專利名稱：用于使富含烴類的餾份液化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份液化的方法，其中富含烴類的餾份 在與至少一個(gè)冷卻循環(huán)的冷卻劑或冷卻劑混合物方向相反地進(jìn)行間接熱交換的情況下實(shí) 施冷卻及液化，并臨時(shí)儲存經(jīng)液化的富含烴類的餾份。
背景技術(shù)：
此類用于使含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份液化的方法尤其是用于天然氣液化過程， 并且早已是在現(xiàn)有技術(shù)中已知的。早期通常需要使包含在此類餾份中的所有甲烷液化。其 原因是天然氣價(jià)格高，而且在高效發(fā)電站中發(fā)電所達(dá)到的總效率明顯優(yōu)于通過在燃?xì)廨啓C(jī) 中燃燒天然氣所能達(dá)到的總效率。通常天然氣中的氮含量為1至5體積％。因?yàn)閮Υ娴慕?jīng)液化的天然氣產(chǎn)品(LNG) 中允許的氮含量不得超過1體積％的值，僅能很有效地避免非期望的傾翻(Roll-Over)效 應(yīng)，所以此類天然氣并未完全液化。若液化過程的循環(huán)壓縮機(jī)具有電力驅(qū)動，而且無法在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒天然氣，則 在儲存LNG時(shí)產(chǎn)生的返罐氣體(Tankrilckgas)或蒸發(fā)氣體(Boil-Off-Gas)目前就在殘氣 網(wǎng)絡(luò)(Restgasnetz)中壓縮。若不設(shè)置殘氣網(wǎng)絡(luò)，則試圖集成其中可以燃燒殘余氣體的燃 氣輪機(jī)。比較大的天然氣液化過程例如理解為液化效率大于2mtpa LNG的LNG-基底負(fù)載 設(shè)備，在此過程中借助用于分離出氮?dú)獾乃^的脫氮裝置(NRU)對蒸發(fā)氣體進(jìn)行后期處 理。將在此獲得的甲烷返回式液化或者作為可燃?xì)怏w送入燃?xì)廨啓C(jī)。若在較小的液化過程 的情況下待液化的粗煤氣中的氮含量大于1體積％，則不設(shè)置前述的氮分離就無法實(shí)現(xiàn)在 LNG生產(chǎn)過程中的高的甲烷產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于使含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份液化的此類方法，利用該 方法可以將甲烷產(chǎn)率提高至接近100%。為了實(shí)現(xiàn)該目的，建議用于使含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份液化的方法，其特征在 于，在使富含烴類的餾份液化期間實(shí)施氮分離，并將在儲存經(jīng)液化的餾份時(shí)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣 體餾份壓縮及返回式液化，其中蒸發(fā)氣體餾份與同一冷卻循環(huán)方向相反地進(jìn)行返回式液 化，并且也對該餾份實(shí)施氮分離。用于使富含烴類的餾份液化的本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案的特征在于，-在氮分離期間獲得的氮?dú)怵s份的殘余甲烷含量允許將該氮?dú)怵s份排放至大氣中 或者作為低熱量(niederkalorig)可燃?xì)怏w使用，-在氮分離期間獲得的氮?dú)怵s份的殘余甲烷含量小于5體積％，優(yōu)選小于1體-在至少一個(gè)分離機(jī)和/或至少一個(gè)精餾塔中進(jìn)行氮分離，其中在設(shè)置多個(gè)分離
