WO2014060072A1 - Verfahren zum abtrennen schwerer kohlenwasserstoffe aus einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion - Google Patents

Verfahren zum abtrennen schwerer kohlenwasserstoffe aus einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion Download PDF

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Claudia Gollwitzer
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    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons

Definitions

  • the invention relates to a process for separating heavy hydrocarbons, in particular C 6 + hydrocarbons and / or aromatic hydrocarbons
  • Hydrocarbons such as benzene
  • a hydrocarbon-rich fraction to be liquefied, especially from natural gas, wherein the hydrocarbon-rich fraction is pre-cooled prior to the separation of the heavy hydrocarbons.
  • SKW - liquefied natural gas
  • the necessary for the separation of the SKW return at the top of the separation column is either generated by a refrigerant or a partial stream of liquefied natural gas (LNG) is used as reflux.
  • LNG liquefied natural gas
  • the object of the present invention is to provide a method for separating heavy hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction to be liquefied, which with a reasonable amount of equipment sufficient separation of SKW, in particular benzene, from the zu
  • a generic method for separating heavy hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction to be liquefied is proposed, which is characterized in that the hydrocarbon-rich fraction before their precooling and / or serving for the separation of the heavy hydrocarbons separating a C 5- hydrocarbon-rich fraction is added at least in an amount, preferably in liquid form, that freezing of the heavy hydrocarbons to be separated is avoided.
  • the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied is / are mixed or injected with C 5 -hydrocarbons-rich fraction (s) before their precooling and / or the separation column used for the separation of the heavy hydrocarbons, the amount thereof being such is chosen large that a freezing of the heavy hydrocarbons to be separated in the
  • the C 5 -hydrocarbon-rich fraction (s) is preferably in liquid form.
  • the process according to the invention requires the provision of at least one suitable C 5 -hydrocarbon-rich fraction, which will be discussed below.
  • the process according to the invention makes it possible to sufficiently separate heavy hydrocarbons (SKW), in particular benzene, from so-called very light natural gas, so that the freezing of these components in the
  • Claims are characterized in that the admixing C 5 -hydrocarbon-rich fraction (s) is at least partially formed from the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied, the content of the C 2+ hydrocarbons in the liquefied
  • Hydrocarbon-rich fraction is at most 15 mol%
  • the C 5 -hydrocarbon-rich fraction (s) to be admixed contains between 50 and 100% by volume of i- and / or n-pentane
  • the C 5 -hydrocarbon-rich fraction (s) to be mixed additionally contains propane, butane, hexane and / or higher hydrocarbons or
  • the separation column is a partial stream of the non-precooled hydrocarbon-rich fraction (fed as heating medium, the separation column supplied C 5 -hydrocarbon-rich fraction cooled to a temperature between -100 and -130 ° C and the separation column preferably above the feed point the one to be liquefied
  • Hydrocarbon-rich fraction is fed to the separation column, a partial flow of the heavy hydrocarbons freed and liquefied hydrocarbon-rich fraction is fed as reflux, and / or the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied is pre-cooled to between -25 and -55 ° C before separation of the heavy hydrocarbons.
  • the inventive method for separating heavy hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction to be liquefied and further advantageous embodiments thereof will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figure 1.
  • the to be liquefied hydrocarbon-rich fraction 1 which is a so-called.
  • Very light natural gas is pre-cooled in the heat exchanger E1 to a temperature between -25 to -55 ° C and then via line 2 one of
  • the precooled fraction 2 is optionally present in two phases.
  • the cooling of the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied in the heat exchangers E1, E2 and E2 can take place against one or more refrigerant circuits and / or refrigerant mixture cycles. Since these are not the subject of the method according to the invention, a representation in detail is unnecessary.
  • the hydrocarbon-rich fraction 1 to be liquefied is admixed via line 15 with a C 5 -hydrocarbons-rich fraction whose origin will be explained later, at least in an amount such that the heavy hydrocarbons to be separated off in the separation column T 1 freeze out in the separation column T 1 and the liquefaction stage E2 / E3 is avoided.
  • This admixing C 5 -hydrocarbon-rich fraction is preferably present in liquid form.
