DE1551562A1

DE1551562A1 - Verfahren zur Herstellung eines methanreichen Fliessmittels aus verfluessigtem Naturgas unter niedrigem Anfangsdruck

Info

Publication number: DE1551562A1
Application number: DE1967A0056799
Authority: DE
Inventors: Pierre Petit
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1966-09-13
Filing date: 1967-09-11
Publication date: 1970-05-06
Also published as: DE1551562C3; ES344964A1; YU178267A; FR1501013A; BR6792776D0; FR93368E; DE1551562B2; US3420068A; JPS4917841B1; NO122841B; GB1185053A; YU33000B; SE346802B

Description

29. Mai 1967 in !rankreich

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines methanreichen Pließmittels aus verflüssigten Naturgas unter niedrigem Anfangsdruck. Wenn man ein methanreiches Iließmittel frei von mindestens einigen der schwereren Kohlenwasserstoffe als Methan, wie Äthan, Propan, Sutanen und Pentanen erhalten will, die häufig in verflüssigtem Naturgas enthalten sind, ist es notwendig, eine teilweise Verdampfung des verflüssigten Naturgases unter einem mäßigen Druck, vorzunehmen, um eine methanreiohe Gasfraktion und eine flüssige fraktion

009819/1S32

wi i 1/-.H. / -_u , ,■.„.,, j ,„-., _uaU 3

, w. 4. ν ;>ji

zu erzeugen und vorzugsweise die flüssige !Fraktion, die mit schweren Kohlenwasserstoffen angereichert ist, einem !Trennverfahren zu unterziehen, um ehe weitere Menge eines methanreichen Gases und eine stärker mit schweren Kohlenwasserstoffen angereicherten Fraktion zu erzeugen. Die weitere methanreiche Grasmenge, die so abgetrennt wird,wird mit dem methanreichen Gas vereinigt, das durch die teilweise Verdampfung der Ausgangsmenge an verflüssigtem Naturgas erzeugt wurde, und wird mit letzterem auf einen erwünschten hohen Enddruck verdichtet. Die Verdichtung des methanreichen Gases erfordert jedoch einen Energieaufwand.

Zu gewissem Maße ist es möglich, die im flüssigen Naturgas enthaltene Kälte zu verwenden, um das methanreiche Gas wieder zu verflüssigen und es durch Pumpen auf den hohen Enddruck zu bringe^ bevor man es wieder auf Umgebungstemperatur erwärmt; dadurch erreicht man einen besonderen Energieverbrauch,der niedriger ist als bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren. Wenn jedoch das methanreiche Gas flüchtiger ist als das Naturgas selbst, steht für diesen Zweck nur die Wärme aus da?'Wiedererwärmung des flüssigen Naturgases ausschließlich seiner Verdampfungswärme zur Verfügung, und erstere gestattet nur, die Wiederverflüssigung gerade eines Teils des methanreichen Gases zu gewährleisten. Der andere Ieil des methanreichen Gases muß noch im Gaszustand veiclohtet werden, so daß der Energieaufwand des Verfahrens nioht so niedrig gehalten werden kann, wie es erwünscht 1st, und es ist außerdem erforderlich, einen Hochleistögskompressor zu verwenden.

0U9813/1S32

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine große Menge des methanreichen Gases wieder zu verflüssigen, das aus dem verflüssigten Naturgas abgetrennt worden ist.

Das wiederverflüssigte methanreiche Gas kann dann erwünschtenfalls in flüssigen Zustand auf einen hohen Enddruck bei geringem Energieaufwand, beispielsweise für die Beschickung einer Förderleitung zur Lieferung des Gases an Industrie- oder Hausverbraucher gebracht werden. In anderen Fällen ist es im Hinblick auf die großen jahreszeitlichen Schwankungen im Verbrauch methanreichen Gases für Haushaltszwecke erwünscht, das methanreiche Gas im flüssigen Zustand unter niedrigem Druck auf Vorrat zu halten, um einen zusätzlichen Speicher an diesem Gas für die Lieferung an verschiedene Verbraucherzentren zur Verfügung zu haben. Das wiederverflüssigte methanreiche Gas soll dam expandiert werden, bevor es dem flüssigen Vorrat zugeben wird.

Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer methanreichen Flüssigkeit aus verflüssigtem Naturgas unter einem niedrigen Anfangsdruck vor, bei dem mindestens ein Teil der schwereren Kohlenwasserstoffe als Methan in einer flüssigen Eestfraktion der teilweisen Wiederverdampfung des Naturgases abgetrennt wird, die zuvor im flüssigen Zustand auf einen höheren Druck als dieser niedrige Anfangsdruck gebracht worden ist. Dieses Verfahren ist durch die folgenden Stufen gekennzeichnet:

a) Man verflüssigt eine ea*e Menge methanreiohen Gases unter

einem ersten Druck, der höher ist als der Anfangsdruck, unter mindestens teilweisem Wärmeaustausch mit unterkühltem verflüaigtem Naturgas, das auf diesen ersten Druck gebracht ist und einer Anwärmung unterliegt.

