DE2022954A1 - Verfahren zur Zerlegung von stickstoffhaltigem Erdgas - Google Patents

Verfahren zur Zerlegung von stickstoffhaltigem Erdgas

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Description

MESSEH GRIESHEIH GKBH MG
Kennwort: Polimex
Verfahren zur Zerlegung von stickstoffhaltigem Erdgas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerlegung von stickstoffhaltigem Erdgas in eine stickstoffarme und in eine stickstoffreiche Fraktion durch einstufige Destillation in einer Kolonne.
Erdgas enthält je nach Fundort unterschiedliche Gehalte an Stickstoff, Kohlendioxid und schweren Kohlenwasserstoffen. Bei höheren Gehalten an nicht brennbaren Bestandteilen ist es notwendig oder zweckmäßig, die nicht brennbaren Bestandteile vor dem Transport oder der Verwendung abzutrennen. Die übliche Methode, den Stickstoff zu entfernen, ist die destillative Zerlegung des Erdgases bei tiefen Temperaturen. Dabei bereitet jedoch das im Erdgas enthaltene Kohlendioxid Schwierigkeiten.
Kohlendioxid hat einen Tripelpunkt von -56,6 0C und eine sehr geringe Löslichkeit bei tiefen Temperaturen, Es kann daher je_nach der Verfahrensweise zum Festwerden des Kohlendioxids bei tiefen Temperaturen kommen. Bei den bekannten Verfahren wird deshalb das Kohlendioxid vor Eintritt in die eigentliche Tieftemperatüranlage abgetrennt. Diese Abtrennung ist aufwendig, da z.B. eigene Kohlendioxidadsorber mit Regeneriereinrichtimgen vorgesehen werden müssen und zusätzlich Energie benötigt wird.
Es ist bereits bekannt.(belgische Patentschrift Hr. 737 693), die Kohlendioxidabtrennung dadurch zu
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vermeiden, daß das stickstoffhaltige Erdgas vor der eigentlichen zweistufigen Destillation vorzerlegt wird in eine stickstoffreiche und in eine stickstoffarme Fraktion. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, wenn das ' Erdgas wenig, d.h. bis etwa 20 c/> Stickstoff enthält. Jedoch muß auch bei diesem Verfahren die Niederdruckkolonne frei von Kohlendioxid und arm an Kohlenwasserstoffen bleiben.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zur Zerlegung von stickstoffhaltigem Erdgas in eine stickstoffarme und in eine stockstoffreiche Fraktion durch einstufige Destillation in einer Kolonne zu schaffen, welohes nicht mit den genannten Mangeln und Einschränkungen hinsichtlich der Kohlendioxidentfernung behaftet ist.
ITach der Erfindung wird der für die Destillation erforderliche Rücklauf durch arbeitsleistende Entspannung zumindest des größten Teils der stickstoffreichen Fraktion und durch Verdampfen eines Kreislaufmediums erzeugt.
Das Verfahren wird am zweckmäßigsten bei Drücken zwischen 10 und 35 ata durchgeführt, wobei der Druckbereich um 28 ata am vorteilhaftesten ist. Als Kreislaufmediuni dient vorzugsweise Methan. Bine besonders günstige Verfahrensweise ergibt sich, wenn die Stickstoffreiche Fraktion mehrstufig unter Zwischenerwärmung entspannt wird.