  • This C 5 -hydrocarbon-rich fraction 15 to be admixed with the hydrocarbon-rich fraction 1 to be liquefied preferably contains between 50 and 100% by volume of i- and / or n-pentane. Furthermore, it may additionally contain propane, butane, hexane and / or higher hydrocarbons in small amounts.
  • composition of the C 5 -hydrocarbon-rich fraction 15 will be approximated by the composition of the hydrocarbons to be liquefied. rich fraction 1 or the heavy hydrocarbons contained in it.
  • the separation column T1 is fed via line 1, in which a pressure relief valve a is arranged, a partial flow of the not pre-cooled hydrocarbon-rich fraction as a heating medium.
  • a pressure relief valve a is arranged, a partial flow of the not pre-cooled hydrocarbon-rich fraction as a heating medium.
  • an external heat transfer medium not shown in FIG. 1 can also be used to heat the separation column T1.
  • the separation column T1 is operated for energetic reasons as close as possible to the pressure at which the hydrocarbon-rich fraction 1 to be liquefied is present. From the bottom of the separation column T1 are via line 7 the
  • This liquid fraction 7 is via the expansion valve b in a so-called.
  • Stabilization column T2 whose function will be explained in more detail below, fed.
  • the separation column T1 is fed via lines 14 and 20, in which expansion valves e and i are arranged, as a mixture of two different fractions, which will also be discussed in more detail below .
  • At the top of the separation column T1 is via line 3 one of heavy
  • the main stream 4 is fed to the heat exchanger E2 and cooled in this to a temperature between -1 10 and -130 ° C and liquefied.
  • Hydrocarbon-rich fraction is fed via line 5 to the heat exchanger E3, in this subcooled to a temperature between -150 and -160 ° C and then via line 6 as a liquefied product (LNG) their other
  • Via line 19 is a partial flow of liquefied in the heat exchanger E2
  • the reflux pump P1 serves to pump the liquid fraction 20 withdrawn from the pump receiver tank D1 to a slightly higher pressure than prevails in the separation column T1.
  • the pressure control of the pump reservoir tank D1 is performed by the prescribed partial flow 18th
  • Liquefied hydrocarbon-rich fraction 1 used refrigerant or refrigerant mixture can be used as a refrigeration supply to produce in a separate, not shown in the figure 1, arranged at the top of the separation column T1 heat exchanger a return.
  • the liquid bottom product 7 is fed to the separation column T1 of the stabilization column T2. While the separation column T1 is preferably operated at pressures between 30 and 60 bar, the stabilization column T2 is preferably operated at pressures between 10 and 30 bar.
  • the bottom product 8 of the stabilizing column T2 is a so-called. Stabilized condensate fraction at
  • Partial stream 9 of this fraction is heated in the heat exchanger E5 against a suitable medium and partially evaporated and serves the stabilizing column T2 as
  • the top product 10 of the stabilizing column T2 is cooled in the heat exchanger E4 against ambient air, cooling water and / or refrigerant or refrigerant mixture and thereby partially condensed.
  • the remaining gas phase 1 1 is separated and fed to a further use, for example.
  • the top product 10 of the stabilizing column T2 in the heat exchanger E4 can also be completely condensed, so that no residual gas is obtained.
  • the obtained in the return tank D2 liquid fraction 12 is pumped by the pump P2 to a pressure which is slightly higher than the pressure of the separation column T1.
  • a first substream of this C 5 -hydrocarbon-rich liquid is fed via line 13, in which an expansion valve c is arranged, to the stabilizing column 12 as reflux, while the second substream 14 according to the invention is fed to the separating column T1 after being subcooled in the heat exchangers E1 and E2 whose temperature is between -100 and -130 ° C.
  • this stream 14 before it is fed to the separation column T1 either with the
  • the reflux amount of the first substream 13 of the C 5 -hydrocarbon-rich fraction is adjusted such that the content of heavy hydrocarbons, in particular the benzene content, of the C 5 -hydrocarbon-rich fraction is sufficiently low to prevent freezing of heavy hydrocarbons, in particular Benzene, in the process of avoidance.
  • the internal circuit 14 of the C 5 - hydrocarbons-rich fraction to supply a small amount of C 5 hydrocarbons. This is done via line 16 and expansion valve f.
