DE102015002822A1 - Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion - Google Patents
Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015002822A1 DE102015002822A1 DE102015002822.7A DE102015002822A DE102015002822A1 DE 102015002822 A1 DE102015002822 A1 DE 102015002822A1 DE 102015002822 A DE102015002822 A DE 102015002822A DE 102015002822 A1 DE102015002822 A1 DE 102015002822A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hydrocarbon
- fraction
- rich fraction
- liquefied
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 50
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 50
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 32
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 13
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- AFYPFACVUDMOHA-UHFFFAOYSA-N chlorotrifluoromethane Chemical compound FC(F)(F)Cl AFYPFACVUDMOHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- CYRMSUTZVYGINF-UHFFFAOYSA-N trichlorofluoromethane Chemical compound FC(Cl)(Cl)Cl CYRMSUTZVYGINF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- F25J1/003—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
- F25J1/0047—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0052—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
- F25J1/0055—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated 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
- F25J1/0211—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 multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0212—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 multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR 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
- F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
- F25J1/0235—Heat exchange integration
- F25J1/0237—Heat exchange integration integrating refrigeration provided for liquefaction and purification/treatment of the gas to be liquefied, e.g. heavy hydrocarbon removal from natural gas
- F25J1/0238—Purification or treatment step is integrated within one refrigeration cycle only, i.e. the same or single refrigeration cycle provides feed gas cooling (if present) and overhead gas cooling
-
- 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.
- F25J1/0291—Refrigerant compression by combined gas compression and liquid pumping
-
- 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
Abstract
Es wird ein Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere Erdgas beschrieben, wobei – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion vor ihrer Verflüssigung vorgekühlt, einer Wasserabtrennung und einem daran anschließenden Trocknungsprozess unterworfen und – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion gegen wenigstens einen Gemischkältekreislauf verflüssigt wird, – wobei das in dem Gemischkältekreislauf zirkulierende Kältemittel wenigstens zweistufig verdichtet, anschließend wenigstens partiell kondensiert und die dabei anfallende Flüssigfraktion zumindest teilweise dem auf einen Zwischendruck verdichteten Kältemittel zugemischt wird. Erfindungsgemäß dient ein Teilstrom der Flüssigfraktion (17) der Vorkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1, 2) vor deren Zuführung in die Wasserabtrennung (D4), wobei der Wärmeaustausch zwischen der Flüssigfraktion (17) und der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1, 2) über wenigstens ein Wärmeaustauschsystem (E4) erfolgt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere Erdgas, wobei
- – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion vor ihrer Verflüssigung vorgekühlt, einer Wasserabtrennung und einem daran anschließenden Trocknungsprozess unterworfen und
- – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion gegen wenigstens einen Gemischkältekreislauf verflüssigt wird,
- – wobei das in dem Gemischkältekreislauf zirkulierende Kältemittel wenigstens zweistufig verdichtet, anschließend wenigstens partiell kondensiert und die dabei anfallende Flüssigfraktion zumindest teilweise dem auf einen Zwischendruck verdichteten Kältemittel zugemischt wird.
- Zur Verflüssigung Kohlenwasserstoff-reicher Gasfraktionen, insbesondere Erdgas, werden unter anderem Verfahren mit einem Kältemittelgemisch bestehend aus leichten Kohlenwasserstoffen sowie Stickstoff verwendet, wobei das Kältemittelgemisch gegen Umgebung unter erhöhtem Druck zumindest teilweise kondensiert wird. Um das Erdgas zu verflüssigen, wird das flüssige Kältemittel anschließend unter reduziertem Druck im indirekten Wärmeaustausch mit dem Erdgas verdampft. Da bei einem (nicht azeotropen) Gemisch die Tautemperatur bei gegebenem Druck immer oberhalb der Siedetemperatur liegt, findet die Kältemittelverdampfung je nach Zusammensetzung gleitend über einen Temperaturbereich statt, der sich je nach Verfahren über wenigstens 20°C, teilweise sogar über 200°C erstreckt.
