DE1947539A1 - Verfahren zur Verfluessigung von Gasgemischen - Google Patents
Verfahren zur Verfluessigung von GasgemischenInfo
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Description
Air Products Ltd. ' . 240/439 ί
Verfahren zur Verflüssigung von Gasgemischen
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Verflüssigung
von Gasgemischen unter Verwendung eines aus mehreren Komponenten "bestehenden Kühlmittelfluidums in Form eines
Gasgemisches, dessen Bestandteile auch Bestandteile des zu verflüssigenden Gasgemisches sind, jedoch nicht notwendigerweise
in den gleichen Mengenverhältnissen zueinander wie diese vorzuliegen "brauohen.
Bs ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, "bei Verflüssigungsverfahren
dieser Art erhebliohe Verbesserungen zu erzielen* '
Die Erfindung besteht in ihrem wesentlichen Merkmal
.1)098-1771661.- ..._..
ORIGINAL JNSPECTED
darin, daß zumindest ein nicht zu den Bestandteilen des zu verflüssigenden Gasgemison.es gehörendes fremdes Gas in das
Kühlmittel-Gasgemisch zur Verbesserung des Wirkungsgrades eingeführt ist.
Dabei hat sich bei der Verflüssigung von Naturgasen herausgestellt, daß als fremdes Gas vorteilhaft Äthylen verwendet
werden kann. In diesem Pail werden zweckmäßigerweise
die Anteile von Butan und Propan in dem Kühlmittel-GfasgemisTsh—
dergestalt bemessen, daß die Kühl- und Heizkurven des Systems thermodynamisch in passender Beziehung stehen.
·. Ein anderes Merkmal'der Erfindung besteht darin, daß
das Kühlmittel-Gasgemisch nach Kompression mittels eines geschlossenen Kreislaufs seibat gekühlt wird, wobei eines
der Bestandteile des Gasgemisohes als Kühlmittel verwendet
wird. Im Falle der Verflüssigung von Naturgas besteht dieser Bestandteil vorteilhafterweise aus Butan. Die Verwendung
eines solchen geschlossenen Butan-Kreislaufes erhöht neben- ~
bei die Wirksamkeit, sein Hauptzweok ist jedoch eine unabhängige äußere Temperatursteuerung des Kühlmittel-Gasgemisches
vorzusehen, dessen Temperatur wirklich kritisch ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verflüssigung
von Naturgas anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen sämtliche Figuren gemeinsam
einen schematisphen Arbeitsplan einer Anlage zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
ORIGINAL INSPECTED
wird ein vorgekühltes Speisegas mit einer Temperatur von
15f5 ° Celsius und einem Druok von 18,8 kg/cm in die Verflüssigungsanlage
eingegeben. Dieses Gas ist frei von Verunreinigungen und hat in etwa die folgende Zusammensetzung:
Stickstoff | 14,1 | mol τ» |
Methan | 82,5 | mol i° |
Äthan | 2,6 | mol $> |
Propan* | 0,4 | mo, # |
Butan | 0,2 | mol $> |
Das Spelsegas^wTrd^dem-warmeii Ende eines ersten einer
Reihe von drei Kälteerzeugungs-Wärmeaustauschern 12, 13 und 14 zugeführt. Das Gas durchfließt darauf die ersten
beiden Wärmeaustauscher 12 und 1 3» worauf die nunmehr aus
zwei Phasen bestehende Mischung bei einer Temperatur von ! annähernd - 119 ° Celsius einer Stickstoff-Fraktionier-
Kolonne 15 zugeleitet wird. Der Trennpunkt zwischen den
beiden Wärmeaustauschern 1 2 und 13 liegt bei etwa - 62 °
Celsius. Dieser Punkt liegt gerade überhalb des Taupunktes
ι des Speisegases bei einem Druok von 18,4 kg/cm .
