RU2317497C2 - Способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением c3+-богатой фракции с высоким выходом - Google Patents

Способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением c3+-богатой фракции с высоким выходом Download PDF

Info

Publication number
RU2317497C2
RU2317497C2 RU2005100838/06A RU2005100838A RU2317497C2 RU 2317497 C2 RU2317497 C2 RU 2317497C2 RU 2005100838/06 A RU2005100838/06 A RU 2005100838/06A RU 2005100838 A RU2005100838 A RU 2005100838A RU 2317497 C2 RU2317497 C2 RU 2317497C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rich
fraction
hydrocarbons
stage
stream
Prior art date
Application number
RU2005100838/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005100838A (ru
Inventor
Хайнц БАУЭР
Тило ШИВЕ
Хуберт ФРАНКЕ
Райнер ЗАППЕР
Original Assignee
Линде Акциенгезельшафт
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 Линде Акциенгезельшафт filed Critical Линде Акциенгезельшафт
Publication of RU2005100838A publication Critical patent/RU2005100838A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2317497C2 publication Critical patent/RU2317497C2/ru

Links

Images

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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/005—Processes comprising at least two steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/09—Purification; Separation; Use of additives by fractional condensation
    • 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
    • F25J1/0032—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0035—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion 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
    • F25J1/0032—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • 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
    • F25J1/02—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
    • F25J1/0217—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 at least a three level refrigeration cascade with at least one 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
    • F25J1/02—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
    • F25J1/0248—Stopping of the process, e.g. defrosting or deriming, maintenance; Back-up mode or systems
    • 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
    • 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
    • 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.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0283—Gas turbine as the prime mechanical driver
    • 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.
    • F25J1/0291—Refrigerant compression by combined gas compression and liquid pumping
    • 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.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0242—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 3 carbon atoms or more
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/78—Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • 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
    • F25J2210/06—Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • 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
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of hydrocarbons
    • 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
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/40—Vertical layout or arrangement of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, condensers, heat exchangers etc.

