DE1234245B - Process for the liquefaction of gaseous nitrogen obtained in the separation of air in a separation tower - Google Patents

Process for the liquefaction of gaseous nitrogen obtained in the separation of air in a separation tower

Info

Publication number
DE1234245B
DE1234245B DEC28423A DEC0028423A DE1234245B DE 1234245 B DE1234245 B DE 1234245B DE C28423 A DEC28423 A DE C28423A DE C0028423 A DEC0028423 A DE C0028423A DE 1234245 B DE1234245 B DE 1234245B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nitrogen
methane
separation tower
separation
gaseous
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.)
Pending
Application number
DEC28423A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Joseph French
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conch International Methane Ltd
Original Assignee
Conch International Methane Ltd
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 Conch International Methane Ltd filed Critical Conch International Methane Ltd
Publication of DE1234245B publication Critical patent/DE1234245B/en
Pending legal-status Critical Current

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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/044—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a single pressure main column system only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F17C9/04—Recovery of thermal energy
    • 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04048—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams
    • F25J3/0406—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams of nitrogen
    • 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04218—Parallel arrangement of the main heat exchange line in cores having different functions, e.g. in low pressure and high pressure cores
    • F25J3/04224—Cores associated with a liquefaction or refrigeration 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04254—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using the cold stored in external cryogenic fluids
    • F25J3/0426—The cryogenic component does not participate in the fractionation
    • F25J3/04266—The cryogenic component does not participate in the fractionation and being liquefied 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05—Regasification
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of 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
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

F25jF25j

Deutsche Kl.: 17 g -1German class: 17 g -1

Nummer: 1234 245Number: 1234 245

Aktenzeichen: C 284231 a/17 gFile number: C 284231 a / 17 g

Anmeldetag: 15. November 1962Filing date: November 15, 1962

Auslegetag: 16. Februar 1967Opened on: February 16, 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen von bei der Zerlegung von Luft in einem Trennturm erhaltenen gasförmigen Stickstoff, bei dem der oben aus dem Trennturm entnommene Stickstoff in mindestens einer Stufe verdichtet und im Wärmeaustausch mit verdampfendem flüssigem Methan verflüssigt wird.The invention relates to a method for liquefying in the decomposition of air in one Separation tower obtained gaseous nitrogen, in which the above withdrawn from the separation tower Nitrogen compressed in at least one stage and in heat exchange with evaporating liquid Methane is liquefied.

Es ist angegeben worden, das in Erdgasfeldern gewonnene methanreiche Erdgas vor der Verschiffung unter Verdampfung von flüssigem Stickstoff zu verflüssigen und die dabei auf das Erdgas übertragene Tiefkälte am Bestimmungsort zur Verflüssigung von dem Trennturm einer Luftzerlegungsanlage entnommenen und anschließend verdichtetem Stickstoff zu verwenden, wobei es wieder in den gasförmigen Zustand übergeht.It has been stated that the methane-rich natural gas obtained in natural gas fields before shipping to liquefy with the evaporation of liquid nitrogen and the transferred to the natural gas Cryogenic cold taken at the destination for liquefaction from the separation tower of an air separation plant and then using compressed nitrogen, taking it back to its gaseous state transforms.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Verflüssigung des am Kopf des Trennturms abgezogenen und verdichteten Stickstoffs und der Betrieb des Trennturms unter Verwendung von flüssigem Methan in besonders wirtschaftlicher Weise durchgeführt werden kann, so daß insbesondere keine zusätzliche Kälteenergie und möglichst wenig andere Energiemengen zusätzlich erforderlich sind.It is the object of the invention to provide a method with which the liquefaction of the at the head of Separation tower withdrawn and compressed nitrogen and operation of the separation tower using of liquid methane can be carried out in a particularly economical manner, so that in particular no additional cooling energy and as few other amounts of energy as possible are additionally required are.

