DE1267236B - Process for liquefying natural gas - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
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F25jF25j
Deutsche KL: 17 2 -1German KL: 17 2 -1
1 267 236
P 12 67 236.5-13
4. April 1963
2. Mai 19681,267,236
P 12 67 236.5-13
April 4th 1963
May 2, 1968
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verflüssigung von Naturgas, das größere oder kleinere Mengen flüchtiger neutraler Gase enthält. Unter dem Begriff flüchtige neutrale Gase sind in dem Naturgas befindliche Gase, wie Stickstoff, Helium, Argon usw., zu verstehen. Kohlenoxydgas fällt nicht unter diesem Begriff, da es weniger flüchtig ist als das am Ende des Verfahrens gewonnene Naturgas.The invention relates to a method for liquefying natural gas, the larger or smaller Contains quantities of volatile neutral gases. Under the term volatile neutral gases are in the To understand gases contained in natural gas, such as nitrogen, helium, argon, etc. Carbon dioxide gas does not fall under this term, as it is less volatile than the natural gas obtained at the end of the process.
Bei der Verflüssigung derartiger Naturgase werden mehrere aufeinanderfolgende Kühlkreisläufe verwendet, wobei das verflüssigte Naturgas in einer Schnellverdampfungskammer oder in einer Denitrierungskolonne entspannt und das dabei flüssig gebliebene Naturgas durch Wärmeaustausch mit dem bei der Entspannung verdampften, wieder verflüssigten und weiter entspannten Gasteilstrom unterkühlt und in einen Speicherbehälter geleitet wird.When liquefying such natural gases, several successive cooling circuits are used, the liquefied natural gas in a flash chamber or in a denitration column relaxed and the natural gas, which remained liquid, through heat exchange with that of the Relaxation evaporated, liquefied again and further relaxed gas partial flow, subcooled and in a storage tank is passed.
Bei einem solchen bekannten Verfahren kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die Wiederverflüssigung des verdampften Gasteilstromes durch Wärmeaustausch mit dem letzten Kühlkreislauf erfolgt und das flüssig gebliebene Naturgas nach dem Austritt aus der Schnellverdampfungskammer oder der Denitrierungskolonne vor seiner letzten Unterkühlung ebenfalls durch Wärmeaustausch mit dem letzten Kühlkreislauf weiter abgekühlt wird.In such a known method, the invention is characterized in that the reliquefaction of the vaporized partial gas flow takes place through heat exchange with the last cooling circuit and the natural gas that has remained liquid after exiting the flash evaporation chamber or of the denitration column before its last subcooling also by heat exchange with the last cooling circuit is cooled further.
Durch die erfindungsgemäße Führung des Verfahrens zwischen der Schnellverdampfungskammer und dem Unterkühler wird eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Verflüssigung, Reinigung und Lagerung von Naturgasen erreicht unter erheblicher Verringerung der Verluste während der Lagerung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist von Bedeutung, daß die letzte Unterkühlung des Naturgases auf eine Temperatur erfolgt, die um etwa 50C niedriger ist als die Siedetemperatur des Gases bei atmosphärischem Druck.The inventive management of the process between the flash evaporation chamber and the subcooler achieves a significant improvement in terms of liquefaction, purification and storage of natural gases with a considerable reduction in losses during storage. In the process according to the invention it is important that the last subcooling of the natural gas takes place to a temperature which is about 5 ° C. lower than the boiling point of the gas at atmospheric pressure.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß der aus der Denitrierungskolonne oder der Schnellverdampfungskammer kommende Gasteilstrom teilweise kondensiert und in einer Fraktionierungskolonne in einen den größten Teil der flüchtigeren neutralen Gase enthaltenden Gasteil und einen Flüssigkeitsanteil getrennt wird, welcher nach Unterkühlung teils in den Kopf der Fraktionierungskolonne zurückgeleitet und teils als Kühlflüssigkeit zur Unterkühlung des Naturgases verwendet wird, und daß der Stickstoff und das Helium abgeschieden werden, die in dem Gasteil aus der Fraktionierungskolonne enthalten sind. Hierbei ist es wesentlich, daß die Abscheidung von Stickstoff und Helium über ein Molekularsieb erfolgt.Another feature is that of the denitration column or the flash chamber incoming gas substream partially condensed and in a fractionation column in a most of the gas portion containing more volatile neutral gases and a liquid portion are separated is, which after subcooling partly returned to the top of the fractionation column and is partly used as a cooling liquid for subcooling the natural gas, and that the nitrogen and the Helium are deposited, which are contained in the gas part from the fractionation column. Here it is essential that the nitrogen and helium are separated off using a molecular sieve.
Die Erfindung kennzeichnet sich weiter dadurch, Verfahren zur Verflüssigung von NaturgasThe invention is further characterized by a method for liquefying natural gas
Anmelder:Applicant:
Societe d'fitude du Transport et de la Valorisation des Gas Natureis du Sahara S. E. G. A. N. S.,Societe d'fitude du Transport et de la Valorisation des Gas Naturalis du Sahara S. E. G. A. N. S.,
ParisParis
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. H. Seiler und Dipl.-Ing. J. Pfenning,Dipl.-Ing. H. Seiler and Dipl.-Ing. J. Pfenning,
Patentanwälte, 1000 Berlin 19, Oldenburgallee 10Patent Attorneys, 1000 Berlin 19, Oldenburgallee 10
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Yves Roche, Ville d'Avray, Seine-et-Oise;Yves Roche, Ville d'Avray, Seine-et-Oise;
Jean Perret, Paris (Frankreich)Jean Perret, Paris (France)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 5. April 1962 (893 475)France of April 5, 1962 (893 475)
daß das flüssige Naturgas in einer Schnellverdampfungskammer zum Ausfällen von CO2 entspannt und das CO2 durch Filtrierung in der Schnellverdampfungskammer abgeschieden wird. Hierbei ist von Bedeutung, daß der Gasstrom aus der Schnellverdampfungskammer gekühlt wird und daß die kondensierten Dämpfe des Stromes erneut in das zu entspannende flüssige Naturgas im Augenblick seiner Entspannung eingespritzt werden.that the liquid natural gas expanded in a flash evaporation chamber to precipitate CO 2 and the CO 2 is separated by filtration in the flash evaporation chamber. It is important here that the gas stream from the flash evaporation chamber is cooled and that the condensed vapors of the stream are injected again into the liquid natural gas to be expanded at the moment of its expansion.
Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß der unterkühlte Flüssigkeitsanteil aus der
Fraktionierungskolonne in einer Schnellverdampfungskammer entspannt und ein Teil der Flüssigkeit aus
der Schnellverdampfungskammer in das unterkühlte verflüssigte Naturgas eingebracht wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in dem Speicherbehälter oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
eine Schicht aus flüchtigeren neutralen Gasen unterhalten wird. Hierbei ist von Bedeutung,
daß die während der Lagerung aus dem flüssigen Naturgas entweichenden Dämpfe im direkten Wärmeaustausch
mit dem in den Behälter eingeführten unterkühlten verflüssigten Naturgas rückverflüssigt
werden.Another characteristic of the invention is that the supercooled liquid portion from the fractionation column is expanded in a flash evaporation chamber and part of the liquid from the flash evaporation chamber is introduced into the supercooled liquefied natural gas.
Another feature of the invention is that a layer of more volatile neutral gases is maintained in the storage container above the liquid level. It is important here that the vapors escaping from the liquid natural gas during storage are reliquefied in direct heat exchange with the supercooled liquefied natural gas introduced into the container.
