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Title:
METHOD FOR LIQUEFYING A HYDROCARBON-RICH FLOW WHILE SIMULTANEOUSLY OBTAINING A C3+-RICH FRACTION WITH A HIGH YIELD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/017430
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for liquefying a hydrocarbon-rich flow, particularly a natural gas flow (1), while simultaneously obtaining a C3+-rich fraction with a high yield (11'). According to the invention, the hydrocarbon-rich flow is liquefied by using any liquefying process, and the hydrocarbon-rich flow to be liquefied is separated into a C2--rich fraction (3'), which is subjected to the liquidification, and into a C3+-rich fraction (11'). The separation of the hydrocarbon-rich flow to be liquefied ensues by: a) expanding (X') the hydrocarbon-rich flow before its separation into a C2--rich fraction and into a C3+-rich fraction; b) feeding the expanded hydrocarbon flow (2') to a C3+-absorption process (T1'), and during this process, separating it into the C2--rich fraction (3') to be fed to the liquidification and into a first condensate fraction (8'); c) feeding the first condensate fraction to a C2--stripping process (T2'); d) obtaining a second C3+-rich condensate fraction (11') with a high yield from the bottom of the C2--stripping process, and; e) a C3--rich gas fraction (10') is drawn off at the top of the C2--stripping process and is fed to the C3+-absorption process, which is operated at a higher pressure than that of the C2--stripping process, in the form of a washing agent (12). According to the invention: f) the C3--rich gas fraction drawn off at the top of the C2--stripping process is separated (8') into a C3--rich liquid fraction (12) and into a C2--rich gas fraction (13); g) the C3--rich liquid fraction is fed to the C3+-absorption process (T1') in the form of a washing agent (12), and; h) the C2--rich gas fraction (13) is fed to the liquidification without the C2--rich gas fraction being compressed before feeding it to the liquidification process.

Inventors:
BAUER HEINZ (DE)
FRANKE HUBERT (DE)
SAPPER RAINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/008540
Publication Date:
February 24, 2005
Filing Date:
July 29, 2004
Export Citation:
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Assignee:
LINDE AG (DE)
BAUER HEINZ (DE)
FRANKE HUBERT (DE)
SAPPER RAINER (DE)
International Classes:
F25J1/02; F25J3/02; (IPC1-7): F25J1/02; F25J3/02; C07C7/00; F25J1/02
Domestic Patent References:
WO2001088447A12001-11-22
Foreign References:
US4586942A1986-05-06
US4705549A1987-11-10
EP0599443A11994-06-01
US20030005722A12003-01-09
DE10221230A12003-12-04
US6581410B12003-06-24
US20020166336A12002-11-14
US20030177786A12003-09-25
Attorney, Agent or Firm:
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT (Höllriegelskreuth, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoffreichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, mit gleichzeitiger Gewinnung einer C3+ reichen Fraktion mit hoher Ausbeute, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoffreichen Stromes mittels eines beliebigen Verflüssigungsprozesses erfolgt, wobei die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff reiche Strom in eine C2reiche Fraktion, die der Verflüssigung unterworfen wird, und in eine C3+reiche Fraktion aufgetrennt wird, und wobei die Auftrennung des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoffreichen Stromes dadurch erfolgt, dass a) der Kohlenwasserstoffreiche Strom vor seiner Auftrennung in eine C2reiche und in eine C3+reiche Fraktion entspannt, b) der entspannte Kohlenwasserstoffreiche Strom einem C3+Absorptionsprozess zugeführt und in diesem in die der Verflüssigung zuzuführende C2reiche Fraktion und in eine erste Kondensatfraktion aufgetrennt, c) die erste Kondensatfraktion einem C2StrippProzess zugeführt, d) aus dem Sumpf des C2StrippProzesses eine zweite, C3+reiche Kondensatfraktion mit hoher Ausbeute gewonnen und e) am Kopf des C2StrippProzesses eine C3= reiche Gasfraktion abgezogen und dem C3+Absorptionsprozess, der unter einem höheren Druck als der C2Stripp Prozess betrieben wird, als Waschmittel zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die am Kopf des C2StrippProzesses (T2') abgezogene C3= reiche Gasfraktion in eine C3reiche Flüssigfraktion (12) und eine C2reiche Gasfraktion (13) aufgetrennt, g) die C3reiche Flüssigfraktion (12) dem C3+Absorptionsprozess (T1') als Waschmittel zugeführt und h) die C2reiche Gasfraktion (13) der Verflüssigung zugeführt wird, ohne dass die C2reiche Gasfraktion (13) vor der Zuführung in den Verflüssigungsprozess. verdichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem C3+ Absorptionsprozess (T1') gewonnene Kondensatfraktion (8') dem C2Stripp Prozess (T2') als Rücklauf zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des C3+Absorptionsprozesses (T1') wenigstens 30 bar, vorzugsweise zwischen 30 und 50 beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoffreiche Strom (1, 1') vor seiner Entspannung (X) partiell kondensiert wird und der dabei entstehend Flüssiganteil abgetrennt (D) und dem C2StrippProzesses (T2') zugeführt wird (9).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoffreichen Stromes im Wärmetausch mit den Kältemitteln einer aus wenigstens drei, unterschiedliche Kältemitteizusammensetzungen aufweisenden Kältemittelgemischkreisläufen bestehenden Kältemitteigemischkreislaufkaskade erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom (L13) eines der Kältemittelgemischkreisläufe (L5) für die Bereitstellung der für die partielle Kondensierung (E') der am Kopf des C2 StrippProzesses (T2') abgezogenen C3= reiche Gasfraktion (10') erforderlichen Kälte verwendet wird.
Description:
Beschreibung Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes mit gleichzeitiger Gewinnung einer Reichen Fraktion mit hoher Ausbeute Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, mit gleichzeitiger Gewinnung einer C3+- reichen Fraktion mit hoher Ausbeute, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff- reichen Stromes mittels eines beliebigen Verflüssigungsprozesses erfolgt, wobei die zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom in eine C2-reiche Fraktion, die der Verflüssigung unterworfen wird, und in eine C3+-reiche Fraktion aufgetrennt wird, und wobei die Auftrennung des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dadurch erfolgt, dass a) der Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor seiner Auftrennung in eine C2-reiche und in eine C3+-reiche Fraktion entspannt, b). der entspannte Kohlenwasserstoff-reiche Strom einem C3+-Absorptionsprozess zugeführt und in diesem in die der Verflüssigung zuzuführende Reiche Fraktion und in eine erste Kondensatfraktion aufgetrennt, c) die erste Kondensatfraktion einem C2--Stripp-Prozess zugeführt, d) aus dem Sumpf des C2-Stripp-Prozesses eine zweite, C3+-reiche Kondensatfraktion mit hoher Ausbeute gewonnen und e) am Kopf des C2-Stripp-Prozesses eine C3_ reiche Gasfraktion abgezogen und dem C3+-Absorptionsprozess, der unter einem höheren Druck als der C2--Stripp- Prozess betrieben wird, als Waschmittel zugeführt wird.

