DE1272943B - Verfahren zur Abkuehlung einer Gasmischung auf niedrige Temperatur - Google Patents

Verfahren zur Abkuehlung einer Gasmischung auf niedrige Temperatur

Info

Publication number
DE1272943B
DE1272943B DEA40321A DEA0040321A DE1272943B DE 1272943 B DE1272943 B DE 1272943B DE A40321 A DEA40321 A DE A40321A DE A0040321 A DEA0040321 A DE A0040321A DE 1272943 B DE1272943 B DE 1272943B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
liquid
fraction
volatile
line
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
DEA40321A
Other languages
English (en)
Inventor
Maurice Grenier
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.)
Air Liquide SA
Original Assignee
Air Liquide SA
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
Priority claimed from FR863820A external-priority patent/FR1302989A/fr
Application filed by Air Liquide SA filed Critical Air Liquide SA
Priority claimed from FR988679A external-priority patent/FR86485E/fr
Publication of DE1272943B publication Critical patent/DE1272943B/de
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
    • F25J3/0228—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 characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—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 characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/09—Purification; Separation; Use of additives by fractional condensation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas
    • C10G5/06—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas by cooling or compressing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0201—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration
    • F25J1/0202—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration in a quasi-closed internal refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0229—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock
    • F25J1/0231—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock for the working-up of the hydrocarbon feed, e.g. reinjection of heavier hydrocarbons into the liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0237—Heat exchange integration integrating refrigeration provided for liquefaction and purification/treatment of the gas to be liquefied, e.g. heavy hydrocarbon removal from natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • F25J1/025—Details related to the refrigerant production or treatment, e.g. make-up supply from feed gas itself
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • 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
    • F25J3/0204—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 characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • 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
    • F25J3/0228—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 characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—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 characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • 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
    • F25J3/0228—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 characterised by the separated product stream
    • F25J3/0242—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 characterised by the separated product stream separation of CnHm with 3 carbon atoms or more
    • 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
    • F25J3/0228—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 characterised by the separated product stream
    • F25J3/0247—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 characterised by the separated product stream separation of CnHm with 4 carbon atoms or more
    • 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
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • 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
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • 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
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • 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
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/80—Processes or apparatus using separation by rectification using integrated mass and heat exchange, i.e. non-adiabatic rectification in a reflux exchanger or dephlegmator
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • 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
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • 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
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/64—Propane or propylene
    • 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
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/66—Butane or mixed butanes
    • 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
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/34—Details about subcooling of liquids

