CZ53698A3 - Process and apparatus for liquefying flow rich in hydrocarbon - Google Patents

Process and apparatus for liquefying flow rich in hydrocarbon Download PDF

Info

Publication number
CZ53698A3
CZ53698A3 CZ98536A CZ53698A CZ53698A3 CZ 53698 A3 CZ53698 A3 CZ 53698A3 CZ 98536 A CZ98536 A CZ 98536A CZ 53698 A CZ53698 A CZ 53698A CZ 53698 A3 CZ53698 A3 CZ 53698A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
hydrocarbon
rich
adsorber
stream
gas
Prior art date
Application number
CZ98536A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Max Bräutigam
Original Assignee
Linde Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde Aktiengesellschaft filed Critical Linde Aktiengesellschaft
Publication of CZ53698A3 publication Critical patent/CZ53698A3/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0035—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0225—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using other external refrigeration means not provided before, e.g. heat driven absorption chillers
    • F25J1/0227—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using other external refrigeration means not provided before, e.g. heat driven absorption chillers within a refrigeration cascade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0229—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock
    • F25J1/023—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock for the combustion as fuels, i.e. integration with the fuel gas system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0232—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes integration within a pressure letdown station of a high pressure pipeline system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0247—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control start-up of the process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F25J2205/66—Regenerating the adsorption vessel, e.g. kind of reactivation gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06—Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/66—Separating acid gases, e.g. CO2, SO2, H2S or RSH
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/68—Separating water or hydrates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/908—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by regenerative chillers, i.e. oscillating or dynamic systems, e.g. Stirling refrigerator, thermoelectric ("Peltier") or magnetic refrigeration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

A process for liquefaction of a hydrocarbon-rich stream, especially of natural gas, involves (a) using an adsorber (A) to remove components (especially H2O and CO2) which deleteriously affect liquefaction; (b) cooling the purified stream (3) in an expansion turbine (X); (c) separating any higher hydrocarbons present; (d) liquefying the stream (5) in one or more Stirling cryogenerators (C1, C2); (e) passing the liquefied stream (7, 7') to a storage vessel (S); (f) withdrawing a sub-stream (11) from the storage vessel for thermal evaporation (E1) and supply as regenerator gas to the adsorber (A); and (g) supplying the loaded regeneration gas (15) as fuel to a motor (M) which drives the Stirling cryogenerator(s) (C1, C2) and/or one or more electric generators (G). Also claimed is a plant for liquefaction of a hydrocarbon-rich stream, especially of natural gas. Preferably, the energy recovered from the expansion step (X) is also used for driving the Stirling cryogenerator(s) (C1, C2) and/or one or more electric generators (G). The loaded regeneration gas (15) is preferably stored in a storage vessel (P) prior to supplying to the motor (M). Evaporation and heating of the sub-stream (11), withdrawn from the storage vessel (S), is preferably carried out by heat exchange (E1) with hot off-gases (21) from the cryogenerators (C1, C2) and/or with hot off-gases (19) from the motor (M).

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu a zařízeni ke zkapaiňování proudu bohatého na uhlovodík, především zemního plynu, přičemž zkapaiňování proudu bohatého na uhlovodík se uskutečňuje pomocí alespoň jednoho kryogenerátoru Stirling.The invention relates to a method and apparatus for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular natural gas, wherein the liquefaction of a hydrocarbon-rich stream is effected by means of at least one Stirling cryogen generator.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Způsob a zařízení ke zkapaiňování proudů bohatých na uhlovodík, především zemního plynu, existuje jednak jako velmi velké jednotky, jako tzv. Baseload-zařízení, a jednak jako středně velké jednotky pro tzv. Peakshaving provoz. Malá a miniaturní zařízení - tzn. až do kapacity zkapalnění cca 10 m3 denně - byla dosud budována pouze v nepatrném počtu kusů, protože specifická cena výrobku je velmi vysoká. V poslední době však přibývá příznaků pro potřebu malých zařízení, především LNG (Liquid Natural Gas) zařízení, která jsou potřebná např. v zaváděcí fázi LNG jako paliva.A method and apparatus for liquefying hydrocarbon-rich streams, in particular natural gas, exist both as very large units, as Baseload plants, and as medium-sized units for so-called Peakshaving operations. Small and miniature devices - ie. up to a liquefaction capacity of approx. 10 m 3 per day - it has only been built in only a small number of pieces since the specific price of the product is very high. Recently, however, there is an increasing number of symptoms for the need for small plants, especially LNG (Liquid Natural Gas) plants, which are needed, for example, in the LNG deployment phase as fuel.

Principielně je známo plyny pomocí tzv. kryogenerátoru Stirling - v dalším textu nazývaných již pouze kryogenerátory - ochlazovat a zkapalňovat. Takové kryogenerátory pracují v rozsahu výkonu od 4 000 do 10 000 Wattů, v závislosti na pracovní teplotě, která může ležet v rozsahu, od 77 do 200 K.In principle, it is known to cool and liquefy gases by means of the so-called Stirling cryogenic generators - hereinafter referred to as only cryogenic generators. Such cryogenic generators operate in the power range of 4,000 to 10,000 watts, depending on the operating temperature, which may be in the range of 77 to 200 K.

U obvyklých zkapalňovacich zařízení na uhlovodíky bohaté proudy, jako např. zemní plyn, se zemni plyn nejdříve stlačuje a kompresní teplo v dochlazovači se odvádí. Návazně se uskutečňuje zpravidla adsorpční čistění zemního plynu od vodní páry a kysličníku uhličitého. Návazně na to se vyčištěný zemní plyn přivádí nízkoteplotnímu zařízení výměníky tepla, odlučovači, přetlakovými ventily a expanzními stroji.In conventional hydrocarbon-rich liquefaction systems, such as natural gas, the natural gas is first compressed and the heat of compression in the after-cooler is removed. Subsequently, adsorption purification of natural gas from water vapor and carbon dioxide is usually carried out. Subsequently, the cleaned natural gas is fed to the low temperature plant by heat exchangers, separators, pressure relief valves and expansion machines.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem předkládaného zařízení ke zkapalňování vynálezu je poskytnout způsob a proudu bohatého na uhlovodík, především nepatrných zkapalněný zemního plynu, množstvích zkapalnění který popř. které umožňují při specifickou cenu pro produkt, srovnatelnou k větším způsobům popř.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present apparatus for liquefying the invention is to provide a method and stream rich in hydrocarbons, in particular of low-level liquefied natural gas, of liquefaction quantities which, respectively, are used. which allow at a specific price for the product, comparable to larger processes or.

zařízením.equipment.