Die Zeichnungen zeigen einige Durchführungsformen der Erfindung, und es bedeutet The drawings show some embodiments of the invention and it means
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, sofern die am Ausgang in dem verflüssigtenF i g. 1 a schematic representation of a plant for carrying out the method according to the invention, provided that the exit in the liquefied
809 574/120809 574/120
3 43 4
Naturgas verbleibende Menge neutralen Gases unbe- Ausgang des Austauschers E3 hat das Naturgas einenNatural gas remaining amount of neutral gas unbe- output of the exchanger E 3 , the natural gas has a
schränkt ist, Druck, der in der gleichen Größenordnung liegt wieis limited, pressure of the same order of magnitude as
F i g. 2 und 3 schematische Darstellungen von An- der in der Kammer B1 herrschende Druck, sowie eineF i g. 2 and 3 are schematic representations of the pressure prevailing in the chamber B 1 , as well as one
lagen, die in dem Fall verwendbar sind, da die in Temperatur, die der Siedetemperatur von Methan dem verflüssigten Naturgas verbleibende Menge neu- 5 beim Druck des Austauschers E3 nahe ist, jedochwhich can be used in the case, however, since the amount of the liquefied natural gas remaining at the temperature of the boiling point of methane is close to new-5 at the pressure of the exchanger E 3
tralen Gases auf einen bestimmten Wert beschränkt über ihr liegt. Das Naturgas fließt dann durch einencentral gas is limited to a certain value above her. The natural gas then flows through you
ist, Austauscher E4 in der Weise, daß man es am Aus-is, exchanger E 4 in such a way that it is
F i g. 4 eine schematische Darstellung einer mit der gang dieses Austauschers bei 5 bei einem Druck erAnlage nach F i g. 3 übereinstimmende Anlage, die hält, der nahe dem in der Kammer B1 herrschenden jedoch die Abscheidung des neutralen Gases vorsieht, io Druck von 15 bis 20 kg/cm2 liegt, und bei einer Tem-F i g. 4 shows a schematic representation of a with the course of this exchanger at 5 in a printing system according to FIG. 3 matching system, which lasts, but which provides for the separation of the neutral gas close to that prevailing in chamber B 1 , is io pressure of 15 to 20 kg / cm 2 , and at a temperature
F i g. 5 und 6 schematische Darstellungen von An- peratur, die gleich oder niedriger als die Siedetempe-F i g. 5 and 6 are schematic representations of temperature which is equal to or lower than the boiling temperature
lagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- ratur des Naturgases bei atmosphärischem Druck ist.are for carrying out the valve according to the invention of the natural gas at atmospheric pressure.
fahrens, bei denen ein Stadium der Abscheidung von Der bei 6 aus der Kammer B1 kommende gasför-driving, in which a stage of the separation of the gas coming from chamber B 1 at 6
CO2 während des Verflüssigungsvorganges vorge- mige Teil der Schnellverdampfung, der später als sehen ist, 15 brennbares Gas, d. h. als Treib- oder Heizgas, ver-CO 2 during the liquefaction process, the previous part of the rapid evaporation, which is later seen as 15 combustible gas, ie as propellant or heating gas.
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Anlage wendet wird, fließt durch Austauscher JS5 und Ee, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- d. h. durch die Mitteldruckstufe bzw. die Niederrens, bei der ein Stadium zur Steuerung der in dem druckstufe des gewählten Kühlkreislaufs, und wird verflüssigten Naturgas enthaltenden Stickstoffmenge bei 7 teilweise oder vollständig kondensiert. Das bei 7 vorgesehen ist, und 20 in größerem oder kleinerem Verhältnis erhalteneFig. 7 is a schematic representation of a system turns, flows through exchangers JS 5 and E e , to carry out the method according to the invention ie through the medium pressure stage or the low pressure stage, in which a stage for controlling the in the pressure stage of the selected cooling circuit, and Liquefied amount of nitrogen containing natural gas is partially or fully condensed at 7. That is provided at 7, and 20 obtained in greater or lesser proportions
Fig. 8, 9, 10 und 11 schematische Darstellungen Gas-Flüssigkeits-Gemisch fließt durch einen Auseiner Anlage für die Lagerung oder Speicherung des tauscher E7, an dessen Ausgang bei 8 das Gas bei verflüssigten Naturgases. einem etwa dem Druck in der Schnellverdampfungs-8, 9, 10 and 11 are schematic representations of the gas-liquid mixture flowing through a system for storing or storing the exchanger E 7 , at the outlet of which at 8 the gas in the case of liquefied natural gas. approximately the pressure in the flash evaporation
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung ha- kammer B1 entsprechenden Druck vollständig konben die übereinstimmenden Teile die gleichen Be- 25 densiert und unterkühlt wird. Die erhaltene Flüssigzugszeichen, wobei der Deutlichkeit halber nur die keit wird dann in den Austauschern E4 und E7 bis wesentlichen Teile jeder Anlage dargestellt sind, da auf atmosphärischen oder einen etwas höheren Druck diese Art von Anlagen dem Fachmann ausreichend entspannt, der von der in dem brennbaren Gas entbekannt ist. haltenen Menge neutralen Gases sowie von den fürIn the various figures of the drawing , the pressure corresponding to chamber B 1 has been completely concomitant with the corresponding parts being condensed and supercooled in the same way. The resulting liquid draft, whereby for the sake of clarity only the speed is then shown in the exchangers E 4 and E 7 to essential parts of each system, since at atmospheric or a slightly higher pressure this type of system is sufficiently relaxed for the person skilled in the art, which of the in is unfamiliar to the combustible gas. held quantity of neutral gas as well as of the for
Der unter Druck stehende Naturgasstrom wird vor- 30 das bei 5 aus der Anlage austretende flüssige Naturher gekühlt, worauf man ihn bei einer Temperatur gas zu erzielenden Temperaturbedingungen abhännahe —100° C mit Hilfe der üblichen Kaskaden- gig ist.The pressurized natural gas flow is before the liquid natural gas emerging from the system at 5 cooled, whereupon it depends on the temperature conditions to be achieved at a temperature gas -100 ° C with the help of the usual cascade gig.
oder sonstiger Verfahren kondensiert, wobei der Da das bei 8 flüssige brennbare Gas im wesent-or other process condenses, with the fact that the combustible gas which is liquid at 8 is essentially
Druck des Naturgasstromes so bestimmt ist, daß man liehen aus einem Gemisch aus neutralem Gas (Stickdas Gas in der Nähe dieser Temperatur in flüssigem 35 stoff) und Methan besteht, verändert sich die Siede-Pressure of the natural gas flow is determined so that one borrowed from a mixture of neutral gas (Stickdas Gas near this temperature in liquid 35 substance) and methane, the boiling point changes.
Zustand erhält. Der Naturgasstrom wird bei 1 in die temperatur dieser entspannten Flüssigkeit entspre-Condition. At 1, the natural gas flow is corresponding to the temperature of this relaxed liquid.
