DE1091138B - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Erdgas vor seiner Verfluessigung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Erdgas vor seiner Verfluessigung

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DE1091138B DEC17705A DEC0017705A DE1091138B DE 1091138 B DE1091138 B DE 1091138B DE C17705 A DEC17705 A DE C17705A DE C0017705 A DEC0017705 A DE C0017705A DE 1091138 B DE1091138 B DE 1091138B
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Erdgas vor seiner Verflüssigung, wobei das unreine Erdgas unter hohem Druck entnommen und nach der Reinigung in einer Turbine entspannt wird.
Die Erfindung ist besonders in Verbindung mit einem Verflüssigungsverfahren wertvoll, bei dem das Erdgas entspannt und gekühlt wird und in einer Turbine Arbeit verrichtet, wonach es aus der Turbine bei etwa Atmosphärendruck und bei einer so niedrigen Temperatur abgesaugt wird, daß ein Teil des Gases verflüssigt und von dem kalten, nicht verflüssigten Gas abgetrennt und aus der Anlage entfernt wird.
Aufgabe der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Ausnutzung des Druckes einer Erdgasquelle zur Reinigung und Verflüssigung des Erdgases und zur Entfernung derjenigen Bestandteile aus dem Erdgas, welche die Verflüssigung beeinträchtigen oder in dem verflüssigten Produkt unerwünscht sind.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das unreine Erdgas unter Arbeitsleistung expandiert, die kondensierbaren Bestandteile von dem entspannten und abgekühlten Erdgas abgetrennt werden, das vorgereinigte Erdgas in Wärmeaustausch mit dem gereinigten Gas geführt und durch Wiederverdichtung und gegebenenfalls Nachkühlung auf einen für die Entfernung der sauren Erdgasbestandteile geeigneten Zustand gebracht wird, um nach der Reinigung im Wärmeaustausch mit dem vorgereinigten Erdgas gekühlt zu werden.
Das aus der Gasquelle zuströmende Erdgas tritt bei einem Druck von etwa 70 bis 175 kg/cm2 in die Anlage ein, treibt eine Expansionsmaschine, vorzugsweise eine Turbine, und strömt durch sie auf dem Wege zur Hauptexpansionsturbine in ein Abtrenngefäß. Wenn der Temperaturrückgang durch die Expansion so stark ist, daß es zum Gefrieren irgendwelcher in dem Erdgas enthaltender Bestandteile kommt, ist es vorteilhaft, vor der Turbine eine Flüssigkeit in das Erdgas einzuführen, durch die ein Gefrieren verhindert wird, z. B. Glykol oder einen anderen mehrwertigen Alkohol.
Die niedrige Temperatur des aus der ersten Expansionsstufe kommenden Erdgases wird dazu ausgenutzt, die Temperatur des der Hauptexpansionsstufe zugeführten Gases herabzusetzen, indem man das kalte Erdgas mit diesem zum Wärmeaustausch bringt. Gleichzeitig wird das aus der ersten Expansionsstufe kommende kalte Erdgas auf eine Temperatur gebracht, die es für ein wirksames Arbeiten der Reinigungsanlage zwecks Entfernung unerwünschter Bestandteile, wie Kohlendioxyd, Schwefelwasserstoff, sonstiger Säuredämpfe sowie Feuchtigkeit, aufweisen muß: Vom Wärmeaustauscher wird das Erdgas durch einen Verfahren und Vorrichtung
zur Reinigung von Erdgas
vor seiner Verflüssigung
Anmelder:
Constock Liquid Methane Corporation,
Chicago, 111. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36
Willard L. Morrison, Lake Forest, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
Kompressor geführt, in der die während der Entspannung in der ersten Expansionsmaschine frei gewordene Arbeitsleistung dazu verwendet wird, den Gasdruck auf einen für die Endentspannung günstigen Wert, jedoch auf einen Druck unter dem Anfangsdruck zu erhöhen.