- Wenn die Investitionskosten für eine Erdgasverflüssigungsanlage niedrig gehalten werden sollen, wird ausschließlich ein Gemischkreislauf der vorbeschriebenen Art für den gesamten Temperaturbereich zwischen Umgebungs- und LNG(Liquefied Natural Gas)-Produkttemperatur (ca. –160°C) verwendet. Auf den Einsatz eines gesonderten Vorkühlkreislaufes für den Temperaturbereich zwischen Umgebungstemperatur und etwa –50°C wird dabei verzichtet.
- Bei einer Verfahrensführung dieser Art, die üblicherweise als SMR(Single Mixed Refrigerant)-Prozess bezeichnet wird, steht also nur ein Kältemittel, bzw. dessen Teilströme, zur Verfügung, das eine gleitende Verdampfung aufweist. Ein derartiges Erdgas-Verflüssigungsverfahren ist bspw. aus der
DE 19722490 bekannt. - Vor der Verflüssigung wird das Erdgas in der Regel mittels einer chemischen Wäsche, bspw. einer Aminwäsche, von Sauergaskomponenten wie CO2 und H2S gereinigt. Dadurch wird das Erdgas mit Wasser(dampf) gesättigt. Um eine wirtschaftliche Auslegung der anschließenden Trocknung – diese basiert in der Regel auf Adsorption an einem zeolithischem Molekularsieb – zu erreichen, wird das Erdgas möglichst weit abgekühlt und durch partielle Wasserkondensation sowie anschließende Wasserabscheidung in der Wasserkonzentration soweit abgesenkt, bis die drohende Bildung von Hydraten oder Wassereis eine Grenze setzt. Diese Grenze wird je nach Gaszusammensetzung bei einer Temperatur bis zu 20°C erreicht.
- Unter vielen klimatischen Bedingungen ist es nicht möglich, das Erdgas gegen Luft und/oder Kühlwasser hinreichend nahe (höchstens 10°C, vorzugsweise 5°C über der Hydrattemperatur) an die vorgenannte Grenztemperatur abzukühlen.
- Gemischkältemittel sind aufgrund der gleitenden Verdampfung wenig geeignet, um die optimale Temperatur des feuchten Erdgases vor der Trocknung auf wirtschaftliche Weise möglichst genau zu erreichen, ohne gleichzeitig zumindest in Teilen des verwendeten Wärmetauschers die Hydrattemperatur zu unterschreiten.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion anzugeben, das es ermöglicht, die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion ohne Verwendung eines vollständigen Vorkühlkreislaufs, d. h. ohne einen zusätzlichen Verdichter, vor der Trocknung vorzukühlen. Insbesondere soll die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion auf eine Temperatur von höchstens 10°C, vorzugsweise höchstens 5°C über der Hydrattemperatur vorgekühlt werden, ohne dass die feuchte Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion mit Temperaturen unterhalb des Hydratpunktes in thermischen Kontakt kommt.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das ein Teilstrom der Flüssigfraktion der Vorkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion vor deren Zuführung in die Wasserabtrennung dient, wobei der Wärmeaustausch zwischen der Flüssigfraktion und der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion über wenigstens ein Wärmeaustauschsystem erfolgt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion weiterbildend wird vorgeschlagen, dass ein Teilstrom der Flüssigfraktion des Kältemittels auf einen Druck wenigstens 0,3 bar, vorzugsweise wenigstens 0,7 bar oberhalb des Saugdrucks der zweiten bzw. letzten Verdichterstufe entspannt und lediglich der dabei anfallende Flüssiganteil für die Vorkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion vor deren Zuführung in die Wasserabtrennung verwendet wird.
- Erfindungsgemäß erfolgt die Vorkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion vor ihrer Zuführung in die Wasserabtrennung gegen einen Teilstrom, der bei der partiellen Kondensation des verdichteten Kältemittels anfallenden Flüssigfraktion. Hierbei wird der Wärmeaustausch zwischen dieser Flüssigfraktion und der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion über ein Wärmeaustauschsystem realisiert. Das Wärmeaustauschsystem dient dem indirekten Wärmeübergang zwischen der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion und dem gleitend verdampfenden Kältemittel.