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
F 25 j
Deutsche Kl.: 17 g-2/02
Nummer: 1272 943
Aktenzeichen: P 12 72 943.0-13 (A 40321)
Anmeldetag: 29. Mai 1962
Auslegetag: 18. Juli 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung einer Gasmischung auf niedrige Temperatur und zur Gewinnung mindestens eines Bestandteils dieser Mischung im flüssigen Zustand, wobei die Gasmischung einer fraktionierten Kondensation unter einem verhältnismäßig hohen Druck unterworfen wird und mindestens die eine der kondensierten Fraktionen auf einen mittleren Druck entspannt, im Wärmeaustausch mit der Mischung im Verlauf der Kondensation verdampft, sodann wieder komprimiert und mit der zu kühlenden Gasmischung vereinigt wird, während der im flüssigen Zustand zu gewinnende Bestandteil nach seiner Kondensation unterkühlt, auf einen niedrigen Druck entspannt und abgezogen wird.
In der belgischen Patentschrift 595 095 wurde bereits ein Verfahren beschrieben, bei dem das Naturgas unter einem hohen Druck, der über dem kritischen Druck des Methans liegt, einer Endabkühlung durch Wärmeaustausch mit einem Teil des gekühlten, auf Niederdruck entspannten und verflüssigten Naturgases unterzogen wird, der anschließend wieder komprimiert und mit dem zu verflüssigenden Naturgas vereinigt wird; das verbleibende Naturgas wird dann ebenfalls auf Niederdruck entspannt und verflüssigt und darauf in einen Speicherbehälter geschickt. Seine Endabkühlung ist derart, daß sich im Verlauf seiner Entspannung vor Einführung in den Speicherbehälter nur ein kleiner Anteil verflüchtigt. Dieses Verfahren hat den Mangel, daß eine ausreichende Endabkühlung des Naturgases zur Vermeidung der Bildung eines zu großen Dampfanteils bei seiner Entspannung die Rückführung des auf tiefe Temperatur gekühlten Hauptmethananteils erfordert. Dadurch werden die Abmessungen der Kälteaustauscher beträchtlich vergrößert, und es ergibt sich zwangläufig ein wesentlicher Energieverbrauch für die Wiederverdichtung des Kreislaufmethananteils.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine ausreichende Abkühlung des Naturgases vor seiner Entspannung auf Niederdruck sicherzustellen, damit die Gesamtmenge des auf Niederdruck entspannten Naturgases sich in flüssiger Phase befindet. Dadurch wird es möglich, die Strömungsmenge des Kreislaufgases, die mit dem zu verflüssigenden Naturgas vereinigt wird, zu vermindern und in dieses Kreislaufgas nur einen kleinen Bruchteil des im zu verflüssigenden Naturgas vorhandenen Methans zurückzuschicken.
Für die Kälteerzeugung bei Temperaturen oberhalb der Verflüssigung der Luft, also beispielsweise im Bereich zwischen —60 und —180° C, verwendet Verfahren zur Abkühlung einer Gasmischung
auf niedrige Temperatur
Anmelder:
L'Air Liquide, Societe Anonyme pour l'Etude et !'Exploitation des Precedes Georges Claude,
Paris
Vertreter:
Dr. H.-H. Willrath, Patentanwalt,
6200 Wiesbaden, Hildastr. 18
Als Erfinder benannt:
Maurice Grenier, Paris
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 5. September 1961 (872325) --
man gewöhnlich das sogenannte Kaskadenverfahren, bei dem eine erste Kühlflüssigkeit unter Druck verflüssigt, bei Unterdruck entspannt und sodann unter Wärmeaustausch mit einer zweiten flüchtigeren, unter Druck stehenden Kälteflüssigkeit verdampft wird, wobei letztere zum Kondensieren gebracht wird. Anschließend wird die zweite Kälteflüssigkeit bei Unterdruck entspannt und verdampft usf. Dieses Verfahren bedingt eine sehr komplizierte Apparatur mit beträchtlichen Steuerungs- und Regelungsschwierigkeiten.
Kürzlich wurde vorgeschlagen (A. P. Kleemenko, Bericht des Kältekongresses in Kopenhagen, 1959, S. 34), einen Kühlzyklus mit der Bezeichnung »Kaskadenzyklus mit einheitlicher Strömung« anzuwenden, bei dem mindestens ein Teil der kondensierten Fraktionen entspannt und im Wärmeaustausch mit der während der Abkühlung unter Druck stehenden Mischung verdampft wird, wonach sie wieder auf den Ausgangsdruck zurückkomprimiert und mit der unter Druck stehenden Mischung vereinigt wird. Beispielsweise wird im Fall der Verflüssigung von Erdgas dieses unter Druck stehende Gas einer fraktionierten Verflüssigung der an Butan und an Propan und sodann der an Äthan reichen Fraktionen unterzogen, wobei jede Fraktion auf Atmosphärendruck entspannt und sodann in Wärmeaustausch mit dem unter Druck stehenden Erdgas wieder verdampft wird; das weiterhin unter Druck gasförmig bleibende Methan wird sodann auf
809 570/203
3 4
Atmosphärendruck entspannt und teilweise ver- In der Zeichnung ist eine Anlage zur Durchfüh-
