RU2537486C2 - Способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, предпочтительно природного газа - Google Patents

Способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, предпочтительно природного газа Download PDF

Info

Publication number
RU2537486C2
RU2537486C2 RU2010135055/05A RU2010135055A RU2537486C2 RU 2537486 C2 RU2537486 C2 RU 2537486C2 RU 2010135055/05 A RU2010135055/05 A RU 2010135055/05A RU 2010135055 A RU2010135055 A RU 2010135055A RU 2537486 C2 RU2537486 C2 RU 2537486C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fraction
nitrogen
enriched
feed
rich
Prior art date
Application number
RU2010135055/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010135055A (ru
Inventor
Хайнц БАУЭР
Райнер ЗАППЕР
Маттиас Шмидт
Юрген ВИТТЕ
Original Assignee
Линде Акциенгезелльшафт
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 Акциенгезелльшафт filed Critical Линде Акциенгезелльшафт
Publication of RU2010135055A publication Critical patent/RU2010135055A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2537486C2 publication Critical patent/RU2537486C2/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
    • F25J3/0204—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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic 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
    • F25J1/0002—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"
    • F25J1/004—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
    • F25J1/02—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
    • F25J1/0208—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 in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. with deep flash recycle 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
    • F25J1/0211—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
    • F25J1/0219—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 in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. using a deep flash recycle 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
    • F25J1/0279—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
    • F25J3/0228—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
    • F25J3/0257—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
    • 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
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with 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
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass 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
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот исходной фракции, предпочтительно природного газа. Способ содержит стадии: a) сырьевую фракцию (1) сжижают (E1, E2), b) разделяют ректификацией (T1) на обогащенную азотом фракцию (9), содержание метана в которой составляет макс. 1 об.%, и на обогащенную углеводородами, обедненную азотом фракцию (4), c) указанную фракцию (4) переохлаждают (E3) и расширяют (b), d) расширенную обогащенную углеводородами, обедненную азотом фракцию (5) разделяют (D1) на жидкую обогащенную углеводородами фракцию (6), содержание азота в которой составляет макс. 1 об.%, и фракцию (7), обогащенную азотом, и e) обогащенную азотом фракцию (7) добавляют в сырьевую фракцию (1). Способ позволяет отвести весь содержащийся в сырьевой фракции азот, либо с потоком продуктового ЖПГ, либо с высококонцентрированной азотной фракцией. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к способу сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот исходной фракции, предпочтительно природного газа.
Богатые углеводородами исходные фракции или природные газы, которые содержат азот, требуют при их сжижении подходящих мер, чтобы можно было ограничить концентрацию азота в конечном продукте ЖПГ до 1 об. %. В случае более высокой концентрации азота в резервуарах для хранения ЖПГ из-за разности плотностей может дойти до нежелательного и опасного расслоения. Чтобы избежать этого, обычно азот удаляют с процесса, отводя богатый азотом поток горючего газа на холодном конце процесса сжижения. Этот поток горючего газа имеет по сравнению с исходной фракцией существенно более высокое содержание азота. Таким путем можно ограничить содержание азота в получаемом ЖПГ максимально 1 об. %, даже если концентрация азота в сжижаемой исходной фракции лежит существенно выше 1 об. %.
Процессы сжижения часто содержат газовые турбины, которые могут использовать, по меньшей мере частично, вышеуказанный поток горючего газа. Однако в этом случае надо следить за тем, чтобы максимальная допустимая концентрация азота в потоке горючего газа составляла от 20 до 40 об. %. Если содержание азота в сжижаемой исходной фракции настолько высоко, что максимально допустимое содержание азота в ЖПГ-продукте, а также в вышеуказанном потоке горючего газа нельзя удержать, обычно высококонцентрированную фракцию азота, содержание метана в которой составляет менее 1 об.%, удаляют с процесса сжижения; эту высококонцентрированную азотную фракцию можно напрямую выпустить в атмосферу. Получение этой азотной фракции может проводиться либо путем разделения потока горючего газа в так называемой установке Nitrogen-Rejection (отвод азота) или быть интегрировано в процесс сжижения, и в этом случае проводится еще перед отбором потока горючего газа.
На фиг.1 показан отвечающий уровню техники способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот исходной фракции, в котором извлечение высококонцентрированной азотной фракции интегрировано в процесс сжижения.
По линии 101 обогащенная углеводородами, содержащая азот исходная фракция проводится на процесс сжижения, представленный теплообменниками или зонами теплообмена E1-E3. При этом показанный пунктиром контур циркуляции 120 относится к любому холодильному циклу или любой холодильной установке, какой, соответственно какая, могут применяться при сжижении и переохлаждении указанной исходной фракции.
В теплообменнике или зоне теплообмена E1 сначала происходит охлаждение исходной фракции, которая затем по линии 102 проводится на второй теплообменник или зону теплообмена E2 и там полностью сжижается. По линии 103 и через расширительный клапан a теперь сжиженная исходная фракция подается на разделительную колонну T1. Из ее куба по линии 104 отбирается обогащенная углеводородами и обедненная азотом фракция, которая переохлаждается в теплообменнике или зоне теплообмена E3.
По линии 105 эта переохлажденная фракция выводится из собственно процесса сжижения, в клапане b расширяется и проводится на разделитель D1. Из куба разделителя D1 по линии 106 отбирается жидкая фракция продуктового ЖПГ и проводится в не показанный на фиг.1 резервуар для хранения ЖПГ.
Сверху разделительной колонны T1 по линии 108 отбирается высококонцентрированная азотная фракция; содержание в ней азота обычно составляет от 90 до 100 об.%. Часть этой азотной фракции по линии 109 сразу выпускается в атмосферу, а другой частичный поток этой азотной фракции после прохождения через расположенный в разделителе D1 дефлегматор E4 по линии 110 подается на разделительную колонну T1 как флегма.
Однако способ действия, описанный с помощью фиг.1, приводит к проблемам, если для потока горючего газа 107, который, в отличие от высококонцентрированной азотной фракции, 109 нельзя сразу выпустить в атмосферу, не имеется потребителя.
Задачей настоящего изобретения является указать родственный способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, предпочтительно природного газа, который устраняет описанные недостатки и позволяет, в частности, отвести весь содержащийся в сырьевой фракции азот, либо с потоком продуктового ЖПГ, либо с высококонцентрированной азотной фракцией.
Для решения этой задачи разработан способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, на котором:
a) сырьевую фракцию сжижают,
b) разделяют ректификацией на обогащенную азотом фракцию, содержание метана в которое составляет макс. 1 об.%, и на обогащенную углеводородами и обедненную азотом фракцию,
c) обогащенную углеводородами, обедненную азотом фракцию переохлаждают и расширяют,
d) расширенную обогащенную углеводородами, обедненную азотом фракцию разделяют на жидкую обогащенную углеводородами фракцию, содержание азота в которой составляет макс. 1 об.%, и обогащенную азотом фракцию, и
e) обогащенную азотом фракцию добавляют в сырьевую фракцию.
Следующие выгодные варианты осуществления способа согласно изобретению для сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, являющиеся объектами зависимых пунктов формулы изобретения, отличаются тем, что:
- обогащенную азотом фракцию перед добавлением к сырьевой фракции сжимают в одну или несколько ступеней и/или охлаждают, и/или обогащенную азотом фракцию после добавления в сырьевую фракцию сжимают в одну или несколько ступеней,
- если сырьевая фракция перед ее охлаждением подвергалась процессу адсорбционной сушки, то способ отличается тем, что обогащенную азотом фракцию перед добавлением в сырьевую фракцию используют как регенерационный газ для процесса адсорбционной сушки,
- парциальный поток охлажденной сырьевой фракции проводится на последующее ректификационное разделение сжиженной сырьевой фракции как отдувочный газ,
- сжижение и/или переохлаждение обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции проводится с применением любого процесса сжижения,
- если сжиженная обогащенная углеводородами фракция, содержание азота в которой составляет макс. 1 об.%, хранится в цистерне, скапливающийся в цистерне отпарной газ добавляют в обогащенную азотом фракцию и/или сырьевую фракцию, и
- по меньшей мере, один парциальный поток обогащенной азотом фракции применяется для предварительного охлаждения сырьевой фракции.
В отличие от способа согласно уровню техники, какой пояснялся представленным на фиг.1 ведением процесса, теперь поток горючего газа, образующийся в конце процесса сжижения и после расширения сжиженной и переохлажденной сырьевой фракции, проводится не на потребителя горючего газа, как, например, газовая турбина, а добавляется в сжижаемую сырьевую фракцию перед ее проведением на процесс охлаждения или сжижения.
Способ согласно изобретению для сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, а также другие варианты его осуществления подробнее поясняются далее посредством показанного на фиг.2 примера осуществления.
Аналогично способу действия, описанному на фиг.1, обогащенная углеводородами, содержащая азот сырьевая фракция по линиям 1 и 1' проводится на первый теплообменник E1 и в нем охлаждается. Затем сырьевая фракция по линии 2 проводится во второй теплообменник E2, в котором она сжижается. По линии 3 и через расширительный клапан a сжиженная сырьевая фракция подается на разделительную колонну T1.
Предпочтительно, парциальный поток 2' охлажденной сырьевой фракции 2 через расширительный клапан c подается на разделительную колонну T1 как отдувочный газ, благодаря чему поддерживается ректификационный эффект разделительной колонны T1.
Из куба разделительной колонны T1 по линии 4 отбирается обогащенная углеводородами, обедненная азотом фракция, которая переохлаждается в теплообменнике или зоне теплообмена E3.
Показанный пунктиром контур циркуляции 20 относится к любому холодильному циклу или любой холодильной установке, какой, соответственно какая, могут применяться при сжижении и переохлаждении указанной сырьевой фракции.
По линии 5 эта переохлажденная фракция отбирается с собственно процесса сжижения, расширяется в клапане b и проводится на разделитель D1. Из куба разделителя D1 по линии 6 отбирается жидкая фракция продуктового ЖПГ и проводится в не показанный на фиг.2 резервуар для хранения ЖПГ.
Сверху разделительной колонны T1 по линии 9 отбирается высококонцентрированная азотная фракция; содержание азота в ней составляет обычно от 90 до 100 об.%. Часть этой азотной фракции по линии 10 сразу выпускается в атмосферу, а другой парциальный поток этой азотной фракции после прохождения через находящийся в разделителе D1 дефлегматор E4 по линии 11 подается на разделительную колонну T1 как флегма.
Предпочтительно, дефлегматор E4, а также разделитель D1 устанавливаются настолько высоко, чтобы из-за силы тяжести флегма 11 не могла происходить на разделительную колонну T1 без использования насоса. Далее, давление в разделителе D1 составляет по меньшей мере 2 бара, предпочтительно 3 бара, чтобы сделать возможным перенос продуктовой ЖПГ фракции в атмосферные резервуары для хранения ЖПГ без насоса.
Согласно одному выгодному варианту осуществления способа по изобретению, по меньшей мере парциальный поток обогащенной азотом фракции 10, перед его выпуском в атмосферу, может применяться для предварительного охлаждения сырьевой фракции 1. Если сырьевая фракция 1, как описывается далее, подвергалась процессу сушки, то этому процессу сушки предпочтительно предшествует предварительное охлаждение.
В усовершенствование способа согласно изобретению для сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, предлагается, что если продуктовая ЖПГ-фракция содержится в резервуаре для хранения ЖПГ, то скапливающийся в резервуаре отпарной газ добавляется в обогащенную азотом фракцию 7 и/или сырьевую фракцию 1. Для этого отпарной газ из находящегося под атмосферным давлением резервуара для хранения ЖПГ предпочтительно сначала сжимается до давления в разделителе D1, и затем вместе с отбираемой из разделителя D1 фракцией 7 с высоким содержанием азота сжимается до давления сырьевой фракции 1.
Отбираемая сверху разделителя D1 по линии 7 обогащенная азотом фракция или фракция горючего газа, теперь, согласно изобретению, сжимается в одну или несколько ступеней C1, охлаждается в установке доохлаждения E5 и затем по линии 8 смешивается с обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракцией в линии 1. Если сырьевая фракция 1 находится при сравнительно низком давлении, то обогащенная азотом фракция 7 сначала смешивается с сырьевой фракцией 1 и затем вместе с ней подвергается сжатию.
Как правило, сырьевая фракция перед подачей в процессе сжижения подвергается сушке A, предпочтительно процессу адсорбционной сушки. Если это имеет место, то обогащенную азотом фракцию можно провести на процесс адсорбционной сушки A как регенерационный газ и только после проведенной регенерации сырьевой фракции добавлять в линию 1.
В то время как в соответствующем уровню техники способе, поясненном на фиг.1, образуются три разные фракции: фракция продуктового ЖПГ, фракция горючего газа и высококонцентрированная азотная фракция, которые отбираются с процесса, то в случае способа по изобретению это всего две фракции, а именно продуктовая ЖПГ-фракция 6, а также отбираемая сверху разделительной колонны T1 высококонцентрированная азотная фракция 10.
Возврат обогащенной азотом фракции 7 в сырьевую фракцию 1 имеет следствием то, что на процесс сжижения предпочтительным образом накладывается открытый контур циркуляции смеси. Этот открытый контур циркуляции смеси состоит в основном из компонентов азот и метан, а также незначительных количеств высших углеводородов и в известных случаях кислорода и следов гелия. Этот открытый контур циркуляции смеси предварительно охлаждается в теплообменнике E1, полностью сжижается в теплообменнике E2 и в разделительной колонне T1 делится на чисто азотную фракцию, содержание метана в которой меньше 1 об.%, и богатую метаном кубовую фракцию. Метановая часть открытого контура циркуляции смеси и оставшееся количество азота, которое не было отобрано сверху разделительной колонны T1, вместе с ЖПГ переохлаждается в теплообменнике E3, для конденсации флегмы в разделительной колонне T1 выпаривается в теплообменнике E4 и вместе с газовой фазой из разделителя D1 снова проводится в сырьевую фракцию 1.
Вместе с холодильным циклом или холодильной установкой 20, которые могут содержать все известные технические приемы, как, например, выпаривание чистого вещества, выпаривание смеси, эффективное расширение жидкости или газа, а также произвольную их комбинацию, получается каскад холодильных циклов с открытым контуром циркуляции смеси N2/CH4 на холодном конце процесса сжижения.
Благодаря открытой структуре контура циркуляции смеси можно снабжать дефлегматор E4 требуемым холодом независимо от состава и давления сырьевой фракции, так что полное количество содержащегося в сырьевой фракции азота концентрируется до необходимой чистоты и может выдаваться как продуктовый поток с высокой концентрацией азота. Тем самым избегают выхода нежелательной газовой смеси, которая в способах, отвечающих уровню техники, образует фракцию горючего газа.

Claims (7)

1. Способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, предпочтительно природного газа, в котором:
a) сырьевую фракцию (1) сжижают (E1, E2),
b) разделяют ректификацией (Т1) на обогащенную азотом фракцию (9), содержание метана в которой составляет максимально 1 об.%, и на обогащенную углеводородами, обедненную азотом фракцию (4),
c) обогащенную углеводородами, обедненную азотом фракцию (4) переохлаждают (Е3) и расширяют (b),
d) расширенную обогащенную углеводородами, обедненную азотом фракцию (5) разделяют (D1) на жидкую обогащенную углеводородами фракцию (6), содержание азота в которой составляет максимально 1 об.%, и фракцию (7), обогащенную азотом, и
e) обогащенную азотом фракцию (7) добавляют в сырьевую фракцию (1).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно обогащенную азотом фракцию (7) перед добавлением в сырьевую фракцию (1) сжимают в одну или несколько ступеней (С1) и/или охлаждают (Е5), и/или обогащенную азотом фракцию после добавления в сырьевую фракцию (1) сжимают в одну или несколько ступеней.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырьевую фракцию (1) перед ее охлаждением (Е1) подвергают процессу адсорбционной сушки (А), причем обогащенную азотом фракцию (7) перед добавлением в сырьевую фракцию (1) используют как регенерационный газ для процесса адсорбционной сушки (А).
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно парциальный поток (2′) охлажденной сырьевой фракции (2) проводится на последующее ректификационное разделение (Т1) сжиженной сырьевой фракции (3) как отдувочный газ.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжижение и/или переохлаждение обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции проводится с применением любого процесса сжижения.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкая обогащенная углеводородами фракция (6), содержание азота в которой составляет максимально 1 об.%, хранится в резервуаре, причем скапливающийся в резервуаре отпарной газ добавляется в обогащенную азотом фракцию (7) и/или сырьевую фракцию (1).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере парциальный поток обогащенной азотом фракции (9) применяется для предварительного охлаждения сырьевой фракции (1).
RU2010135055/05A 2009-08-21 2010-08-20 Способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, предпочтительно природного газа RU2537486C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009038458.8 2009-08-21
DE102009038458A DE102009038458A1 (de) 2009-08-21 2009-08-21 Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus Erdgas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010135055A RU2010135055A (ru) 2012-02-27
RU2537486C2 true RU2537486C2 (ru) 2015-01-10

Family

ID=43495498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010135055/05A RU2537486C2 (ru) 2009-08-21 2010-08-20 Способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, предпочтительно природного газа

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110041389A1 (ru)
CN (1) CN101993749A (ru)
AU (1) AU2010202992A1 (ru)
DE (1) DE102009038458A1 (ru)
MX (1) MX2010009024A (ru)
NO (1) NO20101164A1 (ru)
RU (1) RU2537486C2 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2554736C2 (ru) * 2009-07-21 2015-06-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ очистки многофазного углеводородного потока и предназначенная для этого установка
DE102011010633A1 (de) 2011-02-08 2012-08-09 Linde Ag Verfahren zum Abkühlen eines ein- oder mehrkomponentigen Stromes
MY185531A (en) * 2011-12-12 2021-05-19 Shell Int Research Method and apparatus for removing nitrogen from a cryogenic hydrocarbon composition
US20150308737A1 (en) 2014-04-24 2015-10-29 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated Nitrogen Removal in the Production of Liquefied Natural Gas Using Intermediate Feed Gas Separation
US9945604B2 (en) 2014-04-24 2018-04-17 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using refrigerated heat pump
US9816754B2 (en) * 2014-04-24 2017-11-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using dedicated reinjection circuit
CN108144320A (zh) * 2017-12-23 2018-06-12 天津市鹏翔科技有限公司 特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法
US11221176B2 (en) * 2018-08-14 2022-01-11 Air Products And Chemicals, Inc. Natural gas liquefaction with integrated nitrogen removal

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2085815C1 (ru) * 1991-10-23 1997-07-27 Елф Акитэн Продюксьон Способ удаления азота из порции сжиженной смеси углеводородов
US5651269A (en) * 1993-12-30 1997-07-29 Institut Francais Du Petrole Method and apparatus for liquefaction of a natural gas
WO2002088612A1 (de) * 2001-05-02 2002-11-07 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum abtrennen von stickstoff aus einer stickstoff-enthaltenden, kohlenwasserstoff-reichen fraktion
WO2008104308A2 (de) * 2007-03-01 2008-09-04 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum abtrennen von stickstoff aus verflüssigtem erdgas
US20080216511A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-11 Henry Edward Howard Nitrogen production method and apparatus
RU2337130C2 (ru) * 2003-05-22 2008-10-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Отвод азота из конденсированного природного газа