Der gasförmige Anteil 16, der aus Stickstoff mit
einem Maximum von 7# Methan besteht, wird von der Fraktionierkolonne
15 abgezogen. Dieses Abzugsgas wird in dem dritten Kälteerzeugungs-Wärmeaustausoher 14 wieder erhitzt
(um eine Flüssigkeitskondensation beim Expandieren zu verhindern) bevor es in einer Turbo-Expandiervorrichtung 17
auf etwa 1,0 kg/om expandiert wird. Hiernach wird es dem
kalten Ende des dritten Wärmeaustauschers 14 wieder zuge- - führt und durohläuft nacheinander alle drei Wärmeaustau-
0098177Υ66Ϊ
scher, um die Abkühlung wieder zu gewinnen. Dieser mit
Stickstoff angereicherte Strom wird nachfolgend benutzt
Stickstoff angereicherte Strom wird nachfolgend benutzt
a) zur Regenerierung der !Trockner für das Speisegas,
b) zum Zuführen von Reinigungsgas zum Speichertank
für das verflüssigte Naturgas und zur Kältekammer,
für das verflüssigte Naturgas und zur Kältekammer,
c) zum Abgleichen des vereinigten Spülgas-und Verkochgasstromes,
um die Erfordernisse der Wärmewertbe-Stimmungen zu erfüllen.
Der Überschuß nach Erfüllung dieser Erfordernisse I
wird in die Atmosphäre abgelassen. ;
Eine Pumpe 18 entzieht von dem Boden der Fraktionier-
Kolonne einen Strom 19 ab und sichert eine angemessene j
Zirkulation für den Verdampfungsbetrieb der Kolonne durch !
den zweiten Wärmeaustauscher 13 und eine leitung 20. Der i
Rest 21 des Stromes 19 wird in dem dritten Wärmeaustauscher j
14 unterkühlt. Ein Zweigstrom 22 des so.unterkühlten ver- j
flüssigten Naturgases wird als Kühlmedium für den Kühler 23 j
der Fraktionier-Kolonne benutzt. Die Ströme 21 und 22 wer- j
den einer Entspannungskammer 24 zugeführt, von der der j
flüssige Anteil in eine® Speiohertank 25 für verflüssigtes J
Naturgas gepumpt wird. Das Spülgas 26 aus der Entspannungskammer 24 wird duroh die Wärmeaustauscher 14 und 15 zurückgeführt.
ORIGINAL INSPECTED
Beim Verlassen des warmen Endes des Wärmeaustauschers
13 wird das.Spülgas mit dem Verkoohgas 28 aus dem Speichertank
25 vereinigt.
Die Vereinigung beider Gase wird durch ein Gebläse angetrieben, das zwisohen den beiden Wärmeaustauschern 12
und 13 angeordnet ist und direkt mit der Surbο-ExpandierVorrichtung
1;7 gekoppelt ist.' Ein zusätzlich, elektrisch angetriebenes Gebläse ist parallel zu dem Gebläse 27 angeordnet
und dient zum Ausgleich von Strömungsschwankungen.
• Die Kühlung zur Verflüssigung des Speisegases wird : durch ein Kühlmittelsystem bewerkstelligt, das aus einem
geschlossenen Butan-Kreislauf 29 und einem Kühlmittel- ,
Gasgemisch-Kreis MOR besteht.· Die Zusammensetzung des j
Kühlmittel-GasgemiBChes ist in etwa die folgende» l
Stickstoff 0,2 mol ft j
Methan 44,0 mol # ί
Äthylen 19,0 mol $>
Äthan 17,5 mol $>
Propan 7,0 mol $>
Butan 11,0 mol $>
Pentan 1,3 mol #
Ein derartiges Gasgemisch kann durch Fraktionierung von kondensiertem Naturgas erhalten werden, wobei die
einzelnen Bestandteile entsprechend proportioniert wenden und irgendein Gas wie zum Beispiel Äthylen zugesetzt wird,,
das nicht in dem Naturgas enthalten ist·
Die Ausgangsströmung von einem Kompressor 30 des
MCR - Kreises wird auf etwa 32° Celsius durch Wasser gekühlt und danach durch eine Butan-Kühlung auf 7° Celsius
mit einem Druck von 31 »6 kg/cm weiter heruntergekühlt.
Das sich ergebende/ aus 2 Phasen bestehende Gemisch wird in
einer ersten I'rennkammer 31 getrennt. Der flüssige Anteil
32 wird durch den ersten Wärmeaustauscher 12 hindurchgeschickt,
injdem er unterkühlt wird bis auf eine Ausgangstemperatur
von ungefähr - 62° Celsius. Diese unterkühlte Flüssigkeit 32 wird dann in den zurückkehrenden Kühlmittelstrom
34 am warmen Ende des Wärmeaustauschers 13 eingesprüht.