Abstract

Предложен способ сжижения богатого углеводородами потока, прежде всего потока природного газа, с одновременным извлечением С3+-богатой фракции с высоким выходом за счет теплообмена богатого углеводородами потока по меньшей мере с тремя имеющими различный состав смешанными хладагентами каскада соответственно из по меньшей мере трех холодильных циклов. Согласно изобретению богатый углеводородами поток (1, 1′) подвергают расширению (X) перед его разделением на С2--богатую фракцию и С3+-богатую фракцию. Подвергнутый расширению богатый углеводородами поток (2) подают на стадию абсорбции (Т1) углеводородов С3, разделяя его на этой стадии на подаваемую на сжижение (Е2, Е3) С2--богатую фракцию (3) и на первую конденсатную фракцию (8). Подаваемую на сжижение С2--богатую фракцию (3) сжимают (V) перед ее сжижением (Е2, Е3). Первую конденсатную фракцию (8) в подогретом (Е) состоянии подают на стадию отгонки (Т2) углеводородов С2. В качестве кубового остатка, образующегося на стадии отгонки (Т2) углеводородов С2, получают с высоким выходом вторую, С3+-богатую конденсатную фракцию (11). В качестве головной фракции, образующейся на стадии отгонки (Т2) углеводородов С2, отбирают С3--богатую газовую фракцию, которую частично конденсируют (Е), и полученный конденсат подают (10) на стадию абсорбции (Т1) углеводородов С3 в качестве абсорбента. Использование изобретения позволит обеспечить наряду с сжижением потока природного газа одновременно получать с богатым выходом С3+-богатую фракцию. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу сжижения богатого углеводородами потока, прежде всего потока природного газа, с одновременным извлечением С3+-богатой фракции с высоким выходом за счет теплообмена богатого углеводородами потока по меньшей мере с тремя имеющими различный состав смешанными хладагентами каскада соответственно из по меньшей мере трех холодильных циклов и разделения сжижаемого богатого углеводородами потока на С2--богатую фракцию, которую подвергают сжижению, и С3+-богатую фракцию.
Установки для сжижения природного газа подразделяются на рассчитанные на базовую нагрузку установки для сжижения природного газа и снабжения им в качестве первичного энергоносителя и установки для сжижения природного газа, подаваемого в период пикового потребления.
В рассчитанных на базовую нагрузку установках для сжижения природного газа обычно используются холодильные циклы со смесями углеводородов. Подобные холодильные циклы с энергетической точки зрения эффективнее детандерных циклов и при высокой производительности рассчитанных на базовую нагрузку установок для сжижения природного газа обеспечивают возможность их работы соответственно с относительно низким потреблением энергии.
Способ сжижения богатого углеводородами потока указанного в начале описания типа известен из заявки DE 19716415. В соответствии с этим способом для сжижения богатого углеводородами потока используется каскад из трех холодильных циклов со смешанными хладагентами различного состава. При этом первый из трех этих холодильных циклов предназначен для предварительного охлаждения сжижаемого богатого углеводородами потока, второй холодильный цикл предназначен собственно для сжижения богатого углеводородами потока, а третий холодильный цикл предназначен для переохлаждения сжиженного богатого углеводородами потока. Подобный способ сжижения богатого углеводородами потока более подробно рассмотрен ниже со ссылкой на фиг.1.
Согласно показанной на фиг.1 схеме поток природного газа, который необязательно подвергнут предварительной подготовке и температура которого составляет от 10 до 50°С, подается под давлением в интервале от 30 до 80 бар по трубопроводу 10 в первый теплообменник Е1.
Стадии необходимой в некоторых случаях предварительной подготовки природного газа, такие, например, как осушка, удаление СО2, удаление серы и т.д., ниже не рассматриваются, поскольку хорошо известны специалистам в данной области.
В теплообменнике Е1 поток природного газа предварительно охлаждается до температуры в интервале от -35 до -55°С в результате его теплообмена с поступающим после расширения в дроссельном вентиле Р13 в трубопровод Р14 смешанным хладагентом первого холодильного цикла, соответственно цикла предварительного охлаждения.
Смешанный хладагент третьего холодильного цикла, соответственно цикла переохлаждения с температурой в интервале от 10 до 50°С подается по трубопроводу S5 под давлением в интервале от 30 до 60 бар в теплообменник Е1, в котором он охлаждается за счет теплообмена с уже упоминавшимся выше смешанным хладагентом, движущимся по трубопроводу Р14, и частично конденсируется, а смешанный хладагент в трубопроводе Р14 испаряется при давлении в интервале от 1,5 до 6 бар. Смешанный хладагент цикла переохлаждения выходит с температурой в интервале от -35 до -55°С из теплообменника Е1 по трубопроводу S6.
Смешанный хладагент второго холодильного цикла, соответственно цикла сжижения с температурой в интервале от 10 до 50°С подается под давлением в интервале от 15 до 40 бар по трубопроводу L5 в теплообменник Е1, в котором он конденсируется в результате теплообмена с находящимся в трубопроводе Р14 смешанным хладагентом цикла предварительного охлаждения. Смешанный хладагент цикла сжижения отводится из теплообменника Е1 с температурой в интервале от -35 до -55°С.
Испарившийся и перегретый смешанный хладагент цикла предварительного охлаждения в трубопроводе Р14 содержит предпочтительно от 0 до 70 мол.% этилена или этана, от 30 до 70 мол.% пропана и от 0 до 30 мол.% бутана. Этот смешанный хладагент подается под давлением от 1,5 до 6 бар в сборник Р1. Газообразный смешанный хладагент отбирается с верха сборника Р1 по трубопроводу Р2 и сжимается в компрессоре Р3 до давления в интервале от 6 до 15 бар. После этого сжатый смешанный хладагент охлаждается в охладителе Р4, предпочтительно в результате теплообмена с морской водой, воздухом или соответствующей охлаждающей средой, до температуры в интервале от 10 до 50°С. При этом может происходить частичная конденсация смешанного хладагента.
Далее смешанный хладагент подается по трубопроводу Р5 в следующий сборник Р6. Скапливающаяся в верху отделителя Р6 газообразная фракция смешанного хладагента подается во второй компрессор Р8, которым давление этой фракции повышается до значений в интервале от 10 до 30 бар. Жидкая фракция при ее наличии откачивается из сборника Р6 насосом Р7, предпочтительно центробежным насосом, под давлением в интервале от 10 и 30 бар и затем объединяется со сжатым в компрессоре Р8 смешанным хладагентом.
