EP1864062A1 - Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes - Google Patents
Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromesInfo
- Publication number
- EP1864062A1 EP1864062A1 EP06707313A EP06707313A EP1864062A1 EP 1864062 A1 EP1864062 A1 EP 1864062A1 EP 06707313 A EP06707313 A EP 06707313A EP 06707313 A EP06707313 A EP 06707313A EP 1864062 A1 EP1864062 A1 EP 1864062A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- boiling
- fraction
- refrigerant
- hydrocarbon
- refrigerant mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 34
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 31
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 10
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- -1 C 4 hydrocarbon Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 4
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 3
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0212—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
- F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
- F25J1/0055—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
- F25J1/008—Hydrocarbons
- F25J1/0092—Mixtures of hydrocarbons comprising possibly also minor amounts of nitrogen
Definitions
- the invention relates to a method for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular a natural gas stream.
- Natural gas liquefaction plants are designed either as so-called LNG baseload plants - plants for liquefying natural gas to supply natural gas as primary energy - or as so-called peak shaving plants - plants for liquefying natural gas to meet peak demand.
- a method for liquefying a hydrocarbon-rich stream in particular a natural gas stream, is known, according to which the liquefaction of the hydrocarbon-rich stream takes place in the heat exchange against a two-component refrigerant mixture stream; one component is a component of the hydrocarbon-rich stream to be liquefied, while the other component is a heavy hydrocarbon, preferably propane or propylene. Before these components cool down and relax, the refrigerant mixture is separated into a higher-boiling and a lower-boiling refrigerant fraction.
- a disadvantage of the procedure described in DE-A 102 09 799 is that the provision of two refrigerant components can lead to relatively large temperature differences in the heat exchangers. These temperature differences in turn require correspondingly high compressor outputs.
- the object of the present invention is to provide a generic method for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular a natural gas stream, which avoids the disadvantages of the known methods and moreover enables the realization of a lower specific energy requirement.
- Hydrocarbon-rich stream is, one of the components is propane, propylene or a C 4 hydrocarbon, - is one of the components C 2 H 4 or C 2 H 6 , the compression of the refrigerant mixture stream is carried out by means of an at least two-stage compression, before cooling and refrigerant relaxation of the refrigerant mixture, the refrigerant mixture is separated into a higher-boiling and a lower-boiling refrigerant fraction, and the higher-boiling and the lower-boiling refrigerant fraction after their cold-performing depressurizations at different pressures
- Compression can be supplied.
- the refrigerant mixture is a three-component refrigerant mixture
- the refrigerant fractions are cooled separately, expanded to provide separate cooling, and heated separately against the hydrocarbon-rich stream to be liquefied
- the refrigerant mixture flow is compressed by means of an at least two-stage compression and the higher-boiling refrigerant fraction is mixed with the lower-boiling refrigerant fraction at an intermediate pressure stage
- At least one C 4 to C 6 hydrocarbon is or are used as further component (s) of the refrigerant mixture; the use of additional refrigerant mixture components makes sense especially for larger liquefaction capacities from 10 t / h
- a dry, pretreated hydrocarbon-rich stream for example natural gas
- a dry, pretreated hydrocarbon-rich stream for example natural gas
- Heat exchanger E liquefied and possibly supercooled.
- the hydrocarbon-rich stream has a pressure between 10 and 60 bar, for example.
- the liquefied and possibly supercooled hydrocarbon-rich stream is then fed via line X 'for its further use.
- the figure does not show a possible separation of undesired components, such as higher ones Hydrocarbons.
- the corresponding refrigeration circuit preferably has a two-stage compressor unit, consisting of the compressor stages C1 and C2. Each compressor stage is followed by an air or water cooler, not shown in the figure.
- the refrigeration circuit also has a high-pressure separator D. The provision of only one high-pressure separator D considerably reduces the operational complexity of the method according to the invention, compared with the known refrigerant mixture circuits.
- the refrigerant mixture is separated into a lower-boiling and a higher-boiling fraction.
- the lower-boiling fraction is removed from the separator D via line 2, cooled in the heat exchanger E, condensed and supercooled and then relaxed at the cold end of the heat exchanger E in the expansion valve b with a cooling effect.
