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DE10140585A1 - Verfahren zum Abtrennen einer C2-reichen Fraktion aus einer Kohlenwasserstoffreichen Fraktion mit gleichzeitiger C3+-, C4+- und/oder C5+Gewinnung - Google Patents

Verfahren zum Abtrennen einer C2-reichen Fraktion aus einer Kohlenwasserstoffreichen Fraktion mit gleichzeitiger C3+-, C4+- und/oder C5+Gewinnung

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Publication number
DE10140585A1
DE10140585A1 DE2001140585 DE10140585A DE10140585A1 DE 10140585 A1 DE10140585 A1 DE 10140585A1 DE 2001140585 DE2001140585 DE 2001140585 DE 10140585 A DE10140585 A DE 10140585A DE 10140585 A1 DE10140585 A1 DE 10140585A1
Authority
DE
Germany
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rich fraction
demethanizer
deethanizer
ethanizer
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2001140585
Other languages
English (en)
Inventor
Hans Schmidt
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE2001140585 priority Critical patent/DE10140585A1/de
Priority to NO20023888A priority patent/NO20023888L/no
Publication of DE10140585A1 publication Critical patent/DE10140585A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abtrennen einer C¶2¶-reichen Fraktion aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion mit gleichzeitiger C¶3+¶-, C¶4+¶- und/oder C¶5+¶-Gewinnung, wobei die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion entspannt, mehrstufig partiell kondensiert und in wenigstens einem Demethanizer und wenigstens einem Deethanizer aufgetrennt wird, beschrieben. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird der Deethanizer (E) auf dem gleichen oder einem höheren Druck als der Demethanizer (M) betrieben und die am Kopf des Deethanizers (E) abgezogene C¶2¶-reiche Fraktion (9) wird zumindest zeitweilig wenigstens teilweise der am Kopf des Demethanizers (M) abgezogenen C¶1¶-reichen Fraktion (11, 11') zugeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen einer C2-reichen Fraktion aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion mit gleichzeitiger C3+-, C4+- und/oder C5+- Gewinnung, wobei die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion entspannt, mehrstufig partiell kondensiert und in wenigstens einem Demethanizer und wenigstens einem Deethanizer aufgetrennt wird.
  • Kommt es bei gattungsgemäßen Verfahren zum Abtrennen einer C2-reichen Fraktion zu einer Unterbrechung der Abnahme dieser C2-reichen Fraktion aus dem Prozess, kann der Betrieb der gleichzeitigen C3+-, C4+- und/oder C5+-Gewinnung nur dadurch aufrecht erhalten werden, indem die C2-reiche Fraktion wenigstens zu einem großen Teil abgefackelt und damit ungenutzt vernichtet wird.
  • Diese Situation tritt besonders häufig während der Inbetriebnahme von neuen Anlagen auf. Derartige Anlagen werden oftmals im Wesentlichen durch die vorgenannten höherwertigen C3+-, C4+- sowie C5+-Produkte amortisiert. Diese, als Flüssigkeiten anfallenden Produktströme können im Gegensatz zu der abgetrennten C2-reichen Fraktion kostengünstig in atmosphärischen gekühlten Tanks (zwischen)gelagert werden.
  • Kommt es daher zu einer Unterbrechung der Abnahme der gewonnenen C2-reichen Fraktion und soll gleichzeitig die Produktion bzw. Gewinnung der C3+- Kohlenwasserstoffe aufrecht erhalten werden, so muss die C2-reiche Fraktion - wie beschrieben - abgefackelt und damit vernichtet werden. Dies bedeutet zum einen einen Wertstoffverlust und stellt zum anderen eine Schädigung der Umwelt dar.
  • Prinzipiell wäre es zwar möglich, derartige gattungsgemäße Verfahren auch für die alleinige Gewinnung einer C3+-reichen Fraktion auszulegen, jedoch erfordert dies ein grundlegend geändertes Anlagendesign, woraus wiederum erhebliche Mehrkosten resultieren würden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abtrennen einer C2-reichen Fraktion aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion mit gleichzeitiger C3+-, C4+- und/oder C5+-Gewinnung anzugeben, das auch bei der Unterbrechung der Abnahme der gewonnen C2-reichen Fraktion wirtschaftlich arbeitet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Deethanizer auf dem gleichen oder einem höheren Druck als der Demethanizer betrieben wird und die am Kopf des Deethanizers abgezogene C2-reiche Fraktion zumindest zeitweilig wenigstens teilweise der am Kopf des Demethanizers abgezogenen C1-reichen Fraktion zugeführt wird.