Mit dem unter hohem Druck in die Anlage strömenden Erdgas wird in bekannter weise der Kolonnensumpf beheizt, bevor es in den mittleren Teil der Destillationskolonne entspannt wird. Dabei wird bei einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens das Erdgas ein zweites !,!al in
-3-109849/0502 6AOORlGfNAL '
Warneaustausch nit dem unteren 2eil der Kolonne gebracht, bevor es in diese entspannt wird. Durch diese Verfahrensweise v/erden die Rücklaufverhältniose in der Kolonne verbessert·
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr gut geeignet, aus dem Erdgas eine heliunreiche Fraktion zu gewinnen, wenn Helium in nennenswerter Weise im Erdgas enthalten ist. Dazu wird das Helium enthaltende Kopfprodukt der Destillation zweistufig angereichert, und zwar in der ersten Stufe durch unter hohem Druck siedende stickstoffreiche Fraktion und in der zweiten Stufe durch kalte, gasförmige, stickstoffreiche Fraktion unter atmosphärischem Druck aus einer Turbinenstufe der arbeitsleistenden Entspannung der stickstoffreichen Fraktion. Die Kälte für die zweite Stufe kann auch von Stickstoff geliefert v/erden, der bei niedrigem Druck verdampft·
Bei Bedarf kann die stickstoffarme flüssige Fraktion aus dem Sumpf der Destillationskolonne durch eine Pumpe auf höheren Druck gepumpt werden, bevor sie verdampft und auf Umgebungstemperatur angewärmt wird.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nun folgenden sv/ei Ausführungsbeispielen, die anhand von zv/ei Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zweistufiger arbeitsleistender Entspannung der stickstoffreichen Fraktion,
Fig. 2 das Verfahren nach Fig. 1 mit zusätzlicher Heliumgewinnung·
■.■:■'. -4-
1 0 9 8 A 9 / 0 5 ü 2 SAO°^
Bei dem in Pig. 1 dargestellten Verfahren tritt das in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Trockner von Feuchtigkeit befreite Erdgas durch Leitung 1 in die Tieftemperaturanlage ein. Das Erdgas besteht zu 43 Volumprozent aus Stickstoff und zu 56 Volumprozent aus Methan, der Rest sind schwere Kohlenwasserstoffe und Kohlendioxid. Es steht unter einem Druck von 55 ata.
Im Wärmeaustauscher 2 wird es im Gegenstrom zu den Zerlegungsfraktionen abgekühlt. Anschließend durchströmt es den Verdampfer 3 im Fuß der Destillationskolonne 4. Es erzeugt so einen Teil des für die Kolonne 4 erforderlichen Auftriebs·
Das Erdgas strömt dann weiter durch den Tiefkühler 5 und einen nachgeschalteten Verdampfer 6, wo ea v/eiteren Auftrieb erzeugt. Die RücklaufVerhältnisse werden durch diese Rückführung des Erdgases in den unteren Teil der Kolonne 4 verbessert. Schließlich wird das tiefgekühlte Erdgas über das Drosselventil 7 in den mittleren Teil der Kolonne 4 auf einen Druck von 28 ata entspannt.
In der Destillationskolonne 4 wird das Erdgas zerlegt in ein stickstoffreiches Gemisch am Kopf der Kolonne 4 und ein stickstoffarmes Gemisch am Fuß der Kolonne 4. Das stickstoffreiche Gemisch wird gasförmig am Kopf der Kolonne 4 durch Leitung 8 abgezogen im Y/ärmeaus tauscher 9 etwas angewärmt und in der Turbine 10 arbeitsleistend auf einen mittleren Druck von etwa 6 ata entspannt. Es wird dann erneut im Wärmeaustauscher 11 gegen kondensierendes stickstoffreiches Gemisch angewärmt, in der Turbine 12 arbeitsleistend bis auf etwa atmosphärischen Druck weiter entspannt und im Wärmeaustauscher 13 wiederum gegen kondensierendes otickstoffreiches Gemisch angewärmt, !lach weiterer Erwärmung in den './ärmeaustauschern 9, 5 und 2 steht es schließlich mit Umgebungstemperatur an der Anlagengrenze zur Verfügung.
1 Q 984 9/05 0 2 -5-
3as im Kolonnenkopf kondensierte stickstoffreiche Gemisch wird über Leitung 14 in das Gefäß 15 geleitet. Dort wird es in eine flüssige und in eine gasförmige Phase aufgeteilt» Die flüssige Phase wird durch Leitung 16 abgezogen und über das Entspannungsventil 17 in die Austrittsleitung der Turbine 12 entspannt. Die gasförmige Phase wird durch Leitung 13 abgezogen und über das Entspannungsventil 19 in die Austrittsleitung: der Turbine 10 entspannt.
Aus dem Sumpf der Kolonne 4 wird durch Leitung 20 das stickstoffarme Gemisch abgezogen, mit der Pumpe· 21 wieder auf den Eintrittsdruck des Erdgases, 55 ata, gepumpt und im Wärmeaustauscher 2 auf Umgebungstemperatur angewärmt.