Diese Aufgabe wird in einfacher Weise dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß bei dem eingangs erwähnten Verfahren vor der Trennung Luft in an sich bekannter Weise von flüssigem Methan gekühlt und Verfahren zum Verflüssigen von bei der
Zerlegung von Luft in einem Trennturrn
erhaltenen gasförmigen StickstoffThis object is achieved in a simple manner in that, according to the invention, in the method mentioned at the beginning, before the separation, air is cooled in a manner known per se from liquid methane and a method for liquefying the liquid methane
Separation of air in a separation tunnel
obtained gaseous nitrogen

Anmelder:Applicant:

Conch International Methane Limited,Conch International Methane Limited,

Nassau (Bahama-Inseln)Nassau (Bahama Islands)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 90, Schweigerstr. 2Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse
and Dr. E. v. Pechmann, patent attorneys,
Munich 90, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Michael Joseph French,Michael Joseph French,

Cambridge, Cambridgeshire (Großbritannien)Cambridge, Cambridgeshire (UK)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 17. November 1961 (41190)Great Britain 17 November 1961 (41190)

strom gemischt werden, der durch indirekten Wärmeaustausch mit Sauerstoff aus dem Trennturm gekühlt worden ist. Durch Übertragung der Kälte des aus dem Trennturm abgezogenen kalten gasförmigenstream, which is cooled by indirect heat exchange with oxygen from the separation tower has been. By transferring the cold of the cold gaseous withdrawn from the separation tower

das dabei verdampfte Methan erhitzt und in min- 30 Sauerstoffs auf die ihm zugeführte Luft, läßt sich die destens einer Stufe arbeitsleistend entspannt wird Leistung des Trennturms erhöhen,
und daß der im Wärmeaustausch mit dem verdamp- Die Entspannung und Erwärmung von verdichte-the methane evaporated in the process is heated and in at least 30 oxygen on the air supplied to it, the at least one stage can be relaxed in a work-producing manner, the performance of the separation tower is increased,
and that the in heat exchange with the evaporated- The relaxation and heating of compressed

fenden Methan verflüssigte Stickstoff in mindestens tem, während der Kühlung der zuströmenden Luft einer Stufe entspannt und der bei der Entspannung entstandenen gasförmigen Methan kann in zwei oder gasförmig anfallende Teil des Stickstoffs den ent- 35 mehr Stufen durchgeführt werden. Weil die erzeugte sprechenden Verdichtungsstufen wieder zugeleitet Energie vorzugsweise zum Antrieb der bei dem Verwird, während der flüssig gebliebene Anteil teils in fahren benutzten Verdichter verwendet wird, wird den Trennturm als Rücklauf zurückgeführt und teils nur eine äußere Energiequelle benötigt, nämlich die als Endprodukt entnommen wird. zur Erhitzung des arbeitsleistend zu entspannendenmethane liquefied nitrogen in at least tem, while cooling the inflowing air Relaxed one stage and the gaseous methane formed during the relaxation can be in two or Part of the nitrogen accruing in gaseous form, which 35 more stages are carried out. Because that generated speaking compression levels again supplied energy, preferably to drive the in the process, while the remaining liquid part is used in some of the compressors that are used the separation tower is returned as a return and sometimes only requires an external energy source, namely the is withdrawn as the end product. to heat up the work to be relaxing

Das flüssige Methan kann beliebigen Ursprungs 40 gasförmigen Methans. Dessen Erwärmung kann sehr sein, insbesondere kann verflüssigtes Erdgas, welches billig durch indirekten Wärmeaustausch mit heißemThe liquid methane can be of any origin 40 gaseous methane. Its warming can be great in particular can be liquefied natural gas, which is cheap by indirect heat exchange with hot

Abwasser erfolgen, z. B. mit dem Kühlwasser einer Kraftmaschine.Waste water take place, z. B. with the cooling water of an engine.

