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Dokumentenidentifikation DE19622692C1 15.01.1998
Titel Verfahren zum Verflüssigen eines Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes
Anmelder Linde AG, 65189 Wiesbaden, DE
Erfinder Schmidt, Hans, Dr.-Ing., 82515 Wolfratshausen, DE
DE-Anmeldedatum 05.06.1996
DE-Aktenzeichen 19622692
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.01.1998
IPC-Hauptklasse C07C 7/11
Zusammenfassung Verfahren zum Verflüssigen eines Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei vor der Verflüssigung eine Abtrennung der Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffe, insbesondere der C5+-Kohlenwasserstoffe, erfolgt. Dazu wird
a) dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom (1) eine schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion (9, 11, 14) beigemischt,
b) diese Mischfraktion (1, 2) einem Abscheider (D) zugeführt,
c) eine von Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen befreite Gasfraktion (3) aus dem Abscheider (D) abgezogen und verflüssigt (E2), und
d) eine mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion (5) aus dem Abscheider (D) abgezogen.
Das Verfahren zum Verflüssigen eines Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes weiterbildend wird vorgeschlagen, daß
a) die aus dem Abscheider (D) abgezogene, mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion (5) in eine Trennsäule (T) gegeben wird, und
b) die in die Trennsäule (T) gegebene Fraktion in eine C5--Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion (9) und eine Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigfraktion (7) aufgetrennt wird,
c) wobei die C5--Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion (9) dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom (1) als Waschfraktion beigemischt wird und die ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei vor der Verflüssigung eine Abtrennung der Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffe, insbesondere der C5+- Kohlenwasserstoffe, erfolgt.

Vor der Verflüssigung eines Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes sind grundsätzlich diejenigen Komponenten, die während des Verflüssigungsprozesses ausfrieren und damit zu Verlegungen im Prozeß führen würden, aus dem zu verflüssigenden Gasstrom zu entfernen. Insbesondere die Komponente Benzol ist hierbei im verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Strom auf Gehalte von <1 ppm einzustellen.

Die Abtrennung dieser unerwünschten Komponenten, also der Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffe, kann prinzipiell auf zwei unterschiedlichen Wegen erfolgen. Bei einem vergleichsweise hohen Anteil an schweren Kohlenwasserstoffen wird der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Gasstrom vor dem eigentlichen Verflüssigungsprozeß in eine Fraktion, bestehend aus schweren Kohlenwasserstoffen und Aromaten, sowie eine Fraktion, bestehend aus leichteren Kohlenwasserstoffen, fraktioniert. Anschließend wird dann lediglich die Fraktion, bestehend aus leichteren Kohlenwasserstoffen, der Verflüssigung unterworfen. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, daß sie zum einen verfahrenstechnisch aufwendig ist und zum anderen eine eigenständige Prozeßeinheit - d. b. mit eigenen Kühl- und Heizkreisläufen - erfordert.

Bei geringeren Anteilen an schweren Kohlenwasserstoffen und Aromaten in dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom empfiehlt es sich, die Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe und Aromaten auf adsorptivem Wege zu realisieren. Hierzu werden der bzw. die für die notwendige Trocknung und gegebenenfalls Kohlendioxid-Entfernung des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoffreichen Gasstromes verwendeten Adsorber entsprechend größer dimensioniert bzw. zusätzlich mit geeigneten Adsorbentien, die schwere Kohlenwasserstoffe und Aromaten aus dem zu verflüssigenden Gasstrom zu adsorbieren vermögen, ausgestattet. Nachteilig bei dieser Verfahrensweise ist jedoch, daß zum einen der bzw. die verwendeten Adsorber entsprechend größer dimensioniert werden müssen und zum anderen das bei der Regenerierung der beladenen Adsorber anfallende Regeneriergas in großem Umfange mit schweren Kohlenwasserstoffen und Aromaten belastet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das die erwähnten Nachteile der zum Stand der Technik zählenden Verfahren vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

  • a) dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom eine schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion beigemischt wird,
  • b) diese Mischfraktion einem Abscheider zugeführt wird,
  • c) eine von Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen befreite Gasfraktion aus dem Abscheider abgezogen und verflüssigt wird, und
  • d) eine mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion aus dem Abscheider abgezogen wird.