flüssigt, wobei die Methandämpfe ebenfalls durch rung des Verfahrens nach der Erfindung beispiels-
Wärmeaustausch mit dem unter Druck stehenden halber dargestellt.
Erdgas wieder aufgewärmt, mit den vorher ge- Das zu verflüssigende Naturgas, das unter einem trennten Fraktionen wieder vereinigt, auf den Druck 5 Druck von 30 kg/cm2 und mit einer Temperatur von
des Erdgases wieder komprimiert und sodann mit ungefähr 30° C in einer Menge von etwa 1000 Nm3/h
diesem vereinigt werden. anfällt, hat folgende Zusammensetzung: Bei einem solchen Zyklus benötigt man nur einen
einzigen Kompressor an Stelle eines Kompressors je Methan 83,7
Kälteflüssigkeit. Der Energieaufwand der Kompres- io Äthan 7,9
sion ist demgemäß höher als bei einem Kaskaden- Propan 2,1
zyklus der schon früher bekannten Art mit ge- Butan 10
trennten Strömungen. Andererseits ist die Trennung „.. , '-"","", , · il ^ e\
der weniger flüchtigen Fraktionen durch fraktionierte Stickstoff und andere leichte Gase... 5,3
Kondensation nicht sehr gut, wodurch Schwierig- 15
keiten bedingt werden, insbesondere dann, wenn Diesem Gas, das durch Leitung 1 in die Anlage
man gewisse ihrer Bestandteile in reinem Zustand eintritt, wird über die Leitung 2 eine gasförmige, an abtrennen will. schwereren Kohlenwasserstoffen als Methan reiche
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch Kreislauffraktion, deren Entstehung weiter unten gekennzeichnet, daß die Unterkühlung des im flüssi- 20 geschildert werden soll, zugesetzt. Die Abkühlung gen Zustand zu gewinnenden Bestandteils durch erfolgt in den Wärmeaustauschern 10 bis 16, wäh-Verdampfung einer Fraktion erfolgt, die flüchtiger rend die Rektifizierkolonnen 18 und 19 die Abscheiist als der genannte Bestandteil und während der dung einer an Propan und Butan angereicherten fraktionierten Kondensation der Gasmischung in flüssigen Fraktion ermöglichen. Durch Entgasung gasförmigem Zustand bleibt, durch Wärmeaustausch 25 werden dem verflüssigten Gas in der Rektifiziermit einer weniger flüchtigen, vorher auf einen unter kolonne 17 seine flüchtigeren Bestandteile entzogen, den Druck der fraktionierten Kondensation ent- bevor es entspannt und einer Lagerstelle zugeleitet spannten Flüssigkeit verflüssigt worden ist und vor wird,
der Unterkühlung entspannt wird. Die Abkühlung des Erdgases erfolgt folgender-
Das Verfahren bietet den Vorteil einer Ver- 30 maßen: Die Mischung aus Erdgas und Kreislaufflüssigung von unter verhältnismäßig geringem Druck dämpfen wird über die Leitung 3 in den Wärmeausanfallendem Erdgas und gegebenenfalls Abscheidung tauscher 10 eingeleitet, wo sie sich auf ungefähr von Methan, Butan, Propan und Äthan aus einem —15° C im Wärmeaustausch mit einer Mischung aus solchen Gas in sehr reinem Zustand. Die Durch- Gas und Flüssigkeit unter ungefähr 7 kg/cm2 abkühlt, führung des Verfahrens ist mit einer sehr einfachen 35 die durch die Leitung 84 eingeleitet wird; gleichzeitig Steuerung und Regelung in der Verflüssigungs- und wird eine aus Leitung 90 kommende flüssige, an Bu-Trennanlage möglich. tan reiche Fraktion hindurchgeleitet, die eine Unter-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Er- kühlung erfahren soll. Im Verlauf dieser Abkühlung findung ist der Druck, unter dem die Verdampfung kondensiert aus dem Erdgas eine an Butan reiche der flüchtigeren Fraktion erfolgt, gleich dem Ver- 40 Flüssigkeit aus, die sich von dem im Abscheider 4 dampfungsdruck derjenigen Fraktionen, die zur verbleibenden Gas trennt. Diese Flüssigkeit wird Wiederkomprimierung bestimmt sind, und die fluch- über die Leitung 6 dem Wärmeaustauscher 11 zugetigere Fraktion wird mit den letztgenannten Frak- leitet, wo sie auf etwa — 500C abgekühlt und sodann tionen vereinigt. Man kann diese Verdampfung auch über die Leitung 78 und das Entspannungsventil 79 ganz oder teilweise bei einem Druck durchführen, 45 mit den Kreislaufdämpfen vereinigt wird, die am der niedriger ist als der Druck der Verdampfung kalten Ende des Wärmeaustauschers 11 ankommen, derjenigen Fraktionen, die zur Wiederkomprimierung in denen die Flüssigkeit dann während deren Er- und Wiedervereinigung mit der zu kühlenden Gas- wärmung verdampft.
mischung bestimmt sind, aber die verdampfte fluch- Das verbleibende Erdgas wird über die Leitung 5
tigere Fraktion, die nun nicht mit den letztgenannten 50 dem Wärmeaustauscher 11 zugeleitet und dort eben-Fraktionen vereinigt werden kann, muß nun abge- falls auf — 500C abgekühlt. Dabei kondensiert eine saugt werden. an Butan und Propan angereicherte Flüssigkeit aus,
