EP0711966A2 - Verfahren zum Gewinnen einer Ethanreichen Fraktion zum Wiederauffüllen eines Ethan-enthaltenden Kältekreislaufs eines Verfahrens zum Verflüssigen einer kohlenwasserstoffreichen Fraktion - Google Patents

Verfahren zum Gewinnen einer Ethanreichen Fraktion zum Wiederauffüllen eines Ethan-enthaltenden Kältekreislaufs eines Verfahrens zum Verflüssigen einer kohlenwasserstoffreichen Fraktion Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a process for obtaining an ethane-rich fraction for replenishing the refrigeration cycle of a method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction, the hydrocarbon-rich fraction being cooled and liquefied in heat exchange with a refrigerant containing ethane, which is conducted in a refrigeration cycle.
  • hydrocarbon-rich fractions e.g. Natural gas, ethane-containing refrigerants are often used in the refrigeration circuits required for this. Due to circuit losses in these refrigeration circuits, the components forming the refrigerant mixture are required for refilling. In the case of ethane, this is either delivered by means of a pressurized gas bottle or is obtained from the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied. Since this hydrocarbon-rich fraction, especially in the case of natural gas, in addition to methane and nitrogen also means heavier components, here in particular the C3+ hydrocarbons, contains, the separation usually consists of two separation columns, each having capacitors and reboilers. The lighter constituents, ie the C1 ⁇ hydrocarbons, are first separated off and an ethane-rich fraction is taken off overhead in the second separation column, while a C3+ hydrocarbon-rich fraction is obtained at the bottom of this second separation column.
  • hydrocarbon-rich fraction especially in the case of natural gas, in addition to methane and nitrogen also means heavier components
  • the aim of the present invention is to provide a process for obtaining an ethane-rich fraction, with the aid of which ethane or an ethane-rich fraction can be obtained more cheaply compared to the above-mentioned alternatives.
  • the process according to the invention is a simple and effective process for obtaining an ethane-rich fraction, which can generally be operated batchwise. For systems of conventional size, this means that the amount of ethane-rich fraction obtained within a period of 1 to 3 days covers the ethane requirement of the refrigeration cycle for several weeks.
  • the ethane-rich fraction drawn off from the C1 / C2 / C3+ separation column - hereinafter only referred to as the separation column - is usually temporarily stored in a buffer tank and mixed with the ethane-containing refrigerant in the required amount as required.
  • the partial stream which is fed to the separation column is preferably taken from the main stream of the already liquefied hydrocarbon-rich fraction at a point at which the hydrocarbon-rich fraction has already been completely condensed.
  • An embodiment of the process according to the invention is characterized in that the partial stream of the already liquefied hydrocarbon-rich fraction is expanded before it is fed into the separation column.
  • the partial flow amount is approximately 5 to 10% of the total amount of the hydrocarbon-rich fraction.
  • the removal of such an amount is sufficient to cover the amount of ethane required within the refrigerant circuit. If necessary, the separation column can of course also be designed for smaller or larger quantities.
  • the ethane-rich fraction drawn off in the middle of the separation column has an ethane content between 90 and 99 mol%.
  • the components that also occur within this fraction, such as C1 and C3 hydrocarbons, etc., do not have a disruptive effect in the refrigerant circuit to which the ethane-rich fraction is added.
  • a further embodiment of the process according to the invention is characterized in that the separation column is designed as a packed column or as a sieve plate column.
  • this separation column Since the ethane-rich fraction drawn off from the separation column is not subject to particularly high requirements with regard to the purity of ethane, this separation column is comparatively simple.
  • the ethane evaporates in the bottom of the separation column, an electric heating element or immersion heater, which can form the bottom of the separation column as a full flange, serve as the reboiler.
  • the C1 ⁇ hydrocarbon fraction drawn off at the top of the separation column and the C3+ hydrocarbon fraction obtained at the bottom of the separation column are either discharged at the plant boundary or, if possible, added to other process streams.