Im Gegensatz zu den bekannten, zum Stand der Technik zählenden Verfahren wird erfindungsgemäß dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom eine schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion beigemischt. Diese dem Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom beigemischte Fraktion wäscht die schweren Kohlenwasserstoffe aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom aus.

Erfindungsgemäß wird die Mischfraktion - also der Summenstrom aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom und der schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion - einem Abscheider, in dem die Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe und Aromaten aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom erfolgt, zugeführt. Am Kopf des Abscheiders wird nun eine von Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen befreite Gasfraktion abgezogen und kann anschließend, ohne daß die Gefahr von Ausfrierungen bestehen würde, verflüssigt werden. Am Sumpf des Abscheiders hingegen wird eine mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion abgezogen.

Das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend wird vorgeschlagen, daß

  • a) die aus dem Abscheider abgezogene, mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion in eine Trennsäule gegeben wird, und
  • b) die in die Trennsäule gegebene Fraktion in eine C5--Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion und eine Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigfraktion aufgetrennt wird,
  • c) wobei die C5--Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom als Waschfraktion beigemischt wird und die Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigfraktion abgezogen wird.


Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt somit vor, daß die dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom als Waschfraktion beigemischte, schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion aus der aus dem Sumpf des Abscheiders abgezogenen, mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherten Flüssigfraktion gewonnen wird. Dazu wird letztere zunächst in eine Trennsäule gegeben, so daß in der Trennsäule eine Auftrennung in eine C5--Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion und in eine Aromaten und schwere Kohlenwasserstoff enthaltende Flüssigfraktion erfolgt.

Während die C5--Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion, wie bereits erwähnt, dem zu verflüssigenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom beigemischt wird, wird die Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigfraktion abgezogen und als unstabilisierte Flüssigkeit (Gasoline) an der Anlagengrenze als zusätzliches, leicht zu handhabendes Produkt abgegeben und gegebenenfalls weiteren Verwendungszwecken, wie z. B. zur Unterfeuerung, zugeführt.

Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet es, die für die Auswaschung der Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffe benötigte Waschflüssigkeit aus dem zu verflüssigenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom selbst zu erzeugen. Die Bereitstellung einer "externen" Waschflüssigkeit erübrigt sich dadurch, wodurch im Vergleich zu einer Vielzahl von Waschverfahren eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben seien anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.

Wie Fig. 1 zeigt, wird über Leitung 1 der Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende, Kohlenwasserstoff-reiche Gasstrom einem ersten Wärmetauscher E1 zugeführt. Diesem zu verflüssigenden Gasstrom wird über Leitung 9 als Waschflüssigkeit für die Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffe eine schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende (Flüssig-)Fraktion beigemischt. Diese Waschfraktion besteht, je nach Auslegung des Verflüssigungsverfahrens, im wesentlichen aus C5+- Kohlenwasserstoffen oder, gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aus höheren als C&sub5;-Kohlenwasserstoffe.

Die im Wärmetauscher E1 abgekühlte Mischfraktion wird anschließend über Leitung 2 dem Abscheider D zugeführt. Am Kopf des Abscheiders D wird über Leitung 3 eine von Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen befreite Gasfraktion abgezogen und einem zweiten Wärmetauscher E2 zugeführt. Die in den Wärmetauschern E1 und E2 für die Abkühlung bzw. Verflüssigung des zu verflüssigenden khlenwasserstoffreichen Gasstromes benötigte Kälte wird durch einen separaten Kältekreislauf - dieser ist der Übersichtlichkeit halber lediglich schematisch durch die Leitung 10 dargestellt - bereitgestellt. Bei diesem Kältekreislauf kann es sich selbstverständlich um jeden, dem Fachmann bekannten Kältekreislauftyp, wie z. B. Gemisch-, Expanderkältekreislauf, etc., handeln.