Die flüchtigere verflüssigte Fraktion wird vor ihrer die dann in dem Abscheider 7 vom Restgas getrennt Entspannung im Wärmeaustausch mit sich selbst wird. Diese Flüssigkeit fließt über die Leitung 9 in unterkühlt mit der gleichen Wirkung wie bei dem 55 den Wärmeaustauscher 12, wo sie auf etwa —70° C in flüssigem Zustand zu erzeugenden Bestandteil. abgekühlt wird, und wird dann über Leitung 74 und
Im Fall der Verflüssigung von Erdgas, das häufig Entspannungsventil 75 in die am selben Wärmeauseine gewisse Menge Stickstoff enthält, der flüchtiger tauscher ankommenden Kreislaufdämpfe eingeleitet, ist als das zu verflüssigende Methan, benutzt man Das aus dem Abscheider 7 über Leitung 8 abge-
als die flüchtigere Fraktion, die zur Unterkühlung 60 zogene Restgas wird im Wärmeaustauscher 12 ebendes verflüssigten Methans herangezogen wird, eine falls auf —70° C abgekühlt; die hierbei auskonden-Mischung von Methan und Stickstoff, die nach der sierende, an Propan reiche Flüssigkeit wird vom Verflüssigung des Methans als gasförmiger Rückstand Abscheider 20 über die Leitung 22 dem Wärmeausvorliegt; nach ihrer Verdampfung und Wiedererwär- tauscher 13 zugeführt und in letzterem auf -850C mung bis in Nähe der Umgebungstemperatur wird 65 abgekühlt; ein erster Teil hiervon wird über Leitung zumindest ein Teil dieser Mischung abgezogen. 70 und Entspannungsventil 71 den dem Wärmeaus-Dieser Teil kann beispielsweise als Brenngas für die tauscher 13 zuströmenden kalten Dämpfen zugesetzt; Speisung von Heizungen dienen. ein zweiter Teil wird über Leitung 65 und Entspan-
5 6
nungsventil 66 in das den Wärmeaustauscher 16 Leitung 58 eintritt, bevor es auf Lager gezogen wird,
verlassende, von verflüssigtem Methan getrennte Gas Das flüssige Methan fließt anschließend nacheinander
eingeleitet. durch Leitungen 46 und 48 und Wärmeaustauscher
Die den Abscheider 20 verlassende Druckgas- 47 und 49, in denen ein Wärmeaustausch mit einer an
mischung fließt über Leitung 21 in den Wärmeaus- 5 Propan und Butan reichen Flüssigkeit erfolgt; darauf
tauscher 13, wo sie auf —85° C abgekühlt wird; die wird es etwa mit Umgebungstemperatur durch Lei-
auskondensierende, an Äthan angereicherte Flüssig- tung 50 abgezogen und der Verwendung zugeführt,
keit fließt vom Abscheider 23 über Leitung 25 zum beispielsweise, falls es einen erhöhten Methangehalt
Wärmeaustauscher 14 und wird dort auf etwa hat, als Brennstoff.
—100° C unterkühlt; sie fließt dann durch Leitung io Wie erwähnt, ermöglicht es die Rektifizierkolonne
51 zum Wärmeaustauscher 16 und wird dort erneut 17, die unten durch die Rohrschlangen 31 und 36 auf ungefähr -1250C abgekühlt. Am kalten Ende beheizt und am oberen Ende durch die von Leitung dieses Wärmeaustauschers wird die Flüssigkeit in 33 ankommende unterkühlte Flüssigkeit gekühlt zwei Teile aufgeteilt; der Hauptteil wird über Leitung wird, die letzten Anteile der im flüssigen Methan ge-54 und Entspannungsventil 55 dem in der Rektifizier- 15 lösten flüchtigeren Gase auszuscheiden. Das flüssige kolonne 17 von flüssigem Methan getrennten Kreis- Methan wird vom Boden der Kolonne über die Leilaufgas zugesetzt; der andere Teil wird über Leitung tung 56 abgezogen, im Austauscher 38 unterkühlt,
52 nach Entspannung auf etwa 7 kg/cm2 im Entspan- daraus durch Leitung 57 abgezogen und nach Zusatz nungsventil 53 oben in die Kolonne 17 eingeführt. einer höhersiedenden, entspannten, flüssigen Fraktion
Das am Austritt des Abscheiders 23 Übrigblei- 20 durch Leitung 113 über Leitung 58 in den Ausbende, vom Hauptteil der Kohlenwasserstoffe mit tauscher 44 eingeführt, um darin weiter auf etwa Ausnahme von Methan freie Gas fließt über die —162° C unterkühlt zu werden. Von hier wird das Leitung 24 zum Wärmeaustauscher 14, wo es auf flüssige Methan durch Leitung 59 und Entspannungs-—100° C abgekühlt wird. Ein Teil des Methans kon- ventil 60 annähernd bei Luftdruck auf Speicher gedensiert und gelangt in den Abscheider 26; der Rest 25 zogen. Diese Flüssigkeit enthält nur noch Spuren fließt über Leitung 27 zum Wärmeaustauscher 15, von Stickstoff und anderen, flüchtigeren Gasen als wo eine weitere Abkühlung auf etwa — 1050C er- Methan.
folgt, so daß sich hier nun der Hauptteil des Rest- Den über Leitung 61 vom Kopf der Kolonne 17