Toto je odpovídajíc způsobu podle vynálezu ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík, především zemního plynu, dosaženo tím, žeThis is achieved in accordance with the method according to the invention for the liquefaction of a hydrocarbon-rich stream, in particular of natural gas, by:

a) se proud bohatý na uhlovodík pomocí alespoň jednoho adsorbéru čistí od komponentů, rušících při zkapalňování, především od vodní páry a kysličníku uhličitého,(a) the hydrocarbon-rich stream is cleaned of at least one adsorber by disturbing the liquefaction components, in particular water vapor and carbon dioxide,

b) se vyčištěný, proud bohatý na uhlovodík ochlazuje, přičemž ochlazování proudu bohatého na uhlovodík se uskutečňuje pracovně vykonávanou expanzí v alespoň jedné expanzní turbíně,b) the cleaned, hydrocarbon-rich stream is cooled, wherein the hydrocarbon-rich stream is cooled by working expansion in at least one expansion turbine,

c) se popřípadě zbývající vyšší uhlovodíky oddělují z ochlazeného proudu bohatého na uhlovodík, to to(c) where appropriate, the remaining higher hydrocarbons are separated from the cooled hydrocarbon-rich stream, i.e.

d) se proud bohatý na uhlovodík zkapalňuje pomoci alespoň jednoho kryogenerátoru Stirling,d) the hydrocarbon-rich stream is liquefied by means of at least one Stirling cryogen generator,

e) se zkapalněný proud bohatý na uhlovodík vede do alespoň jedné zásobní nádrže a uskladňuje se,(e) the hydrocarbon-rich liquefied stream is fed to at least one storage tank and stored;

f) se odvádí dílčí proud zkapalněného proudu, bohatého na uhlovodík, uskladněného v zásobní nádrži popř. v zásobních nádržích,(f) a partial stream of the hydrocarbon-rich liquid stream stored in the storage tank or tank is removed; in storage tanks,

g) se tento dílčí proud proudu bohatého na uhlovodík zahřívá a vypařuje a jako regenerační plyn se přivádí adsorbéru popř. adsorbérům ag) the partial stream of the hydrocarbon-rich stream is heated and vaporized, and the adsorber or gas is fed as regeneration gas. adsorbers and

h) naložený regenerační plyn se návazně přivádí motoru, poháněnému plynem bohatým na uhlovodík, přičemž tento motor pohání Stirling-kryogenerátor popř. Stirlingkryogenerátory a/nebo jeden nebo více elektrogenerátorů.h) the loaded regeneration gas is subsequently fed to a hydrocarbon-rich gas-powered engine, which drives the Stirling-cryogen generator or the gas-fired generator. Stirling generator and / or one or more generators.

Způsob podle vynálezu ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík dále navrhuje, aby se energie, získaná při pracovně vykonávané expanzi, používala k pohánění jednoho nebo více Stirling-kryogenerátorů a/nebo elektro-generátorů. Tím se zřetelně redukuje externí potřeba energie pro Stirling-kryogenerátory a popřípadě upravené elektrogenerátory.The method of the present invention for liquefying a hydrocarbon-rich stream further suggests that the energy obtained during a working expansion is used to drive one or more Stirling cryogen and / or electric generators. This clearly reduces the external energy requirement for Stirling cryogenic generators and possibly modified generators.

Podle okolností může být smysluplné nebo žádoucí, aby se - podle další úpravy způsobu podle vynálezu ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík - naložený regenerační plyn před přiváděním do motoru, poháněného regeneračním plynem, meziskladoval v alespoň jedné zásobovací nádrži.Depending on the circumstances, it may be meaningful or desirable that - according to a further modification of the method of the invention to liquefy the hydrocarbon-rich stream - the loaded regeneration gas be stored in at least one supply tank before being supplied to the regeneration gas-driven engine.

Vypařování a ohřívání zkapalněného, proudu bohatého na uhlovodík, odvedeného ze zásobní nádrže, se uskutečňuje podle další úpravy způsobu podle vynálezu ke zkapalňování • · · · «The evaporation and heating of the liquefied, hydrocarbon-rich stream discharged from the storage tank is carried out according to a further modification of the process according to the invention for liquefaction.

♦ · *♦ · *

• ♦ proudu bohatého na uhlovodík výhodně v tepelné výměně s horkým odpadním plynem popř. horkými kryogenerátorů a/nebo plynem popř. horkými kryogenerátoru popř.• a hydrocarbon-rich stream preferably in a heat exchange with the hot exhaust gas or hot gas; by hot cryogenic generators and / or by gas or. hot cryogen generator or.

s horkým odpadním motoru popř.with hot waste engine or.

motorů,engines,

Způsob bohatý na odpadními v tepelné odpadními poháněných regeneračním plynem.A process rich in waste in thermal waste driven by regenerative gas.

podle vynálezu dále uhlovodík, za účelem zásobní nádrže, navrhuje, aby se plyny výměně plyny proud vypařený ze popř. adsorbérů zahříval, před čímž regenerace odvedený a přiváděním do se urychluje adsorbéru regenerace adsorbéru popř. adsorbérů.In accordance with the invention, the hydrocarbon, for the purpose of the storage tank, suggests that the gases are exchanged by the gases vaporized from the gas or from the gas. the adsorber is heated, before which the regeneration is discharged and the adsorber is accelerated by feeding into the adsorber adsorbers.