b) Man verflüssigt einen anderen Anteil methanreichen Gases, das auf einen zweiten höheren Druck als dieser erste Druck gebracht ist, unter mindestens teilweisem Wärmeaustausch mit noch unter dem ersten Druck stehenden verflüssigten Naturgas, wobei eine teilweise Wiederverdampfung erfolgt, die eine erste Gasfraktion und eine erste flüssige Fraktion liefert, und diese erste Gasfraktion die erste Teilmenge methanreichen Gases darstellt.

c) Man bringt die erste flüssige !Fraktion mindestens auf diesen zweiten Druck, und

d) man zerlegt diese erste flüssige Fraktion in eine zweite Gasfraktion und eine zweite flüssige Fraktion, wobei die zweite Gasfraktion die zweite Anteilmenge methanreichen Gases darstellt und die zweite flüssige Fraktion mindestens einen Teil *r schwereren Kohlenwasserst) ffe als Methan enthält .

Bei einer Ausführungsform der Erfindung,bei der das methanreiohe Gas unter einem hohen Druck geliefert werden soll, werden zwei verflüssigte Anteilnengen methanreichen Gases auf einen höheren Druck als der Druok gebracht, unter welchem diese Mengen verflüssigt wurden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erindung werden vorzugsweise zwei verflüssigte Anteilmengen methanreichen Gases auf einen höheren Enddruok gebracht als die Drüoke, unter denen diese Magen verflüssigt wurden. Die zweite flüssige Fraktion wird durch Bektifizierung in einer Bektifizierzone in rektifizierte Fraktionen zerlegt, und die zwei Anteilmengen methanreichen Fluidums werden unter dem Enddruck durch Wärmeaustausch mit der Bektifizierzone angewärmt, so daß mindestens ein OJeil des Kälteaufwandes in die Bektifizierzone eingebracht wird. Unter "Fluidum" wird hier der kritische bzw. überkritische Zustand verstanden, bei dem das Fließmittel infolge des überkritischen Druckes weder ein Gas noch eine Flüssigkeit darstellt.

Wenn es erwünscht.lsi; das methanreiche Gas in flüssigem Zu&and unter einem niedrigen Druck aufzubewahren, so werden gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Anteilmengen raethanrelohen Gases zu ihrer vollständigen Verflüssigung mit einer Kältezufuhr von außen beliefert, und die verflüssigen Mengen werden mindestens zum Teil entspannt und einem Flüssigkeit sspeicher bei niedriger lemperatur zugeleitab. Die Kältezufuhr von außen kann mindestens zum Xe11 duroh Wärmeaustausch mit dem Fließmittel eines Hilfsktihlkreises erfolgen. Wenn Naturgas auch unter einem hohen Druok zugeleitet werden soll, aus dem die schwereren Kohlenwasserstoffe als Methan nioht entfernt werden sollen, erfolgt die äußere Kaltβzufuhr vorzugsweise durch Anwärmung eines Stromes des Naturgases im unterkühlten verflüssigten Zustand.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und but Erlluttrung ihrt-r

praktischen Druchführung wird beispielshalber auf die Zeichnung Bezug genommen.

Fig. 1 zeigt eine -Anlage für die Erzeugung methanreichen Gases unter hohem Druck, bei der das methanreiche Gas unter zwei Zwischendrücken wiederverflüssigt wird, bevor es auf den Enddruck von 70 bar absolut gebracht wird.

Pig. 2 zeigt eine Anlage derselben Art, bei der das methanreiche Gas unter drei Zwischendrticken wiederverflüssigt wird, bevor es im flüssigen Zustand auf denselben Enddruck gebracht wird,

Pig. 3 zeigt eine Anlage für die Erzeugung von methanreichem Pluidum unter 70 bar absolut, jedoch mit reduzierten Mengen an Propan, Butanen und Pentanen gegenüber dem zur Verfügung stehenden Naturgas unter Entfernung der an Propan, Butanen und Pentanen stark angereicherten flüssigen Restfraktionen, jedoch ohne !Trennung dieser Kohlenwasserstoffe voneinander.

Pig. 4 zeigt eine Anlage, in der das ganze abgetrennte methanreiche Gas in flüssigem Zustand unter niedrigem Druck gespeichert und die unter einem ersten Zwischendruck an der Spitze des Separators abgetrennte Gasfraktion durch Wärmeaustausch mit dem Pließmittel eines Hilfskühlkreises kondensiert wird.

Pig, 5 zeigt eine Anlage, in der das ganze abgetrennte methanrtiohe Gas in flüssigen Zustand unter niedrige« Druck gespei-

chert wird und die Kondensation und Unterkühlung der beiden Fraktionen auf eine Temperatur nahe dem Siedepunkt unter dem niedrigen Speicherdruck durch Wärmeaustausch mit unterktihltem Naturgas vervollständigt werden, das ohne Verdampfung angewärmt wird, bevor es durch Pumpen auf einen hohen Druck gebracht und wiedererwärmt wird, um dann einem Verteilungsrohrnetz ohne Abtrennung der schwereren Kohlenwasserstoffe als Methan zugeleitet zu werden.