Erdgasverflüssigungsanlagen werden entweder als so genannte LNG-Baseload-Plants -also Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas zur Versorgung mit Erdgas als Primärenergie-oder als so genannte Peak-Shaving-Plants-also Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas zur Deckung des Spitzenbedarfs-ausgelegt.

LNG-Baseload-Plants werden im Regelfall mit Kältekreisläufen betrieben, die aus Kohlenwasserstoffgemischen bestehen. Diese Gemischkreisläufe sind energetisch effizienter als Expander-Kreisläufe und ermöglichen bei den großen Verflüssigungsleistungen der Baseload-Plants entsprechend relativ niedrige Energieverbräuche.

Ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 bekannt. Hierbei erfolgt die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes gegen eine Kältemittelgemischkreislaufkaskade, die aus drei unterschiedliche Kältemittelzusammensetzungen aufweisenden Kältemittelgemischkreisläufen besteht.

Hierbei dient der erste der drei Kältemittelgemischkreisläufe der Vorkühlung des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der eigentlichen Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des verflüssigten Kohlenwasserstoff- reichen Stromes.

Mit der Zitierung der vorgenannten deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 sei deren Offenbarungsgehalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung integriert.

Im Regelfall weist der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom einen bestimmten Anteil an höheren bzw. schweren Kohlenwasserstoffen auf ; diese müssen vor dem eigentlichen Verflüssigungsprozess aus dem Kohlenwasserstoff-reichen Strom entfernt werden, da sie ansonsten im Verflüssigungsteil ausfrieren und zu Verlegungen innerhalb des Verflüssigungsprozesses führen würden. Dieses Abtrennen von schweren Kohlenwasserstoffen geschieht üblicherweise dadurch, dass eine so genannte HHC (eavy Hydrocarbon)-Kolonne, die der Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe sowie von Benzol aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff- reichen Strom dient, vorgesehen wird. Eine derartige Verfahrensführung ist ebenfalls in der bereits erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 beschrieben ; siehe bspw. deren Figur 2 sowie die zugehörige Figurenbeschreibung.

Grundsätzlich ist anzumerken, dass bei der Verflüssigung eines Kohlenwasserstoff- reichen Stromes im Regelfall versucht wird, den Druck, unter dem der Kohlenwasserstoff-reiche Strom vorliegt, zu nutzen und beizubehalten, um die Verflüssigung in den Wärmetauschern in einem möglichst warmen Temperaturbereich zu realisieren. Diese Verfahrensweise resultiert in einem vergleichsweise geringen Aufwand an Apparaten, insbesondere Wärmetauschern, sowie geringen

Betriebskosten. Üblicherweise liegt Erdgas unter einem Druck von wenigstens 50 bar, oftmals auch unter einem Druck von 70 bar und darüber vor.

