DE2438443A1 - Verfahren zum verfluessigen von erdgas - Google Patents

Verfahren zum verfluessigen von erdgas

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Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
H824 H 74/046
La/gr
8.8.1974
Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas durch Wärmeaustausch zunächst mit einem ersten und dann mit einem zweiten Mehrkomponentengemisch, welche jeweils in einem geschlossenen Kältekreislauf verdichtet, zumindest teilweise verflüssigt und entspannt werden.
Es ist bereits ein Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas bekannt geworden, bei dem das Erdgas im Wärmeaustausch mit einem ersten, aus verschieden siedenden Kohlenwasserstoffen bestehenden Mehrkomponentengemisch vorgekUhlt und daraufhin im Wärmeaustausch mit einem zweiten, ebenfalls aus Kohlenwasser-
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LENDE AKTIENGESELLSCHAFT
2 4 3 8 A A 3
stoffen bestehenden Mehrkomponentengemisch verflüssigt wird. Jedes Mehrkomponentengemisch wird in einem geschlossenen Kreislauf verdichtet, verflüssigt, entspannt und gegen das Erdgas verdampft. Die Verflüssigung des ersten Mehrkomponentengemisches erfolgt im Wärmeaustausch mit Kühlwasser, während das zweite im Wärmeaustausch mit dem ersten verflüssigt wird (Zeitschrift "TRANS.INSTN. CHIiM. ENORS. " Vol. 35, 1957, S. 86)
Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt in seinem hohen Energieverbrauch. Da die Gemische jeweils in einem einzigen Wärmeaustauscher verdampft werden, ist es außerdem schwierig, in den einzelnen Wärmeaustauschern zu einer ausreichenden Temperaturstabilisierung zu gelangen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energetisch günstiges Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das erste Mehrkomponentengemisch nach seiner teilweisen Verflüssigung einer Phasentrennung unterzogen wird, daß die hierbei anfallende flüssige Fraktion nach ihrer Entspannung im Wärmeaustausch mit dem Erdgas, der bei der Phasentrennung anfallenden gasförmigen Fraktion und dem zweiten Mehrkomponentengemisch
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zumindest teilweise verdampft wird und daß die in Wärmeaustausch mit der entspannten flüssigen Fraktion verflüssigte gasförmige Fraktion entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und dem sich bei diesem Wärmeaustausch zumindest teilweise verflüssigenden zweiten Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verdampft wird.
Das erfindungsgemäße "verfahren ist energetisch sehr günstig, da durch die getrennte Verdampfung der bei der Phasentrennung des partiell kondensierten ersten Mehrkomponentengemisches anfallendenFraktionenbereits im Bereich der Vorkühlung eine sehr gute Anpassung der Anwärmkurve des Mehrkomponentengemisches an die Abkühlkurve des Erdgases erzielt wird. Außerdem wird in den Wärmeaustauschern eine gute Temperaturstabilisierung erreicht, da durch die Phasentrennung des Mehrkomponentengemisches innerhalb des Kreislaufes in den jeweiligen Wärmeaustauschern Flüssigkeiten verdampfen, die teilweise stark mit der höhersiedenden Komponente des Mehrkomponentengemisches, bei Verwendung eines Ä'than-Propan-Gemisches ist dies Propan, und teilweise stark mit der tiefersiedenden Komponente, also Äthan, angereichert sind.