Abstract

Verfahren zum Gewinnen einer Ethan-reichen Fraktion zum Wiederauffüllen des Kältekreislaufs eines Verfahrens zum Verflüssigen einer kohlenwasserstoffreichen Fraktion, wobei die kohlenwasserstoffreiche Fraktion im Wärmetausch gegen ein Ethan-enthaltendes Kältemittel, welches in einem Kältekreislauf geführt wird, abgekühlt und verflüssigt wird, wobei ein Teilstrom der bereits verflüssigten kohlenwasserstoffreichen Fraktion einer C1/C2/C3+-Trennkolonne zugeführt wird, etwa in der Mitte dieser C1/C2/C3+-Trennkolonne eine Ethan-reiche Fraktion abgezogen und diese, gegebenenfalls nach einer Zwischenspeicherung in einem Pufferbehälter, dem Ethan-enthaltenden Kältemittel beigemischt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen einer Ethan-reichen Fraktion zum Wiederauffüllen des Kältekreislaufs eines Verfahrens zum Verflüssigen einer kohlenwasserstoffreichen Fraktion, wobei die kohlenwasserstoffreiche Fraktion im Wärmetausch gegen ein Ethan-enthaltendes Kältemittel, welches in einem Kältekreislauf geführt wird, abgekühlt und verflüssigt wird.
  • Bei der Verflüssigung von kohlenwasserstoffreichen Fraktionen, wie z.B. Erdgas, werden innerhalb der dazu benötigten Kältekreisläufe oftmals Ethan-enthaltende Kältemittel verwendet. Aufgrund von Kreislaufverlusten in diesen Kältekreisläufen werden die das Kältemittelgemisch bildenden Komponenten zum Nachfüllen benötigt. Im Falle des Ethans wird dieses entweder per Druckgasflasche angeliefert oder aber aus der zu verflüssigenden kohlenwasserstoffreichen Fraktion selbst gewonnen. Da diese kohlenwasserstoffreiche Fraktion, speziell im Falle des Erdgases, neben Methan und Stickstoff auch schwerere Komponenten, gemeint sind hier insbesondere die C₃₊-Kohlenwasserstoffe, enthält, besteht die Trennung üblicherweise aus zwei Trennkolonnen, die jeweils Kondensatoren und Aufkocher aufweisen. Dabei werden zunächst die leichteren Bestandteile, also die C₁₋-Kohlenwasserstoffe, abgetrennt und in der zweiten Trennkolonne über Kopf eine Ethan-reiche Fraktion abgezogen, während am Sumpf dieser zweiten Trennkolonne eine C₃₊-Kohlenwasserreiche Fraktion anfällt.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Gewinnen einer Ethanreichen Fraktion anzugeben, mit dessen Hilfe, verglichen mit den obengenannten Alternativen, Ethan bzw. eine Ethan-reiche Fraktion billiger gewonnen werden können.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Teilstrom der bereits verflüssigten kohlenwasserstoffreichen Fraktion einer C₁/C₂/C₃₊-Trennkolonne zugeführt wird, etwa in der Mitte dieser C₁/C₂/C₃₊-Trennkolonne eine Ethan-reiche Fraktion abgezogen und diese, gegebenenfalls nach einer Zwischenspeicherung in einem Pufferbehälter, dem Ethan-enthaltenden Kältemittel beigemischt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen einfachen und effektiven Prozeß zur Gewinnung einer Ethan-reichen Fraktion dar, der in der Regel diskontinuierlich betrieben werden kann. Dies bedeutet bei Anlagen herkömmlicher Größe, daß die Menge an Ethan-reicher Fraktion, die innerhalb eines Zeitraumes von 1 bis 3 Tagen gewonnen wird, den Ethanbedarf des Kältekreislaufs für mehrere Wochen deckt. Die aus der C₁/C₂/C₃₊-Trennkolonne - im folgenden nurmehr Trennkolonne geschrieben - abgezogene Ethan-reiche Fraktion wird in der Regel zunächst in einem Pufferbehälter zwischengespeichert und je nach Bedarf dem Ethan-enthaltenden Kältemittel in der benötigten Menge beigemischt. Der Teilstrom, der der Trennkolonne zugeführt wird, wird dem Hauptstrom der bereits verflüssigten kohlenwasserstoffreichen Fraktion vorzugsweise an einer Stelle entnommen, an der die kohlenwasserstoffreiche Fraktion bereits vollständig kondensiert ist.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom der bereits verflüssigten kohlenwasserstoffreichen Fraktion vor seiner Zuführung in die Trennkolonne entspannt wird.