methans verflüssigt und am Boden sammelt, bevor abgezogenen flüchtigen Dämpfen wird über Leitung er über Leitung 29 mit dem den Abscheider 26 über 30 54 und Ventil 55 an Äthan angereicherte Flüssigkeit die Leitung 28 verlassenden, schon vorher verflüssig- zugesetzt, die aus dem Abscheider 23 abgezogen und ten Teil vereinigt wird. Das so vereinigte flüssige in den Wärmeaustauschern 14 und 16 unterkühlt Methan fließt über Leitung 30 zu einer Rohr- worden ist; außerdem wird diesen flüchtigen, durch schlange 31, in der es mit dem Sumpf der Rektifizier- Leitung 62 abgeführten Dämpfen über Leitung 42 kolonne 17 in Wärmeaustausch steht und unterkühlt 35 stickstofireiches Gas zugesetzt, das im Ventil 41 entwird; sodann fließt das flüssige Methan durch Lei- spannt und im Wärmeaustauscher 38 im Gegenstrom tung 32 zum Wärmeaustauscher 16, wo es eine letzte zum flüssigen Methan aufgewärmt worden ist. Nach Abkühlung auf —125° C erfährt und dann über Verdampfung und Aufwärmung im Wärmeaus-Leitung 33 und ein Entspannungsventil 34 am Kopf tauscher 16 auf —125° C werden diese Dämpfe in die Kolonne 17 eingeleitet wird. 40 durch Leitung 64 abgeführt und mit an Propan an-
Das restliche, im Wärmeaustauscher 15 nicht kon- gereicherter Flüssigkeit vermischt, die vom Abdensierte Gas, das beispielsweise aus einer Mischung scheider 20 geliefert, im Wärmeaustauscher 13 untervon 70 % Methan und 30 % Stickstoff von etwa kühlt und im Ventil 66 entspannt wird. Der vereinigte —105° C besteht, fließt über die Leitung 35 zur Strom fließt durch Leitung 67 in den Austauscher 15, Rohrschlange 36 am Boden der Kolonne 17. Auf 45 daraus durch Leitung 68 in den Austauscher 14. Der etwa —125° C abgekühlt fließt das Gas dann durch aufgewärmte, daraus durch Leitung 69 abgezogene Leitung 37 zum Wärmeaustauscher 38 zusammen mit Strom hat sich mit einer unterkühlten Propanfraktion dem vom Boden der Kolonne 17 abgezogenen flüssi- vermischt, die im Ventil 71 entspannt worden ist. Er gen Methan und wird auf —145° C abgekühlt. Nach wird dann durch Leitung 72 in den Wärmeaus-Austritt aus dem Wärmeaustauscher 38 über Leitung 50 tauscher 13 eingeführt. Der vereinigte und darin auf-39 wird das Gas in zwei Teile aufgeteilt. gewärmte Strom wird durch Leitung 73 abgezogen.
Der erste, durch die Leitung 40 fließende Teil wird Nachdem er mit einer flüssigen unterkühlten Butanim Ventil 41 auf etwa 7 kg/cm2 entspannt und kehrt Propan-Fraktion, die im Ventil 75 entspannt wurde, zum kalten Ende des Wärmeaustauschers 38 zurück, vermischt worden ist, wird er durch Leitung 76 in um eine erste Unterkühlung des aus der Rektifizier- 55 den Wärmeaustauscher 12 eingeführt. Der verkolonne 17 abgezogenen flüssigen Methans zu bewir- einigte, hierin verdampfte und aufgewärmte Strom ken, und wird dann über die Leitung 42 in die vom wird durch Leitung 77 abgezogen. Nach Zugabe einer Kopf der Kolonne 17 durch Leitungen 61 und 62 im Ventil 79 entspannten, flüssigen, unterkühlten abgezogenen Dämpfe eingeleitet und mit diesen über Butanfraktion wird er durch Leitung 80 in den Leitung 63 in den Wärmeaustauscher 16 geführt. Der 60 Wärmeaustauscher 11 eingeführt. Der vereinigte zweite Teil der aus Methan und Stickstoff bestehen- Strom wird nach Verdampfung und Aufwärmung den Mischung mit niedriger Temperatur wird über durch Leitung 81 abgezogen. Nach Zugabe von im die Leitung 43 in den Wärmeaustauscher 44 einge- Ventil 83 entspannter flüssiger, unterkühlter Butanleitet und erfährt dort eine letzte Abkühlung auf fraktion wird er durch Leitung 84 in den Wärmeausetwa —165° C, wonach er im Ventil 45 auf etwa 65 tauscher 10 eingeführt. Der vereinigte Strom wird 2 kg/cm2 entspannt und wieder in diesen Wärmeaus- verdampft und schließlich hierin aufgewärmt. Die tauscher eingeleitet wird, um eine letzte Unterküh- den Wärmeaustauscher 10 über Leitung 85 verlung des flüssigen Methans zu bewirken, das über die lassende Kreislauffraktion wird durch den Korn-
pressor 86 wieder auf den etwa 30 kg/cm2 betragenden Ausgangsdruck des Erdgases gebracht.
Die wieder hochverdichtete Fraktion wird dann über Leitung 87 dem Wasserkühler 88 zugeleitet, der mit einer Kühlschlange 89 ausgestattet ist. Das nicht kondensierte Gas wird über Leitung 2 mit dem zu verflüssigenden Erdgas vereinigt. Der im Kühler auskondensierte Teil, der in erster Linie aus Butan und Propan besteht, wird über Leitung 90 zum Wärmeaustauscher 10 geleitet, wo er unterkühlt wird. Ein erster Teil dieses Kondensats wird über Leitung 82 und Entspannungsventil 83 der Niederdruckkreislauffraktion im Verlauf der Aufheizung am kalten Ende des Wärmeaustauschers 10 zugegeben. Der zweite Teil dieser Fraktion fließt durch Leitung 91, wird im Entspannungsventil 92 auf 15 kg/cm2 entspannt und den Rektifizierkolonnen 18 und 19 zugeleitet, die