3fig. 6 zeigt eine Anlage, in der nur ein !eil der unter einem ersten Zwischendruck an der Spitze eines Separators abgetrennten und dann durch einen Hilfskühlkreis kondensierten Gasfraktion ungefähr auf Siedetemperatur unter den niedrigen Speicherdruk unterkühlt und in einen Vorratsspeicher geschickt wird, während der andere Teil durch Pumpen auf einen hohen Druck gebracht und angewärmt wird, um dann in ein Verteilungsrohrnetz zu gehen. =

Bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage wird das flüssige Naturgas annähernd unter "Luftdruck bei -161 C durch eine Pumpe 1 auf einen Druck von etwa 18 bar absolut gebracht und durch eine Leitung 2 zu einem Wärmeaustauscher geschickt. In letzterem wird es ohne Verdampfung durch indirekten Wärmeaustausch mit einem methanreichen Gas bis -117⁰O angewärmt, das durch eine Leitung 4 unter 18 bar absolut eintritt und im flüssigen Zustand durch eine Leitung 5 abgezogen wird. Das wiedererwärmte flüssige Naturgas wird durch eine Leitung 6 zu einem Wärmeaustauscher 7 geschickt, wo es im Wärmeaustausch mit einem methanieL-chen Gas von einem Druck von 25 bar absolut teilweise verdampft

QÜ981Ö/1532

wird. Dieses Gas kommt von.einer Rektifizierkolonne 20 über eine leitung 8 und wird aus dem Wärmeaustauscher 7 in flüssigem Zustand durch eine leitung 9 abgeführt. Das teilweise verdampfte Naturgas wird dann bei -113⁰C durch eine Leitung ΊO in ein iDrenngefäß 11 eingeführt.

Im Trenngefäß 11 wird das verdampfte methanreiche Gas, das etwa 40 Gew.~# des flüssigen ursprünglichen liaturgases darstellt, am oberen Ende abgezogen und über die Leitung 4 in den Wärmeaustauscher 3 eingeführt. Das restliche flüssige Naturgas, das mit schwereren Kohlenwasserstoffen angereichert ist, wird durch eine Leitung 12 abgezogen, im Wärmeauabauseher 13 durch Wärmeaustausch mit dem von einer Pumpe 14 über eine Leitung 15 unter einem Druck von 70 bar ankommenden wiederverflüssigten Methan unterkühlt und geht dann durch eine Leitung 17 zur Pumpe 18, die es auf einen Druck von 25 bar absolut bringt. Dann geht es durch eine Leitung 19 zur Spitze der Rektifizierkolonne 20, welche die teilweise Extraktion der schwereren Kohlenwasserstoffe aus dem Methan vornimmt.

Die Kolonne 20weist die Kocher 24 und 28 auf, die an ihrem Fuß, bBw. in jhrem Mittelteil angeordnet sind. Von der an schwereren Kohlenwasserstoffen reichen, vom Fuß der Kolonne 20 über Leitung 21 abgezogenen Flüssigkeit, wird ein Teil durch eine Leitung 22 zu einer nicht dargestellten Trennanlage für schwerere Kohlenwasserstoffe geschickt, und der andere Teil geht durch eine Leitung 23 zum Kocher 24» worin er in Berührung^it einer Sohlange 25, die mit Dampf oder Wasser gespeist wird, verdampft wird, und geht dann durch eine Leitung 26 zum Fuß der Kolonne.

OÖ9019/16d2

In ähnlicher Weise geht im mittleren Seil der Kolonne die im Trog 27 aufgefangene Flüssigkeit durch eine Leitung 27 A zu dem Kocher 28, wird darin in Kontakt mit einer mit Wasser gespeisten Schlange 29 verdampft und geht dann durch eine Le itung30 wieder in <3Le Kolonne.

Methanreiches Gas wird von der Spitze der Kolonne 20 abgezogen und durch Leitung 8 zum Wärmeaustauscher 7 gelsitet, wo es im Wärmeaustausch mit dem flüssigen Naturgas, das unter einem Druck von 18 bar einer teilweisen Verdampfung unterliegt, wiederverjilüssigt wird. Das verflüssigte methanreiche Gas von »108 C wird durch Leitung 9 zur Pumpe 31 geschickt, die es auf den Enddruck von 70 bar absokit verdichtet. Das methanreiche Fluidum unter diesem überkritischen Druck wird dann mittels Leitung 32 mit dem ersten Teil des raethanreichea'lluiduins wie de rye reinigt, &B.S ebenfalls unter einem Druck von 70 bar steht und von Wärmeaustauscher 13 durch eine Leitung 16 geht.

Dieser erste Teil des methanreichen Gases von -121 0, das im Wärmeaustauscher 3 wiederverflüssigt und dann durch die Pumpe 14 auf einen Druck von 70 bar gebracht worden ist, wurde zunächst durch die Leitung 15 zum Wärmeaustauscher 13 geschickt, wo es die Unterkühlung da? flüssigen Fraktion aus dem Trenngefäß 12 am Einlaß zur Pumpe 18 besorgte. Es wird dann, wie oben erwähnt, mittäte Leitung 16 mit dem anderen Teil des aus der Leitung 32 kommenden Methans vereinigt.