Для сжатия смешанного хладагента первого холодильного цикла, соответственно цикла предварительного охлаждения предпочтительно использовать двухступенчатый, одно- или многокорпусный центробежный компрессор, содержащий и охладитель Р4, и сборник Р6. При переработке очень больших количеств газа вместо центробежного компрессора можно также использовать осевой компрессор.
Сжатый смешанный хладагент цикла предварительного охлаждения конденсируется в охладителе Р9, предпочтительно в результате теплообмена с морской водой или соответствующей охлаждающей средой, при температуре в интервале от 10 до 50°С и возможно незначительно переохлаждается. Далее смешанный хладагент подается по трубопроводу Р10 в теплообменник Е1, где он в результате теплообмена с самим собой переохлаждается до температуры в интервале от -35 до -55°С.
Температура испарения, которой при расширении по циклу Джоуля-Томпсона можно достигнуть в дроссельном вентиле Р13 либо альтернативно ему - в турбодетандере, зависит в основном от степени переохлаждения перед расширением, а также от давления испарения при температуре в интервале от -38 до -58°С.
Второй холодильный цикл, соответственно цикл сжижения предназначен, как уже упоминалось выше, для частичного или полного сжижения предварительно охлажденного потока природного газа, находящегося в трубопроводе 20. Смешанный хладагент этого цикла сжижения предпочтительно представляет собой смесь из 0-20 мол.% метана, 35-90 мол.% этилена или этана и 0-30 мол.% пропана. Предварительно охлажденный поток природного газа подается по трубопроводу 20 в теплообменник Е2, охлаждается в нем до температуры в интервале от -70 до -100°С и затем отводится из него по трубопроводу 30.
Смешанный хладагент третьего холодильного цикла, соответственно цикла переохлаждения подается в теплообменник Е2 по трубопроводу S6 с температурой в интервале от -35 до -55°С и конденсируется в результате теплообмена с движущимся по трубопроводу L10 смешанным хладагентом цикла сжижения. Смешанный хладагент в трубопроводе L10 испаряется при давлении на уровне от 1,5 до 6 бар. Охлажденный смешанный хладагент цикла переохлаждения с температурой в интервале от -70 до -100°С отводится из теплообменника Е2 по трубопроводу S7.
Испарившийся и перегретый смешанный хладагент цикла сжижения поступает по трубопроводу L10 в сборник L1 под давлением в интервале от 1,5 до 6 бар. Скапливающийся в верху сборника L1 газообразный смешанный хладагент подается по трубопроводу L2 в компрессор L3, в котором он сжимается до давления в интервале от 10 до 40 бар. В качестве компрессора L3 предпочтительно использовать однокорпусный осевой или центробежный компрессор. Преимущество подобных холодновсасывающих компрессоров состоит в отсутствии необходимости нагревать сжимаемую среду перед ее всасыванием в компрессор до температуры окружающей среды, что позволяет уменьшить площадь поверхностей нагрева в целом и за счет этого выполнять теплообменники меньших размеров и удешевить их изготовление.
Сжатый смешанный хладагент цикла сжижения охлаждается в охладителе L4, предпочтительно за счет теплообмена с морской водой или соответствующей охлаждающей средой, до температуры в пределах от 10 до 50°С. Отводимый из охладителя L4 по трубопроводу L5 смешанный хладагент сжижается, как уже указывалось выше, в теплообменнике Е1, откуда он по трубопроводу L6 поступает в теплообменник Е2, в котором он за счет теплообмена с самим собой переохлаждается до температуры в пределах от -70 до -100°С. Температура испарения смешанного хладагента при расширении по циклу Джоуля-Томпсона в дроссельном вентиле L9 либо альтернативно ему - в турбодетандере составляет от -72 до -112°С.
Третий холодильный цикл, соответственно цикл переохлаждения предназначен при определенных условиях для полного сжижения и переохлаждения сжиженного богатого углеводородами потока, соответственно потока природного газа. Такое переохлаждение целесообразно, соответственно необходимо во избежание образования дроссельного газа сверх требуемого количества после расширения сжиженного богатого углеводородами потока в последующем блоке удаления азота.
Смешанный хладагент третьего холодильного цикла, соответственно цикла переохлаждения в предпочтительном варианте представляет собой смесь в основном из 0-15 мол.% азота, 30-65 мол.% метана и 0-45 мол.% этилена или этана.
Сжиженный богатый углеводородами поток, подаваемый по трубопроводу 30 в теплообменник ЕЗ, переохлаждается в нем до температуры в пределах от -145 до -160°С. По завершении этого процесса переохлаждения богатый углеводородами поток, соответственно поток природного газа отводится из теплообменника Е3 по трубопроводу 40 и расширяется в основном до атмосферного давления по циклу Джоуля-Томпсона в дроссельном вентиле 50 или альтернативно ему - в турбодетандере.
Смешанный хладагент третьего холодильного цикла, соответственно цикла переохлаждения, подаваемый по трубопроводу S7 в теплообменник Е3, переохлаждается в нем и затем подвергается расширению в дроссельном вентиле S10 также по циклу Джоуля-Томпсона. Вместо дроссельного вентиля S10 и в этом случае может быть предусмотрен турбодетандер. Расширение в дроссельном вентиле S10 происходит при давлении на уровне от 1,5 до 6 бар. Испарение смешанного хладагента в теплообменнике Е3 обеспечивает переохлаждение уже сжиженного богатого углеводородами потока и одновременно собственное переохлаждение еще не расширенного смешанного хладагента цикла переохлаждения.
Испарившийся и перегретый смешанный хладагент цикла переохлаждения подается по трубопроводу S11 в сборник S1. Газообразный смешанный хладагент, отбираемый с верха сборника S1 по трубопроводу S2, подается по нему в компрессор S3. В компрессоре S3 смешанный хладагент сжимается до давления в пределах от 30 до 60 бар. Выходящий из компрессора S3 смешанный хладагент охлаждается затем в охладителе S4, предпочтительно за счет теплообмена с морской водой или соответствующей охлаждающей средой.
Для сжатия смешанного хладагента цикла переохлаждения предпочтительно использовать одно- или многоступенчатый, одно- или многокорпусной центробежный компрессор S3. При переработке очень больших количеств газа вместо центробежного компрессора можно также использовать осевой компрессор.
В предпочтительной варианте каждый из трех холодильных циклов имеет расположенный по ходу потока за соответствующим дроссельным клапаном Р13, L9, S10 сборник/отделитель P11, L7, S8. В принципе такие сборники/отделители можно также предусмотреть в любом другом приемлемом месте холодильных циклов.