Za účelem ochlazování adsorberových lůžek podle další úpravy zařízení podle vynálezu zkapalněného, proudu bohatého na uhlovodík, uloženého v může být dílčí proud zásobní nádrži popř. v zásobních nádržích, odváděn, vypařován a přiváděn adsorbéru popř. adsorbérům.In order to cool the adsorber beds according to a further modification of the apparatus according to the invention, the liquefied, hydrocarbon-rich stream contained in the feed may be a storage tank or a reservoir. in storage tanks, drained, vaporized and supplied to the adsorber or to the adsorber. adsorbers.

Ve výhodném způsobu se přitom dílčí proud proudu bohatého na uhlovodík, přivedený adsorbéru popř. adsorbérům za účelem ochlazování, rovněž přivádí motoru, poháněnému regeneračním plynem.In a preferred method, the partial stream of the hydrocarbon-rich stream fed to the adsorber or to the adsorber is preferably used. adsorber for cooling also feeds the engine driven by the regeneration gas.

naon

Zařízení podle vynálezu ke uhlovodík, především zemního zkapalňování proudu bohatého plynu, sestává z alespoň jednoho adsorbéru, který slouží oddělování komponentů, rušících při zkapalňování, především vodní páry a kysličníku uhličitého, ochlazovacího zařízení pro vyčištěný proud bohatý na uhlovodík,The apparatus according to the invention for a hydrocarbon, in particular the natural liquefaction of a rich gas stream, consists of at least one adsorber which serves to separate liquefaction disturbing components, in particular water vapor and carbon dioxide, a cooling device for the cleaned hydrocarbon-rich stream.

d) popřípadě jedné oddělovací jednotky pro vyšší uhlovodíky, alespoň jednoho kryogenerátoru Stirling, který slouží zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík,d) optionally one separation unit for higher hydrocarbons, at least one Stirling cryogen generator which serves to liquefy the hydrocarbon rich stream,

e) alespoň jedné zásobní nádrže, ve které se ukládá zkapalněný, proud bohatý na uhlovodík a(e) at least one storage tank in which liquefied, hydrocarbon - rich stream is stored; and

f) alespoň jednoho motoru poháněného plynem bohatým na uhlovodík, který pohání Stirling-kryogenerátor popř. Stirling-kryogenerátory a/nebo jeden nebo více elektrogenerátorů,f) at least one engine powered by a hydrocarbon-rich gas that drives the Stirling cryogen generator or the engine. Stirling cryogenerators and / or one or more electric generators,

g) přičemž se dílčí proud v zásobní nádrží popř. zásobních nádržích uloženého zkapalněného proudu bohatého na uhlovodík odvádí,g. the storage tanks of the stored hydrocarbon-rich liquid stream,

h) tento dílčí proud proudu bohatého na uhlovodík se zahřívá a vypařuje a přivádí se adsorbéru popř. adsorbérům jako regenerační plyn ah) the partial stream of the hydrocarbon-rich stream is heated and vaporized and fed to the adsorber or to the adsorber; adsorbers such as regenerating gas; and

i) naložený regenerační plyn se návazně přivádí motoru, poháněnému plynem bohatým na uhlovodík.(i) The laden regeneration gas is subsequently fed to an engine powered by a hydrocarbon-rich gas.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétního příkladu provedení znázorněného na výkresu, na kterém představuje zařízení podle vynálezu.The invention will be explained in more detail by way of a specific exemplary embodiment shown in the drawing, in which it represents a device according to the invention.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

V dálkovém potrubí 1 se dopravuje proud bohatý na uhlovodík, např. zemní plyn, s tlakem mezi 4 a 7 MPa a při teplotě okolí. Zemní plyn má vedle metanu ještě vyšší uhlovodíky - do cca 8 %, kysličník uhličitý - do cca 2 %, vodní páru - odpovídajíc nastavení teploty - a dusík. Z tohoto dálkového potrubí 1. se dílčí proud proudu bohatého na uhlovodík odvádí vedením 2 a přivádí se adsorbéru A. Pro přehlednost je na obrázku znázorněn pouze jeden adsorbér A.In the pipeline 1, a hydrocarbon-rich stream, such as natural gas, is transported at a pressure of between 4 and 7 MPa and at ambient temperature. Natural gas has, in addition to methane, even higher hydrocarbons - up to about 8%, carbon dioxide - up to about 2%, water vapor - corresponding to the temperature setting - and nitrogen. From this pipeline 1, a partial stream of the hydrocarbon-rich stream is discharged via line 2 and fed to adsorber A. For clarity, only one adsorber A is shown in the figure.

φφ ·· φφφ ·· φ

Jak bude však v dalším textu ještě blíže vysvětleno, v praxi se obvykle paralelně zařazují alespoň dva nebo tří adsorbéry.However, as will be explained in greater detail below, in practice, at least two or three adsorbers are usually included in parallel.

Adsorbér popř.Adsorber resp.

adsorbéry A jsou naplněny adsorpčním prostředkem, který umožňuj e odstraňování kysličníku uhličitého a vodní páry z plynného, proudu bohatého na uhlovodík.the adsorber A is filled with an adsorbent which allows the removal of carbon dioxide and water vapor from the gaseous, hydrocarbon-rich stream.

Adsorpčně vyčištěný proud bohatý na uhlovodík se přivádí expanznímu stroji X a v tomto expanduje z tlaku dálkového potrubí na cca 0,3 MPa - to odpovídá žádanému tlaku produktu. Přitom se proud bohatý na uhlovodík ochlazuje na cca -115 °C, aniž aby docházelo k úbytku tekutého nebo pevného kysličníku uhličitého nebo vodní páry. Energie, uvolňovaná při expanzi X se používá k pohánění druhého kryogenerátoru C2; což je znázorněno čerchovanou čarou. Jako expanzní stroje X se hodí především turboexpandéry.The hydrocarbon-rich adsorption-purified stream is fed to the expansion machine X and expands from a pipeline pressure to about 0.3 MPa - this corresponds to the desired product pressure. The hydrocarbon-rich stream is cooled to about -115 ° C without loss of liquid or solid carbon dioxide or water vapor. The energy released by expansion X is used to drive the second cryogen generator C2; which is represented by a dashed line. Turbo-expanders are particularly suitable as expansion machines X.