Ein Teil des verdichteten Stickstoffs kann in den Heizschlangen der Destillationsblase des Trennturms verflüssigt und mit dem teilweise in den Entspan-Some of the compressed nitrogen can be found in the heating coils of the still of the separation tower liquefied and with the partially in the expansion

in der Hauptsache aus Methan besteht, zur Verwendung kommen. Mit »Methan« ist daher reines Methan oder ein Gasgemisch gemeint, das Methan als Hauptbestandteil enthält.consists mainly of methane, are used. With "methane" is therefore pure Methane or a gas mixture that contains methane as a main component.

Um die in den Trennturm eingeleitete gekühlte Luft mit möglichst niedriger Temperatur einzuleiten, ist es zweckmäßig, diese durch die Heizschlangen der Destillationsblase des Trennturms, bevor sie in den Turm selbst eintritt, zu leiten.In order to introduce the cooled air introduced into the separation tower at the lowest possible temperature, it is advisable to pass these through the heating coils of the still of the separation tower before they are in the Tower itself enters, direct.

Gegebenenfalls kann die so gekühlte Luft vor dem Einleiten in den Trennturm mit einem anderen Luftnungsstufen entspannten flüssigen Stickstoff gemischt werden. Wird das flüssige Methan entspannt, bevor es bei der Verflüssigung des verdichteten Stickstoffs verdampft, dann kann es anschließend verdichtet und mit dem arbeitsleistend entspannten gasförmigen Methan gemischt werden. Gegebenenfalls kann derIf necessary, the air cooled in this way can be given a different ventilation stage before it is introduced into the separation tower relaxed liquid nitrogen can be mixed. The liquid methane is relaxed before it evaporates during the liquefaction of the compressed nitrogen, then it can then be compressed and be mixed with the work-performing expanded gaseous methane. If necessary, the

709 509/101709 509/101

dem Trennturm entnommene gasförmige Stickstoff in zwei oder mehr Stufen verdichtet werden. Der bei der Entspannung gasförmig anfallende Teil des Stickstoffs kann mit dem bereits teilweise verdichteten Stickstoff vermischt werden, um nach der letzten Verdichiungsstufe durch das flüssige Methan verflüssigt zu werden.gaseous nitrogen withdrawn from the separation tower can be compressed in two or more stages. The at the expansion gaseous accumulating part of the nitrogen can with the already partially compressed Nitrogen are mixed to be liquefied after the last Verdichiungsstufe by the liquid methane to become.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die gesamte zur Herstellung des flüssigen Stickstoffs notwendige Kälte aus dem flüssigen Methan entnommen werden kann, so daß keine weitere Kältequelle notwendig ist. Die in den Verdichtungsstuiien notwendige Verdichtungsenergie ist auf ein Minimum dadurch beschränkt, daß durch die arbeitsleistende Entspannung des für die Luftvorkühlung verwendeten Methans hierzu Energie gewonnen wird. Die Eingangstemperaturen an den verschiedenen Verdichtern lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in jedem Fall unter etwa -129° C halten.The advantage of the process according to the invention is to be seen in the fact that the entire process for producing the liquid nitrogen necessary cold can be taken from the liquid methane, so that no another cold source is necessary. The compression energy necessary in the compression parts is limited to a minimum by the fact that the work-performing relaxation of the air pre-cooling The methane used for this purpose is used to generate energy. The inlet temperatures at the various In the method according to the invention, compressors can in any case be below about Keep -129 ° C.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an'einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of a schematic drawing of an exemplary embodiment explained in more detail.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch eine Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The drawing schematically illustrates a system for carrying out the invention Procedure.