Anlagen nach F i g. 1 bis 4 eingebracht. chend den in den Austauschern E1 und E7 erzieltenAttachments according to Fig. 1 to 4 introduced. accordingly those achieved in exchangers E 1 and E 7
Je nach der Menge des in dem Naturgasstrom ent- Flüssigkeits-Dampf-Gleichgewichtszuständen stetig,Depending on the amount of the liquid-vapor equilibrium state in the natural gas flow,
haltenen flüchtigeren neutralen Gases und der Menge, Folglich sind diese Austauscher Gegenstrom-Ausdie man in dem mit Hilfe des Verfahrens erhaltenen 40 tauscher mit Mehrfachumwälzung der Dämpfe. Siehold more volatile neutral gas and amount, consequently these exchangers are countercurrent cutoffs one in the 40 exchanger with multiple recirculation of the vapors obtained by the process. she
verflüssigten Naturgas beibehalten will, verwendet sind in aufeinanderfolgende Abteilungen aufgeteilt,wants to retain liquefied natural gas, used are divided into successive departments,
man die eine oder andere der in F i g. 1, 2 und 3 dar- wobei die Anzahl der Abteilungen entsprechend denone or the other of the in F i g. 1, 2 and 3, the number of departments corresponding to the
gestellten Anlagen. zwischen dem flüssigen Naturgasstrom und der sichprovided systems. between the liquid natural gas flow and the itself
Es ist klar, daß das erfindungsgemäße Verfahren im Siedezustand befindenden Flüssigkeit beizubehal-It is clear that the method according to the invention is to maintain the liquid in the boiling state.
nur auf einen Naturgasstrom anwendbar ist, der eine 45 tenden minimalen Annäherungen gewählt ist. Amis only applicable to a natural gas flow which is chosen a 45 tendency minimal approximation. At the
nicht Null betragende Menge flüchtigeren neutralen Ausgang jeder Abteilung werden die Dämpfe der ausnon-zero amount more volatile neutral output of each compartment will be the fumes of the
Gases (Stickstoff, Helium usw.) enthält. der Abteilung austretenden Flüssigkeit beigemischt,Gas (nitrogen, helium, etc.). mixed with leaking liquid from the department,
pii -χ damit sich das die nächste Abteilung speisende Gas-Flüssigkeits-Gemisch im Flüssigkeits-Dampf-Gleich-pii -χ so that the gas-liquid mixture feeding the next department is in liquid-vapor equilibrium-
Die in dem flüssigen Naturgas enthaltende Menge 50 gewichtszustand befindet.The amount contained in the liquid natural gas is 50 by weight.
neutralen Gases ist unbeschränkt (F i g. 1) Am Ausgang der Austauscher E7 und E4 wird dasneutral gas is unlimited (Fig. 1) At the exit of exchangers E 7 and E 4 ,
Der bei 1 in flüssigem Zustand ankommende, un- sich in gasförmigem Zustand befindende brennbareThe combustible one arriving at 1 in a liquid state and not in a gaseous state
ter Druck stehende Naturgasstrom wird in einem Gas über eine Leitung 9 seiner Verwendung als Treib-The pressurized natural gas stream is used as a propellant in a gas via a line 9
Austauscher E1, d. h. der Hochdruckstufe beispiels- oder Heizmittel zugeführt,Exchanger E 1 , ie supplied to the high pressure stage for example or heating medium,
weise des Methankreislaufs des vorstehend erörterten 55 Fall 2 üblichen Kaskadenkreislaufs, gekühlt und fließtway of the methane cycle of the cascade cycle conventionally discussed 55 Case 2 above, cooled and flowing
über 2, bevor er in einer Schnellverdampfungskam- Die in dem verflüssigten Naturgas enthaltende Mengeover 2 before it came in a flash evaporation- The amount contained in the liquefied natural gas
mer B1 entspannt wird. Das Entspannen erfolgt bei neutralen Gases ist auf einen bestimmten Wertmer B 1 is relaxed. Relaxation takes place when the gas is neutral to a certain value
einem Druck, der zwischen dem bei 2 herrschenden beschränkta pressure that is limited between that prevailing at 2
Druck und einem zwischen 15 und 20 kg/cm2 liegen- 60 Die Anlagen nach F i g. 2 und 3 stimmen praktischPressure and a between 15 and 20 kg / cm 2 lie- 60 The systems according to F i g. 2 and 3 are practically correct
den Druck liegt. Dieser Druck wird durch die im bis auf einige die Hochdruckstufe des Kühlkreislaufs,the pressure lies. This pressure is caused by the high pressure stage of the cooling circuit, except for some
Naturgasstrom enthaltene Menge neutralen Gases beispielsweise des Methankreislaufs, der üblichenAmount of neutral gas contained in natural gas flow, for example of the methane cycle, the usual one
sowie durch die in dem flüssigen Naturgas beibehal- Kaskade betreffende Einzelheiten überein,as well as through the details pertaining to the liquid natural gas retaining cascade,
tene Menge neutralen Gases bestimmt. Nach F i g. 2 wird der unter Druck stehende, inThe amount of neutral gas is determined. According to FIG. 2 becomes the pressurized, in
Der bei 3 austretende flüssige Teil des Inhalts der 65 flüssigem Zustand bei 1 ankommende NaturgasstromThe liquid part of the content of the 65 liquid state exiting at 3, natural gas flow arriving at 1
Kammer B1 wird in Austauschern E2 und E3, d. h. in dem Austauscher E1, ά. h. der HochdruckstufeChamber B 1 is in exchangers E 2 and E 3 , ie in exchanger E 1 , ά. H. the high pressure stage
der Mitteldruckstufe bzw. der Niederdruckstufe des beispielsweise des Methankreislaufs, gekühlt undthe medium pressure stage or the low pressure stage of the methane cycle, for example, and cooled
gleichen Kühlkreislaufs wie vorher, gekühlt. Bei 4 am dann in einer Denitrierungskolonne V1 entspannt.same cooling circuit as before, cooled. At 4 am then relaxed in a denitration column V 1.
5 65 6
Das Entspannen erfolgt bei einem Druck, der zwi- bedingungen zu erhalten, daß der bei 5 austretende sehen dem bei 2 herrschenden Druck und einem flüssige Naturgasstrom nicht nur unter einem DruckThe pressure is released at a pressure that has the necessary conditions to maintain the pressure exiting at 5 see the pressure prevailing at 2 and a liquid natural gas stream not only under one pressure
zwischen 15 und 20 kg/cm2 liegenden Druck liegt. nahe 10 bis 20 kg/cm2 steht, sondern außerdem eine Dieser Druck wird durch die in dem flüssigen Natur- Temperatur aufweist, die eindeutig, und zwar umis between 15 and 20 kg / cm 2 pressure. close to 10 to 20 kg / cm 2 , but also a This pressure is determined by the in the liquid natural temperature, which clearly, namely around
gas enthaltene Menge neutralen Gases bestimmt. 5 5° C niedriger als die Siedetemperatur des Gases beigas contained amount of neutral gas determined. 5 5 ° C lower than the boiling point of the gas at
Der bei 3 austretende flüssige Teil am Boden der atmosphärischem Druck ist.The liquid part at the bottom that emerges at 3 is atmospheric pressure.
Kolonne V1 wird in den Austauschern E2 und Es, Der Druck des verflüssigten Naturgases gestattet d. h. der Mitteldruckstufe bzw. der Niederdruckstufe die Überleitung des flüssigen Stromes aus der Verdes gleichen Kühlkreislaufs, beispielsweise des Me- flüssigungsanlage bis zu der Lagerungs- oder Speichethankreislaufs, gekühlt. Bei 4 hat das Naturgas einen io rungsanlage. Die Unterkühlung dieser Flüssigkeit erDruck, der in der gleichen Größenordnung liegt wie möglicht durch Veränderung ihrer Wärme den Ausder in der Denitrierungskolonne F1 herrschende gleich der Wärmezufuhren von außen einerseits in Druck und eine der Siedetemperatur von Methan bei der Transportleitung und andererseits in den Lagedem Druck des Austauschers benachbarte, jedoch rungs- oder Speicherungsanlagen, wie nachstehend über ihr liegende Temperatur. 15 näher erläutert.Column V 1 is in exchangers E 2 and E s , the pressure of the liquefied natural gas, i.e. the medium-pressure stage or the low-pressure stage, allows the liquid stream to be transferred from the same cooling circuit, for example the liquid plant to the storage or storage or storage tank circuit, chilled. At 4 the natural gas has an ioing system. The subcooling of this liquid is of the same order of magnitude as possible due to the change in its heat that prevails in the denitration column F 1 , equal to the external heat input, on the one hand in pressure and one of the boiling temperature of methane in the transport line and, on the other hand, in the position of the pressure of the Exchanger adjacent, but storage or storage systems, as below, temperature lying above her. 15 explained in more detail.
