RU2705130C2 - Method of liquefying hydrocarbon-rich fraction - Google Patents

Method of liquefying hydrocarbon-rich fraction Download PDF

Info

Publication number
RU2705130C2
RU2705130C2 RU2017132312A RU2017132312A RU2705130C2 RU 2705130 C2 RU2705130 C2 RU 2705130C2 RU 2017132312 A RU2017132312 A RU 2017132312A RU 2017132312 A RU2017132312 A RU 2017132312A RU 2705130 C2 RU2705130 C2 RU 2705130C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fraction
hydrocarbon
pressure
rich
liquefied
Prior art date
Application number
RU2017132312A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017132312A (en
RU2017132312A3 (en
Inventor
Бауэр ХАЙНЦ
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 RU2017132312A publication Critical patent/RU2017132312A/en
Publication of RU2017132312A3 publication Critical patent/RU2017132312A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2705130C2 publication Critical patent/RU2705130C2/en

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
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0212—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—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
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0237—Heat exchange integration integrating refrigeration provided for liquefaction and purification/treatment of the gas to be liquefied, e.g. heavy hydrocarbon removal from natural gas
    • F25J1/0238—Purification or treatment step is integrated within one refrigeration cycle only, i.e. the same or single refrigeration cycle provides feed gas cooling (if present) and overhead gas cooling
    • 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
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/68—Separating water or hydrates

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)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: liquefaction or curing of gases.
SUBSTANCE: invention relates to liquefaction of a hydrocarbon-rich fraction. Fraction rich with hydrocarbons is pre-cooled and subjected to treatment for water separation and subsequent drying process before liquefaction. Further, the hydrocarbon-rich fraction is liquefied using a mixed refrigerant circuit. Coolant is compressed in at least two steps, then partially condensed and liquid fraction formed at least partially mixed with coolant, which is compressed to intermediate pressure. Partial stream (17) of the liquid fraction serves for preliminary cooling of liquefied fraction (1, 2) rich with hydrocarbons before its supply to the water compartment (D4) with the help of at least one heat exchange system (E4). Pressure of partial flow (17) of liquid fraction is reduced to pressure which is at least 30 kPa (0.3 bar) higher than suction pressure of second or last stage (V2) of the compressor. Only formed liquid fraction (18) is used for preliminary cooling of fraction (1, 2), which is subject to liquefaction, which is rich with hydrocarbons, before its supply to water compartment (D4).
EFFECT: technical result is reduction of load on drying process.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способу сжижения богатой углеводородами фракции, в частности, природного газа, гдеThe invention relates to a method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction, in particular natural gas, where

- богатую углеводородами фракцию предварительно охлаждают и подвергают обработке для отделения воды и последующему процессу сушки перед сжижением и- the hydrocarbon-rich fraction is pre-cooled and subjected to treatment to separate the water and the subsequent drying process before liquefaction and

- богатую углеводородами фракцию сжижают с использованием по меньшей мере одного контура смешанного хладагента,a hydrocarbon rich fraction is liquefied using at least one mixed refrigerant circuit,

где хладагент, циркулирующий в контуре смешанного хладагента, сжимают по меньшей мере в две стадии, затем по меньшей мере частично конденсируют и образующуюся при этом жидкую фракцию, по меньшей мере частично, смешивают с хладагентом, который сжат до промежуточного давления.where the refrigerant circulating in the mixed refrigerant circuit is compressed at least in two stages, then at least partially condensed, and the resulting liquid fraction is at least partially mixed with the refrigerant, which is compressed to an intermediate pressure.

Для сжижения богатых углеводородами газовых фракций, в частности, природного газа, используют, среди прочего, способы с использованием смеси хладагентов, состоящей из легких углеводородов и азота, причем смесь хладагентов по меньшей мере частично конденсируют при повышенном давлении по сравнению с окружающей средой. Для сжижения природного газа жидкий хладагент затем испаряют при пониженном давлении путем косвенного теплообмена с природным газом. Поскольку в случае (неазеотропной) смеси точка росы при заданном давлении находится всегда выше температуры кипения, испарение хладагента происходит, в зависимости от состава, постепенно в интервале температур, который составляет, в зависимости от процесса, по меньшей мере 20°С, иногда даже 200°С.To liquefy hydrocarbon-rich gas fractions, in particular natural gas, methods are used, inter alia, using a mixture of refrigerants consisting of light hydrocarbons and nitrogen, the mixture of refrigerants being at least partially condensed at elevated pressure compared to the environment. To liquefy natural gas, the liquid refrigerant is then evaporated under reduced pressure by indirect heat exchange with natural gas. Since in the case of a (non-azeotropic) mixture the dew point at a given pressure is always above the boiling point, the refrigerant evaporates, depending on the composition, gradually in the temperature range, which, depending on the process, is at least 20 ° C, sometimes even 200 ° C.