Vyšší uhlovodíky, ještě obsažené v proudu bohatém na uhlovodík, se při této expanzi X zkapalňují, takže se odlučovači D přivádí vedením 3 částečně kondenzovaný proud bohatý na uhlovodík. Na odpadu odlučovače D se vedením 4 odvádí frakce, sestávající z vyšších uhlovodíků, a buď se odvádí ze zařízení nebo se spaluje pro zahřívání regeneračního plynu, což bude v následujícím textu rovněž ještě podrobněji probíráno.The higher hydrocarbons still contained in the hydrocarbon-rich stream are liquefied during this expansion X, so that a partially condensed hydrocarbon-rich stream is fed to the separator D via line 3. At the separator waste D, the fraction consisting of the higher hydrocarbons is discharged through line 4 and is either withdrawn from the plant or incinerated to heat the regeneration gas, which will also be discussed in more detail below.

Expanze X proudu bohatého na uhlovodík se přitom může uskutečňovat jednostupňově nebo vícestupňové. V případě vícestupňové expanze se může oddělování vyšších uhlovodíků a dalších nežádoucích komponentů uskutečňovat také mezi • · ·The expansion of the hydrocarbon-rich stream X can be carried out in one or more stages. In the case of multi-stage expansion, separation of higher hydrocarbons and other undesirable components can also take place between • · ·

jednotlivými expanzními stupni.individual expansion stages.

Předčistěný proud bohatý na uhlovodík se z odlučovače D odvádí vedením 5_ a vedeními 6 a 61 se přivádí oběma kryogenerátorům Cl a C2. Oba kryogenerátory Cl a C2 mají vždy jeden interní oběh 9 popř. 8' s héliem. Dílčí proudy bohaté na uhlovodík, zkapalněné v kryogenerátorech Cl a C2, se po svém zkapalnění vedeními 7 a 7' přivádějí zásobní nádrži S. Eventuálně ještě zbývající, nezkapalněné podíly dusíku se zčásti ve zkapalněném produktu rozpouštějí, zatímco při vyšších podílech dusíku je dusík buď odveden z hlavy kryogenerátorů Cl popř. C2 nebo z horní oblasti zásobní nádrže S.Pretreating hydrocarbon-rich stream from separator D is discharged through line 5 and the guides 6 and 6 1 are fed kryogenerátorům both Cl and C2. Both cryogenic generators C1 and C2 each have an internal circulation 9 or 9 respectively. 8 'with helium. The hydrocarbon-rich sub streams liquefied in cryogen generators C1 and C2 are fed to the storage tank S after their liquefaction through lines 7 and 7 '. from the head of cryogenerators C1 resp. C2 or from the top of the storage tank S.

Na obrázku je znázorněno zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík, u kterého jsou paralelně uspořádány dva kryogenerátory Cl a C2 . Samozřejmě je také možné zařadit dva nebo více kryogenerátorů do série nebo zařadit více než tři kryogenerátory dílem do série, dílem paralelně. Výše popsané oddělování vyšších uhlovodíků a dalších nežádoucích komponentů se může samozřejmě uskutečňovat také - popřípadě doplňkově k již uskutečněnému částečnému oddělení mezi nebo po expanzi X - mezi alespoň dvěma v sérii zařazenými kryogenerátory.The illustration shows the liquefaction of a hydrocarbon rich stream in which two cryogen generators C1 and C2 are arranged in parallel. Of course, it is also possible to join two or more cryo generators in series or to group more than three cryo generators in series, in parallel. Of course, the separation of the higher hydrocarbons and other undesirable components described above can also take place - possibly in addition to the already partially separated separation between or after the expansion of X - between at least two cryogenic generators in series.

Odběr zkapalněného produktu, bohatého na uhlovodík, ze zásobní nádrže S se uskutečňuje vedením 13.The liquid hydrocarbon-rich product is withdrawn from the storage tank S via line 13.

Jak již bylo zmíněno, jsou pro předčistění proudu bohatého na uhlovodík paralelně poháněny zpravidla alespoň dva adsorbéry. Zatímco se alespoň jeden z adsorbérů nachází v adsorpční fázi, druhý adsorbér se regeneruje. Jako regenerační plyn se obvykle používá dílčí proud adsorpčně vyčištěného proudu, přičemž se tento dílčí proud před svým přiváděním do adsorbéru popř. do adsorbérů popřípadě zahřívá. Takový způsob však vede ke ztrátám na produktu.As already mentioned, at least two adsorbers are generally driven in parallel to pre-purify the hydrocarbon-rich stream. While at least one of the adsorbers is in the adsorption phase, the other adsorber is regenerated. As the regeneration gas, a partial stream of adsorbed-purified stream is usually used, the partial stream being fed before it is fed to the adsorber or the adsorber. to the adsorbers optionally heated. However, such a process leads to product losses.

Podle vynálezu se za účelem regenerace vedením 11 odebírá ze zásobní nádrže S v plynném stavu dílčí proud zkapalněného proudu bohatého na uhlovodík a ve výměníku tepla El se zahřívá až na teplotu cca 60 °C. Proudy podle postupu, proti kterým se tento dílčí proud zahřívá, budou ještě probírány v následujícím textu.According to the invention, for the purpose of regeneration via line 11, a partial stream of the hydrocarbon-rich liquefied stream is taken from the storage tank S and heated up to a temperature of about 60 ° C in the heat exchanger E1. The streams according to the procedure against which this partial stream is heated will be discussed further below.

