DE102020004345A1 - Verfahren und Anlage zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffgemischs - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffgemischs (1), vorgeschlagen, das Methan, Ethan, Propan, Butan und Pentan enthält, wobei das Kohlenwasserstoffgemisch einer Trennsequenz unterworfen wird, die eine Gegenstromabsorption (T1) und eine fraktionierte Destillation mit einer ersten Destillationsstufe (T2) und einer zweiten Destillationsstufe (T3) umfasst, wobei in der Gegenstromabsorption (T1) unter Verwendung einer Absorptionsflüssigkeit ein erstes Kopfgas und eine erste Sumpfflüssigkeit gebildet werden, wobei zumindest ein Teil der ersten Sumpfflüssigkeit der ersten Destillationsstufe (T2) zugeführt wird, wobei in der ersten Destillationsstufe (T2) ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden, wobei zumindest ein Teil der zweiten Sumpfflüssigkeit der zweiten Destillationsstufe (T3) zugeführt wird, wobei in der zweiten Destillationsstufe (T3) ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden, wobei das erste Kopfgas Methan und Ethan enthält und arm an oder frei von Propan, Butan und Pentan ist, wobei das dritte Kopfgas Propan, Butan und Pentan enthält und arm an oder frei von Methan und Ethan Pentan ist, und wobei die Absorptionsflüssigkeit unter Verwendung eines Teils des zweiten Kopfgases gebildet wird. Es ist vorgesehen, dass die Absorptionsflüssigkeit zumindest zeitweise auch unter Verwendung eines Teils des dritten Kopfgases gebildet wird. Eine entsprechende Anlage ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffgemischs, das insbesondere aus Erdgas gebildet ist, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Stand der Technik
  • Erdgas enthält neben Methan und Ethan eine Reihe höherer Kohlenwasserstoffe, die gemäß dem Stand der Technik als Sammelfraktionen oder Einzelverbindungen gewonnen werden können. Beispielsweise kann bei höheren Gehalten entsprechender Kohlenwasserstoffe die Gewinnung von sogenanntem Liquefied Petroleum Gas (LPG) und Erdgaskondensaten vorteilhaft sein. Die Abtrennung höherer Kohlenwasserstoffe ist auch ggf. zur Einstellung der gewünschten Wobbe-Zahl und zur Vermeidung der Bildung von Kondensaten in Leitungen erforderlich.
  • Wie beispielsweise im Artikel „Liquefied Petroleum Gas“ in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 15 Juni 2000, DOI: 10.1002/14356007.a15_347, definiert, werden unter LPG typischerweise Mischungen aus Propan, Butan, Isobutan, Propen und Butenen verstanden. Der Begriff wird aber auch für Gemische aus Propan und Butan verwendet. In allen Fällen handelt es sich also um Gemische, die überwiegend oder im Wesentlichen ausschließlich Kohlenwasserstoffe mit drei und vier Kohlenstoffatomen aufweisen. Höhere Kohlenwasserstoffe in Erdgas, also solche mit fünf und mehr Kohlenstoffatomen, werden in Form sogenannter Erdgaskondensate gewonnen.
  • Wie auch nachfolgend erläutert, kann zur Gewinnung von LPG und von Erdgaskondensaten eine zweistufige fraktionierte Destillation eingesetzt werden, wobei in der ersten Stufe der fraktionierten Destillation das LPG und die Erdgaskondensate in einer gemeinsamen Fraktion gewonnen und in der zweiten Stufe voneinander getrennt werden können. Das LPG und die Erdgaskondensate können anschließend einer beliebigen weiteren Bearbeitung unterworfen werden.
  • Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise in der US 4 617 039 A beschrieben. Unterschiedliche Verfahrensvarianten sind möglich. Grundsätzlich eignen sich entsprechende Verfahren und Verfahrensvarianten auch zur Bearbeitung anderer Gasgemische als Erdgas, wenn diese eine geeignete Zusammensetzung aufweisen.