Die mit Atmosphärendruck und einer Temperatur von etwa +16° C durch die Leitung 1 in die Anlage eintretende Luft wird im Wärmeaustauscher 2 durch indirekten Wärmeaustausch mit dem auf Druck gebrachten, flüssigen Erdgas aus Leitung 39 auf etwa -158° C abgekühlt. Die gekühlte Luft tritt dann durch Heizschlangen 3 der Destillationsblase des Trennturms 6, in denen sie auf etwa -18O0C gekühlt wird, in die Leitung 4, in der sie mit gekühlter Luft aus Leitung 5 vereinigt wird. Diese gekühlte Luft aus Leitung 5 wird aus mit Atmosphärendruck und einer Temperatur von etwa +16° C über einen Wärmeaustauscher 7 eintretender Luft gewonnen, in welchem sie durch indirekten Wärmeaustausch mit über Leitung 8 aus dem Trennturm abgezogenen gesättigten Sauerstoffdämpfen auf etwa —180° C gekühlt wird. Die vereinigten gekühlten Luftströme treten in der Mitte des Trennturms 6 in diesen ein.The air entering the system through line 1 at atmospheric pressure and a temperature of around + 16 ° C. is cooled to around -158 ° C. in heat exchanger 2 by indirect heat exchange with the pressurized liquid natural gas from line 39. The cooled air then passes through heating coils 3 of the reboiler of the separation tower 6 where it is cooled to about -18O 0 C, in the conduit 4, in which it is combined with cooled air from line. 5 This cooled air from line 5 is obtained from air entering at atmospheric pressure and a temperature of about + 16 ° C via a heat exchanger 7, in which it is cooled to about -180 ° C by indirect heat exchange with saturated oxygen vapors withdrawn from the separation tower via line 8 will. The combined cooled air streams enter the separation tower 6 in the middle thereof.

Das verdichtete, gasförmige Erdgas, das im Wärmeaustauscher 2 anfällt, wird, wie später beschrieben, erhitzt und entspannt. Der aus dem Wärmeaustauscher 7 austretende Sauerstoff wird als Produkt entnommen.The compressed, gaseous natural gas that occurs in the heat exchanger 2 is, as described later, heated and relaxed. The exiting from the heat exchanger 7 oxygen is as Product removed.

Am Kopf des Trennturms wird gasförmiger Stickstoff mit einem Druck von etwa 1,02 ata und einer Temperatur von etwa —196° C über die Leitung 9 abgezogen und mit gasförmigem Stickstoff, der mit einem Druck von etwa 1,02 ata und einer Temperatur von etwa —196° C aus Leitung 30 kommt, vereinigt und zusammen mit diesem in einem Verdichter 10 auf etwa 2,6 ata verdichtet, wobei die Temperatur auf etwa —170° C ansteigt. Der verdichtete Stickstoff wird nun in Leitung 11 mit gasförmigem Stickstoff vereinigt, der mit einem Druck von etwa 2,6 ata und einer Temperatur von etwa —190° C in Leitung 26 ansteht, und in einem Verdichter 12 auf etwa 4,8 ata verdichtet, wobei die Temperatur auf etwa —166° C ansteigt. Der hinter dem Verdichter 12 in die Leitung 13 anfallende verdichtete Stickstoff wird zu einem Teil über Leitung 14 durch Heizschlangen 15 der Destillationsblase des Trennturms 6 geführt und auf etwa —180° C gekühlt, worauf er über Leitung 16 in die Leitung 23 eintritt. Der andere Teil des verdichteten Stickstoffs in Leitung 13 mischt sich mit aus Leitung 22 kommenden gasförmigem Stickstoff mit einem Druck von etwa 4,8 ata und einer Temperatur von etwa —180° C. Die Stickstoffströme werden in einen Verdichter 17 auf etwa 8,1 ata verdichtet, wobei ihre Temperatur auf etwa —159° C ansteigt. Der verdichtete Stickstof strömt dann durch die Leitung 18 und den Wärmeaustauscher 19, in dem er durch Wärmeaustausch mit verdampfendem, flüssigen Methan oder Erdgas, das unter einem Druck von etwa 0,22 ata und einer Temperatur von etwa —176° C steht, sich verflüssigt. At the top of the separation tower, gaseous nitrogen at a pressure of about 1.02 ata and one Temperature of about -196 ° C withdrawn via line 9 and with gaseous nitrogen, which is with comes from line 30 at a pressure of about 1.02 ata and a temperature of about -196 ° C and compressed together with this in a compressor 10 to about 2.6 ata, the temperature rises to about -170 ° C. The compressed nitrogen is now in line 11 with gaseous Nitrogen combined with a pressure of about 2.6 ata and a temperature of about -190 ° C in Line 26 is present, and compressed in a compressor 12 to about 4.8 ata, the temperature on rises about -166 ° C. The compressed nitrogen accumulating in line 13 downstream of the compressor 12 is in part via line 14 through heating coils 15 of the still of the separation tower 6 out and cooled to about −180 ° C., whereupon it enters line 23 via line 16. The other Part of the compressed nitrogen in line 13 mixes with gaseous coming from line 22 Nitrogen at a pressure of about 4.8 ata and a temperature of about -180 ° C. The nitrogen flows are compressed in a compressor 17 to about 8.1 ata, with their temperature to about -159 ° C. The compressed nitrogen flows then through the line 18 and the heat exchanger 19, in which it is through heat exchange with evaporating, Liquid methane or natural gas, which is under a pressure of about 0.22 ata and a temperature of about -176 ° C, liquefies.