Mit Vorteil erfolgt die Verdamfpung der bei der Phasentrennung des ersten Mehrkomponentengemisches anfällenden flüssigen Fraktion mehrstufig, d.h. bei abnehmenden Drücken und
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somit auch abnehmenden Temperaturen, wobei nach einem weiteren Merkmal die flussige Fraktion nach jeder Entspannungsstufe einer Phasentronnurig unterzogen wird. Ein Teil der bei einer Phasentrennung anfallenden Flüssigkeit wird unter dem vorliegenden Druck im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und dem zweiten Mehrkomponentengemisch verdampft und daraufhin zusammen mit dem bei der Entspannung anfallenden "flash-gas" der entsprechenden Verdichtungsstufe des Kreislaufkompressors zugeführt, während der Rest der Flüssigkeit weiter entspannt und ebenfalls einer Phasentrennung unterzogen wird. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die letzte Entspannungsstufe erreicht ist. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahme innerhalb der Wärmeaustauscher eine sehr gute Temperaturstabilisierung erreicht wird, da trotz der Verwendung eines Mehrkomponentengemisches als Kreislaufmedium in den ersten Wärmeaustauschern der Anlage eine nahezu reine Propanfraktion verdampft wird. Die bei der Phasentrennung des Mehrkomponentengemisches anfallende gasgörmige Fraktion, die bei Verwendung eines Äthan-Propan-Gemisches sehr stark mit fithan angereichert ist, liefert ausreichend Kälte bei einem so tiefem Temperaturniveau, daß es möglich ist, das zweite Mehrkomponentengemisch, welches mit Vorteil aus Stickstoff, Methan, Äthan und Propan besteht, bereits stark zu verflüssigen, wassich thermodynamisch als sehr günstig erweist.
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2438ΑΛ3
Falls das Erdgas im Zuge der Abkühlung einer Vorzerlegung unterzogen wird, bei der A'than und höhere Kohlenwasserstoffe abgetrennt werden, erfolgt die KopfkUhlung der Vorzerlegungssäule im Wärmeaustausch mit der bei der Phasentrennung des ersten Mehrkomponentengemisches anfallenden gasförmigen Fraktion. Da diese Fraktion Kälte bei ausreichend tiefem Ternperaturniveau zur Verfugung stellt, ist innerhalb der Vorzerlegungssäule eine scharfe Zerlegung des Erdgases mit hoher Ausbeute an Athan, Propan und höhersiedenden Kohlenwasserstoffen möglich.
Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind den in den Figuren 1 bis cj schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispielen zu entnehmen. Für gleiche Vorrichtungsteile sind jer wells die gleichen Bezugsziffern vorgesehen.
Gemäß Figur 1 wird zu verflüssigendes Erdgas, das in diesem Beispiel im wesentlichen aus Stickstoff, Methan, Äthan, Propan und höhersiedenden Kohlenwasserstoffen besteht, über eine Leitung 1 unter einen Druck von etwa 44 ata der Anlage zugeftlhrt. Im Wärmeaustauscher 2 erfolgt eine erste Abkühlung des Erdgases, wobei bereits höhere Kohlenwasserstoffe mit fünf und mehr Kohlenstoffatomen und Wasser auskondensieren. Diese Kohlenwasserstoffe und das kondensierte Wasser werden in einer Vorrichtung 3 aus dem Erdgas abgetrennt und Über eine Leitung
.A
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aus der Anlage abgezogen. Das verbleibende Erdgas wird zunächst vollständig getrocknet und Über eine Leitung 5 aus der Vorrichtung J5 abgezogen, in den Wärmeaustauschern 6 und 7 weiter gekühlt und partiell kondensiert und daraufhin in eine 'Rektifiziersäule 8 eingespeist. Im Sumpf der Säule 8, der mittels einer Heizvorrichtung 9 beheizt wird, fällt als Sumpfprodukt eine Flüssigkeit an, die nahezu ausschließlich aus Kthan, Propan und höhersiedenden Kohlenwasserstoffen besteht. Dieses Sumpfprodukt wird über eine Leitung 10 einer hier nicht gezeigten Aufbereitungsanlage zugeführt, aus der die einzelnen Komponenten des Sumpfproduktes in nahezu reiner Form gewonnen werden, die somit zur Deckung der Leckverluste in den noch zu beschreibenden Gemischkreisläufen zur Verfügung stehen.