Der maximal nutzbare Druck des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist jedoch begrenzt. Eine der Ursachen liegt darin begründet, dass die rektifikatorische Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom und damit die Einstellung des maximal zulässigen Heizwertes des LNG-Produktstromes durch die Annäherung an den kritischen Druck und die Verringerung der Dichtedifferenz von Dampf und Flüssigkeit in der HHC-Kolonne erschwert bzw. begrenzt wird. Ferner kommen bei herkömmlichen Verflüssigungsanlagen aus einer Vielzahl von Gründen Plattenwärmetauscher zur Anwendung, deren Einsatz bei Erreichen bzw. oberhalb bestimmter Auslegungsdrücke jedoch begrenzt ist.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102 26 596 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes mit gleichzeitiger Gewinnung einer C3+-reichen Fraktion mit hoher Ausbeute bekannt, bei der die Gewinnung der C3+-reichen Fraktion mit einem vergleichsweise stark verringerten Energieaufwand realisiert werden kann.

Dies gelingt, indem zum einen der Druck des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff- reichen Stromes vor der Abtrennung der zu gewinnenden C3+-reichen Fraktion verringert und erst vor der Zuführung in den Verflüssigungsteil wieder erhöht wird und zum anderen der Abtrennprozess der zu gewinnenden C3+-reichen Fraktion aus einer innovativen Kombination eines C3-Absorptionsprozesses mit einem C2-Stripp-Prozess besteht. Hierbei ist der C2-Stripp-Prozess dem C3-Absorptionsprozess nachgeschaltet.

Nachfolgend sei dieses gattungsgemäße Verfahren anhand der Figur 1, die der Figur 2 der vorgenannten deutschen Patentanmeldung 102 26 596 entspricht, näher erläutert.

Der Offenbarungsgehalt der deutschen Patentanmeldung 102 26 596 sei mit diesem Zitat in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung integriert.

Bei der anhand der Figur 1 dargestellten Verfahrensweise erfolgt die Abkühlung und Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes gegen eine aus drei, unterschiedliche Kältemittelzusammensetzungen aufweisenden

Kältemitteigemischkreisläufen bestehenden Kältemittelgemischkreislaufkaskade. Eine derartige Kältemittelgemischkreislaufkaskade ist beispielsweise bereits in den beiden vorgenannten deutschen Patentanmeldungen ausführlich beschrieben. Der Übersichtlichkeit halber sind in der Figur 1 die drei Kältemittelgemischkreisläufe nur in Teilen dargestellt und nachfolgend kurz erläutert.

Über die Leitung P10 wird das Kältemittelgemisch des ersten bzw. PRC (Precooling Refrigerant Cycle)-Kältemittelgemischkreislaufes dem Wärmetauscher E1 zugeführt und in diesem bis auf eine Temperatur zwischen-35 und-55 °C gegen sich selbst unterkühlt. Des Weiteren wird in dem Wärmetauscher E1 der Erdgasstrom gegen das in dem Entspannungsventil P13 entspannten Kältemittelgemisch des PRC- Kältemittelgemischkreislaufes in Leitung P14 auf eine Temperatur zwischen-35 und -55'C vorgekühlt.

Die Verdampfungstemperatur, die nach der Joule-Thomson-Entspannung im Entspannungsventil P13-oder alternativ dazu in einer Entspannungsturbine-erzielt werden kann, hängt im Wesentlichen von dem Grad der Unterkühfung vor der Expansion sowie von dem Verdampfungsdruck im Temperaturbereich zwischen-38 und-58 °C ab.

Das verdampfte und überhitzte Kältemittelgemisch des PRC- Kältemittelgemischkreislaufes in Leitung P14 enthält vorzugsweise 0 bis 70 Mol-% Ethylen oder Ethan, 30 bis 70 Mol-% Propan und 0 bis 30 Mol-% Butan.

Das Kältemittelgemisch des dritten bzw. SRC (Subcooling Refrigerant Cycle)- Kältemittelgemischkreislaufes wird dem Wärmetauscher E1 über Leitung S5 mit einer Temperatur zwischen 10 und 50 °C und einem Druck zwischen 30 und 60 bar zugeführt und in dem Wärmetauscher E1 gegen das bereits erwähnte Kältemittelgemisch in Leitung P14 abgekühlt und teilweise kondensiert, wobei das Kältemittelgemisch in Leitung P14 bei einem Druck zwischen 1.5 und 6 bar verdampft.

Das Kältemittelgemisch des SRC-Kältemittelgemischkreislaufes verlässt den Wärmetauscher E1 mit einer Temperatur zwischen-35 und-55 °C.