  • Durch diese Entspannung des Teilstromes vor seiner Zuführung in die Trennkolonne wird bereits im Zulauf zu der Trennkolonne ein Zwei-Phasengemisch erzeugt, so daß sich der für die Trennarbeit innerhalb der Trennkolonne benötigte Energiebedarf verringert.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Teilstrommenge etwa 5 bis 10 % der Gesamtmenge der kohlenwasserstoffreichen Fraktion. Bei herkömmlichen Anlagen zum Verflüssigen von kohlenwasserstoffreichen Fraktionen reicht die Entnahme einer solchen Menge zur Deckung des innerhalb des Kältemittelkreislaufes benötigten Ethanmenge aus. Sollte es notwendig sein, kann die Trennkolonne selbstverständlich auch für geringere oder größere Mengen ausgelegt werden.
  • Die in der Mitte der Trennkolonne abgezogene Ethan-reiche Fraktion weist einen Ethan-Gehalt zwischen 90 und 99 Mol-% auf. Die daneben innerhalb dieser Fraktion anfallenden Komponenten, wie z.B. C₁- und C₃-Kohlenwasserstoffe, etc., wirken in dem Kältemittelkreislauf, dem die Ethan-reiche Fraktion beigemischt wird, nicht störend.
  • Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkolonne als Packungs- oder als Siebbodenkolonne ausgeführt ist.
  • Da an die aus der Trennkolonne abgezogene Ethan-reiche Fraktion keine allzu hohen Anforderungen bezüglich der Ethan-Reinheit gestellt werden, baut diese Trennkolonne vergleichsweise einfach. Im Sumpf der Trennkolonne verdampft das Ethan, wobei als Aufkocher ein elektrischer Heizstab oder Tauchsieder, der als Vollflansch den Boden der Trennkolonne bilden kann, dient. Die am Kopf der Trennkolonne abgezogene C₁₋-Kohlenwasserstofffraktion sowie die am Sumpf der Trennkolonne anfallende C₃₊-Kohlenwasserstofffraktion werden entweder an der Anlagengrenze abgegeben, oder, wenn dies möglich ist, anderen Prozeßströmen beigemischt.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Gewinnen einer Ethan-reichen Fraktion zum Wiederauffüllen des Kältekreislaufs eines Verfahrens zum Verflüssigen einer kohlenwasserstoffreichen Fraktion, wobei die kohlenwasserstoffreiche Fraktion im Wärmetausch gegen ein Ethan-enthaltendes Kältemittel, welches in einem Kältekreislauf geführt wird, abgekühlt und verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom der bereits verflüssigten kohlenwasserstoffreichen Fraktion einer C₁/C₂/C₃₊-Trennkolonne zugeführt wird, etwa in der Mitte dieser C₁/C₂/C₃₊-Trennkolonne eine Ethan-reiche Fraktion abgezogen und diese, gegebenenfalls nach einer Zwischenspeicherung in einem Pufferbehälter, dem Ethan-enthaltenden Kältemittel beigemischt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom der bereits verflüssigten kohlenwasserstoffreichen Fraktion vor seiner Zuführung in die C₁/C₂/C₃₊-Trennkolonne entspannt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 5 bis 10 % der Menge der kohlenwasserstoffreichen Fraktion als Teilstrom abgezogen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der C₁/C₂/C₃₊-Trennkolonne abgezogene Ethan-reiche Fraktion 90 bis 99 Mol-% Ethan enthält.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die C₁/C₂/C₃₊-Trennkolonne als Packungs- oder als Siebbodenkolonne ausgeführt ist.
EP95117283A 1994-11-11 1995-11-02 Verfahren zum Gewinnen einer Ethanreichen Fraktion zum Wiederauffüllen eines Ethan-enthaltenden Kältekreislaufs eines Verfahrens zum Verflüssigen einer kohlenwasserstoffreichen Fraktion Withdrawn EP0711966A3 (de)

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