Das Naturgas fließt dann durch den Austauscher F i g. 4 zeigt eine Anlage zur Durchführung des er-The natural gas then flows through the exchanger F i g. 4 shows a system for carrying out the
E4 in der Weise, daß man es am Ausgang dieses Aus- fmdungsgemäßen Verfahrens, die das Abscheiden derE 4 in such a way that it is at the output of this process according to the invention that the deposition of the
tauschers bei 5 bei einem Druck erhält, der nahe dem in dem Naturgasstrom enthaltenen neutralen Gaseexchanger at 5 at a pressure close to that of the neutral gases contained in the natural gas stream
in der Denitrierungskolonne V1 herrschenden Druck und gegebenenfalls die Steigerung des Gehalts des inin the denitration column V 1 prevailing pressure and optionally the increase in the content of in
liegt, und bei einer Temperatur, die gleich oder nied- 20 dem neutralen Gas enthaltenen Heliums zwecks Er-and at a temperature which is equal to or lower than the helium contained in the neutral gas for the purpose of
riger als die Siedetemperatur des Naturgases bei at- leichterung seiner späteren Abscheidung ermöglicht,riger than the boiling temperature of the natural gas with ease of its later separation allows,
mosphärischem Druck ist. In dieser Anlage wiederholt sich teilweise die inatmospheric pressure is. In this system, the in
Der bei 6 aus der Kolonne V1 austretende Rück- F i g. 3 dargestellte Anlage, wobei jedoch die neuen
fluß, der später als brennbares Gas, d.h. als Treib- Elemente auch alle mit den Anlagen nach Fig. 1
oder Heizgas, verwendet wird, strömt durch die Aus- 25 oder 2 kombiniert werden könnten,
tauscher E5 und E6, d. h. durch die Mitteldruckstufe Das aus der Denitrierungskolonne bei 6 entnom-
bzw. die Niederdruckstufe des gewählten Kühlkreis- mene brennbare Gas wird in dem über die Niederdrucklaufs.
Das brennbare Gas wird bei 7 teilweise oder stufe des Kühlkreislaufs, beispielsweise des Methanvollständig kondensiert, so daß es in dem Aus- kreislaufs, gespeisten Austauscher E5 teilweise rücktauscher£7
flüssig und unterkühlt ist. Am Ausgang 30 kondensiert. Der Flüssigkeits-Dampf-Strom wird in
des Austauschers E7 bei 8 wird das vollständig flüs- der Kolonne V2 behandelt, in der das brennbare Gas
sige brennbare Gas in den Austauschern E1 und E7 von dem größten Teil der in ihm enthaltenen neuentspannt,
die von gleicher Bauart sind wie die vor- tralen Gase getrennt wird.The return F i g leaving the column V 1 at 6. 3 illustrated system, but the new flow, which is later used as a combustible gas, ie as a propellant element also all with the systems according to FIG. 1 or heating gas, flows through the outlet 25 or 2 could be combined,
exchangers E 5 and E 6 , ie through the medium pressure stage The combustible gas taken from the denitration column at 6 or the low pressure stage of the selected cooling circuit becomes in the over the low pressure run. The combustible gas is partially or fully condensed at 7 stage of the cooling circuit, for example the methane, so that it is partially liquid and subcooled in the outlet circuit, fed exchanger E 5, partially re- exchanger £ 7. Condenses at output 30. The liquid-vapor stream is treated in the exchanger E 7 at 8, the completely flüs- the column V 2 , in which the combustible gas sige combustible gas in the exchangers E 1 and E 7 from most of the contained in it again expanded which are of the same design as the upstream gases are separated.
stehend beschriebenen Austauscher Ei und E7. Die Die bei 10 aus dem Boden der Kolonne F2 ausAnlage nach F i g. 3 unterscheidet sich von der nach 35 tretenden Kondensationsprodukte fließen durch den F i g. 2 in der Arbeitsweise der Denitrierungskolonne Austauscher E6, d. h. die Niederdruckstufe des Me- V1, die so berechnet ist, daß die am Boden der Ko- thankühlkreislaufs, und über 7 durch den Auslonne verbleibende und bei 3 austretende Menge neu- tauscher E7 nach F i g. 1 bis 3, der in diesem Fall tralen Gases im wesentlichen Null beträgt, wobei das aus zwei Elementen E7a und E7b besteht. Die am gesamte neutrale Gas in der bei 6 austretenden Gas- 40 Ausgang des Elements E7b bei 8 erhaltene Flüssigkeit phase enthalten ist. Bei dieser Anordnung wird die wird in zwei Ströme aufgeteilt, von denen der eine Hochdruckstufe des Methankreislaufs für das Natur- über 11 den Kopfkondensator der Kolonne V2 und gas durch die Verdampfer der Denitrierungskolonne der andere die Austauscher E7a und E7b sowie JE4 un- V1 ersetzt, wobei zum Erzielen der Kühlung des Me- mittelbar speist. Der Rücklauf aus dem Kondensator thans des Kühlkreislaufs zwecks seiner Verwendung 45 der Kolonne F2 über 12 wird mit dem aus dem Ausin der Mitteldruckstufe eine Schnellverdampfungs- tauscher E7b austretenden Flüssigkeits-Dampf-Gekammer B2 verwendet wird. misch in den Austauscher E70 zurückgeleitet. Am Exchangers E i and E 7 described above . The at 10 from the bottom of the column F 2 from the plant according to FIG. 3 differs from the condensation products occurring after 35 flow through the FIG. 2 in the mode of operation of the denitration column exchanger E 6 , ie the low pressure stage of the MeV 1 , which is calculated so that the amount of new exchanger E 7 remaining at the bottom of the condensate cooling circuit and via 7 through the outlet and exiting at 3 according to FIG. 1 to 3, the neutral gas in this case is essentially zero, which consists of two elements E 7a and E 7b . The liquid phase obtained at 8 is contained in all of the neutral gas in the gas exiting at 6 exit of element E 7b. In this arrangement, the is divided into two streams, one of which is the high pressure stage of the methane cycle for the natural gas via the top condenser of the column V 2 and gas through the evaporator of the denitration column, the other the exchangers E 7a and E 7b and JE 4 un - V 1 is replaced, with the meter being fed indirectly in order to achieve cooling. The return from the condenser than the cooling circuit for the purpose of its use 45 of the column F 2 via 12 is used with the liquid-vapor chamber B 2 emerging from the medium-pressure stage from a high-speed evaporation exchanger E 7b . mixed back into exchanger E 70 . At the
Mit Hilfe der drei vorstehend beschriebenen An- Ausgang des Austauschers E7a ist das brennbare GasWith the aid of the three inputs of the exchanger E 7a described above, the combustible gas is available
lagen (F i g. 1, 2 und 3) kann man nach dem erfin- gänzlich in Dampfform vorhanden und wird über dielayers (Fig. 1, 2 and 3) can be completely present in vapor form according to the invention and is available via the
dungsgemäßen Verfahren das unter Druck verflüs- 50 Leitung 9 seiner Verwendung zugeführt. An derthe process according to the invention, the 50 line 9 liquefied under pressure is supplied to its use. At the
sigte Naturgas bei einer Temperatur erhalten, die Oberseite der Kolonne F2 bei 13 bestehen dieGet saturated natural gas at a temperature that consists of the top of the column F 2 at 13
gleich oder niedriger als die Siedetemperatur des Na- Dämpfe aus einem Gemisch aus Stickstoff und flüch-equal to or lower than the boiling point of Na- vapors from a mixture of nitrogen and volatile
turgases bei atmosphärischem Druck ist. Der Vorteil tigeren Bestandteilen (Helium), deren Konzentrationturgases is at atmospheric pressure. The advantage of higher components (helium), their concentration
des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß von den Molprozenten dieser Bestandteile in demthe process of the invention is that of the mole percent of these ingredients in the
die Arbeitsdrücke der Niederdruck- und der Mittel- 55 Naturgasstrom abhängig ist. Die Temperatur dieserthe working pressures of the low-pressure and medium-pressure 55 natural gas flow is dependent. The temperature of this
druckstufe des dem Kreislauf des Verfahrens voran- Dämpfe sowie ihre Konzentrationen reichen aus zumpressure stage of the process cycle. Vapors and their concentrations are sufficient for
gehenden Kühlkreislaufs erhöht werden. Erzielen der Abscheidung der Bestandteile, beispiels-going cooling circuit can be increased. Achieving the separation of the constituents, for example
Bei der vorstehend beschriebenen Durchführungs- weise über ein Molekularsieb 14, das somit die Frakform kann man ein flüssiges Naturgas bei einem tionierung des Stickstoffs und der flüchtigeren Be-Druck nahe 10 bis 20 kg/cm2 und bei der Siedetem- 60 standteile ermöglicht. Die am Ausgang der Anlage peratur dieses Naturgases bei atmosphärischem Druck verfügbaren Dämpfe der neutralen Gase haben den entsprechenden Temperaturbedingungen erhalten. für die Fraktionierung des brennbaren Gases aus dem Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfah- Naturgasstrom gewählten Druck (Druck der Koren entsprechend der in dem Naturgasstrom enthal- lonne F1).In the procedure described above, using a molecular sieve 14, which is thus the fracture form, a liquid natural gas can be produced when the nitrogen and the more volatile loading pressure are close to 10 to 20 kg / cm 2 and at the boiling point 60 constituents. The vapors of the neutral gases available at the outlet of the plant temperature of this natural gas at atmospheric pressure have received the corresponding temperature conditions. For the fractionation of the combustible gas from the natural gas stream, the process according to the invention also enables the selected pressure (pressure of the cores corresponding to the lonne F 1 contained in the natural gas stream).