Der flüssige Stickstoff gelangt aus dem Wärmeaustauscher 19 über das Drosselventil 20 in den Entspannungsbehälter 21, wobei der Druck auf etwa 4,8 ata und die Temperatur auf etwa —180° C herabgesetzt werden; der hierbei gasförmig anfallendeThe liquid nitrogen passes from the heat exchanger 19 via the throttle valve 20 into the expansion tank 21, with the pressure reduced to about 4.8 ata and the temperature reduced to about -180 ° C will; the one resulting in gaseous form

ao Teil des Stickstoffs wird über die Leitung 22 dem Verdichter 17 zugeleitet. Der flüssig gebliebene Teil des Stickstoffs wird über Leitung 23 aus dem Entspannungsbehälter 21 abgezogen und mit dem flüssigen Stickstoff aus Leitung 16 vereinigt und dann über das Drosselventil 24 in einen zweiten Entspannungsbehälter 25 eingeleitet, wobei der Druck auf etwa 2,6 ata und die Temperatur auf etwa —189° C erniedrigt werden. Der hier gasförmig anfallende Teil des Stickstoffs wird über die Leitung 26 dem Verdichter 12 zugeleitet. Der hier flüssig gebliebene Teil des Stickstoffs wird über die Leitung 27 und das Drosselventil 28 in einen dritten Entspannungsbehälter 29 geleitet, wobei der Druck auf etwa 1,02 ata und die Temperatur auf etwa —196° C erniedrigt werden. Der hier gasförmig anfallende Teil des Stickstoffs gelangt über die Leitung 30 zum Verdichter 10. Der flüssig verbliebene Teil des Stickstoffs wird zum einen Teil über Leitung 31 als Endprodukt abgezogen und zum anderen Teil über Leitung 32 als Rücklauf in den Trennturm 6 gegeben.ao part of the nitrogen is fed to the compressor 17 via the line 22. The remaining liquid part of the nitrogen is withdrawn from the expansion tank 21 via line 23 and combined with the liquid nitrogen from line 16 and then introduced via the throttle valve 24 into a second expansion tank 25, the pressure to about 2.6 ata and the temperature to about -189 ° C. The part of the nitrogen occurring in gaseous form here is fed to the compressor 12 via the line 26. The part of the nitrogen that has remained liquid here is passed via the line 27 and the throttle valve 28 into a third expansion tank 29, the pressure being reduced to about 1.02 ata and the temperature to about -196 ° C. The gaseous part of the nitrogen here reaches the compressor 10 via line 30. The part of the nitrogen remaining in liquid form is partly withdrawn as end product via line 31 and partly returned to separation tower 6 via line 32 as a return.