  • the above-mentioned admixture of a C 5 -hydrocarbons-rich fraction to be liquefied hydrocarbon-rich fraction 1 is preferably carried out by taking a partial stream 15 of the internal circuit 14 of the C 5 - hydrocarbons-rich fraction, wherein the control valve d is provided for flow control.
  • an admixture of C 5 hydrocarbons can be realized via the line sections 17 and 15 and control valve g.
  • the liquefaction and supercooling of the withdrawn at the top of the separation column T1 hydrocarbons-rich fraction 3 can also be done in only one heat exchanger. In this case, the partial flow 19, which is used as reflux for the separation column T1, withdrawn after this heat exchanger.
  • the liquid C 5 -hydrocarbon-rich fraction 14 is cooled exclusively in the heat exchanger E1 to a temperature between about -25 and -55 ° C and then the
  • Partial stream 19 mixed or abandoned between the top of the separation column T1 and the feed point of the liquefied hydrocarbon-rich fraction 2 of the separation column T1.
  • the inventive method for separating heavy hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction to be liquefied allows with a reasonable expenditure on equipment sufficient separation of heavy hydrocarbons, in particular of benzene, from the liquefied
  • Hydrocarbon-rich fraction to avoid solid precipitation without noticeably increasing the energy consumption for the liquefaction process.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe, insbesondere von C6+- Kohlenwasserstoffen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Benzol, aus einer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere aus Erdgas, beschrieben, wobei die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (1) vor der Abtrennung (T1) der schweren Kohlenwasserstoffe (7) vorgekühlt wird (E1). Erfindungsgemäß wird bzw. werden der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1) vor ihrer Vorkühlung (E1) und/oder der für die Abtrennung (T1) der schweren Kohlenwasserstoffe (7) dienenden Abtrennkolonne (T1) (eine) C5-Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion(en) (14, 15) zumindest in einer Menge zugemischt, vorzugsweise in flüssiger Form, dass ein Ausfrieren der abzutrennenden schweren Kohlenwasserstoffe (7) vermieden wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe aus einer Kohlenwasserstoffreichen Fraktion
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe, insbesondere von C6+- Kohlenwasserstoffen und/oder aromatischen
Kohlenwasserstoffen, wie Benzol, aus einer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff- reichen Fraktion, insbesondere aus Erdgas, wobei die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion vor der Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe vorgekühlt wird. Üblicherweise werden schwere Kohlenwasserstoffe - nachfolgend als SKW bezeichnet - aus Erdgasen mittels eines Abscheiders oder einer SKW-Abtrennkolonne entfernt, da sie anderenfalls zu Feststoffausfall im verflüssigten Erdgas (LNG - Liquefied Natural Gas) bei tiefen Temperaturen führen würden. Müssen aus dem Erdgas SKW, die nahezu unlöslich im verflüssigten Erdgas bei tiefen Temperaturen sind - bspw. ist die Benzollöslichkeit bei einer Temperatur von -162 °C kleiner 1 Mol-ppm - abgetrennt werden, ist eine destillative Abtrennung Stand der Technik, insbesondere bei hohen Erdgasdrücken, die einen geringeren Energieverbrauch für die Erdgasverflüssigung ermöglichen. Das Erdgas wird üblicherweise gegen Kältemittel vorgekühlt,
vorzugsweise auf -25 bis -55 °C, bevor es in die SKW-Abtrennkolonne geführt wird. Der für die Abtrennung der SKW notwendige Rücklauf am Kopf der Abtrennkolonne wird entweder durch ein Kältemittel erzeugt oder ein Teilstrom des verflüssigten Erdgases (LNG) wird als Rücklauf verwendet.