Danach wird der so entstandene Strom durch den Wärmeaustauscher 12 zurück zu einer Speicher- und Vergaserkammer
37 auf der Saugseite des Kompressors 30 geführt. Der Dampf von der ersten Trennkammer 31 wird ebenfalls
durch den ersten Wärmeaustauscher 12 geführt, wo er abgekühlt
und teilweise kondensiert wird. Danach wird er in einer zweiten Trennkammer 36 getrennt. Der flüssige Anteil
38 aus der zweiten iErennkammer 36 wird durch den zweiten
Wärmeaustauscher 13 geführt, wo er auf ungefähr - 119° Celsius unterkühlt und dann in den zurückkehrenden Kühlmittelstrom
34 eingegeben wird, der das warme Ende des dritten Wärmeaustauschers 14 mit ungefähr -127° Celsius
verläßt. Der dampfförmige Anteil 39 von der zweiten !Drennkammer
36 wird durch den aweiten Wärmeaustauscher 13 und dann durch den dritten Wärmeaustauscher 14 geführt und verläßt
diesen unterkühlt. Dieser Strom 39 wird danach bei 40 in seinem Druck reduziert, wieder dem dritten Wärmeaustauscher
14 zugeführt und bildet den zurückkehrenden Kühlmittelstrom
34. Dieser zurückkehrende ITiederdruokstrom 34
bewirkt zusammen mit den in ihn eingeführten flüssigen Anteilen
von den brennkammern 31 und % in Verbindung mit
ORIGiNAL !NSPSGTSD
den zurückkehrenden Gasen aus der Anlage die Kühlung für die Kondensation und Unterkühlung des eingespeisten Naturgases.
Da die Cemperatur des aus zwei Phasen bestehenden Kühlmittel-Gasgemisches, das "bei der ersten '.brennkammer 31
in das System eintritt, wirklich kritisch ist, besitzt der Butan-Kreislauf 29 eine wichtige Funktion, da durch ihn
die Temperatureinstellung an diesem Punkt erleichert wird.
Claims (10)
- Patentansprüohe1·/Verfahren zur Verflüssigung von Gasgemischen unter Verirendung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Kühlmit- ! ... telfluidums in Form eines Gasgemisches, dessen Bestandteile ; j auch Bestandteile des zu verflüssigenden Gasgemisches sind, , ί jedoch nicht notwendigerweise in den gleichen Mengenverhält- \ ι nissen zueinander wie diese vorzuliegen brauchen, dadurch j gekennzeichnet,daß zumindest ein nicht zu den Bestandteilen ; \ des zu verflüssigenden Gasgemisches gehörendes fremdes Gas
in das Kühlmittel-Gasgemisoh zur Verbesserung des Wirkungsgrades eingeführt ist. : - 2. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß \ das zu verflüssigende Gasgemisch Naturgas und das fremde ; Gas Äthylen ist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß j die Anteile von Butan und Propan in dem Kühlmittel-Gasge- ! misch dergestalt bemessen sind, daß die Kühl- und Heiz - \ kurven des Systeme thermodynamisch in passender Beziehung
stehen. j - 4. Verfahren nach Anspruoh 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeioh* i net, daß das Kühlmittel-Gasgemisch naoh Kompreesion mittels ! eines geschlossenen Kreislaufs selbst gekühlt wird« wobei j einer der Bestandteile des Gasgemisches als Kühlmittel ver- | wendet wird«ΤΠΠΠΤΤ771ΐϊΎORIGINAL INSPECTED·■""""■ "Ί 947539
- 5· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil des Gasgemisches Butan ist.