Из этих сборников/отделителей P11, L7 и S8 по трубопроводам Р16, L12, соответственно S13 отбирается жидкая фракция, которая добавляется к соответствующей парообразной головной фракции (дроссельному газу) смешанного хладагента. Благодаря этому обеспечиваются эффективное распределение жидкости и газа, а тем самым и эффективная теплопередача в теплообменниках E1, E2 и Е3, прежде всего при использовании в качестве таковых ребристых пластинчатых теплообменников.
В трубопроводах P16, L12 и S13 предусмотрены регулирующие клапаны Р15, L11 и S12 соответственно. Назначение этих регулирующих клапанов состоит в регулировании уровня жидкости в сборниках/отделителях P11, L7 и S8 соответственно.
При остановке установки регулирующие клапаны Р15, L11 и S12 закрываются, и поэтому сборники/отделители P11, L7 и S8 заполняются смешанными хладагентами соответствующего холодильного цикла, для чего в верхней части сборников/отделителей P11, L7 и S8 целесообразно дополнительно предусмотреть не показанные на фиг.1 запорные клапаны. Подобные меры обеспечивают аккумулирование смешанного хладагента в наиболее холодном месте соответствующего холодильного цикла и тем самым позволяют ускорить процесс повторного пуска установки. Сборники/отделители P11, L7 и S8 предпочтительно должны быть рассчитаны на вмещение всего количества смешанного хладагента, циркулирующего в соответствующем холодильном цикле.
Обычно каждый из компрессоров Р8, Р3, L3 и S3 приводится в действие собственной газовой турбиной. Однако в принципе несколько или даже все компрессоры можно совместно приводить в действие несколькими газовыми турбинами или одной газовой турбиной G, что условно показано на чертеже штрих-пунктирной линией.
Содержанием в сжижаемом богатом углеводородами потоке определенной доли высших, соответственно тяжелых углеводородов обусловлена необходимость их удаления из богатого углеводородами потока до собственно процесса его сжижения, поскольку в противном случае они вымораживались бы в той части установки, где происходит сжижение газа, и привели бы к нарушениям процесса сжижения газа. Для отделения таких тяжелых углеводородов обычно используют специально предназначенную для этих целей колонну, служащую для отделения тяжелых углеводородов, а также бензола от сжижаемого богатого углеводородами потока. Подобная технология также описана в уже упоминавшейся выше заявке DE 19716415 (см., например, фиг.2 и соответствующие разделы описания).
Принципиально следует отметить, что при сжижении богатого углеводородами потока обычно стремятся использовать и сохранить давление, при котором находится богатый углеводородами поток, с целью обеспечить его сжижение в теплообменниках в интервале как можно более высоких температур. Подобный подход позволяет до сравнительно низкого уровня уменьшить расходы на оборудование, прежде всего на теплообменники, а также снизить эксплуатационные расходы. Обычно природный газ находится под давлением по меньшей мере 50 бар, а часто также - под давлением 70 бар и выше.
Однако максимально приемлемое давление сжижаемого богатого углеводородами потока ограничено определенной величиной. Одна из причин этого заключается в том, что ректификационное отделение тяжелых углеводородов от сжижаемого богатого углеводородами потока, а тем самым и задание максимально допустимой теплотворности потока сжиженного природного газа осложнены, соответственно ограничены из-за приближения преобладающего в колонне отделения тяжелых углеводородов давления к критическому и из-за сокращения в ней разницы между плотностью пара и плотностью жидкости. Помимо этого в обычных установках для сжижения газа по множеству причин используются пластинчатые теплообменники, экономичность "работы" которых, однако, по достижении, соответственно при превышении определенных значений расчетного давления снижается.
В статье "High Efficiency 6 МТРА LNG Train Design Via Two Different Mixed Refrigerant Processes" (материалы Весенней национальной конференции Американского института инженеров-химиков (AIChE Spring National Meeting), 10-14 марта 2002 г., Новый Орлеан, шт. Луизиана) на схеме 3.2 проиллюстрирована технология сжижения природного газа, в соответствии с которой сжижаемый поток природного газа расширяют до отделения С3/С4- и С5+-фракции, а отводимый с этой стадии отделения поток природного газа затем вновь подвергают компрессии перед его подачей на сжижение в соответствующую часть установки. При этом С3/С4- и С5+-фракции отделяют путем ректификации в обычных ректификационных колоннах, в которых часть движущегося в них восходящим потоком пара конденсируется за счет теплообмена с хладагентом, и образовавшийся конденсат в последующем используется в качестве флегмы.
Однако получение С3+-богатой фракции с высоким выходом возможно при такой технологии лишь при исключительно высоких энергозатратах. Под "высоким выходом" при этом подразумевается выход не менее 60%.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ указанного в начале описания типа, который наряду со сжижением богатого углеводородами потока, прежде всего потока природного газа, позволял бы одновременно получать с высоким выходом С3+-богатую фракцию (фракцию углеводородов С3 и выше).
Предлагаемое в изобретении решение этой задачи состоит в том, что
а) богатый углеводородами поток подвергают расширению перед его разделением на С2--богатую фракцию и С3+-богатую фракцию,
б) подвергнутый расширению богатый углеводородами поток подают на стадию абсорбции углеводородов С3, разделяя его на этой стадии на подаваемую на сжижение С2--богатую фракцию и на первую конденсатную фракцию,
в) подаваемую на сжижение С2--богатую фракцию сжимают перед ее сжижением,
г) первую конденсатную фракцию в подогретом состоянии подают на "стадию отгонки углеводородов С2,
д) в качестве кубового остатка, образующегося на стадии отгонки углеводородов С2, получают с высоким выходом вторую, С3+-богатую конденсатную фракцию и
е) в качестве головной фракции, образующейся на стадии отгонки углеводородов C2, отбирают С3--богатую газовую фракцию, которую частично конденсируют, и полученный конденсат подают на стадию абсорбции углеводородов С3 в качестве абсорбента.
Предлагаемый в изобретении способ позволяет, таким образом, получать с высоким выходом С3+-богатую фракцию при значительно меньших энергозатратах. Подобного результата удается достичь, во-первых, за счет понижения давления сжижаемого богатого углеводородами потока перед отделением извлекаемой С3+-богатой фракции и повторного повышения его давления лишь непосредственно перед его подачей на сжижение в соответствующую часть установки и, во-вторых, за счет предлагаемого в изобретении подразделения процесса отделения извлекаемой С3+-богатой фракции на комбинацию из стадии абсорбции углеводородов С3 и стадию отгонки углеводородов С2. При этом стадия абсорбции углеводородов С3 предшествует стадии отгонки углеводородов С2.
