Öl und Gas: Fallbeispiel
Pall Koaleszer-Nachrüstung spart im Jahr über 300.000 USD im Bereich Amine
Hintergrund
Eine Gasaufbereitungsanlage im Nahen Osten betreibt zwei parallele Produktionsstränge mit jeweils einer Acid-Gas-Removal-Unit-Anlage (AGRU, Anlage zur Entfernung von Säuregas), die ca. 400 MMSCFD bei 72 bar über atmosphärischem Druck verarbeitet. Der Adsorber der Anlage zur Entfernung von Säuregas (Acid Gas Removal Unit, AGRU) wird durch ein vertikales Koaleszer-Element mit 3 x 33 x 44 Zoll Durchmesser geschützt, wobei jedes Gehäuse 48 konventionelle Glasfaser-Koaleszer-Elemente enthält. Die ursprünglichen Verfahrensvorgaben schrieben eine Abscheiderate für Flüssigkeiten und Feststoffe von 99,98 % bei 0,3 µm oder mehr vor.
Die effiziente Abscheidung von Flüssigkeiten und Feststoffen aus Gaszuleitungen ist unerlässlich für die Verhütung von Schaumbildung und anderen Problemen in der AGRU. Vertikale Flüssig-Gas-Kerzenkoaleszer gelten im Vergleich mit Horizontalfilterseparatoren, Siebkissen, Prallflächenabscheidern und Zyklonabscheidern allgemein als besser darin, Flüssigkeiten abzuscheiden. Allerdings reicht eine vertikale Ausrichtung des Kerzenkoaleszers allein nicht aus, um Flüssigkeitsübertragung zu verhindern; herkömmliche Kerzenkoaleszer sind da keine Ausnahme. Tatsächlich sind die Merkmale der Koaleszer-Kerze (insbesondere die chemische Oberflächenbehandlung für ein schnelleres Abfließen der koaleszierten Flüssigkeiten) ausschlaggebend für minimale Flüssigkeit beim Koaleszer-Auslass.
Welche Ursachen gibt es für die Schaumbildung in Amin-Kontaktoren?
Bei beiden Produktionssträngen wurde Schaumbildung festgestellt, wodurch die Werksbetreiber gezwungen waren, kontinuierlich Entschäumer einzusprühen. Bei der Suche nach der Ursache kam der Verdacht auf, dass beim Separator für die Gaszuleitungen Flüssigkeit übertragen wurde, trotz der hohen Leistungsspezifikationen. Das war sehr wahrscheinlich, denn die vorhandenen Kerzen hatten keinerlei Oberflächenbehandlung. Mit Unterstützung der Pall Corporation wurde auf eine eventuelle Flüssigkeitsübertragung hin untersucht. Dafür wurden Koaleszer-Testeinheiten an einem Nebenstrom der Hauptleitung bei Ein- und Auslass des Separators miteinander verbunden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Tests ergaben, dass bei beiden Produktionssträngen die Abscheideraten für Flüssigkeiten bestenfalls 50 % betrugen. So wurde ein durchschnittlicher Flüssigkeitsgehalt von 58 ppmw bzw. 95ppmw festgestellt.
Es war offensichtlich, dass die Kerzen aufgrund ihrer Eigenschaften nicht imstande sein würden, die Separationsleistung zu verbessern.
Lösung von Pall
Neue hocheffiziente Flüssig-Gas-Koaleszer-Kerzen mit denselben Maßen und Kompatibilität mit der Anlage wurden von Pall Corporation entworfen und hergestellt, um die bestehenden herkömmlichen Kerzen zu ersetzen. Für eine bessere Koaleszierung von Flüssigkeiten verfügten die neuen Koaleszer über dieselbe oleophobe, hydrophobe Vollelement-Oberflächenbehandlung auf Fluorpolymerbasis, wie sie auch bei den Standardkoaleszern SepraSolTM Plus genutzt wird.
Im Produktionsstrang 2 wurde ein Satz für einen vollumfassenden Versuchslauf installiert. Auch hier kamen die Koaleszer-Testeinheiten zum Einsatz. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Beim umgerüsteten Koaleszer wurde am Auslass ein deutlich geringerer Flüssigkeitsgehalt von nur 2,9 ppmw gemessen.
Vorteile
Durch den deutlich geringeren Eintrag von Flüssigkeit in den Absorber konnte das Werk seinen Verbrauch an Entschäumer stetig reduzieren. War früher noch ein kontinuierliches Einspritzen erforderlich, sind jetzt nur noch drei Einspritzungen täglich notwendig, ein Verbrauch von 0,38 Barrel am Tag. Damit sanken die Ausgaben für Entschäumer um 75 %. Die prognostizierte Einsparung beträgt über 300.000 USD pro Jahr und Produktionsstrang, ausgehend von einem Preis von 5 USD je Liter. Die Einsparungen durch eine stabilere Produktion, weniger häufigen Austausch des Lösungsmittelfilters sowie des Kohlebetts werden noch ermittelt.
Diese Umrüstung erwies sich als insgesamt sehr kostengünstig, da sie keinen Investitionsaufwand verlangte und lediglich die Koaleszer-Kerzen und das neue Halteblech erworben werden musste, was über das Wartungsbudget möglich war. Je Produktionsstrang beliefen sich die Gesamtkosten für das Werk auf 35.000 USD. Allein mit den gesparten Ausgaben Entschäumer rechnete sich die Lösung nach bereit etwa zwei Monaten, ausgehend von einem jährlichen Austausch der Kerzen.
Die Werksbetreiber waren sehr zufrieden mit den Ergebnissen und entschieden sich, auch den Gasseparator des anderen Prozessstrangs nachzurüsten.
Schlussfolgerung
Hocheffiziente Flüssig-Gas-Koaleszer werden einer Vollelement-Oberflächenbehandlung auf Fluorpolymerbasis unterzogen, wodurch Flüssigkeiten besser abfließen. Dadurch befinden sich im Auslassgas nur noch minimale Spuren von Flüssigkeit. Diese Art der Oberflächenbehandlung ist verglichen mit herkömmlichen unbehandelten Kerzenkoaleszern ein signifikanter Vorteil in der Branche.