Das gasförmige Kopfprodukt der Säule 8, das im wesentlichen nur noch aus Stickstoff, Methan und Kthan sowie geringen Mengen Propan und Butan besteht, wird im Wärmeaustauscher 11 partiell kondensiert und im Abscheider 12 einer Phasentrennung unterzogen. Während die bei der Phasentrennung anfallende flüssige Fraktion als Rücklauf.in die Säule 8 zurückge führt wird, wird die gasförmige Fraktion im Wärmeaustauscher verflüssigt und unterkühlt.· Daraufhin wird sie mittels eines Ejektors 14 in eine zweite Rektifiziersäule 15 entspannt und einer Stickstoffabtrennung unterzogen. Das stickstoffreiche Kopfprodukt der Säule 15 wird zunächst in einem Wärmeäus-
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tauscher Io und daraufhin in den Wärmeaustauschern 11, 7, 6 und ,? angewärmt und Über eine Leitung 17» z.B. als Brenngas, aus der Anlage abgezogen. Die F.oktifiziersäule wird bei geringem ''bordruck botrieben, der gerade ausreicht, den Druckabfall des Kopfproduktes in den einzelnen Wärmeaustauscherquerschnitten zu kompensieren.
Das flüssige, im wesentlichen aus Methan bestehende Sumpfprodukt der Säule 15 wird über ein Ventil l8 in einen weiteren unter etwa atmosphärischen Druck stehenden Abscheider oder Speicherbehälter 19 entspannt und über eine Leitung 20 aus der Anlage abgezogen. Der im Abscheider oder Speicherbehälter anfallende Dampf, der sich im wesentlichen aus "flash-gas" zusammensetzt, wird über eine Leitung 21 der Saugseite des Ejektors l4 zugeführt und in diesem erneut auf den Betriebsdruck der Säule 15 verdichtet. Auf diese Weise gelingt es ,auch die Kälte des im Abscheider 19 anfallenden Dampfes ohne die aufwendige Verwendung eines zusätzlichen Kaltgebläses, bei dem zudem ein Teil der Kälte vernichtet wird, der Anlage zur Verfugung zu stellen. ,·?
Die bei tiefster Temperatur anfallende Kälte des stickstoffreichen Kopfproduktes der Säule 15 wird mit Vorteil unmittelbar auf einen Teil des zu verflüssigenden Erdgases Übertragen. Hierzu wird ein Teil der im Abscheider 12 anfallenden
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gasförmigen Fraktion Über eine Leitung 22 abgezogen, im Wärmeaustauscher ΐβ gegen das kalte Kopfprodukt der Säule 15 verflüssigt und daraufhin über ein Ventil 23 in die Säule 15 entspannt. Ein weiterer Teil der im Abscheider 12 anfallenden gasförmigen Fraktion wird über eine Leitung 24 abgezogen, im Wärmeaustauscher 25 unter Beheizung des Sumpfes der Säule 15 verflüssigt und daraufhin über ein Ventil 26 ebenfalls in die Säule 15 entspannt.
Falls das zu verflüssigende Erdgas nur sehr wenig oder gar keinen Stickstoff enthält, so daß sich eine zusätzliche Stickstoffabtrennung erübrigt, kann bei sonst gleicher Verfahrens führung die Säule 15 durch einen einfachen Abscheider ersetzt werden.
Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Kälte wird durch zwei zur Kaskade geschaltete Gemischkreisläufe zur Verfügung gestellt.
Das Kältemittel des im wesentlichen zur VorkUhlung dienenden ersten Gemischkreislaufes ist ein Gemisch aus Äthan und Propan. Es wird in den Verdichtungsstufen 27, 28 und 29 des Kreislaufkompressors auf den Kreislaufenddruck verdichtet, im Wasserkühler j50 partiell kondensiert und im Abscheider 31 einer Phasentrennung unterzogen. Die im Abscheider 31 anfallende
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flüssige Fraktion, die stark mit Propan angereichert ist, wird nach weiterer Kühlung im Wasserkühler 60 über ein Ventil 32 in einen ersten Abscheider 33 zwischenentspannt. Ein Teil der im Abscheider 33 anfallenden flüssigen Fraktion, die nunmehr fast nur noch aus Propan besteht, wird im Querschnitt 34 des Wärmeaustauschers 2 verdampft, in den Abscheider 33 zurückgeführt und daraufhin zusammen mit dem bei der Entspannung anfallenden Dampf über eine Leitung 35 der dritten Verdichtungsstufe 29 zugeleitet.