Другие предпочтительные варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно одному из таких предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа давление богатого углеводородами потока на стадии его расширения понижают на 10-60%. Равным образом давление подвергаемой сжатию С2--богатой фракции предпочтительно повышать на 20-100%.
Согласно следующему варианту осуществления предлагаемого в изобретении способа процесс расширения и/или сжатия проводят в несколько стадий.
Энергию, выделяющуюся при расширении сжижаемого богатого углеводородами потока, предпочтительно использовать для приведения в действие компрессора или компрессоров.
Предпочтительно далее проводить стадию отгонки углеводородов С2 при давлении, которое несколько превышает, предпочтительно на 1-5 бар, давление, при котором проводят стадию абсорбции углеводородов С3. В этом случае давление первой, отбираемой со стадии абсорбции углеводородов С3 конденсатной фракции предпочтительно повышать путем ее перекачивания насосом до давления, преобладающего на стадии отгонки углеводородов С2.
Ниже предлагаемый в изобретении способ, а также различные варианты его осуществления, которые являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения, более подробно рассмотрен на примере конкретного варианта его осуществления со ссылкой на фиг.2.
На фиг.2 показаны лишь частично три холодильных цикла, которые уже подробно были рассмотрены выше при описании всего технологического цикла со ссылкой на фиг.1. Поэтому принцип действия холодильных циклов в последующем описании повторно не рассматривается.
Сжижаемый богатый углеводородами поток, соответственно поток природного газа подается по трубопроводу 1 в теплообменник Е1. Сжижаемый богатый углеводородами поток с соответствующим образом выбранной температурой отводится из теплообменника Е1 по трубопроводу 1' и подается в сборник D. Сборник D предназначен для отделения жидкой фракции, образовавшейся в сжижаемом богатом углеводородами потоке при его частичной конденсации в теплообменнике E1.
Эта жидкая фракция отбирается из куба сборника D по трубопроводу 9, в котором можно предусмотреть дроссельный вентиль а, подогревается в теплообменнике Е, где она частично испаряется, и затем подается в более подробно описанный ниже десорбер (отпарной аппарат) Т2, предназначенный для отгонки углеводородов C2. Описанная выше стадия, на которой жидкая фракция отбирается из куба сборника D, является необязательной.
Из верха сборника D отбирается сжижаемый богатый углеводородами поток, который затем подвергается одно- или многоступенчатому расширению в детандере Х и после этого подается по трубопроводу 2 в абсорбер Т1 углеводородов С3.
Из куба абсорбера Т1 углеводородов С3 по трубопроводу 8 отбирается первая конденсатная фракция, которая перекачивается насосом Р с повышением ее давления до давления, преобладающего в десорбере Т2 для отгонки углеводородов С2, и после подогрева в теплообменнике Е подается в верхнюю часть десорбера Т2 для отгонки углеводородов С2. Куб десорбера Т2 для отгонки углеводородов С2 снабжен нагревателем R1.
Насос Р необходимо предусматривать по меньшей мере в том случае, когда согласно предпочтительному варианту осуществления предлагаемого в изобретении способа отгонка углеводородов С2 в десорбере Т2 происходит при давлении, которое несколько превышает, предпочтительно на 1-5 бар, давление, при котором происходит абсорбция углеводородов С3 в абсорбере Т1.
Из куба десорбера Т2 для отгонки углеводородов С2 по трубопроводу 11 отбирается в качестве кубового остатка вторая конденсатная фракция, которая представляет собой целевую С3+-богатую фракцию и которая обычно подается на дальнейшую переработку. Выход отбираемой по трубопроводу 11 С3+-богатой фракции составляет по меньшей мере 60%. При соответствующем ведении технологического процесса в принципе можно достичь любого выхода продукта сверх указанной величины.
Из верха десорбера Т2 для отгонки углеводородов C2 отбирается в качестве головной фракции газообразная, богатая в основном углеводородами С3--фракция, которая частично конденсируется в теплообменнике Е, и затем образовавшийся конденсат подается по трубопроводу 10 в головную часть абсорбера Т1 углеводородов С3.
Из верха абсорбера Т1 углеводородов по трубопроводу 3 отбирается С2--богатая фракция, которая подвергается одно- или многоступенчатому сжатию в компрессоре V. Компрессор V предпочтительно приводить в действие от детандера X, что условно показано на чертеже штрих-пунктирной линией.
Сжатая С2--богатая фракция поступает далее по трубопроводу 3' в точку его разветвления, где она разделяется на два отдельных потока, движущихся по трубопроводам 4 и 5.
Пропускаемый по трубопроводу 4 через теплообменники Е2 и Е3 отдельный поток частично или полностью сжижается (теплообменник Е2) и при определенных условиях полностью сжижается и переохлаждается (теплообменник Е3). Затем переохлажденный сжиженный богатый углеводородами поток подается по трубопроводу 4′ в разделительную колонну Т3, однако сначала он до его расширения в дроссельном вентиле b пропускается в целях нагрева ребойлера R2 через куб этой разделительной колонны Т3.
Разделительная колонна Т3 предназначена для отделения азота, и из ее верха по трубопроводу 6 отводится богатый азотом и метаном поток. Этот отводимый по трубопроводу 6 богатый азотом и метаном поток, представляющий собой поток так называемого остаточного газа, подогревается в теплообменнике Е4 за счет теплообмена с подаваемым по трубопроводу 5 вторым отдельным потоком сжатой С2--богатой фракции. Сжижающаяся при этом С2--богатая фракция затем по трубопроводу 5′ и через дроссельный вентиль с также подается в разделительную колонну Т3 либо на ту же самую тарелку, на которую подается и богатый углеводородами поток по трубопроводу 4′, либо на любую расположенную ниже тарелку.
Сжиженный и переохлажденный природный газ, отбираемый из куба разделительной колонны Т3, подается насосом Р′ по трубопроводу 7 на хранение и/или на дальнейшую переработку.
Очевидно, что можно отказаться от применения показанной на фиг.2 разделительной колонны Т3, и в этом случае вся сжатая С2--богатая фракция проходила бы через теплообменники Е2 и Е3.
Предусмотренное предлагаемым в изобретении способом снижение давления лишь в целях выделения С3+ - богатой фракции, которое предшествует сжижению газа, и последующее повышение давления перед собственно процессом сжижения газа позволяет реализовать в предназначенной для сжижения газа части установки все те преимущества, которые связаны с высоким давлением газа, тогда как снижение давления облегчает выделение С3+-богатой фракции.