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4440406C1 (de) * 1994-11-11 1996-04-04 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden kohlenwasserstoffreichen Fraktion
GB2298034B (en) * 1995-02-10 1998-06-24 Air Prod & Chem Dual column process to remove nitrogen from natural gas
DZ2535A1 (fr) * 1997-06-20 2003-01-08 Exxon Production Research Co Procédé perfectionné pour la liquéfaction de gaz naturel.
UA76750C2 (ru) * 2001-06-08 2006-09-15 Елккорп Способ сжижения природного газа (варианты)
US6658892B2 (en) * 2002-01-30 2003-12-09 Exxonmobil Upstream Research Company Processes and systems for liquefying natural gas
DE102004049694A1 (de) * 2004-10-12 2006-04-13 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
EP1715267A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Dual stage nitrogen rejection from liquefied natural gas
JP2008169244A (ja) * 2007-01-09 2008-07-24 Jgc Corp 天然ガス処理方法
GB2455462B (en) * 2009-03-25 2010-01-06 Costain Oil Gas & Process Ltd Process and apparatus for separation of hydrocarbons and nitrogen

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2085815C1 (ru) * 1991-10-23 1997-07-27 Елф Акитэн Продюксьон Способ удаления азота из порции сжиженной смеси углеводородов
US5651269A (en) * 1993-12-30 1997-07-29 Institut Francais Du Petrole Method and apparatus for liquefaction of a natural gas
WO2002088612A1 (de) * 2001-05-02 2002-11-07 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum abtrennen von stickstoff aus einer stickstoff-enthaltenden, kohlenwasserstoff-reichen fraktion
RU2337130C2 (ru) * 2003-05-22 2008-10-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Отвод азота из конденсированного природного газа
WO2008104308A2 (de) * 2007-03-01 2008-09-04 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum abtrennen von stickstoff aus verflüssigtem erdgas
US20080216511A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-11 Henry Edward Howard Nitrogen production method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20110041389A1 (en) 2011-02-24
AU2010202992A1 (en) 2011-03-10
RU2010135055A (ru) 2012-02-27
DE102009038458A1 (de) 2011-02-24
CN101993749A (zh) 2011-03-30
MX2010009024A (es) 2011-02-21
NO20101164A1 (no) 2012-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2537486C2 (ru) Способ сжижения обогащенной углеводородами, содержащей азот сырьевой фракции, предпочтительно природного газа
CN106066116B (zh) 用于使天然气液化的集成甲烷制冷系统
JP6126163B2 (ja) 冷却ヒートポンプを使用する液化された天然ガスの生産における統合された窒素の除去
RU2502026C2 (ru) Улучшенное удаление азота в установке для получения сжиженного природного газа
JP6144714B2 (ja) 中間供給ガス分離を使用した液化された天然ガスの生産における統合された窒素除去
US5956971A (en) Process for liquefying a natural gas stream containing at least one freezable component
AU763813B2 (en) Volatile component removal process from natural gas
US3721099A (en) Fractional condensation of natural gas
US3274787A (en) Method for cooling a gaseous mixture to a low temperature
US2996891A (en) Natural gas liquefaction cycle
US20150267137A1 (en) Method for separating heavy hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction
JP2015210079A5 (ru)
JP2012514050A (ja) 炭化水素流から窒素を排除して燃料ガス流を提供する方法およびそのための装置
JP2000180048A (ja) ガス液化のための２つの混合冷媒を使用するサイクル
KR20120040700A (ko) 다상 탄화수소 스트림을 처리하는 방법 및 이를 위한 장치
EA016149B1 (ru) Способ и устройство для выделения и разделения на фракции сырьевого потока смешанных углеводородов
KR20180117144A (ko) 보일-오프 가스를 냉각하는 방법 및 이를 위한 장치
US20160054054A1 (en) Process and apparatus for separation of hydrocarbons and nitrogen
GB1572900A (en) Process of the liquefaction of natural gas
AU2016239338B2 (en) Method for removing nitrogen from a hydrocarbon-rich fraction
CA2764162C (en) Simplified lng process
RU2689252C2 (ru) Способ получения гелия
US12111099B2 (en) Method and unit for processing a gas mixture containing nitrogen and methane
GB2571946A (en) Method for operating a feed gas processing plant
GB1572898A (en) Process for the liquefaction of natural gas