Die Erdgastemperatur wird durch die Kompressionswärme meist auf einen Wert erhöht, der über dem für die Erzielung eines wirksamen Arbeitens der Reinigungsanlage erforderlichen Wert liegt. Durch einen Nachkühler wird dann dem Erdgas Wärme entzogen, bevor dieses in einer Amin-Kontakt-Anlage und einer Trockenapparatur behandelt wird.
Das von der Reinigungsanlage kommende Gas wird durch den Wärmeaustauscher, der durch das kalte Erdgas aus dem Abtrenngefäß gekühlt wird, geführt und tritt in die Hauptexpansionsturbine ein, in der es verflüssigt wird. Die in der zweiten Expansionsstufe geleistete Arbeit kann dazu verwendet werden, das Gas vor dessen Einführung in die zweite Expansionsstufe auf einen höheren Druck zu verdichten.
Die Verwendung der Expansionsmaschine, in der das Erdgas Arbeit leistet zum Antrieb des Kompressors, ermöglicht eine wirksamere Kühlung, als dies bei Verwendung eines Expansionsventils mit Entspannung in ein Abtrenngefäß möglich wäre.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar.
1 bezeichnet eine Erdgasleitung, die von dem Bohrkopf kommt. 2 ist ein Zuführungsrohr, durch das Glykol in den Gasstrom eingeführt wird, um ein Ge-
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frieren oder eine Verfestigung der in dem Erdgas enthaltenen Bestandteile zu verhindern.
Das Glykol und andere kondensierbare Stoffe werden in dem Abtrenngefäß 4 kondensiert und können durch die Leitung 5 entfernt werden.
6 ist eine vom Abtrenngefäß 4 zum Wärmeaustauscher 8 führende Leitung. Das Erdgas strömt durch den Wärmeaustauscher 8, gelangt von da in das Rohr 9 und wird in dem Kompressor 10 verdichtet. Durch die Leitung 11 gelangt das Erdgas in den Nachkühler 12, in dem erforderlichenfalls die Temperatur des Erdgases auf einen für den Eintritt in die Reinigungsanlage 17, 17a geeigneten Wert herabgesetzt wird. Über die Rohre 13 und 14 erfolgt die Wasserzufuhr zu dem Nachkühler 12.
Vom Nachkühler 12 führt eine Leitung 15 zur Reinigungsanlage 17, 17a, die aus einer Amin-Kontakt-Anlage und einer Trockenapparatur oder anderen Reinigungsvorrichtungen, durch die Säuredämpfe und andere Verunreinigungen entfernt werden, besteht. Das aus der Reinigungsanlage 17,17 a kommende Erdgas gelangt durch die Leitung 18 in den Wärmeaustauscher 8 und von hier durch das Schlangenrohr 7 über die Leitung 19 in die Turbine 20, aus der das nasse Erdgas zum weiteren Betrieb des Verflüssigungskreislaufes abgezogen werden kann. Die Turbine 3 dient zum Antrieb des Kompressors 10.
Es sei angenommen, daß das Erdgas bei einem Druck von 140 kg/cm2 und einer Temperatur von 21° C der ersten Expansionsstufe, der Turbine 3, zuströmt. Aus der Turbine 3 tritt das Erdgas dann bei einem Druck von 52,5 kg/cm2 und einer Temperatur von —34° C in das Abtrenngefäß 4 ein, in dem das kalte Erdgas nach seinem Austritt aus der Turbine 3 sich ausdehnen kann.
Das gekühlte Erdgas tritt bei einem Druck von 51,8 kg/cm2 und einer Temperatur von 21° C aus dem Wärmeaustauscher 8 in den Kompressor 10. Hier wird sein Druck auf 73,5 kg/cm2 und seine Temperatur durch die Kompressionswärme auf 54° C erhöht. Nach Passieren des Nachkühlers 12 besitzt das Erdgas einen Druck von 72,8 kg/cm2 und eine Temperatur von 38° C, wenn es in die Reinigungsanlage 17, 17 a eintritt.