Die vorbeschriebenen Verfahrensweisen sind jedoch bei sog. sehr leichten Erdgasen - darunter seien nachfolgend Kohlenwasserstoff-reiche Fraktionen bzw. Erdgase zu verstehen, deren Gehalt an C2+-Kohlenwasserstoffen weniger als 15 Mol-% beträgt - nicht mehr anwendbar, da
SKW, wie bspw. Benzol, bereits bei der Vorkühlung des Erdgases ausfrieren würden,
- SKW, wie bspw. Benzol, in der SKW-Abtrennkolonne ausfrieren würden,
die für die hydraulische Funktionalität der SKW-Abtrennkolonne erforderliche Flüssigkeitsbelastung einer Trennstufe (bspw. eines Trennbodens, einer Packung und/oder einer Füllkörperschicht) nicht erreicht werden kann, und die für die hydraulische Funktionalität der SKW-Abtrennkolonne erforderliche Dichtedifferenz zwischen den Gas- und den Flüssigphasen nicht erreicht werden kann. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe aus einer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion anzugeben, das mit einem angemessenen apparativen Aufwand eine ausreichende Abtrennung von SKW, insbesondere von Benzol, aus der zu
verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion ermöglicht, ohne den
Energieverbrauch für den Verflüssigungsprozess merklich zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe aus einer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kohlenwasserstoff- reichen Fraktion vor ihrer Vorkühlung und/oder der für die Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe dienenden Abtrennkolonne eine C5-Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion zumindest in einer Menge zugemischt wird, vorzugsweise in flüssiger Form, dass ein Ausfrieren der abzutrennenden schweren Kohlenwasserstoffe vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird bzw. werden der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion noch vor deren Vorkühlung und/oder der für die Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe dienenden Abtrennkolonne (eine) C5-Kohlenwasserstoffe-reiche Fraktion(en) zugemischt bzw. eingedüst, wobei deren Menge derart groß gewählt ist, dass ein Ausfrieren der abzutrennenden schweren Kohlenwasserstoffe in der
Vorkühlstufe und/oder der der Vorkühlstufe nachgeschalteten Abtrennstufe für die schweren Kohlenwasserstoffe wirkungsvoll vermieden werden kann. Hierbei liegt bzw. liegen die C5-Kohlenwasserstoffe-reiche(n) Fraktion(en) vorzugsweise flüssig vor. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert dazu die Bereitstellung wenigstens einer geeigneten C5-Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion, auf die im Folgenden noch eingegangen werden wird.
Im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen, zum Stand der Technik zählenden Verfahren, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine hinreichende Abtrennung von schweren Kohlenwasserstoffen (SKW), insbesondere von Benzol, aus sog. sehr leichten Erdgasen, so dass das Ausfrieren dieser Komponenten im
Verflüssigungsprozess vermieden werden kann
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe aus einer zu verflüssigenden
Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, die Gegenstände der abhängigen
Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass die zuzumischende(n) C5-Kohlenwasserstoff-reiche(n) Fraktion(en) zumindest teilweise aus der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion gebildet wird bzw. werden, der Gehalt der C2+-Kohlenwasserstoffe in der zu verflüssigenden
Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion höchstens 15 Mol-% beträgt, die zuzumischende(n) C5-Kohlenwasserstoffe-reiche(n) Fraktion(en) zwischen 50 und 100 Vol.-% i- und/oder n-Pentan enthält bzw. enthalten, die zuzumischende(n) C5-Kohlenwasserstoffe-reiche(n) Fraktion(en) zusätzlich Propan, Butan, Hexan und/oder höhere Kohlenwasserstoffe enthält bzw.
enthalten können, der Abtrennkolonne ein Teilstrom der nicht vorgekühlten Kohlenwasserstoff- reichen Fraktion (als Heizmedium zugeführt wird, die der Abtrennkolonne zugeführte C5-Kohlenwasserstoffe-reiche Fraktion auf eine Temperatur zwischen -100 und -130 °C abgekühlt und der Abtrennkolonne vorzugsweise oberhalb des Zuspeisepunktes der zu verflüssigenden
Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion zugeführt wird, der Abtrennkolonne ein Teilstrom der von schweren Kohlenwasserstoffen befreiten und verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion als Rücklauf zugeführt wird, und/oder die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion vor der Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe auf eine Temperatur zwischen -25 und -55 °C vorgekühlt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe aus einer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand des in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion 1 , bei der es sich um ein sog. sehr leichtes Erdgas handelt, wird im Wärmetauscher E1 auf eine Temperatur zwischen -25 bis -55 °C vorgekühlt und anschließend über Leitung 2 einer der
Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe dienenden Abtrennkolonne T1 zugeführt, wobei die vorgekühlte Fraktion 2 ggf. zweiphasig vorliegt.