- the relaxed fraction is fed back to the heat exchanger E via line 3, vaporized in it against process streams to be cooled and superheated, and then fed via line 4 to the first compressor stage C1.
- the compressed lower-boiling fraction is fed via line 8 to the second compressor stage C2 - the admixing of the higher-boiling fraction will be discussed in more detail below - and to the desired final circuit pressure, which is between 20 and 60 bar is compressed.
- the second compressor stage C2 is also followed by a heat exchanger, not shown in the figure, as a cooler.
- the refrigerant mixture cooled and partially condensed in this is fed back to separator D via line 1.
- a higher-boiling liquid fraction is drawn off from the bottom of the separator D via line 5, cooled in the heat exchanger E and then expanded in the expansion valve a to the desired intermediate pressure in a cooling manner. Subsequently, this fraction is in turn fed to the heat exchanger E via line 6, evaporated in it against process streams to be cooled and superheated and then fed via line 7 to the compressor unit before its second compressor stage C2.
- the liquefaction process allows at least a partial stream 9 of the lower-boiling refrigerant fraction 2 to be drawn off from the heat exchanger E after cooling and partial condensation via the line 9 shown in dashed lines and fed to a separator D 1 shown in dashed lines (so-called “cold”).
- the gaseous fraction drawn off at the top of the separator D 'via the line 10 shown in broken lines is in turn fed to the heat exchanger E, supercooled and expanded in the valve b for the purpose of providing the peak cold required for the liquefaction process.
- the liquid fraction drawn off from the bottom of the separator D 1 via the dashed line is subcooled in the heat exchanger E, is relieved of cold in the valve c, is fed to the heat exchanger E via line 12 and is added to the refrigerant fraction in line 3.
- the higher-boiling fractions obtained in the separator D 'and possibly further “cold separators” are preferably supercooled, depressurized to the pressure of the (first) higher-boiling fraction and fed to the compressor stage to which the (first) higher-boiling fraction is also fed .
- This embodiment of the method according to the invention is shown in the figure by the dotted line 13.
- Addition to the low-pressure refrigerant flow in line sections 3 and 4 makes sense.
- the liquefaction of the hydrocarbon-rich stream against the refrigerant mixture takes place in plate heat exchangers.
- the process control in liquefaction plants with a liquefaction capacity of up to 10 to 15 t / h can be implemented in a single plate heat exchanger.
- the inventive method for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular a natural gas stream avoids all the disadvantages of the prior art cited at the beginning.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes beschrieben, wobei: - die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes (X, X' ) im Wärmetaussh (E) gegen ein drei- oder mehrkomponentiges Kältemittelgemisch erfolgt, - die Verdichtung des Kältemittelgemischstromes (4, 7) mittels einer wenigstens zweistufigen Verdichtung (Cl, C2) erfolgt, vor der Abkühlung (E) und kälteleistenden Entspannung (a, b c) des Kältemittelgemisches eine Auf trennung (D) des Kältemittelgemisches in eine höher siedende (5) und eine tiefer siedende Kältemittelfraktion (2) erfolgt und - die höher siedende (5) und die tiefer siedende Kältemittelfraktion (2) nach ihren kälteleistenden Entspannungen (a, b, c) am warmen Ende des Wärmetausches (E) auf unterschiedlichen Drücken der Verdichtung (Cl, C2) zugeführt werden (4, 7).
Description
Beschreibung
Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes.
Erdgasverflüssigungsanlagen werden entweder als sog. LNG-Baseload-Anlagen - also Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas zur Versorgung mit Erdgas als Primärenergie - oder als sog. Peak Shaving Plants - also Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas zur Deckung des Spitzenbedarfs - ausgelegt.
Größere LNG-Anlagen werden im Regelfall mit Kältekreisläufen betrieben, die aus Kohlenwasserstoffgemischen bestehen. Diese Gemischkreisläufe sind energetisch effizienter als Expander-Kreisläufe und ermöglichen relativ niedrige spezifische Energieverbräuche.