tenen Menge neutralen Gases sowie der bei 6 am 65 Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht außer-Ausgang der Schnellverdampfungskammer oder der dem durch Filtern im Lauf des Verflüssigungsvor-Denitrierungskolonne enthaltenen Menge neutralen gangs die Beseitigung des in dem in die Anlage einGases in den Austauschern JS4, E1 derartige Siede- gebrachten Naturgas vorhandenen CO2.tenen amount of neutral gas as well as that at 6 am 65 The process according to the invention enables, in addition to the exit of the flash evaporation chamber or the amount of neutral gas contained by filtering in the course of the liquefaction pre-denitration column, the elimination of the gas in the system in the exchangers JS 4 , E 1 such boiling natural gas present CO 2 .
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Der unter Druck stehende Naturgasstrom enthält rung auf die zweite Entspannungsstufe oder in Rich-The pressurized natural gas flow contains a flow to the second expansion stage or in the direction of
außer den flüchtigeren neutralen Gasen mehr oder tung der Lagerungsanlagen über ein geöffnetes Ventilin addition to the more volatile neutral gases, more or more of the storage systems via an open valve
weniger erhebliche Mengen von CO2. Im allgemeinen in einem Sammelbehälter 19 aufgefangen,less significant amounts of CO 2 . Generally collected in a collecting container 19,
wird das CO2 vor der Verflüssigung durch Aus- Die bei 21 aus der Schnellverdampfungskammer waschen mit Soda oder Äthanolamin aus dem Erd- 5 B3a austretende Gasphase wird über ein geöffnetesthe CO 2 is prior to liquefaction by switching off the wash at 21 from the flash vaporization chamber with soda or ethanolamine from the ground 5 B 3a exiting gas phase is an open
gasstrom entfernt. Die Verwendung solcher Verfah- Ventil 22 einem Kondensator 23 zugeführt,gas stream removed. The use of such a process valve 22 is fed to a condenser 23,
ren zur Beseitigung des CO2 erhöht, unabhängig von Die bei 24 aus dem Kondensator 23 austretendenRen increased to eliminate the CO 2 , regardless of the emerging at 24 from the condenser 23
ihren Investionskosten, die Betriebskosten der Ver- rückkondensierten Dämpfe werden erneut in das dieTheir investment costs, the operating costs of the re-condensed vapors are again included in the
fiüssigung des Naturgases. Andererseits ist der Natur- Schnellverdampfungskammer B30 über das Ventil 17 gasstrom am Ausgang dieser Anlagen bei einer über io speisende Entspannungsorgan 16 eingespritzt,liquid of natural gas. On the other hand, the natural rapid evaporation chamber B 30 is injected through the valve 17 of the gas flow at the outlet of these systems at an expansion element 16 that is fed via io,
der Umgebungstemperatur liegenden Temperatur mit Bei diesem Betrieb sind die Ventile 17, 20 und 22In this mode of operation, the valves 17, 20 and 22 are
Wasser gesättigt, so daß aus diesem Grund die De- geöffnet, während die Ventile 25, 26, 27 und 28 ge-Saturated water, so that for this reason the De- opened while the valves 25, 26, 27 and 28 closed
hydratisierungsanlagen für das Gas beachtlich ver- schlossen sind.hydration systems for the gas are considerably closed.
mehrt werden. Da die Kammer B3b als in Auffrischung befindlich Die Gleichgewichtszustandskurven des CO2 in den 15 angenommen wurde, erfolgt diese Auffrischung durchbe increased. Since the chamber B 3b was assumed to be in the process of being refreshed. The equilibrium state curves of CO 2 in FIG. 15, this refreshing takes place
Kohlenwasserstoffen sind einwandfrei bekannt und einen Zustrom von auf etwa — 500C erwärmtemHydrocarbons are perfectly known and an influx of about - 50 0 C heated
ermöglichen die Ermittlung des Ausfällpunktes des brennbarem Gas, das über die Leitung 8 ankommtenable the precipitation point of the combustible gas that arrives via line 8 to be determined
CO2 in festem Zustand für die beabsichtigte Konzen- und über ein geöffnetes Ventil 29 den Filter derCO 2 in the solid state for the intended concentration and the filter via an open valve 29
tration sowie Temperatur. Auf diese Weise kann man Schnellverdampfungskammer B$b im Gegenstrom an Hand dieser Kurven feststellen, daß das CO2 in zo durchfließt.tration as well as temperature. In this way, one can determine on the basis of these curves that the rapid evaporation chamber B $ b countercurrently shows that the CO 2 is flowing through in zo.
fester Form bei Temperaturen nahe —140° C bei Das warme Gas sublimiert das an dem Filter abge-solid form at temperatures close to −140 ° C at The warm gas sublimes that at the filter
Konzentrationen in der Größenordnung von 0,20 Mol- lagerte CO2, wobei das Gemisch aus brennbarem GasConcentrations on the order of 0.20 mol- stored CO 2 , the mixture being combustible gas
prozent ausgefällt wird. und CO2 über die Leitung 31 seiner Verwendung zu-percent is failed. and CO 2 via line 31 for its use.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft nicht die geführt wird, indem ein Ventil 35 geöffnet ist, wäh-Bildung dieses Niederschlages, sondern seine Beseiti- 25 rend das Ende der Auffrischung des Filters erreichtThe method according to the invention does not relate to that which is carried out by opening a valve 35 while forming this precipitate, but rather its elimination, the end of the refreshment of the filter has been reached
gung aus dem flüssigen Naturgasstrom. Es besteht in ist, wenn sich die Temperatur bei 34 einem Wert vongeneration from the liquid natural gas flow. It consists in is when the temperature is at a value of 34
der Beseitigung des durch Entspannen, vorzugsweise —50° C nähert.the elimination of the by relaxation, preferably approaches -50 ° C.