Die Abkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion in den Wärmetauschern E1 , E2 und E2 kann gegen einen oder mehrere Kältemittelkreisläufe und/oder Kältemittelgemischkreisläufe erfolgen. Da diese nicht Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, erübrigt sich eine Darstellung im Detail.
Erfindungsgemäß wird der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion 1 über Leitung 15 eine C5-Kohlenwasserstoffe-reiche Fraktion - deren Ursprung später erläutert werden wird - zumindest in einer Menge zugemischt, dass ein Ausfrieren der in der Abtrennkolonne T1 abzutrennenden schweren Kohlenwasserstoffe in der Abtrennkolonne T1 sowie der Verflüssigungsstufe E2/E3 vermieden wird. Diese zuzumischende C5-Kohlenwasserstoffe-reiche Fraktion liegt hierbei vorzugsweise flüssig vor.
Diese der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion 1 zuzumischende C5- Kohlenwasserstoffe-reiche Fraktion 15 enthält vorzugsweise zwischen 50 und 100 Vol.-% i- und/oder n-Pentan. Ferner kann sie zusätzlich Propan, Butan, Hexan und/oder höhere Kohlenwasserstoffe in geringen Mengen enthalten. Die
Zusammensetzung der C5-Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion 15 wird in erster Näherung von der Zusammensetzung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff- reichen Fraktion 1 bzw. der in ihr enthaltenen schweren Kohlenwasserstoffe bestimmt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Abtrennkolonne T1 über Leitung 1 , in der ein Entspannungsventil a angeordnet ist, ein Teilstrom der nicht vorgekühlten Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion als Heizmedium zugeführt. Alternativ oder ergänzend zu dieser Beheizung kann auch ein in der Figur 1 nicht dargestelltes externes Wärmeträgermedium zur Beheizung der Abtrennkolonne T1 herangezogen werden.
Die Abtrennkolonne T1 wird aus energetischen Gründen möglichst nahe an dem Druck betrieben, unter dem die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion 1 vorliegt. Aus dem Sumpf der Abtrennkolonne T1 werden über Leitung 7 die
abgetrennten schweren Kohlenwasserstoffe in flüssiger Form abgezogen.
Diese Flüssigfraktion 7 wird über das Entspannungsventil b in eine sog.
Stabilisierungskolonne T2, deren Funktion im Folgenden noch näher erläutert werden wird, eingespeist. Bei der in der Figur 1 dargestellten Verfahrensweise wird der Abtrennkolonne T1 über die Leitungen 14 und 20, in denen Entspannungsventile e bzw. i angeordnet sind, ein Gemisch aus zwei unterschiedlichen Fraktionen, auf die im Folgenden ebenfalls noch näher eingegangen werden wird, als Rücklauf zugeleitet. Am Kopf der Abtrennkolonne T1 wird über Leitung 3 eine von schweren
Kohlenwasserstoffen befreite Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion abgezogen, deren Hauptstrom 4 dem Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem auf eine Temperatur zwischen -1 10 und -130 °C abgekühlt und verflüssigt wird. Die verflüssigte
Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion wird über Leitung 5 dem Wärmetauscher E3 zugeführt, in diesem auf eine Temperatur zwischen -150 und -160 °C unterkühlt und anschließend über Leitung 6 als verflüssigtes Produkt (LNG) ihrer weiteren
Verwendung zugeführt.
Über Leitung 19 wird ein Teilstrom der im Wärmetauscher E2 verflüssigten
Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion 5 dem Pumpenvorlagebehälter D1 zugeführt. Zur Stabilisierung des Drucks im Pumpenvorlagebehälter D1 wird über Leitung 18 ein Teilstrom der von schweren Kohlenwasserstoffen befreiten Kohlenwasserstoffreichen Fraktion 3 abgezogen und über Ventil h dem Pumpenvorlagebehälter D1 aufgegeben. Aus dem Sumpf des Pumpenvorlagebehälters D1 wird über Leitung 20 mittels der Rückfluss-Pumpe P1 eine Flüssigfraktion über das Entspannungsventil i der
Abtrennkolonne T1 als Rücklauf zugeführt. Die Rückfluss-Pumpe P1 dient dazu, die aus dem Pumpenvorlagebehälter D1 abgezogene Flüssigfraktion 20 auf einen geringfügig höheren Druck, als er in der Abtrennkolonne T1 herrscht, zu pumpen. Hierbei erfolgt die Druckregelung des Pumpenvorlagebehälters D1 durch den vorgeschriebenen Teilstrom 18.