Das Kältemittelgemisch des zweiten bzw. LRC (Uquefaction Refrigerant Cycle)- Kältemittelgemischkreislaufes wird dem Wärmetauscher E1 über Leitung L5 mit einer

Temperatur zwischen 10 und 50 °C und einem Druck zwischen 15 und 40 bar zugeführt und in dem Wärmetauscher E1 gegen das Kältemittelgemisch des PRC- Kältemittelgemischkreislaufes in Leitung P14 kondensiert. Das Kältemittelgemisch des LRC-Kältemittelgemischkreislaufes wird aus dem Wärmetauscher E1 mit einer Temperatur zwischen-35 und-55 °C abgezogen.

Der zweite bzw. LRC-Kältemittelgemischkreislauf dient der teilweisen oder vollständigen Verflüssigung des vorgekühlten Erdgasstromes. Das Kältemittelgemisch dieses LRC-Kältemittelgemischkreislaufes besteht vorzugsweise aus einem Gemisch aus 0 bis 20 Mol-% Methan, 35 bis 90 Mol-% Ethylen oder Ethan und 0 bis 30 Mol-% Propan. Der vorgekühlte Erdgas (teil) strom wird dem Wärmetauscher E2 über Leitung 3'zugeführt, in diesem bis auf eine Temperatur zwischen-70 und-100 °C abgekühlt und anschließend über Leitung 4 aus dem Wärmetauscher E2 abgezogen.

Das Kältemittelgemisch des SRC-Kältemittelgemischkreislaufes wird dem Wärmetauscher E2 mit einer Temperatur zwischen-35 und-55 °C zugeführt und gegen das Kältemittel des LRC-Kältemitteigemischkreislaufes in der Leitung L10 kondensiert. Das Kältemittelgemisch in der Leitung L10 verdampft auf einem Druckniveau zwischen 1,5 und 6 bar. Das abgekühlte Kältemittelgemisch des SRC-.

Kältemittelgemischkreislaufes wird mit einer Temperatur zwischen-70 und - 100 °C aus dem Wärmetauscher E2 abgezogen.

Das Kåltemittelgemisch des LRC-Kältemittevigemischkreislaufes wird über Leitung L5 dem Wärmetauscher E1 zugeführt und in diesem verflüssigt. Anschließend wird es in dem Wärmetauscher E2 bis auf eine Temperatur zwischen-70 und-100 °C gegen sich selbst unterkühlt. Die Verdampfungstemperatur des Kältemittelgemisches nach der Joule-Thomson-Entspannung im Entspannungsventil L9-oder alternativ dazu in einer Entspannungsturbine-liegt zwischen-72 und-112 °C.

Der SRC-Kältemittelgemischkreislauf dient ggf. der vollständigen Verflüssigung und Unterkühlung des verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes bzw.

Erdgasstromes. Das Kältemittelgemisch dieses SRC-Kältemittelgemischkreislaufes besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus einem Gemisch von 0 bis 15 Mol-% Stickstoff, 30 bis 65 Mol-% Methan und 0 bis 45 Mol-% Ethylen oder Ethan.

Der über Leitung 4 dem Wärmetauscher E3 zugeführte verflüssigte Kohlenwasserstoff- reiche Strom wird in dem Wärmetauscher E3 bis auf eine Temperatur zwischen-145 und-160 °C unterkühit.

Das dem Wärmetauscher E3 zugeführte Kältemittelgemisch des SRC- Kältemittelgemischkreislaufes wird in dem Wärmetauscher E3 unterkühlt und anschließend im Entspannungsventil S10 ebenfalls einer Joule-Thomson-Entspannung unterworfen. Anstelle des Entspannungsventil S10 kann wiederum eine Entspannungsturbine vorgesehen werden. Die Entspannung im Entspannungsventil S10 erfolgt auf einem Druckniveau zwischen 1.5 und 6 bar. Die Verdampfung des Kältemittelgemisches im Wärmetauscher E3 dient sowohl der Unterkühlung des bereits verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes als auch der Eigenunterkühlung des noch nicht entspannten Kältemittelgemisches des SRC-Kältemittelgemischkreislaufes.

Das verdampfte und überhitzte Kältemittelgemisch des SRC- Kältemittelgemischkreislaufes wird anschließend über Leitung S11 aus dem Wärmetauscher E3 abgezogen.

In der Figur 1 nicht dargestellt ist die jeweils ein-oder mehrstufige Verdichtung der Kältemittelgemische der drei Kältemittelgemischkreisläufe sowie deren anschließende Abkühlung gegen ein geeignetes Kühlmedium, wie beispielsweise Luft oder (Meer) Wasser.