- 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüohe, da durch gekennzeichnet, daI3 das eingespeiste Gasgemisch in aufeinanderfolgenden Kälteerzeugungs-Wärmeaustausohern (12, 13) gekühlt und danach einer Fraktionierkolonne (15) zugeführt wird, mindestens ein Seil (21) des flüssigen Anteils aus dieser Fraktionier-Kolonne in einem weiteren Kälteerzeugungs-Wärmeaustauscher'(14) unterkühlt und als verflüssigtes Produkt ausgeschieden wird, der gasförmige Anteil (16) aus der Fraktionierkolonne expandiert und durch die Wärmeaustauscher (14,13»12) zur Wiedererlangung der Abkühlung zurückgeführt wird und das in einem geschlossenen Kreislauf fließende Kühlmittel-Gasgemisch nach Kompression und Abkühlung parallel mit dem zu kühlenden Gasgemisch durch die aufeinanderfolgenden Wärmeaustauscher (12,13) geführt und dann in dem weiteren Wärmeaustauscher (14) unterkühlt wird, sein Druck darauf vermindert und es im Gegenstrom (34) durch alle Wärmeaustauscher (14, 13, 12) zur Bewirkung der Abkühlung zurückgeführt wird, wobei von dem parallel mit dem Speisegas fließenden Kühlmittel-Gasgemisoh-Strom stromaufwärts,direkt vor jedem der aufeinanderfolgenden Wärmeaustauscher (12, 13) der flüssige Anteil abge« trennt wird und parallel mit dem Speisegas und dem gasförmigen Anteil des Kühlmittel-Gasgemisches durch den jeweiligen Wärmeaustauscher geführt und dann in den zurüc&keli^amlön, im Gegenstrom fließenden Kühlmittel-Gaegemisoh-Stroia (34) eingeführt wird, unmittelbar bevos dieser in dai kalt© Ende des betreffenden WärmeauBtausoIiers eintritt,
- 7. VerfÄhren naofe Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet, daBbädoSginalder gasförmige Anteil (16) aus der Fraktionier-Kolonne (15) in dem weiteren Wärmeaustauscher (14) vor der Expandierung wieder aufgeheizt wird.
- 8. Verfahren naoh Anspruch 6 oder 7* dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (22) des flüssigen Anteils aus der Fraktionier-Kolonne (15) nach Unterkühlung als kaltes Wärmeaustausch medium im Kühler der Fraktionier-Kolonne (15) verwendet und danach wieder mit dem übrigen unterkühlten, flüssigen Anteil (21) vereinigt wird und daß von dem wiedervereinigten Strom der gasförmige Anteil (26) getrennt .und im Gegenstrom zu dem [ Speisegasstrom durch die Wärmeaustauscher zurückgeführt wird und der flüssige Anteil als Produkt ausgeschieden wird.
- 9. Verfahren naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daßdem zurückgeführten, vun dem.flüssigen Anteil getrennten,· gasförmigen Anteil (26) Verkoohgas (28) von einem Speicher tank (25) für den ausgeschiedenen flüssigen Anteil züge führt wird. !
- 10. Verfahren naoh Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß j der zurückkehrende, vereinigte Strom aus Verkochgas (28) j und gasförmigem Anteil (26) durch ein von einer I1Ur))O Expandier^orriohtung (17) zum Expandieren des gasförmigen Anteils (16) aus der- Fraktionier-Kolonne (15) angetriebe-GetfLäse (27). verstärkt wird.1t« Terfataea nach Anspruch 29 3 oder 5 oder einem der Anspruchs 6 "bis 1.O9 ^gjjj^^^ekennzaiqhaet« daß das Kühlmittel-fesgemisal folgende Zuessansasatsiiaag "basitzti)f£ 0,2 mol %
Methan 44tO mol $BAB ORIGINAL194753aÄthylen . 19,0 mol * Äthan 17,5 ' mol * Propan 7,0 mol * Butan 11,0 mol. Pen tan . 1,3 mol * J3m/Rö-77ίΖL e e r s e i t e
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GB (1) | GB1288762A (de) |
NL (1) | NL6913880A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10995910B2 (en) | 2015-07-13 | 2021-05-04 | Technip France | Process for expansion and storage of a flow of liquefied natural gas from a natural gas liquefaction plant, and associated plant |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2829569B1 (fr) * | 2001-09-13 | 2006-06-23 | Technip Cie | Procede de liquefaction de gaz naturel, mettant en oeuvre deux cycles de refrigeration |
US20080314079A1 (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Nitrogen Rejection Column Reboiler Configuration |
US20090139263A1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-06-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Thermosyphon reboiler for the denitrogenation of liquid natural gas |
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- 1968-09-16 GB GB1288762D patent/GB1288762A/en not_active Expired
-
1969
- 1969-09-11 NL NL6913880A patent/NL6913880A/xx unknown
- 1969-09-15 DE DE19691947539 patent/DE1947539A1/de active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10995910B2 (en) | 2015-07-13 | 2021-05-04 | Technip France | Process for expansion and storage of a flow of liquefied natural gas from a natural gas liquefaction plant, and associated plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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NL6913880A (de) | 1970-03-18 |
GB1288762A (de) | 1972-09-13 |
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