Alternativ oder ergänzend kann auch ein Teilstrom des für die Abkühlung und
Verflüssigung der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion 1 verwendeten Kältemittels bzw. Kältemittelgemisches als Kälteversorgung verwendet werden, um in einem separaten, in der Figur 1 nicht dargestellten, am Kopf der Abtrennkolonne T1 angeordneten Wärmetauscher einen Rücklauf zu erzeugen.
Wie bereits erwähnt, wird das flüssige Sumpfprodukt 7 der Abtrennkolonne T1 der Stabilisierungskolonne T2 zugeführt. Während die Abtrennkolonne T1 vorzugsweise bei Drücken zwischen 30 und 60 bar betrieben wird, wird die Stabilisierungskolonne T2 vorzugsweise bei Drücken zwischen 10 und 30 bar betrieben. Das Sumpfprodukt 8 der Stabilisierungskolonne T2 ist eine sog. stabilisierte Kondensatfraktion, die bei
Atmosphärendruck gelagert und als sog.„Gasoline" verkauft werden kann. Ein
Teilstrom 9 dieser Fraktion wird im Wärmetauscher E5 gegen ein geeignetes Medium angewärmt und partiell verdampft und dient der Stabilisierungskolonne T2 als
Sumpfheizung.
Das Kopfprodukt 10 der Stabilisierungskolonne T2 wird im Wärmetauscher E4 gegen Umgebungsluft, Kühlwasser und/oder Kältemittel bzw. Kältemittelgemisch gekühlt und dabei teilkondensiert. Im Rücklaufbehälter D2 wird die verbleibende Gasphase 1 1 abgetrennt und einer weiteren Verwendung zugeführt, bspw. als Brenngas für eine Gasturbine. Alternativ dazu, kann das Kopfprodukt 10 der Stabilisierungskolonne T2 im Wärmetauscher E4 auch vollständig kondensiert werden, so dass kein Restgas anfällt. Die im Rücklaufbehälter D2 anfallende Flüssigfraktion 12 wird mittels der Pumpe P2 auf einen Druck gepumpt, der geringfügig höher ist, als der Druck der Abtrennkolonne T1. Ein erster Teilstrom dieser C5-Kohlenwasserstoffe-reichen Flüssigkeit wird über Leitung 13, in der ein Entspannungsventil c angeordnet ist, der Stabilisierungskolonne 12 als Rücklauf zugeführt, während der zweite Teilstrom 14 nach seiner Unterkühlung in den Wärmetauschern E1 und E2 erfindungsgemäß der Abtrennkolonne T1 zugeführt wird, wobei seine Temperatur zwischen -100 und -130 °C beträgt. Dabei kann dieser Strom 14 vor seiner Zuführung zur Abtrennkolonne T1 entweder mit dem
vorbeschriebenen Rücklaufstrom 20 gemischt oder - dargestellt durch die gestrichelt gezeichneten Leitung 14' - zwischen dem Kopf der Abtrennkolonne T1 und dem Zuspeisepunkt der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion 2 eingespeist werden.
Die Rücklaufmenge des ersten Teilstromes 13 der C5-Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion wird derart eingestellt, dass der Gehalt an schweren Kohlenwasserstoffen, insbesondere der Benzolgehalt, der C5-Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion hinreichend niedrig ist, um ein Ausfrieren von schweren Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Benzol, im Verfüssigungsprozess zu vermeiden. In Abhängigkeit von der Pentan-Konzentration in der zu verflüssigenden
Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion 1 und den Pentanverlusten im Kopfprodukt 3 der Abtrennkolonne T1 kann es erforderlich sein, dem internen Kreislauf 14 der C5- Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion eine geringe Menge an C5-Kohlenwasserstoffen zuzuführen. Dies geschieht über Leitung 16 und Entspannungsventil f. Während der Inbetriebnahme des Verflüssigungsprozesses wird der interne Kreislauf 14 der C5-
Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion durch eine zeitlich begrenzte Zuspeisung von C5- Kohlenwasserstoffen über Leitung 16 und Entspannungsventil f aufgebaut.