Bei mittleren Stickstoffgehalten von etwa 40 bis 50 Volumprozent reicht die durch die arbeitsleistende Entspannung in den Turbinen 10, 12 gewonnene Kälte nicht aus, um genügend Rücklauf zur vollständigen Zerlegung des Erdgases zu erzeugen. Es ist deswegen ein Kreislauf vorgesehen, welcher die Destillationsbedingungen verbessert. Als Kreislaufmedium dient vorzugsweise Methan, jedoch kann auch ein Gemisch aus Stickstoff und leichten Kohlenwasserstoffen verwendet werden.
Das Kreislaufgas wird im Kompressor 22 von einem Druck von etwa 2 ata auf einen Druck verdichtet, der höher ist als der Druck in der Destillationskolonne 4.
Da im vorliegenden Beispiel das Kreislaufmedium auch Kälte vom zurückströmenden Produkt, dem stickstoffarmen Gemisch in Leitung 20, übernehmen soll, wird es auf 55ata verdichtet. Nach Durchströmen des Kachkühlers 23 wird es im V/ärineaustauscher 2 gegen sich selbst und gegen die rückströmenden Fraktionen abgekühlt. Anschließend beheizt es im "wärmeaustauscher 24 den Kolonnensuinpf und
-6-109849/0502 ÖA°
wird dann in den Wärmeaustauschern 5 und 9 tiefgekühlt. Nach Entspannung auf 2 ata im Entspannungsventil 25 verdampft es im Wärmeaustauscher 26 zumindest weitgehend.
Im Y/ärmeaus tauscher 26 erzeugt der Kreislauf also zusätzlich Rücklauf. Das lireislaufgas wird in den Y/ärmeaustauschern 9» 5 und 2 wieder annähernd auf Umgebungstemperatur angewärmt. Da bei der arbeitsleistenden Entspannung in den Turbinen 10 und 12 viel Kälte gewonnen v/ird, kann das Kreislaufgas auch relativ kalt aus der Tieftemperaturanlage herausgefahren werden. Das Kreislaufgas· kann dann kalt und somit energiesparend im Kompressor 22 verdichtet werden. Torzugsweise wird das Kreislaufgas dem Kompressor 22 mit einer Temperatur von etwa -35 0C zugeführt, weil bei dieser Temperatur für den Kompressor 22 noch keine speziellen V/'erkstoffe verwendet werden müssen.
Pig. 2 zeigt das Verfahren mit zusätzlicher Heliumgewinnung. Gleiche Anlagenteile sind nit gleichen Bezugsziffern aus Pig. 1 versehen worden und das Verfahren wird nur insoweit beschrieben, als es gegenüber dem Verfahren von Pig. 1 unterschiedlich ist.
Gegenüber dem Verfahren von Pig. 1 ist im Kopf der Destillationskolor_ne 4 ein Kondensator 27 zusätzlich angebracht, in dem das aus dem Wärmeaustauscher 11 hochsteigende stickstoffreiche Gemisch weitgehend verflüssigt wird. Das aus dem Kondensator 27 und dem Kolonnenkopf durch leitung 28 abgezogene Gas enthält dann bereits 5 bis 10 Volumprozent Helium. Dieses Gemisch v/ird anschließend im ".,"ärmeauatauscher 29 durch partielle Kondensation v/eiter auf 80 bis 90 Volumprozent Helium auf konzentriert. Durch Leitung 30 v/ird das Heliuiakonzentrat abgezogen.
—7— 10 9 8 4 9/0502 BAD
Die Aufkonzentrierung dee Helium3 erfolgt also zweistufig. Die Kälte in der ersten Stufe, dem Kondensator 27 f wird geliefert durch das verdampfende stickstoffreiche Gemisch, welches durch Leitung H aus der Kolonne 4 abgezogen, im Entspannungsventil 31 auf 24 ata entspannt und in den Kondensator 27 geleitet wird· Das stickstoffreiche Gemisch wird danach durch die Turbinen 10 und 12 geführt, wie es bereits zu Pig. 1 beschrieben wurde. Die Kälte für die zweite Konzenstrierüngsstufe} den Y/ärmeaustauscher 29, liefert das kalte stickstoffreiche Genisch aus der Turbine 12, welches anschließend wie zu Pig, 1 beschrieben auf Umgebungstemperatur angewärmt wird. Die Kälte für die zweite Konzentrierungsstufe kann auch durch stickstoffreiches Gemisch geliefert werden, welches bei niedrigen Druck verdampf.