Es ist möglich, den thermodynamischen Wirkungsgrad der Verdichter 10, 12 und 17 durch Einspritzen flüssigen Stickstoffs in die Zuleitungen dieser Verdichter zu erhöhen. Hierzu kann beispielsweise unmittelbar vor dem Drosselventil 20 entnommener flüssiger Stickstoff verwendet werden.It is possible to increase the thermodynamic efficiency of the compressors 10, 12 and 17 by injection to increase liquid nitrogen in the supply lines of these compressors. For this purpose, for example, directly liquid nitrogen removed before the throttle valve 20 can be used.

Das zur Kühlung der Luft und Verflüssigung des Stickstoffs durch indirekten Wärmeaustausch in den Wärmeaustauschern 2 und 19 dienende flüssige Erdgas gelangt unter einem Druck von etwa 8,1 ata und mit einer Temperatur von etwa —160° C über Leitung 33 in die Anlage. Ein Teil hiervon wird im Drosselventil 34 entspannt, wobei der Druck auf etwa 0,22 ata und die Temperatur auf etwa —176° C erniedrigt werden. Dieses entspannte Erdgas verdampft dann im Wärmeaustauscher 19. Das gasförmige Erdgas mit einem Druck von etwa 0,22 ata wird im Verdichter 35 auf einen Druck von etwa 8,1 ata verdichtet und tritt aus diesem mit einer Temperatur vonThat cools the air and liquefies the nitrogen through indirect heat exchange in the Heat exchangers 2 and 19 serving liquid natural gas comes under a pressure of about 8.1 ata and at a temperature of about -160 ° C. via line 33 into the plant. Part of this is in the Throttle valve 34 is relaxed, the pressure being reduced to about 0.22 ata and the temperature to about -176 ° C will. This expanded natural gas then evaporates in the heat exchanger 19. The gaseous natural gas with a pressure of about 0.22 ata is compressed in the compressor 35 to a pressure of about 8.1 ata and emerges from this with a temperature of

etwa +34° C über die Leitung 36 aus, in der es mit aus Leitung 46 kommendem gasförmigem Erdgas mit einem Druck von etwa 8,1 ata und einer Temperatur von etwa —5,5° C vermischt wird. Diese Erdgasmischung wird über die Leitung 36 mit einer Tempe-about + 34 ° C via line 36, in which it comes with gaseous natural gas coming from line 46 a pressure of about 8.1 ata and a temperature of about -5.5 ° C. This natural gas mixture is via line 36 with a temperature

6S ratur von etwa +23° C aus der Anlage abgezogen. 6 S ratur of approx. + 23 ° C withdrawn from the system.

Der restliche Teil des über Leitung 33 zugeführten flüssigen Erdgases wird über die Leitung 37 zu einer Pumpe 38 geleitet, in dieser auf einen Druck vonThe remaining part of the liquid natural gas supplied via line 33 becomes a via line 37 Pump 38 passed, in this to a pressure of

etwa 103 ata gepumpt und über Leitung 39 mit einer Temperatur von etwa —176° C in den Wärmeaustauscher 2 eingeleitet und dort im Wärmeaustausch mit der der Anlage zuströmenden Luft auf etwa —9C C erwärmt. Anschließend wird es in einem Wärmeaustauscher 40 durch Wärmeaustausch mit heißem Wasser aus Leitung 41 auf etwa +71° C weiter erhitzt und in einer Turbine 42 auf einen Druck von etwa 26,7 ata und eine Temperatur von etwa —16° C arbeitsleistend entspannt. Dieses teilentspannte gasförmige Erdgas gelangt dann über die Leitung 43 in einen weiteren Wärmeaustauscher 44, in dem seine Temperatur vom heißen Wasser in Leitung 41 wieder auf etwa +71° C erhöht wird, worauf es in der Turbine 45 auf einen Druck von etwa 8,1 ata und eine Temperatur von etwa —5,5° C nochmals entspannt wird. Dieses gasförmige Erdgas wird schließlich über die Leitung 46 mit dem in Leitung 36 anstehenden verdichteten Erdgas aus dem Verdichter 35 vermischt.about 103 ata pumped and introduced via line 39 with a temperature of about -176 ° C in the heat exchanger 2 and the conditioning incoming air heated there in heat exchange with the at about -9 C C. It is then heated further in a heat exchanger 40 by heat exchange with hot water from line 41 to about + 71 ° C and expanded in a turbine 42 to a pressure of about 26.7 ata and a temperature of about -16 ° C to perform work. This partially expanded gaseous natural gas then passes via line 43 into a further heat exchanger 44, in which its temperature is increased again by the hot water in line 41 to about + 71 ° C, whereupon it in the turbine 45 to a pressure of about 8.1 ata and a temperature of about -5.5 ° C is relaxed again. This gaseous natural gas is finally mixed via line 46 with the compressed natural gas from compressor 35 present in line 36.