Jeder der drei Kältemittelgemischkreisläufe weist vorteilhafterweise stromabwärts des jeweiligen Entspannungsventils P13, L9 bzw. S10 einen Abscheider/Speicherbehälter P11, L7 bzw. S8 auf. Prinzipiell können diese Abscheider/Speicherbehälter auch an jeder anderen geeigneten Stelle der Kältemittelgemischkreisläufe vorgesehen werden.

Aus diesen Abscheidern/Speicherbehältern P11, L7 und S8 wird die Flüssigfraktion über die Leitungen P16, L12 bzw. S13 abgezogen und der jeweils dampfförmigen Kopffraktion (Flashgas) des Kältemittelgemisches zugeführt. Durch diese Verfahrensweise wird eine gute Verteilung von Flüssigkeit und Gas und damit ein guter Wärmeübergang in den Wärmetauschern E1, E2 und E3, insbesondere wenn es sich um Wärmetauscher des so genannten Plate-Fin-Types handelt, gewährleistet.

In den Leitungen P16, L12 und S13 sind Regelventile P15, L11 bzw. S12 vorgesehen.

Diese Regelventile dienen dazu, den Flüssigkeitsstand innerhalb der Abscheider/Speicherbehälter P 11, L7 bzw. S8 zu regulieren.

Im Falle eines Anlagenstillstandes werden die Regelventile P15, L11 und S12 geschlossen, so dass die Abscheider/Speicherbehälter P11, L7 und S8 mit dem Kältemittelgemisch des jeweiligen Kältemittelgemischkreislaufes befüllt werden ; dazu ist es sinnvoll, dass zusätzlich am Kopf derAbscheider/Speicherbehälter P11, L7 und S8 in der Figur 1 nicht dargestellte Absperrventile vorgesehen werden. Dadurch wird eine Speicherung des Kältemittelgemisches am kältesten Punkt des jeweiligen Kältemittelgemischkreislaufes ermöglicht, wodurch die Anfahrprozedur bei der Wiederinbetriebnahme beschleunigt wird. Die Abscheider/Speicherbehälter P11, L7 und S8 sind vorzugsweise so zu dimensionieren, dass sie die gesamte Kältemittelgemischmenge eines Kältemittelgemischkreislaufes speichern können.

Nunmehr zur Erläuterung des eigentlichen Verflüssigungs-sowie C3+-Gewinnungsprozesses.

Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom bzw. Erdgasstrom wird dem Wärmetauscher E1 über Leitung 1 zugeführt. Auf einem entsprechend gewählten Temperatumiveau wird der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom aus dem Wärmetauscher E1 über Leitung 1'abgezogen und dem Abscheider D zugeführt. Der Abscheider D dient der Abtrennung des bei der partiellen Kondensation im Wärmetauscher E1 anfallenden Flüssigkeitsanteiles in dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom.

Dieser Flüssiganteil wird aus dem Sumpf des Abscheiders D über Leitung 9, in der ein Entspannungsventil a vorgesehen sein kann, abgezogen, im Wärmetauscher E angewärmt und teilweise verdampft und anschließend dem noch zu beschreibenden C2-Stripper T2 zugeführt. Die vorbeschriebene Verfahrensführung betreffend den aus dem Sumpf des Abscheiders D abgezogenen Flüssigkeitsanteil ist optional.

Am Kopf des Abscheiders D wird der zur verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom abgezogen, im Expander X ein-oder mehrstufig entspannt und anschließend über Leitung 2 dem C3+-Absorber T1 zugeführt.

Aus dem Sumpf des C3+-Absorbers T1 wird über Leitung 8 eine erste Kondensatfraktion abgezogen, mittels der Pumpe P auf den in dem C2-Stripper T2 herrschenden Druck gepumpt und nach Erwärmung im Wärmetauscher E dem C2- Stripper T2 auf dessen Kopf aufgegeben. Der C2-Stripper T2 weist eine Sumpfheizung R1 auf.

Aus dem Sumpf des C2-Strippers T2 wird über Leitung 11 eine zweite Kondensatfraktion, die die zu gewinnende C3+-reiche Fraktion darstellt, abgezogen und im Regelfall einer weiteren Verarbeitung zugeführt. Die Ausbeute der über Leitung 11 abgezogenen C3+-reichen Fraktion beträgt wenigstens 60 %. Bei entsprechenden Verfahrensführungen können im Prinzip beliebig hohe Ausbeuten erzielt werden.

Am Kopf des C2--Strippers T2 wird eine gasförmige, im Wesentlichen C3= reiche Fraktion abgezogen, im Wärmetauscher E teilkondensiert und anschließend über Leitung 10 auf den Kopf des C3+-Absorbers T1 gegeben.

Am Kopf des C3+-Absorbers T1 wird über Leitung 3 eine C2-reiche Fraktion abgezogen und der ein-oder mehrstufigen Verdichtung V unterworfen. Der Verdichter V wird hierbei vorzugsweise durch den Expander X angetrieben-dargestellt durch die strichpunktierte Verbindungslinie.

Die verdichtete C2--reiche Fraktion wird anschließend über Leitung. 3'einem Verzweigepunkt zugeführt und in zwei Teilströme-Leitungen 4 und 5-aufgeteilt.

Der über Leitung 4 durch die Wärmetauscher E2 und E3 geführte Teilstrom wird in diesen teilweise oder vollständig verflüssigt (Wärmetauscher E2) und ggf. vollständig verflüssigt und unterkühlt (Wärmetauscher E3). Der unterkühlte und verflüssigte Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird anschließend über Leitung 4'der Trennkolonne T3 zugeführt, wobei er zuvor zum Zwecke des Beheizens des Reboilers R2 vor. der Entspannung im Entspannungsventil b durch den Sumpf der Trennkolonne T3 geführt wird.

Die Trennkolonne T3 dient der Abtrennung von Stickstoff, wobei ein an Stickstoff und Methan reicher Strom am Kopf der Trennkolonne T3 über Leitung 6 abgezogen wird.

Dieser über Leitung 6 abgezogene Stickstoff-und Methan-reiche Strom-der so genannte Tail-Gasstrom-wird im Wärmetauscher E4 gegen den in der Leitung 5 geführten zweiten Teilstrom der verdichteten C2= reichen Fraktion angewärmt. Die dabei verflüssigte C2-reiche Fraktion wird anschließend über Leitung 5'und Entspannungsventil c ebenfalls auf die Trennkolonne T3-entweder auf dem gleichen Boden oder einem beliebigen Boden unterhalb der Zuführstelle des Kohlenwasserstoff- reichen Stromes in der Leitung 4'-gegeben.

Das aus dem Sumpf der Trennkolonne T3 abgezogene, verflüssigte und unterkühlte Erdgas wird mittels der Pumpe P'über Leitung 7 einer Speicherung und/oder Weiterverarbeitung zugeführt.

Prinzipiell kann auf die in der Figur 1 dargestellte Trennkolonne T3 verzichtet werden ; in diesem Fall würde die gesamte, verdichtete C2-reiche Fraktion durch die Wärmetauscher E2 und E3 geführt werden.

Die vorbeschriebene Verfahrensweise weist nun jedoch Nachteile auf. Der maximal mögliche Druck, bei dem der C2-Stripp-Prozess betrieben werden kann, wird durch den kritischen Druck im Sumpf der C2-Stripp-Kolonne begrenzt. Der C2-Stripp-Prozess kann daher nur bei einem Betriebsdruck von höchstens 30 bis 35 bar betrieben werden. Dies wiederum hat zur Folge, dass der C3+-Absorptionsprozess bzw. dessen Betriebsdruck auf ca. 30 bar begrenzt ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der dem C3+-Absorptionsprozess zugeführte Strom zunächst entspannt und die am Kopf des C3+-Absorptionsprozesses bzw. der dafür verwendeten Kolonne abgezogene er- reiche Gasfraktion vor ihrer eigentlichen Verflüssigung zunächst verdichtet wird. Es ist jedoch allgemein bekannt, dass Expanderkreisläufe einen schlechteren Wirkungsgrad als Kondensationskreisläufe aufweisen, weswegen die Entspannung und anschließende Verdichtung der C2-reichen Fraktion soweit als möglich vermieden werden sollten.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102 21 230 ist ein Verfahren zur Abtrennung von C3+-Kohlenwasserstoffen aus einem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom bekannt. Mit der Zitierung der deutschen Patentanmeldung 102 21 230 sei deren Offenbarungsgehalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen.

Bei der in dieser Patentanmeldung offenbarten Verfahrensweise wird der vorerwähnte Nachteil eines niedrigen C3+-Absorptionsprozessdruckes dadurch beseitigt, dass der Druck des C3+-Absorptionsprozesses höher als derjenige des C2-Stripp-Prozesses gewählt wird. Von Nachteil bei einer derartigen Verfahrensweise ist jedoch, dass die am Kopf des C2-Stripp-Prozesses gewonnene Gasfraktion, die der Verflüssigung und ggf. Unterkühlung unterworfen wird, vor der Zuführung in den Verflüssigungsprozess zwingend nachverdichtet werden muss. Diese Nachverdichtung erfordert jedoch einen erhöhten Energiebedarf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das-neben der Verflüssigung eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes- eine energetisch und apparatetechnisch optimierte Gewinnung einer C3+-reichen Fraktion mit hoher Ausbeute ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die am Kopf des C2-Stripp-Prozesses abgezogene C3= reiche Gasfraktion in eine C3-reiche Flüssigfraktion und eine C2-reiche Gasfraktion aufgetrennt, g) die C3-reiche Flüssigfraktion dem C3+-Absorptionsprozess als Waschmittel zugeführt und h) die C2-reiche Gasfraktion der Verflüssigung zugeführt wird, ohne dass die C2- reiche Gasfraktion vor der Zuführung in den Verflüssigungsprozess verdichtet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben, die . Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien im Folgenden anhand des in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Bei der anhand der Figur 2 beschriebenen Verfahrensweise erfolgt die Abkühlung und Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes wiederum gegen eine Kältemittelgemischkreislaufkaskade, bestehend aus drei unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisenden Kältemittelgemischströmen. Der Übersichtlichkeit halber sind jedoch lediglich drei Leitungsabschnitte S5, L5 bzw. P10 gezeigt, die den in der Figur 1 dargestellten bzw. anhand der Figur 1 erläuterten entsprechen.

Der zu verflüssigende. Kohlenwasserstoff-reiche Strom bzw. Erdgasstrom wird dem Wärmetauscher E1 über Leitung 1 zugeführt. Auf einem entsprechend gewählten Temperaturniveau wird der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom aus dem Wärmetauscher E1 über Leitung 1'abgezogen und dem Abscheider D zugeführt. Der Abscheider D dient der Abtrennung des bei der partiellen Kondensation im Wärmetauscher E1 anfallenden Flüssigkeitsanteiles in dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom.

Dieser Flüssiganteil wird aus dem Sumpf des Abscheiders D über Leitung 9, in der ein Entspannungsventil a vorgesehen sein kann, abgezogen, im Wärmetauscher E' angewärmt und teilweise verdampft und anschließend dem noch zu beschreibenden C2-Stripper T2'zugeführt. Die vorbeschriebene Verfahrensführung betreffend den aus dem Sumpf des Abscheiders D abgezogenen Flüssigkeitsanteil ist optional.

Am Kopf des Abscheiders D wird der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom abgezogen, im Expander X'ein-oder mehrstufig entspannt und anschließend über Leitung 2'dem C3+-Absorber T1'zugeführt.

Im Gegensatz zu der in der Figur 1 gezeigten Verfahrensweise wird der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom nunmehr lediglich auf einen Druck zwischen 30 und 50 bar entspannt, da der C3+-Absorptionsprozess T1', dem der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom nach seiner Entspannung zugeführt wird, auf einem höheren Druck als der in der Figur 1 dargestellte C3- Absorptionsprozess T1 betrieben wird.

Während der Betriebsdruck des C2--Strippers T2'weiterhin durch den kritischen Druck im Sumpf begrenzt wird, kann der Betriebsdruck des C3+-Absorbers T1'nunmehr im Prinzip beliebig hoch gewählt werden. Er wird jedoch üblicherweise zwischen 30 und 50 bar eingestellt werden.

Aus dem Sumpf des C3+-Absorbers T1'wird über Leitung 8'eine erste Kondensatfraktion abgezogen und mittels des Entspannungsventiles d in den C2-Stripper T2'entspannt ; die Leitung 8'wird hierbei-dargestellt durch den gestrichelt gezeichneten Leitungsabschnitt-gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens-nicht durch den Wärmetauscher E'geführt.

Aus dem Sumpf des C2-Strippers T2'wird über Leitung 11'eine zweite Kondensatfraktiön, die die zu gewinnende Reiche Fraktion darstellt, abgezogen und im Regelfall einer weiteren Verarbeitung zugeführt. Die Ausbeute der über Leitung 11' abgezogenen C3+-reichen Fraktion beträgt wenigstens 60 %. Bei entsprechenden Verfahrensführungen können im Prinzip beliebig hohe Ausbeuten erzielt werden.

Am Kopf des C2-Strippers T2'wird eine gasförmige, im Wesentlichen C3-reiche Fraktion abgezogen, im Wärmetauscher E'teilkondensiert und anschließend über Leitung 10'einem zweiten Abscheider D'zugeführt.

Um die für die Teilkondensation der am Kopf des (22-Strippers T2'abgezogenen, im Wesentlichen C3-reichen Fraktion erforderliche Kälte bereit zu stellen, wird ein Teilstrom des LRC-Kältemittelgemischkreisiaufes auf geeignetem Temperaturniveau über die Leitung L13 abgezogen, im Ventil L9'einer Joule-Thomson-Entspannung unterworfen und nach Durchgang durch den Abscheider/Speicherbehälter L7'über Leitung L14 durch den Wärmetauscher E'geführt. Anschließend wird dieses Kältemittelgemisch wiederum auf einem. geeigneten Temperaturniveau dem LRC- Kältemittelgemischkreislauf zugemischt ; diese Zumischung ist in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Dem Abscheider/Speicherbehälter L7'ist eine Flüssigkeitsleitung L12'zugeordnet, über die die Flüssigfraktion aus dem Pufferbehälter L7'abgezogen und der gasförmigen Kopffraktion zum Erreichen einer besseren Verteilung von Flüssigkeit und Gas in dem Wärmetauscher E'zugeführt werden kann. Das Regelventil Ll l'dient dazu, den Flüssigkeitsstand innerhalb des Abscheiders/Speicherbehälters L7'zu regulieren.

Aus dem Sumpf des Abscheiders D'wird über Leitung 12 eine im Wesentlichen C3-reiche Fraktion abgezogen, mittels der Pumpe P'auf den in dem C3+-Absorber T1' herrschenden Druck gepumpt und dem C3+-Absorber am Kopf als Waschflüssigkeit zugeführt.

Die am Kopf des Abscheiders D'anfallende C2_ reiche Gasfraktion wird nunmehr erfindungsgemäß über Leitung 13 dem Wärmetauscher E3 zugeführt, in diesem

abgekühlt und anschließend über das Entspannungsventil e der noch zu beschreibenden Trennkolonne T3 als Rücklauf zugeführt.

Am Kopf des C3+-Absorbers T1'wird über Leitung 3'eine C2--reiche Fraktion abgezogen und einer ein-oder mehrstufigen Verdichtung V'unterworfen.. Der Verdichter V'wird. hierbei vorzugsweise durch den Expander X'angetrieben- dargestellt durch die strichpunktierte Verbindungslinie.

Nachdem-wie bereits erläutert-der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom lediglich auf den in dem C3+-Absorber T1'herrschenden Druck entspannt wurde, ist auch der nunmehr zu erbringende Verdichtungsaufwand geringer als bei der in der Figur 1 dargestellten Verfahrensweise.

Die verdichtete C2--reiche Fraktion wird anschließend über Leitung 3"einem Verzweigepunkt zugeführt und in zwei Teilströme-Leitungen 4 und 5-aufgeteilt.

Der über Leitung 4 durch die Wärmetauscher E2 und E3 geführte Teilstrom wird in diesen teilweise oder vollständig verflüssigt (Wärmetauscher E2) und ggf. vollständig verflüssigt und unterkühlt (Wärmetauscher E3). Der unterkühlte und verflüssigte Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird anschließend über Leitung 4'der Trennkolonne T3 zugeführt, wobei er zuvor zum Zwecke des Beheizens des Reboilers R2 vor der Entspannung im Entspannungsventil b durch den Sumpf der Trennkolonne T3 geführt wird.

Die Trennkolonne T3 dient der Abtrennung von Stickstoff, wobei ein an Stickstoff und Methan reicher Strom am Kopf der Trennkolonne T3 über Leitung 6 abgezogen wird.

Dieser über Leitung 6 abgezogene Stickstoff-und Methan-reiche Strom-der so genannte Tail-Gasstrom-wird im Wärmetauscher E4 gegen den in der Leitung 5 geführten zweiten Teilstrom der verdichteten C2--reichen Fraktion angewärmt. Die dabei verflüssigte C2-reiche Fraktion wird anschließend über Leitung 5'und Entspannungsventil c ebenfalls auf die Trennkolonne T3-entweder auf dem gleichen Boden oder einem beliebigen Boden unterhalb der Zuführstelle des Kohlenwasserstoff- reichen Stromes in der Leitung 4'-gegeben.

Das aus dem Sumpf der Trennkolonne T3 abgezogene, verflüssigte und unterkühlte Erdgas wird mittels der Pumpe P'über Leitung 7 einer Speicherung und/oder Weiterverarbeitung zugeführt.

Im Gegensatz zu dem in der vorerwähnten deutschen Patentanmeldung 102 21 230 offenbarten Verfahren zur Abtrennung von C3+-Kohlenwasserstbffen aus einem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom entfällt bei dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren der Kopfkondensator für die Stripp- Kolonne T2', da die über Leitung 8 aus dem Sumpf des C3+-Absorbers T1'abgezogen. e.

Kondensatfraktion der Stripp-Kolonne T2'unmittelbar als Rücklauf aufgegeben wird.

Der in der deutschen Patentanmeldung 102 21 230 dargestellte Rücklaufbehälter D2 sowie die gleichfalls dargestellte Rücklaufpumpe P1 können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit entfallen. Zudem kann der Wärmetauscher E- verglichen mit dem in der deutschen Patentanmeldung 102 21 230 dargestellten Wärmetauscher E1-kleiner dimensioniert. werden.

Es sei nochmals betont, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur in Kombination mit einer Kältemittelgemischkreislaufkaskade, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt bzw. anhand der Figuren 1 und 2 erläutert ist, realisiert werden kann, sondern prinzipiell in Kombination mit jedem anderen Prozess, der die für die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes erforderliche Kälte bereitstellen kann.