Die am Kopf des Abscheiders über Leitung 3 abgezogene und dem zweiten Wärmetauscher E2 zugeführte, von Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen befreite Gasfraktion wird, wie bereits erwähnt, im Wärmetauscher E2 abgekühlt und verflüssigt. Nach erfolgter Verflüssigung wird sie über Leitung 4 der weiteren Verwendung, z. B. Lagerung in einem Speicherbehälter, zugeführt.

Aus dem Sumpf des Abscheiders D wird über Leitung 5 eine mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion abgezogen. Diese wird mittels der Pumpe P auf einen Druck gepumpt, der den Druckverlusten des Wärmetauschers E1 und der Trennsäule T Rechnung trägt und eine Einspeisung der am Kopf der Trennsäule T abgezogenen Waschfraktion - ohne daß deren Druck mittels eines Verdichters erhöht werden müßte - über Leitung 9 in die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion in Leitung 1 ermöglicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die am Sumpf des Abscheiders D über Leitung 5 abgezogene, mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion dem Wärmetauscher E1 zugeführt und in diesem gegen den abzukühlenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom angewärmt und teilweise verdampft. Anschließend wird die mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Fraktion über Leitung 6 auf den Kopf der Trennsäule T gegeben.

Die Trennsäule T weist einen Aufkocher E3 mit Zuführleitung 8 auf, mit dem die C5-- Kohlenwasserstoffkonzentration im Sumpfprodukt eingestellt wird. Aus dem Sumpf der Trennsäule T wird über Leitung 7 eine Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigfraktion abgezogen. Diese unstabilisierte Flüssigkeit kann, wie bereits erwähnt, an der Anlagengrenze als zusätzliches leicht zu handhabendes Produkt abgegeben werden. Die am Kopf der Trennsäule T über Leitung 9 abgezogene C5+-Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion wird erfindungsgemäß dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom in Leitung 1 als Waschflüssigkeit beigemischt.

Wie ebenfalls bereits erwähnt, kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die als Waschflüssigkeit dienende Fraktion im wesentlichen aus C6+-Kohlenwasserstoffen bestehen. In diesem Falle sind die Trennschnitte im Abscheider D bzw. in der Trennsäule T entsprechend zu wählen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen weitgehend identische Verfahren zum Verflüssigen eines Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes, so daß im folgenden nur auf die Unterschiede in den Verfahrensweisen eingegangen werden soll.

Die im Falle der Fig. 2 am Kopf der Trennsäule T über Leitung 9 abgezogene, C5+- Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion wird über einen Wärmetauscher E4, in dem sie abgekühlt und teilkondensiert wird, einem zweiten Abscheider D&min; zugeführt. Am Kopf dieses Abscheiders D&min; wird über Leitung 12 eine, im wesentlichen C&sub1;-C&sub3;-Kohlenwasserstoffe enthaltende Gasfraktion abgezogenen und gegebenenfalls weiteren Verwendungszwecken zugeführt.

Aus dem Sumpf dieses zweiten Abscheiders D&min; wird über Leitung 11 eine im wesentliche C&sub4;-C&sub5;-Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigfraktion abgezogen. Diese wird mittels der Pumpe P&min; auf einen Druck gepumpt, der die Beimischung dieser als Waschflüssigkeit dienenden Fraktion zu dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoffreichen Gasstrom in Leitung 1 ermöglicht.

Bei dieser Verfahrensweise wird die in der Fig. 1 dargestellte Pumpe P in der aus dem Sumpf des Abscheiders D führenden Leitung 5 durch die Pumpe P&min; in der aus dem Sumpf des Abscheiders D&min; führenden Leitung 11 ersetzt.