Das ganze raetiiana!eicsb3 13.ηϋ,ιΐΏ wafse^ äea tibe^fesiti.eohaa Ihrryf!" "

von 70 bar geht dann durch die Leitungen 33 und 34 zu den Kondensatoren einer Trennanlage für schwerere Kohlenwasserstoffe, die schematisch mit 36 und 38 in einer Wärmeaustauschzone 39 dargestellt ist. Diese besteht aus den Kondensatoren von Rektifizierkolonnen für Kohlenwasserstoffdämpfe. Die Ventile 35 und 37 regeln die betreffenden Durchflußmengen in den Wärmeaustausohelementen 36 und 38, während ein Ventil 40 für einen Nebenschluß dient und gestattet unter gewissen Umständen nur einen Teil der gesamten Durchflußmenge des raethanreichen Pluidums in die Wärmeaustauschzone 39 zu leiten. Am Ausgang der letzteren erfährt das methanreiche IPluidura, das bereits weitgehend wiedererwärmt und in den Leitungen 41 und 42 vereinigt worden ist, eine letzte Wiedererwärmung auf Umgebungstemperatur im Wärmeaustauscher 43, der ein schematisch angedeutetes Rohrbündel 44 aufweist, worin ein Anwärmungsmittel, z, B. Wasser, umläuft. Das anfallende methanreiche Fluidura wird dann unter Druck durch eine Leitung 45 entweder zur Verbrauchsstelle oder zu einer Gasfernleitung geschickt.

Die in Pig. 2 gezeigte Anlage ist in vieler Hinsicht derjenigen nach Fig. 1 ähnlich, weshalb die gemeinsamen Bauteile nicht noch einmal näher beschrieben zu werden brauchen. Das methanreiche Gras wird darin jedoch bei drei statt nur zwei Zwischendruckhöhen wiederverflüssigt. Zu diesem Zweck wird das flüssige Naturgas durch Pumpe 1 auf einen ersten Zwischendruck von etwa 10 bar absolut gebracht, bevor es ohne Verdampfung im Wärmeaustauscher 3 ira Gegenstrora mit einer unten Teilmenge des sich in Wiederverflüssigung befindenden Tnethanreichen Gases

wiedererwärmt wird, das durch die Leitung ^ankommt und durch Leitung 5 abgeht. Im Wärmeaustauscher 7 unterliegt das flüssige Naturgas einer teilweisen Verdampfung im Gegenstrom mit einer zweiten Anteilmenge wiederzuverflUssigenden methanreichen Gases, das durch Leitung 8 ankommt und durch Leitung 9 abgeht. Das teilweise verdampfte Naturgas gelangt durch Leitung 10 in ein Trenngefäß 11. Das vnn dessen Spitze abgezogene methanreiche Gas geht durch die Leitung 4 zum Wärmeaustauscher 3, den es in wiederverflüssigter Form durch Leitung 5 verläßt. Es wird dann durch Pumpe Ik unter dem Enddruck von 70 bar in die Leitung 15 abgegeben.

Das restliche flüssige Naturgas wird vom Trenngefäß 11 durch eine Leitung 12 abgezogen und darauf durch eine Pumpe 18 auf einen zweiten Zwischendruck von 18 bar absolut gebracht. Durch Leitung 19 geht es zu einem Wärmeaustauscher 50, worin es eine weitere Teilverdampfung im Wärmeaustausch'mit einem methanxeL-chen Gas erfährt, das durch Leitung 51 ankommt und in verflüssigter Form durch eine Leitung 52 abgezogen wird. Dann geht das teilweise verflüssigte Naturgas durch eine Leitung 55 zu einem Trenngefäß 56. Das methanreiche Gas, das von der Spitze des Trenngefäßes 56 abgezogen wird, geht durch die Leitung 8 zum Wärmeaustauscher 7, wo es wiederverflüssigt wird, bevor/es durch Leitung 9 in die Pumpe 31 eingeführt wird. Diese bringt es auf den Enddruck von 70 bar.

Die restliche, am Boden des Trenngefäßes 56 durch Leitung 57 abgezogene Flüssigkeit wird durch eine Pumpe 58 auf einen dritten Zwlsohendruck vnn 25 bar absolut gebracht und durch Leitung 59 an der Spitze einer Rektifizierkolonne 21 eingeführt. Diese

009819/1532

arbeitet in derselben Weise wie in Verbindung mit Pig. 1 beschrieben. Sie besorgt die teilweise Entfernung von schwereren Kohlenwasserstoffen als Methan aus dem Naturgas, die in der flüssigen Fraktion abgeführt werden, die durch Leitung 22 zu der !Trennanlage für schweife Kohlenwasserstoffe geschickt wird. Das von der Spitze der Kolonne 20 durch Leitung 51 abgezogene methanreiche Gas geht zum Wärmeaustauscher 50, um darin wiederverflüssigt zu werden, worauf es durch die Leitung 52 zu einer Pumpe 53 gelangt, die es auf den Enddruck von 70 bar bringt.