- Unter dem Begriff ”Wärmeaustauschsystem” sei jedes System zu verstehen, bei dem ein indirekter Wärmeübergang zwischen wenigstens zwei Medien mittels eines Wärmeträgerfluids erfolgt. Ein derartiges Wärmeaustauschsystem ist beispielsweise aus dem
US-Patent 2,119,091 bekannt. - Derartige Wärmeaustauschsysteme verwenden als Wärmeträgerfluid vorzugsweise einen siedenden, im Temperaturbereich zwischen 0 und 30°C flüssig vorliegenden Reinstoff, bei dem es sich beispielsweise um Ethan, Ethylen, Propan, Propylen, Butan, Kohlendioxid oder Ammoniak handeln kann.
- Das Wärmeaustauschsystem wird vorzugsweise aus zwei Geradrohrbündeln, zwei gewickelten Wärmetauschern, zwei Plattentauschern oder einer beliebigen Kombination dieser Bauarten realisiert, wobei die vorgenannten Wärmetauscherkomponenten vorzugsweise in einem Druckbehälter, der das siedende Wärmeträgerfluid enthält, eingebaut sind.
- Durch geeignete Auswahl des Reinstoff-Wärmeträgerfluids sowie durch Regelung seines Betriebsdruckes und somit seiner Siedetemperatur kann die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion sehr nahe an die Hydrattemperatur abgekühlt werden, ohne mit einem unzulässig kalten Kältemittelstrom unmittelbar in thermischen Kontakt zu treten. Das Wärmeträgerfluid bewerkstelligt vergleichsweise effizient durch fortwährende Kondensation an der Kältemittelseite und Verdampfung an der Seite der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion den angestrebten Wärmeumsatz. Im Gegensatz zu dem gleitend verdampfenden Gemischkältemittel arbeitet das Wärmeträgerfluid bei konstanter Siede- und damit Tautemperatur. Auch wenn die Kondensation des Wärmeträgerfluids zumindest teilweise gegen Gemischkältemittel erfolgt, das unterhalb der Hydrattemperatur der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion verdampft, so werden die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion und das Gemischkältemittel wirksam durch das Wärmeträgerfluid thermisch getrennt.
- Mittels der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann eine optimale Entlastung des Trocknungsprozesses durch Abkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion bzw. des zu verflüssigenden Erdgases bis nahe an den Hydratpunkt und Wasserabscheidung ermöglicht werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien anhand der in den
1 und2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. - Bei den in den
1 und2 dargestellten Ausführungsbeispielen, die sich lediglich im eigentlichen Verflüssigungsprozess unterscheiden, wird die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion1 , die im Regelfall eine Temperatur zwischen 40 und 80°C aufweist, im Wärmetauscher E3 gegen Kühlluft und/oder Kühlwasser auf eine Temperatur zwischen 30 und 60°C abgekühlt. Anschließend wird die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion2 einem Wärmeaustauschsystem E4 zugeführt und in diesem auf eine Temperatur von höchstens 10°C, vorzugsweise höchstens 5°C über ihrer Hydrattemperatur vorgekühlt. Die derart vorgekühlte Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion3 wird einem Abscheider D4 zugeführt, in dessen Sumpf das auskondensierte Wasser4 anfällt. Die am Kopf des Abscheiders D4 abgezogene Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion5 wird nunmehr einem lediglich als Black-Box dargestellten Trocknungsprozess T zugeführt. Bei diesem handelt es sich im Regelfall um einen Adsorptionsprozess, bei dem als Adsorptionsmittel üblicherweise ein zeolithisches Molekularsieb verwendet wird. Die derart vorbehandelte, zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion6 wird anschließend im Wärmetauscher E gegen den noch zu erläuternden Kältekreislauf abgekühlt, verflüssigt und ggf. unterkühlt, so dass über Leitung7 im Falle einer Erdgas-Verflüssigung ein LNG-Produktstrom abgezogen werden kann. - Die Verflüssigung der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion erfolgt bei den in den