zur Ausscheidung des laufend eingeleiteten Propans und Butans bestimmt sind. Zu diesem Zweck wird die Kolonne 18 am Boden mit einer ao Dampfschlange 93 beheizt; die flüchtigeren Fraktionen (Stickstoff, Methan, Äthan) sammeln sich am Kopf, werden im Ventil 103 auf 11 kg/cm2 entspannt und nach Zusatz der aus der Kolonne 19 abgezogenen restlichen flüchtigen Fraktion über das Ventil 104 durch Leitung 105 zum Wärmeaustauscher 49 geführt, wo sie, wie bereits erwähnt, im Verlauf der Erwärmung im Gegenstrom zu der Methan-Stickstoffmischung fließen. Auf etwa — 300C abgekühlt werden die flüchtigen Dämpfe durch Leitung 106, Ent-Spannungsventil 107 und Leitung 108 mit der Kreislauffraktion während der Erwärmung am kalten Ende des Wärmeaustauschers 10 vereinigt.
Die flüssige Mischung aus Propan und Butan vom Boden der Kolonne 18 wird über Leitung 94 und Entspannungsventil 95 in den mittleren Bereich der zweiten Rektifizierkolonne 19 unter etwa 11 kg/cm2 eingeleitet. Diese Kolonne wird unten mittels einer Dampfschlange 96 beheizt und oben durch eine von Wasser durchflossene Schlange 97 gekühlt. Die oben abgehenden flüchtigen Dämpfe gelangen über Ventil 104 zur Vereinigung mit den am Kopf der Kolonne 18 abgezogenen Dämpfen. Außerdem wird am Boden der Kolonne 19 über Leitung 98 eine an Butan angereicherte flüssige Fraktion abgezogen, die im Wasserkühler 99 mit Kühlschlange 100 abgekühlt und dann über Leitung 101, Entspannungsventil 102 und Leitung 108 am kalten Ende des Wärmeaustauschers 10 in die Kreislauffraktion eingeführt wird.
Im oberen Teil der Kolonne 19, etwa bei 109, wird über die Leitungen 110, 111 eine an Propan und Butan reiche Flüssigkeit abgezogen und den Wärmeaustauschern 49 und 47 zugeleitet, wo sie im Wärmeaustausch mit der erwähnten Mischung aus Methan und Stickstoff von +100C auf etwa -1450C abgekühlt wird. Die Flüssigkeit wird dann im Ventil 112 auf etwa 7 kg/cm2 entspannt und mit dem flüssigen Methan am Eintritt in den Unterkühlungs-Wärmeaustauscher 44 vereinigt.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Abkühlung einer Gasmischung auf niedrige Temperatur und zur Gewinnung mindestens eines Bestandteils der Mischung im flüssigen Zustand, bei dem die Gasmischung einer fraktionierten Kondensation unter einem verhältnismäßig hohen Druck unterworfen wird und mindestens die eine der kondensierten Fraktionen auf einen mittleren Druck entspannt, in Wärmeaustausch mit der Mischung im Verlauf der Kondensation verdampft, sodann wieder komprimiert und mit der zu kühlenden Gasmischung vereinigt wird, während der im flüssigen Zustand zu gewinnende Bestandteil nach seiner Kondensation unterkühlt, auf einen niederen Druck entspannt und abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkühlung (38, 44) des im flüssigen Zustand zu gewinnenden Bestandteils durch Verdampfung einer Fraktion erfolgt, die flüchtiger ist als der genannte Bestandteil und während der fraktionierten Kondensation der Gasmischung in gasförmigem Zustand bleibt, durch Wärmeaustausch (36) mit einer weniger flüchtigen, vorher auf einen unter den Druck der fraktionierten Kondensation entspannten Flüssigkeit verflüssigt worden ist und vor der Unterkühlung (38, 44) entspannt wird (41, 45).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, unter dem die Verdampfung (38) der flüchtigeren Fraktion erfolgt, gleich dem Verdampfungsdruck derjenigen Fraktionen ist, die zur Wiederkomprimierung (86) bestimmt sind, und daß die flüchtigere Fraktion mit den letztgenannten Fraktionen vereinigt (42) wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtigere, verflüssigte Fraktion vor ihrer Entspannung (41, 45) im Wärmeaustausch mit sich selbst unterkühlt (38, 44) wird.
In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1273 355; belgische Patentschrift Nr. 595 095; USA.-Patentschriften Nr. 2 041725, 2500118; A. P. Kleemenko, Bericht des Kältekongresses in Kopenhagen, 1959, S. 34 bis 39.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 570/203 7.68 © Bundesdruckerei Berlin
DEA40321A 1961-06-01 1962-05-29 Verfahren zur Abkuehlung einer Gasmischung auf niedrige Temperatur Pending DE1272943B (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR863820A FR1302989A (fr) 1961-06-01 1961-06-01 Procédé de refroidissement d'un mélange gazeux à basse température
FR872325A FR80294E (fr) 1961-06-01 1961-09-05 Procédé de refroidissement d'un mélange gazeux à basse température
FR988679A FR86485E (fr) 1961-06-01 1964-09-18 Procédé de refroidissement d'un mélange gazeux à basse température