Im vorstehenden Beispiel arbeitet der Trennturm bei Atmosphärendruck; es ist jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren bei einem mit Unterdruck arbeitenden Trennturm anzuwenden.In the above example, the separation tower operates at atmospheric pressure; however, it is also possible to use the method according to the invention in a separation tower operating with negative pressure.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Verflüssigen von bei der Zerlegung von Luft in einem Trennturm erhaltenen gasförmigen Stickstoff, bei dem der oben aus dem Trennturm entnommene Stickstoff in mindestens einer Stufe verdichtet und im Wärmeaustausch mit verdampfendem flüssigem Methan verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Trennung Luft in an sich bekannter Weise von flüssigem Methan gekühlt wird, das dabei verdampfte Methan erhitzt und in mindestens einer Stufe arbeitsleistend entspannt wird und daß der im Wärmeaustausch mit dem verdampfenden Methan verflüssigte Stickstoff in mindestens einer Stufe entspannt wird und der bei der Entspannung gasförmig anfallende Teil des Stickstoffs den entsprechenden Verdichtungsstufen wieder zugeleitet wird, während der flüssig gebliebene Anteil teils in den Trennturm als Rückfluß zurückgeführt und teils als Endprodukt entnommen wird.1. Process for liquefying obtained from the separation of air in a separation tower gaseous nitrogen, in which the nitrogen removed from the top of the separation tower in at least compressed in one stage and liquefied in heat exchange with evaporating liquid methane is, characterized in that before the separation air is cooled in a known manner by liquid methane, the evaporated methane is heated and relaxed in at least one work-performing stage and that the nitrogen liquefied in heat exchange with the evaporating methane in at least one stage is expanded and the part that occurs in gaseous form during the expansion of the nitrogen is fed back to the corresponding compression stages, while the liquid Remaining portion is partly returned to the separation tower as reflux and partly as the end product is removed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlte Luft vor der Einführung in den Trennturm durch die Heizschlangen der Destillationsblase des Trennturms geleitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the cooled air before the introduction into the separation tower through the heating coils of the still of the separation tower will. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlte Luft vor der Einführung in den Trennturm mit einem anderen Luftstrom gemischt wird, der durch indirekten Wärmeaustausch mit Sauerstoff aus den Trennturm gekühlt worden ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cooled air before Introduction into the separation tower is mixed with another air flow, which is caused by indirect Heat exchange with oxygen from the separation tower has been cooled. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Entspannung des Methans gewonnene Arbeit zur Verdichtung des Stickstoffs verwendet wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the relaxation of the Methane-derived work is used to compress the nitrogen. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des verdichteten Stickstoffs in den Heizschlangen der Destillationsblase des Trermturms verflüssigt und mit dem teilweise in den Entspannungsstufen entspannten flüssigen Stickstoff gemischt wird.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that part of the compacted Liquefied nitrogen in the heating coils of the distillation still of the tower tower and with the partially expanded liquid nitrogen is mixed in the expansion stages. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Verflüssigung des Stickstoffs erhaltene gasförmige Methan verdichtet und mit dem arbeitsleistend entspannten gasförmigen Methan gemischt wird.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the liquefaction of the Nitrogen obtained gaseous methane is compressed and with the work-performing expanded gaseous Methane is mixed. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1036 884,
011.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1036 884,
011. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 509/101 2.67 © Bundesdruckerei Berlin709 509/101 2.67 © Bundesdruckerei Berlin
DEC28423A 1961-11-17 1962-11-15 Process for the liquefaction of gaseous nitrogen obtained in the separation of air in a separation tower Pending DE1234245B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB4119061A GB928503A (en) 1961-11-17 1961-11-17 Liquefaction of nitrogen while regasifying liquid methane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1234245B true DE1234245B (en) 1967-02-16