Die eingangs erwähnte Zumischung einer C5-Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion zu der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion 1 erfolgt vorzugsweise durch Entnahme eines Teilstromes 15 des internen Kreislaufes 14 der C5- Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion, wobei zur Mengenregelung das Regelventil d vorgesehen ist. Alternativ oder ergänzend kann über die Leitungsabschnitte 17 und 15 sowie Regelventil g eine Zumischung von C5-Kohlenwasserstoffen realisiert werden. Die Verflüssigung und Unterkühlung der am Kopf der Abtrennkolonne T1 abgezogenen Kohlenwasserstoffe-reichen Fraktion 3 kann auch in lediglich einem Wärmetauscher erfolgen. In diesem Fall wird der Teilstrom 19, der als Rücklauf für die Abtrennkolonne T1 verwendet wird, nach diesem Wärmetauscher abgezogen. Des Weiteren wird die flüssige C5-Kohlenwasserstoffe-reiche Fraktion 14 ausschließlich im Wärmetauscher E1 auf eine Temperatur zwischen ca. -25 und -55 °C abgekühlt und dann dem
Teilstrom 19 zugemischt oder zwischen dem Kopf der Abtrennkolonne T1 und dem Zuspeisepunkt der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion 2 der Abtrennkolonne T1 aufgegeben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe aus einer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion ermöglicht mit einem angemessenen apparativen Aufwand eine ausreichende Abtrennung schwerer Kohlenwasserstoffe, insbesondere von Benzol, aus der zu verflüssigenden
Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion um Feststoffausfall zu vermeiden, ohne dabei den Energieverbrauch für den Verflüssigungsprozess merklich zu erhöhen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Abtrennen schwerer Kohlenwasserstoffe, insbesondere von C6+- Kohlenwasserstoffen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Benzol, aus einer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere aus Erdgas, wobei die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (1 ) vor der Abtrennung
(T1) der schweren Kohlenwasserstoffe (7) vorgekühlt wird (E1), dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1) vor ihrer Vorkühlung (E1) und/oder der für die Abtrennung (T1 ) der schweren
Kohlenwasserstoffe (7) dienenden Abtrennkolonne (T1) (eine) C5- Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion(en) (14, 15) zumindest in einer Menge zugemischt wird bzw. werden, vorzugsweise in flüssiger Form, dass ein Ausfrieren der abzutrennenden schweren Kohlenwasserstoffe (7) vermieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zuzumischende(n) C5-Kohlenwasserstoff-reiche(n) Fraktion(en) (14, 15) zumindest teilweise aus der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1 ) gebildet wird/werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt der C2+-Kohlenwasserstoffe in der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen
Fraktion (1 ) weniger als 15 Mol-% beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die zuzumischende(n) C5-Kohlenwasserstoffe-reiche(n) Fraktion(en) (14, 15) zwischen 50 und 100 Vol.-% i- und/oder n-Pentan
enthält/enthalten.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zuzumischende(n) C5-Kohlenwasserstoffe-reiche(n) Fraktion(en) (14, 15) zusätzlich Propan, Butan, Hexan und/oder höhere Kohlenwasserstoffe enthält/enthalten. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrennkolonne (T1) ein Teilstrom (1 ') der nicht vorgekühlten Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1) als Heizmedium zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die der Abtrennkolonne (T1 ) zugeführte C5- Kohlenwasserstoffe-reiche Fraktion (14) auf eine Temperatur zwischen -100 und -130 °C abgekühlt und der Abtrennkolonne (T1) vorzugsweise oberhalb des Zuspeisepunktes der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion (1 , 2) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrennkolonne (T1) ein Teilstrom (19) der von schweren Kohlenwasserstoffen befreiten und verflüssigten Kohlenwasserstoff- reichen Fraktion (5) als Rücklauf zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (1) vor der Abtrennung (T1) der schweren Kohlenwasserstoffe (7) auf eine
Temperatur zwischen -25 und -55 °C vorgekühlt wird (E1).
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