1 und2 dargestellten Ausführungsbeispielen gegen einen Gemischkältekreislauf. Derartige Gemischkältekreisläufe weisen als Kältemittel üblicherweise Stickstoff und wenigstens einen C1+-Kohlenwasserstoff auf. Das zu verdichtende Kältemittel10 wird in der ersten Verdichterstufe C1 auf einen Zwischendruck verdichtet. Anschließend wird das verdichtete Kältemittel11 im Nachkühler E1 partiell kondensiert und im Abscheider D2 in eine tiefersiedende Gasfraktion12 und eine höhersiedende Flüssigfraktion15 aufgetrennt. Lediglich die tiefersiedende Gasfraktion12 wird in der zweiten Verdichterstufe C2 auf den maximalen Kreislaufdruck verdichtet. Das verdichtete Kältemittel13 wird im Nachkühler E2 erneut partiell kondensiert und im Abscheider D3 in eine Gasfraktion14 sowie eine Flüssigfraktion17 /17' aufgetrennt. Bei dem in der1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Gasfraktion14 sowie die vorerwähnte, höhersiedende Kältemittel-Flüssigfraktion15 , die mittels der Pumpe P auf den Druck der Kältemittel-Gasfraktion14 gepumpt wird, gemeinsam im Wärmetauscher E gegen sich selbst abgekühlt und anschließend im Entspannungsventil V4 kälteleistend entspannt. Das kälteleistend entspannte Kältemittel16 wird sodann im Wärmetauscher E gegen die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion6 vollständig verdampft und erneut dem der ersten Verdichterstufe C1 vorgeschalteten Abscheider D1 zugeführt; dieser dient der Absicherung der Verdichterstufe C1, da in ihm ggf. mitgeführte Flüssiganteile abgetrennt werden. - Während bei der zum Stand der Technik zählenden Verfahrensweise die aus dem Abscheider D3 abgezogene Kältemittel-Flüssigfraktion
17' über das Entspannungsventil V1 vollständig vor den Abscheider D2 zurückgeführt wird, wird nunmehr ein Teilstrom17 dieser Flüssigfraktion für die Vorkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion1 /2 herangezogen. Dazu wird der vorbeschriebene Teilstrom17 der Flüssigfraktion im Ventil V2 vorzugsweise auf einen Druck wenigstens 0,3 bar, insbesondere wenigstens 0,7 bar oberhalb des Saugdrucks der zweiten Verdichterstufe C2 entspannt und der daraus resultierende zweiphasige Strom dem Abscheider D5 zugeführt. Die in ihm anfallende Gasfraktion19 wird über Regelventil V3 vor den Abscheider D2 zurückgeführt, während der im Abscheider D5 anfallende Flüssiganteil18 für die Vorkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion1 /2 herangezogen und anschließend ebenfalls vor den Abscheider D2 zurückgeführt wird. - Der Wärmeaustausch zwischen der Flüssigfraktion
17 bzw. dem nach der Entspannung im Ventil V2 anfallenden Flüssiganteil18 und der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion1 /2 erfolgt über das Wärmeaustauschsystem E4. - Bei dem in der
2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden der aus dem Abscheider D2 abgezogene höhersiedende Flüssiganteil50 des Kältemittels und die aus dem Abscheider D3 abgezogene Kältemittel-Gasfraktion40 getrennt in der Vorkühlzone a des Wärmetauschers E' abgekühlt. Während die höhersiedende Flüssigfraktion50 im Ventil V5 kälteleistend entspannt und anschließend im Gegenstrom zu dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion6 verdampft wird, wird die vorgenannte Gasfraktion40 partiell kondensiert und im Abscheider D6 in eine weitere Gasfraktion41 sowie eine weitere Flüssigfraktion42 aufgetrennt. Die Gasfraktion41 wird in den Verflüssigungs- und Unterkühlungszonen b und c des Wärmetauschers E' abgekühlt und partiell kondensiert. Anschließend wird sie im Entspannungsventil V7 kälteleistend entspannt und im Gegenstrom zu der zu verflüssigenden und ggf. zu unterkühlenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion6 vollständig verdampft. Die im Abscheider D6 anfallende Flüssigfraktion42 wird in der Verflüssigungszone b des Wärmetauschers E' weiter abgekühlt, im Entspannungsventil V6 kälteleistend entspannt und im Gegenstrom zu der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion6 vollständig verdampft. Sofern der in der2 dargestellte Wärmetauscher E als sog. gewickelter Wärmetauscher ausgebildet ist, erfolgt die Verdampfung der vorgenannten Kältemittelströme41 ,42 und50 im Außenmantel des gewickelten Wärmetauschers. Die im Wärmetauscher E' vereinigten und in ihm vollständig verdampften Kältemittelströme41 ,42 und50 werden über Leitung43 dem der ersten Verdichterstufe C1 vorgeschalteten Abscheider D1 zugeführt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19722490 [0004]