Der Rest der im Abscheider 33 anfallenden flüssigen Fraktion wird über ein Ventil 36 in einen zweiten Abscheider weiterentspannt. Ein Teil der im Abscheider 37 anfallenden flüesigen Fraktion wird nunmehr im Querschnitt 38 des Wärmeaue tauschers 6 verdampft, in den Abscheider 37 zurückgeführt und daraufhin zusammen mit dem bei der Entspannung anfallenden Dampf über eine Leitung 39 der zweiten Verdichtungsstufe 28 zugeleitet.
Der Rest der im Abscheider 37 anfallenden flüssigen Fraktion wird schließlich über ein Ventil 40 in einen dritten Abscheider 41 auf den tiefsten Druck des Kreislaufes entspannt. Di© im Abscheider 41 anfallende flüssige Fraktion wird im Querschnitt 42 des Wärmeaustauschers 7 verdampft, in den Abscheider 41 zurückgeführt und daraufhin zusammen mit dem bei
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der Entspannung anfallenden Dampf über eine Leitung 43 der ersten Verdichtungsstufe 21 zugeleitet.
Die mehrstufige iSntspannung und Verdampfung bei verschiedenen Druckniveaus der im Abscheider 31 anfallenden flüssigen Fraktion erweist sich als energetisch sehr günstig, da hierdurch eine sehr gute Anpassung der Anwärmkurve des Kältemittels an die Abkühlkurve des Erdgases erreicht wird. Durch die Anordnung der Abscheider 33, 37 und 41 wird mit Sicherheit vermieden, daß nichtverdampftes Kältemittel in die Verdichtungsstufen gelangt, was zu einer Zerstörung der Kompressoren führen könnte. Ein weiterer entscheidender Vorteil der Anordnung des Abscheiders 31 und auch der Abscheider 33* 37 und 41 liegt jedoch darin, daß trotz der Verwendung eines Gemischkreislaufes in den Wärmeaustausohernquerschnitten 34, 38 und 42 nahezu reines Propan verdampft. Dies ist im Hinblick auf die Temperaturstabilisierung in den Wärmeaustauschern 2, 6 und 7 von entscheidender Bedeutung.
Die im Abscheider 31 anfallende gasförmige Fraktion wird in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 verflüssigt und unterkühlt, im Ventil 44 entspannt und im Wärmeaustauscher 11 gegen das Kopfprodukt der Säule 3 und das Gemisch des zweiten Gemisohkreislaufes verdampft. Daraufhin wird sie zunächst dem Abscheider 41 und anschließend über die Leitung 43 der ersten
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Verdichtungsstufe 27 des Kreislaufkompressors zugeleitet. Gegebenenfalls kann die gasförmige Fraktion vor ihrer Entspannung im Ventil 44 im Wärmeaustauscher 11 im Wärmeaustausch mit sich selbst noch vielter unterkühlt werden.
Da die im Abscheider Jl anfallende gasförmige Fraktion aus K than und Propan besteht, kann im Wärmeaustauscher 11 Kälte auf relativ tiefem Temperaturniveau übertragen werden. Dies bringt einmal den Vorteil, daß ein relativ großer Teil des KopfProduktes der Säule 8 im Wärmeaustauscher 11 kondensiert wird, d.h. daß eine· große Menge Rücklauf für diese Säule erzeugt wird. Dies hat zur Folge, daß der Sumpf der Säule 8 mittels der Heizung 9 sehr stark aufgeheitztwerden kann. Hierdurch wird das im Sumpf gelöste Methan weitgehend ausgetrieben, wodurch es sich wiederum ergibt, daß in der Zerlegungseinheit, in der die Komponenten des hochsiedenden Sumpfproduktes aufbereitet werden, keine zusätzliche Methanabtrennung mehr erforderlich ist. Außerdem gelingt es durch die Verwendung eines Gemisches aus Sthan und Propan in Wärmeaustauscher 11 bereits einen Großteil dee Mehrkomponentengemisches des zweiten Gemischkreislaufes zu verflüssigen, was thermodynamisch sehr günstig ist.
Die erfindungsgemäße Konzeption dee ersten Gemischter eis lauf es bringt somit im wesentlichen zwei entscheidende Vorteile: Einmal gelingt es trotz der Verwendung eines
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Mehrkomponentengemisches die Temperaturen in den Wärmeaustauschern 2,6 und 7 sehr stark zu stabilisieren und zum anderen gelingt es, genügend Kälte auf einem ausreichend tiefen Temperaturniveau zu erzeugen, so daß einerseits eine scharfe Vorzerlegung des Erdgases und andererseits eine bereits starke Verflüssigung des zweiten Mehrkomponentengemisches möglich ist.
Das Mehrkomponentengemisoh des zweiten Gemischkreislaufes, in dem die Kälte zur vollständigen Verflüssigung und Unterkühlung des Erdgases erzeugt wird, besteht im wesentlichen aus Stickstoff, Methan, Äthan und Propan. Es wird im Kreislaufkompressor 45 auf den Kreislaufdruok verdichtet und im Wasserkühler 46 gekühlt. Daraufhin wird es in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 und 11 im Wärmeaustausch gegen das Kältemittel des ersten Gemisohkreislaufes teilweise verflüssigt« Im Wärmeaustauscher 13 wird das Mehrkomponentengemisoh vollstXndlg verflüssigt und unterkühlt. Schließlich wird es im Ventil 59 entspannt. Im Wärmeauetauscher 13 gegen Erdgas, das sloh hierbei verflüssigt und unterkühlt, und gegen 8loh selbst verdampft und erneut dem kaltansaugenden Kreislaufkompressor 45 zugeführt. Der besondere Vorteil des zweiten Gemischter·la lauf liegt In seiner Einfaohheit, da zur Verflüssigung und Unterkühlung des Erdgases nur ein einziger Wärmeaustauscher, nämlich der Wärmeaustauscher 13, mit nur drei
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Querschnitten erforderlich ist, so daß ein gewickelter Wärmeaustauscher verwendet werden kann. Außerdem enthält der zweite Gemischkreislauf fast keine apparativ bedingten"Puffervolumina, so daß die Leistung eines Turbokompressors als Kreislaufkompressor 45 nicht durch Dichteschwankungen des Kreislaufgases beeinträchtigt wird.
Ein weiteres AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 2 dargestellt, das sich von dem in Figur 1 dargestellten im wesentlichen nur durch die Konzeption des zweiten Gemischkreislaufes unterscheidet.
Gemäß Figur 2 wird das in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 und gegebenenfalls 11 teilweise verflüssigte Mehrkomponentengemisch in einem Wärmeaustauscher 47 vollständig verflüssigt und unterkühlt. Die Verflüssigung.und Unterkühlung erfolgt im Wärmeaustausch mit einem Teilstrom des Mehrkomponentengemisches, der über eine Leitung 48 abgezweigt, in Ventil 49 auf einen mittleren Druck entspannt und im Wärmeaustauscher 47 verdampft wird. Daraufhin wird der, auf mittleren Druck entspannte Teilstrom der zweiten Verdiohtungestufe 50 des Kreislaufkompressors zugeführt. Der unterkühlte Restetrom des Mehrkomponentengemisohes wird im Ventil 51 auf niedrigeren Druck entspannt und im Wärmeaustauscher 52 gegen Erdgas, das sich bei diesem Wärmeaustausch verflüssigt und
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unterkühlt, verdampft und daraufhin der ersten Verdichtungsstufe 53 des KreislaufKompressors zugeführt. Falls erforderlich kann der Reststrom vor seiner Entspannung im Ventil 51 im Wärmeaustauscher 52 im Wärmeaustausch mit sich selbst nach erfolgter Entspannung noch weiter unterkühlt werden.
