(57) Реферат / Формула:
Настоящее изобретение относится к композиции для осушки и способу ее использования для сушки газовых потоков, в частности потоков природного газа, в котором композиция для осушки содержит один или несколько многоатомных спиртов. Указанный многоатомный спирт предпочтительно имеет содержание гидроксильных групп не ниже 31 и не выше 75% от молярной массы соединения. Указанные композиции для осушки на основе многоатомных спиртов особенно пригодны для обезвоживания и обессоливания газового потока, содержащего воду и одну или несколько солей.
(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201692419 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.04.28
(22) Дата подачи заявки 2015.06.11
(51) Int. Cl.
B01D 53/26 (2006.01) B01D 53/28 (2006.01) C10L 3/10 (2006.01) C08L 71/02 (2006.01) C08G 65/26 (2006.01) C07C 43/11 (2006.01)
(54) КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ МНОГОАТОМНЫХ СПИРТОВ ДЛЯ ОСУШКИ ГАЗОВ
(31) (32)
62/014,862
2014.06.20
(33) US
(86) PCT/US2015/035239
(87) WO 2015/195449 2015.12.23
(88) 2016.02.18
(71) Заявитель:
ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ
(72)
ЭлЭлСи (US)
Изобретатель:
Ларош Кристоф Р., Клинкер Эрик Дж.
(US)
(74)
Представитель: Медведев В.Н. (RU)
(57) Настоящее изобретение относится к композиции для осушки и способу ее использования для сушки газовых потоков, в частности потоков природного газа, в котором композиция для осушки содержит один или несколько многоатомных спиртов. Указанный многоатомный спирт предпочтительно имеет содержание гидроксильных групп не ниже 31 и не выше 75% от молярной массы соединения. Указанные композиции для осушки на основе многоатомных спиртов особенно пригодны для обезвоживания и обессоливания газового потока, содержащего воду и одну или несколько солей.
2420-538685ЕА/045 КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ МНОГОАТОМНЫХ СПИРТОВ ДЛЯ ОСУШКИ ГАЗОВ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ Настоящее изобретение относится к композиции и способу ее использования для сушки газовых потоков, в частности потоков природного газа, где композиция содержит один или несколько многоатомных спиртов. Указанные композиции на основе многоатомных спиртов наиболее пригодны для обезвоживания и обессоливания газового потока, содержащего воду и одну или несколько солей.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Газы, такие как природный газ, как правило, содержат различные количества водяного пара. Желательно, чтобы водяной пар не попадал в газопровод. Присутствие водяного пара нежелательно, так как водяной пар может привести к коррозии труб, а также привести к коррозии и к неисправности трубопроводной арматуры и фитингов в системах транспортировки газа по газопроводам. Кроме того, количества воды, или влаги, которые являются относительно небольшими, могут замерзнуть и заблокировать трубопровод таким образом, что поток полностью остановится или, по крайней мере, в значительной степени ограничится.
Более того, только что извлеченный природный газ может содержать значительные количества солей, которые находятся в основном в виде хлорида натрия и/или хлорида кальция, но которые также присутствуют в виде других соединений. Коррозионное действие солей на трубы и другое оборудование хорошо известно специалисту в газовой нефтеперерабатывающей промышленности. Таким образом, удаление воды и солей из природного газа обычно является неотъемлемой задачей любого газоперерабатывающего завода.
Общий способ удаления влаги из газовых потоков, таких как природный газ, представляет собой применение установки для осушки газа с использованием гликоля в качестве растворителя. В подобной установке влажный газ контактирует с регенерированным гликолем на стадии абсорбции для удаления воды. Обычно
используемый гликоль представляет собой триэтиленгликоль (ТЭГ) и
в меньшей степени другие гликоли, такие как диэтиленгликоль
(ДЭГ) или этиленгликоль (ЭГ). Затем насыщенный гликоль
(например, гликоль, содержащий воду) направляют в процесс
реконцентрирования или регенерации, как правило с участием
ребойлера, в котором абсорбированная вода отводится и удаляется,
обеспечивая тем самым многократное использование
регенерированного гликоля.
