DE2354726A1 - Verfahren zur verfluessigung und konditionierung von methan - Google Patents

Verfahren zur verfluessigung und konditionierung von methan

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DE2354726A1 DE19732354726 DE2354726A DE2354726A1 DE 2354726 A1 DE2354726 A1 DE 2354726A1 DE 19732354726 DE19732354726 DE 19732354726 DE 2354726 A DE2354726 A DE 2354726A DE 2354726 A1 DE2354726 A1 DE 2354726A1
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Klaus Dipl Ing Baumgaertner
Klaus Dipl Ing Bochmann
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Messer Griesheim GmbH
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Description

MESSER GRIESHEIM'GMBH MG 853
6OOO -.Frankfurt/Main
Kennwort: Konditionierung
Erfinder: K. Baumgärtner.
K. Bochmann
Verfahren zur Verflüssigung und Konditionierung
von Methan
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verflüssigung und Konditionierung von Methan, insbesondere von Erdgas und methanreichem Gas aus Raffinerien*
Unter "Konditionierung" ist die Zuraisahung von Fremdgasen zu einem Gas gegebener Zusammensetzung zu verstehen, um ein Gas mit bestimmten Eigenschaften zu erhalten. Bei der Erfindung handelt es sich um die Konditionierung von Erdgas mit Stickstoff, um einen bestimmten Heizwert bzw. Wobbezahl zu erhalten. So wird z.B.. russisches Erdgas mit Stickstoff vermischt, um es für Gasverbrauchsgeräte eines Erdgas-Versorgungsnetzes verwendbar zu machen. Sinngemäß trifft dies auch auf Gase aus Raffinerien, ftthylenanlagen und anderen Chemieanlagen zu, wenn diese Gase einen genügend hohen Methangehalt haben. Nach dem Stand der Technik wird die Konditionierung durchgeführt, indem dem Erdgas in einem Injektor gasförmiger Stickstoff oder auch .Kohlendioxid zugemischt wird. Das konditionierte Erdgas' gelangt dann direkt zum Verbraucher oder wird, in Gasspeichern zvjischengelagert.
Oft besteht' der Wunsch, kleinere Gasmengen für den Transport oder die Lagerung zu verflüssigen. Eine derartige Verflüssigung
•A 509819/0173
mit kleinen Verflüssigungsanlagen vorzunehmen, ist nicht wirtschaftlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, mit geringem und. unkompli- ■ ziertem apparativen Aufwand und mit sehr kurzen Anlaufzeiten auch kleinere Erdgasmengen auf wirtschaftliche Weise zu verflüssigen und gleichzeitig zu konditionieren.
Es wurde nun ein Verfahren zur Verflüssigung und Konditionierung von Methan gefunden, bei dem gemäß der Erfindung flüssiger Stickstoff verwendet wird, der im Wärmeaustausch mit bereits konditioniertem Methan, welches kondensiert und gespeichert wird, verdampft und bei dem mit einem Teil des verwendeten Stickstoffs das Methan vor der Kondensation konditioniert wird.
Die Konditionierung des Methans kann mit flüssigem Stickstoff erfolgen, indem der flüssige Stickstoff in das Methan eingesprüht wird. Bei dieser Verfahrensweise erhält das so konditioniert e Methan bereits vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher, in welchem es gegen flüssigen Stickstoff kondensiert, eine niedrige Temperatur.
Bei einer abgewandelten Verfahrensweise wird dagegen verdampfter Stickstoff aus'dem Wärmeaustauscher in einem Injektor dem Methan zu dessen Konditionierung zugemi'scht, bevor das Methan in den Wärmeaustauscher'eintritt.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Konzentration des konditionierten flüssigen Methans im Speicher konstant gehalten, indem der Flüssigkeit im Speicher flüssiger Stickstoff in einer solchen Menge zugemischt wird, daß die Verdampfungsverluste infolge Wärmeeinfalls in den Speicher ausgeglichen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das im Speicher durch Wärmeeinfall verdampfte Methan-Stickstoffgemisch dem zu verflüssigenden Methan vor dessen Konditionierung zugemischt wird.
- 3 5098 19/0 173
Vorausseeung für di'e Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen . Verfahrens ist, daß flüssiger Stickstoff preiswert zur Verfügung steht. Dies ist gewöhnlich in industriellen ' Ballungsgebieten der Fall, wo viel Sauerstoff verbraucht wird, der in Luft.zerl egung sanlag en gewonnen wird. Bei der Luftzerlegung kann leicht die erforderliche Menge an flüssigem Stickstoff als Nebenprodukt gewonnen werden. Andererseits besteht gerade in industriellen Ballungsgebieten vielfach der ,Wunsch, kleinere Mengen von konditioniert ein-Erdgas für Transport und Speicherung zu verflüssigen.
Die Zeichnung veranschaulicht ein bevorzugtes Ausführungsbei- . spiel der Erfindung. . - ■-. ■ .
Es ist das Schema einer Verflüssigungs- rind Konditionierungs- anlage dargestellt, die im wesentlichen besteht aus dem Injek-" tor 1, den hintereinandergeschalteten Wärmeaustauschern 2a, 2b, dem Gasabscheider 3, dem Speicher 4»dsm kompressor 5, dem Kamin 6 und dem Abscheider 7. Die Strömungsrichtungen sind durch Pfeile gekennzeichnet. . ; ;'