der Flüssigkeit in einer Schnellverdampfungskammer, F i g. 6 zeigt eine vollständige Anlage, bei der die erhaltenen Niederschlages durch Filtern. Die Bildung Ausfilterung des Kohlendioxyds in zwei aufeinanderdes Niederschlages ist nämlich von dem Punkt der 30 folgenden Entspannungsvorgängen erfolgt. Jede mit Bildung des ersten Kristalls an kontinuierlich, wenn Filtern versehene Entspannungskammer B3 und B4 ist die Temperatur der Flüssigkeit weiter absinkt. Da der schematisch nur durch eine Kammer dargestellt, wähgebildete Niederschlag jedoch dazu neigt, zu einer rend die Vorrichtung nach Fig. 5 diesen beiden festen Masse zu verklumpen, die allerdings auf Grund Kammern einzeln angepaßt ist. des Vorhandenseins von schwererem Kohlenwasser- 35 Der bei 3 aus der Kolonne V1 austretende Strom stoff in dem Niederschlag spröde ist, kommt dieKüh- flüssigen Naturgases wird im Austauscher E2 gekühlt, lung der Flüssigkeit in einem normalen Austauscher Am Ausgang des Austauschers E2 wird die Flüssigauf Grund der Verstopfungen und Verklebungen nicht keit in dem Boden der Kolonne F2 gekühlt und über in Frage. die Entspannungsdüse 16 der Kammer B3 zugeführt. Die bei dem Entspannen in der Schnellverdamp- 40 Der gefilterte flüssige Teil wird über die Leitung 36 fungskammer auf Grund der Abkühlung erhaltene in die Schnellverdampfungskammer B4 entleert, die Flüssigkeit enthält einen große Menge CO2 in festem über die Entspannungsöffnung entspannt wird. Die Zustand. Da sich dieser Niederschlag nur bei etwa bei 38 austretende gefilterte Flüssigkeit ist das verNull betragenden Strömungsgeschwindigkeiten ab- flüssigte Naturgas.of the liquid in a flash evaporation chamber, FIG. 6 shows a complete plant in which the precipitates obtained are filtered. The formation of the filtering out of carbon dioxide in two successive precipitates actually took place from the point of the 30 following relaxation processes. Each expansion chamber B 3 and B 4 provided with the formation of the first crystal continuously, if filters, the temperature of the liquid continues to drop. Since the precipitate shown schematically only by one chamber, however, tends to clump together these two solid masses to a rend the device according to FIG. the presence of heavier hydrocarbons 35 The exiting at 3 from the column V 1 Current material in the precipitate brittle is, comes dieKüh- liquid natural gas is cooled in exchanger E 2, the liquid development in a normal exchanger at the output of the exchanger E 2 is the liquid is not cooled due to the clogging and sticking in the bottom of the column F 2 and is over in question. the expansion nozzle 16 is fed to the chamber B 3. The 40 The filtered liquid part obtained during the expansion in the rapid evaporation chamber is emptied via the line 36 due to the cooling into the rapid evaporation chamber B 4 , the liquid contains a large amount of CO 2 in solid is released via the expansion opening. The state. Since this precipitate only occurs when the filtered liquid exits at about 38, the flow velocities, which are zero, are drained natural gas.
setzt, wird er ausgefiltert, indem man ihn durch ein 45 Der bei 39 austretende, in der Schnellverdamp-Glaswollepolster, eine Platte aus gesintertem Metall fungskammer B3 erhaltene gasförmige Teil fließt oder jenem beliebigen sonstigen filternden Material durch den Austauscher E3, dann durch den Aushindurchführt, das den vorgesehenen Temperatur- tauscher Eia, tritt bei 40 aus, wobei eine Kammer B5 und Beanspruchungsbedingungen standhält. gegebenenfalls die Abscheidung von nicht konden-Aus Fig. 5 der Zeichnung, die eine Einzelheit der 50 siertem Gas ermöglicht, während die Flüssigkeit aus Anlage veranschaulicht, ist ersichtlich, daß zwei der Kammer B5 über eine Leitung 41 unmittelbar in Schnellverdampfungskammern B3a und B3b über die das Entspannungsorgan 16 der Schnellverdampfungs-Leitung 15 parallel mit unter Druck stehendem ver- kammer B3 zugeführt wird. Der in der Kammer B1 flüssigtem und in einer Düse 16 entspanntem Natur- plötzlich entstandene Dampf wird über eine Leitung gas beschickt werden. Die Betätigung der Ventile 17, 55 42 in dem Austauscher Eib rückkondensiert und über ΪΊα, 20, 28, 22, 25, 27, 29, 26, 35 ermöglicht den eine Leitung 43 unmittelbar in das Entspannungsabwechselnden Betrieb der Schnellverdampfungs- organ 37 geleitet. Das gesamte Schema der Anlage kammern B30 oder B3b. stimmt außer diesem zusätzlichen Element mit demit is filtered out by flowing it through a gaseous part exiting at 39, a plate of sintered metal fungskammer B 3 or any other filtering material through the exchanger E 3 , then through the This carries out the intended temperature exchanger E ia , emerges at 40, with a chamber B withstanding 5 and stress conditions. optionally the deposition of non-condensate from Fig. 5 of the drawing, which allows a detail of the 50 ized gas, while the liquid from the system illustrates, it can be seen that two of the chamber B 5 via a line 41 directly in flash evaporation chambers B 3a and B 3b via which the expansion element 16 is fed to the flash evaporation line 15 in parallel with the pressurized chamber B 3. The steam, which is liquid in the chamber B 1 and which is released in a nozzle 16 and which is suddenly created by nature, will be charged with gas via a line. The actuation of the valves 17, 55 42 in the exchanger E ib recondenses and via ΪΊα, 20, 28, 22, 25, 27, 29, 26, 35 enables one line 43 to be passed directly into the alternating expansion operation of the rapid evaporation element 37. The entire scheme of the system chambers B 30 or B 3b . except for this additional element, agrees with the
Es sei angenommen, daß sich die Kammer S30 in der Anlage nach F i g. 4 überein. Betrieb befindet, während die Kammer B3b aufge- 60 Somit wird mit der vorstehend erörterten Anlage frischt wird. Das Ventil 17 ist geöffnet, während das ,. , , ,, . Ventil 17a geschlossen ist, wobei die in B3a ent- L die Kühlung zwecks Beseitigung des CO2 in spannte Flüssigkeit gekühlt wird und sich in einen festem Zustand durch Entspannung des dieses flüssigen Teil und einen gasförmigen Teil aufteilt. In CO2 enthaltenden flüssigen Naturgases, dem flüssigen Teil schlägt das gesamte CO2 nieder, 65 2. die Rückkondensierung der aus der Entspandas in einem am unteren Abschnitt der Schnellver- nung entstandenen Dämpfe über den Kühlkreisdampfungskammer angeordneten Filter 18 zurück- lauf oder den zusätzlichen Kühlkreislauf für das gehalten wird. Das flüssige Naturgas wird in Rieh- brennbare Gas,It is assumed that the chamber S 30 is located in the system according to FIG. 4 match. Is in operation while chamber B 3b is being refilled with the system discussed above. The valve 17 is open while the,. ,, ,,. Valve 17a is closed, the cooling in B 3a being cooled to remove the CO 2 in tensioned liquid and splitting into a solid state by the expansion of this liquid part and a gaseous part. In the liquid natural gas containing CO 2, the liquid part precipitates all of the CO 2 , 65 2. the recondensation of the vapors created from the despandas in a filter 18 arranged at the lower section of the rapid venting via the cooling circuit vaporization chamber or the additional cooling circuit is believed to be. The liquid natural gas is converted into highly flammable gas,
3. die Wiedereinspritzung der kondensierten Dämpfe in die zu entspannende Flüssigkeit im Augenblick ihrer Entspannung vorgenommen.3. the re-injection of the condensed vapors into the liquid to be relaxed at the moment of its relaxation.
