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DE10221229A1 - Verfahren zur Abtrennung von C3+-Kohlenwasserstoffen aus einem Kohlenwasserstoffreichen Strom - Google Patents

Verfahren zur Abtrennung von C3+-Kohlenwasserstoffen aus einem Kohlenwasserstoffreichen Strom

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DE10221229A1
DE10221229A1 DE2002121229 DE10221229A DE10221229A1 DE 10221229 A1 DE10221229 A1 DE 10221229A1 DE 2002121229 DE2002121229 DE 2002121229 DE 10221229 A DE10221229 A DE 10221229A DE 10221229 A1 DE10221229 A1 DE 10221229A1
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hydrocarbons
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hydrocarbon
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Abtrennung von C¶3+¶-Kohlenwasserstoffen aus einem Kohlenwasserstoff-reichen Strom, insbesondere einem Erdgasstrom, wobei der Kohlenwasserstoff-reiche Strom abgekühlt, partiell kondensiert und in eine flüssige und eine gasförmige Fraktion getrennt wird, die flüssige Fraktion durch Rektifikation in einen im Wesentlichen C¶3+¶-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Produktstrom und einen überwiegend leichter siedende Komponenten enthaltenden Restgasstrom zerlegt wird, die gasförmige Fraktion arbeitsleistend entspannt und in einer Wäsche aus dieser entspannten Fraktion C¶3+¶-Kohlenwasserstoffe abgetrennt und ebenfalls der Rektifikation zugeführt werden, während die aus der Wäsche austretende C¶2-¶-Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt wird, beschrieben. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden im Wesentlichen sämtliche Wärmetauschprozesse in Zweistromwärmetauschern durchgeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von C3+-Kohlenwasserstoffen aus einem Kohlenwasserstoff-reichen Strom, insbesondere einem Erdgasstrom, wobei der Kohlenwasserstoff-reichen Strom abgekühlt, partiell kondensiert und in eine flüssige und eine gasförmige Fraktion getrennt wird, die flüssige Fraktion durch Rektifikation in einen im Wesentlichen C3+-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Produktstrom und einen überwiegend leichter siedende Komponenten enthaltenden Restgasstrom zerlegt wird, die gasförmige Fraktion arbeitsleistend entspannt und in einer Wäsche aus dieser entspannten Fraktion C3+-Kohlenwasserstoffe abgetrennt und ebenfalls der Rektifikation zugeführt werden, während die aus der Wäsche austretende C2-- Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt wird.
  • Erdgasanlagen, in denen das gattungsgemäße Verfahren, wie es beispielsweise aus der DE-A 34 45 961 bekannt ist, integriert werden kann, sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.
  • Bei gattungsgemäßen Verfahren kommen üblicherweise Mehrstromwärmetauscher, insbesondere Plattenwärmetauscher, zur Anwendung. Ist der Druck des zu behandelnden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes jedoch vergleichsweise hoch - gemeint sind hier Drücke von mehr als 60 bar - und/oder die Gasdurchsatzmenge vergleichsweise hoch, ist der Einsatz von Plattenwärmetauschern mit einer Vielzahl von Problemen verbunden. So steigt bspw. die Anzahl der parallelen Wärmetauscherblöcke stark an, was eine vergleichsweise komplizierte Verrohrung bedingt. Bei sehr hohen Drücken und/oder sehr großen Gasdurchsätzen ist der Einsatz von Plattenwärmetauschern unter Umständen nicht mehr realisierbar.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das die vorbeschriebenen Nachteile vermeidet.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass im Wesentlichen sämtliche Wärmetauschprozesse in Zweistromwärmetauschern durchgeführt werden.
  • Hierbei kommen als Zweistromwärmetauscher vorzugsweise gewickelte Wärmetauscher und/oder Rohrbündel-Wärmetauscher zur Anwendung.
  • Es ist nicht in allen Anwendungsfällen erforderlich, dass zwingend alle Wärmetauschprozesse in Zweistromwärmetauschern durchgeführt werden; es sollten jedoch zumindest die Wärmetauschprozesse, bei denen wenigstens einer der am Wärmetauschprozess beteiligten Verfahrensströme einen Druck von mehr als 60 bar und/oder einen Durchsatz von mehr als 250.000 Nm3/h aufweist, in Zweistromwärmetauschern realisiert werden.
  • Die vorgenannten Zweistromwärmetauscher zeichnen sich insbesondere durch ihre Robustheit und die zur Verfügung stehenden Werkstoffe aus. Daher können ihnen sowohl hohe Drücke als auch thermischer Stress, der bspw. durch stark schwankende Rohgasdrücke verursacht wird, nichts anhaben.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung von C3+-Kohlenwasserstoffen aus einem Kohlenwasserstoff-reichen Stromes sowie weitere Ausgestaltung desselben seien nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Über Leitung 1 wird der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom, der unter einem Druck von 40 bis 150 bar vorliegt, einem Wärmetauscher E1 zugeführt und in diesem gegen eine schwerere Kohlenwasserstoff enthaltende Flüssigfraktion in der Leitung 3', die aus dem Sumpf der noch zu beschreibenden Waschsäule T1 abgezogen wird, abgekühlt und partiell kondensiert.
  • Ein Teilstrom des zu behandelnden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes wird über Leitung 1' einem parallel zu dem Wärmetauscher E1 angeordneten Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem gegen eine am Kopf der Waschsäule T1 gewonnene C2-- Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion abgekühlt und partiell kondensiert.
  • Die beiden abgekühlten und partiell kondensierten Teilströme werden anschließend dem Abscheider D1 zugeführt und in diesem in eine gasförmige sowie in eine flüssige Fraktion aufgetrennt.
  • Die im Kopf des Abscheiders D1 über Leitung 2 abgezogene gasförmige Fraktion wird in der Entspannungsturbine X1 arbeitsleistend entspannt und über Leitung 2' anschließend der vorerwähnten Waschsäule T1, auf die im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, zugeführt.
  • Die aus dem Sumpf des Abscheiders D1 über Leitung 5 abgezogene Flüssigfraktion wird zunächst im Ventil a entspannt und sodann der Rektifiziersäule T2 zugeführt.
  • In der Rektifiziersäule T2 wird eine im Wesentlichen C3+-Kohlenwasserstoffe enthaltende Produktfraktion gewonnen und über Leitung 6 abgegeben. Ein Teilstrom dieser Fraktion wird über Leitung 6' abgezogen, im Wärmetauscher E6 gegen Fremdwärme angewärmt und der Rektifiziersäule T2 als Reboilerstrom zugeführt.
  • Die Rektifiziersäule T2 weist ferner einen "Zwischenabzug" 12 auf, wobei die über diesen abgezogene Fraktion vor der Wiedereinspeisung in die Rektifiziersäule T2 gegen die über Leitung 6 abgezogene Produktfraktion im Wärmetauscher E7 partiell verdampft wird.
  • Der über Leitung 6 aus der Rektifiziersäule T2 abgezogene Produktstrom kann ggf. einer Nachbehandlung, insbesondere einer Zerlegung, zugeführt werden. Eine derartige Zerlegung ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102 05 366 beschrieben.
  • Die im Abscheider D1 gewonnene gasförmige Fraktion, die der Waschsäule T1 über Leitung 2' zugeführt wird, wird in der Waschsäule T1 in eine gasförmige, C2-- Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion sowie eine schwerere Kohlenwasserstoff enthaltende Flüssigfraktion aufgetrennt.
  • Diese Flüssigfraktion wird aus dem Sumpf der Waschsäule T1 über Leitung 3 abgezogen, im Ventil b entspannt, im Wärmetauscher E5 angewärmt und partiell verdampf, über Leitung 3' dem bereits beschriebenen Wärmetauscher E1 und anschließend über Leitung 3" ebenfalls der Rektifiziersäule T2 zugeführt.
  • Die in der Waschsäule T1 gewonnene C2--Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion wird am Kopf der Waschsäule T1 über Leitung 4 abgezogen und dem Wärmetauscher E3 zugeführt; in diesem erfolgt eine Anwärmung gegen die am Kopf der Rektifiziersäule T2 abgezogene Gasfraktion in der Leitung T. Die C2-- Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion wird sodann über Leitung 4' dem bereits beschriebenen Wärmetauscher E2 und anschließend über Leitung 4" dem Expanderangetriebenen Verdichter C1 zugeführt. In diesem wird die C2--Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion auf einen Druck zwischen 40 und 70 bar verdichtet. Die verdichtete Fraktion wird anschließend über Leitung 4''' einer weiteren, in der Figur nicht dargestellten Verdichtung und/oder einem weiteren, in der Figur nicht dargestellten Prozess bzw. Prozessschritt zugeführt.
  • Es ist selbstverständlich nicht zwingend erforderlich, dass die gesamte, am Kopf der Waschsäule T1 abgezogene C2--Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion einem weiteren Prozess bzw. Prozessschritt zugeführt wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wäsche T1 bei einem höheren Druck als die Rektifikation T2 durchgeführt.
  • Ebenso wird die Wäsche T1 vorzugsweise mit einer flüssigen Waschmittelfraktion, die durch partielle Kondensation des in der Rektifikation T2 anfallenden Restgasstromes 7 gewonnen wird, durchgeführt.
  • Dieser am Kopf der Rektifiziersäule T2 über Leitung 7 abgezogene Restgasstrom wird in den Wärmetauschern E4 und E3 abgekühlt, partiell kondensiert und über Leitung 7" einem Abscheider D2 zugeführt. Die in dem Abscheider D2 gewonnene Flüssigfraktion wird über Leitung 8, in der eine Pumpe P1 angeordnet ist, dem Kopf der Rektifiziersäule T2 zugeführt.
  • Die im Abscheider D2 anfallende gasförmige Fraktion wird über Leitung 9 abgezogen, im Wärmetauscher E5 abgekühlt, partiell kondensiert und anschließend einem Abscheider D3 zugeführt.
  • Aus diesem wird über Leitung 10 eine Flüssigfraktion, die die eigentliche Waschmittelfraktion bildet, abgezogen und mittels der Pumpe P2 auf den Druck der Waschsäule T1 gepumpt und dieser am Kopf als Waschmittel zugeführt.
  • Die bei der letzten partiellen Kondensation im Abscheider D3 anfallende gasförmige Fraktion wird aus diesem über Leitung 11 abgezogen, im Wärmetauscher E4 angewärmt, im Verdichter C2 auf den Druck der C2--Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion in der Leitung 4''' verdichtet und dieser sodann beigemischt.
  • Denkbar ist jedoch auch, die über Leitung 11 aus dem Abscheider D3 abgezogene Fraktion als Fuelgas abzugeben bzw. innerhalb des Prozesses zu verwenden. Denkbar ist ferner, einen Teil dieser Fraktion weiteren Prozessschritten zu unterwerfen und einen anderen Teil als Fuelgas zu verwenden. Beide Möglichkeiten sind in der Figur nicht dargestellt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Abtrennung von C3+-Kohlenwasserstoffen aus einem Kohlenwasserstoff-reichen Strom, insbesondere einem Erdgasstrom, wobei der Kohlenwasserstoff-reichen Strom abgekühlt, partiell kondensiert und in eine flüssige und eine gasförmige Fraktion getrennt wird, die flüssige Fraktion durch Rektifikation in einen im Wesentlichen C3+-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Produktstrom und einen überwiegend leichter siedende Komponenten enthaltenden Restgasstrom zerlegt wird, die gasförmige Fraktion arbeitsleistend entspannt und in einer Wäsche aus dieser entspannten Fraktion C3+- Kohlenwasserstoffe abgetrennt und ebenfalls der Rektifikation zugeführt werden, während die aus der Wäsche austretende C2--Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen sämtliche Wärmetauschprozesse in Zweistromwärmetauschern durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zweistromwärmetauscher gewickelte Wärmetauscher und/oder Rohrbündel- Wärmetauscher zur Anwendung kommen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Wärmetauschprozesse, bei denen wenigstens einer der am Wärmetauschprozess beteiligten Verfahrensströme einen Druck von mehr als 60 bar und/oder einen Durchsatz von mehr als 250.000 Nm3/h aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche (T1) bei einem höheren Druck als die Rektifikation (T2) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche (T1) mit einer flüssigen Waschmittelfraktion (10), die durch partielle Kondensation (D3) des in der Rektifikation (T2) anfallenden Restgasstromes (7) gewonnen wird, durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der partiellen Kondensation (D3) des in der Rektifikation (T2) anfallenden Restgasstromes (7) gewonnene Gasfraktion (11, 11') auf den Druck der dem nachfolgenden Prozessschritt zugeführten C2--Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion (4, 4', 4", 4''') verdichtet (C2) und dieser zugemischt oder als Fuelgas-Fraktion abgegeben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der partiellen Kondensation (D3) des in der Rektifikation (T2) anfallenden Restgasstromes (7) gewonnene Gasfraktion (11, 11') teilweise auf den Druck der dem nachfolgenden Prozessschritt zugeführten C2--Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion (4, 4', 4", 4''') verdichtet (C2) und dieser zugemischt und teilweise als Fuelgas-Fraktion abgegeben wird.
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