3機(jī)和/或精餾塔的情況下它們優(yōu)選以級聯(lián)的方式布置，和/或在不同的壓力下運(yùn)行，-將待進(jìn)行返回式液化的蒸發(fā)氣體餾份在送至液化過程之前和/或在液化過程中 但仍在送至氮分離之前混入待液化的富含烴類的餾份中，-待進(jìn)行返回式液化的蒸發(fā)氣體餾份與待液化的富含烴類的餾份一起壓縮，-將待液化的富含烴類的餾份在氮分離之前分離出重的烴類、C2+烴和/或C3+烴，-若在至少一個(gè)精餾塔中進(jìn)行氮分離，則將待液化的富含烴類的餾份的支流作為 精餾塔的塔底中的汽提氣流送入精餾塔或其中至少一個(gè)精餾塔，和/或?qū)⒋夯母缓瑹N 類的餾份的支流在精餾塔或其中一個(gè)精餾塔的重沸器中冷卻，并作為其他的進(jìn)料流送入精 餾塔或其中至少一個(gè)精餾塔，-若在至少一個(gè)精餾塔中進(jìn)行氮分離，則利用設(shè)置在精餾塔中的冷凝器調(diào)節(jié)由精 餾塔排出的氮?dú)怵s份中的氮含量?，F(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)在富含烴類的餾份的液化過程中進(jìn)行氮分離。由此降低待液 化的富含烴類的餾份中的氮含量，使得(儲存的)LNG產(chǎn)品中的氮含量優(yōu)選低于1體積％。 根據(jù)本發(fā)明對在儲存LNG產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體餾份實(shí)施返回式液化，從而不會丟失其中 所含的甲烷。根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)氮分離，使得在該過程中獲得的氮?dú)怵s份中的殘余甲烷含量 低，以至于該餾份優(yōu)選在減壓及獲得制冷之后無需額外的后期處理即可直接排放至大氣。因?yàn)樵诖夯母缓瑹N類的餾份中所含的所有甲烷原則上均可在LNG產(chǎn)品中獲 得，所以利用根據(jù)本發(fā)明的液化方法可以將LNG液化過程的甲烷產(chǎn)率提高至接近100%。與已知的液化過程不同，不再需要設(shè)置額外的用于處理蒸發(fā)氣體餾份的NRU，其尤 其是在較小的液化過程中是不成比例地成本高昂的。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的氮分離需要更大的能量消耗。但這低于液化過程的總能量需求 的10%。此外，除了分離機(jī)或精餾塔以外，不需要其他決定成本的機(jī)器。下面依照圖1和2中所示的實(shí)施例更詳細(xì)地闡述根據(jù)本發(fā)明用于使含有氮?dú)獾母?含烴類的餾份液化的方法及其另外的實(shí)施方案。


圖1所示為在分離機(jī)D中實(shí)現(xiàn)氮分離的實(shí)施方案；圖2所示為本發(fā)明方法的實(shí)施方案，其中在精餾塔T中進(jìn)行氮分離。
具體實(shí)施例方式將含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份經(jīng)由管道1送入任選設(shè)置的預(yù)清潔單元R中。其包 括在低的粗煤氣壓力下預(yù)壓縮以及通常的去除co2和汞以及干燥。隨后將如此預(yù)處理的餾 份經(jīng)由管道2送入熱交換器E1，并在其中進(jìn)行冷卻或者已經(jīng)部分液化。熱交換器E1通常作為板式熱交換器或者作為纏繞式熱交換器實(shí)現(xiàn)。在相應(yīng)地大 容量的情況下，任選設(shè)置多個(gè)相互平行排列的熱交換器。與至少一個(gè)任意實(shí)現(xiàn)的在圖1和2中僅由用于將冷卻劑或冷卻劑混合物導(dǎo) 入或?qū)С鰺峤粨Q器E1的管道段20和21所圖示的冷卻循環(huán)方向相反地使富含烴類的 餾份冷卻及液化。冷卻循環(huán)優(yōu)選作為膨脹循環(huán)(Expander-kreislauf)或混合循環(huán)(Gemischkreislauf)而構(gòu)成。一種或多種用于其中的冷卻劑和/或冷卻劑混合物可以在熱 交換器E2中預(yù)先冷卻和/或在圖2所示的實(shí)施例的情況下于熱交換器E3中加熱。若分離機(jī)D上游的壓力的大小使得，不減壓就不能在分離機(jī)D中分離成液相和氣 相，在閥門a中減壓并作為兩相流送入分離機(jī)D，則經(jīng)冷卻或者已經(jīng)部分液化的餾份經(jīng)由 管道3從熱交換器E1排出。在分離機(jī)D的頂部經(jīng)由管道4排出具有殘余甲烷含量的富含 氮?dú)獾酿s份，其可以用作低熱量可燃?xì)怏w。該富含氮?dú)獾酿s份在閥門b中制冷做功膨脹 (kalteleistend entsparmt)，在此在熱交換器E2中利用該制冷，并經(jīng)由管道5排出至圖1 中未示出的可燃?xì)怏w網(wǎng)絡(luò)。若待液化的富含烴類的餾份包含較重的烴類，則優(yōu)選在氮分離之前分離該較重的 烴類。該分離可以在SKW分離機(jī)、脫乙烷塔、脫丙烷塔等中進(jìn)行。若液化過程的周圍存在低熱量氣體的燃燒器，則圖1中所示的本發(fā)明方法的實(shí)施 例是特別有意義的。在此情況下，在分離機(jī)D的頂部排出的氮?dú)怵s份4以獲得制冷的方式 進(jìn)行加熱(熱交換器E2)，及任選在圖1中未示出的壓縮之后作為低熱量可燃?xì)怏w送至該燃 燒器或者該可燃?xì)怏w網(wǎng)絡(luò)。僅代替分離機(jī)D，還可設(shè)置由多個(gè)分離機(jī)組成的分離機(jī)級聯(lián)。它的分離機(jī)優(yōu)選在不 同的壓力下運(yùn)行，從而更佳地分離含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份，并節(jié)省壓縮能量。由分離機(jī)D的底部經(jīng)由管道6排出氮含量低的液體餾份，并在熱交換器E1中進(jìn)一 步液化。調(diào)節(jié)該液體餾份的氮含量，從而在儲存的經(jīng)液化的天然氣中存在小于1體積％的 氮。這也可能通過額外的在分離機(jī)D底部的重沸器而實(shí)現(xiàn)，或者通過用作汽提氣體的含有 氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份的支流而實(shí)現(xiàn)。該汽提氣流可以在熱交換器E1中預(yù)先冷卻。經(jīng)由 管道7將如此獲得的LNG液體產(chǎn)品在閥門c中減壓之后送入儲存器S。若從分離機(jī)D經(jīng)由 管道6排出的液體餾份已經(jīng)在液化過程的冷端產(chǎn)生，則還可將其直接送入儲存容器S，從而 任選設(shè)置泵?，F(xiàn)在在儲存器S中儲存的LNG產(chǎn)品的氮含量小于1體積％。若需要在壓縮機(jī)V中 進(jìn)行單級或多級壓縮，并重新送入液化過程，則將在儲存器S中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體經(jīng)由管道8 從儲存器S排出。如圖1和2中所示，可以在送至粗煤氣壓縮和/或熱交換器E1之前已經(jīng) 將蒸發(fā)氣體餾份混入待液化的富含烴類的餾份中，和/或在熱交換器E1自身的通道內(nèi)進(jìn)行 冷卻或者部分液化。在各種情況下在送入分離機(jī)D或精餾塔T中之前組合引導(dǎo)兩種餾份。圖2中所示的本發(fā)明方法的實(shí)施方案與圖1中所示的實(shí)施方案的區(qū)別在于，代替 分離機(jī)D設(shè)置精餾塔T。本發(fā)明方法的該實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)在于，精餾塔T的塔頂氣體4的氮 含量可以調(diào)節(jié)至任意低的值。精餾塔T具有為了調(diào)節(jié)塔頂氣體4的氮含量而提供制冷的冷 凝器E3。若塔頂氣體4用作低熱量可燃?xì)怏w，則還可將待液化的含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾 份的支流代替熱交換器E3用作外部回流(Fremdrilcklauf)。有利地引導(dǎo)任選經(jīng)預(yù)處理的待液化的餾份的支流經(jīng)由管道9通過重沸器E4，通過 重沸器E4使所儲存的LNG產(chǎn)品的氮含量保持在低于1體積％，隨后在閥門d中減壓，并作 為額外的進(jìn)料流經(jīng)由管道9'送入精餾塔T。此外還可將待液化的餾份的支流在熱交換器 E1中部分冷卻之前或之后直接用作精餾塔T塔底中的汽提氣流。若經(jīng)由管道6從精餾塔T排出的液體餾份已經(jīng)在液化過程的冷端產(chǎn)生，則還可將 其直接送入儲存容器S，從而任選設(shè)置泵。
權(quán)利要求
用于使含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份液化的方法，其中富含烴類的餾份在與至少一個(gè)冷卻循環(huán)的冷卻劑或冷卻劑混合物方向相反地進(jìn)行間接熱交換的情況下實(shí)施冷卻及液化，并臨時(shí)儲存經(jīng)液化的富含烴類的餾份，其特征在于，在使富含烴類的餾份液化期間實(shí)施氮分離(D、T)，并將在儲存(S)經(jīng)液化的餾份時(shí)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體餾份(8)壓縮(V)及返回式液化(E1)，其中蒸發(fā)氣體餾份與同一冷卻循環(huán)(20、21)方向相反地進(jìn)行返回式液化，并且也對該餾份實(shí)施氮分離(D、T)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在氮分離(D、T)期間獲得的氮?dú)怵s份的殘余 甲烷含量允許將該氮?dú)怵s份排放至大氣中或者作為低熱量可燃?xì)怏w使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在氮分離(D、T)期間獲得的氮?dú)怵s份的 殘余甲烷含量小于5體積％，優(yōu)選小于1體積％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，在至少一個(gè)分離機(jī)(D)和/或至少一 個(gè)精餾塔(T)中進(jìn)行氮分離(D、T)，其中在設(shè)置多個(gè)分離機(jī)和/或精餾塔的情況下它們優(yōu) 選以級聯(lián)的方式布置，和/或在不同的壓力下運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于，將待進(jìn)行返回式液化的蒸發(fā)氣體餾份 (8)在送至液化過程之前和/或在液化過程中但仍在送至氮分離(D、T)之前混入待液化的 富含烴類的餾份(1)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法，其特征在于，待進(jìn)行返回式液化的蒸發(fā)氣體餾份 (8)與待液化的富含烴類的餾份(1) 一起壓縮。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于，將待液化的富含烴類的餾份(1)在氮 分離(D、T)之前分離出重的烴類、C2+烴和/或C3+烴。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的方法，其中在至少一個(gè)精餾塔中進(jìn)行氮分離，其特征在 于，將待液化的富含烴類的餾份的支流(9、9')作為精餾塔(T)的塔底中的汽提氣流送入 精餾塔(T)或其中至少一個(gè)精餾塔(T)，和/或?qū)⒋夯母缓瑹N類的餾份的支流(9、9') 在精餾塔(T)或其中一個(gè)精餾塔(T)的重沸器(E4)中冷卻，并作為其他的進(jìn)料流送入精餾 塔(T)或其中至少一個(gè)精餾塔(T)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的方法，其中在至少一個(gè)精餾塔中進(jìn)行氮分離，其特征在 于，利用設(shè)置在精餾塔(T)中的冷凝器(E3)調(diào)節(jié)由精餾塔(T)排出的氮?dú)怵s份(4)中的氮 含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于使含有氮?dú)獾母缓瑹N類的餾份液化的方法，其中富含烴類的餾份在與至少一個(gè)冷卻循環(huán)的冷卻劑或冷卻劑混合物方向相反地進(jìn)行間接熱交換的情況下實(shí)施冷卻及液化，并臨時(shí)儲存經(jīng)液化的富含烴類的餾份。根據(jù)本發(fā)明在使富含烴類的餾份液化期間實(shí)施氮分離(D、T)，并將在儲存(S)經(jīng)液化的餾份時(shí)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體餾份(8)壓縮(V)及返回式液化(E1)，其中蒸發(fā)氣體餾份與同一冷卻循環(huán)(20、21)方向相反地進(jìn)行返回式液化，并且也對該餾份實(shí)施氮分離(D、T)。
文檔編號F25J3/08GK101852534SQ20101015496
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者H·施密特 申請人:林德股份公司