Nach Passieren der Reinigungsanlage 17, 17 a tritt das Gas bei einem Druck von 70,7 kg/cm2 und einer Temperatur von 27° C in den Wärmeaustauscher 8 ein, in dem es durch das in der Turbine 3 entspannte Erdgas auf —23° C, eine für die abschließende Expansionsverflüssigung in der Turbine 20 geeignete Temperatur, gekühlt wird.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine größere Kühlwirkung erzielt, als dies durch Expansion des Erdgases ohne äußere Arbeitsleistung möglich wäre. Man erhält hierdurch eine niedrigere Temperatur, wodurch eine bessere Abscheidung der höheren Kohlenwasserstoffe im Abtrenngefäß erfolgt. Durch die Rückführung des Erdgases durch den Kompressor werden Druck und Temperatur des Erdgases auf einen für den Durchgang durch die Reinigungsanlage geeigneten Wert erhöht.
Die vorliegende Erfindung umfaßt zwar eine Folge von Arbeitsstufen mit getrennten Expansionszonen, wobei in den Turbinen Arbeit geleistet wird, es können jedoch auch andere Vorrichtungen an Stelle der Turbine 20 verwendet werden, um das kalte gereinigte Erdgas ganz oder teilweise in den flüssigen Zustand überzuführen, z. B. mit einem Kaskadensystem, einem Expansionsventil unter Anwendung des Joule-Thompson-Prinzips, od. dgl.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Reinigung von Erdgas vor seiner Verflüssigung, wobei das unreine Erdgas unter hohem Druck entnommen und nach der Reinigung in einer Turbine entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das unreine Erdgas unter Arbeitsleistung expandiert, die kondensierbaren Bestandteile von dem entspannten und abgekühlten Erdgas abgetrennt werden, das vorgereinigte Erdgas im Wärmeaustausch mit dem gereinigten Gas geführt und durch Wiederverdichtung und gegebenenfalls Nachkühlung auf einen für die Entfernung der sauren Erdgasbestandteile geeigneten Zustand gebracht wird, um nach der Reinigung im Wärmeaustausch mit dem vorgereinigten Erdgas gekühlt zu werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das der ersten Expansionsstufe zugeführte Erdgas eine Flüssigkeit eingeleitet wird, die eine Verfestigung der Erdgasbestandteile in der ersten Expansionsstufe verhindert, und die Flüssigkeit mit dem Kondensat in der darauffolgenden Kondensat-Abtrennstufe ausgeschieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Entspannung des Erdgases in der ersten Expansionsstufe geleistete Arbeit zur teilweisen Wiederverdichtung des Erdgases vor Eintritt in die Reinigungsanlage verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas nach der Wiederverdichtung in einem Nachkühler abgekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der zweiten Expansionsstufe geleistete Arbeit dazu verwendet wird, das Gas vor dessen Einführung in die zweite Expansionsstufe auf einen höheren Druck zu verdichten.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in der zweiten Expansionsstufe auf etwa Atmosphärendruck und in der ersten Expansionsstufe auf einen zwischen dem Anfangsdruck und Atmosphärendruck liegenden Druck entspannt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Erdgasleitung (1), eine Turbine (3), in der durch Entspannung des Erdgases Arbeit geleistet wird, ein Abtrenngefäß (4) zur Aufnahme des entspannten Erdgases, einen Wärmeaustauscher (8), in dem das vorgereinigte Erdgas erwärmt wird, einen durch die Turbine (3) angetriebenen Kompressor (10), in dem Druck und Temperatur des vereinigten Erdgases erhöht werden, einen Nachkühler (12), in dem das vereinigte Erdgas nachgekühlt wird, eine Reinigungsanlage (17,17a), in der das Erdgas gereinigt wird, ein Schlangenrohr (7) zum Durchleiten des gereinigten Gases durch den Wärmeaustauscher (8) sowie eine Turbine (20), in der das Gas entspannt und verflüssigt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 811843, 2 814936.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1 009 628/84 10.60
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