Die 'wärmeaustauscher 24, 3, 6, 26, 13 und 11 können auch außerhalb der Kolonne 4 als Plattenwärmeaustauscher angeordnet sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden für das Erdgas und für das stickstoffarme Produkt sehr tiefe Temperaturen vermieden. Außerdem verdampft das Erdgas bei hohem Druck. Dadurch ist es möglich, höhere Gehalte an schweren Kohlenwasserstoffen im Erdgas zu tolerieren, ohne daß es zu Ablagerungen und Verstopfungen kommt. Ähnliches gilt für das Kohlendioxid. Das Kohlendioxid geht durch die Anlage, ohne daß es sich an irgendeiner Stelle ablagert. Die kostspielige Vorreinigung des Erdgases wird somit vermieden.
-8-
109849/0602

Claims (7)

  1. λ 2022Β54
    HESSER GBIESHEIM GMBH Q MG
    Ans ρ r 11 c h e
    Verfahren zur Zerlegung von stickstoffhaltigem Erdgas in eine stickstoffarine und in eine stickstoffreiche Fraktion durch einstufige Destillation in einer Kolonne, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Destillation erforderliche Rücklauf durch arbeitsleistende Entspannung ( 10, 12 ) zumindest des größten Teils der stickstoffreichen Fraktion und durch Verdampfen (26) eines Kreislauf mediums erzeugt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillation bei Drücken zwischen 10 und 35 ata, vorzugsweise "bei 28 ata erfolgt,
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kreislaufmedium Methan dient.
  4. 4· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die arbeitsleistende Entspannung der stickstoffreichen Fraktion mehrstufig unter Zwischenervrännung erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das in die Anlage strönende Erdgas den Kolonnensumpf beheizt, danach weiter abgekühlt und in den mittleren Teil der Kolonne entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas bevor es in die Kolonne entspannt (7) wird, ein zweites I'al in Wärmeaustausch (6) mit dem unteren Teil der Kolonne gebracht wird.
  6. 6. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 5, bei dem aus dem Erdgas eine heliumreiche Fraktion gewonnen
    109849/0502
    wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Helium enthaltende Kopfprodukt der Destillation zweistufig angereichert wird, und zwar in der ersten Stufe (27) durch unter hohem Druck siedende stickstoffreiche Fraktion und in der zweiten Stufe (29) durch kalte gasförmige, stickstoffreiche Fraktion unter atnosphärischem Druck aus einer Turbinenstufe der arbeitsleistenden Entspannung der stickstoffreichen Fraktion.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stickstoffarme Fraktion nach Verlassen der Kolonne durch eine Pumpe auf höheren Druck gefördert wird.
    StRK
    Ba/CE
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    109849/0502
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH545219A (de) * 1971-11-17 1973-12-15 Sulzer Ag Verfahren und Anlage zur Deckung von Stickstoffverlusten und zur Wiederverflüssigung von verdampften Erdgasanteilen in Tankschiffen
US4251249A (en) * 1977-01-19 1981-02-17 The Randall Corporation Low temperature process for separating propane and heavier hydrocarbons from a natural gas stream
US4400188A (en) * 1981-10-27 1983-08-23 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen generator cycle
US4411677A (en) * 1982-05-10 1983-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas
US4504295A (en) * 1983-06-01 1985-03-12 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas integrated with NGL recovery
US4592767A (en) * 1985-05-29 1986-06-03 Union Carbide Corporation Process for separating methane and nitrogen
US4680041A (en) * 1985-12-30 1987-07-14 Phillips Petroleum Company Method for cooling normally gaseous material
US4662919A (en) * 1986-02-20 1987-05-05 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection fractionation system for variable nitrogen content natural gas
US4732598A (en) * 1986-11-10 1988-03-22 Air Products And Chemicals, Inc. Dephlegmator process for nitrogen rejection from natural gas
US5041149A (en) * 1990-10-18 1991-08-20 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Separation of nitrogen and methane with residue turboexpansion
US5329775A (en) * 1992-12-04 1994-07-19 Praxair Technology, Inc. Cryogenic helium production system