Claims (9)

1. Способ сжижения богатого углеводородами потока, прежде всего потока природного газа, с одновременным извлечением С3+-богатой фракции с высоким выходом за счет теплообмена богатого углеводородами потока по меньшей мере с тремя имеющими различный состав смешанными хладагентами каскада соответственно из по меньшей мере трех холодильных циклов и разделения сжижаемого богатого углеводородами потока на С2--богатую фракцию, которую подвергают сжижению, и С3+-богатую фракцию, отличающийся тем, что
а) богатый углеводородами поток (1, 1') подвергают расширению (X) перед его разделением на С2--богатую фракцию и С3+-богатую фракцию,
б) подвергнутый расширению богатый углеводородами поток (2) подают на стадию абсорбции (Т1) углеводородов С3, разделяя его на этой стадии на подаваемую на сжижение (Е2, Е3) С2--богатую фракцию (3) и на первую конденсатную фракцию (8),
в) подаваемую на сжижение С2--богатую фракцию (3) сжимают (V) перед ее сжижением (Е2, Е3),
г) первую конденсатную фракцию (8) в подогретом (Е) состоянии подают на стадию отгонки (Т2) углеводородов С2,
д) в качестве кубового остатка, образующегося на стадии отгонки (Т2) углеводородов С3, получают с высоким выходом вторую С3+-богатую конденсатную фракцию (11) и
е) в качестве головной фракции, образующейся на стадии отгонки (Т2) углеводородов С2, отбирают С3--богатую газовую фракцию, которую частично конденсируют (Е) и полученный конденсат подают (10) на стадию абсорбции (Т1) углеводородов С3 в качестве абсорбента.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что богатый углеводородами поток (1, 1′) перед его расширением (X) частично конденсируют и образующуюся при этом жидкую фракцию отделяют (D) и подают (9) на стадию отгонки (Т2) углеводородов С2.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что отделенную (D) жидкую фракцию, подаваемую на (9) стадию отгонки (Т2) углеводородов С2, предварительно расширяют (а) и/или подогревают (Е).
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что давление богатого углеводородами потока (1, 1′) при расширении (X) понижают на 10-60%.
5. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что давление подвергаемой сжатию (V) С2--богатой фракции (7) при сжатии (V) повышают на 20-100%.
6. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что расширение (X) и/или сжатие (V) проводят в несколько стадий.
7. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что выделяющуюся при расширении (X) энергию используют для приведения в действие компрессора или компрессоров (V).
8. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что стадию отгонки (Т2) углеводородов С2 проводят при давлении, которое несколько превышает, предпочтительно на 1-5 бар, давление, при котором проводят стадию абсорбции (Т1) углеводородов С3.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что давление первой конденсатной фракции (8) повышают путем ее перекачивания насосом (Р) до давления, преобладающего на стадии отгонки (Т2) углеводородов С2.
RU2005100838/06A 2002-06-14 2003-06-03 Способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением c3+-богатой фракции с высоким выходом RU2317497C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10226596.8 2002-06-14
DE2002126596 DE10226596A1 (de) 2002-06-14 2002-06-14 Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes mit gleichzeitiger Gewinnung einer C3+-reichen Fraktion mit hoher Ausbeute

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005100838A RU2005100838A (ru) 2006-06-10
RU2317497C2 true RU2317497C2 (ru) 2008-02-20

Family

ID=29723166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005100838/06A RU2317497C2 (ru) 2002-06-14 2003-06-03 Способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением c3+-богатой фракции с высоким выходом

Country Status (6)

Country Link
AU (1) AU2003238457A1 (ru)
DE (1) DE10226596A1 (ru)
MY (1) MY149624A (ru)
NO (1) NO20050197L (ru)
RU (1) RU2317497C2 (ru)
WO (1) WO2003106906A1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681897C1 (ru) * 2018-08-30 2019-03-13 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной сепарации с дефлегмацией нтсд для переработки природного газа с выделением углеводородов c2+ (варианты)
RU2682595C1 (ru) * 2018-08-30 2019-03-19 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной дефлегмации нтд для переработки природного газа с получением углеводородов c2+ (варианты)
RU2694337C1 (ru) * 2018-07-02 2019-07-11 Андрей Владиславович Курочкин Установка выделения углеводородов c2+ из природного газа (варианты)
RU2694731C1 (ru) * 2018-08-30 2019-07-16 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной фракционирующей абсорбции нтфа для переработки природного газа с выделением углеводородов c2+ (варианты)
RU2694735C1 (ru) * 2018-08-30 2019-07-16 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной сепарации с фракционирующей абсорбцией нтсфа для переработки природного газа с выделением углеводородов c2+ (варианты)
RU2694746C1 (ru) * 2018-08-06 2019-07-16 Андрей Владиславович Курочкин Установка получения углеводородов с2+ из природного газа (варианты)
RU2696375C1 (ru) * 2018-08-06 2019-08-01 Андрей Владиславович Курочкин Установка для получения углеводородов c2+ из природного газа (варианты)
RU2749626C2 (ru) * 2016-07-21 2021-06-16 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Способ сжижения углеводородного сырьевого потока и система для его осуществления

