k t e r i s e r t v e d a t gjenvinningen blir gjort i en delstrøm. 4. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 3, k a r a k t e r i s e r t v e d a t gjenvinningsdelstrømmen er frakoplet når saltkonsentrasjonen er akseptabel for undervannsprosesseringen Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 4, k a r a k t e r i s e r t v e d a t gjenvinnings og re-konsentrasjonsdelene er forbundet til separate vakuumsystemer. 6. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 4, k a r a k t e r i s e r t v e d gjenvinning og re- konsentrasjonsdelene er forbundet til et felles vakuumsystem.

7 1/

8 2/

9 3/

10 4/

11 /