Aus der DE-A 102 09 799 ist ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoffreichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, bekannt, gemäß dem die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes im Wärmetausch gegen einen zweikomponentigen Kältemittelgemischstrom erfolgt; hierbei ist die eine Komponente ein Bestandteil des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, während die andere Komponente ein schwerer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Propan oder Propylen, ist. Vor der Abkühlung und kälteleistenden Entspannung dieser Komponenten erfolgt eine Auftrennung des Kältemittelgemisches in eine höher siedende und eine tiefer siedende Kältemittelfraktion.
Von Nachteil bei der in der DE-A 102 09 799 beschriebenen Verfahrensweise ist, dass das Vorsehen von zwei Kältemittelkomponenten zu verhältnismäßig großen Temperaturdifferenzen in den Wärmetauschern führen kann. Diese Temperaturdifferenzen wiederum erfordern entsprechend hohe Verdichterleistungen.
Aus der US-A 6,347,531 ist ein ähnliches Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes bekannt. Bei diesem wird das Niederdruck- Kältemittel durch den Kreislaufverdichter kalt angesaugt. Sog. kaltansaugende
Verdichter haben jedoch den Nachteil, dass sie im Betrieb, insbesondere während des An- und Abfahrens, umständlicher als nicht-kaltansaugende Verdichter zu betreiben sind. Des Weiteren ist bei dem in der US-A 6,347,531 beschriebenen Verflüssigungsverfahren von Nachteil, dass das Kältemittel auf einem Zwischendruck teilverflüssigt wird, woraus ein größerer apparativer Aufwand resultiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes anzugeben, das die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und darüber hinaus die Realisierung eines niedrigeren spezifischen Energiebedarfes ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes vorgeschlagen, wobei - die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes im Wärmetausch gegen ein drei- oder mehrkomponentiges Kältemittelgemisch erfolgt, eine der Komponenten ein Bestandteil des zu verflüssigenden
Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist, eine der Komponenten Propan, Propylen oder ein C4-Kohlenwasserstoff ist, - eine der Komponenten C2H4 oder C2H6 ist, die Verdichtung des Kältemittelgemischstromes mittels einer wenigstens zweistufigen Verdichtung erfolgt, vor der Abkühlung und kälteleistenden Entspannung des Kältemittelgemisches eine Auftrennung des Kältemittelgemisches in eine höher siedende und eine tiefer siedende Kältemittelfraktion erfolgt und die höher siedende und die tiefer siedende Kältemittelfraktion nach ihren kälteleistenden Entspannungen auf unterschiedlichen Drücken der
Verdichtung zugeführt werden.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass der spezifische Energieaufwand der Verflüssigung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens um ca. 30 % verringert werden kann. Des Weiteren können die Temperaturdifferenzen innerhalb des bzw. der Wärmetauscher beträchtlich verringert werden. Dies hat zur Folge, dass der instationäre Betrieb einfacher beherrschbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes sind:
das Kältemittelgemisch ist ein dreikomponentiges Kältemittelgemisch
die Kältemittelfraktionen werden getrennt abgekühlt, getrennt kälteleistend entspannt und getrennt gegen den zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff- reichen Strom angewärmt
- eine weitere Komponente des Kältemittelgemisches ist Stickstoff
die Verdichtung des Kältemittelgemischstromes erfolgt mittels einer wenigstens zweistufigen Verdichtung und die höher siedende Kältemittelfraktion wird der tiefer siedenden Kältemittelfraktion auf einer Zwischendruckstufe zugemischt
als weitere Komponente(n) des Kältemittelgemisches wird bzw. werden wenigstens ein C4- bis C6-Kohlenwasserstoff verwendet; die Verwendung weiterer Kältemittelgemischkomponenten macht insbesondere bei größeren Verflüssigungsleistungen ab 10 t/h Sinn
zumindest ein Teilstrom der tiefer siedenden Kältemittelfraktion wird partiell kondensiert und die dabei gewonnene Flüssigfraktion unterkühlt und entspannt
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Gemäß der in der Figur dargestellten Verfahrensweise wird dem erfindungsgemäßen Verflüssigungsverfahren über Leitung X ein trockener, vorbehandelter Kohlenwasserstoff-reicher Strom, beispielsweise Erdgas, zugeführt und im
Wärmetauscher E verflüssigt und ggf. unterkühlt. Der Kohlenwasserstoff-reiche Strom weist beispielsweise einen Druck zwischen 10 und 60 bar auf. Der verflüssigte und ggf. unterkühlte Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird anschließend über Leitung X' seiner weiteren Verwendung zugeführt. In der Figur nicht dargestellt ist eine ggf. vorzusehende Abtrennung unerwünschter Komponenten, wie beispielsweise höhere
Kohlenwasserstoffe. Hierzu sei auf die entsprechenden Ausführungen in der vorgenannten DE-A 102 09 799 verwiesen.