Návazně se zahřátý proud bohatý na uhlovodík přivádí nejdříve tzv. ohřívači E3 regeneračního plynu a popřípadě dalšímu, např. elektricky vytápěnému dohřívači E4 regeneračního plynu. Regenerační plyn, ohřátý nyní na teplotu od 200 do 250 °C, se návazně vedením 12 vede regenerovaným adsorpčním lůžkem adsorbéru A. Po uskutečněné regeneraci se nyní naložený regenerační plyn vedením 15 přivádí zásobní nádrži popř. vyrovnávací nádrži P. Z této zásobní nádrže popř. vyrovnávací nádrže P se naložený regenerační plyn vedením 16 přivádí motoru M, poháněnému plynem bohatým na uhlovodík. Samozřejmě se může principiálně od této zásobní popř. vyrovnávací nádrže P upustit.Subsequently, the heated hydrocarbon-rich stream is first supplied to the so-called regeneration gas heater E3 and possibly to another, e.g. electrically heated regeneration gas after-heater E4. The regeneration gas, now heated to a temperature of from 200 to 250 [deg.] C., is then passed through the regenerated adsorption bed of adsorber A through line 12. buffer tank P. From this storage tank or. In the buffer tank P, the loaded regeneration gas through line 16 is fed to a hydrocarbon-rich gas driven motor M. Of course, in principle, it is possible from this stock or from the drop the buffer tank P.

Motor M může pohánět jak alespoň jeden z kryogenerátorů - v případě obrázku kryogenerátor Cl - tak také jeden nebo více elektro-generátorů G (znázorněno čerchovanou čarou).The motor M can drive both at least one of the cryogen generators - in the case of the figure, the cryogen generator C1 - as well as one or more electric generators G (shown in dotted lines).

Po uskutečněné regeneraci adsorpčního lůžka adsorbéru A se uskutečňuje příprava adsorpčního lůžka na adsorpční takt, k čemuž se adsorpční lůžko ochlazuje. Za tímto účelem se ze zásobní nádrže S vedením 9 odebírá v plynném stavu dílčí • 9After the adsorption bed of adsorber A has been regenerated, the adsorption bed is prepared for the adsorption cycle, for which the adsorption bed is cooled. For this purpose, partial gas 9 is removed from the storage tank with conduit 9 in the gaseous state

proud proudu bohatého na uhlovodík, ve výměníku tepla El se zahřívá a návazně se vedením 10 přivádí adsorpčnímu lůžku adsorbéru A.the stream of hydrocarbon-rich stream is heated in the heat exchanger E1 and subsequently passed through line 10 to the adsorbent bed of adsorber A.

Také tento proud bohatý na uhlovodík se po projití adsorpčního lůžka a po přitom uskutečněném ochlazení adsorpčního lůžka adsorbéru A vedením 15 přivádí zásobní popř. vyrovnávací nádrži P. Alternativně k tomuto způsobu může být za účelem ochlazování adsorpčního lůžka použit také dílčí proud již ochlazeného, ale ještě nezkapalněného proudu bohatého na uhlovodík, který je např. vedeními 14 a 10 přiváděn adsorbéru A.This hydrocarbon-rich stream is also fed to the supply or feed line after the adsorption bed has passed and the adsorption bed of adsorber A has been cooled. As an alternative to this method, a partial stream of the already cooled but not yet liquefied hydrocarbon-rich stream, which is fed via adsorber A through lines 14 and 10, for example, can also be used to cool the adsorption bed.

Vždycky tehdy, když regenerační a ochlazovací fáze trvá déle než adsorpční fáze, se doporučuje zařazovat paralelně alespoň tři adsorbéry. Potom je možné pohánět jeden adsorbér v adsorpční fází, jeden adsorbér v regenerační fázi a jeden adsorbér v ochlazovací fázi. Kdyby mělo být během regenerační a ochlazovací fáze příslušné množství (naloženého) regeneračního popř. chladicího plynu větší než takové množství, které se vyžaduje k pohánění motoru M, má smysl upravit větší a/nebo přídavný motor M a tak pohánětWhenever the regeneration and cooling phases last longer than the adsorption phase, it is advisable to include at least three adsorbers in parallel. It is then possible to drive one adsorber in the adsorption phase, one adsorber in the regeneration phase and one adsorber in the cooling phase. If, during the regeneration and cooling phases, the corresponding amount of (loaded) regeneration or regeneration was to be carried out. of a coolant gas greater than the amount required to drive the motor M, it makes sense to adjust the larger and / or auxiliary motor M to drive

přídavné additional elektro-generátory electro-generators a/nebo or j eden one nebo or více more přídavných accessory kryogenerátorů pro proces cryogenerators for process zkapalňování liquefaction proudu current bohatého na rich in uhlovodík. hydrocarbon. Dílčí Partial proudy bohaté na streams rich in uhlovodík, hydrocarbon, použité used ze that zásobní stock

nádrže S za účelem regenerace a ochlazování adsorpčního lůžka popř. absorpčních lůžek adsorbéru popř. adsorbéru A se, jak již bylo zmíněno, se zahřívají ve výměníku tepla El. Aby bylo dosaženo tohoto zahřátí, přivádí se odpadní teplo motoru M vedením 19 výměníku tepla El, v něm se ochlazuje a návazně se vedením 20 přivádí opět motoru M. Analogicky k «φtanks S for regeneration and cooling of the adsorption bed, respectively. absorption beds of adsorber respectively. of adsorber A are heated, as already mentioned, in a heat exchanger E1. In order to achieve this heating, the waste heat of the motor M is fed through the line 19 of the heat exchanger E1, cooled therein and then fed again through the line 20 to the motor M.

- 10 tomu se odpadni teplo kryogenerátorů Cl a C2 vedením 21 přivádí výměníku tepla El, v něm se ochlazuje a návazně se vedením 22 opět přivádí kryogenerátorům Cl a C2.To this end, the waste heat of cryogenic units C1 and C2 is fed via line 21 to the heat exchanger E1, cooled therein and subsequently returned via line 22 to cryogenic units C1 and C2.