  • Wie nachfolgend erläutert, können bekannte Verfahren zur Gewinnung von höheren Kohlenwasserstoffen aus entsprechenden Kohlenwasserstoffgemischen, insbesondere aus Erdgas, in bestimmten Fällen Nachteile aufweisen. Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein entsprechend verbessertes Verfahren anzugeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Anlage zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffgemischs, das insbesondere aus Erdgas gebildet ist, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Merkmale und Vorteile der Erfindung
  • Wie zuvor erwähnt, kann zur Gewinnung von LPG und von Erdgaskondensaten eine zweistufige fraktionierte Destillation eingesetzt werden. Dieser kann eine Vortrennung durch Gegenstromabsorption vorausgehen.
  • Beispielsweise kann dabei ein in geeigneter Weise konditioniertes Erdgas, das insbesondere getrocknet und von Sauergasen befreit ist, zunächst gekühlt und dabei teilweise kondensiert werden. Das entstehende Zweiphasengemisch (nachfolgend auch als „erstes“ Zweiphasengemisch bezeichnet) kann zunächst in eine („erste“) Gasphase und eine („erste“) Flüssigphase getrennt werden. Die erste Gasphase kann über eine Turbine expandiert und der Gegenstromabsorption zugeführt werden.
  • Ein in der Gegenstromabsorption erhaltenes („erstes“) Kopfgas kann erwärmt, verdichtet und als Leichtgasfraktion aus dem Verfahren ausgeführt werden. Eine in der Gegenstromabsorption gewonnene („erste“) Sumpfflüssigkeit und die erste Flüssigphase können an unterschiedlichen Einspeisepositionen der ersten Stufe der zweistufigen fraktionierten Destillation zugeführt werden.
  • In der ersten Stufe der fraktionierten Destillation könne ein („zweites“) Kopfgas und eine („zweite“) Sumpfflüssigkeit gebildet werden. Ein flüssiger Rücklauf zum Einsatz in der ersten Stufe der fraktionierten Destillation und eine Absorptionsflüssigkeit zum Einsatz in der Gegenstromabsorption können unter Verwendung des zweiten Kopfgases gebildet werden, das dazu in geeigneter Weise abgekühlt wird.
  • Typischerweise kann das zweite Kopfgas zu diesem Zweck gegen das erste Kopfgas derart abgekühlt werden, dass sich ein („zweites“) Zweiphasengemisch bildet. Dieses kann in eine („zweite“) Gasphase und in eine („zweite“) Flüssigphase getrennt werden. Erstere kann gegen das erste Kopfgas weiter abgekühlt, entspannt und als Rücklauf in die Gegenstromabsorption geführt werden. Letztere kann mittels einer Pumpe als Rücklauf in die erste Stufe der fraktionierten Destillation geführt werden.
  • Die zweite Sumpfflüssigkeit kann in der zweiten Stufe der fraktionierten Destillation weiter in ein („drittes“) Kopfgas und eine („dritte“) Sumpfflüssigkeit getrennt werden, wobei das dritte Kopfgas das LPG und die dritte Sumpfflüssigkeit die Erdgaskondensate darstellen und als Produkte ausgeführt werden können. Genauer wird das dritte Kopfgas üblicherweise gegen Kühlwasser oder gegen Luft verflüssigt, ein Teil wird als Rücklauf der zweiten fraktionierten Destillation zugeführt und der Rest als flüssiges LPG Produkt ausgeführt.
  • Das erläuterte Verfahren weist den Nachteil auf, dass die erste Gasphase zur Kältegewinnung mittels der erwähnten Turbine expandiert wird. Bei Ausfall der Turbine oder bei routinemäßigen Wartungsarbeiten ist ein Weiterbetrieb nur eingeschränkt möglich. In solchen Fällen muss ein in der Gegenstromabsorption verwendeter Druck abgesenkt werden, um das erste Kopfgas und damit die Leichtgasfraktion trotz der geringeren Kälteleistung spezifikationsgerecht gewinnen zu können.
  • Dies wiederum führt aufgrund der begrenzten Kapazität der vorhandenen Verdichter zu einer Reduktion in der Produktionsmenge und/oder im Produktdruck der Leichtgasfraktion, mit entsprechenden negativen Auswirkungen auf nachgeordnete Einrichtungen wie eine Verflüssigungsanlage.