Если капитальные затраты на установку для сжижения природного газа должны оставаться на низком уровне, контур смеси вышеописанного типа используют исключительно для всего интервала температур от температуры окружающей среды до температуры продукта СПГ (сжиженный природный газ) (около -160°С). При этом не используют отдельный контур предварительного охлаждения для интервала температур от температуры окружающей среды до -50°С.If the capital costs of the installation for liquefying natural gas should remain low, the mixture circuit of the type described above is used exclusively for the entire temperature range from ambient temperature to the temperature of the LNG product (liquefied natural gas) (about -160 ° C). In this case, do not use a separate pre-cooling circuit for the temperature range from ambient temperature to -50 ° C.

В процедуре такого типа, которую обычно называют способом OCX (одного смешанного хладагента), доступен только один хладагент или его частичные потоки, которые постепенно испаряют. Такой способ сжижения природного газа известен, например, из DE 19722490.In a procedure of this type, which is commonly called the OCX (single mixed refrigerant) method, only one refrigerant or its partial flows are available, which gradually evaporate. Such a method of liquefying natural gas is known, for example, from DE 19722490.

Перед сжижением природный газ обычно освобождают от кислых газообразных компонентов, таких как СО2 и H2S, посредством химической очистки, например, аминной очистки. В результате природный газ насыщается водой (парами воды). Для обеспечения рентабельности последующей сушки, которая обычно основана на адсорбции цеолитовыми молекулярными ситами, природный газ охлаждают насколько это возможно, при этом концентрация воды снижается из-за частичной конденсации воды и последующего отделения воды до такой степени, что устанавливается предел порогового образования гидратов или водного льда. Этот предел, в зависимости от состава газа, достигается при температуре вплоть до 20°С.Before liquefaction, natural gas is usually freed from acidic gaseous components such as CO 2 and H 2 S by chemical purification, for example, amine purification. As a result, natural gas is saturated with water (water vapor). To ensure the profitability of subsequent drying, which is usually based on adsorption by zeolite molecular sieves, natural gas is cooled as much as possible, while the water concentration is reduced due to partial condensation of water and subsequent separation of water to such an extent that the threshold for the formation of hydrates or water ice is set . This limit, depending on the composition of the gas, is reached at temperatures up to 20 ° C.

В различных климатических условиях невозможно охладить природный газ до достаточно близкой (на 10°С, предпочтительно на 5°С выше температуры гидратообразования) к вышеуказанной предельной температуре воздухом и/или охлаждающей водой.In various climatic conditions, it is impossible to cool natural gas to a sufficiently close (10 ° C, preferably 5 ° C higher than the hydrate formation temperature) to the above limit temperature with air and / or cooling water.

Смешанные хладагенты из-за постепенного испарения не очень подходят для очень точного достижения оптимальной температуры влажного природного газа перед сушкой экономичным способом, чтобы при этом температура не упала ниже температуры гидратообразования, по меньшей мере, в частях используемого теплообменника.Mixed refrigerants due to gradual evaporation are not very suitable for very accurately achieving the optimum temperature of moist natural gas before drying in an economical way, so that the temperature does not fall below the hydration temperature, at least in parts of the heat exchanger used.

Целью настоящего изобретения является обеспечение способа сжижения богатой углеводородами фракции, который позволяет сжижать богатую углеводородами фракцию, предварительно охлажденную перед сушкой, без использования полного контура предварительного охлаждения, т.е. без дополнительного компрессора. В частности, богатую углеводородами фракцию следует предварительно охлаждать до температуры, которая на 10°С, предпочтительно на 5°С выше температуры гидратообразования, без воздействия на влажную богатую углеводородами фракцию температур ниже температуры гидратообразования.An object of the present invention is to provide a method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction that allows liquefying a hydrocarbon-rich fraction pre-cooled before drying without using a complete pre-cooling circuit, i.e. without additional compressor. In particular, the hydrocarbon-rich fraction should be pre-cooled to a temperature that is 10 ° C, preferably 5 ° C above the hydrate formation temperature, without affecting the wet hydrocarbon-rich fraction at temperatures lower than the hydrate formation temperature.