Protože je výměník tepla El zpravidla vytvořen jako výměník tepla - vodní lázeň, účelně se přídavně upravuje cirkulace 17 chladicího vzduchu se vzdušným chladičem E2, který slouží vyrovnávání tepelné bilance ve výměníku tepla El .Since the heat exchanger E1 is generally designed as a water-bath heat exchanger, the cooling air circulation 17 with an air cooler E2 is additionally provided to serve to balance the heat balance in the heat exchanger E1.

Uvede-li se na obrázku znázorněné zařízení do provozu a je-li najeto zastudena, naplňuje se nejdříve zásobní popř. vyrovnávací nádrž P a startuje se motor M. Návazně se přiřazuje kryogenerátor Cl, poháněný motorem M, přičemž se zároveň uvádí do provozu jeho interní oběh s héliem. Poté co se kryogenerátor Cl ochladil, je mu expanzní turbínou X přiváděn na uhlovodík bohatý plyn. Nyní může být expanzní turbínou X poháněn také druhý kryogenerátor C2.If the device shown in the figure is put into operation and the vehicle has been cold, the storage tank must be filled first. The expansion tank P is started and the engine M is started. Subsequently, the cryogen generator C1, driven by the engine M, is assigned, and at the same time its internal circulation with helium is put into operation. After the cryogen generator C1 has cooled, the hydrocarbon rich gas is supplied to it by the expansion turbine X. Now the second cryogen generator C2 can also be driven by the expansion turbine X.

Jakmile je u druhého kryogenerátorů C2 dosažena příslušná teplota, je také jemu přiváděn na uhlovodík bohatý plyn. Účelně se před druhým kryogenerátorem C2 upravuje teplotně řízený ventil - na obrázku neznázorněný, takže se touto teplotní regulací dosahuje jednoduchého uvedení do chodu a maximálního využití obou kryogenerátorů Cl a C2 a zároveň se zamezuje příliš silnému poklesu teploty v obou kryogenerátorech Cl a C2.As soon as the corresponding temperature of the second cryogen generator C2 is reached, the hydrocarbon rich gas is also supplied to it. Advantageously, a temperature-controlled valve - not shown in the figure - is provided in front of the second cryogen generator C2, so that this temperature control achieves simple operation and maximum utilization of both cryogenic units C1 and C2 while avoiding too high a temperature drop in both cryogenic units C1 and C2.

Neuskutečňuje-li se po delší časový prostor žádný odběr zkapalněného produktu ze zásobní nádrže S, dochází - závisle na konstrukci zásobní nádrže, množství náplně atd. - ke tvoření Boiloff-plynu, který musí být při překročení určitého tlaku v zásobní nádrži S z ní odváděn. Aby se zamezilo nežádoucím ztrátám, může být - na obrázku neznázorněným vedením - tento Boioff-plyn ze zásobní nádrže S odváděn, v alespoň jednom z kryogenerátorů zpětně zkapalňován a opět veden do zásobní nádrže S.If no liquefied product is taken from the storage tank S for a long period of time, depending on the storage tank design, the amount of filling, etc., the formation of Boiloff gas occurs, which must be discharged from the storage tank S . In order to avoid undesirable losses, this Boioff gas can be removed from the storage tank S, re-liquefied in at least one of the cryogen generators and returned to the storage tank S, not shown in the figure.

4«··4 «··

Claims (1)