  • Kommt es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abtrennen einer C2-reichen Fraktion zu einer Unterbrechung der Abnahme der C2-reichen Fraktion aus dem Prozess, kann der Betrieb der gleichzeitigen C3+-, C4+- und/oder C5+-Gewinnung nunmehr dadurch aufrecht erhalten werden, indem die C2-reiche Fraktion wenigstens teilweise der am Kopf des Demethanizers abgezogenen C1-reichen Fraktion zugeführt wird. Ein Abfackeln dieser C2-reichen Fraktion ist somit nicht mehr erforderlich.
  • Da erfindungsgemäß der Deethanizer auf dem gleichen oder einem höheren Druck als der Demethanizer betrieben wird, kann die Zuspeisung der C2+-reichen Fraktion zu der am Kopf des Demethanizers abgezogenen C1-reichen Fraktion ohne ein vorheriges Pumpen der C2+-reichen Fraktion auf einen höheren Druck erfolgen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aus dem Sumpf des Demethanizers abgezogene Flüssigfraktion, die dem Deethanizer zugeführt wird, wenigstens auf einem Druck bereitgestellt, der es erlaubt, dass das Kopfprodukt des Deethanizers dem Kopfprodukt des Demethanizers - ohne eine zusätzliche Verdichtung des Kopfproduktes des Deethanizers - zugemischt werden kann. Dies kann - wie nachfolgend anhand der Figurenbeschreibung erläutert werden wird - mittels einer zwischen Demethanizer und Deethanizer vorzusehenden Pumpe erfolgen.
  • Alternativ dazu kann jedoch auch mittels einer entsprechenden räumlichen Anordnung von Demethanizer und Deethanizer ein Druckgefälle zwischen Demethanizer und Deethanizer realisiert werden.
  • Insbesondere dann, wenn eine Abnahme der gewonnenen C2-reichen Fraktion nicht erfolgt bzw. erfolgen kann, können - entsprechend einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens - eine oder mehrere der nachfolgenden Maßnahmen a) bis d) durchgeführt werden:
    • a) Erhöhung der Temperatur des dem Demethanizer aufgegebenen Rücklaufstromes um bis zu 20 K, vorzugsweise um 10 bis 15 K
    • b) Verringerung der Menge oder Unterbrechung der Zuführung des dem Demethanizer aufgegebenen Rücklaufstromes
    • c) Erhöhung der Temperatur der der Entspannung zugeführten Kohlenwasserstoffreichen Fraktion um bis zu 20 K, vorzugsweise um 10 bis 15 K
    • d) Erhöhung der Sumpftemperatur des Demethanizers um bis zu 15 K, vorzugsweise um 5 bis 10 K.
  • Die Maßnahme a) lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass das Fremdkälteangebot für die Abkühlung der aufzutrennenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion - also des Rohgases - verringert wird; gleiches gilt für die Maßnahme c).
  • Wird wenigstens eine der Maßnahmen a) bis d) realisiert, so reduziert sich die C2+- Konzentration im Sumpf des Demethanizers auf etwa 70 bis 85% der Designmenge, was eine entsprechende Entlastung des dem Demethanizers nachgeschalteten Deethanizers zur Folge hat.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bleiben während der Realisierung der vorgenannten Maßnahmen die Temperatur und/oder die Temperaturverhältnisse im Demethanizer (M) unverändert, während der Druck im Deethanizer (E) unverändert bleibt oder angehoben wird.
  • Während bei normaler Verfahrensweise etwa 99,9% der C3-Kohlenwasserstoffe, die im Einsatz- bzw. Rohgas enthalten sind, gewonnen werden, werden im Falle der entsprechend der Erfindung veränderten Betriebsweise noch etwa 97,7% der C3- Kohlenwasserstoffe im Sumpf des Demethanizers gewonnen. Der Verlust an C3- Kohlenwasserstoffen beschränkt sich somit auf ca. 2% und ist daher nahezu vernachlässigbar. Allerdings werden auf Grund der höheren Temperatur im Deethanizer ca. 20 bis 50% des C3-Produktes mitkondensiert und gelangen dadurch in das sog. Sales- bzw. Verkaufsgas. Nunmehr kann jedoch die gesamte C2-reiche Fraktion in die C1-reiche Fraktion - dies ist das sog. Verkaufsgas - zurückgeführt werden, wodurch keine diesbezüglichen Verluste entstehen.
  • Sofern die vorgenannten Verluste an C3-Kohlenwasserstoffen nicht tolerierbar sind, kann der Kondensator des Deethanizers für eine Totalkondensation - ggf. bei höherem Druck - ausgelegt werden, wodurch jedoch der Kältemittelbedarf auf dieser Druckstufe erhöht wird. Ferner erhöht sich der apparative Aufwand, da ein größerer Reboller sowie eine größere Reinjektionspumpe erforderlich werden.
  • Da in einigen Staaten aufgrund entsprechend strenger Umweltrichtlinien ein Abfackeln der C2- oder C2+-reichen Fraktion nicht erlaubt ist und bei einer Unterbrechung der Abnahme dieser Fraktion die gesamte Anlage stillgelegt werden müsste, wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens überhaupt erst ein Weiterbetrieb der Anlage auch bei einer Unterbrechung der Abnahme des C2-Produktes ermöglicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche sind, seien im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Über Leitung 1 wird die zu zerlegende Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion - das sog. Rohgas - dem Prozess zugeführt und in dem Wärmetauscher E1 gegen anzuwärmende Verfahrensströme, auf die im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, sowie ggf. gegen einen oder mehrere, in der Figur der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Kältemittel und/oder Zwischenheizungen des Demethanizers M abgekühlt, partiell kondensiert, in Flüssig- und Gasphase getrennt (Ströme 2 bzw. 3) und - eventuell nach einer kälteleistenden Entspannung bzw. mit oder ohne weitere Abkühlung im Wärmetauscher E1 - dem Demethanizer M zugeführt. In der Figur nicht dargestellt sind die in den Leitungen 2 und/oder 3' ggf. vorzusehenden Entspannungsventile.
  • Über Leitung 12 wird dem Demethanizer M ein Rücklaufstrom, der im Wärmetauscher E1 ab- bzw. unterkühlt wird, zugeführt.
  • Am Kopf des Demethanizers M wird eine C1-reiche Fraktion - das sog. Verkaufsgas - gewonnen und über Leitung 11 abgezogen. Diese Fraktion wird im Wärmetauscher E1 gegen abzukühlende Verfahrensströme angewärmt und über Leitung 11' beispielsweise einer ein- oder mehrstufigen, in der Figur nicht dargestellten Verdichtung und anschließend einer Pipeline zugeführt.
  • Die Sumpfheizung des Demethanizers M sei durch die Leitung 4 sowie den darin angeordneten Wärmetauscher E2 dargestellt.
  • Aus dem Sumpf des Demethanizers M wird über Leitung 5 eine C2+-reiche Flüssigfraktion abgezogen, mittels der Pumpe P1 auf den in dem Deethanizer E herrschenden Druck gepumpt und anschließend dem Kopf des Deethanizers E zugeführt.
  • Auch der Deethanizer E weist eine Sumpfheizung auf, die durch die Leitung 6 sowie den darin angeordneten Wärmetauscher E3 dargestellt ist.
  • Aus dem Sumpf des Deethanizers E wird über Leitung 7 eine C3+-reiche Flüssigfraktion abgezogen und ggf. einer Nachbehandlung, wie beispielsweise einer weiteren ein- oder mehrstufigen Zerlegung, zugeführt.
  • Am Kopf des Deethanizers E wird über Leitung 8 eine C2+-reiche Gasfraktion abgezogen, im Wärmetauscher E4 partiell kondensiert und dem Abscheider D2 zugeführt.
  • Am Kopf des Abscheiders D2 wird über Leitung 9 eine C2-reiche Produktfraktion abgezogen und - ggf. nach einer Anwärmung, CO2-Entfernung mit Einstellung des Wassertaupunktes - einer Ethylenanlage als Rohstoff zugeführt; diese Verfahrensführung bzw. dieser Betriebszustand ist in der Figur nicht dargestellt.
  • Aus dem Sumpf des Abscheiders D2 wird über Leitung 10 eine C2+-reiche Fraktion abgezogen und im Normalbetrieb über Leitung 10' mittels der Pumpe P2 als Rücklauf auf den Kopf des Deethanizers E zurückgegeben.
  • Im Falle der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nunmehr die C2- reiche Produktfraktion über Leitung 9 der aus dem Kopf des Demethanizer M über Leitung 11 abgezogenen C1-reichen Gasfraktion zugespeist.
  • Die Zuführung der C2-reichen Fraktion über Leitung 9 zu dem Verkaufsgas erfolgt hierbei an einer von der Temperatur und dem Druck geeigneten Stelle während der Anwärmung der über Leitung 11 am Kopf des Demethanizers M abgezogenen Verkaufsgasfraktion. Dadurch wird die Kältenutzung der zugeführten C2-reichen Flüssigfraktion maximiert und gleichzeitig der Fremdkältebedarf auf der Niederdruckseite verringert. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die im Regelfall vorzusehende Verdichtung des Verkaufsgases geringfügig höher belastet wird.
  • Alternativ dazu kann die C2-reiche Flüssigfraktion dem Verkaufsgas auch erst nach dessen Verdichtung und vor dem der Verdichtung nachgeschalteten Kühler zugeführt werden. Dies hätte den Vorteil, dass der Kühlmittelbedarf des Verkaufsgaskühlers verringert wird und der Verkaufsgasverdichter keine höhere Belastung erfährt. Denkbar wäre zudem eine Kombination aus den beiden vorbeschriebenen Verfahrensvarianten.

Claims (6)

1. Verfahren zum Abtrennen einer C2-reichen Fraktion aus einer Kohlenwasserstoffreichen Fraktion mit gleichzeitiger C3+-, C4+- und/oder C5+-Gewinnung, wobei die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion entspannt, mehrstufig partiell kondensiert und in wenigstens einem Demethanizer und wenigstens einem Deethanizer aufgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Deethanizer (E) auf dem gleichen oder einem höheren Druck als der Demethanizer (M) betrieben wird und die am Kopf des Deethanizers (E) abgezogene C2-reiche Fraktion (9) zumindest zeitweilig wenigstens teilweise der am Kopf des Demethanizers (M) abgezogenen C1- reichen Fraktion (11, 11') zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Sumpf des Demethanizers (M) abgezogene Flüssigfraktion (5), die dem Deethanizer (E) zugeführt wird, wenigstens auf einem Druck bereitgestellt, der es erlaubt, dass das Kopfprodukt (8, 9) des Deethanizers (E) dem Kopfprodukt (11, 11') des Demethanizers (M), ohne eine zusätzliche Verdichtung des Kopfproduktes (8, 9) des Deethanizers (E), zugemischt werden kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zeitweilig, insbesondere dann, wenn eine Abnahme der gewonnenen C2-reichen Fraktion nicht erfolgt, eine oder mehrere der nachfolgenden Maßnahmen a) bis d) durchgeführt werden:
a) Erhöhung der Temperatur des dem Demethanizer (M) aufgegebenen Rücklaufstromes (2, 3''') um bis zu 20 K, vorzugsweise um 10 bis 15 K
b) Verringerung der Menge oder Unterbrechung der Zuführung des dem Demethanizer (M) aufgegebenen Rücklaufstromes (2, 3''')
c) Erhöhung der Temperatur der der Entspannung (T) zugeführten Kohlenwasserstoffreichen Fraktion (3") um bis zu 20 K, vorzugsweise um 10 bis 15 K
d) Erhöhung der Sumpftemperatur des Demethanizers (M) um bis zu 15 K, vorzugsweise um 5 bis 10 K.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass mehrere der unter a) bis d) genannten Maßnahmen durchgeführt werden, diese zeitgleich oder zumindest zeitweilig überlappend durchgeführt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und/oder die Temperaturverhältnisse im Demethanizer (M) unverändert bleiben, während der Druck im Deethanizer (E) unverändert bleibt oder angehoben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der am Kopf des Deethanizers (E) abgezogenen C2-reichen Fraktion (9) zu der am Kopf des Demethanizers (M) abgezogenen C1-reichen Fraktion (11, 11') vor und/oder nach einer möglichen Verdichtung der C1-reichen Fraktion erfolgt.
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