  • Dieser Nachteil wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch überwunden, dass ein Teil des gegen Umgebung / Kühlwasser verflüssigten dritten Kopfgases nach Erhöhung des Druckes mittels einer Pumpezur Bildung der Absorptionsflüssigkeit zum Einsatz in der Gegenstromabsorption verwendet wird. Dadurch kann insbesondere die Spezifikation des ersten Kopfgases bezüglich der kritischen Komponenten unter Beibehaltung des Absorberdrucks beibehalten werden und der nachgeschaltete Anlagenteil kann bis zu Wiederinbetriebnahme der Turbine ohne oder mit nur geringen Einbußen der Kapazität weiter betrieben werden..
  • Insgesamt schlägt die vorliegende Erfindung dabei ein Verfahren zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffgemischs vor, das insbesondere unter Verwendung von Erdgas gebildet ist und Methan, Ethan, Propan, Butan und Pentan enthält. Auch weitere, insbesondere leichter als Methan siedende Nichtkohlenwasserstoffe wie Wasserstoff, Stickstoff oder Edelgase können in dem Kohlenwasserstoffgemisch enthalten sein. Ein Kohlenwasserstoffgemisch im hier verstandenen Sinn weist also nicht notwendigerweise ausschließlich, aber zum überwiegenden Anteil, z.B. mehr als 50%, 60% oder 70%, Kohlenwasserstoffe auf. Das Kohlenwasserstoffgemisch kann ferner neben den genannten gesättigten Kohlenwasserstoffen auch ungesättigte Kohlenwasserstoffe enthalten. Auch Kohlenwasserstoffe mit mehr als fünf Kohlenstoffatomen können in dem Kohlenwasserstoffgemisch enthalten sein. Auch sämtliche Strukturisomere können umfasst sein.
  • Wie auch eingangs unter Bezugnahme auf den Stand der Technik erläutert, wird das Kohlenwasserstoffgemisch auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung einer Trennsequenz unterworfen, die eine Gegenstromabsorption und eine fraktionierte Destillation mit einer ersten Destillationsstufe und einer zweiten Destillationsstufe umfasst, wobei in der Gegenstromabsorption unter Verwendung einer Absorptionsflüssigkeit ein erstes Kopfgas und eine erste Sumpfflüssigkeit gebildet werden, wobei zumindest ein Teil der ersten Sumpfflüssigkeit der ersten Destillationsstufe zugeführt wird, wobei in der ersten Destillationsstufe ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden, wobei zumindest ein Teil der zweiten Sumpfflüssigkeit der zweiten Destillationsstufe zugeführt wird, und wobei in der zweiten Destillationsstufe ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden. Die Destillationsstufen werden dabei jeweils unter Verwendung von geeigneten Destillationskolonnen mit Sumpfaufkochern und Kopfkondensatoren durchgeführt, die einen Teil der jeweils gebildeten Sumpfflüssigkeit verdampfen, welcher in die jeweiligen Destillationskolonne zurückgeführt wird, bzw. welche einen Teil der jeweils gebildeten Kopfgase zur Bildung eines flüssigen Rücklaufs verflüssigen.
  • Das erste Kopfgas enthält Methan und Ethan (sowie ggf. leichtere Komponenten) und ist arm an oder frei von Propan, Butan und Pentan. Es wird als Leichtgasfraktion ausgeführt und kann insbesondere nachfolgenden Verfahrensschritten wie einer Verflüssigung oder einer anderweitigen Nutzung zugeführt werden. Das dritte Kopfgas enthält Propan, Butan und Pentan und ist und arm an oder frei von Methan und Ethan sowie ggf. leichteren und schwereren Komponenten. Es stellt also das LPG der zuvor erläuterten Art dar. Die dritte Sumpfflüssigkeit enthält Pentan (und ggf. schwerere Komponenten), ist aber arm an oder frei von leichteren Komponenten. Es stellt also ein Erdgaskondensat der zuvor erläuterten Art dar. Die zweite Sumpfflüssigkeit enthält Propan, Butan und Pentan (und ggf. schwerere Komponenten), ist aber arm an oder frei von leichteren Komponenten.