PATENTOVÉPATENTOVÉ NÁROKYClaims S36-7SS36-7S 1. Způsob ke zkapaiňování proudu bohatého na uhlovodík, především zemního plynu, přičemž se zkapaiňování proudu bohatého na uhlovodík uskutečňuje pomocí alespoň jednoho kryogenerátoru Stirling, vyznačující se tím, žeA method for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular natural gas, wherein the liquefaction of a hydrocarbon-rich stream is effected by means of at least one Stirling cryogen generator, characterized in that: a) se proud bohatý na uhlovodík (2) pomocí alespoň jednoho adsorbéru (A) čistí od komponentů, rušících při zkapaiňování, především od vodní páry a kysličníku uhličitého,(a) the hydrocarbon-rich stream (2) is cleaned of at least one adsorber (A) of the liquefaction interfering components, in particular of water vapor and carbon dioxide, b) se vyčištěný, proud bohatý na uhlovodík (3) ochlazuje, přičemž ochlazování proudu bohatého na uhlovodík se uskutečňuje pracovně vykonávanou expanzí (X) v alespoň jedné expanzní turbíně,b) the purified, hydrocarbon-rich stream (3) is cooled, wherein the hydrocarbon-rich stream is cooled by a working expansion (X) in at least one expansion turbine, c) se popřípadě zbývající vyšší uhlovodíky z ochlazeného, proudu bohatého na uhlovodík oddělují (D) ,(c) where appropriate, the remaining higher hydrocarbons are separated from the cooled, hydrocarbon-rich stream (D); d) se proud bohatý na uhlovodík (5) zkapalňuje pomocí alespoň jednoho kryogenerátoru Stirling (Cl, C2),d) the hydrocarbon-rich stream (5) is liquefied by means of at least one Stirling cryogen generator (C1, C2), e) se zkapalněný, proud bohatý na uhlovodík (7, 7') vede do alespoň jedné zásobní nádrže (S) a uskladňuje se,e) the liquefied, hydrocarbon-rich stream (7, 7 ') is fed to at least one storage tank (S) and stored, f) se odvádí dílčí proud zkapalněného, proudu bohatého na uhlovodík (11), uskladněného v zásobní nádrži (S) popř. v zásobních nádržích,f) discharging a partial stream of liquefied, hydrocarbon-rich stream (11) stored in the storage tank (S) and / or of the fuel stream. in storage tanks, g) se tento dílčí proud proudu bohatého na uhlovodík (11) zahřívá a vypařuje (El) a jako regenerační plyn se přivádí adsorbéru popř. adsorbérům (A) ag) this partial stream of the hydrocarbon-rich stream (11) is heated and evaporated (E1) and fed to the adsorber or to the regenerator gas. adsorbers (A) and h) naložený regenerační plyn (15) se návazně přivádí motoru (M), poháněnému plynem bohatým na uhlovodík, přičemž tento motor (M) pohání Stirling-kryogenerátor popř. Stirling-kryogenerátory (Cl, C2) a/nebo jeden nebo více elektrogenerátorů (G).h) the loaded regeneration gas (15) is subsequently fed to a hydrocarbon-rich gas (M) driven motor (M), which motor (M) drives the Stirling cryogen generator (s). Stirling cryogen generators (C1, C2) and / or one or more generators (G). 2. Způsob ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík podle nároku 1, vyznačující se tím, že energie, získaná při pracovně vykonávané expanzi (X) , se používá k pohánění jednoho nebo více Stirling-generátorů (Cl, C2) a/nebo elektro-generátorů (G).Method for liquefying a hydrocarbon-rich current according to claim 1, characterized in that the energy obtained during the working expansion (X) is used to drive one or more Stirling generators (C1, C2) and / or electro generators. (G). 3. Způsob ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že naložený regenerační plyn (15) se před přiváděním do motoru (M), poháněného regeneračním plynem, meziskladuje v alespoň jedné zásobní nádrži (P).Method for liquefying a hydrocarbon-rich stream according to any one of the preceding claims, characterized in that the recovered regenerating gas (15) is stored in at least one storage tank (P) before being fed to the regenerating gas-driven engine (M). 4. Způsob ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se vypařování a zahřívání zkapalněného, proudu bohatého na uhlovodík (11), odvedeného ze zásobní nádrže (Ξ) , uskutečňuje ve výměníku tepla (El) horkým odpadním plynem popř. horkými odpadními plyny (21) kryogenerátoru popř. kryogenerátorů (Cl, C2) a/nebo ve výměníku tepla (El) horkým odpadním plynem popř. horkými odpadními plyny (19) motoru popř. motorů (M), poháněných regeneračním plynem.Method for liquefying a hydrocarbon-rich stream according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporation and heating of the liquefied, hydrocarbon-rich stream (11) discharged from the storage tank (,) takes place in a heat exchanger (E1) by hot waste gas respectively. the hot off-gas (21) of the cryogen generator or the heat exchanger; and / or in the heat exchanger (E1) by hot exhaust gas or heat exchanger (E1). the hot exhaust gases (19) of the engine or the engine; engines (M), powered by regenerative gas. 5. Způsob ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že odpařený proud bohatý na uhlovodík, odvedený za účelem regenerace ze zásobní nádrže (Ξ), se před přiváděním do adsorbéru popř. adsorbérů (A) zahřívá (E3, E4) .Method for the liquefaction of a hydrocarbon-rich stream according to one of the preceding claims, characterized in that the vaporized hydrocarbon-rich stream, discharged for regeneration from the storage tank (se), is fed to the adsorber or to the adsorber. adsorber (A) is heated (E3, E4). 6. Způsob ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík podle některého z6. A method for liquefying a hydrocarbon rich stream according to any of the above předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dílčí proud zkapalněného, proudu bohatého na uhlovodík (9), uloženého v zásobní nádrži popř.2. The preceding claims, characterized in that the partial stream of the liquefied, hydrocarbon-rich stream (9) contained in the storage tank or in the fuel tank is disposed in the tank. v zásobních nádržích (S), se odvádí, vypařuje (El) a přivádí adsorbéru popř. adsorbérům (A) za účelem ochlazování adsorberových lůžek.in the storage tanks (S), is evacuated, vaporized (E1) and fed to the adsorber or to the adsorber. adsorbers (A) to cool the adsorber beds. 7. Způsob ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík podle nároku 6, vyznačující se tím, že dílčí proud proudu bohatého na uhlovodík (9, 10), přiváděný za účelem ochlazování adsorbéru popř. adsorbérům (A), se rovněž přivádí motoru (M), poháněnému regeneračním plynem.A method for liquefying a hydrocarbon-rich stream according to claim 6, characterized in that the partial stream of the hydrocarbon-rich stream (9, 10) supplied to cool the adsorber or the adsorber. the adsorber (A) is also fed to the engine (M) driven by the regeneration gas. 8. Zařízení ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík, především zemního plynu, s8. Installations for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular natural gas, p a) alespoň jedním adsorbérem (A), který slouží oddělování komponentů, rušících při zkapalňování, především vodní páry a kysličníku uhličitého,(a) at least one adsorber (A) which serves to separate the components disturbing the liquefaction, in particular water vapor and carbon dioxide, b) ochlazovacím zařízením (X) pro vyčištěný proud bohatý na uhlovodík (3),(b) a cooling device (X) for a purified hydrocarbon-rich stream (3); c) popřípadě jednou oddělovací jednotkou (D) pro vyšší uhlovodíky,(c) where appropriate, one separation unit (D) for higher hydrocarbons, d) alespoň jedním Stirling-kryogenerátorem (Cl, C2), který slouží zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík (5),d) at least one Stirling cryogen generator (C1, C2), which serves to liquefy the hydrocarbon rich stream (5), e) alespoň jednou zásobní nádrží (S), ve které se ukládá zkapalněný proud bohatý na uhlovodík (7, 7’) a(e) at least one storage tank (S) in which the hydrocarbon-rich liquid stream (7, 7 ') is stored; and f) alespoň jedním, plynem bohatým na uhlovodík poháněným motorem (M) , který pohání Stirling-kryogenerátor popř.f) at least one hydrocarbon-rich gas driven by an engine (M) that drives the Stirling cryogen generator or the engine. Stirling-kryogenerátory (Cl, C2) a/nebo jeden nebo více elektrogenerátorů (G),Stirling cryogen generators (C1, C2) and / or one or more generators (G), g) přičemž se dílčí proud (11) v zásobní nádrži popř. zásobních nádržích (S) uloženého, zkapalněného proudu, bohatého na uhlovodík odvádí,g), wherein the partial flow (11) in the storage tank or in the storage tank is removed. the storage tanks (S) of the stored, liquefied stream, rich in hydrocarbon, h) tento dílčí proud proudu bohatého na uhlovodík (11) se ·· ♦(h) this partial stream of the hydrocarbon rich stream (11) shall be ·· ♦ - 15 zahřívá a vypařuje (El) a jako regenerační plyn se přivádí adsorbéru popř. adsorbérům (A) a- 15 heats and evaporates (E1) and is supplied as regenerant gas to the adsorber or to the feedstock. adsorbers (A) and i) naložený regenerační plyn (15) se návazně přivádí motoru (M), poháněnému plynem bohatým na uhlovodík.(i) the laden regeneration gas (15) is then fed to an engine (M) powered by a hydrocarbon-rich gas. 9. 9. Zařízení ke Equipment to zkapalňování proudu liquefaction of current bohatého rich na on uhlovodík hydrocarbon podle nároku according to claim 8, vyznačující se 8, characterized by tím, že that je Yippee vytvořeno created ochlazovací zařízení (X) pro vyčištěný proud a cooling device (X) for the cleaned current bohatý na rich in uhlovodík, jako hydrocarbon, such as 1 alespoň jedna expanzní turbína, 1 at least one expansion turbine, ve ve které se which is uskutečňuj e realize e ochlazování proudu cooling current bohatého rich na on uhlovodík hydrocarbon (3) pracovně vykonávanou expanzí. (3) labor-intensive expansion. 10. 10. Zařízení ke Equipment to zkapalňování proudu liquefaction of current bohatého rich na on uhlovodík hydrocarbon podle nároku 8 according to claim 8 nebo 9, vyznačující or 9, characterized by se tím, že with that je Yippee upravena modified alespoň jedna at least one zásobní nádrž (P), storage tank (P), která slouží that serves
(mezi)skladování naloženého regeneračního plynu (15), mezi adsorbérem popř. adsorbéry (A) a motorem (M) , poháněným plynem bohatým na uhlovodík.(intermediate) storing the loaded regeneration gas (15), between the adsorber or the adsorber; adsorbers (A) and an engine (M) powered by a hydrocarbon-rich gas. 11. Zařízení ke zkapalňování proudu bohatého na uhlovodík podle jednoho z nároků až 10, vyznačující se tím, že je upraven alespoň jeden ohřívač alespoň jeden dohřívač které regeneračního plynu (11), adsorbérům (A).Apparatus for liquefying a hydrocarbon-rich stream according to one of claims 10 to 10, characterized in that at least one heater of at least one after-heater of the regeneration gas (11) is provided to the adsorber (A). přiváděného adsorbéru popř.the adsorber or the adsorber supplied. ?Υ336-<?£? Υ336 - <? £ C5C5
CZ98536A 1997-02-25 1998-02-24 Process and apparatus for liquefying flow rich in hydrocarbon CZ53698A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19707476A DE19707476C2 (en) 1997-02-25 1997-02-25 Method and device for liquefying a hydrocarbon-rich stream