Das zu kondentionierende Methan strömt durch Leitung 8 und . Ventil 9 in den Injektor 1. Hier wird ihm gasförmiger Stickstoff, der durch Leitung 10 und Ventil 11 in den Injektor 1 gelangt, in der erforderlichen Menge zugemischt. Ebenfalls kann ein Methan-Stickstoff-Gemisch zugegeben werden, welches durch Leitung 12 in die Leitung 10: strömt. Auf die Herkunft dieses Gemisches wird weiter unten eingegangen. Zusätzlich kann vor den Wärmeaustauschern 2a und 2b dem Methan über Leitung 43 und Ventil 44 flüssiger Stickstoff zugeführt werden.
Das konditionierte Methan strömt dann durch Leitung 13 in die hintereinandergeschalteten Wärmeaustauscher:2a und 2b. Zwischen die beiden Wärmeaustauscher 2a und 2b ist der Abscheider 1 geschaltet. Im Abscheider 7 werden aus dem konditionierteh Methan die höhersiedenden Kohlenwasserstoffe abgetrennt, die durch Leitung 14 und Ventil 15 vom Abscheider abgezogen werden.
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50981 9/0 1.7 3;
In den hintereinander geschalteten V/ärmeaustauschern 2a und 2b wird das konditionierte Methan abgekühlt und schließlich verflüssigt. Die hierfür "benötigte Kälte liefert erfindungsgemäß flüssiger Stickstoff, der durch Leitung 16 und Ventil 17 in die Wärmeaustauscher 2a und 2b gelangt. Hier verdampft und erwärmt sich der flüssige bzw. gasförmige Stickstoff und verläßt die Wärmeaustauscher 2a und 2b durch Leitung 18. Zwischen den Wärmeaustauschern 2a und 2b ist ein Drosselventil 42 vorgesehen, um den evtl. unter Druck zugeführten flüssigen Stickstoff in den Wärmeaustauscher 2a expandieren zu lassen. Dadurch kann zusätzliche Kälteleistung gewonnen v/erden. Ein Teil des gasförmigen Stickstoffes in Leitung 18 strömt weiter durch Leitung 10 und wird, wie beschrieben, zur Konditionierung des Methans verwendet. Der Rest strömt durch Leitung 19 und Ventil 20 in den Kamin 6. Er kann jedoch auch anderweitig verwendet werden, z.B. zur Konditionierung von Methan, welches nicht verflüssigt werden soll, für diesen Pail ist die Leitung 21 und das Ventil 22 vorgesehen.
Das verflüssigte konditionierte Methan strömt aus dem Wärmeaustauscher 2b durch die Leitung 23 und Ventil 24 in den Gasabscheider 3 und von dort weiter durch Ventil 25 und Leitung 26 in den Speicher 4. Im Gasabscheider 3 und im Tank 4 werden die Gleichgewichtskonzentrationen zwischen Methan und Stickstoff in der Gas- und in der Flüssigphase durch eine entsprechende Druck- und Temperatureinstellung eingehalten.
Das im Gasabscheider 3 anfallende gasförmige Gemisch aus Stickstoff und Methan gelangt durch Leitung 27 in den Kompressor 5, in welchem es auf den Eingangsdruck rückverdichtet wird. Es strömt dann wahlweise entweder durch Leitung 28, Ventil 29, Leitung 30 und Leitung 12 oder durch Leitung 28, Ventil 31, Leitung 32, Wärmeaustauscher 2a und Leitung 12 in den Injektor 1. Im letzten Fall unterstützt das zurückgeführte kalte Gasgemisch die Abkühlung des konditionieren Methans im Wärmeaustauscher 2a.
— 5 —
509819/0173
Das im Speicher 4 vorhandene flüssige konditionierte Methan wird bei Bedarf durch Ventil 33 und leitung 34 abgezogen und .im Verdampfer 35 verdampft. Dann wird es in die Ferngasleitung gegeben. -
Durch Wärmeeinfall verdampft ständig ein Teil der im Speicher 4 befindlichen Flüssigkeit. Auf längere Sicht ändert sich dadurch die Konzentration der Flüssigkeit. Um dies zu vermeiden, wird das verdampfte Methan-Stickstoff-G-'emisch rückverflüssigt. Es wird deshalb durch Leitung 36 und Ventil 37 aus dein. Speicher 4- abgezogen,- im Koiüpresjor 38 auf den Eingangsdruck rückverdichtet und durch die Leitungen 39 und 12 in den Injektor 1 geleitet. Eine weitere Möglichkeit zum Konstanthalten der Konzentration der Speicherflüssigkeit besteht darin, daß direkt flüssiger Stickstoff in den Speicher geleitet wird. Da der Stickstoff stärker verdampft als das Methan, können auf diese Weise die StickstoffVerluste ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck ist die Leitung 40 und das Ventil 41 vorgesehen, durch welche flüssiger Stickstoff in den Speicher 4 geleitet werden kann.
6AD ORIGINAL
509819/0173

Claims (1)

  1. -ς.
    Ansprüche
    Verfahren zur Verflüssigung und Konditionierung von Methan, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiger Stickstoff verwendet wird, der im Wärmeaustausch mit bereits konkonditioniertem Methan, welches kondensiert und gespeichert wird, verdampft und daß mit einem Teil des verwendeten Stickstoffes das Methan vor der Kondensation konditioniert wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierung des Methans mit flüssigem Stickstoff erfolgt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Konditionierung des Methans durch Stickstoff erfolgt, der infolge des Wärmeaustausches mit dem "bereits konditionierten Methan verdampft ist.
    4« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des konditionierten kondensierten Methans im Speicher durch Zumischung von flüssigem Stickstoff konstant gehalten wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das im Speicher durch Wärmeeinfall verdampfte Methan-Stickstoff-Gemisch dem zu verflüssigenden Methan vor dessen Konditionierung zugemischt wird.
    31.10.1973
    Ba/Pu
    S09819/01 73
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