Der Vorteil dieser Konzeption des zweiten Gemischkreislaufes liegt in einem etwas günstigeren Energiebedarf, wobei diesem Vorteil jedoch ein etwas größerer apparativer Aufwand entgegensteht.
Alle anderen in Figur 2 dargestellten Verfahrensmerkmale wurden bereits ausführlich im Zusammenhang mit der Figur 1 beschrieben, so daß auf diese nicht noch einmal eingegangen zu werden braucht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des zweiten Gemischkreislaufes ist in Figur 3 dargestellt. Gemäß dieser Figur wird das in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 und teilweise kondensierte zweite Melirkomponentengemisoh im Abscheider 54 einer Phasentrennung unterzogen. Die im Abscheider 54 anfallende flüssige Fraktion wird im Wärmeaustauscher 55 unterkühlt, im Ventil 56 entspannt und im Wärmeaustauscher gegen sich verflüssigendes Erdgas, gegen die sich verflüssigende gasförmige Fraktion aus dem Abscheider 54 und gegen sich selbst
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verdampft. Die verflüssigte gasförmige Fraktion wird im Wärmeaustauscher 57 unterkühlt, im Ventil 58 entspannt und im Wärmeaustauscher 57 gegen sich unterkühlendes Erdgas und gegen sich selbst verdampft. Daraufhin werden beide Fraktionen vereint und erneut dem Kreislaufkompressor 45 zugeführt.
Auch diese Ausführungsform des zweiten Gemischkreislaufes ist energetisch relativ günstig.
In den Figuren 4 und 5 sind weitere vorteilhafte AusfUhrungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, die sich von den bisherigen im wesentlichen durch die Konzeption des ersten Gemischkreislaufes unterscheiden. Die Konzeption des zweiten Gemischkreislaufes zur Tiefkühlung des Erdgases entspricht der von Figur 1. Selbstverständlich kann sowohl in Figur 4 als auch in Figur 5 der zweite Gemischkreislauf jedoch auch gemäß den Figuren 2 oder 3 ausgebildet sein.
Gemäß Figur 5 wird das Äthan-Propan-Gemisch des ersten Gemischkreislaufes ebenso wie in den bisherigen AusfUhrungsbeispielen in den Verdichtungsstufen 27» 28 und 29 verdichtet, im Wasserkühler 30 partiell kondensiert und im Abscheider 31 einer Phasentrennung unterzogen. Die propanreiche flüssige Fraktion wird im WasserkUhler 60 weitergekUhlt und über das Ventil 32 in den ersten Abscheider 33 zwischenentspannt. Die hierbei anfallende
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flüssige Fraktion wird ohne Temperaturerhöhung nunmehr mittels einer Pumpe 6l erneut auf den Enddruck des Kreislaufes verdichtet, unter diesem Druck im Querschnitt 34 des Wärmeaustauschers 2 angewärmt und verdampft und daraufhin erneut in den Abscheider 31 eingespeist. Der Rest der im Abscheider 33 anfallenden flüssigen Fraktion wird über das Ventil 36 in den zweiten Abscheider 37 weiterentspannt. Ein Teil der im Abscheider anfallenden flüssigen Fraktion wird mittels der Pumpe 62 auf den Druck des ersten Abscheiders 33 verdichtet, im Querschnitt des Wärmeaustauschers 5 angewärmt und verdampft und daraufhin in den Abscheider 33 zurückgeführt. Der Rest der im Abscheider anfallenden flüssigen Fraktion wird über das Ventil 4o in den letzten Abscheider 4l entspannt. Die im Abscheider 4l anfallende flüssige Fraktion wird mittels der Pumpe 63 auf den Druck des zweiten Abscheiders 37 verdichtet, im Querschnitt 42 des Wärmeaustauschers 7 angewärmt und verdampft und daraufhin in den zweiten Abscheider 37 zurückgeführt. Die in den Abscheidern 33* 37 und 4l anfallenden gasförmigen Fraktionen werden über die Leitungen 35» 39 und 43 unmittelbar den entsprechenden Verdichtungsstufen 29, 28 und 27 des Kreislaufkompressors zugeleitet.