Die Entspannung kann entsprechend der in dem eingebrachten Gas enthaltenen CO2-Menge in einer oder mehreren Stufen erfolgen, wobei die in den Kühlkreisläufen verfügbare Wärme sowie die Temperaturen, bei denen diese Wärmekalorien verfügbar sind, somit die Dampfkondensationsdrücke sowie den Wert der Entspannung in der Schnellverdampfungskammer bestimmen.The expansion can take place in one or more stages according to the amount of CO 2 contained in the gas introduced, whereby the heat available in the cooling circuits and the temperatures at which these heat calories are available, thus the steam condensation pressures and the value of the expansion in the flash evaporation chamber determine.
Die Kondensation der durch die Entspannung plötzlich entstehenden Dämpfe ist ihrerseits eine unmittelbare Funktion des in dem eingebrachten Naturgasstrom enthaltenen Stickstoffprozentsatzes. Je mehr diese Dämpfe mit neutralen Gasen angereichert sind, um so mehr erfordert die Rückkondensation der Dämpfe eine Kühlflüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt. Nun sind die niedrigen Siedepunkte eine unmittelbare Funktion der in dem brennbaren Gas verbleibenden Menge neutralen Gases. Es besteht also als Funktion der Menge neutralen Gases in dem eingebrachten Naturgas zwischen der in dem brennbaren Gas enthaltenen Menge neutralen Gases und der in dem flüssigen Naturgas verbleibenden Menge neutralen Gases ein optimaler Gleichgewichtspunkt. Bei Prozentsätzen von neutralem Gas in dem eingebrachten Naturgas in der Größenordnung von 7 Molprozent kann die Menge neutralen Gases in dem flüssigen Gas 0,5% nicht übersteigen. Jedoch ist es gemäß dem Verfahren nach der Erfindung möglich, diese verbleibende Menge neutralen Gases zu erhöhen. The condensation of the vapors that suddenly arise as a result of the relaxation is in turn immediate Function of the nitrogen percentage contained in the natural gas stream introduced. The more These vapors are enriched with neutral gases, the more the recondensation requires Vape a coolant with a low boiling point. Now the low boiling points are an immediate one Function of the amount of neutral gas remaining in the combustible gas. So it exists as a function of the amount of neutral gas in the natural gas introduced between that in the combustible Gas contained amount of neutral gas and the amount remaining in the liquid natural gas neutral gas an optimal equilibrium point. At percentages of neutral gas in the introduced Natural gas on the order of 7 mole percent can reduce the amount of neutral gas in the liquid Gas do not exceed 0.5%. However, according to the method according to the invention, it is possible to increase this remaining amount of neutral gas.
Die Wiedereinspritzung der kondensierten Dämpfe über eine an der Entspannungsstelle der zu kühlenden und zu filternden Flüssigkeit angebrachte Einspritzdüse hat die Vermeidung einer Bildung von Feststoffablagerungen an der Entspannungsöffnung und folglich von Verstopfungen und die sofortige Wiederherstellung des Flüssigkeits-Dampf-Gleichgewichts in der Schnellverdampfungskammer und somit die maximale Verringerung des Neutralgasgehalts des gebildeten Dampfes zum Zweck, indem so seine Rückkondensierung erleichtert wird.The re-injection of the condensed vapors via one at the expansion point of the one to be cooled and the liquid to be filtered has been installed to prevent the formation of Solid deposits at the relief opening and consequently from blockages and immediate Restoration of the liquid-vapor equilibrium in the flash chamber and thus the maximum reduction in the neutral gas content of the steam formed for the purpose by so its Recondensation is facilitated.
Bei dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hat man festgestellt, daß bei normalen Neutralgaskonzentrationen in dem Naturgasstrom die in dem verflüssigten Naturgas belassene Neutralgasmenge 0,5 °/o nicht überschreiten konnte. Nun ist es zum Begrenzen der Verdampfungen während der Lagerung und während des Transportes von Interesse, diese Neutralgasmenge zu erhöhen, da sie das wesentlichste Element dieser Verdampfungen bildet. Wenn nämlich der Gehalt an neutralem Gas (beispielsweise Stickstoff) höher ist, bildet dieser einen erheblichen Teil der Verdampfungen, wodurch die Verluste an verflüssigtem Naturgas während der Lagerung wesentlich eingeschränkt werden. Zur Erhöhung der in dem verflüssigten Naturgas enthaltenen Stickstoffmenge verfährt man wie folgt (F i g. 7):In the above-described method according to the invention it has been found that with normal Neutral gas concentrations in the natural gas flow are those left in the liquefied natural gas The amount of neutral gas could not exceed 0.5%. Now it is time to limit the evaporation the storage and during the transport of interest to increase this amount of neutral gas, since they constitutes the most essential element of this evaporation. Namely, if the content of neutral gas (for example nitrogen) is higher, this forms a significant part of the evaporation, which the losses of liquefied natural gas during storage are significantly reduced. To increase the amount of nitrogen contained in the liquefied natural gas, proceed as follows (Fig. 7):
Das bei 8 völlig flüssige brennbare Gas wird nicht mehr in dem Austauscher U70, sondern in einer Schnellverdampfungskammer B6 entspannt, wobei der dampfförmige Teil der plötzlichen Verdampfung über eine Leitung 44 in den Austauscher E7b geleitet wird. Der flüssige Teil wird in drei Ströme aufgeteilt, von denen der eine über die Leitung 11 den Kopfkondensator der Kolonne V2, der zweite den Austauscher E7b speist, während der dritte der aus der Schnellverdampfungskammer B1 kommenden Flüssigkeit über ein Ventil 46 in einer Leitung 45 beigemischt und der Strom über die Leitung 38 aus der Anlage entleert wird.The flammable gas, which is completely liquid at 8, is no longer expanded in exchanger U 70 , but in a rapid evaporation chamber B 6 , the vaporous part of the sudden evaporation being conducted via a line 44 into exchanger E 7b. The liquid part is divided into three streams, one of which feeds the top condenser of column V 2 via line 11, the second feeds exchanger E 7b , while the third feeds the liquid coming from flash evaporation chamber B 1 via a valve 46 in a line 45 is added and the current is emptied from the system via line 38.
Auf diese Weise wird ein Teil der Flüssigkeit aus der Schnellverdampfungskammer der aus der letzten Filterstufe austretenden Flüssigkeit beigemischt, damit durch Mischung dieser beiden Flüssigkeiten der Gehalt an in dem verflüssigten Naturgas enthaltenen neutralem Gas erhöht wird. Somit kann eine genaue Steuerung der dem verflüssigten Naturgas beigemischten Neutralgasmenge erzielt werden, wodurch die Verluste an Naturgas während der Lagerung um mehr als 50% herabgesetzt werden können.In this way some of the liquid from the flash chamber becomes that from the last one The liquid is mixed into the filter stage, so that by mixing these two liquids the Content of neutral gas contained in the liquefied natural gas is increased. Thus, an accurate Control of the amount of neutral gas added to the liquefied natural gas can be achieved, whereby the loss of natural gas during storage can be reduced by more than 50%.