Die Drosselventile a und b können aus verfahrenstechnischen Gründen nötig sein, um einen Feststoffausfall bei der Entspannung auf den Kolonnendruck zu verhindern.

Fig. 3 zeigt eine Verfahrensweise, bei der die wie in der Fig. 2 dargestellte Abtrennung der C&sub1;-C&sub3;-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion vermieden wird. In diesem Falle ist jedoch anstelle des Abscheiders D&min; ein vergleichsweise teurer Verdichter V vorzusehen. Die am Kopf der Trennsäule T über Leitung 9 abgezogene Gasfraktion wird vor der Zuspeisung in den zu verflüssigenden Kohlenwasserstoffreichen Gasstrom im Verdichter V komprimiert und anschließend über Leitung 13 einem Wärmetauscher E4 zugeführt und in diesem abgekühlt. Nun erfolgt über Leitung 14 die Zuspeisung in den zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom.

Welche der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verfahrensweisen in Betracht gezogen wird, hängt von fachmännischen Zweckmäßigkeitsüberlegungen, die wiederum von den vorgegebenen Parametern, wie z. B. Druck und Zusammensetzung des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes, etc., bestimmt werden, ab.

Neben den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verfahrensweisen sind für den Fachmann selbstverständlich weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die von dem Kern der Erfindung Gebrauch machen, realisierbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes, insbesondere eines Erdgasstromes, sowie dessen Ausgestaltungen ermöglichen eine Verringerung des Investitions- und Betriebskostenaufwandes, ohne daß es zu einer wesentlichen Erhöhung der spezifischen Verflüssigungsleistung käme.

Gegenüber der eingangs beschriebenen Verfahrensweise der separaten Abtrennung der Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffe vor dem eigentlichen Abkühl- und Verflüssigungsprozeß, ergibt sich eine vereinfachte Verfahrensführung. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung leidet zudem die Qualität des aus dem bzw. den, dem Verflüssigungsprozeß vorgeschalteten Adsorbern abgezogenen Regeneriergases nicht - der Übersichtlichkeit halber wurde in den Fig. 1 bis 3 auf eine Darstellung der adsorptiven Vorreinigungs- und Trocknungsprozesse verzichtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren garantiert dennoch eine vollständige Abtrennung der für den Verflüssigungsprozeß kritischen Komponenten. Hierbei ist der Abtrennprozeß für die Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffe in den eigentlichen Verflüssigungsprozeß, also den sog. "kalten Teil" integriert, so daß die Abtrennung dieser Komponenten ohne eine zusätzliche, eigene Prozeßeinheit erfolgen kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Verflüssigen eines Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei vor der Verflüssigung eine Abtrennung der Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffe, insbesondere der C5+-Kohlenwasserstoffe, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom (1) eine schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion (9, 11, 14) beigemischt wird,
    2. b) diese Mischfraktion (1, 2) einem Abscheider (D) zugeführt wird,
    3. c) eine von Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen befreite Gasfraktion (3) aus dem Abscheider (D) abgezogen und verflüssigt wird (E 2), und
    4. d) eine mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion (5) aus dem Abscheider (D) abgezogen wird.
  2. 2. Verfahren zum Verflüssigen eines Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltenden, Kohlenwasserstoff-reichen Gasstromes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) die aus dem Abscheider (D) abgezogene, mit Aromaten und schweren Kohlenwasserstoffen angereicherte Flüssigfraktion (5) in eine Trennsäule (T) gegeben wird, und
    2. b) die in die Trennsäule (T) gegebene Fraktion in eine C5- -Kohlenwasserstoffreiche Gasfraktion (9) und eine Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigfraktion (7) aufgetrennt wird,
    3. c) wobei die C5--Kohlenwasserstoff-reiche Gasfraktion (9) dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Gasstrom (1) als Waschfraktion beigemischt wird und die Aromaten und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigfraktion (7) abgezogen wird.






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