FR2772896B1 (fr) * 1997-12-22 2000-01-28 Inst Francais Du Petrole Procede de liquefaction d'un gaz notamment un gaz naturel ou air comportant une purge a moyenne pression et son application
MY117066A (en) 1998-10-22 2004-04-30 Exxon Production Research Co Process for removing a volatile component from natural gas
MY114649A (en) 1998-10-22 2002-11-30 Exxon Production Research Co A process for separating a multi-component pressurized feed stream using distillation
GB0226983D0 (en) * 2002-11-19 2002-12-24 Boc Group Plc Nitrogen rejection method and apparatus
US9052137B2 (en) * 2009-02-17 2015-06-09 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US9021831B2 (en) 2009-02-17 2015-05-05 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US9080811B2 (en) 2009-02-17 2015-07-14 Ortloff Engineers, Ltd Hydrocarbon gas processing
US9939195B2 (en) 2009-02-17 2018-04-10 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing including a single equipment item processing assembly
US9052136B2 (en) * 2010-03-31 2015-06-09 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US9933207B2 (en) 2009-02-17 2018-04-03 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US9074814B2 (en) * 2010-03-31 2015-07-07 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
KR101687852B1 (ko) 2009-06-11 2016-12-19 오르트로프 엔지니어스, 리미티드 탄화수소 가스 처리 방법
US9068774B2 (en) * 2010-03-31 2015-06-30 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US9057558B2 (en) * 2010-03-31 2015-06-16 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing including a single equipment item processing assembly
US20140318177A1 (en) * 2011-10-06 2014-10-30 Rustam H. Sethna Integration of a liquefied natural gas liquefier with the production of liquefied natural gas
CA2923267C (en) 2013-09-11 2020-09-15 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
WO2015038288A1 (en) 2013-09-11 2015-03-19 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon processing
US9783470B2 (en) 2013-09-11 2017-10-10 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
EP3389807A4 (de) * 2015-12-18 2019-08-14 Bechtel Hydrocarbon Technology Solutions, Inc. Systeme und verfahren zur gewinnung gewünschter leichter kohlenwasserstoffe aus raffinerieabgasen mit einem nachgeschalteten tuboexpander
US10215488B2 (en) 2016-02-11 2019-02-26 Air Products And Chemicals, Inc. Treatment of nitrogen-rich natural gas streams
US10551119B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10533794B2 (en) 2016-08-26 2020-01-14 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10551118B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US11543180B2 (en) 2017-06-01 2023-01-03 Uop Llc Hydrocarbon gas processing
US11428465B2 (en) 2017-06-01 2022-08-30 Uop Llc Hydrocarbon gas processing
US11221176B2 (en) * 2018-08-14 2022-01-11 Air Products And Chemicals, Inc. Natural gas liquefaction with integrated nitrogen removal
US11686528B2 (en) 2019-04-23 2023-06-27 Chart Energy & Chemicals, Inc. Single column nitrogen rejection unit with side draw heat pump reflux system and method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2658360A (en) * 1946-05-08 1953-11-10 Chemical Foundation Inc Transportation of natural gas
US2677945A (en) * 1948-01-21 1954-05-11 Chemical Foundation Inc Transportation of natural gas
US2583090A (en) * 1950-12-29 1952-01-22 Elliott Co Separation of natural gas mixtures
US2713781A (en) * 1953-10-26 1955-07-26 Mississippi River Fuel Corp Variable reversible rectification process
US2823523A (en) * 1956-03-26 1958-02-18 Inst Gas Technology Separation of nitrogen from methane
FR1501013A (fr) * 1966-09-13 1967-11-10 Air Liquide Procédé de production d'un gaz riche en méthane, sous pression élevée à partirde gaz naturel liquide sous basse pression
US3507127A (en) * 1967-12-26 1970-04-21 Phillips Petroleum Co Purification of nitrogen which contains methane
US3512368A (en) * 1968-01-02 1970-05-19 Phillips Petroleum Co Helium and nitrogen containing fuel product recovery
US3607733A (en) * 1969-04-25 1971-09-21 Phillips Petroleum Co Controlled evaporation in heat exchange zones

Also Published As

Publication number Publication date
JPS4926682B1 (de) 1974-07-11
DE2022954B2 (de) 1977-09-01
US3797261A (en) 1974-03-19
DE2022954C3 (de) 1978-05-18

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