DE951751C - Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung eines insbesondere fluessiges Methan enthaltenden Gemisches fluessiger Kohlenwasserstoffe aus Erdgas - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung eines insbesondere flüssiges Methan enthaltenden Gemisches flüssiger Kohlenwasserstoffe aus Erdgas Gegenstand des Patents 930 749 ist ein Verfahren zur Gewinnung eines insbesondere flüssiges Methan enthaltenden Gemisches flüssiger Kohlenwasserstoffe .aus Endgas. Nach diesem erreicht man dadurch minimale Verflüssigungskosten, daß man .das mit seinem natürlichen Sondendruck von etwa 150 bis 17o at ausströmende Erdgias vorkühlt und es sodann auf den Verwendungsdruck, meist den Fernleitungsdruck von etwa 40 bis So at, entspannt. Hierbei wird ohne äußere Energiezufuhr ein bestimmter Anteil verflüssigt. Das Restgas fällt zum Teil voll entspannt an.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf jene Teilverflüssigungsanlagen,bei welchen für den voll entspannt anfallenden Gasanteil keine lokale Verwendung besteht, so daß er auf Fernleitungsdruck rekomprimiert werden muß. Mit diesem Verfahren kann der Rekompressionsaufwand aus dem bisher meist ungenützten »Drucksprung« zwischen Sonden- und Ferngasleitungsdruck gedeckt werden .und so die Anlage trotz dieses Energiebedarfes energetisch unabhängig gemacht werden.
• Hierbei wird ' von der bereits im Hauptpatent vorgesehenen Möglichkeit ausgegangen, Erdgas-Expansionsmaschinen in die Kreisläufe einzuschalten und in ihnen Erdgas vom Sonden- zum Ferngasleitungsdruck zu entspannen, um so aus dem Drucksprung die für die Rekompression benötigte mechanische Leistung zu -entnehmen.. Man ordnet dazu mindest einen eigenen Vorkühlekreis an. In ihm wird eine bestimmte Erdgasmenge, beispielsweise von 17o .at Sondendruck auf, beispielsweise 6o at Ferngasleitungsdruck, arbeitsleistend entspannt; sie möge sich dabei von 3oo auf 230'K abkühlen und eine Nutzarbeit von o,o2 PSSt/nmg abgeben. Eine gleichgroße Erdgasmenge, beispielsweise von gleichfalls Uo at, wird nun in einem Wärmeausbauscher durch das in die Ferngasleitung abströmende Vorkühlgas auf 23o° K abgekühlt. Man kann nun beispielsweise aus diesem derart vorgekühlten Te.ilverflüssigungskreis etwa die Hälfte abzweigen und in einer Kältemaschine auf Ferngasleitungsdruck entspannen; die dabei frei werdende Kälte dient zur weiteren Unterkühlung der Resthälfte, die in einer anderen Kältemaschine auf i at voll entspannt und dabei teilverflüssigt wird. Es fallen hierbei zu etwa gleichen Gewichtsanteilen Flüssiggas und voll entspanntes, kaltes Gas an. Jenaei wird einem Flüssiggasspeicher zugeleitet, dieses zur Auswertung seines Kältegehaltes durch einen weiteren, gleichfalls der Vorkü'hlung dienenden Gegenströmer geschickt und sodann auf Ferngasleitungsdruck rekomprimiert. Die Rekompression erfordert etwa o,26 PSSt/n-rn3. Um diesen Arbeitsaufwand von der Expansionsmeschine aus zu decken, müssen je nms zu verflüssigenden Gases etwa 13 nm3 Vorkühlgas in der Expansionsmaschine arbeitsleistend entspannt werden. Der Gesamtdurchsatz beträgt dann rund 17 nm-3 je nm3 Flüssiggas, entsprechend einer TeilverflüssIgungsrate von etwa 6%-.
• Durch Zuschaltung zusätzlicher Vorkühlkreise kann diese Rate erhöht werden. Dann dient der vorgeschriebene, erste Vorkühlkreis zum Vorkühlen .des zweiten auf 23o° K; bei ader nun folgenden arbeitsleistenden Entspannung in einer Expansionsmaschine kühlt sich das Gas. auf 175° K ab; es dient zur Unterkühlung des Teilverflüssigungskreises auf 175° K. Wird dann dieses in einer Kältemaschine voll entspannt, so fallen etwa 55% flüssig, 45 % als voll entspanntes, kaltes Gas an. Zur Rekompression der je nm3 Flüssiggas mitanfallenden o,816 nm3 Gas von i at auf Ferngasleitungsdruck sind etwa o,2 PSSt erforderlich. Die Expansionsmaschine vermag sie abzugeben, wenn je nm3 Flüssiggas rund io nm3 Vorkühlgas in beiden Kreisen aufgewendet werden. Der Gesamtdurchsatz ermäßigt sich auf das i2fache der zu verflüssigenden Menge, entsprechend einer TeilverflÜssigungsrate von etwa 81/3%.
• Ordnet man einen analog einzuschaltenden, dritten Vorkühlkreis an, so steigt die Teilverflüssigungsrate auf etwa 12%.
• In allen diesen Fällen ist die Teilverflüssigungsanlage energetisch unabhängig von äußerer Energie"zufuhr. Der Leistungsbedarf für die Rekompression wird aus dem Drucksprung gedeckt.
• Liegt der Rekompressionsdruck sehr niedrig, etwa bei ganz kurzen Leitungen oder im Falle einer lokalen Verwertung des voll entspannten Gasanteils, dann steigt infolge des verringerten Leistungsbedarfes die Teilverflüssigungsrate beträchtlich höher an.
• Bei den für das erfindungsgemäße Verfahren anzuwendenden Kolbenkompressoren empfiehlt es sich, für jeden Vorkühlkreis mindest einen eigenen Expansionszylinder mit ausreichendem Wärmeschutz anzuordnen. Man kann dann an Stelle mehrerer, kleinerer Expansionsmaschinenennheiten eine einzige, größere Maschine anwenden. Der Wärmeschutz muß sich hierbei auch auf die Konstruktionselemente (Pleuel, Kurbelwelle us.w.) erstrecken, die man dazu aus möglichst schlecht wärmeleitendem Material ausführt. Der Wärmeschutz ist dann besonders wichtig, wenn man neben den Expansionszylindern auch die Rekompressionszylinder auf demselben Gehäuse anordnet und die Rekompressionskolben von derselben Kurbelwelle aus antreibt. Eine solche Kombination ergibt besonders gedrängte Einheiten.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung eines insbesondere flüssiges Methan enthaltenden Gemisches flüssiger Kohlenwassesstoffe aus Erdgas, nach welchem gemäß dem Hauptpatent 930749 das Erdgas nach vorheriger Vorkühlung vom Austrittsdruck auf etwa Feraga-#ieitungsdruck entspannt und dabei unter Ausnutzung der frei werdenden Kälte in an sich bekannter Weise teilverflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkühlung durch nutzarbeitsleistende, adiabatische Entspannung und mit einem derartigen Vorkühlungsdurchsatz vorgenommen wird, daß die dabei gewonnene Nutzleistung zur Rekompression des vollentspannten. Gasanteils auf Ferngasleitungsdruek ausreicht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines, durch eine nutzarbeitsleistende Expansionsmaschine geführten Vorkühikreises ein. Teilverflüssigungskreis vorgekühlt wird, in dem ein Teil des Gases voll entspannt anfällt und nach Auswertung seines Kältegehaltes durch einen, von der Expansionsmaschine angetriebenen Rekompressor auf den Verwen.dungasdruck rückverdichtet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkühlkreis gemäß Anspruch 2 zur Vorkühlung eines zweiten, analogen Vorkühlkreises dient, der seinerseits zur tieferen Abkühlung des Tenlverflüssigungskreises verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den zweiten Vorkühlkreis ein analoger, dritter Vorkühlkreis vor den Teilverflüssigungskreis geschaltet wird, um diesen noch tiefer abzukühlen und so eine erhöhte Teilverflüssigungsrate zu erzielen.
5. 5. Kolbenexpansionsmaschine für das Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß je Vorkühlkreis ein eigener, wärmegeschützter Zylinder bzw. eine Zylindergruppe angeordnet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 879 951; deutsche Patentschriften Nr. 8o6 443, 511 567.