In Fig. 8 bis 11 sind Lagerungs- oder Speicherungsanlagen für das verflüssigte Naturgas schematisch dargestellt.In Figs. 8-11 are storage or storage facilities for the liquefied natural gas shown schematically.
A. Lagerung ohne erneute Verflüssigung derA. Storage without re-liquefaction of the
Verdampfungen (F i g. 8)Evaporation (Fig. 8)
Das verflüssigte Naturgas wird bei 50 einem Lagerungsbehälter 51 als Quelle zugeführt. Oberhalb des Flüssigkeitspegels bildet man ein Polster aus neutralem Gas, wie es durch die Fraktionierungskolonne V2 der vorstehend beschriebenen Anlagen erzeugt wird. Dieses bei 52 ankommende neutrale Gas wird in einem Pufferbehälter gespeichert, der aus einem normalen Gasbehälter 53 besteht, der an den Flüssigkeitsbehälter 51 an dessen Oberseite angeschlossen ist, wo ein Überdruckventil 54 es außerdem ermöglicht, der Brennstelle über 55 den Überdruck an neutralem Gas infolge des Füllens oder den Überdruck an Naturgas bei vollem Speicherbehälter 51 zuzuführen. Dann werden die Wärmeverluste nämlich nicht mehr durch die von dem unterkühlten verflüssigten Naturgas zugeführte erhebliche Wärme ausgeglichen.The liquefied natural gas is fed at 50 to a storage container 51 as a source. Above the liquid level, a cushion of neutral gas is formed, as is produced by the fractionation column V 2 of the systems described above. This neutral gas arriving at 52 is stored in a buffer container, which consists of a normal gas container 53, which is connected to the liquid container 51 at its top, where a pressure relief valve 54 also allows the combustion point to be over 55 the excess pressure of neutral gas due to the Filling or supplying the overpressure of natural gas when the storage tank 51 is full. Then the heat losses are no longer compensated for by the considerable heat supplied by the supercooled liquefied natural gas.
B. Lagerung mit erneuter Verflüssigung derB. Storage with re-liquefaction of the
Verdampfungen (Fig. 9 bis 11)Evaporation (Fig. 9 to 11)
An der Oberseite jedes Behälters 51 ist eine Kolonne 56 angebracht, die mit Umlenkplatten versehen ist, die ein intensives Mischen der Dämpfe aus dem Behälter mit der eingebrachten Flüssigkeit ermöglichen. Das unterkühlte verflüssigte Naturgas wird an der Oberseite der Kolonne bei 57 eingebracht. Es fließt von Platte zu Platte und wird in einem Trichter 58 aufgefangen, der am unteren Abschnitt der Kolonne angebracht ist und es ermöglicht, den Behälter 51 über ein Tauchrohr 59 als Quelle zu speisen. Die durch das Sieden der eingelagerten Flüssigkeit erzeugten Dämpfe entweichen, nachdem sie durch die Masse der über 57 ankommenden Flüssigkeit hindurchgeströmt sind, zwischen die Umlenkplatten der Kolonne 56 hindurch über eine Leitung 60. Bei ihrem Weg zwischen diesen Platten hindurch wird der größte Teil dieser Dämpfe durch die unterkühlte Flüssigkeit rückkondensiert.At the top of each container 51 there is attached a column 56 which is provided with baffle plates that allow intensive mixing of the vapors from the container with the liquid introduced. The supercooled liquefied natural gas is introduced at the top of the column at 57. It flows from plate to plate and is collected in a funnel 58 located at the bottom of the column is attached and makes it possible to feed the container 51 via a dip tube 59 as a source. the Vapors generated by the boiling of the stored liquid escape after passing through the Mass of the incoming liquid has flown through 57, between the baffles of the Column 56 through via line 60. As it travels between these plates, it becomes the largest Part of these vapors are recondensed by the supercooled liquid.
Die Sammelleitung 60 ist mit einem Gasbehälter 61 (F i g. 10) verbunden, der neutrale Gase aufnimmt, wie sie vorzugsweise mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung erzielt werden, wobei der Drucküberschuß in diesem Gasbehälter 61 über eine Leitung 62 abgefackelt wird. Eine solche Vorrichtung ist auf Anlagen anwendbar, die mit einem einzigen Speicherbehälter oder mit mehreren parallelgespeisten Speicherbehältern versehen sind. Wenn die AnlageThe manifold 60 is connected to a gas container 61 (Fig. 10) which receives neutral gases, as they are preferably achieved with the aid of the method according to the invention, the excess pressure is flared in this gas container 61 via a line 62. Such a device is on Systems can be used with a single storage tank or with several storage tanks fed in parallel are provided. When the plant
809 574/120809 574/120
mehrere getrennt gespeiste Speicherbehälter enthält, verwendet man vorzugsweise eine Vorrichtung, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, die eine gemeinsame Sammelleitung 63 enthält, die die Leitungsstutzen 60 der Behälter 51 a, 51b mit dem Gasbehälter 61 verbindet. Wenn der erste Behälter völlig gefüllt ist, kann man die Verdampfungen infolge der erheblichen Wärmezufuhr des unterkühlten flüssigen Naturgases nicht mehr kompensieren. Die im Laufe der Wiedererwärmung des Speichergutes erzeugten Dämpfe werden also der gemeinsamen Sammelleitung 63 zugeführt, von wo sie zum größten Teil durch den Behälter 51 b während seines Füllens angesaugt und durch das unterkühlte flüssige Naturgas in diesem Behälter erneut verflüssigt werden.includes multiple separately-powered storage containers, there is preferably used an apparatus, as shown in Fig. 11, which includes a common manifold 63, the pipe stub 60 of the container 51 a, 51b connects with the gas container 61. When the first container is completely full, the evaporation due to the considerable heat input of the supercooled liquid natural gas can no longer be compensated for. In the course of the reheating of the storage material vapors generated are supplied so the common manifold 63, from where they b for the most part by the container 51 sucked during its filling and reliquefied by the subcooled liquid natural gas in this container.
Dieses Verfahren zur Verflüssigung der erzeugten Dämpfe läßt sich während der Beladung eines Methan-Frachtschiffes anwenden. In diesem Fall werden die Verdampfungen der gemeinsamen Sammelleitung der Speicherbehälter zugeführt, wobei dann das durch die Fabrik erzeugte verflüssigte Naturgas auf eine solche Temperatur gekühlt wird, daß diese Dämpfe während des Beladens des Schiffes in den Speicherbehältern zu einem großen Teil erneut verflüssigt werden. Außer dem Gasschwall zu Beginn der Beladung oder Einlagerung können so nahezu die gesamten Dämpfe erneut verflüssigt werden.This method of liquefying the vapors generated can be used while a methane cargo ship is being loaded use. In this case, the evaporations are fed to the common collecting line of the storage container, in which case the liquefied natural gas produced by the factory is cooled to such a temperature that this Much of the vapors re-liquefied in the storage tanks during the loading of the ship will. In addition to the gas surge at the beginning of loading or storage, almost all of the vapors are liquefied again.
Auf Grund der Verwendung des mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielten unterkühlten verflüssigten Naturgases und eines einwandfrei dehydrierten neutralen Gases, wie man es mit diesem Verfahren erhält, werden die Verluste während der Lagerung erheblich verringert.Due to the use of the supercooled obtained with the aid of the method according to the invention liquefied natural gas and a perfectly dehydrated neutral gas, as can be done with this process the losses during storage are significantly reduced.
Das erfindungsgemäße Verflüssigungsverfahren ermöglicht also eine wesentliche Verbesserung der Verflüssigung, Reinigung und Lagerung von Naturgasen.The liquefaction process according to the invention thus enables a significant improvement in liquefaction, Purification and storage of natural gases.
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