Die drei Anteile des methanreichen ITuidums unter einem Druck von 70 bar, die von den Pumpen 14, 31 und 53 in die Leitungen 15, 32 bzw. 54 geschickt werden, gehen dann zu den Kondensatoren 60, 61 und 62 einer Trennanlage für schwerere Kohlenwasserstoffe in einer Wärmeaustauschzone 39. Nach der Wiedererwärmung werden diese Anteile des methanreichen Fluidums durch die Leitungen 40 und 41 wieder vereinigt und durch Leitung 42 zum Wärmeaustauscher 43 geleitet. Das anfallende methanreiche Fluidum von einem Druck von 70 bar und Umgebungstemperatur wird dann durch eine Leitung 45 abgeführt.

Die in Fig. 3 gezeigte Anlage liefert eine teilweise !Trennung von Propan, Butanen und Pentanen sowie schwereren Kohlenwasserstoffen, die in dem verflüssigten Naturgas enthalten sind, um dessen Heizwert auf den gewünschten Wert einzustellen. Das flüssige Naturgas wird durch Pumpe 1 auf einen Druck von 20 bar absolut gebracht und wird durch Leitung 2 in den Wärmeaustauscher 3 abgegeben, wo es im Wärmeaustausch mit dem vom Trennfffäß 11 durch Leitung 4 abgegebenen methanreichen Gas auf den Bereich

009819/1S32

15515P2

seines Siedepunktes wiederertrPrsst wird. Es geht dann durch Leitung 6 zum Wärmeaustauscher 7_S wo es eine teilweise Verdampfung im Wärmeaustausch mit dem von einem Trenngefäß 73 iwroh Leitung 8 abgegebenen metE&an- wad äthanreiohen Gas erfährt. Dann geht es durch die Leitung IO zum Trenngefäß 11. Des durch Leitung % abgeführte ünefcfoasireiohe Gas wird im Wärmeaustauscher 3 wjßäerverflüssigt und gellt dan» äarch Leitung 5' sur Pumpe 14, die es auf äea Eaiäriiek v©a 70 bar bringt. Nach Zugabe von aus Wärmeaustauscher 7 kommendem Fluidum durch Lei-■fessig 32j dessen Herkunft später beschrieben werden soll_s wird es im Wärmeaustauscher ^3 mit einem sohematisoh.angedeuteten ■ Wasserrohrbünd©! kk wieder auf Umgetraiigstemperatur erwärmt und über di© Leitung 45 su eiaeu &as£@rnleitusäg3system

Die -ψ&μ Trenngefäß 11 abgezogene Flüssigkeit geht durch die Leitung 12 und die Pumpe 18, die sie auf einen Druck von 30 bar absolut bringt, und wandert dann durch die Leitung 19 zu einem Wärmeaustauscher 70_s worin sie mittels einer von Wasser duronflossenen Schlange 71 erwärmt wM, Nach teilweiser Verdampfung wird si© fluroh eis© Leitung 72 in das TrenngefäS 73 eingeführt. Eine flüssige Bestfraicti©n_s die stark mit Propan, Butanen und Penianea angereichert ist, wird durch Leitung lh abgezogen und beispielsweise durch Verbrennung beseitigte Sin aa Methan uad Jthan reicfeea Qas wird von dar Spitze des Tresiagefäfle® 73 iuroiJi die Leiteag 8 ab^efifert. Im Wäraeaustan®6li®r f viiirä es ia Aiastaueeii mit äes elBör teilweise^ Wiede-rYOifäaiipf

I?at!srgas wisios^/erflüosigt, w&ä äaisa aisrefe Si©

70 bar bringt, &ehli.9BllQh miwü ®g W&®r die Leitung 32

009t19/iSia BAD ORIGINAL

Fluidum vereinigt, das durch die Leitung 15 zugeleitet wird, bevor es mit letzterem zusammen im Wärmeaastauseher 43 auf Umgeoungstemperatur wiedererwärmt und unter Druck als methanreielies Fluidics durch de Leitung 45 abgeführt wird.

In ύβΐ in FIg, 4 gezeigten Anlage wird das flüssige Naturgas, das lurch teitimg iCiankommt und von schwereren Kohlenwasserstoffen befreit und dann wiederverflüssigt werden soll, durch die Pumpe 102 auf einen Druck von etwa 18 bar absolut gebrafat und aber die Leitung 103 zum Wärmeaustauscher 104 gefuhrt. Dari.il wird es öa^ch indirekten Wärmeaustausch alt zwei methan*· reiciien flüssigen Fraktionen wieder erwärmt, die am kalten Ende des Austauschers durch die Leitungen 110 und 140 eintreten. Per iiae Anteil stammt aus der Ausstreifrektifizierkolonne und d©r andere Teil aus einem Trenngefäß 108, das noch nachstehend beschrieben werden soll. Das wiedererwärmte flüssige Naturgas geht dann durch die Leitung 105 zum Austauscher 106,

wo es durch Wärmeaustausch mit dem methanreichen Gas unter einem Druok von etwa 25 bar absolut teilweise verdampft wird, das an der Spitze der Ausstreifrektifizierkolonne 117 abgetrennt worden ist. Dann wird Θ3 durch Leitung 10? in das Trenngefäß 108 eingeführt.