Для достижения этой цели предложен способ сжижения богатой углеводородами фракции, отличающийся тем, что частичный поток жидкой фракции служит для предварительного охлаждения богатой углеводородами фракции, подлежащей сжижению, до подачи последней на отделение воды, где теплообмен между жидкой фракцией и богатой углеводородами фракцией, подлежащей сжижению, осуществляют с помощью по меньшей мере одной системы теплообмена.To achieve this goal, a method is proposed for liquefying a hydrocarbon-rich fraction, characterized in that the partial flow of the liquid fraction serves to pre-cool the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied before the latter is fed to the water separation, where the heat exchange between the liquid fraction and the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied is carried out using at least one heat exchange system.

В другом воплощении по изобретению предложен способ сжижения богатой углеводородами фракции, в котором давление частичного потока жидкой фракции хладагента снижают до давления, которое по меньшей мере на 30 кПа (0,3 бар) выше, предпочтительно по меньшей мере на 70 кПа (0,7 бар) выше давления всасывания второй или последней ступени компрессора, и только образовавшуюся здесь жидкую фракцию используют для предварительного охлаждения богатой углеводородами фракции, подлежащей сжижению, до подачи последней на отделение воды.In another embodiment, the invention provides a method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction in which the partial flow pressure of a liquid refrigerant fraction is reduced to a pressure that is at least 30 kPa (0.3 bar) higher, preferably at least 70 kPa (0.7 bar) is higher than the suction pressure of the second or last stage of the compressor, and only the liquid fraction formed here is used for pre-cooling the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied before the latter is fed to the water separation.

В соответствии с изобретением предварительное охлаждение богатой углеводородами фракции, подлежащей сжижению, перед подачей этой фракции на отделение воды, осуществляют частичным потоком жидкой фракции, образованной при частичной конденсации сжатого хладагента. При этом теплообмена между этой жидкой фракцией и богатой углеводородами фракцией, подлежащей сжижению, достигают с помощью системы теплообмена. Система теплообмена служит для осуществления косвенного теплообмена между богатой углеводородами фракцией, подлежащей сжижению, и постепенно испаряющимся хладагентом.In accordance with the invention, the pre-cooling of the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied, before this fraction is fed to the water separation, is carried out by a partial flow of the liquid fraction formed by partial condensation of the compressed refrigerant. In this case, heat exchange between this liquid fraction and the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied is achieved using a heat exchange system. The heat exchange system serves to effect indirect heat exchange between the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied and the gradually evaporating refrigerant.

Для целей настоящего изобретения термин «система теплообмена» относится к любой системе, в которой происходит косвенный перенос тепла между по меньшей мере двумя средами с помощью теплоносителя. Такая система теплообмена известна, например, из US 2119091.For the purposes of the present invention, the term "heat transfer system" refers to any system in which indirect heat transfer occurs between at least two media using a heat transfer medium. Such a heat exchange system is known, for example, from US 2119091.

В таких системах теплообмена предпочтительно в качестве теплоносителя используют кипящий чистый материал, который находится в жидкой форме при температурах от 0 до 30°С и который может представлять собой, например, этан, этилен, пропан, пропилен, бутан, диоксид углерода или аммиак.In such heat exchange systems, it is preferable to use boiling pure material as a heat carrier, which is in liquid form at temperatures from 0 to 30 ° C and which can be, for example, ethane, ethylene, propane, propylene, butane, carbon dioxide or ammonia.

Система теплообмена предпочтительно состоит из двух пучков прямых труб, двух спиральных теплообменников, двух пластинчатых теплообменников или из любого сочетания этих типов конструкций, где вышеупомянутые теплообменные компоненты предпочтительно установлены в сосуде высокого давления, который содержит кипящий теплоноситель.The heat exchange system preferably consists of two bundles of straight pipes, two spiral heat exchangers, two plate heat exchangers, or any combination of these types of structures, where the aforementioned heat exchange components are preferably installed in a pressure vessel that contains a boiling fluid.

Выбор подходящего теплоносителя из чистого материала и регулирование его рабочего давления и, таким образом, его температуры кипения позволяет охлаждать богатую углеводородами фракцию до температуры, очень близкой к температуре гидратообразования, без непосредственного теплового контакта с потоком неприемлемо холодного хладагента. Теплоноситель сравнительно эффективно обеспечивает требуемую теплопередачу путем непрерывной конденсации на стороне хладагента и испарения на стороне богатой углеводородами фракции. В отличие от постепенно испаряющегося смешанного хладагента, теплоноситель работает при постоянной температуре кипения и, следовательно, точке росы. Даже если конденсация теплоносителя происходит по меньшей мере частично по сравнению со смешанным хладагентом, который испаряется при температуре ниже температуры гидратообразования богатой углеводородами фракции, богатая углеводородами фракция и смешанный хладагент эффективно термически разделены теплоносителем.The selection of a suitable heat carrier from pure material and the regulation of its working pressure and, thus, its boiling point, allows it to cool the hydrocarbon-rich fraction to a temperature very close to the hydrate formation temperature, without direct thermal contact with the unacceptably cold refrigerant stream. The heat transfer medium comparatively effectively provides the required heat transfer by continuously condensing on the refrigerant side and evaporating on the side of the hydrocarbon-rich fraction. In contrast to the gradually evaporating mixed refrigerant, the coolant operates at a constant boiling point and, therefore, the dew point. Even if the condensation of the coolant occurs at least partially in comparison with the mixed refrigerant, which evaporates at a temperature below the hydrate formation temperature of the hydrocarbon-rich fraction, the hydrocarbon-rich fraction and the mixed refrigerant are effectively thermally separated by the coolant.

Способ согласно изобретению позволяет оптимально снизить нагрузку на процесс сушки путем охлаждения богатой углеводородами фракции, подлежащей сжижению, или природного газа, подлежащего сжижению, до уровня, близкого к температуре гидратообразования, а также позволяет осуществлять отделение воды.The method according to the invention optimally reduces the load on the drying process by cooling the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied or natural gas to be liquefied to a level close to the hydrate formation temperature, and also allows the separation of water.

Способ сжижения богатой углеводородами фракции по изобретению, а также другие предпочтительные его воплощения более подробно проиллюстрированы демонстрационными примерами, показанными на Фиг. 1 и 2.The method of liquefying a hydrocarbon-rich fraction of the invention, as well as other preferred embodiments thereof, are illustrated in more detail by the demo examples shown in FIG. 1 and 2.

В демонстрационных примерах, изображенных на Фиг. 1 и 2, которые различаются только в показателях фактического процесса сжижения, богатую углеводородами фракцию 1, подлежащую сжижению, которая обычно имеет температуру от 40 до 80°С, охлаждают до температуры от 30 до 60°С с помощью охлаждающего воздуха и/или охлаждающей воды в теплообменнике Е3. Богатую углеводородами фракцию 2, подлежащую сжижению, затем подают в систему Е4 теплообмена и предварительно охлаждают в ней до температуры, которая не более чем на 10°С, предпочтительно не более чем на 5°С выше температуры гидратообразования. Богатую углеводородами фракцию 3, предварительно охлажденную таким образом, подают в сепаратор D4, на дне которого образуется конденсированная вода 4. Затем богатую углеводородами фракцию 5, отбираемую в верхней части сепаратора D4, подают в процесс Т сушки, который изображен просто в виде черного ящика. Обычно это процесс адсорбции, в котором в качестве адсорбента обычно используют цеолитовые молекулярные сита. Богатую углеводородами фракцию 6, подлежащую сжижению, которая предварительно обработана таким образом, затем охлаждают, сжижают и возможно переохлаждают в теплообменнике Е в еще не поясненном контуре хладагента, так что в случае сжижения природного газа, поток продукта СПГ можно отбирать через трубопровод 7.In the demos shown in FIG. 1 and 2, which differ only in terms of the actual liquefaction process, the hydrocarbon-rich fraction 1 to be liquefied, which usually has a temperature of 40 to 80 ° C, is cooled to a temperature of 30 to 60 ° C with cooling air and / or cooling water in the heat exchanger E3. The hydrocarbon-rich fraction 2 to be liquefied is then fed to the heat exchange system E4 and pre-cooled therein to a temperature that is not more than 10 ° C, preferably not more than 5 ° C above the hydration temperature. The hydrocarbon-rich fraction 3, pre-cooled in this way, is fed to a separator D4, at the bottom of which condensed water 4 is formed. Then, the hydrocarbon-rich fraction 5, taken at the top of the separator D4, is fed to the drying process T, which is shown simply as a black box. This is usually an adsorption process in which zeolite molecular sieves are usually used as adsorbent. The hydrocarbon-rich fraction 6 to be liquefied, which has been pretreated in this way, is then cooled, liquefied and possibly supercooled in the heat exchanger E in the as yet unexplained refrigerant circuit, so that in the case of liquefying natural gas, the LNG product stream can be taken through line 7.

Сжижение богатой углеводородами фракции происходит с использованием контура смешанного хладагента в демонстрационных примерах, изображенных на Фиг. 1 и 2. Такие контуры смешанного хладагента обычно содержат азот и по меньшей мере один С1+-углеводород в качестве хладагента. Хладагент 10, подлежащий сжатию, сжимают до промежуточного давления на первой ступени С1 компрессора. Сжатый хладагент 11 затем частично конденсируют во вторичном охладителе Е1 и разделяют в сепараторе D2 на относительно низкокипящую газовую фракцию 12 и относительно высококипящую жидкую фракцию 15. Только низкокипящую газовую фракцию 12 сжимают до максимального давления контура на второй ступени С2 компрессора. Сжатый хладагент 13 снова частично конденсируют во вторичном охладителе Е2 и разделяют в сепараторе D3 на газовую фракцию 14 и жидкую фракцию 17/17'. В демонстрационном примере, изображенном на Фиг. 1, газовую фракцию 14 и вышеупомянутую относительно высококипящую жидкую фракцию 15 хладагента, давление которой нагнетают с помощью насоса Р до давления газовой фракции 14 хладагента, вместе охлаждают ими самими в теплообменнике Е, а затем сбрасывают давление в клапане V4 сброса давления, чтобы обеспечить охлаждение. Обеспечивающий охлаждение хладагент 16 с пониженным давлением затем полностью испаряется в теплообменнике Е против богатой углеводородами фракции 6, подлежащей сжижению, и его снова подают в сепаратор D1, расположенный выше первой ступени С1 компрессора; это служит для защиты ступени С1 компрессора, так как захваченные жидкие фракции отделяются в сепараторе.The liquefaction of a hydrocarbon-rich fraction occurs using a mixed refrigerant circuit in the demos shown in FIG. 1 and 2. Such mixed refrigerant circuits typically contain nitrogen and at least one C 1+ hydrocarbon as a refrigerant. The refrigerant 10 to be compressed is compressed to an intermediate pressure in the first compressor stage C1. The compressed refrigerant 11 is then partially condensed in a secondary cooler E1 and separated in a separator D2 into a relatively low boiling gas fraction 12 and a relatively high boiling liquid fraction 15. Only the low boiling gas fraction 12 is compressed to the maximum circuit pressure in the second compressor stage C2. The compressed refrigerant 13 is again partially condensed in a secondary cooler E2 and separated in a separator D3 into a gas fraction 14 and a liquid fraction 17/17 '. In the demo shown in FIG. 1, the gas fraction 14 and the aforementioned relatively high boiling liquid refrigerant fraction 15, the pressure of which is pumped by pump P to the pressure of the gas fraction 14 of the refrigerant, are co-cooled by themselves in the heat exchanger E, and then depressurized in the pressure relief valve V4 to provide cooling. The cooling refrigerant under reduced pressure 16 is then completely vaporized in the heat exchanger E against the hydrocarbon-rich fraction 6 to be liquefied, and it is again fed to a separator D1 located above the first compressor stage C1; this serves to protect the compressor stage C1, since the trapped liquid fractions are separated in the separator.

В то время как жидкую фракцию 17' хладагента, выведенную из сепаратора D3, полностью рециркулируют через клапан V1 сброса давления в точку перед сепаратором D2 в способах предшествующего уровня техники, частичный поток 17 этой жидкой фракции теперь используют для предварительного охлаждения богатой углеводородами фракции 1/2, подлежащей сжижению. С этой целью давление вышеописанного частичного потока 17 жидкой фракции сбрасывают в клапане V2 сброса давления до давления, которое выше давления всасывания второй ступени С2 компрессора предпочтительно по меньшей мере на 30 кПа (0,3 бар), в частности по меньшей мере на 70 кПа (0,7 бар), и полученный двухфазный поток подают в сепаратор D5. Полученную в нем газовую фракцию 19 рециркулируют через регулирующий клапан V3 в точку перед сепаратором D2, тогда как жидкую фракцию 18, полученную в сепараторе D5, используют для предварительного охлаждения богатой углеводородами фракции 1/2, подлежащей сжижению, и жидкую фракцию 18 затем также рециркулируют в точку перед сепаратором D2.While the refrigerant liquid fraction 17 'withdrawn from the separator D3 is completely recycled through the pressure relief valve V1 to the point upstream of the separator D2 in the prior art methods, a partial stream 17 of this liquid fraction is now used to pre-cool the 1/2 hydrocarbon-rich fraction to be liquefied. To this end, the pressure of the above partial liquid stream 17 is vented in the pressure relief valve V2 to a pressure which is higher than the suction pressure of the second stage C2 of the compressor, preferably at least 30 kPa (0.3 bar), in particular at least 70 kPa ( 0.7 bar), and the resulting two-phase flow is fed to a separator D5. The gas fraction 19 obtained therein is recycled through the control valve V3 to a point in front of the separator D2, while the liquid fraction 18 obtained in the separator D5 is used to pre-cool the hydrocarbon-rich fraction 1/2 to be liquefied, and the liquid fraction 18 is then also recycled to point before separator D2.

Теплообмен между жидкой фракцией 17 или жидкой фракцией 18, полученными после сброса давления в клапане V2, и богатой углеводородами фракцией 1/2, подлежащей сжижению, осуществляют с помощью системы Е4 теплообмена.Heat exchange between the liquid fraction 17 or the liquid fraction 18 obtained after depressurizing the valve V2 and the hydrocarbon-rich fraction 1/2 to be liquefied is carried out using a heat exchange system E4.

В демонстрационном примере, изображенном на Фиг. 2, относительно высококипящую жидкую фракцию 50 хладагента, которая отведена из сепаратора D2, и газовую фракцию 40 хладагента, которая отведена из сепаратора D3, охлаждают отдельно в зоне предварительного охлаждения теплообменника Е'. Хотя давление относительно высококипящей жидкой фракции 50 сбрасывают в клапане V5 сброса давления для обеспечения охлаждения и затем испаряют в противотоке к богатой углеводородами фракции 6, подлежащей сжижению, вышеупомянутую газовую фракцию 40 частично конденсируют и разделяют в сепараторе D6 на дополнительную газовую фракцию 41 и дополнительную жидкую фракцию 42. Газовую фракцию 41 охлаждают и частично конденсируют в зонах b и с сжижения и переохлаждения теплообменника Е'. Затем ее давление сбрасывают в клапане V7 сброса давления для обеспечения охлаждения, и она полностью испаряется в противотоке к богатой углеводородами фракции 6, подлежащей сжижению и, возможно, переохлаждению. Жидкую фракцию 42, полученную в сепараторе D6, дополнительно охлаждают в зоне b сжижения теплообменника Е', сбрасывают давление в клапане V6 сброса давления для обеспечения охлаждения, и полностью испаряют в противотоке к богатой углеводородами фракции 6, подлежащей сжижению. Если теплообменник Е', изображенный на Фиг. 2, выполнен в виде так называемого спирального теплообменника, то испарение указанных выше потоков 41, 42 и 50 хладагента происходит во внешней рубашке спирального теплообменника. Потоки 41, 42 и 50 хладагента, которые объединены в теплообменнике Е' и полностью переведены в паровую фазу в нем, подают по трубопроводу 43 в сепаратор D1, расположенный выше первой ступени С1 компрессора.In the demo shown in FIG. 2, the relatively high boiling liquid refrigerant fraction 50, which is discharged from the separator D2, and the gas refrigerant fraction 40, which is discharged from the separator D3, are cooled separately in the pre-cooling zone of the heat exchanger E '. Although the relatively high-boiling liquid fraction 50 is depressurized in a pressure relief valve V5 to provide cooling and then evaporated in countercurrent to the hydrocarbon-rich fraction 6 to be liquefied, the aforementioned gas fraction 40 is partially condensed and separated in a separator D6 into an additional gas fraction 41 and an additional liquid fraction 42. The gas fraction 41 is cooled and partially condensed in zones b and c of the liquefaction and supercooling of the heat exchanger E '. Then its pressure is released in the pressure relief valve V7 to provide cooling, and it completely evaporates in countercurrent to the hydrocarbon-rich fraction 6 to be liquefied and, possibly, supercooled. The liquid fraction 42 obtained in the separator D6 is further cooled in the liquefaction zone b of the heat exchanger E ', depressurized in the pressure relief valve V6 to provide cooling, and completely evaporated in countercurrent to the hydrocarbon-rich fraction 6 to be liquefied. If the heat exchanger E 'shown in FIG. 2, made in the form of a so-called spiral heat exchanger, the evaporation of the above-mentioned flows 41, 42 and 50 of the refrigerant occurs in the outer jacket of the spiral heat exchanger. The refrigerant streams 41, 42 and 50, which are combined in the heat exchanger E 'and completely transferred to the vapor phase therein, are fed through a pipe 43 to a separator D1 located above the first compressor stage C1.

Claims (10)

1. Способ сжижения богатой углеводородами фракции, в частности природного газа, где1. The method of liquefaction rich in hydrocarbons fractions, in particular natural gas, where - богатую углеводородами фракцию предварительно охлаждают и подвергают обработке для отделения воды и последующему процессу сушки перед сжижением и- the hydrocarbon-rich fraction is pre-cooled and subjected to treatment to separate the water and the subsequent drying process before liquefaction and - богатую углеводородами фракцию сжижают с использованием по меньшей мере одного контура смешанного хладагента,a hydrocarbon rich fraction is liquefied using at least one mixed refrigerant circuit, - где хладагент, циркулирующий в контуре смешанного хладагента, сжимают по меньшей мере в две стадии, затем по меньшей мере частично конденсируют и разделяют на газовую фракцию и жидкую фракцию, при этом частичный поток (17') жидкой фракции смешивают с хладагентом, который сжат до промежуточного давления,- where the refrigerant circulating in the mixed refrigerant circuit is compressed in at least two stages, then at least partially condensed and separated into a gas fraction and a liquid fraction, wherein a partial stream (17 ') of the liquid fraction is mixed with a refrigerant which is compressed to intermediate pressure где частичный поток (17) жидкой фракции служит для предварительного охлаждения богатой углеводородами фракции (1, 2), подлежащей сжижению, перед ее подачей на отделение (D4) воды, где теплообмен между частичным потоком (17) жидкой фракции и богатой углеводородами фракцией (1, 2), подлежащей сжижению, осуществляют с помощью по меньшей мере одной системы (Е4) теплообмена,where the partial stream (17) of the liquid fraction serves to pre-cool the hydrocarbon-rich fraction (1, 2) to be liquefied before it is fed to the water separation (D4), where the heat exchange between the partial stream (17) of the liquid fraction and the hydrocarbon-rich fraction (1) , 2) to be liquefied, carried out using at least one heat exchange system (E4), отличающийся тем, что давление частичного потока (17) жидкой фракции снижают до давления, которое по меньшей мере на 30 кПа (0,3 бар) выше давления всасывания второй или последней ступени (V2) компрессора, и только образовавшаяся здесь жидкая фракция (18) служит для предварительного охлаждения богатой углеводородами фракции (1, 2), подлежащей сжижению, до ее подачи на отделение (D4) воды.characterized in that the pressure of the partial stream (17) of the liquid fraction is reduced to a pressure that is at least 30 kPa (0.3 bar) higher than the suction pressure of the second or last stage (V2) of the compressor, and only the liquid fraction formed here (18) serves to pre-cool the hydrocarbon-rich fraction (1, 2) to be liquefied before it is fed to the water separation (D4). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление частичного потока (17) жидкой фракции снижают до давления, которое по меньшей мере на 70 кПа (0,7 бар) выше давления всасывания второй или последней ступени (V2) компрессора.2. The method according to p. 1, characterized in that the pressure of the partial flow (17) of the liquid fraction is reduced to a pressure that is at least 70 kPa (0.7 bar) higher than the suction pressure of the second or last stage (V2) of the compressor. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя в системе (Е4) теплообмена используют кипящий чистый материал, который находится в жидкой форме в интервале температур от 0 до 30°С, предпочтительно этан, этилен, пропан, пропилен, бутан, CO2 или NH3.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that as a coolant in the system (E4) heat exchange using boiling pure material, which is in liquid form in the temperature range from 0 to 30 ° C, preferably ethane, ethylene, propane, propylene, butane, CO 2 or NH 3 . 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что система (Е4) теплообмена состоит из двух пучков прямых труб, двух спиральных теплообменников, двух пластинчатых теплообменников или из любого сочетания этих типов конструкций, где теплообменные компоненты предпочтительно установлены в сосуде высокого давления, который содержит кипящий теплоноситель.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the heat exchange system (E4) consists of two bundles of straight pipes, two spiral heat exchangers, two plate heat exchangers, or any combination of these types of structures, where the heat exchange components are preferably installed in a pressure vessel that contains a boiling coolant. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что хладагент, циркулирующий в контуре смешанного хладагента, содержит азот и по меньшей мере один С1+-углеводород.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the refrigerant circulating in the mixed refrigerant circuit contains nitrogen and at least one C 1+ hydrocarbon.
RU2017132312A 2015-03-05 2016-02-11 Method of liquefying hydrocarbon-rich fraction RU2705130C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015002822.7A DE102015002822A1 (en) 2015-03-05 2015-03-05 Process for liquefying a hydrocarbon-rich fraction
DE102015002822.7 2015-03-05
PCT/EP2016/000231 WO2016138978A1 (en) 2015-03-05 2016-02-11 Method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017132312A RU2017132312A (en) 2019-04-08
RU2017132312A3 RU2017132312A3 (en) 2019-04-08
RU2705130C2 true RU2705130C2 (en) 2019-11-05

Family

ID=55349784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132312A RU2705130C2 (en) 2015-03-05 2016-02-11 Method of liquefying hydrocarbon-rich fraction