Die im Abscheider anfallende gasförmig« ätherische Fraktion wird zunächst im Wasserkühler 64 und dann in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 und 11 gekühlt, verflüssigt und unterkühlt,
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1Im Ventil 44 entspannt und daraufhin im Wärmeaustauscher 11 gegen Erdgas, gegen das Gemisch des zweiten Gemischkreislaufes und gegen sich selbst verdampft. Anschließend wird sie über den Abscheider 4l und die Leitung 43 der ersten Entspannungsstufe 27 des Kreislaufko'mpressors zugeleitet.
Durch die Zwischenverdichtung der in den Abscheidern 33* 37 und 4l anfallenden flüssigen Fraktionen in den Pumpen 6l, 62 und 63 ergibt sich der Vorteil, daß nunmehr auch die fühlbare Wärme dieser Fraktionen verwendet werden kann.
Hierzu kommt die Energieersparnis, die sich dadurch ergibt, daß das Kreislaufgas teilweise im flüssigen Zustand verdichtet wird.
Die AusfUhrungsform nach Figur 5 unterscheidet sich von der nach Figur 1 ebenfalls durch die Konzeption des ersten Gemischkreislaufes. Gemäß Figur 5 wird die im Abscheider 31 anfallende flüssige Fraktion nach Passieren des Wasserkühlers im Ventil 65 zwischenentspannt und im Abscheider 66 einer weiteren Phasentrennung unterzogen. Die weitere Behandlung der im Abscheider 66 anfallenden flüssigen Fraktion erfolgt analog zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Die im Abscheider 66 anfallende gasförmige Fraktion wird, ebenso wie die im Abscheider 31 anfallende gasförmige Fraktion, in den Wärmeaus-
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tauschern 2, 5» 7 und 11 verflüssigt und unterkUh.lt und daraufhin im Ventil 67 entspannt. Zusammen mit der im Ventil 44 entspannten Fraktion aus dem Abscheider 31 wird sie im Wärmeaustauscher 11 gegen Erdgas, das zweite Mehrkomponentengemisch und gegen sich selbst verdampft und über den Abscheider 4l erneut der ersten Verdichtungsstufe 27 des Kreislaufkompressors zugeführt.
Die zusätzliche Entspannung auf Zwischendruck im Ventil 65 und Phasentrennung im Abscheider 66 bringt den Vorteil, daß die im Abscheider 66 anfallende flüssige Fraktion nunmehr aus nahezu reinem Propan besteht, wodurch eine sehr gute Temperaturstabilität in den Wärmeaustauschern 2, 5 und 7, in denen diese Fraktion verdampft wird, gewährleistet wird.
13 Patentansprüche '
5 Blatt Zeichnungen J
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Claims (13)

  1. LINDE AKTSENGESELLSCHAFT
    La/gr ^438443 ■ . 8.8.1974
    Patentansprüche
    (TT)Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas durch Wärmeaustausch zunächst mit einem ersten und dann mit einem zweiten Mehrkomponentengemisch, welche jeweils in einem geschlossenen Kältekreislauf verdichtet, zumindest teilweise verflüssigt und entspannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mehrkomponentengemisch nach seiner teilweisen Verflüssigung einer Phasentrennung unterzogen wird, daß die hierbei anfallende flüssige Fraktion nach ihrer Entspannung in Wärmeaustausch mit dem Erdgas, der bei der Phasentrennung anfallenden gasförmigen Fraktion und dem zweiten Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verdampft wird und daß die im Wärmeaustausch mit der entspannten flüssigen Fraktion verflüssigte gasförmige Fraktion entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und dem sich bei diesem Wärmeaustausch zumindest teilweise verflüssigenden zweiten Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verdampft wird.