Die mit schwereren Kohlenwasserstoffen als Methan angereicherte flüssige Fraktion sammelt sioh am Boden des Trenngefäßes 108, Sie wird daraus «Juroh Leitung 115 abgezogen und dann durch die Pumpe 116 auf einen Druck von 25 bar absolut gebracht und an der Spit ate in Sie Kolentie 117 eingeführt. Diese wird am Fuß duroh einen W&sa«rualaa.fkooli« * i£i und in ihrem mittleren • BAD ORIGINAL 00SS19/.1S32

Teil durch einen Austauscher 125 beheizt, der durch die teilweise Kondensation des Fließmittels des Kühlkreises erwärmt wird, der nachstehend noch näher besehrieben werden soll„ Die mit schwereren Kohlenwasserstoffen als Methan angereicherte und im Sumpf der Kolonne angesammelte Flüssigkeit wird durch die Leitung 118 abgezogen. Ein Teil hiervon wird durch Leitung 119 zur nicht dargestellten Anlage für die Trennung dieser Kohlenwasserstoffe geschickt. Ein anderer Teil geht durch die Leitung 120 zum Kocher 121, wird darin verdampft und kehrt durch die Leitung 122 zur Kolonne zurück.

Methanreiciies Gas wird an der Spitze der Kolonne 117 abgezogen und geht durch die Leitung 126A zum Austauscher 106, wo es im Wärmeaustausch mit dem flüssigen Naturgas unter eiiem Druck von 18 bar, das der teilweisen Verdampfung unterliegt, wiederverflüssigt wird. Die methanreiche Flüssigkeit wird durch die Leitung 110 zum Austauscher 104 geschickt, wo sie durch Wärmeaustausch mit dem flüssigen Naturgas unter dem Zwischendruck von 18 bar auf etwa -l6o C unterkühlt wird. Dann wird sie im Ventil 142 auf diesen Druck entspannt und in Leitung mit dem wiederverflüssigten methanreichen Gas vereinigt, das durch die Leitung 141 ankommt. Die vereinigten Gase werden im Ventil 113 auf einen Bereich von Luftdruck entspannt und in den wärmeisolierten Speicherbehälter 114 eingeführt.

Das methanreiehe Gas, das an der Spitze des Trenngefäßes 108 abgeführt wird, wird durch die Leitung 109 iß die Wärmeaustauschzone 127 eingeführt, wo es im Wärmeaustausch mit dem Kälte.-

RADORIGINAI. 009819/1532

mittel des Kühlkreises verflüssigt wird, der nachstehend noch beschrieben wird. Dann geht es durch die Leitung 140 in den Austauscher 104 und wird darin unterkühlt, worauf es durch die Leitung 141 mit dem methanreichen Gas vereinigt wird, das aus der Ausstreifrektifizierkolonne 117 stammt, um zusammen mit diesem^Speicher in den Behälter 114 gestickt zu werden.

Der Kühlkreis, der in der Austauschzone 127 die Verflüssigung des vom Trenngefäß 108 kommenden methanreichen Gases gewährleistet, ist schematisch bei 134 angedeutet. Er besteht vorzugsweis-e aus einem Kaskaden-Zyklus mit einem Kältemittelgenrsch, das hauptsächlich aus Methan, Äthan und Butanen von der Art besteht, wie er Gegenstand des zweiten Zusatzpatentes Nr. 86 485 vom 18. September 1964 zur französischen Patentschrift Nr. 1 302 989 der Anmelderin ist. Das Kältemittelgemisch unter Druck wird durch aufeinanderfolgenden Wärmeaustausch mit Wasser in einem Austauscher 123 verflüssigt, dann mit einer Plüssigkeitsfraktion, die vom mittleren Teil der Ausstreifrektifizier-r kolonne 117 durch die Leitung 124 abgezogen wird, bei 125 verdampft und durch die Leitung 126 dann zur Kolonne zurückgeschiokt. Die flüchtig*e Flüssigkeitsfraktion gewährleistet die Verflüssigung des methanreichen Gases in der Austauschzone 127.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anlage wird ein Teil des flüssigen Naturgases, der bis zu etwa 50% der gesamten Menge reichen kann und über die Leitung 101 ankommt, durch die Pumpe 102 auf einen Druok von etwa 18 bar ab sollt gebracht und in einen ersten Kreis geschickt, der eine Wiederverflüssigung und eine Zufuhr

.. _: .009819/15 32
" " BADORlGfNAL

zum Flüssigkeitsspeicher des Abgetrennten methanreichen Gases umfaßt. Ein anderer Teil des aas Leitung 151 ankommenden flüssigen Naturgases, der in der Pumpe 152 unter Druok gesetzt wird, wird wiedererwärmt, dann ohne AusstreifUBg wieder verdampft und unter Druck in das Verteilungsnetz geschickt.

