DE4440406C1 - Verfahren zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden kohlenwasserstoffreichen Fraktion - Google Patents

Verfahren zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden kohlenwasserstoffreichen Fraktion

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Description

Die Erfindung betrifft ein zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden kohlenwasser­ stoffreichen Fraktion, bei dem diese im Wärmetausch mit anzuwärmenden Verfahrens­ strömen abgekühlt und verflüssigt wird und anschließend mittels eines Entspannungs­ ventils in einen Speicherbehälter entspannt wird und wobei das aus dem Speicherbehäl­ ter austretende Boiloff-Gas ein- oder mehrstufig verdichtet wird.
Unter dem Begriff "Boiloff-Gas" sei im folgenden das sog. Tankrückgas, also die Sum­ me aus Boiloff-Gas und dem beim Entspannen der kohlenwasserstoffreichen Fraktion in den Speicherbehälter entstehenden Flashgas, zu verstehen.
Es sind eine Vielzahl von Verfahren zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden koh­ lenwasserstoffreichen Fraktion, insbesondere Erdgas, bekannt. Hierbei wird die unter Druck stehende kohlenwasserstoffreiche Fraktion vor der Verflüssigung, in der Regel mittels eines adsorbtiven Abtrennverfahrens von ausfrierbaren Komponenten, wie z. B. Kohlendioxid und Wasser gereinigt. So ist z. B. aus der DE-OS 28 20 212 ein Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas bekannt, bei dem ein unter Druck stehender Erdgasstrom in Wärmetausch mit zwei in geschlossenen Kreisläufen geführten Kältemitteln gebracht wird. Das Kältemittel des ersten Kreislaufes wird hierbei zur Vorkühlung des Erdgases sowie des Kältemittels des zweiten Kreislaufes und das Kältemittel des zweiten Kreis­ laufes zur Verflüssigung des vorgekühlten Erdgases verwendet. Das anfallende Flash- bzw. Boiloff-Gas wird bei diesem Verfahren nach dem Wärmetausch mit dem vorge­ kühlten Erdgas verdichtet, mindestens teilweise in Wärmetausch mit den Kältemitteln des ersten und des zweiten Kreislaufes verflüssigt und wieder entspannt. Bei derartigen Verfahren werden die Boiloff-Gas-Verdichter bisher jedoch unabhängig von der Anla­ genlast betrieben. Das in einem derartigen Verfahren gewonnene flüssige Erdgas wird in großen Speicherbehältern gelagert. Die Lagerung erfolgt in der Regel unter Atmos­ phärendruck. Abhängig von der Umgebungstemperatur wird innerhalb dieser Speicher­ behälter fortwährend das sogenannte Boiloff-Gas gebildet, das aus diesen Speicherbe­ hältern abgezogen und gegebenenfalls gegen den abzukühlenden Erdgasstrom ange­ wärmt wird, bevor es einer ein- oder mehrstufigen Verdichtung zugeführt wird. Da, wie bereits erwähnt, der bzw. die Boiloff-Gas-Verdichter unabhängig von der Anlagenlast betrieben werden, wird zu Zeiten, in denen weniger Boiloff-Gas gebildet wird, durch den bzw. die Verdichter der Innendruck in dem Speicherbehälter und damit der Verdichter­ saugdruck verringert bzw. die Verdichter arbeiten unter Teillast oder schalten ab. Dies führt dazu, daß sich die Menge an verflüssigtem Erdgas, die in den Speicherbehälter geführt wird, aufgrund des höheren Flashgasanteils bei niedrigerem Speicherbehälterdruck verringert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem, bei einem vorgegebenen Kältekreislauf, zu jedem Zeitpunkt die maximal mögliche Menge an einer kohlenwasserstoffreichen Fraktion über ein Entspannungsventil einem Speicherbehälter zugeführt werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Durchsatz des Boiloff-Gas-Ver­ dichters über die Stellung des Entspannungsventils mittels eines dieses Entspan­ nungsventil regelnden FIC-Reglers konstant auf Vollast gehalten wird, wobei der Druck nach dem Entspannungsventil konstant gehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Über Leitung 1 wird die unter Druck stehende kohlenwasserstoffreiche Fraktion einer Adsorptionsvorrichtung A zugeführt. In dieser wird sie von ausfrierbaren Komponenten, also insbesondere von Kohlendioxid und Wasser, soweit befreit, daß die noch in ihr enthaltenen Mengen an diesen Komponenten innerhalb des kalten Anlagenteiles nicht zu Verlegungen von Leitungen und/oder Ventilen führen können. Die vorgereinigte kohlenwasserstoffreiche Fraktion wird im Gegenstrom zu anzuwärmenden Verfahrens­ strömen in den Wärmetauschern E1 und E2 abgekühlt und teilweise verflüssigt. Sie wird nach dem Abzug aus dem Wärmetauscher E2 einem Abscheider D zugeführt, in dem eine Abtrennung der C₃⁺-Kohlenwasserstoffe sowie der Aromaten erfolgt. Diese werden am Sumpf des Abscheiders über Leitung 3 abgezogen, im Ventil a kälteleistend entspannt und anschließend im Gegenstrom zu der abzukühlenden kohlenwasserstoff­ reichen Fraktion durch die Wärmetauscher E2 und E1 geführt. Die von den erwähnten Komponenten befreite kohlenwasserstoffreiche Fraktion wird am Kopf des Abscheiders über Leitung 4 abgezogen, in den Wärmetauschern E2 und E3 weiter abgekühlt und letztendlich zur Gänze verflüssigt und unterkühlt. Über das Entspannungsventil b erfolgt das Entspannen auf den Innendruck des Speicherbehälters S. Der Druck, der innerhalb des Speicherbehälters S gespeicherten kohlenwasserstoffreichen Fraktion, beträgt ca. 1 bar. Der Abzug von verflüssigter kohlenwasserstoffreicher Fraktion aus dem Speicher­ behälter S ist über Leitung 6 möglich. Das innerhalb des Speicherbehälters S entste­ hende Boiloff-Gas wird über Leitung 7 aus dem Speicherbehälter S abgeführt und ge­ gebenenfalls in den Wärmetauschern E3, E2 und E1 gegen die abzukühlende kohlen­ wasserstoffreiche Fraktion angewärmt. Anschließend wird das Boiloff-Gas einem Ver­ dichter V zugeführt, wobei es nach jeder Verdichterstufe mittels eines weiteren Wärme­ tauschers W abgekühlt wird. Entsprechend dem Design der Anlage, in der das erfin­ dungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt, kann eine ein- oder mehrstufige Ver­ dichtung des angewärmten Boiloff-Gases sinnvoll sein. Das verdichtete Boiloff-Gas wird anschließend über Leitung 8, zusammen mit der Fraktion aus der Leitung 3, der Adsorptionsvorrichtung A als Regeneriergas zugeführt. Das mit den an dem Adsorp­ tionsmittel behafteten Komponenten beladene Regeneriergas wird mittels Leitung 8′ aus der Adsorptionsvorrichtung A abgeführt. Die Deckung des für die Abkühlung und Verflüssigung der kohlenwasserstoffreichen Fraktion benötigten Kältebedarfs erfolgt mittels eines zusätzlichen Kältekreislaufes. Dieser Kältekreislauf sei hier nur schema­ tisch dargestellt, wobei über die Leitungen 9 und 10 das Kältemittel bzw. Kältemittel­ gemisch zur Abkühlung und teilweisen Verflüssigung durch die Wärmetauscher E1, E2 und E3 geführt wird, in den Entspannungsventilen c und d kälteleistend entspannt und anschließend mittels Leitung 9′ im Gegenstrom zu der abzukühlenden kohlenwasser­ stoffreichen Fraktion durch die Wärmetauscher E3, E2 und E1 geleitet wird. Als Käl­ temittel haben sich Gemische aus Stickstoff und Methan oder Gemische aus Stickstoff, Methan sowie C₂- bis C₅-Kohlenwasserstoffen bewährt. Derartige Kältekreisläufe ge­ hören jedoch zum Stand der Technik, so daß auf sie nicht näher eingegangen werden muß.
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, daß der Innendruck des Speicherbe­ hälters S zu jeder Zeit am Optimum liegt. Dies bedeutet, daß immer die maximal mög­ liche Menge an kohlenwasserstoffreicher Fraktion in den Speicherbehälter S geführt und in diesem gespeichert werden kann.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden kohlenwasserstoffreichen Fraktion, bei dem diese im Wärmetausch mit anzuwärmenden Verfahrensströmen abgekühlt und verflüssigt wird und anschließend mittels eines Entspannungsventils (b) in einen Speicherbehälter (S) entspannt wird und wobei das aus dem Speicher­ behälter (S) austretende Boiloff-Gas ein- oder mehrstufig verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz des Boiloff-Gas-Verdichters (V) über die Stel­ lung des Entspannungsventils (b) mittels eines dieses Entspannungsventil regeln­ den FIC-Reglers (F) konstant auf Vollast gehalten wird, wobei der Druck nach dem Entspannungsventil (b) konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck stehen­ de kohlenwasserstoffreiche Fraktion vor der Verflüssigung mittels einer Adsorp­ tionsvorrichtung (A) von ausfrierbaren Komponenten gereinigt wird und das verdichtete Boiloff-Gas als Regeneriergas für die Adsorptionsvorrichtung (A) dient.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausfrierbaren Komponenten Kohlendioxid und Wasser sind.
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