- US 2119091 [0012]
Claims (5)
- Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere Erdgas, wobei – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion vor ihrer Verflüssigung vorgekühlt, einer Wasserabtrennung und einem daran anschließenden Trocknungsprozess unterworfen und – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion gegen wenigstens einen Gemischkältekreislauf verflüssigt wird, – wobei das in dem Gemischkältekreislauf zirkulierende Kältemittel wenigstens zweistufig verdichtet, anschließend wenigstens partiell kondensiert und die dabei anfallende Flüssigfraktion zumindest teilweise dem auf einen Zwischendruck verdichteten Kältemittel zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom der Flüssigfraktion (
17 ) der Vorkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1 ,2 ) vor deren Zuführung in die Wasserabtrennung (D4) dient, wobei der Wärmeaustausch zwischen der Flüssigfraktion (17 ) und der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1 ,2 ) über wenigstens ein Wärmeaustauschsystem (E4) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom der Flüssigfraktion (
17 ) auf einen Druck wenigstens 0,3 bar, vorzugsweise wenigstens 0,7 bar oberhalb des Saugdrucks der zweiten oder letzten Verdichterstufe entspannt wird (V2) und lediglich der dabei anfallende Flüssiganteil (18 ) der Vorkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1 ,2 ) vor deren Zuführung die Wasserabtrennung (D4) dient. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträgerfluid des Wärmeaustauschsystems (E4) ein siedender, im Temperaturbereich zwischen 0 und 30°C flüssig vorliegender Reinstoff, vorzugsweise Ethan, Ethylen, Propan, Propylen, Butan, CO2 oder NH3, verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschsystem (E4) aus zwei Geradrohrbündeln, zwei gewickelten Wärmetauschern, zwei Plattentauschern oder einer beliebigen Kombination dieser Bauarten realisiert wird, wobei die Wärmetauscherkomponenten vorzugsweise in einen Druckbehälter, der das siedende Wärmeträgerfluid enthält, eingebaut sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Gemischkältekreislauf zirkulierende Kältemittel Stickstoff und wenigstens einen C1+-Kohlenwasserstoff aufweist.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015002822.7A DE102015002822A1 (de) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion |
| US15/555,745 US20180045459A1 (en) | 2015-03-05 | 2016-02-11 | Method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction |
| RU2017132312A RU2705130C2 (ru) | 2015-03-05 | 2016-02-11 | Способ сжижения богатой углеводородами фракции |
| PCT/EP2016/000231 WO2016138978A1 (de) | 2015-03-05 | 2016-02-11 | Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion |
| AU2016227946A AU2016227946A1 (en) | 2015-03-05 | 2016-02-11 | Method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction |
| CN201680013941.6A CN107407519A (zh) | 2015-03-05 | 2016-02-11 | 用于液化富烃馏出物的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015002822.7A DE102015002822A1 (de) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102015002822A1 true DE102015002822A1 (de) | 2016-09-08 |
Family
ID=55349784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102015002822.7A Withdrawn DE102015002822A1 (de) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180045459A1 (de) |
| CN (1) | CN107407519A (de) |
| AU (1) | AU2016227946A1 (de) |
| DE (1) | DE102015002822A1 (de) |
| RU (1) | RU2705130C2 (de) |
| WO (1) | WO2016138978A1 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3951297B1 (de) * | 2019-04-01 | 2023-11-15 | Samsung Heavy Ind. Co., Ltd. | Kühlsystem |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2119091A (en) | 1935-11-29 | 1938-05-31 | Standard Oil Dev Co | Process and apparatus for indirect heat transfer between two liquid materials |
| DE19722490C1 (de) | 1997-05-28 | 1998-07-02 | Linde Ag | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes |
| DE102006021620A1 (de) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Linde Ag | Vorbehandlung eines zu verflüssigenden Erdgasstromes |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2471566B1 (fr) * | 1979-12-12 | 1986-09-05 | Technip Cie | Procede et systeme de liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition |
| US4970867A (en) * | 1989-08-21 | 1990-11-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Liquefaction of natural gas using process-loaded expanders |
| DE102009018248A1 (de) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion |
| US20100281915A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pre-Cooled Liquefaction Process |
| WO2014079590A2 (en) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method of treating a hydrocarbon stream comprising methane, and an apparatus therefor |
| RU2538192C1 (ru) * | 2013-11-07 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Способ сжижения природного газа и установка для его осуществления |
-
2015
- 2015-03-05 DE DE102015002822.7A patent/DE102015002822A1/de not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-02-11 US US15/555,745 patent/US20180045459A1/en not_active Abandoned
- 2016-02-11 AU AU2016227946A patent/AU2016227946A1/en not_active Abandoned
- 2016-02-11 CN CN201680013941.6A patent/CN107407519A/zh active Pending
- 2016-02-11 RU RU2017132312A patent/RU2705130C2/ru active
- 2016-02-11 WO PCT/EP2016/000231 patent/WO2016138978A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2119091A (en) | 1935-11-29 | 1938-05-31 | Standard Oil Dev Co | Process and apparatus for indirect heat transfer between two liquid materials |
| DE19722490C1 (de) | 1997-05-28 | 1998-07-02 | Linde Ag | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes |
| DE102006021620A1 (de) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Linde Ag | Vorbehandlung eines zu verflüssigenden Erdgasstromes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016138978A1 (de) | 2016-09-09 |
| RU2017132312A3 (de) | 2019-04-08 |
| AU2016227946A1 (en) | 2017-09-28 |
| RU2017132312A (ru) | 2019-04-08 |
| CN107407519A (zh) | 2017-11-28 |
| RU2705130C2 (ru) | 2019-11-05 |
| US20180045459A1 (en) | 2018-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT413598B (de) | Verbesserter prozess zum verflüssigen von erdgas | |
| DE2438443C2 (de) | Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas | |
| DE2023614B2 (de) | Verfahren zum Verflüssigen und Unterkühlen eines methanreichen Verbrauchsgasstromes | |
| EP1864062A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
| EP0711969A2 (de) | Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas | |
| DE102010011052A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
| DE1501695A1 (de) | Verfahren zur Verfluessigung eines fluechtigen Gases | |
| DE102016005632A1 (de) | Mischkolonne für Verfahren mit einem Einzelmischkältemittel | |
| DE102015001858A1 (de) | Kombinierte Abtrennung von Schwer- und Leichtsiedern aus Erdgas | |
| WO2008022689A2 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
| DE102013011640A1 (de) | Verfahren zum Abtrennen von Sauergasen aus Erdgas | |
| DE102009008230A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
| DE10226596A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes mit gleichzeitiger Gewinnung einer C3+-reichen Fraktion mit hoher Ausbeute | |
| DE102012017653A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
| DE102012020469A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Synthesegas | |
| DE19728153C2 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
| EP4007881A1 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von flüssigerdgas | |
| DE102015002822A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
| DE1960301B2 (de) | Verfahren und einrichtung zum verfluessigen und unterkuehlen eines methanreichen verbrauchsgasstromes | |
| DE102016000393A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
| DE102007006370A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
| DE102009004109A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
| EP2369279A1 (de) | Verfahren zur Kühlung oder Verflüssigung eines an Kohlenwasserstoffen reichen Stromes und Anlage zur Durchführung desselben | |
| DE1551558A1 (de) | Verfahren zum Abscheiden eines Bestandteils aus einem bei geringem Druck zu lagernden Gasgemisch | |
| DE102009009477A1 (de) | Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |