NO20111212A1 - Kondensasjon av naturgass - Google Patents

Kondensasjon av naturgass Download PDF

Info

Publication number
NO20111212A1
NO20111212A1 NO20111212A NO20111212A NO20111212A1 NO 20111212 A1 NO20111212 A1 NO 20111212A1 NO 20111212 A NO20111212 A NO 20111212A NO 20111212 A NO20111212 A NO 20111212A NO 20111212 A1 NO20111212 A1 NO 20111212A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
heat exchanger
nitrogen
feed fraction
condensed
fraction
Prior art date
Application number
NO20111212A
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Bauer
Original Assignee
Linde Ag
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde Ag filed Critical Linde Ag
Publication of NO20111212A1 publication Critical patent/NO20111212A1/no

Links

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
    • F25J1/0002—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
    • F25J1/005—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 expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • 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
    • 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
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • 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
    • F25J1/0203—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 single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—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 single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR 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
    • F25J1/02—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
    • F25J1/0221—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 the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0254—Operation; Control and regulation; Instrumentation controlling particular process parameter, e.g. pressure, temperature
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • 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
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • 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
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being nitrogen
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/16—External refrigeration with work-producing gas expansion loop with mutliple gas expansion loops of the same refrigerant

Abstract

Fremgangsmåte for å kondensere en hydrokarbonrik tilførselsfraksjon, fortrinnsvis naturgass, mot en nitrogenkjølesyklus, hvor tilførselsfraksjonen avkjøles mot gassformig nitrogen som skal oppvarmes, og tilførselsfraksjonen kondenseres mot flytende nitrogen som skal fordampes. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at tilførselsfraksjonen blir avkjølt og kondensert i en minst tretrinns varmevekslerprosess (E1a-E1c); i den første seksjon av varmevekslerprosessen (E1a) blir tilførselsfraksjonen (1) avkjølt mot overhetet, gassformig nitrogen (9) i et slikt omfang at det oppnås en hovedsakelig fullstendig fraskillelse (D2) av de relativt tunge komponentene (2'); i den andre seksjon av varmevekslerprosessen blir tilførselsfraksjonen (2) som er befridd for relativt tunge komponenter, delvis kondensert mot gassformig nitrogen som skal overhetes; og i den tredje seksjon av varmevekslerprosessen (E1c) blir tilførselsfraksjonen (2) kondensert mot nitrogen som skal bli delvis fordampet (8).

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for kondensasjon av en hydrokarbonrik tilførselsfraksjon, fortrinnsvis naturgass, mot en nitrogenkjølesyklus hvor tilførsels-fraksjonen avkjøles mot gassformig nitrogen som skal oppvarmes, og tilførselsfraksjonen kondenseres mot flytende nitrogen som skal fordampes.
Hydrokarbonrike gasser, særlig naturgasser, kondenseres kommersielt i et kapasitetsområde fra 10 til 30 000 tonn LNG pr. døgn (tato). I anlegg med middels kapasitet - med dette menes kondensasjonsprosesser med en kapasitet mellom 300 og 3000 tato LNG - og stor kapasitet - med dette menes kondensasjonsprosesser med en kapasitet mellom 3000 og 30 000 tato LNG - forsøker fagfolk på området å optimalisere driftskostnadene ved hjelp av høy effektivitet. I tilfellet mindre anlegg - med dette menes kondensasjonsprosesser med en kapasitet mellom 10 og 300 tato LNG - er derimot lave kapitalkostnader i forgrunnen. I slike anlegg er kapitalkostnadsandelen for et dedikert kjøleanlegg hvor arbeidsmediet som anvendes er f.eks. nitrogen eller en nitrogen-hydro-karbonblanding, betydelig. Derfor blir generering av kulde i kondensasjonsanlegget om mulig utelatt, og et egnet kjølemedium blir importert. Vanligvis anvendes i dette tilfellet flytende nitrogen som etter anvendelse som kjølemiddel slippes ut i atmosfæren i gassformig tilstand. Dersom et nærliggende separasjonsanlegg kan levere billige ubrukte produktmengder flytende nitrogen, er dette konseptet for små kondensasjonsanlegg absolutt kommersielt brukbart.
Av kostnadsårsaker blir det i små flytende, nitrogenavkjølte anlegg generelt anvendt varmevekslere av slagloddede aluminiumsplater. Disse innretninger er imidlertid følsomme for slike termiske spenninger som kan oppstå ved f.eks. en for stor tilførsel av kjølemiddel og/eller store temperaturforskjeller mellom varme og kalde prosesstrømmer. De resulterende mekaniske spenninger kan lede til skade på disse innretninger.
I tillegg må det under driften av kondensasjonsprosessen passes nøye på at tilførselsfraksjonen ikke faller under frysetemperaturen. Stivnepunktet for metan på -182 °C er klart høyere enn kokepunktstemperaturen for nitrogen ved atmosfæretrykk, som er -196 °C. Dersom anlegget fryser, medfører det alltid en uønsket driftsfeil og kan i tillegg ha en varig skade som konsekvens.
En fremgangsmåte av den aktuelle type for kondensasjon av en hydrokarbonrik tilførselsfraksjon, er kjent fra US 5 390 499. Denne fremgangsmåten er særlig egnet for anlegg med liten kapasitet, som forklart innledningsvis. Ved kondensasjons-metoden beskrevet i US 5 390 499 blir gassen som skal kondenseres, avkjølt og kondensert mot nitrogen i to separate varmevekslere. I dette tilfellet blir det flytende, lavtkokende nitrogen fullstendig fordampet i den andre varmeveksleren og oppvarmet til en temperatur hvor forholdsvis tunge rågasskomponenter kan tas ut i flytende tilstand ved hjelp av en separator fra gassen som skal kondenseres. I en utførelse av fremgangsmåten beskrevet i US 5 390 499, kan imidlertid punktet hvor nitrogenet fordamper fullstendig variere be tydelig avhengig av belastning. Dette kan lede til uønskede prosessbetingelser som har de ovennevnte ulemper som konsekvens.
Det er et mål med den foreliggende oppfinnelse å spesifisere en fremgangsmåte av aktuell type for kondensasjon av en hydrokarbonrik tilførselsfraksjon, hvor det med fremgangsmåten unngås de ovennevnte ulemper og det spesielt tilveiebringes en fremgangsmåte som er robust mot driftsfeil og skade.
For å nå dette mål foreslås en fremgangsmåte for kondensasjon av en hydrokarbonrik tilførselsfraksjon, kjennetegnet ved at
- tilførselsfraksjonen blir avkjølt og kondensert i en minst tretrinns varmevekslerprosess, - i den første seksjon av varmevekslerprosessen blir tilførselsfraksjonen avkjølt mot overhetet, gassformig nitrogen i et slikt omfang at det oppnås en hovedsakelig fullstendig separasjon av de relativt tunge komponentene, - i den andre seksjon av varmevekslerprosessen blir tilførselsfraksjonen, som er befridd for de relativt tunge komponentene, delvis kondensert mot gassformig nitrogen som skal overhetes, og - i den tredje seksjon av varmevekslerprosessen blir tilførselsfraksjonen kondensert mot nitrogen som skal bli delvis fordampet.
Uttrykket "tunge komponenter" vil heretter bety hydrokarboner fra etan.
Ytterligere fordelaktige utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for kondensasjon av en hydrokarbonrik tilførselsfraksjon, er kjennetegnet ved at
- tretrinnsvarmevekslerprosessen oppnås i én eller flere varmevekslere,
- kondensasjonstrykket i tilførselsfraksjonen som er befridd for relativt tunge komponenter, justeres til verdier mellom 1 og 15 bara, fortrinnsvis mellom 1 og 8 bara, og - kokepunktstrykket for gassformig nitrogen som skal overhetes, justeres til verdier mellom 5 og 30 bara, fortrinnsvis mellom 10 og 20 bara.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for kondensasjon av en hydrokarbonrik tilførselsfraksjon, og andre fordelaktige utførelsesformer av den samme, skal beskrives mer detaljert nedenfor med henvisning til den eksemplifiserte utførelsesformen vist på figuren.
Den hydrokarbonrike tilførselsfraksjon som skal kondenseres, tilføres via ledning 1 til en varmeveksler El. Denne er oppdelt i tre seksjoner eller trinn a til c. Grensene mellom disse seksjoner eller trinn er vist med de to stiplede linjene. I den varmeste seksjon a av varmeveksleren El blir den hydrokarbonrike tilførselsfraksjon avkjølt mot overhetet, gassformig nitrogen som tilføres via ledning 9 til varmeveksleren El i et slikt omfang at det er mulig å skille de tunge komponentene fra tilførselsfraksjonen i en separator D2 nedstrøms varmeveksleren El. For dette formål blir den avkjølte tilførselsfraksjon tilført fra varmeveksleren El via ledning 1' til separatoren D2. Fra bunnfasen i denne blir via ledning 2', hvor det er anordnet en ventil VI, uønskede tunge komponenter tatt ut i væskeform og frigjort fra prosessen.
I stedet for separatoren D2 vist på figuren, kan det anvendes en rektifika-sjonskolonne for å oppnå en presis separasjon av relativt tunge komponenter eller høyere hydrokarboner fra tilførselsfraksjonen.
Ved toppen av separatoren D2 blir, via ledning 2, tilførselsfraksjonen som er befridd for tunge komponenter, tatt ut og tilført til den andre seksjon b i varmeveksleren El. I denne blir tilførselsfraksjonen som er befridd for tunge komponenter, delvis kondensert mot gassformig nitrogen som skal overhetes 9. Deretter blir, i det tredje trinn c av varmeveksleren El, tilførselsfraksjonen fullstendig kondensert mot nitrogen som skal bli delvis fordampet, hvilket tilføres til varmeveksleren El via ledning 8.
Den kondenserte tilførselsfraksjon blir etter passering gjennom varmeveksleren El via ledning 3, hvori en kontrollventil V3 er anordnet, tilført til en lagrings-beholder D4. Det kondenserte produkt (LNG) kan føres ut derfra via ledning 4. Reguleringsventilen V3 tjener til å ekspandere den kondenserte tilførselsfraksjonen til produktets avleveringstrykk, som i det minste korresponderer omtrentlig med atmosfæretrykket.
Dersom nitrogenet fordampes i den tredje seksjon c i varmeveksler El ved et trykk som er høyere enn 15 bara, vil nitrogenets kokepunktstemperatur ikke lenger være lavt nok til å underkjøle den kondenserte tilførselsfraksjon i en slik grad at det kan for-hindres utgassing etter ekspansjonen av denne i reguleringsventilen V3.1 dette tilfellet blir gassen som koker av i lagringsbeholderen D4 med fordel tatt ut via ledning 5, komprimert i kompressoren C3 og ført tilbake til tilførselsfraksjonen 2 som er befridd for tunge komponenter, før kondensasjon av denne og rekondensasjon i varmeveksleren El. Denne utførelsen av fremgangsmåten bør velges særlig i det tilfellet at det er en signifikant temporær lagring av LNG-produktet i en atmosfærisk, flatbunnet tank D4, siden den resulterende gassen som har kokt av derved også blir prosessert.
Nitrogenet som kreves for å oppnå kulde, tilføres til kondensasjonsprosessen via ledning 6. Med fordel anordnes en buffertank D3 som tjener til å kompensere for kvantitative fluktuasjoner i tilførselsfraksjonen som skal kondenseres og/eller i kjøle-midlet nitrogen. Ved hjelp av en pumpe Pl blir flytende nitrogen tilført i nødvendig mengde til en separator Dl via ledning 7. Fra bunnfasen i separatoren Dl blir kokende nitrogen tatt ut og ledet via ledning 8 gjennom den kaldeste seksjon c i varmeveksleren El. Nitrogenet som i dette tilfellet er delvis fordampet, blir så ført via ledning 8' tilbake til separatoren Dl.
Dersom rekondensasjonsprosessen, som ennå ikke er beskrevet, blir utført, kan i det minste genereringen av kulde ved rekondensasjonen av nitrogenet overskride kjølebehovet ved kondensasjon av naturgassen. En for stor tilførsel av flytende nitrogen som et resultat av dette kan avleveres i buffertanken D3 via ledning 8" og ventil V6.
Ved toppen av separatoren Dl blir gassformig nitrogen tatt ut via ledning 9 og tilført til midtseksjonen b i varmeveksleren El. Det gassformige nitrogen ledes gjennom den andre og første seksjon i varmeveksleren El i motstrøm til tilførsels-fraksjonen 2 som skal bli avkjølt og delvis kondensert, og blir oppvarmet og overhetet i denne prosessen. Det overhetede nitrogen blir deretter tatt ut fra prosessen via lednings-seksj onene 10 og 11.
Ved hjelp av reguleringsventilen V4 reguleres kokepunktstrykket for det gassformige nitrogen som skal overhetes 9. Dette kokepunktstrykket blir fordelaktig justert til verdier mellom 5 og 30 bara, fortrinnsvis mellom 10 og 20 bara.
Likeledes kan kondensasjonstrykket i tilførselsfraksjonen 2 som er befridd for relativt tunge komponenter, reguleres ved hjelp av reguleringsventilen V2. Dette kondensasjonstrykket blir fortrinnsvis justert til verdier mellom 1 og 15 bara, fortrinnsvis mellom 1 og 8 bara.
Ved hjelp av reguleringsventilene V2 og/eller V4 kan temperaturprofilen i den tredje seksjon c av varmeveksleren El reguleres. Mens kondensasjonstrykket for tilførselsfraksjonen blir etablert i seksjonen mellom reguleringsventilene V2 og V3 ved hjelp av reguleringsventilen V2, blir kokepunktstrykket for nitrogenet i separatoren Dl og den tredje seksjon c av varmeveksleren El regulert ved hjelp av reguleringsventilen V4. Som følge av den ovenfor beskrevne oppdeling av varmevekslerprosessen i en andre og tredje seksjon, og med faseseparasjonen i separator Dl, kan det så bli nøyaktig bestemt i hvilken seksjon av varmeveksleren El det finner sted en (delvis) fordampning eller over-heting av nitrogenet.
Ved hjelp av oppdelingen av varmevekslerprosessen El i tre seksjoner a til c er det mulig sikkert å forhindre at fasegrensen mellom flytende og gassformig kjøle-middel vandrer inne i varmeveksleren El og derved forårsaker uønskede termiske og mekaniske spenninger inne i varmeveksleren El.
Dersom nitrogenets kokepunktstrykk (pN2) og rågassens kondensasjonstrykk (pRG) velges i henhold til ulikheten pRG (bara) > 0,3 pN2(bara) -1, kan en termisk over-belastning av varmeveksleren El på grunn av utillatelig høye temperaturforskjeller unngås på sikker måte.
Ved å begrense kokepunktstrykket for flytende nitrogen i den tredje seksjon c av varmeveksleren El og i separatoren Dl til minst 5 bara - den tilhørende kokepunktstemperatur er -179 °C - er det mulig sikkert å forhindre at det forekommer en temperatur under frysetemperaturen for metan i varmeveksleren El. Driftsproblemer og mulig skade på grunn av dannelse av faste stoffer er derved utelukket.
Det overhetede nitrogen tatt ut fra varmeveksleren El via ledning 10, kan alternativt til fjerning via ledning 11 bli minst delvis rekondensert. For dette formål til-føres nitrogenet via ledningsseksjoner 12 og 13 til komprimering - vist på figuren som en totrinns kompressorenhet C1/C2, hvor en varmeveksler, henholdsvis E3 eller E4, er for- bundet nedstrøms i forhold til hver kompressorenhet - og deretter ført via ledning 14 til en varmeveksler E2. Der blir nitrogenet rekondensert og deretter ført til separator Dl via ledning 15. Trykkregulering av kompressor C2 utføres med reguleringsventil V5. For det formål å fremskaffe kulde i varmeveksleren E2, blir en delstrøm av den komprimerte nitrogenstrømmen tatt ut via ledning 16, fortrinnsvis ekspandert på en flertrinnsmåte - vist som gassekspandere XI og X2 - og deretter ledet via ledning 17 gjennom varmeveksleren E2 i motstrøm til nitrogenstrømmen som skal kondenseres. Akslingene på kompressorer Cl og C2 er fortrinnsvis koblet til akslingene på gassekspanderne X2 og
XI.
Dersom den ovenfor beskrevne rekondensasjonsprosessen utføres, er det fordelaktig å tilføre til varmeveksleren El via ledning 9 bare den mengden gassformig nitrogen som er nødvendig for en liten positiv temperaturforskjell på ca. 3 °C mellom strømmer 1 og 10 i den varme enden av varmeveksleren El. Overskuddsmengden av kaldt, gassformig nitrogen anvendes via ledning 9' forholdsmessig for rekondensasjon i varmeveksleren E2.
I prinsippet kan kondensasjonsprosessen utføres ved hjelp av "importert" nitrogen - i dette tilfellet blir overhetet nitrogen tatt ut fra varmeveksleren El via ledningsseksjoner 10 og 11 - ved hjelp av rekondensert nitrogen eller enhver ønsket kombinasjon av begge driftsmåter.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for å kondensere en hydrokarbonrik tilførselsfraksjon, fortrinnsvis naturgass, mot en nitrogenkjølesyklus, hvor tilførselsfraksjonen avkjøles mot gassformig nitrogen som skal oppvarmes, og tilførselsfraksjonen kondenseres mot flytende nitrogen som skal fordampes, karakterisert vedat - tilførselsfraksjonen blir avkjølt og kondensert i en minst tretrinns varmevekslerprosess (Ela-Elc), - i den første seksjon av varmevekslerprosessen (Ela) blir tilførsels-fraksjonen (1) avkjølt mot overhetet, gassformig nitrogen (9) i et slikt omfang at det oppnås en hovedsakelig fullstendig fraskillelse (D2) av de relativt tunge komponentene (2'), - i den andre seksjon av varmevekslerprosessen blir tilførselsfraksjonen (2) som er befridd for relativt tunge komponenter, delvis kondensert mot gassformig nitrogen som skal overhetes, og - i den tredje seksjon av varmevekslerprosessen (Ele) blir tilførsels-fraksjonen (2) kondensert mot nitrogen som skal bli delvis fordampet (8).
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat tretrinnsvarmevekslerprosessen (Ela-Elc) oppnås i én eller flere varmevekslere.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat kondensasjonstrykket i tilførselsfraksjonen (2) som er befridd for relativt tunge komponenter, justeres (V2) til verdier mellom 1 og 15 bara, fortrinnsvis til mellom 1 og 8 bara.
4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-3, karakterisert vedat kokepunktstrykket for det gassformige nitrogen som skal overhetes (9), justeres (V4) til verdier mellom 5 og 30 bara, fortrinnsvis til mellom 10 og 20 bara.
NO20111212A 2010-09-09 2011-09-07 Kondensasjon av naturgass NO20111212A1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010044869A DE102010044869A1 (de) 2010-09-09 2010-09-09 Erdgasverflüssigung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO20111212A1 true NO20111212A1 (no) 2012-03-12

Family

ID=45755973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20111212A NO20111212A1 (no) 2010-09-09 2011-09-07 Kondensasjon av naturgass

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20120060553A1 (no)
CN (1) CN102410702B (no)
AR (1) AR082919A1 (no)
AU (1) AU2011221424B2 (no)
BR (1) BRPI1104609A2 (no)
CH (1) CH703773B1 (no)
DE (1) DE102010044869A1 (no)
NO (1) NO20111212A1 (no)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011115987B4 (de) 2011-10-14 2019-05-23 Linde Aktiengesellschaft Erdgasverflüssigung
US20140157824A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 L'air Liquide Societe Anonyme Pour I'etude Et I'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for improved thermal performing refrigeration cycle
EP2899116A3 (de) * 2014-01-22 2015-11-25 Meyer Werft GmbH & Co. KG Verfahren und Tankvorrichtung zur Rückverflüssigung und Kühlung von Flüssigerdgas in Tanksystemen
FR3021091B1 (fr) * 2014-05-14 2017-09-15 Ereie - Energy Res Innovation Eng Procede et dispositif de liquefaction du methane
JP6527714B2 (ja) * 2015-02-25 2019-06-05 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 液体燃料ガスの供給装置および供給方法
CN104877724A (zh) * 2015-05-11 2015-09-02 四川捷贝通能源科技有限公司 一种放空天然气回收的处理方法
FR3045798A1 (fr) * 2015-12-17 2017-06-23 Engie Procede hybride de liquefaction d'un gaz combustible et installation pour sa mise en œuvre
US10393431B2 (en) * 2016-08-05 2019-08-27 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for the integration of liquefied natural gas and syngas production
US10634425B2 (en) * 2016-08-05 2020-04-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integration of industrial gas site with liquid hydrogen production
US11402151B2 (en) * 2017-02-24 2022-08-02 Praxair Technology, Inc. Liquid natural gas liquefier utilizing mechanical and liquid nitrogen refrigeration
TWI712769B (zh) * 2017-11-21 2020-12-11 法商液態空氣喬治斯克勞帝方法研究開發股份有限公司 蒸發氣體再冷凝裝置及具備其的液化天然氣供給系統
JP7026490B2 (ja) * 2017-11-21 2022-02-28 レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Ｂｏｇ再凝縮装置およびそれを備えるｌｎｇ貯蔵システム。
FR3079923B1 (fr) * 2018-04-05 2020-05-29 Waga Energy Procede de liquefaction de methane gazeux par vaporisation d'azote, installation de liquefaction du methane gazeux mettant en œuvre le procede
US11465093B2 (en) 2019-08-19 2022-10-11 Exxonmobil Upstream Research Company Compliant composite heat exchangers
US20210063083A1 (en) 2019-08-29 2021-03-04 Exxonmobil Upstream Research Company Liquefaction of Production Gas
WO2021055074A1 (en) 2019-09-20 2021-03-25 Exxonmobil Upstream Research Company Removal of acid gases from a gas stream, with o2 enrichment for acid gas capture and sequestration
KR20220062653A (ko) 2019-09-24 2022-05-17 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 선박의 이중 목적 극저온 탱크 또는 lng 및 액화 질소용 부유식 저장 유닛용 화물 스트리핑 기능
US11703277B2 (en) * 2020-02-06 2023-07-18 Cosmodyne, LLC Systems and methods for natural gas cooling

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390499A (en) * 1993-10-27 1995-02-21 Liquid Carbonic Corporation Process to increase natural gas methane content
FR2725503B1 (fr) * 1994-10-05 1996-12-27 Inst Francais Du Petrole Procede et installation de liquefaction du gaz naturel
DE4440401A1 (de) * 1994-11-11 1996-05-15 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas
DE69523437T2 (de) * 1994-12-09 2002-06-20 Kobe Steel Ltd Anlage und Verfahren zur Gasverflüssigung
FR2743140B1 (fr) * 1995-12-28 1998-01-23 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de liquefaction en deux etapes d'un melange gazeux tel qu'un gaz naturel
DE19612173C1 (de) * 1996-03-27 1997-05-28 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes
NO328493B1 (no) * 2007-12-06 2010-03-01 Kanfa Aragon As System og fremgangsmåte for regulering av kjøleprosess

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010044869A1 (de) 2012-03-15
US20120060553A1 (en) 2012-03-15
CH703773A2 (de) 2012-03-15
AR082919A1 (es) 2013-01-16
AU2011221424B2 (en) 2016-03-31
CH703773B1 (de) 2015-02-27
AU2011221424A1 (en) 2012-03-29
CN102410702B (zh) 2016-01-20
CN102410702A (zh) 2012-04-11
BRPI1104609A2 (pt) 2013-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20111212A1 (no) Kondensasjon av naturgass
KR101894076B1 (ko) 천연가스의 액화 시스템 및 액화 방법
JP4741468B2 (ja) ガス液化用一体型多重ループ冷却方法
KR101827100B1 (ko) 액화 천연 가스용의 통합형 메탄 냉장 시스템
US8132411B2 (en) Rankine cycle for LNG vaporization/power generation process
CN105043011B (zh) 在生产液化天然气时用中间进料气体分离来一体地移除氮
RU2330223C2 (ru) Усовершенствованная система мгновенного испарения метана для сжижения природного газа
RU2645185C1 (ru) Способ сжижения природного газа по циклу высокого давления с предохлаждением этаном и переохлаждением азотом "арктический каскад" и установка для его осуществления
US20110219819A1 (en) Process for liquefying a hydrocarbon-rich fraction
US9903646B2 (en) Apparatus for ethane liquefaction with demethanization
US20120060552A1 (en) Method and apparatus for cooling a gaseous hydrocarbon stream
US20230266060A1 (en) Method and system for separating a feed flow
US10539362B2 (en) Method and system for producing a pressurized and at least partially condensed mixture of hydrocarbons
US20220307765A1 (en) Process and plant for producing liquefied natural gas
US10443927B2 (en) Mixed refrigerant distributed chilling scheme
RU2748406C2 (ru) Способ сжижения богатой углеводородами фракции
US20230258401A1 (en) Heat Recovery Steam Generation Integration With High Pressure Feed Gas Processes For The Production of Liquefied Natural Gas
JP4879606B2 (ja) 冷熱供給システム
US20210131728A1 (en) Process and apparatus for separating hydrocarbon
EP0050468B2 (en) Separation of gas mixtures by partial condensation
EP3271671B1 (en) Plant for the liquefaction of nitrogen using the recovery of cold energy deriving from the evaporation of liquefied natural gas

Legal Events

Date Code Title Description
FC2A Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application