Family

ID=10418514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEC28423A Pending DE1234245B (en) 1961-11-17 1962-11-15 Process for the liquefaction of gaseous nitrogen obtained in the separation of air in a separation tower

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE1234245B (en)
GB (1) GB928503A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3489678A (en) * 1966-11-28 1970-01-13 Phillips Petroleum Co Precluding liquid from a compressing zone

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1036884B (en) * 1954-10-28 1958-08-21 Johanna Muck Geb Roth Process for the periodic removal and storage of deep-freezing for the liquefaction or re-evaporation of heating gases, in particular of natural gas
DE1053011B (en) * 1955-01-19 1959-03-19 Johanna Muck Geb Roth Process for transporting natural gas from remote natural gas fields

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1036884B (en) * 1954-10-28 1958-08-21 Johanna Muck Geb Roth Process for the periodic removal and storage of deep-freezing for the liquefaction or re-evaporation of heating gases, in particular of natural gas
DE1053011B (en) * 1955-01-19 1959-03-19 Johanna Muck Geb Roth Process for transporting natural gas from remote natural gas fields

Also Published As

Publication number Publication date
GB928503A (en) 1963-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0384483B1 (en) Air rectification process and apparatus
DE69305246T2 (en) Process and apparatus for producing gaseous oxygen under pressure
DE1226616B (en) Process and device for the production of gaseous pressurized oxygen with simultaneous production of liquid decomposition products by low-temperature air separation
EP0316768B1 (en) Air separation process by low temperature rectification
DE1112997B (en) Process and device for gas separation by rectification at low temperature
DE1103363B (en) Method and device for generating a balanced cold budget when extracting gas mixtures and / or gas mixture components under higher pressure by rectification
DE1123684B (en) Process for liquefying natural gas
EP2980514A1 (en) Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
DE1007345B (en) Process for the separation of compressed air by deep freezing, liquefaction and rectification and device for the process
DE1501695A1 (en) Process for the liquefaction of a volatile gas
DE69305317T2 (en) Air separation process and plant for producing at least one compressed gas product and at least one liquid
EP2313724A2 (en) Process and device for cryogenic air fractionation
DE1256666B (en) Process for the liquefaction of gases
DE19938216A1 (en) Liquefaction process
DE1254656B (en) Process for the production of liquid parahydrogen
DE102006039616B3 (en) Method and device for storing fuel gas, in particular natural gas
DE1232174B (en) Process for the evaporation of liquid methane with the liquefaction of gaseous nitrogen from an air separation column
DE1170435B (en) Process for the liquefaction of a gas to be stored in the liquid state under low pressure
WO2020164799A1 (en) Method and system for providing one or more oxygen-rich, gaseous air products
DE1235346B (en) Method and device for washing out impurities from hydrogen-rich gas mixtures by means of liquid nitrogen
DE102014010103A1 (en) Process for LNG recovery from N2-rich gases
DE1234245B (en) Process for the liquefaction of gaseous nitrogen obtained in the separation of air in a separation tower
DE2049181B2 (en) Process for generating cold by compressing a mixture of different refrigerants with different boiling points
EP0168519A2 (en) Apparatus for liquefying a low-boiling gas, particularly helium gas
DE10045128A1 (en) Method and device for producing high-purity nitrogen by low-temperature air separation