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004023814A1 (de) * 2004-05-13 2005-12-01 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
DE102004054674A1 (de) * 2004-11-12 2006-05-24 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
WO2006108821A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-19 Shell Internationale Research Maatschappij Method and apparatus for liquefying a natural gas stream
US8578734B2 (en) 2006-05-15 2013-11-12 Shell Oil Company Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
US20090301131A1 (en) * 2006-05-19 2009-12-10 Shell Oil Company Method and apparatus for treating a hydrocarbon stream
US10539363B2 (en) 2008-02-14 2020-01-21 Shell Oil Company Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
CN101644527B (zh) * 2009-08-26 2011-12-28 四川空分设备(集团)有限责任公司 天然气液化工艺的制冷系统和液化系统
AU2011273541B2 (en) 2010-06-30 2014-07-31 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of treating a hydrocarbon stream comprising methane, and an apparatus therefor
AP3845A (en) * 2010-06-30 2016-09-30 Shell Int Research Method of treating a hydrocarbon stream comprising methane, and an apparatus therefor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4507133A (en) * 1983-09-29 1985-03-26 Exxon Production Research Co. Process for LPG recovery
RU2144556C1 (ru) * 1995-06-07 2000-01-20 Элкор Корпорейшн Способ разделения газового потока и устройство для его осуществления (варианты)
DE19716415C1 (de) * 1997-04-18 1998-10-22 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
GB9826999D0 (en) * 1998-12-08 1999-02-03 Costain Oil Gas & Process Limi Low temperature separation of hydrocarbon gas
WO2001088447A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Phillips Petroleum Company Enhanced ngl recovery utilizing refrigeration and reflux from lng plants
UA76750C2 (ru) * 2001-06-08 2006-09-15 Елккорп Способ сжижения природного газа (варианты)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2749626C2 (ru) * 2016-07-21 2021-06-16 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Способ сжижения углеводородного сырьевого потока и система для его осуществления
RU2694337C1 (ru) * 2018-07-02 2019-07-11 Андрей Владиславович Курочкин Установка выделения углеводородов c2+ из природного газа (варианты)
RU2694746C1 (ru) * 2018-08-06 2019-07-16 Андрей Владиславович Курочкин Установка получения углеводородов с2+ из природного газа (варианты)
RU2696375C1 (ru) * 2018-08-06 2019-08-01 Андрей Владиславович Курочкин Установка для получения углеводородов c2+ из природного газа (варианты)
RU2681897C1 (ru) * 2018-08-30 2019-03-13 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной сепарации с дефлегмацией нтсд для переработки природного газа с выделением углеводородов c2+ (варианты)
RU2682595C1 (ru) * 2018-08-30 2019-03-19 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной дефлегмации нтд для переработки природного газа с получением углеводородов c2+ (варианты)
RU2694731C1 (ru) * 2018-08-30 2019-07-16 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной фракционирующей абсорбции нтфа для переработки природного газа с выделением углеводородов c2+ (варианты)
RU2694735C1 (ru) * 2018-08-30 2019-07-16 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературной сепарации с фракционирующей абсорбцией нтсфа для переработки природного газа с выделением углеводородов c2+ (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005100838A (ru) 2006-06-10
WO2003106906A1 (de) 2003-12-24
DE10226596A1 (de) 2004-01-15
AU2003238457A1 (en) 2003-12-31
MY149624A (en) 2013-09-13
NO20050197D0 (no) 2005-01-13
NO20050197L (no) 2005-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2317497C2 (ru) Способ сжижения богатого углеводородами потока с одновременным извлечением c3+-богатой фракции с высоким выходом
RU2093765C1 (ru) Способ сжижения природного газа
CA2035620C (en) Method of liquefying natural gas
US4065278A (en) Process for manufacturing liquefied methane
RU2212601C2 (ru) Способ сжижения богатого углеводородами газового потока
RU2355960C1 (ru) Двухступенчатый отвод азота из сжиженного природного газа
RU2702829C2 (ru) Способ сжижения сырьевого потока природного газа и удаления из него азота и устройство (варианты) для его осуществления
US4545795A (en) Dual mixed refrigerant natural gas liquefaction
AU2001261633B2 (en) Enhanced NGL recovery utilizing refrigeration and reflux from LNG plants
CA1300490C (en) Feed gas drier precooling in mixed refrigerant natural gas liquefaction processes
US4251249A (en) Low temperature process for separating propane and heavier hydrocarbons from a natural gas stream
US4274849A (en) Method and plant for liquefying a gas with low boiling temperature
US6334334B1 (en) Process for liquefying a hydrocarbon-rich stream
RU2307297C2 (ru) Объединенный многоконтурный способ охлаждения для сжижения газа
CN101108977B (zh) 在液化天然气制备中的一体化ngl回收
US3205669A (en) Recovery of natural gas liquids, helium concentrate, and pure nitrogen
RU2509968C2 (ru) Система для отделения неконденсируемого компонента на установке для сжижения природного газа
US3581511A (en) Liquefaction of natural gas using separated pure components as refrigerants
AU701090B2 (en) Method and installation for the liquefaction of natural gas
EA011919B1 (ru) Сжижение природного газа
NO158478B (no) Fremgangsmaate for separering av nitrogen fra naturgass.
WO2001088447A1 (en) Enhanced ngl recovery utilizing refrigeration and reflux from lng plants
AU2001261633A1 (en) Enhanced NGL recovery utilizing refrigeration and reflux from LNG plants
RU2763101C2 (ru) Способы холодоснабжения в установках для извлечения газоконденсатных жидкостей
US4158556A (en) Nitrogen-methane separation process and system