  • Die erste Sumpfflüssigkeit kann insbesondere noch sämtliche Komponenten des eingesetzten Gasgemischs aufweisen, ist aber insbesondere arm an Stickstoff. Das zweite Kopfgas ist insbesondere arm an Kohlenwasserstoffen mit vier und mehr Kohlenstoffatomen. Das dritte Kopfgas kann bei einem beschriebenen Betrieb ohne Turbine insbesondere mehr als 20% Pentan enthalten, sonst insbesondere um oder mehr als 15% oder im Allgemeinen von 10 bis 30% oder mehr. Der Begriff „arm an oder frei von“ bezeichnet im zuvor und nachfolgend verwendeten Sprachgebrauch insbesondere einen Gehalt von weniger als 30, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,5 oder 0,1 Molprozent. Sämtliche Angaben in Prozent können sich zuvor und nachfolgend insbesondere auf Molprozent beziehen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Absorptionsflüssigkeit unter Verwendung eines Teils des zweiten Kopfgases gebildet. Ferner wird die Absorptionsflüssigkeit erfindungsgemäß zumindest zeitweise auch unter Verwendung eines Teils des dritten Kopfgases gebildet. Auf diese Weise kann auch bei Ausfall einer kälteleistenden Turbine in einer derartigen Anlage ein im Wesentlichen unbeeinträchtigter Weiterbetrieb erfolgen. Wie unten angegeben, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung aber auch ein dauerhaft turbinenloser Betrieb erfolgen, also eine entsprechende Turbine eingespart werden.
  • Wie bereits mehrfach erwähnt, kann die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Erdgas eingesetzt werden, so dass in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Kohlenwasserstoffgemisch unter Verwendung von Erdgas bereitgestellt werden kann. Das Kohlenwasserstoffgemisch kann aber auch aus einer anderen Quelle stammen. Es weist in jedem Fall vorteilhafterweise 70 bis 99 Molprozent Methan, 1 bis 30 Molprozent Ethan, 0.1 bis 15 Molprozent Propan (bzw. Kohlenwasserstoffe mit drei Kohlenstoffatomen), 0 bis 10 Molprozent Butan (bzw. Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen) und 0 bis 5 Molprozent Pentan (bzw. Kohlenwasserstoffe mit fünf Kohlenstoffatomen) auf. Auch schwerere Kohlenwasserstoffe können, wie erwähnt, enthalten sein.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Kohlenwasserstoffgemisch vorteilhafterweise gegen zumindest einen Teil des ersten Kopfgases unter Erhalt einer ersten Gasfraktion und einer ersten Flüssigfraktion einer Teilkondensation unterworfen, wobei zumindest ein Teil der ersten Gasfraktion der Gegenstromabsorption zugeführt wird und wobei zumindest ein Teil der ersten Flüssigfraktion der ersten Destillationsstufe zugeführt wird. Für die Bildung der ersten Flüssigfraktion und der ersten Gasfraktion kann dabei insbesondere ein geeigneter Flüssigkeitsabscheider verwendet werden.
  • Die erwähnte Teilkondensation kann insbesondere auf einem ersten Druckniveau und die Gegenstromabsorption auf einem zweiten Druckniveau unterhalb des ersten Druckniveaus durchgeführt werden, wobei das erste Druckniveau insbesondere bei 25 bis 70 bar und das zweite Druckniveau insbesondere bei 20 bis 45 bar liegt. Die Teilkondensation kann eine Abkühlung auf ein Temperaturniveau von -70 bis 10 °C, insbesondere ausgehend von einem Temperaturniveau von -10 bis 80 °C, umfassen. Das erste Kopfgas wird im Gegenstrom dazu entsprechend erwärmt.
  • In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die erste Gasfraktion in einem ersten Betriebsmodus unter Verwendung einer Turbine entspannt und anschließend der Gegenstromabsorption zugeführt. In einem zweiten Betriebsmodus wird die erste Gasfraktion turbinenlos entspannt und anschließend der Gegenstromabsorption zugeführt. Wie erwähnt, kann durch die vorliegende Erfindung insbesondere in einem entsprechenden turbinenlosen Betrieb die Anlage uneingeschränkt weiter genutzt werden, ohne einen Druck in der Gegenstromabsorption mit den erwähnten negativen Effekten absenken zu müssen.
  • In der soeben erläuterten Ausgestaltung der Erfindung wird die Absorptionsflüssigkeit nur in dem zweiten Betriebsmodus unter Verwendung eines Teils des dritten Kopfgases gebildet, oder es wird in dem zweiten Betriebsmodus ein größerer Anteil des dritten Kopfgases zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet als er in dem ersten Betriebsmodus verwendet wird.