Der erste Teil des flüssigen Naturgases geht durch die Leitung 153 iß das Rohrbündel 15* des Austauschers 10%_s wo die Flüssigkeit ohne Verdampfung wiedererwärrat wird, unö dann durch die - Leitung 105 in den Austauscher 106, wo sie im Aus.tausoh mit dem methanreichen Gas unter einem Druck von 25 bar aus der Estraktionskolonna 11? einer teilweisen Vsrdampfung. unterliegt. Bann, wird sie durch die Leitung 10? in das Trenngefäß 108 eingeführt.

Die an der Spitze durch die Leitung 109 abgezogene Gasfraktion wird in der Wärmeaustauschzone 104 verflüssigt und auf -l60°C unterkühlt und dann durch die Leitungen 111 und 112 mit dem Entspannungsventil 113 in dan Speicherbehälter 114 geschickt.

Die restliche flüssige Fraktion, die mit schwereren Kohlenwasserstoffen als Methan angereichert ist, wird durch Leitung 115 und die Druckpumpe 116 am Kopf in die Kolonne 117 unter einem Druck van 25 bar eingeführt. Diese Kolonne wird an ihres! Fuß durch einen Wasserumlaufkocher 121tin«3 in ihrem mittleren Bereiche duroü einen Austauscher 125 erhitzt» worin eine Wasaerunwälsrang oder -berieselung erfolgt.

009819/1588 BADORIGiNAL

als Methan reichen Flüssigkeit durch die Leitung 119 zu einer Trennanlage für diese Kohlenwasserstoffe geschickt. Ein anderer Teil aber wird im Kocher 121 verdampft und kehrt in die Kolonne zurück. Das durch die Leitung 126A am Kopf der Kolonne 117 abgezogene metiianreiche Gas wird in den Austauscher 1O6 eingeführt, wo es wieäerverflüssigt wird und dann durch die Leitung 150 zum Wärmeaustauscher 104 geht. Dort wird es i« Bereich von -160⁰G unterkühlt. Dann wird es über die Leitung 141 und das Entspannungsventil 142 mit dem wiederverflüssigten Gas vereinigt, das vom Trenngefäß .108 kommt, und wird dann ait letzterem zusammen übsr die Leitung 112 und Entspannungsventil 113 in den Speicherbehälter 114 überführt.

Der zweite Teil des flüssigen ^aturgases, der in das Verteilungsnetz unter Druck ohne vorherige Ausstreifung von schwereren Kohlenwasserstoffen geahickt werden soll, wird zunächst durch die Pumpe 152 auf einen Druck von 18 bar absolut gebrac-ht und geht dann durch die Leitung 153 in das Rohrbündel 154 des Austauschers 104»-wo es wiedererwärmt wird. Dann geht es durch die Leitung 155 zur Pumpe 156, die es auf einen Druck von 70 bar bringt. Darauf wird es in den Kondensatoren am Kopf der Trennkolonne für die schwereren Kohlenwasserstoffe als Methan, die schematise«, duroh die Wärmeaus t. aus chasone 157 wiedergegeben lind; wiedererwärmt. Eine Regelung der so erzeugten Kältexufuhr kann mittels eines Umgehungsventils 158 erfolgen. Das N?.turgag6nter dam überkritischen Druck wird dann ränder Pump« 159 au» Wärmeaustauscher l60 befördert, der einen Wasseruifci*r\!-* 162 besitst, und fließt dan» durqh die Leitung 162 unter Druok zum Verteilungsnetz.

Die in Fig. 6 gezeigte Anlage ist weitgehend derjenigen nach Fig. 4 ähnlich, und soll daher nicht nochmals näher beschrieben werden. Es wird jedoch nur ein Teil der metiianreichen Gasfraktion, die oben vom Trenngefäß 108 abgezogen und verflüssigt wird, durch die Lätung 140 zum Austauscher 104 und dann in den Speicherbehälter 114 geschickt» Der andere feil geht durch die Leitung 170 zur Pumpe 171, die ihn auf einen Druck von 70 bar bringt. Danß wird er in den Kondensatoren am Kopf der Trennkolonno für die schwereren Kohlenwasserstoffe als Methan wiedererwärmt, die sehematiseh als Wärmeaustauschzone 157 wiedergegeben sind. Eine Fraktion kann durch das Ventil 158 im Nebenschluß geführt werden, um die Kältezufuhr in dieser Austauschzone zu regeln. Das teilweise wiederersrärrate methanreiche Fluidum wird schließlich durch die Pumpe 159 in den Austauscher I60 mit einem Wasserumlauf i6l eingeführt-, wo es annähernd auf Umgebungstemperatur erwärmt wird, bevor es durch die Leitung 162 in das Verteilungsnetz geht.

Die Wiederverflüssigung des methanreichen Gases, das das Trenngefäß 108 verläßt, erfolgt im Austauscher 127 durch einen Kaskaden-Kühlkreis mit Kältemittelgemisch, ähnlich demjenigen der Fig. 4. Die Kondensation der am wenigsten flüchtigen Fraktion dieses Kältemittels erfolgt durch Wärmeaustausch bei 125 mit der Flüssigkeit, die aus der mittleren Zone der Kolonne 117 durch die Leitung 124 abgezogen und nach Verdampfung in letztere durch die Leitung 126 zurückgeführt wird.

An den im vorstehenden beschriebenen Anlagen können natürlich verscÄedene Abwandlungen vorgenommen werden,ohne vom Wesen der

009819/1632

BAD

Erfindung abzuweichen. Im besonderen kann die Anzahl der Mitteldruckstufen höher als drei sein, wobei die restliche flüssige Naturgasfraktion am Auslaß jedes Trenngefäßes unter Druck gesetzt wird. Die Extraktion der schwereren Kohlenwasserstoffe aus dem Methan kann in verschiedenen Rektifizierkolonnen vorgenommen werden, die auch unter verschiedenen Drücken arbeiten können. (Das in der Kolonne unter dem niedrigsten Druck abgetrennte methanreiche Gas könnte mit der Gasphase aus dem Trenngefäß wiedervereinigt werden, das unter demselben Druck arbätet.) Der gegebenenfalls zur Erzielung der komplementären Kältezuführung für das zu verflüssigende methanreiche Gas vorgesehene Kühlkreis kann auch vnn anderer bekannter Art sein, wie beispielsweise ein Kaskadenzyklus mit getrennten Kreissn verschiedener Kältemittel, wie Äthan oder Methan, oder ein als Claude-Zyklus bekannter Kreislauf mit Gasverflüssigung durch Wärmeaustausch mit einem Teil dieses unter äußerer Arbeitsleistung entspannten Gases, oder sogar ein geschlossener Kreis vom Stirling-Typ.

t/
In den vorsehenden Beispielen hatte das ankommende flüssige Naturgas eine Temperatur von ungefähr -l60 bis -l6i°C.

Ö0S819/1532
BAD ORfGJNAL

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines tiethanroioiien Fließmittsis, aus verflüssigten Naturgas unter niedrigem Aafangsdruek, bei dem mindestens ein Teil der schwereren Kohlenwasserstoffe als Methan in einer flüssigen Restfraktion der teilweisen Wiederverdampfung des Naturgases, das vorher in flüssigem Zustand auf höheren Druck als sein Anfangsdruck gebracht worden ist, entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine erste Menge methanreichen Gases unter einem ersten Druck, der höher ist als der Anfangsdruck, unter mindestens teilweisem Wärmeaustausch mit unterkühltem verflüssigtem Naturgas, das auf diesen ersten Druck gebracht ist und einer Anwärmung unterliegt, verflüssigt,

b) einen anderen Anteil methanreichen Gases, das auf einen zweiten höheren Druok als der Anfangsdruck des verflüssigten Naturgases gebracht ist, unter mindestens teilweisem Wärme-

austausch mit noch unter diesem ersten Druok stehenden verflüssigten Naturgas verflüssigt, wobei eine teilweise Wiedervsrdampfung erfolgt, die eine erste Gasfraktion und elie erste flüssige Fraktion liefert, und diese erste Fraktion die erste Teiimenge nethanreiohen Gases darstellte

c) die erst» £lU«sige Fraktion mindestens auf dlei««m swetto»

009818/1633 ^{BAD 0RIGINAL}

Wen« Unterjünan {Art,? ilAfcs,ν PUu»ΐ»**I*

Druck bringt,und

d) diese erste flüssige Fraktion in eine zweite Gasfraktion und eine zweite flüssige Fraktion »erlegt, wobei die zweite Gasfraktion die zweite Anteilmenge methanreichen Grases darstellt und die zweite flüssige Fraktion mindestens einen Teil der sohwereren Kohlenwasserstoffe äs Methan enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden verflüssigten Mengen an methanreiche» Gas in flüssigen Zustand auf einen Enddruck gepumpt werden, der höher ist als die Drücke,unter denen diese Anteilmengen verflüssigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite flüssige Fraktion durch Rektifizierung in einer Rektifizierzone in rektifizierte Fraktionen zerlegt wird, und die beiden verflüssigten Mengen methanreichen Fluidums unter diesem Enddruok duroh Wärmeaustausch mit der Sektifizierzone erwärmt werden, so daß mindestens ein Teil des Kälteaufwandes in die Rektifizierzone eingebracht wird.

k. Verfahranaaoh Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anteilmengen methanreiohen Gases zu ihrer vollständigen Verflüssigung mit einer Kaitezufuhr von außen beliefert end die verflüssigten Mengen mindestens zum Teil entspannt in ύ einem FlUsaigkeitispeicher bei niedriger Temperatur zugeleitet werden,

Q09819/-1632
BAD ORIGiNAt

5c Verfahren nach Anspruch h_s dadurch gekennzeichnet _s daß die Kaitezufuhr von außen durch Anwärmung eines Stromes des Naturgases im unterkühlten verflüssigten Zustand, ans welchem die schwereren Kohlenwasserstoffe als Methan nicht zu entfernen sind, erfolgt.

009819/1532

BAD