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1272943B true DE1272943B (de) 1968-07-18

Family

ID=44023001

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19621776261 Pending DE1776261A1 (de) 1961-06-01 1962-05-29 Verfahren zur kuehlung eines gasgemisches und zur gewinnung mindestens eines bestandteiles des gemisches im fluessigem zustand
DEA40321A Pending DE1272943B (de) 1961-06-01 1962-05-29 Verfahren zur Abkuehlung einer Gasmischung auf niedrige Temperatur
DE19621626562 Pending DE1626562A1 (de) 1961-06-01 1962-05-29 Verfahren zur Gewinnung eines Bestandteiles einer Gasmischung in fluessigem Zustand

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19621776261 Pending DE1776261A1 (de) 1961-06-01 1962-05-29 Verfahren zur kuehlung eines gasgemisches und zur gewinnung mindestens eines bestandteiles des gemisches im fluessigem zustand

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19621626562 Pending DE1626562A1 (de) 1961-06-01 1962-05-29 Verfahren zur Gewinnung eines Bestandteiles einer Gasmischung in fluessigem Zustand

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3218816A (de)
DE (3) DE1776261A1 (de)
FI (1) FI48779C (de)
FR (1) FR80294E (de)
GB (1) GB1012443A (de)
NL (2) NL137630C (de)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE30085E (en) * 1965-03-31 1979-08-28 Compagnie Francaise D'etudes Et De Construction Technip Method and apparatus for the coding and low temperature liquefaction of gaseous mixtures
US3364685A (en) * 1965-03-31 1968-01-23 Cie Francaise D Etudes Et De C Method and apparatus for the cooling and low temperature liquefaction of gaseous mixtures
FR1481924A (fr) * 1965-06-25 1967-05-26 Air Liquide Procédé de liquéfaction d'un gaz volatil
US3503220A (en) * 1967-07-27 1970-03-31 Chicago Bridge & Iron Co Expander cycle for natural gas liquefication with split feed stream
GB1181049A (en) * 1967-12-20 1970-02-11 Messer Griesheim Gmbh Process for the Liquifaction of Natural Gas
US3507127A (en) * 1967-12-26 1970-04-21 Phillips Petroleum Co Purification of nitrogen which contains methane
DE1551612B1 (de) * 1967-12-27 1970-06-18 Messer Griesheim Gmbh Verfluessigungsverfahren fuer Gasgemische mittels fraktionierter Kondensation
US3541802A (en) * 1968-06-25 1970-11-24 Judson S Swearingen Recovery of condensable products from gaseous mixtures
US3548606A (en) * 1968-07-08 1970-12-22 Phillips Petroleum Co Serial incremental refrigerant expansion for gas liquefaction
GB1279088A (en) * 1968-11-29 1972-06-21 British Oxygen Co Ltd Gas liquefaction process
US3581511A (en) * 1969-07-15 1971-06-01 Inst Gas Technology Liquefaction of natural gas using separated pure components as refrigerants
DE1939114B2 (de) * 1969-08-01 1979-01-25 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verflüssigungsverfahren für Gase und Gasgemische, insbesondere für Erdgas
US3690114A (en) * 1969-11-17 1972-09-12 Judson S Swearingen Refrigeration process for use in liquefication of gases
FR2123095B1 (de) * 1970-12-21 1974-02-15 Air Liquide
US3882689A (en) * 1972-12-27 1975-05-13 Phillips Petroleum Co Flashing liquid refrigerant and accumulating unvaporized portions at different levels of a single vessel
US4325231A (en) * 1976-06-23 1982-04-20 Heinrich Krieger Cascade cooling arrangement
DE2628007A1 (de) * 1976-06-23 1978-01-05 Heinrich Krieger Verfahren und anlage zur erzeugung von kaelte mit wenigstens einem inkorporierten kaskadenkreislauf
SU710908A1 (ru) * 1977-06-23 1980-01-25 Предприятие П/Я В-2913 Способ получени водорода из углеводородной газовой смеси
US4331461A (en) * 1978-03-10 1982-05-25 Phillips Petroleum Company Cryogenic separation of lean and rich gas streams
US4238211A (en) * 1978-11-20 1980-12-09 Helix Technology Corporation Method of employing a first contaminant to prevent freeze-out of a second contaminant during cryogenic processing of a gaseous stream
US4388092A (en) * 1981-01-27 1983-06-14 Chiyoda Chemical Engineering & Construction Method for processing LNG for Rankine cycle
US5157925A (en) * 1991-09-06 1992-10-27 Exxon Production Research Company Light end enhanced refrigeration loop
US7637122B2 (en) * 2001-05-04 2009-12-29 Battelle Energy Alliance, Llc Apparatus for the liquefaction of a gas and methods relating to same
US20070107465A1 (en) * 2001-05-04 2007-05-17 Battelle Energy Alliance, Llc Apparatus for the liquefaction of gas and methods relating to same
US9103586B2 (en) * 2006-12-16 2015-08-11 Kellogg Brown & Root Llc Advanced C2-splitter feed rectifier
US8555672B2 (en) 2009-10-22 2013-10-15 Battelle Energy Alliance, Llc Complete liquefaction methods and apparatus
US9574713B2 (en) 2007-09-13 2017-02-21 Battelle Energy Alliance, Llc Vaporization chambers and associated methods
US9217603B2 (en) 2007-09-13 2015-12-22 Battelle Energy Alliance, Llc Heat exchanger and related methods
US8899074B2 (en) * 2009-10-22 2014-12-02 Battelle Energy Alliance, Llc Methods of natural gas liquefaction and natural gas liquefaction plants utilizing multiple and varying gas streams
US8061413B2 (en) * 2007-09-13 2011-11-22 Battelle Energy Alliance, Llc Heat exchangers comprising at least one porous member positioned within a casing
US9254448B2 (en) 2007-09-13 2016-02-09 Battelle Energy Alliance, Llc Sublimation systems and associated methods
US20090151391A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Conocophillips Company Lng facility employing a heavies enriching stream
US20110094261A1 (en) * 2009-10-22 2011-04-28 Battelle Energy Alliance, Llc Natural gas liquefaction core modules, plants including same and related methods
CA2819123C (en) * 2010-10-26 2019-03-19 Kirtikumar Natubhai Patel Process for separating and recovering ngls from hydrocarbon streams
US10655911B2 (en) 2012-06-20 2020-05-19 Battelle Energy Alliance, Llc Natural gas liquefaction employing independent refrigerant path
CN103644706B (zh) * 2013-12-11 2016-03-16 辽宁哈深冷气体液化设备有限公司 一种液化天然气及高纯氮联产方法
CN115371359B (zh) * 2022-08-25 2023-06-16 北京航天试验技术研究所 一种应用于火星表面的Sabatier装置反应气分离液化系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE595095A (de) *
US2041725A (en) * 1934-07-14 1936-05-26 Walter J Podbielniak Art of refrigeration
US2500118A (en) * 1945-08-18 1950-03-07 Howell C Cooper Natural gas liquefaction
FR1273355A (fr) * 1955-09-12 1961-10-13 Constock Int Methane Ltd Perfectionnements apportés à la liquéfaction de gaz naturels