  • In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zumindest dann, wenn die Turbine entsprechend betrieben wird, also in dem ersten Betriebsmodus, das erste Kopfgas zumindest zum Teil in einem Verdichter, welcher mit der Turbine gekoppelt ist, verdichtet. Diese Verdichtung kann insbesondere nach einer Erwärmung gegen das zweite Kopfgas und einer weiteren Erwärmung gegen das eingesetzte Kohlenwasserstoffgemisch erfolgen. Die Verdichtung erfolgt insbesondere ausgehend von dem erwähnten zweiten Druckniveau auf ein Druckniveau von 22 bis 50 bar. Stromab dieser Verdichtung kann eine weitere Verdichtung auf einen gewünschten Produktdruck von beispielsweise 40 bis 110 bar erfolgen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Gasfraktion permanent turbinenlos entspannt und anschließend der Gegenstromabsorption zugeführt werden, wobei dann auch permanent ein Anteil des dritten Kopfgases zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet wird. Diese Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verzichtet also vollständig auf die Verwendung einer entsprechenden Turbine, so das eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit vorliegt und die Erstellungskosten einer entsprechenden Anlage reduziert sind.
  • Die erste Destillationsstufe wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise auf einem dritten Druckniveau oberhalb des zweiten Druckniveaus, insbesondere bei 22 bis 50 bar, und die zweite Destillationsstufe wird vorteilhafterweise auf einem vierten Druckniveau, das unterhalb des dritten Druckniveaus liegt, insbesondere bei 2 bis 30 bar, betrieben.
  • Die Kopf- und die Sumpftemperatur in der Gegenstromabsorption liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise bei -80 bis -10 °C. Die Kopf- und die Sumpftemperatur in der ersten Destillationsstufe liegen beispielsweise bei -20 bis 60 °C bzw. bei 80 bis 180 °C. Die Kopf- und Sumpftemperatur in der zweiten Destillationsstufe liegen beispielsweise bei 20 bis 120 °C bzw. bei 100 bis 250 °C.
  • In dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden vorteilhafterweise zeitweise mehr als 40%, 50%, 60% oder 70% und bis zu 80% oder 90% des dritten Kopfgases zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet.
  • In dem vorgeschlagenen Verfahren wird vorteilhafterweise der Teil des dritten Kopfgases, der zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet wird, zumindest teilweise gegen das erste Kopfgas abgekühlt wird, und zwar auf ein Temperaturniveau von beispielsweise -70 bis 10 °C.
  • Das zweite Kopfgas wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise gegen das erste Kopfgas abgekühlt, und zwar zunächst insbesondere unter Erhalt eines Zweiphasengemischs auf ein Temperaturniveau von -40 bis 40 °C. Nach einer Bildung einer zweiten Flüssigfraktion und einer zweiten Gasfraktion wird erstere vorteilhafterweise ohne weitere Abkühlung als Rücklauf in die erste Destillationsstufe zurückgeführt, wohingegen letztere vorteilhafterweise weiter, insbesondere gegen das erste Kopfgas, abgekühlt wird, und zwar auf ein Temperaturniveau von -80 bis -10 °C. Anschließend erfolgt ggf. die Vereinigung mit dem entsprechenden Teil des verflüssigten dritten Kopfgases. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also vorteilhafterweise zumindest ein Teil des zweiten Kopfgases gegen zumindest einen Teil des ersten Kopfgases abgekühlt und ein nicht bei der Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendeter Teil des zweiten Kopfgases wird zumindest zum Teil als Rücklauf in der ersten Destillationsstufe verwendet.
  • Der Teil des dritten Kopfgases, der zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet wird, wird vorteilhafterweise vor seiner Abkühlung gegen das erste Kopfgas abgekühlt, verflüssigt und druckbeaufschlagt, und zwar insbesondere gemeinsam mit einem weiteren Teil des Kopfgases, der in der zweiten Destillationsstufe als Rücklauf verwendet wird.
  • Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anlage zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffgemischs, das Methan, Ethan, Propan, Butan und Pentan enthält, wobei die Anlage Mittel aufweist, die dafür eingerichtet sind, das Kohlenwasserstoffgemisch einer Trennsequenz zu unterwerfen, die eine Gegenstromabsorption und eine fraktionierte Destillation mit einer ersten Destillationsstufe und einer zweiten Destillationsstufe umfasst, wobei in der Gegenstromabsorption unter Verwendung einer Absorptionsflüssigkeit ein erstes Kopfgas und eine erste Sumpfflüssigkeit gebildet werden kann, wobei zumindest ein Teil der ersten Sumpfflüssigkeit der ersten Destillationsstufe zugeführt werden kann, wobei in der ersten Destillationsstufe ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden können, wobei zumindest ein Teil der zweiten Sumpfflüssigkeit der zweiten Destillationsstufe zugeführt werden kann, wobei in der zweiten Destillationsstufe ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden können, wobei das erste Kopfgas Methan und Ethan enthält und arm an oder frei von Propan, Butan und Pentan ist, wobei das dritte Kopfgas Propan, Butan und Pentan enthält und arm an oder frei von Methan und Ethan ist, und wobei die Absorptionsflüssigkeit unter Verwendung eines Teils des zweiten Kopfgases gebildet werden kann. Erfindungsgemäß sind Mittel bereitgestellt, die dafür eingerichtet sind, die Absorptionsflüssigkeit zumindest zeitweise auch unter Verwendung eines Teils des dritten Kopfgases zu bilden.
  • Zu weiteren Merkmalen und Vorteilen einer entsprechenden Anlage, die insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet ist, wie es zuvor in Ausgestaltungen erläutert wurde, sei auf die obigen Erläuterungen ausdrücklich verwiesen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter veranschaulicht, die eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung veranschaulichen.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform in schematischer Darstellung.
    • 2 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung.
  • In den Figuren sind einander baulich oder funktional entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen veranschaulicht und werden lediglich der Übersichtlichkeit halber nachfolgend nicht wiederholt erläutert. Die nachfolgenden, jeweils Verfahren betreffenden Erläuterungen gelten für entsprechende Anlagen in gleicher Weise. Entsprechendes gilt auch für die jeweiligen Verfahrensschritte und die dazu verwendeten Apparate.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform in schematischer Darstellung.
  • In dem Verfahren wird ein Kohlenwasserstoffgemisch 1 der zuvor erläuterten Art in einem Wärmetauscher E1 einer Teilkondensation unterworfen, wobei ein erstes Zweiphasengemisch gebildet wird. Das erste Zweiphasengemisch wird in einen Flüssigkeitsabscheider D1 eingespeist, in dem sich eine erste Gasfraktion und eine erste Flüssigfraktion bilden.
  • Die erste Gasfraktion aus dem Flüssigkeitsabscheider D1 wird über eine Turbine X1 einer Gegenstromabsorption unter Verwendung eines Gegenstromabsorbers T1 unterworfen. In dem Gegenstromabsorber T1 werden ein erstes Kopfgas und eine erste Sumpfflüssigkeit gebildet. Die erste Flüssigfraktion aus dem Flüssigkeitsabscheider D1 wird über ein Ventil V1 in eine erste Destillationsstufe bzw. eine entsprechende Destillationskolonne T2 eingespeist.
  • Die erste Sumpfflüssigkeit wird mittels einer Pumpe P1 durch den Wärmetauscher E1 geführt, entsprechend angewärmt, und ebenfalls über ein entsprechendes Ventil V2 in die erste Destillationsstufe bzw. die Destillationskolonne T2 eingespeist. Das erste Kopfgas wird in einem Wärmetauscher E2 und anschließend in dem Wärmetauscher E1 erwärmt, danach in einer mit der Turbine X1 gekoppelten Verdichter C1 verdichtet, in einem Wärmetauscher E3 gekühlt, und anschließend in einem Verdichter C2 auf einen Produktdruck gebracht und in einem Wärmetauscher E4 nachgekühlt, bevor es als Verfahrensprodukt 2 aus dem Verfahren ausgeführt wird.
  • In der ersten Destillationsstufe bzw. der Destillationskolonne T2 werden ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet. Das zweite Kopfgas wird zunächst in dem Wärmetauscher E2 teilabgekühlt, wobei ein zweites Zweiphasengemisch gebildet wird. Dieses wird in einem Flüssigkeitsabscheider D2 in eine zweite Gasfraktion und eine zweite Flüssigfraktion getrennt. Erstere wird in dem Wärmetauscher E2 weiter abgekühlt und über ein Ventil V3 als Absorptionsflüssigkeit in die Gegenstromabsorption bzw. den Gegenstromabsorber T1 geführt. Letztere wird ohne weitere Abkühlung mittels einer Pumpe P2 als Rücklauf zur ersten Destillationsstufe bzw. auf die Destillationskolonne T2 geführt.