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ53698A3 true CZ53698A3 (en) 1999-11-17

Family

ID=7821398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ98536A CZ53698A3 (en) 1997-02-25 1998-02-24 Process and apparatus for liquefying flow rich in hydrocarbon

Country Status (4)

Country Link
CZ (1) CZ53698A3 (en)
DE (1) DE19707476C2 (en)
NL (1) NL1008414C2 (en)
SE (1) SE9800546L (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19821242A1 (en) * 1998-05-12 1999-11-18 Linde Ag Liquefaction of pressurized hydrocarbon-enriched stream
US6196021B1 (en) 1999-03-23 2001-03-06 Robert Wissolik Industrial gas pipeline letdown liquefaction system
CN107353954A (en) * 2016-05-10 2017-11-17 林德股份公司 The method that water removal is gone from natural gas

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3724226A (en) * 1971-04-20 1973-04-03 Gulf Research Development Co Lng expander cycle process employing integrated cryogenic purification
DE2852078A1 (en) * 1978-12-01 1980-06-12 Linde Ag METHOD AND DEVICE FOR COOLING NATURAL GAS
GB2142423B (en) * 1983-03-10 1986-08-06 Smith Dr Eric Murray Production of liquid hydrogen
DE3836959A1 (en) * 1988-10-30 1990-05-03 Donner Bernd Vibration-free gas refrigerating machine according to the Stirling principle
DE4440401A1 (en) * 1994-11-11 1996-05-15 Linde Ag Process for liquefying natural gas

Also Published As

Publication number Publication date
SE9800546L (en) 1998-08-26
DE19707476C2 (en) 1999-08-05
NL1008414A1 (en) 1998-08-26
DE19707476A1 (en) 1998-08-27
SE9800546D0 (en) 1998-02-24
NL1008414C2 (en) 2001-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2171341B1 (en) Boil-off gas treatment process and system
JP5006515B2 (en) Improved drive and compressor system for natural gas liquefaction
CN1708666B (en) Motor driven compressor system for natural gas liquefaction
US5344627A (en) Process for removing carbon dioxide from combustion exhaust gas
CN1969161B (en) Semi-closed loop process
SE521594C2 (en) Process for transferring natural gas to liquid form
AU5906298A (en) Use of a turboexpander cycle in liquefied natural gas process
AU2008203713B2 (en) Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
EP3149418B1 (en) Integration of air purification units into liquid air energy storage systems
US10177629B2 (en) Method for generating electrical energy and energy generation plant
CN104685036A (en) Heavy hydrocarbon removal from a natural gas stream
JP4276520B2 (en) Operation method of air separation device
CZ53698A3 (en) Process and apparatus for liquefying flow rich in hydrocarbon
CN105074141A (en) Method and device for generating electrical energy
WO2018083747A1 (en) Natural gas liquefaction facility
RU2770777C1 (en) &#34;mosenergo-turbokon&#34; method for liquishing, storing and gasification of natural gas
US20230258401A1 (en) Heat Recovery Steam Generation Integration With High Pressure Feed Gas Processes For The Production of Liquefied Natural Gas
KR20160042851A (en) Working gas circulation type engine system and its operating method
WO2018070039A1 (en) Natural gas liquefaction apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic