EP4414645A1 - Verfahren zur stickstoff-abtrennung aus lng - Google Patents

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EP4414645A1
EP4414645A1 EP23020073.5A EP23020073A EP4414645A1 EP 4414645 A1 EP4414645 A1 EP 4414645A1 EP 23020073 A EP23020073 A EP 23020073A EP 4414645 A1 EP4414645 A1 EP 4414645A1
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EP
European Patent Office
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fraction
methane
nitrogen
rich
stripping
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23020073.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Gwinner
Bernd Jungfer
Ana-Maria Lamuela Calvo
Sonja Burr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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Priority to AU2023429570A priority patent/AU2023429570A1/en
Priority to PCT/EP2023/025520 priority patent/WO2024165118A1/de
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Definitions

  • a liquefied methane-rich fraction is obtained, especially LNG (liquefied natural gas), which is temporarily stored or immediately used for further purposes.
  • LNG liquefied natural gas
  • the required nitrogen specification of the liquefied methane-rich fraction is usually adjusted by depressurizing the liquefied methane-rich fraction to a low pressure.
  • the supercooling conditions of the liquefied methane-rich fraction determine the nitrogen content of the liquefied methane-rich fraction after its expansion. If the expansion effect is not sufficient to achieve the specified nitrogen specification, a stripping process can be provided by means of which nitrogen is separated from the liquefied methane-rich fraction.
  • the stripping process or the stripping column used for it is operated by means of a reboiler provided in the sump area and/or the supply of a partial flow of the not yet liquefied methane-rich fraction as a stripping medium.
  • the nitrogen-rich gas fraction withdrawn at the top of the stripping column whose nitrogen content is between 20 and 40 mol%, is usually used as fuel gas for the upstream liquefaction process of the methane-rich fraction. If use as fuel gas is not possible, cryogenic separation is often used.
  • This nitrogen-rich gas fraction is divided into a nitrogen-rich and a methane-rich gas or liquid fraction.
  • the liquefied methane-rich fraction (100) is first subcooled in the reboiler E4 against an evaporating bottom stream (109) of the stripping column (T) and, after being expanded (a), fed to the stripping column (T) to a pressure between 1.2 and 2.5 bar.
  • a nitrogen-depleted methane-rich liquid fraction (101) is fed from the bottom of the stripping column (T) for further use, if necessary with the aid of a pump (P1).
  • a partial stream of the methane-rich fraction to be liquefied is fed to the stripping column (T) as stripping medium (102), where it is cooled in the heat exchanger E1 and expanded to a pressure between 1.2 and 2.5 bar before being fed to the stripping column (T) (b).
  • a nitrogen-enriched fraction (103) is withdrawn, the nitrogen content of which is between 20 and 40 mol%.
  • This fraction is warmed in a heat exchanger (E1) against the stripping medium (102) to be cooled, compressed to a pressure between 25 and 50 bar (C1) and then (104) after cooling in a further heat exchanger (E2) against process streams to be heated, fed to the bottom area of a high-pressure column (T1).
  • a low-pressure column (T2) is arranged above the high-pressure column (T1), with both columns being connected to one another via a reflux condenser (K). While the high-pressure column (T1) is usually operated at a pressure between 22 and 29 bar, the pressure of the low-pressure column (T2) is between 1.6 and 2.2 bar.
  • a methane-rich liquid fraction (105) is withdrawn from the bottom of the high-pressure column (T1), cooled in another heat exchanger (E3) against process streams to be heated and fed via a valve (c) to the middle section of the low-pressure column (T2).
  • a nitrogen-rich liquid fraction (106) is withdrawn, cooled against process streams to be heated (E3) and fed via a valve (d) to the low-pressure column (T2) above the feed point of the methane-rich liquid fraction (105).
  • a Partial stream of the withdrawn nitrogen-rich liquid fraction is fed to the high pressure column (T1) as reflux (106').
  • a nitrogen-rich gas fraction (107) is withdrawn, warmed against process streams to be cooled (E2, E3) and then released into the atmosphere.
  • a methane-rich liquid fraction (108) is withdrawn from the bottom of the low-pressure column (T2) by means of a pump (P2), warmed against process streams to be cooled and evaporated (E2, E3) and then compressed to the pressure of the methane-rich fraction to be liquefied (C2). This fraction is then fed to the methane-rich fraction to be liquefied at a suitable point.
  • the methane-rich liquid fraction (108) can also be mixed directly with the methane-rich liquid fraction (101) obtained in the stripping column (T). However, this requires that an external cooling supply is available for cooling the process streams described above in the heat exchangers (E2, E3).
  • the object of the present invention is to provide a generic method for separating a nitrogen-enriched fraction from a liquefied methane-rich, nitrogen-containing fraction, which can be retrofitted to existing plants without the need for any significant process-related connection to other plant components.
  • a process which is characterized in that at least a partial stream of the re-evaporated methane-rich liquid fraction is fed to the stripping process as a stripping medium.
  • the method according to the invention makes it possible to separate a nitrogen-rich fraction from a liquefied, nitrogen-containing methane-rich fraction and to separate the separated nitrogen-rich fraction into a nitrogen-rich gas fraction and a methane-rich liquid fraction in an independent part of the plant, which essentially does not require any process-related interaction with other parts of the entire liquefaction plant. This means that existing plants can also be easily retrofitted.
  • the liquefied methane-rich fraction (1) is first subcooled in a reboiler (E4) against an evaporating bottom stream (25) of the stripping column (T) and, after being expanded (a) to a pressure between 1.2 and 2.5 bar, is fed to the stripping column (T).
  • This expansion (a) advantageously takes place in an expander. It is also advantageous if the liquefied methane-rich fraction (1) is in subcooled form.
  • a nitrogen-depleted methane-rich liquid fraction (2) is withdrawn from the bottom of the stripping column (T), if necessary with the aid of a pump (P1), and fed to further use.
  • a nitrogen-enriched fraction (3) is withdrawn, the nitrogen content of which is between 20 and 40 mol-%.
  • This fraction is warmed in a heat exchanger (E1) against the stripping medium to be cooled, which will be discussed below, compressed to a pressure between 25 and 50 bar (C1) and then (4) after cooling in a further heat exchanger (E2) against process streams to be heated, fed to the bottom region of a high-pressure column (T1).
  • a low-pressure column (T2) is arranged above the high-pressure column (T1), with both columns being connected to one another via a reflux condenser (K).
  • a methane-rich liquid fraction (5) is withdrawn from the bottom of the high-pressure column (T1), cooled in another heat exchanger (E3) against process streams to be heated and fed to the middle section of the low-pressure column (T2) via a valve (c).
  • a nitrogen-rich liquid fraction (6) is withdrawn in the top section of the high-pressure column (T1), cooled against process streams to be heated (E3) and fed to the low-pressure column (T2) above the feed point of the methane-rich liquid fraction (5) via a valve (d).
  • a partial flow of the withdrawn nitrogen-rich liquid fraction is fed to the high-pressure column (T1) as reflux (6').
  • a nitrogen-rich gas fraction (10) is withdrawn, warmed against process streams to be cooled (E2, E3) and then at least partially released to the atmosphere (11).
  • a partial stream (12) of this nitrogen-rich gas fraction is mixed with the nitrogen-enriched fraction (3) withdrawn from the stripping column (T) before it is compressed. This process allows the setting of an optimal and constant composition of the nitrogen-enriched fraction (4) to be compressed.
  • a methane-rich liquid fraction (7) is withdrawn from the bottom of the low-pressure column (T2) by means of a pump (P2).
  • this fraction is warmed up against process streams to be cooled and evaporated (E2, E3), and after its cooling (E1) against the nitrogen-enriched fraction (3) withdrawn from the stripping column (T), it is expanded (e) to a pressure between 1.2 and 2.5 bar and fed to the stripping column (T) as a stripping medium (8).
  • the methane-rich liquid fraction (7) withdrawn from the bottom of the low-pressure column (T2) is first also warmed up against process streams to be cooled (E3). A portion of this fraction (19) is then subcooled against a bottom stream (25) in the reboiler (E4) of the stripping column (T) and thus serves as a heating medium.
  • the liquefied methane-rich fraction (1) can also be incorporated as a heating stream in the reboiler (E4) before it is expanded (a).
  • This methane-rich fraction (19) is then separated into two partial streams (20, 21). One of the partial streams (20) is expanded to a pressure between 1.2 and 2.5 bar (h) and fed directly to the stripping column (T).
  • the other partial stream (21) is returned to the non-subcooled partial stream of the methane-rich fraction (18).
  • This methane-rich fraction is now warmed and evaporated (E2) against the nitrogen-enriched fraction (4) to be cooled, and after cooling in the heat exchanger E1 it is expanded to a pressure between 1.2 and 2.5 bar (j) and also fed to the stripping column (T) as stripping medium (8).
  • the inventive supply of at least a partial stream (8, 20) of the methane-rich fraction (7) withdrawn from the bottom of the low-pressure column (T2) as stripping medium of the stripping column (T) also does not require any compression of this fraction in the two embodiments described above.
  • the process according to the invention can react flexibly to a changing composition of the methane-rich fraction (1) fed to the stripping column (T) as well as to partial load operation. Due to the integration of cold and the fact that compression of the methane-rich fraction (7) withdrawn from the low-pressure column (T2) is not required, the process according to the invention is highly efficient in terms of energy consumption and investment costs.
  • the methane-rich fraction (30) is compressed (C2) to a pressure between 35 and 60 bar after evaporation and superheating (E3, E2).
  • the compressed methane-rich fraction is then liquefied (E1) against the nitrogen-enriched fraction (3) withdrawn from the stripping column (T). It is then expanded to a pressure of 1.2 to 2.5 bar (e) and fed to the stripping column (T) as a two-phase stripping medium (31).
  • a partial stream of the partially or fully compressed methane-rich fraction (32) can be released. Due to the compression (C2), this stream can be used both as high-pressure fuel gas and as a pretreated feed stream for re-liquefaction.
  • a partial stream of the methane-rich fraction (30) can be directly expanded (g) to a pressure between 1.2 and 2.5 bar before the compressor (C2) and fed to the stripping column (T) as additional stripping medium (33).
  • the stripping column (T) can be operated at a lower pressure and thus the nitrogen-depleted methane-rich liquid fraction (2) can be released at a lower temperature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen einer Stickstoff-angereicherten Fraktion aus einer verflüssigten Methan-reichen, Stickstoff-enthaltenden Fraktion, wobei
- die verflüssigte Methan-reiche, Stickstoff-enthaltende Fraktion einem Stripprozess, dem eine Methan-reiche Fraktion als Stripp-Medium zugeführt wird, unterworfen wird,
- in dem Stripprozess eine an Stickstoff-abgereicherte, Methan-reiche Flüssigfraktion und eine Stickstoff-angereicherte Fraktion gewonnen werden,
- die Stickstoff-angereicherte Fraktion verdichtet, abgekühlt und in einem rektifikatorischen Doppelkolonnenprozess in eine Methan-reiche Flüssigfraktion und eine Stickstoff-reiche Gasfraktion aufgetrennt wird, und
- die Methan-reiche Flüssigfraktion und die Stickstoff-reiche Gasfraktion der Abkühlung der Stickstoff-angereicherten Fraktion dienen.
Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teilstrom (8, 20, 31, 33) der wiederverdampften Methan-reichen Flüssigfraktion (7) dem Stripprozess (T) als Stripp-Medium zugeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen einer Stickstoff-angereicherten Fraktion aus einer verflüssigten Methan-reichen, Stickstoff-enthaltenden Fraktion,wobei
    • die verflüssigte Methan-reiche, Stickstoff-enthaltende Fraktion einem Stripprozess, dem eine Methan-reiche Fraktion als Stripp-Medium zugeführt wird, unterworfen wird,
    • in dem Stripprozess eine an Stickstoff-abgereicherte, Methan-reiche Flüssigfraktion und eine Stickstoff-angereicherte Fraktion gewonnen werden,
    • die Stickstoff-angereicherte Fraktion verdichtet, abgekühlt und in einem rektifikatorischen Doppelkolonnenprozess in eine Methan-reiche Flüssigfraktion und eine Stickstoff-reiche Gasfraktion aufgetrennt wird, und
    • die Methan-reiche Flüssigfraktion und die Stickstoff-reiche Gasfraktion der Abkühlung der Stickstoff-angereicherten Fraktion dienen.
  • Bei der Verflüssigung einer Methan-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, erhält man eine verflüssigte Methan-reiche Fraktion, insbesondere LNG (Liquefied Natural Gas), die zwischengespeichert oder unmittelbar ihrer weiteren Verwendung zugeführt wird. Die geforderte Stickstoff-Spezifikation der verflüssigten Methan-reichen Fraktion wird üblicherweise mittels Entspannung der verflüssigten Methan-reichen Fraktion auf niedrigen Druck eingestellt.
  • Die Unterkühlungsbedingungen der verflüssigten Methan-reichen Fraktion bestimmen den Stickstoff-Gehalt der verflüssigten Methan-reichen Fraktion nach deren Entspannung. Sofern der Entspannungseffekt nicht ausreicht, die vorgegebene Stickstoff-Spezifikation zu erreichen, kann ein Stripp-Prozess vorgesehen werden, mittels dem aus der verflüssigten Methan-reichen Fraktion Stickstoff abgetrennt wird. Betrieben wird der Stripp-Prozess bzw. die dafür verwendete Strippkolonne mittels eines im Sumpfbereich vorgesehenen Aufkochers und/oder der Zuführung eines Teilstromes der noch nicht verflüssigten Methan-reichen Fraktion als Stripp-Medium. Die am Kopf der Strippkolonne abgezogene Stickstoff-reiche Gasfraktion, deren Stickstoff-Gehalt zwischen 20 und 40 mol-% beträgt, wird im Regelfall als Brenngas für den vorgeschalteten Verflüssigungsprozess der Methan-reichen Fraktion genutzt. Ist eine Nutzung als Brenngas nicht möglich, wird oftmals eine kryogene Auftrennung dieser Stickstoff-reichen Gasfraktion in eine Stickstoff- und eine Methan-reiche Gas- bzw. Flüssigfraktion realisiert.
  • Diese zum Stand der Technik zählende Verfahrensweise wird nachfolgend anhand der in der Figur 1 dargestellten Verfahrensführung näher erläutert.
  • Die verflüssigte Methan-reiche Fraktion (100) wird zunächst im Reboiler E4 gegen einen verdampfenden Sumpfstrom (109) der Strippkolonne (T) unterkühlt und nach Entspannung (a) auf einen Druck zwischen 1.2 und 2.5 bar der Strippkolonne (T) zugeführt. Aus dem Sumpf der Strippkolonne (T) wird eine an Stickstoff-abgereicherte Methan-reiche Flüssigfraktion (101), ggf. unter Zuhilfenahme einer Pumpe (P1), ihrer weiteren Verwendung zugeführt. Als Stripp-Medium (102) wird der Strippkolonne (T) ein Teilstrom der zu verflüssigenden Methan-reichen Fraktion zugeführt, wobei diese im Wärmetauscher E1 abgekühlt und vor ihrer Zuführung in die Strippkolonne (T) auf einen Druck zwischen 1.2 und 2.5 bar entspannt wird (b).
  • Am Kopf der Strippkolonne (T) wird eine Stickstoff-angereicherte Fraktion (103) abgezogen, deren Stickstoff-Gehalt zwischen 20 und 40 mol-% beträgt. Diese Fraktion wird in einem Wärmetauscher (E1) gegen das abzukühlende Stripp-Medium (102) angewärmt, auf einen Druck zwischen 25 und 50 bar verdichtet (C1) und anschließend (104) nach Abkühlung in einem weiteren Wärmetauscher (E2) gegen anzuwärmende Verfahrensströme dem Sumpfbereich einer Hochdruckkolonne (T1) zugeführt. Oberhalb der Hochdruckkolonne (T1) ist eine Niederdruckkolonne (T2) angeordnet, wobei beide Kolonnen über einen Rücklaufkondensator (K) miteinander verbunden sind. Während die Hochdruckkolonne (T1) üblicherweise bei einem Druck zwischen 22 und 29 bar betrieben wird, liegt der Druck der Niederdruckkolonne (T2) zwischen 1.6 und 2.2 bar.
  • Aus dem Sumpf der Hochdruckkolonne (T1) wird eine Methan-reiche Flüssigfraktion (105) abgezogen, in einem weiteren Wärmetauscher (E3) gegen anzuwärmende Verfahrensströme abgekühlt und über ein Ventil (c) dem mittleren Bereich der Niederdruckkolonne (T2) zugeführt. Im Kopfbereich der Hochdruckkolonne (T1) wird eine Stickstoff-reiche Flüssigfraktion (106) abgezogen, gegen anzuwärmende Verfahrensströme abgekühlt (E3) und über ein Ventil (d) der Niederdruckkolonne (T2) oberhalb des Zuspeisepunktes der Methan-reichen Flüssigfraktion (105) zugeführt. Ein Teilstrom der abgezogenen Stickstoff-reichen Flüssigfraktion wird der Hochdruckkolonne (T1) als Rücklauf (106') aufgegeben.
  • Am Kopf der Niederdruckkolonne (T2) wird eine Stickstoff-reiche Gasfraktion (107) abgezogen, gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt (E2, E3) und anschließend an die Atmosphäre abgegeben. Aus dem Sumpf der Niederdruckkolonne (T2) wird eine Methan-reiche Flüssigfraktion (108) mittels einer Pumpe (P2) abgezogen, gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt und verdampft (E2, E3) sowie anschließend auf den Druck der zu verflüssigenden Methan-reichen Fraktion verdichtet (C2). Sodann wird diese Fraktion der zu verflüssigenden Methan-reichen Fraktion an geeigneter Stelle zugeführt. Alternativ kann die Methan-reiche Flüssigfraktion (108) auch direkt der in der Strippkolonne (T) gewonnenen Methan-reichen Flüssigfraktion (101) zugemischt werden. Dies setzt jedoch voraus, dass für die Abkühlung der vorbeschriebenen Verfahrensströme in den Wärmetauschern (E2, E3) eine externe Kältebereitstellung vorhanden ist.
  • Die vorbeschriebene Verfahrensführung erfordert eine verfahrenstechnische Interaktion mit anderen Anlagenteilen der gesamten Verflüssigungsanlage - bei der es sich üblicherweise um eine Erdgas-Verflüssigungsanlage handelt -, wie bspw. dem Brenngas-System, der Kältebereitstellung, etc. Bei der Neukonzeption einer Anlage stellt dies kein grundsätzliches Problem dar. Anders verhält es sich jedoch, wenn eine derartige, der Stickstoff-Abtrennung aus einer Methan-reichen Flüssigfraktion, insbesondere aus LNG dienende Verfahrensführung in eine bereits projektierte oder im Betrieb befindliche Anlage integriert werden soll. Dies ist dann gewünscht oder erforderlich, wenn sich die Zusammensetzung, insbesondere der Stickstoffgehalt der zu verflüssigenden Methan-reichen Fraktion ändert oder ein standardisierter Verflüssigungsprozess, insbesondere ein aus mehreren parallelen Strängen bestehender Verflüssigungsprozess, verwendet wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abtrennen einer Stickstoff-angereicherten Fraktion aus einer verflüssigten Methan-reichen, Stickstoff-enthaltenden Fraktion anzugeben, dass bei bereits bestehenden Anlagen nachgerüstet werden kann, ohne dass es einer nennenswerten, verfahrenstechnischen Verbindung mit anderen Anlagenteilen bedarf.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein Teilstrom der wiederverdampften Methan-reichen Flüssigfraktion dem Stripprozess als Stripp-Medium zugeführt wird.
  • Erfindungsgemäß kann darauf verzichtet werden, dem Stripprozess von außen eine Methan-reiche Flüssigfraktion als Stripp-Medium zuzuführen. Diese Aufgabe wird nunmehr von der aus dem Sumpf der Niederdruckkolonnen abgezogenen Methan-reiche Flüssigfraktion oder einem Teilstrom dieser Fraktion übernommen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Abtrennung einer Stickstoff-reichen Fraktion aus einer verflüssigten, Stickstoff-enthaltenden Methan-reichen Fraktion sowie die Auftrennung der abgetrennten Stickstoff-reichen Fraktion in eine Stickstoff-reiche Gasfraktion und eine Methan-reiche Flüssigfraktion in einem eigenständigen Anlagenteil zu realisieren, der im Wesentlichen auf eine verfahrenstechnische Interaktion mit anderen Anlagenteilen der gesamten Verflüssigungsanlage verzichten kann. Somit ist auch ein Nachrüsten bestehender Anlagen problemlos realisierbar.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sei nachfolgend anhand der in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Bei diesen wird die verflüssigte Methan-reiche Fraktion (1) zunächst in einem Reboiler (E4) gegen einen verdampfenden Sumpfstrom (25) der Strippkolonne (T) unterkühlt und nach ihrer Entspannung (a) auf einen Druck zwischen 1.2 und 2.5 bar der Strippkolonne (T) zugeführt. In vorteilhafter Weise erfolgt diese Entspannung (a) in einem Expander. Von Vorteil ist ferner, wenn die verflüssigte Methan-reiche Fraktion (1) in unterkühlter Form vorliegt.
  • Aus dem Sumpf der Strippkolonne (T) wird eine an Stickstoff-abgereicherte Methan-reiche Flüssigfraktion (2), ggf. unter Zuhilfenahme einer Pumpe (P1), abgezogen und ihrer weiteren Verwendung zugeführt. Am Kopf der Strippkolonne (T) wird eine Stickstoff-angereicherte Fraktion (3) abgezogen, deren Stickstoff-Gehalt zwischen 20 und 40 mol-% beträgt. Diese Fraktion wird in einem Wärmetauscher (E1) gegen das abzukühlende Stripp-Medium, auf das im Folgenden noch eingegangen wird, angewärmt, auf einen Druck zwischen 25 und 50 bar verdichtet (C1) und anschließend (4) nach Abkühlung in einem weiteren Wärmetauscher (E2) gegen anzuwärmende Verfahrensströme dem Sumpfbereich einer Hochdruckkolonne (T1) zugeführt. Oberhalb der Hochdruckkolonne (T1) ist eine Niederdruckkolonne (T2) angeordnet, wobei beide Kolonnen über einen Rücklaufkondensator (K) miteinander verbunden sind.
  • Aus dem Sumpf der Hochdruckkolonne (T1) wird eine Methan-reiche Flüssigfraktion (5) abgezogen, in einem weiteren Wärmetauscher (E3) gegen anzuwärmende Verfahrensströme abgekühlt und über ein Ventil (c) dem mittleren Bereich der Niederdruckkolonne (T2) zugeführt. Im Kopfbereich der Hochdruckkolonne (T1) wird eine Stickstoff-reiche Flüssigfraktion (6) abgezogen, gegen anzuwärmende Verfahrensströme abgekühlt (E3) und über ein Ventil (d) der Niederdruckkolonne (T2) oberhalb des Zuspeisepunktes der Methan-reichen Flüssigfraktion (5) zugeführt. Ein Teilstrom der abgezogenen Stickstoff-reichen Flüssigfraktion wird der Hochdruckkolonne (T1) als Rücklauf (6') aufgegeben.
  • Am Kopf der Niederdruckkolonne (T2) wird eine Stickstoff-reiche Gasfraktion (10) abgezogen, gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt (E2, E3) und anschließend, zumindest teilweise an die Atmosphäre abgegeben (11). Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Teilstrom (12) dieser Stickstoff-reichen Gasfraktion der aus der Strippkolonne (T) abgezogenen, Stickstoff-angereicherten Fraktion (3) vor deren Verdichtung zugemischt. Diese Verfahrensführung ermöglicht die Einstellung einer optimalen und konstanten Zusammensetzung der zu verdichtenden Stickstoff-angereicherten Fraktion (4).
    Aus dem Sumpf der Niederdruckkolonne (T2) wird eine Methan-reiche Flüssigfraktion (7) mittels einer Pumpe (P2) abgezogen. Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Fraktion gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt und verdampft (E2, E3), und nach ihrer Abkühlung (E1) gegen die aus der Strippkolonne (T) abgezogene, Stickstoff-angereicherte Fraktion (3) auf einen Druck zwischen 1.2 und 2.5 bar entspannt (e) und der Strippkolonne (T) als Stripp-Medium (8) zugeführt. Hierbei kann ein Teilstrom (9) der angewärmten Methan-reichen Fraktion der aus der Strippkolonne (T) abgezogenen, Stickstoff-angereicherten Fraktion (3) vor deren Verdichtung nach einer Entspannung (f) zugemischt werden.
  • Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die aus dem Sumpf der Niederdruckkolonne (T2) abgezogene Methan-reiche Flüssigfraktion (7) zunächst ebenfalls gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt (E3). Sodann wird ein Teil dieser Fraktion (19) gegen einen Sumpfstrom (25) im Reboiler (E4) der Strippkolonne (T) unterkühlt und dient somit als Heizmedium. Zusätzlich kann auch die verflüssigte Methan-reiche Fraktion (1) vor ihrer Entspannung (a) als Heizstrom im Reboiler (E4) eigebunden werden. Anschließend erfolgt eine Auftrennung dieser Methan-reichen Fraktion (19) in zwei Teilströme (20, 21). Einer der Teilströme (20) wird auf einen Druck zwischen 1.2 und 2.5 bar entspannt (h) und unmittelbar der Strippkolonne (T) zugeführt. Der andere Teilstrom (21) wird zu dem nicht unterkühlten Teilstrom der Methan-reichen Fraktion (18) zurückgeführt. Diese Methan-reiche Fraktion wird nun gegen die abzukühlende Stickstoff-angereicherte Fraktion (4) angewärmt und verdampft (E2), und nach Abkühlung im Wärmetauscher E1 auf einen Druck zwischen 1.2 und 2.5 bar entspannt (j) und ebenfalls der Strippkolonne (T) als Stripp-Medium (8) zugeführt.
  • Die vorbeschriebene Verfahrensführung verbessert die Wärmeintegration zwischen Doppelkolonne (T1, T2) und Strippkolonne (T) und erhöht deren Effizienz.
  • Die erfindungsgemäße Zuführung zumindest eines Teilstromes (8, 20) der aus dem Sumpf der Niederdruckkolonne (T2) abgezogenen Methan-reichen Fraktion (7) als Stripp-Medium der Strippkolonne (T) erfordert bei den beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen zudem keine Verdichtung dieser Fraktion.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann flexibel auf eine sich ändernde Zusammensetzung der der Strippkolonne (T) zugeführten Methan-reichen Fraktion (1) sowie auf einen Teillastbetrieb reagieren. Aufgrund der Kälteintegration und der nicht erforderlichen Verdichtung der aus der Niederdruckkolonne (T2) abgezogenen Methan-reichen Fraktion (7) ist das erfindungsgemäße Verfahren in Bezug auf Energieverbrauch und Investitionskosten hocheffizient.
  • Bei dem in der Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Methan-reiche Fraktion (30) nach Verdampfung und Überhitzung (E3, E2) auf einen Druck zwischen 35 und 60 bar verdichtet (C2). Die verdichtete Methan-reiche Fraktion wird sodann gegen die aus der Strippkolonne (T) abgezogene, Stickstoff-angereicherte Fraktion (3) verflüssigt (E1). Anschließend wird sie auf einen Druck von 1.2 bis 2.5 bar entspannt (e) und der Strippkolonne (T) als zweiphasiges Stripp-Medium (31) zugeführt.
  • Hierbei kann ein Teilstrom der zum Teil oder vollständig verdichteten Methan-reichen Fraktion (32) abgegeben werden. Aufgrund der Verdichtung (C2) kann dieser Strom sowohl als Hochdruck-Brenngas als auch als vorbehandelter Einsatzstrom für eine erneute Verflüssigung verwendet werden.
  • Weiterhin kann ein Teilstrom der Methan-reichen Fraktion (30) vor dem Verdichter (C2) direkt auf einen Druck zwischen 1.2 und 2.5 bar entspannt (g) und der Strippkolonne (T) als zusätzliches Stripp-Medium (33) zugeführt werden.
  • Aufgrund des zusätzlichen Verdichters (C2) kann die Strippkolonne (T) bei einem niedrigeren Druck betrieben und damit die Stickstoff-abgereicherte Methan-reiche Flüssigfraktion (2) bei einer tieferen Temperatur abgegeben werden. Dies bedeutet eine höhere Ausbeute an LNG im Tank, da bei der Entspannung auf Tankdruck - dieser liegt zwischen 1.05 und 1.1 bar-weniger Entspannungsgas entsteht.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Abtrennen einer Stickstoff-angereicherten Fraktion aus einer verflüssigten Methan-reichen, Stickstoff-enthaltenden Fraktion, wobei
    - die verflüssigte Methan-reiche, Stickstoff-enthaltende Fraktion (1) einem Stripprozess (T), dem eine Methan-reiche Fraktion als Stripp-Medium zugeführt wird, unterworfen wird,
    - in dem Stripprozess (T) eine an Stickstoff-abgereicherte, Methan-reiche Flüssigfraktion (2) und eine Stickstoff-angereicherte Fraktion (3) gewonnen werden,
    - die Stickstoff-angereicherte Fraktion (3) verdichtet (C1), abgekühlt (E3) und in einem rektifikatorischen Doppelkolonnenprozess (T1, T2) in eine Methan-reiche Flüssigfraktion (7) und eine Stickstoff-reiche Gasfraktion (10) aufgetrennt wird, und
    - die Methan-reiche Flüssigfraktion (7) und die Stickstoff-reiche Gasfraktion (10) der Abkühlung (E2) der Stickstoff-angereicherten Fraktion (4) dienen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest ein Teilstrom (8, 20, 31, 33) der wiederverdampften Methan-reichen Flüssigfraktion (7) dem Stripprozess (T) als Stripp-Medium zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom (8, 31) der wiederverdampften Methan-reichen Flüssigfraktion (7) vor der Zuführung in den Stripprozess (T) als Stripp-Medium abgekühlt oder zumindest partiell kondensiert wird (E1).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwärmung des Reboilerstromes (25) des Stripprozesses (T) durch eine Unterkühlung zumindest eines Teilstromes der Methan-reichen Flüssigfraktion (19) erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom (20) der Methan-reichen unterkühlten Flüssigfraktion (19) dem Stripprozess (T) zugeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom der wiederverdampften Methan-reichen Fraktion (30) verdichtet (C2), vorzugsweise auf einen Druck zwischen 35 und 60 bar, verflüssigt (E1), entspannt (e) und dem Stripprozess (T) als Stripp-Medium zugeführt wird.
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