  • Die erste Destillationsstufe bzw. die Destillationskolonne T2 wird unter Verwendung eines Sumpfaufkochers E5 betrieben. Sumpfflüssigkeit aus der ersten Destillationsstufe bzw. der Destillationskolonne T2 wird in eine zweite Destillationsstufe bzw. eine Destillationskolonne T3 eingespeist.
  • In der zweiten Destillationsstufe bzw. der Destillationskolonne T3 werden ein drittes Kopfgas und eine dritte Sumpfflüssigkeit gebildet. Das dritte Kopfgas wird zunächst in einem Wärmetauscher E6 teilabgekühlt und in einen Flüssigkeitsabscheider D3 eingespeist. Sich hier bildende Flüssigkeit kann teilweise mittels einer Pumpe P3 in die zweite Destillationsstufe bzw. die Destillationskolonne T3 zurückgeführt werden. Weitere Flüssigkeit kann dagegen in Form eines entsprechenden LPG-Produkts 3 aus dem Verfahren ausgeleitet werden.
  • Die zweite Destillationsstufe bzw. die Destillationskolonne T3 wird unter Verwendung eines Sumpfaufkochers E7 betrieben. Sumpfflüssigkeit aus der zweiten Destillationsstufe bzw. der Destillationskolonne T3 kann über einen Wärmetauscher E8 in Form eines Erdgaskondensatprodukts 4 ausgeleitet werden.
  • Wie eingangs erläutert, kann in einem Verfahren, wie es in 1 veranschaulicht ist, bei Ausfall der Turbine X1 nicht mehr ausreichen Kälte generiert werden und der Druck in der Gegenstromabsorption T1 muss, mit ggf. negativen weiteren Effekten, abgesenkt werden. Dieser Nachteil ist in einem Verfahren, wie es in 2 anhand einer insgesamt mit 100 bezeichneten Anlage veranschaulicht ist, überwunden.
  • Wie hier dargestellt, kann hier ein mit 5 bezeichneter Anteil des verflüssigten dritten Kopfgases aus der zweiten Destillationsstufe bzw. der Destillationskolonne T3 zunächst in dem Wärmetauscher E1 unterkühlt und dann mit dem entsprechend verwendete Anteil des zweiten Kopfgases aus der ersten Destillationsstufe bzw. der Destillationskolonne T2 vereinigt werden.
  • 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
    • US 4617039 A [0005]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffgemischs (1), das Methan, Ethan, Propan, Butan und Pentan enthält, wobei das Kohlenwasserstoffgemisch einer Trennsequenz unterworfen wird, die eine Gegenstromabsorption (T1) und eine fraktionierte Destillation mit einer ersten Destillationsstufe (T2) und einer zweiten Destillationsstufe (T3) umfasst, wobei in der Gegenstromabsorption (T1) unter Verwendung einer Absorptionsflüssigkeit ein erstes Kopfgas und eine erste Sumpfflüssigkeit gebildet werden, wobei zumindest ein Teil der ersten Sumpfflüssigkeit der ersten Destillationsstufe (T2) zugeführt wird, wobei in der ersten Destillationsstufe (T2) ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden, wobei zumindest ein Teil der zweiten Sumpfflüssigkeit der zweiten Destillationsstufe (T3) zugeführt wird, wobei in der zweiten Destillationsstufe (T3) ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden, wobei das erste Kopfgas Methan und Ethan enthält und arm an oder frei von Propan, Butan und Pentan ist, wobei das dritte Kopfgas Propan, Butan und Pentan enthält und arm an oder frei von Methan und Ethan ist, und wobei die Absorptionsflüssigkeit unter Verwendung eines Teils des zweiten Kopfgases gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsflüssigkeit zumindest zeitweise auch unter Verwendung eines Teils des dritten Kopfgases gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kohlenwasserstoffgemisch (1) unter Verwendung von Erdgas bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Kohlenwasserstoffgemisch (1) gegen zumindest einen Teil des ersten Kopfgases unter Erhalt einer ersten Gasfraktion und einer ersten Flüssigfraktion einer Teilkondensation (E1) unterworfen wird, wobei zumindest ein Teil der ersten Gasfraktion der Gegenstromabsorption (T1) zugeführt wird und wobei zumindest ein Teil der ersten Flüssigfraktion der ersten Destillationsstufe (T2) zugeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Teilkondensation (E1) auf einem ersten Druckniveau und die Gegenstromabsorption (T1) auf einem zweiten Druckniveau unterhalb des ersten Druckniveaus durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die erste Gasfraktion in einem ersten Betriebsmodus unter Verwendung einer Turbine (X1) entspannt und anschließend der Gegenstromabsorption (T1) zugeführt wird, und bei dem die erste Gasfraktion in einem zweiten Betriebsmodus turbinenlos entspannt und anschließend der Gegenstromabsorption (T1) zugeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Absorptionsflüssigkeit nur in dem zweiten Betriebsmodus unter Verwendung eines Teils des dritten Kopfgases gebildet wird, oder bei dem in dem zweiten Betriebsmodus ein größerer Anteil des dritten Kopfgases zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet wird als er in dem ersten Betriebsmodus verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das erste Kopfgas in dem ersten Betriebsmodus zumindest zum Teil in einem Verdichter (C1), welcher mit der Turbine (X1) gekoppelt ist, verdichtet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die erste Gasfraktion permanent turbinenlos entspannt und anschließend der Gegenstromabsorption (T1) zugeführt wird, und bei dem permanent ein Anteil des dritten Kopfgases zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem die erste Destillationsstufe (T1) auf einem dritten Druckniveau oberhalb des zweiten Druckniveaus und die zweite Destillationsstufe (T2) auf einem vierten Druckniveau unterhalb des dritten Druckniveaus betrieben wird.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zeitweise mehr als 40%, 50%, 60% oder 70% und bis zu 80% oder 90% des dritten Kopfgases zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Teil des dritten Kopfgases, der zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet wird, zumindest teilweise gegen das erste Kopfgas abgekühlt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Teil des dritten Kopfgases, der zur Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendet wird, vor seiner Abkühlung gegen das erste Kopfgas abgekühlt, verflüssigt und druckbeaufschlagt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Teil des zweiten Kopfgases gegen zumindest einen Teil des ersten Kopfgases abgekühlt wird und bei dem ein nicht bei der Bildung der Absorptionsflüssigkeit verwendeter Teil des zweiten Kopfgases zumindest zum Teil als Rücklauf in der ersten Destillationsstufe (T2) verwendet wird.
  14. Anlage (100) zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffgemischs (1), das Methan, Ethan, Propan, Butan und Pentan enthält, wobei Die Anlage Mittel aufweist, die dafür eingerichtet sind, das Kohlenwasserstoffgemisch (1) einer Trennsequenz zu unterwerfen, die eine Gegenstromabsorption (T1) und eine fraktionierte Destillation mit einer ersten Destillationsstufe (T2) und einer zweiten Destillationsstufe (T3) umfasst, wobei in der Gegenstromabsorption (T1) unter Verwendung einer Absorptionsflüssigkeit ein erstes Kopfgas und eine erste Sumpfflüssigkeit gebildet werden kann, wobei zumindest ein Teil der ersten Sumpfflüssigkeit der ersten Destillationsstufe (T2) zugeführt werden kann, wobei in der ersten Destillationsstufe (T2) ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden können, wobei zumindest ein Teil der zweiten Sumpfflüssigkeit der zweiten Destillationsstufe (T3) zugeführt werden kann, wobei in der zweiten Destillationsstufe (T3) ein zweites Kopfgas und eine zweite Sumpfflüssigkeit gebildet werden können, wobei das erste Kopfgas Methan und Ethan enthält und arm an oder frei von Propan, Butan und Pentan ist, wobei das dritte Kopfgas Propan, Butan und Pentan enthält und arm an oder frei von Methan und Ethan st, und wobei die Absorptionsflüssigkeit unter Verwendung eines Teils des zweiten Kopfgases gebildet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel bereitgestellt sind, die dafür eingerichtet sind, die Absorptionsflüssigkeit zumindest zeitweise auch unter Verwendung eines Teils des dritten Kopfgases zu bilden.
  15. Anlage (100) nach Anspruch 14, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 eingerichtet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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