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2519344A (en) * 1947-04-08 1950-08-22 Union Oil Co Adsorption process
US2716332A (en) * 1950-04-20 1955-08-30 Koppers Co Inc Systems for separating nitrogen from natural gas
US2814936A (en) * 1954-04-09 1957-12-03 Constock Liquid Methane Corp Method for liquefying natural gas at casing head pressure
US2936593A (en) * 1956-04-27 1960-05-17 Air Liquide Process for the production of ammonia synthesis gas
US2956410A (en) * 1956-10-05 1960-10-18 Kellogg M W Co Gas separation
US3062015A (en) * 1957-03-08 1962-11-06 Air Prod & Chem Separation of gaseous mixtures
US2940271A (en) * 1959-03-24 1960-06-14 Fluor Corp Low temperature fractionation of natural gas components
US3026682A (en) * 1960-01-27 1962-03-27 Kellogg M W Co Separation of hydrogen and methane
US3119677A (en) * 1961-01-16 1964-01-28 Phillips Petroleum Co Separation of gases
US3026683A (en) * 1961-03-07 1962-03-27 Kellogg M W Co Separation of hydrogen and methane

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE595095A (de) *
US2041725A (en) * 1934-07-14 1936-05-26 Walter J Podbielniak Art of refrigeration
US2500118A (en) * 1945-08-18 1950-03-07 Howell C Cooper Natural gas liquefaction
FR1273355A (fr) * 1955-09-12 1961-10-13 Constock Int Methane Ltd Perfectionnements apportés à la liquéfaction de gaz naturels

Also Published As

Publication number Publication date
FI48779C (fi) 1974-12-10
FR80294E (fr) 1963-04-05
GB1012443A (en) 1965-12-08
NL279173A (de) 1972-12-15
DE1776261A1 (de) 1975-11-27
US3218816A (en) 1965-11-23
DE1626562A1 (de) 1970-02-26
NL137630C (nl) 1973-04-17
NL152354B (nl) 1977-02-15
NL7216144A (de) 1973-02-26
FI48779B (de) 1974-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1272943B (de) Verfahren zur Abkuehlung einer Gasmischung auf niedrige Temperatur
DE1551562C3 (de) Verfahren zur Gewinnung einer methanreichen unter Druck stehenden Flüssigkeit aus verflüssigtem Naturgas
DE2438443C2 (de) Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas
DE1226616B (de) Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung von gasfoermigem Drucksauerstoff mit gleichzeitiger Erzeugung fluessiger Zerlegungsprodukte durch Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE620077C (de) Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen
DE1619728C3 (de) Tieftemperaturrektifikations verfahren zum Trennen von Gasgemischen aus Bestandteilen, deren Siedetemperaturen weit auseinanderliegen
DE102013007208A1 (de) Verfahren zum Gewinnen einer Methan-reichen Flüssigfraktion
DE102010044646A1 (de) Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff und Wasserstoff aus Erdgas
DE2110417A1 (de) Verfahren zum Verfluessigen und Unterkuehlen von Erdgas
DE3414749A1 (de) Verfahren zur abtrennung hoeherer kohlenwasserstoffe aus einem kohlenwasserstoffhaltigen rohgas
DE1501695A1 (de) Verfahren zur Verfluessigung eines fluechtigen Gases
DE2405971C2 (de) Verfahren zum Abkühlen und/oder Verflüssigung eines Fluids
WO2016128110A1 (de) Kombinierte abtrennung von schwer- und leichtsiedern aus erdgas
DE1501714A1 (de) Verfahren zur teilweisen Verfluessigung eines Gasgemisches
DE1234747B (de) Verfahren zur Herstellung von mit Sauerstoff angereicherter Luft
WO2017144151A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kryogenen synthesegaszerlegung
DE1551616A1 (de) Trennverfahren fuer Gase bei niederen Temperaturen
DE2932561A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines gasgemisches
DE3113093A1 (de) "kuehlverfahren zur rueckgewinnung oder fraktionierung eines hauptsaechlich aus butan und propan bestehenden, in erdgas enthaltenden gemisches"
DE1266773B (de) Verfahren zur Herstellung von mit Sauerstoff auf etwa 60 bis 70% angereicherter Luft
DE1170435B (de) Verfahren zur Verfluessigung eines im fluessigen Zustand unter niedrigem Druck zu lagernden Gases
DE1776260A1 (de) Verfahren zur kuehlung eines gasgemisches und zur gewinnung mindestens eines bestandteiles des gemisches in fluessigem zustand
DE1201857B (de) Verfahren zur Abtrennung niedrigsiedender Gase aus einem Gasgemisch
DE1551558A1 (de) Verfahren zum Abscheiden eines Bestandteils aus einem bei geringem Druck zu lagernden Gasgemisch
DE3408997A1 (de) Verfahren zum abtrennen schwerer komponenten aus verfluessigten gasen