Die Abkühlung und Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes X, X' erfolgt erfindungsgemäß im Wärmetausch gegen einen drei- oder mehrkomponentigen Kältemittelgemischstrom, wobei eine der Komponenten ein Bestandteil des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes - vorzugsweise Methan -, eine der Komponenten Propan, Propylen oder ein C4-Kohlenwasserstoff und eine der Komponenten C2H4 oder C2H6 ist.
Der entsprechende Kältekreislauf weist vorzugsweise eine zweistufige Verdichtereinheit auf, bestehend aus den Verdichterstufen C1 und C2. Jeder Verdichterstufe ist ein in der Figur nicht dargestellter Luft- oder Wasserkühler nachgeschaltet. Ferner weist der Kältekreislauf einen Hochdruck-Abscheider D auf. Das Vorsehen lediglich eines Hochdruck-Abscheiders D reduziert - verglichen mit den bekannten Kältemittelgemischkreisläufen - den betriebstechnischen Aufwand des erfindungsgemäßen Verfahrens erheblich.
Im Abscheider D wird das Kältemittelgemisch in eine tiefer siedende und eine höher siedende Fraktion aufgetrennt. Die tiefer siedende Fraktion wird dem Abscheider D über Leitung 2 entnommen, im Wärmetauscher E abgekühlt, kondensiert sowie unterkühlt und anschließend am kalten Ende des Wärmetauschers E im Entspannungsventil b kälteleistend entspannt. Über Leitung 3 wird die entspannte Fraktion wieder dem Wärmetauscher E zugeführt, in ihm gegen abzukühlende Verfahrensströme verdampft sowie überhitzt und anschließend über Leitung 4 der ersten Verdichterstufe C1 zugeführt.
Nach Verdichtung und in der Figur nicht dargestellter Abkühlung wird die verdichtete tiefer siedende Fraktion über Leitung 8 der zweiten Verdichterstufe C2 zugeführt - auf die Zumischung der höher siedenden Fraktion wird im Folgenden noch näher eingegangen werden - und auf den gewünschten Kreislaufenddruck, der beispielsweise zwischen 20 und 60 bar liegt, verdichtet. Auch der zweiten Verdichterstufe C2 ist ein in der Figur nicht dargestellter Wärmetauscher als Kühler nachgeschaltet. Das in diesem abgekühlte und teilweise kondensierte Kältemittelgemisch wird über Leitung 1 wieder dem Abscheider D zugeführt.
Aus dem Sumpf des Abscheiders D wird über Leitung 5 eine höher siedende Flüssigfraktion abgezogen, im Wärmetauscher E abgekühlt und anschließend im Entspannungsventil a kälteleistend auf den gewünschten Zwischendruck entspannt. Anschließend wird diese Fraktion über Leitung 6 wiederum dem Wärmetauscher E zugeführt, in ihm gegen abzukühlende Verfahrensströme verdampft sowie überhitzt und anschließend über Leitung 7 der Verdichtereinheit vor deren zweiter Verdichterstufe C2 zugeführt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verflüssigungsverfahrens kann zumindest ein Teilstrom 9 der tiefer siedenden Kältemittelfraktion 2 nach einer Abkühlung und partiellen Kondensation über die gestrichelt dargestellte Leitung 9 aus dem Wärmetauscher E abgezogen und einem gestrichelt dargestellten (sog. "kalten") Abscheider D1 zugeführt werden. Die am Kopf des Abscheiders D' über die gestrichelt dargestellte Leitung 10 abgezogene gasförmige Fraktion wird wiederum dem Wärmetauscher E zugeführt, unterkühlt und zum Zwecke der Bereitstellung der für den Verflüssigungsprozess erforderlichen Spitzenkälte im Ventil b entspannt.
Die über die gestrichelt dargestellte Leitung 11 aus dem Sumpf des Abscheiders D1 abgezogene Flüssigfraktion wird im Wärmetauscher E unterkühlt, im Ventil c kälteleistend entspannt, über Leitung 12 dem Wärmetauscher E zugeführt und der Kältemittelfraktion in der Leitung 3 beigemischt.
Neben diesem Abscheider D1 können weitere, sog. "kalte Abscheider" vorgesehen werden. Diese führen zu einer Verbesserung des spezifischen Energiebedarfes des erfindungsgemäßen Verflüssigungsverfahrens, machen jedoch aufgrund des zusätzlich erforderlichen apparativen Aufwandes nur bei größeren Verflüssigungsanlagen Sinn.
Die in dem Abscheider D' und ggf. weiteren "kalten Abscheidern" gewonnenen, höher siedenden Fraktionen werden vorzugsweise unterkühlt, auf den Druck der (ersten) höher siedenden Fraktion entspannt und derjenigen Verdichterstufe zugeführt, der auch die (erste) höher siedende Fraktion zugeführt wird. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Figur durch die punktiert gezeichnete Leitung 13 dargestellt. Je nach Temperaturprofil im Wärmetauscher E ist auch eine
Zumischung zu dem Niederdruck-Kältemittelstrom in den Leitungsabschnitten 3 und 4 sinnvoll.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes gegen das Kältemittelgemisch in Plattenwärmetauschern. Aufgrund der erfindμngsgemäßen Verfahrensführung kann bei Verflüssigungsanlagen mit einer Verflüssigungskapazität von bis zu 10 bis 15 t/h die Prozessführung in einem einzigen Plattenwärmetauscher realisiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, vermeidet sämtliche Nachteile des eingangs zitierten Standes der Technik.
Claims
1. Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei
- die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes (X, X') im - Wärmetausch (E) gegen ein drei- oder mehrkomponentiges Kältemittelgemisch erfolgt,
- eine der Komponenten ein Bestandteil des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist,
- eine der Komponenten Propan, Propylen oder ein C4-Kohlenwasserstoff ist, - eine der Komponenten C2H4 oder C2H6 ist,
- die Verdichtung des Kältemittelgemischstromes (4, 7) mittels einer wenigstens zweistufigen Verdichtung (C1 , C2) erfolgt,
- vor der Abkühlung (E) und kälteleistenden Entspannung (a, b, c) des Kältemittelgemisches eine Auftrennung (D) des Kältemittelgemisches in eine höher siedende (5) und eine tiefer siedende Kältemittelfraktion (2) erfolgt und
- die höher siedende (5) und die tiefer siedende Kältemittelfraktion (2) nach ihren kälteleistenden Entspannungen (a, b, c) am warmen Ende des Wärmetausches (E) auf unterschiedlichen Drücken der Verdichtung (C1 , C2) zugeführt werden (4, 7).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittelgemisch ein dreikomponentiges Kältemittelgemisch ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kältemittelfraktionen (2, 5) getrennt abgekühlt (E), getrennt kälteleistend entspannt (a, b, c) und getrennt gegen den zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom (X, X1) angewärmt werden (E).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Komponente des Kältemittelgemisches Stickstoff ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Komponente(n) des Kältemittelgemisches wenigstens ein C4- bis C6-Kohlenwasserstoff verwendet wird bzw. werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom (9) der tiefer siedenden Kältemittelfraktion (2) partiell kondensiert (D') und die dabei gewonnene Flüssigfraktion (11) unterkühlt (E) und entspannt (c) wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere weitere Teilströme der tiefer siedenden Kältemittelfraktion (2) partiell kondensiert und die dabei gewonnene Flüssigfraktion unterkühlt (E) und entspannt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der oder den partiellen Kondensationen (D1) eines oder mehrere Teilströme der tiefer siedenden Kältemittelfraktion (2) gewonnene, weitere höher siedende Fraktion (11) unterkühlt, auf den Druck der höher siedenden Fraktion (6, 7) entspannt und derjenigen Verdichterstufe (C2) zugeführt wird (13), der auch die höher siedende Fraktion (6, 7) zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der oder den partiellen Kondensationen (D') eines oder mehrere Teilströme der tiefer siedenden Kältemittelfraktion (2) gewonnene, weitere höher siedende Fraktion (11 ) unterkühlt, auf den Druck der niedriger siedenden Fraktion (3, 4) entspannt und derjenigen Verdichterstufe (C1) zugeführt wird, der auch die niedriger siedende Fraktion (3, 4) zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
(X, X1) gegen das Kältemittelgemisch in Plattenwärmetauschem, vorzugsweise in einem einzigen Plattenwärmetauscher (E) erfolgt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005010055A DE102005010055A1 (de) | 2005-03-04 | 2005-03-04 | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes |
PCT/EP2006/001804 WO2006094675A1 (de) | 2005-03-04 | 2006-02-28 | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1864062A1 true EP1864062A1 (de) | 2007-12-12 |
Family
ID=36508129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP06707313A Withdrawn EP1864062A1 (de) | 2005-03-04 | 2006-02-28 | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090205366A1 (de) |
EP (1) | EP1864062A1 (de) |
CN (1) | CN101189483A (de) |
AU (1) | AU2006222325B2 (de) |
BR (1) | BRPI0609292A2 (de) |
CA (1) | CA2600027A1 (de) |
DE (1) | DE102005010055A1 (de) |
NO (1) | NO20075003L (de) |
RU (1) | RU2007136598A (de) |
WO (1) | WO2006094675A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9441877B2 (en) | 2010-03-17 | 2016-09-13 | Chart Inc. | Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method |
US10480851B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-11-19 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
US10663221B2 (en) | 2015-07-08 | 2020-05-26 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008019392A1 (de) * | 2008-04-17 | 2009-10-22 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoffreichen Fraktion |
KR20160049040A (ko) * | 2010-03-25 | 2016-05-04 | 더 유니버시티 오브 맨체스터 | 냉동 방법 |
CN102336626B (zh) * | 2010-07-28 | 2014-03-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 丁二烯抽提装置废气的利用方法 |
CN102304403B (zh) * | 2011-08-08 | 2013-07-24 | 成都赛普瑞兴科技有限公司 | 一种丙烯预冷混合冷剂液化天然气的方法及装置 |
KR101392750B1 (ko) * | 2012-06-29 | 2014-05-09 | 한국에너지기술연구원 | 천연가스 액화시스템 및 액화 방법 |
US11408673B2 (en) | 2013-03-15 | 2022-08-09 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
US11428463B2 (en) * | 2013-03-15 | 2022-08-30 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
NO3001128T3 (de) * | 2013-05-20 | 2018-12-08 | ||
KR101615443B1 (ko) * | 2014-08-01 | 2016-04-25 | 한국가스공사 | 천연가스 액화공정 |
KR101630518B1 (ko) * | 2014-08-01 | 2016-06-14 | 한국가스공사 | 천연가스 액화공정 |
CN107436072B (zh) * | 2017-08-14 | 2019-11-29 | 新地能源工程技术有限公司 | 带有制冷剂补充装置的天然气液化系统及方法 |
FR3098574B1 (fr) * | 2019-07-10 | 2021-06-25 | Air Liquide | Dispositif de réfrigération et/ou de liquéfaction |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1939114B2 (de) * | 1969-08-01 | 1979-01-25 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verflüssigungsverfahren für Gase und Gasgemische, insbesondere für Erdgas |
GB1392972A (en) * | 1972-09-25 | 1975-05-07 | Petrocarbon Dev Ltd | Cooling fluids at low temperatures |
US4094655A (en) * | 1973-08-29 | 1978-06-13 | Heinrich Krieger | Arrangement for cooling fluids |
FR2292203A1 (fr) * | 1974-11-21 | 1976-06-18 | Technip Cie | Procede et installation pour la liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition |
US4325231A (en) * | 1976-06-23 | 1982-04-20 | Heinrich Krieger | Cascade cooling arrangement |
US4404008A (en) * | 1982-02-18 | 1983-09-13 | Air Products And Chemicals, Inc. | Combined cascade and multicomponent refrigeration method with refrigerant intercooling |
US4755200A (en) * | 1987-02-27 | 1988-07-05 | Air Products And Chemicals, Inc. | Feed gas drier precooling in mixed refrigerant natural gas liquefaction processes |
MY118329A (en) * | 1995-04-18 | 2004-10-30 | Shell Int Research | Cooling a fluid stream |
DE19612173C1 (de) * | 1996-03-27 | 1997-05-28 | Linde Ag | Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes |
US6347531B1 (en) * | 1999-10-12 | 2002-02-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Single mixed refrigerant gas liquefaction process |
US6347532B1 (en) * | 1999-10-12 | 2002-02-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Gas liquefaction process with partial condensation of mixed refrigerant at intermediate temperatures |
DE10209799A1 (de) * | 2002-03-06 | 2003-09-25 | Linde Ag | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes |
-
2005
- 2005-03-04 DE DE102005010055A patent/DE102005010055A1/de not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-02-28 CA CA002600027A patent/CA2600027A1/en not_active Abandoned
- 2006-02-28 CN CNA200680007021XA patent/CN101189483A/zh active Pending
- 2006-02-28 AU AU2006222325A patent/AU2006222325B2/en not_active Ceased
- 2006-02-28 US US11/817,379 patent/US20090205366A1/en not_active Abandoned
- 2006-02-28 BR BRPI0609292-6A patent/BRPI0609292A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2006-02-28 EP EP06707313A patent/EP1864062A1/de not_active Withdrawn
- 2006-02-28 WO PCT/EP2006/001804 patent/WO2006094675A1/de active Application Filing
- 2006-02-28 RU RU2007136598/06A patent/RU2007136598A/ru unknown
-
2007
- 2007-10-03 NO NO20075003A patent/NO20075003L/no not_active Application Discontinuation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See references of WO2006094675A1 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9441877B2 (en) | 2010-03-17 | 2016-09-13 | Chart Inc. | Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method |
US10502483B2 (en) | 2010-03-17 | 2019-12-10 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method |
US10480851B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-11-19 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
US10663221B2 (en) | 2015-07-08 | 2020-05-26 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
US11408676B2 (en) | 2015-07-08 | 2022-08-09 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101189483A (zh) | 2008-05-28 |
RU2007136598A (ru) | 2009-04-10 |
DE102005010055A1 (de) | 2006-09-07 |
CA2600027A1 (en) | 2006-09-14 |
AU2006222325A1 (en) | 2006-09-14 |
NO20075003L (no) | 2007-10-03 |
WO2006094675A1 (de) | 2006-09-14 |
US20090205366A1 (en) | 2009-08-20 |
AU2006222325B2 (en) | 2011-03-24 |
BRPI0609292A2 (pt) | 2010-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1864062A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE19722490C1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
WO2008022689A2 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
WO2010121752A2 (de) | Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion | |
EP2484999A2 (de) | Verfahren zum Abkühlen eines ein-oder mehrkomponentigen Stromes | |
DE102005029275A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
DE10226596A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes mit gleichzeitiger Gewinnung einer C3+-reichen Fraktion mit hoher Ausbeute | |
DE19612173C1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes | |
WO2010091804A2 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE102014012316A1 (de) | Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
WO2003074955A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
WO2010112206A2 (de) | Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion | |
DE102012020469A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Synthesegas | |
WO2017054929A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion | |
DE102007006370A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
DE102006021620B4 (de) | Vorbehandlung eines zu verflüssigenden Erdgasstromes | |
EP1913319A2 (de) | Verfahren und anlage zum verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen stroms | |
DE102009004109A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
DE19728153A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
DE102004032710A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
WO1999058917A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
WO2005090886A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE102012020470A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Methan aus einem Synthesegas | |
WO2005111522A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE102016000394A1 (de) | Verfahren zum Abkühlen eines Mediums |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20071009 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR |
|
DAX | Request for extension of the european patent (deleted) | ||
RAP1 | Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred) |
Owner name: LINDE AG |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20100408 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20100819 |