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180045459A1 (en)
CN (1) CN107407519A (en)
AU (1) AU2016227946A1 (en)
DE (1) DE102015002822A1 (en)
RU (1) RU2705130C2 (en)
WO (1) WO2016138978A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2795716C1 (en) * 2022-11-02 2023-05-11 Олеся Игоревна Гасанова Method for liquefying natural gas
WO2024096757A1 (en) * 2022-11-02 2024-05-10 Gasanova Olesya Igorevna Natural gas liquefaction method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220186986A1 (en) * 2019-04-01 2022-06-16 Samsung Heavy Ind. Co.,Ltd. Cooling system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1355138A3 (en) * 1979-12-12 1987-11-23 Компани Франсэз Д.Этюд Э Де Констрюксьон Текнип (Фирма) Gas liquefying method
DE102006021620A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Linde Ag Method for liquefying hydrocarbon-rich flow, particularly natural gas flow, involves subjecting hydrocarbon-rich flow to absorptive water separation, before its liquefaction, where cooling of liquefied hydrocarbon-rich flow is up streamed
DE102009018248A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-28 Linde Aktiengesellschaft Process for liquefying a hydrocarbon-rich fraction
WO2014079590A2 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of treating a hydrocarbon stream comprising methane, and an apparatus therefor
RU2538192C1 (en) * 2013-11-07 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of natural gas liquefaction and device for its implementation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2119091A (en) 1935-11-29 1938-05-31 Standard Oil Dev Co Process and apparatus for indirect heat transfer between two liquid materials
US4970867A (en) * 1989-08-21 1990-11-20 Air Products And Chemicals, Inc. Liquefaction of natural gas using process-loaded expanders
DE19722490C1 (en) 1997-05-28 1998-07-02 Linde Ag Single flow liquefaction of hydrocarbon-rich stream especially natural gas with reduced energy consumption
US20100281915A1 (en) * 2009-05-05 2010-11-11 Air Products And Chemicals, Inc. Pre-Cooled Liquefaction Process

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1355138A3 (en) * 1979-12-12 1987-11-23 Компани Франсэз Д.Этюд Э Де Констрюксьон Текнип (Фирма) Gas liquefying method
DE102006021620A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Linde Ag Method for liquefying hydrocarbon-rich flow, particularly natural gas flow, involves subjecting hydrocarbon-rich flow to absorptive water separation, before its liquefaction, where cooling of liquefied hydrocarbon-rich flow is up streamed
DE102009018248A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-28 Linde Aktiengesellschaft Process for liquefying a hydrocarbon-rich fraction
WO2014079590A2 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of treating a hydrocarbon stream comprising methane, and an apparatus therefor
RU2538192C1 (en) * 2013-11-07 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of natural gas liquefaction and device for its implementation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2795716C1 (en) * 2022-11-02 2023-05-11 Олеся Игоревна Гасанова Method for liquefying natural gas
WO2024096757A1 (en) * 2022-11-02 2024-05-10 Gasanova Olesya Igorevna Natural gas liquefaction method
RU2811216C1 (en) * 2023-06-23 2024-01-11 Игорь Анатольевич Мнушкин Method for natural gas liquefaction

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016138978A1 (en) 2016-09-09
DE102015002822A1 (en) 2016-09-08
RU2017132312A (en) 2019-04-08
AU2016227946A1 (en) 2017-09-28
CN107407519A (en) 2017-11-28
US20180045459A1 (en) 2018-02-15
RU2017132312A3 (en) 2019-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2382805T3 (en) Integrated refrigeration process of multiple closed circuits for gas liquefaction
RU2702829C2 (en) Method of natural gas flow liquefaction and nitrogen removal therefrom and device (embodiments) for implementation thereof
KR100381108B1 (en) Single mixed refrigerant gas liquefaction process
CA2890089C (en) Liquefaction of natural gas
RU2307297C2 (en) United multiple-loop cooling method for gas liquefaction
KR101301024B1 (en) Mixed refrigerant liquefaction process
RU2432534C2 (en) Procedure for liquefaction of hydrocarbon flow and device for its realisation
CA2867436C (en) Lng formation
AU2007286291B2 (en) Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
US20110185767A1 (en) Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon-containing feed stream
NO312317B1 (en) Process of condensing a pressurized gas stream rich in methane
CA2676177A1 (en) Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
CA2980042C (en) Mixed refrigerant cooling process and system
US11662141B2 (en) Solvent injection and recovery in a LNG plant
RU2482405C2 (en) Method for start of refrigerating circuit containing mixture of hydrocarbons
RU2509967C2 (en) Liquefaction method of natural gas with preliminary cooling of cooling mixture
KR101787334B1 (en) Method of treating a hydrocarbon stream comprising methane, and an apparatus therefor
RU2705130C2 (en) Method of liquefying hydrocarbon-rich fraction
US20150300731A1 (en) Method of treating a hydrocarbon stream comprising methane, and an apparatus therefor
KR20110114917A (en) Liquefaction of natural gas