Однако при этом возникает сложная задача, в том отношении, что хотя в ребойлере можно легко отогнать воду, соли остаются в регенерированном гликоле. Регенерированный гликоль может осуществить несколько проходов через систему до достижения состояния насыщения по отношению к солям. Соли могут выкристаллизоваться осаждением на нагревательных трубах в ребойлере, образуя в нем теплоизоляционный слой, и/или загрязнять трубопроводную транспортную систему, связанную с процессом регенерации. В конечном счете ребойлер и/или теплообменники становятся настолько покрытыми накипью или корродированы, что все работы по переработке газа должны быть прекращены, при этом они должны быть демонтированы и очищены или отремонтированы. Остановки оборудования являются очень дорогостоящими, т.к. происходит списание и замена тысяч литров гликоля.
В связи с сезонными потребностями только что извлеченный природный газ часто с самого начала хранится в так называемых "соляных куполах", т.е. гигантских пустотах, которые были искусственно эродированы в солевых отложениях с помощью воды и пара на глубину более сотен метров и диаметр порядка нескольких километров. Газ, хранящийся в этих гигантских контейнерах из хлорида натрия, поглощает еще больше соли и, соответственно, усугубляет проблемы простоя оборудования на газоперерабатывающих заводах, когда он повторно извлекается и перерабатывается.
Таким образом, до сих пор существует необходимость в усовершенствованном решении технологических проблем, возникающих из-за присутствия солей в природном газе. Несмотря на то, что известны способы обессоливания гликолевых растворителей, таких
как триэтиленгликоль, например, с использованием ионообменных смол, приемлемого решения до сих пор не было обнаружено. В альтернативном варианте было бы желательно найти композицию растворителя для осушки газа, имеющую улучшенную растворимость солей, в частности хлоридов натрия и кальция, в котором указанная композиция растворителя может уменьшить количество проблем, связанных с существующими гликолевыми растворителями, в частности с триэтиленгликолем. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение представляет собой композицию для осушки на основе многоатомных спиртов и ее применение для удаления воды из газа, предпочтительно природного газа, содержащего воду или воду и соль, при этом композиция для осушки на основе многоатомных спиртов содержит одно или несколько соединений, представленных следующими формулами:
в которой (1+m+n) равна от 0 до 2,
в которой (o+p+q+r) равна от 0 до 3,
в которой (s+t+u+v) равна от 0 до 3,
/^О Me
HOV
в которой (w+x+y) равна от 0 до 3, или
в которой (z+a+b) равна от 0 до 3.
Предпочтительно композиция для осушки на основе
многоатомных спиртов, описанная выше в данном документе,
дополнительно содержит одно или несколько соединений из
этиленгликоля, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля или
тетраэтиленгликоля, более предпочтительно одно или несколько соединений из алканоламина, фосфатного соединения или боратного соединения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Композиции для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению могут быть использованы для удаления воды из любого газа, содержащего воду, они в особенности подходят для удаления воды и солей из любого газа, содержащего воду и соли, и в особенности подходят при использовании неочищенного и/или очищенного природного газа. Неочищенный природный газ поступает из трех типов скважин: нефтяных скважин, газовых скважин и газоконденсатных скважин. Природный газ, который поступает из нефтяных скважин, как правило, называют "попутный нефтяной газ". Этот газ может существовать отдельно от нефти в пласте-коллекторе (свободный газ) или быть растворенным в сырой нефти (растворенный газ) . Природный газ из газовых и газоконденсатных скважин, в которых почти отсутствует сырая нефть, называется "газ, добываемый из чисто газовых месторождений". Газовые
скважины, как правило, дают сам неочищенный природный газ, в то время как газоконденсатные скважины дают неочищенный природный газ наряду с полужидким газовым конденсатом. Независимо от источника природного газа, как только он отделяется от сырой нефти (если она присутствует), он обычно находится в виде смеси метана и других углеводородов, воды, солей и других примесей, таких как кислые газы. Термин "природный газ", используемый ниже в данном документе, включает любой источник природного газа, содержащий воду и соли, включая неочищенный или очищенный природный газ. Очищенный природный газ представляет собой неочищенный природный газ, который был обработан один или несколько раз для удаления одной или нескольких примесей.
Композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению представляет собой жидкость, содержащую один или несколько многоатомных спиртов, представленных следующими формулами:
в которой (1+m+n) равна от 0 до 2,
в которой (o+p+q+r) равна от 0 до 3,
в которой (s+t+u+v) равна от 0 до 3,
/^О Me
HOV
в которой (w+x+y) равна от 0 до 3, или
в которой (z+a+b) равна от 0 до 3.
В дополнение к содержащим один или несколько многоатомных спиртов соединениям формул I-V, композиции для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению могут дополнительно содержать диол с формулой:
-О.
но' - VI
в которой с равно от 0 до 3.
Многоатомные спирты по настоящему изобретению
предпочтительно имеют такое содержание гидроксильных групп, при котором содержание гидроксильной компоненты (-ОН) равно или более 31 процента от молярной массы соединения (т.е. содержание гидроксильных rpynn=Mw соединения/# -ОН групп). Предпочтительно соединения с высоким содержанием гидроксильных групп имеют в своем составе гидроксильные группы в количестве более 34 процентов от молярной массы. Более предпочтительно соединения с высоким содержанием гидроксильных групп имеют в своем составе гидроксильные группы в количестве более 4 0 процентов от молярной массы. Многоатомные спирты по настоящему изобретению предпочтительно имеют содержание гидроксильных групп равное или менее 75.
Многоатомные спирты по настоящему изобретению
предпочтительно имеют температуру кипения, равную или выше 195°С,
более предпочтительно равную или выше 245°С, более предпочтительно равную или выше 2 90°С, более предпочтительно равную или выше 34 5°С и более предпочтительно равную или выше 390°С.
Если композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению содержит VI (например, один или несколько из этиленгликоля, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля и тетраэтиленгликоля), VI присутствует в количестве, равном или
большем 1 массового процента,
предпочтительно
равном
или
большем
5 массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
большем
10 массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
большем
2 0 массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
большем
3 0 массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
большем
4 0 массовых процентов, при этом массовые проценты рассчитываются
на общую массу композиции для осушки на основе многоатомных
спиртов. Если композиция на основе многоатомных спиртов по
настоящему изобретению содержит VI (один или несколько из
этиленгликоля, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля и
тетраэтиленгликоля),
VI присутствует
в количестве,
равном
или
меньшем
массовых процентов, предпочтительно
равном
или
меньшем
массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
меньшем
массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
меньшем
массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
меньшем
массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
меньшем
массовых
процентов,
более
предпочтительно
равном
или
меньшем 50 массовых процентов, при этом массовые проценты рассчитываются на общую массу композиции для осушки на основе многоатомных спиртов.
Композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению может дополнительно содержать один или несколько традиционных ингредиентов в композициях для осушки, такой как буферный агент, например, алканоламины, такие как моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), метилдиэтаноламин (МДЭА) или триэтаноламин (ТЭА), см. документ USP 3349544, содержание которого полностью включено в настоящую заявку
посредством ссылки; соединение фосфорной кислоты или ее солей,
такие как фосфорная кислота, фосфат калия, гидроортофосфат
калия, гидрофосфат натрия или ортофосфат натрия, см. документ
USP 2384553, содержание которого полностью включено в настоящую
заявку посредством ссылки; или соединение борной кислоты или ее
солей, такие как борная кислота, тетраборат натрия, см. документ
USP 4758367, содержание которого полностью включено в настоящую
заявку посредством ссылки; дезодорирующий агент, такой как
алканоламин, сульфолан, простые эфиры полиэтиленгликоля; или
присадку для низкотемпературной вязкости, например
пропиленкарбонат, диметилформамид или N-замещенные морфолины. Предпочтительно, чтобы эти ингредиенты использовались независимо друг от друга в количестве от 0,01 массового процента до 25 массовых процентов в расчете на общую массу композиции для осушки на основе многоатомных спиртов.
Композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению может дополнительно содержать антикоррозионную добавку, антивспенивающий агент и их смеси. Любая подходящая антикоррозионная добавка или антивспенивающий агент, как правило используемые в указанных применениях, связанных с осушкой, могут быть использованы в данной композиции и способе по настоящему изобретению.
Кроме того, композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению может дополнительно содержать антивспенивающие агенты, совместимые со средой использования. Типичные используемые антивспенивающие агенты включают в себя пеногасители на основе силикона и пеногасители на основе ЭО/ПО, такие как полисилоксановые и полипропиленгликолевые сополимеры. Как правило, такие антивспенивающие агенты используются в концентрациях от около 10 мд до 2 00 мд.
Композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению используется в процессе удаления воды из газа, содержащего воду, предпочтительно газа, содержащего воду и одну или несколько солей. Стандартный процесс удаления воды и/или воды и солей из газа, такого как природный газ, содержащий воду и/или соли, содержит абсорбер, оборудованный перегородками,
тарелками, неупорядоченной насадкой, упорядоченной насадкой или их комбинацией. Поступающий природный газ подается в нижнюю часть абсорбера и поднимается к верхней части. В то же время обедненная композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по настоящему изобретению непрерывно поступает из верхней части абсорбера и стекает вниз по перегородкам в противоточном обмене с поднимающимся газом. Конечный результат состоит в том, что вода и/или соли в газе подвергаются воздействию и преимущественно распределяются в растворе более полярных многоатомных спиртов таким образом, что газ, выходящий из верхней части абсорбера практически не содержит воды и/или солей, а раствор многоатомных спиртов, выходящий из нижней части абсорбера насыщается этими загрязнителями.
Водный и/или соленасыщенный раствор многоатомных спиртов по настоящему изобретению прокачивается через замкнутую систему (частью которой является абсорбер) , включая различные фильтры, десорберы, теплообменники и т.д., а также ребойлер, в котором раствор многоатомных спиртов по настоящему изобретению обычно нагревается и выдерживается при температуре от около 121°С до около 2 04°С таким образом, что вода удаляется. Полученный обедненный регенерированный раствор многоатомных спиртов по настоящему изобретению затем может быть возвращен через остальную часть системы обратно в абсорбер для повторного движения в противоточном обмене с природным газом, содержащим воду и/или соли.
ПРИМЕРЫ
Для следующих многоатомных спиртов измерена растворимость солей:
"ГЛИ" представляет собой глицерин чистоты 99,8 масс.%, Fisher;
"ТЭГ" представляет триэтиленгликоль, Fisher;
"МЭГ" представляет собой моноэтоксилированный глицерин (формула I, в которой l+m+n=l) -продукт реакции добавления 0,8 молярного эквивалента этиленоксида к смеси глицерина 99,8 масс.% чистоты и гидроксида калия (1000 мд) при температуре 12 0°С;
"БЭГ" представляет собой бис-этоксилированный глицерин (формула I, в которой l+m+n=2) -продукт реакции добавления 2 молярного эквивалента этиленоксида к смеси глицерина 99,8 масс.% чистоты и гидроксида калия (1000 мд) при температуре 12 0°С; а также
"ДГ" представляет собой диглицерин (формула III, в которой s+t+u+v=l), TCI.
Анализ на хлорид-ионы.
Хлорид-ион анализируют с использованием ионного хроматографа Dionex DX-500 1С 701, оснащенного предколонкой (Ion Рас AG5A-5 мкм, PN037134 (Dionex)), аналитической колонкой (Ion Рас AS5A-5 мкм, PN037131 (Dionex)), супрессором (ASRS-Ultra II 4 мм Membrane Suppressor, PN 064554 (Dionex)) и генератором элюента (EluGen Cartridge (EGCII КОН, PN058900 (Dionex)).