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    ORlGiNAL INSPECTED
    LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Phasentrennung anfallenden Fraktionen vor der Entspannung unterktihlt werden.
  3. J). Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannung der bei der Phasentrennung anfallenden flüssigen Fraktion mehrstufig erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Fraktion nach jeder Entspannungsstufe einer Phasentrennung unterzogen wird und daß die bei jeder Phasentrennung anfallende flüssige Fraktion teilweise im Wärmeaustausch mit zu kühlenden Medien verdampft und restlich der nächst folgenden Entspannungsstufe zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nach den Entspannungsstufen anfallenden flüssigen Fraktionen vor ihrem Wärmeaustausch" mit zu kühlenden Medien auf den Druck der vorhergehenden Entspannungsstufe verdichtet werden.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mehrkomponentengemisch aus Kohlenwasserstoffen mit zwei und drei Kohlenstoffatomen und das zweite Mehrkomponentengemisch aus Stickstoff und aus Kohlenwasserstoffen mit einem, zwei und drei Kohlenstoffatomen besteht.
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    LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen das erste Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verflüssigte zweite Mehrkomponentengemisch vollständig verflüssigt, unterkühlt, entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und sich selbst verdampft wird.
  8. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das gegen das erste Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verflüssigte zweite Mehrkomponentengemisch im Wärmeaustausch mit einer auf mittleren Druck entspannten Teilfraktion von sich selbst vollständig verflüssigt und unterkühlt wird und daß die Restfraktion auf niedrigeren Druck entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas verdampft wird.
  9. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das teilweise verflüssigte zweite Mehrkomponentengemisch einer Phasentrennung unterzogen wird, daß die hierbei anfallende flüssige Fraktion unterkühlt,1 entspannt und im Wärmeaustausch mit Erdgas, sich selbst und der sich hierbei verflüssigenden gasförmigen Fraktion verdampft wird, und daß die verflüssigte gasförmig© Fraktion unterkühlt, entspannt und im TOrmeaustsuseh mit dem Erdgas und sich selbst verdampft wird. .
    •A
    LINDE AKTJEMQESILLSCHAFT
  10. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9# dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas im Wärmeaustausch mit der bei der Phasentrennung des ersten Mehrkomponentengemisches anfallenden flüssigen Fraktion teilweise verflüssigt und in einer ersten Rektifiziersäule vorzerlegt wird und daß die im Kopf der Säule anfallende gasförmige Fraktion im Wärmeaustausch mit der bei der Phasentrennung des ersten Mehrkomponentengemisches anfallenden gasförmigen Fraktion teilweise verflüssigt und einer Phasentrennung unterzogen wird, wobei die hierbei anfallende flUssige Fraktion als RUcklauf in die Säule zurückgeführt wird, während die bei der Phasentrennung anfallende gasförmige Fraktion im Wärmeaustausch mit dem zweiten Mehrkomponentengemisch verflüssigt und unterkühlt wird.
  11. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas nach seiner Verflüssigung mittels eines Ejektors in eine zweite Rektifizieraüule entspannt wird und daß der Saugseite des EJektors das bei der Entspannung des Sumpfproduktes der Säule -auf etwa atmosphärischen Druok anfallende Flash-Oas zugeführt wird.
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  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der bei der Phasentrennung des Kopfproduktes der ersten Rektifiziersäule anfallenden gasförmigen Fraktion im Wärmeaustausch mit dem Kopfprodukt der zweiten Rektifiziersäule verflüssigt und in diese entspannt wird.
  13. 13. Verfahrten nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teil der bei der Phasentrennung des Kopfproduktes der ersten Rektifiziersäule anfallenden gasförmigen Fraktion im Wärmeaustausch mit dem Sumpf der zweiten Rektifiziersäule verflüssigt und in den oberen Bereich dieser Säule entspannt wird.
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    Leerseite
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