Растворимость солей.
Сравнительный пример А содержит триэтиленгликоль (ТЭГ), а пример 1 содержит триэтиленгликоль и глицерин в соотношении 1:1 (ТЭГ:ГЛИ). Для каждого примера 1 и сравнительного примера А 10 г соли (хлорид натрия или хлорид кальция) добавляют в 2 50 мл круглодонную колбу к 100 г композиции на основе многоатомных спиртов. Растворы хлорида натрия перемешивают в атмосфере азота при трех температурах, при 98,9°С, 148, 9°С и 176, 7°С, в течение одного часа, а растворы хлорида кальция перемешивают при 2 0°С в течение одного часа. После уравновешивания перемешивание прекращают и отбирают аликвоту раствора из супернатанта, при этом концентрацию хлорид-ионов определяют с помощью ионной хроматографии. Результаты примеров 1 и сравнительного примера А приведены в таблице 1.
СаС12, масс. %
7, 14
Для примеров от 2 до 4 и сравнительного примера В каждую композицию на основе многоатомных спиртов перемешивают с 2 0
масс.% NaCl при 100°С в течение 2 часов. Перемешивание прекращают, чтобы позволить NaCl осесть в течение 15 минут. Затем 0,1 г раствора переносят в просмоленный контейнер, затем разбавляют до 2 0 г при помощи дистиллированной воды. Далее образец анализируют с помощью ионной хроматографии на содержание хлоридов, при этом результаты приведены в таблице 2.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Композиция для осушки на основе многоатомных спиртов для удаления воды из газа, содержащая одно или несколько соединений, представленных следующими формулами: m
в которой величина (1+m+n) равна от 0 до 2, ОН
в которой величина (o+p+q+r) равна от 0 до 3, t
III
в которой величина (s+t+u+v) равна от 0 до 3, ОН
О Me
в которой величина (w+x+y) равна от 0 до 3, или
в которой величина (z+a+b) равна от 0 до 3.
2. Композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по
п. 1, дополнительно содержащая одно или несколько соединений из
этиленгликоля, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля или
тетраэтиленгликоля.
3. Композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по пп. 1 и 2, дополнительно содержащая одно или несколько соединений из алканоламина, фосфатного соединения или боратного соединения.
4. Композиция для осушки на основе многоатомных спиртов по пп. 1-3, дополнительно содержащая одно или несколько веществ из буферного агента, дезодорирующего агента, присадки для низкотемпературной вязкости или антивспенивающего агента.
5. Способ удаления воды из газа, содержащего воду, с использованием композиции для осушки на основе многоатомных спиртов, содержащей одно или несколько соединений, представленных следующими формулами:
юл гои
п 1
в которой величина (1+m+n) равна от 0 до 2, ОН
HOV
г ОН
в которой величина (o+p+q+r) равна от 0 до 3,
в которой величина (s+t+u+v) равна от 0 до 3, ОН
w IV
/-О Me
HOV
в которой величина (w+x+y) равна от 0 до 3, или
а ОН
в которой величина (z+a+b) равна от 0 до 3.
6. Способ по п. 5, в котором композиция для осушки на основе многоатомных спиртов дополнительно содержит одно или несколько соединений из этиленгликоля, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля или тетраэтиленгликоля.
7. Способ по пп. 5 и б, в котором композиция для осушки на основе многоатомных спиртов дополнительно содержит одно или несколько соединений из алканоламина, фосфатного соединения или боратного соединения.
8. Способ по пп. 5-7, в котором композиция для осушки на основе многоатомных спиртов дополнительно содержит одно или несколько веществ из буферного агента, дезодорирующего агента, присадки для низкотемпературной вязкости или антивспенивающего агента.
9. Способ по п. 5, в котором газ дополнительно содержит одну или несколько солей.
10. Способ по п. 5, в котором газ представляет собой
природный газ.
По доверенности
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
III
