DE102004023814A1 - Process and apparatus for liquefying a hydrocarbon-rich stream - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, aufweisend eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade, gegen die die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes erfolgt, wobei der erste der drei Kältemittelgemischkreisläufe der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der eigentlichen Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, und aufweisend mehrere ein- oder mehrstufige Verdichter, die der Verdichtung der Kältemittelgemische dienen, beschrieben.
Erfindungsgemäß werden die Verdichter (V2, V3, V3', V4) zu zwei Verdichtersträngen zusammengefasst und der Antrieb der Verdichter (V2, V3, V3', V4) erfolgt durch zwei identische oder zwei annähernd identische Antriebe (GT1, GT2).The invention relates to a method and apparatus for liquefying a hydrocarbon-rich stream, particularly a natural gas stream, comprising a mixed refrigerant cycle cascade consisting of three mixed refrigerant cycles against which liquefaction of the hydrocarbon-rich stream occurs, the first of the three pre-cooling mixed refrigerant cycles, the second mixed refrigerant cycle the actual liquefaction and the third refrigerant mixture cycle of the supercooling of the liquefied hydrocarbon-rich stream is used, and comprising a plurality of single or multi-stage compressor, which serve to compress the refrigerant mixtures described.
According to the invention, the compressors (V2, V3, V3 ', V4) are combined into two compressor trains and the compressors (V2, V3, V3', V4) are driven by two identical or two approximately identical drives (GT1, GT2).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes gegen eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade erfolgt, wobei der erste der drei Kältemittelgemischkreisläufe der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der eigentlichen Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, und wobei die Kältemittelgemische einer ein- oder mehrstufigen Verdichtung unterworfen werden.The The invention relates to a process for liquefying a hydrocarbon-rich Stromes, in particular a natural gas stream, wherein the liquefaction of the hydrocarbon-rich stream versus one of three mixed refrigerant cycles Refrigerant mixture cycle cascade takes place, wherein the first of the three refrigerant mixture cycles of pre-cooling, the second refrigerant mixture cycle the actual liquefaction and the third mixed refrigerant cycle the hypothermia of the liquefied Hydrocarbon-rich stream is used, and where the refrigerant mixtures subjected to a single or multi-stage compaction.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, aufweisend eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade gegen die die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes erfolgt, wobei der erste der drei Kältemittelgemischkreisläufe der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der eigentlichen Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, und aufweisend mehrere ein- oder mehrstufige Verdichter, die der Verdichtung der Kältemittelgemische dienen.Further The invention relates to a device for liquefying a Hydrocarbon-rich stream, in particular a natural gas stream, comprising one consisting of three mixed refrigerant circuits Refrigerant mixture cycle cascade against the liquefaction the hydrocarbon-rich stream takes place, the first of the three refrigerant mixture cycles of pre-cooling, the second refrigerant mixture cycle the actual liquefaction and the third mixed refrigerant cycle the hypothermia of the liquefied Hydrocarbon-rich stream, and having several or multi-stage compressors that compress the refrigerant mixtures serve.

Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 bekannt. Mit der Zitierung der deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 sei deren Offenbarungsgehalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen.One generic method as well as a generic device for liquefying a hydrocarbon-rich stream is from the German patent application 197 16 415 known. With the citation of the German patent application 197 16 415 their disclosure content is in the disclosure content of the present patent application.

Erdgasverflüssigungsanlagen werden entweder als so genannte LNG-Baseload-Plants – also Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas zur Versorgung mit Erdgas als Primärenergie – oder als so genannte Peak-Shaving-Plants – also Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas zur Deckung des Spitzenbedarfs – ausgelegt.LNG plants are either as so-called LNG Baseload Plants - ie plants for liquefaction of natural gas for the supply of natural gas as primary energy - or as so-called peak shaving plants - ie plants for liquefaction natural gas to meet peak demand.

LNG-Baseload-Plants werden im Regelfall mit Kältekreisläufen betrieben, die aus Kohlenwasserstoffgemischen bestehen. Diese Gemischkreisläufe sind energetisch effizienter als Expander-Kreisläufe und ermöglichen bei den großen Verflüssigungsleistungen der Baseload-Plants entsprechend relativ niedrige Energieverbräuche.LNG Baseload Plants are usually operated with refrigeration cycles, which consist of hydrocarbon mixtures. These mixture cycles are energetically more efficient than expander circuits and allow for the large liquefaction services the baseload plants accordingly relatively low energy consumption.

Bei gattungsgemäßen Verflüssigungsverfahren dient grundsätzlich der erste Gemischkreislauf der Vorkühlung, der zweite Gemischkreislauf der Verflüssigung und der dritte Gemischkreislauf der Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes bzw. Erdgases.at generic liquefaction process serves basically the first mixture cycle of the pre-cooling, the second mixture cycle the liquefaction and the third mixture cycle is the subcooling of the hydrocarbon rich Electricity or natural gas.

Zwischen der Vorkühlung und der Verflüssigung findet – sofern erforderlich – die Abtrennung von höhersiedenden Kohlenwasserstoffen statt. Das sind mindestens diejenigen Komponenten des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes bzw. Erdgases, die bei der nachfolgenden Abkühlung ausfrieren würden – also C5+-Kohlenwasserstoffe und Aromate. Oftmals werden zudem diejenigen Kohlenwasserstoffe – gemeint sind hierbei insbesondere Propan und Butan –, die den Heizwert des verflüssigten Erdgases unerwünscht erhöhen würden, vor der Verflüssigung abgetrennt.Between the pre-cooling and the liquefaction takes place - if necessary - the separation of higher-boiling hydrocarbons instead. These are at least those components of the hydrocarbon-rich stream or natural gas to be liquefied that would freeze out on subsequent cooling - ie C 5+ hydrocarbons and aromatics. Often, in addition, those hydrocarbons, meaning propane and butane in particular, which would undesirably increase the calorific value of the liquefied natural gas, are separated off prior to liquefaction.

Dieses Abtrennen von höhersiedenden Kohlenwasserstoffen geschieht üblicherweise dadurch, dass eine so genannte HHC(Heavy Hydrocarbon)-Kolonne (im englischen Sprachgebrauch 'Scrub Column' genannt), die der Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffe sowie von Benzol aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom dient, vorgesehen wird. Eine derartige Verfahrensführung ist ebenfalls in der bereits erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 beschrieben; siehe bspw. deren 2 sowie die zugehörige Figurenbeschreibung.This separation of higher boiling hydrocarbons is usually done by a so-called HHC (Heavy Hydrocarbon) Column (called Scrub Column in English), which serves to separate the heavy hydrocarbons and benzene from the liquefied hydrocarbon-rich stream, is provided. Such a procedure is also described in the already mentioned German Patent Application 197 16 415; see, for example, their 2 as well as the associated figure description.

Durch die Vorgabe dieses Schnittes zwischen denjenigen Komponenten des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, die schließlich das verflüssigte Produkt darstellen – es sind dies im Wesentlichen Methan und Ethan – und denjenigen Komponenten, die aus den vorgenannten Gründen abgetrennt werden (müssen), wird bei gegebenem Rohgasdruck das Temperaturniveau der Abtrennung dieser Komponenten aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom – im Folgenden als C3+-Abtrennung bezeichnet – in vergleichsweise engen Grenzen festgelegt.By specifying this section between those components of the hydrocarbon-rich stream to be liquefied, which are finally the liquefied product - these are essentially methane and ethane - and those components which are (have to) be separated for the above reasons, given Crude gas pressure, the temperature level of the separation of these components from the hydrocarbon-rich stream to be liquefied - hereinafter referred to as C 3+ separation - set in relatively narrow limits.

Wird der erste Gemischkreislauf nunmehr ausschließlich zur Vorkühlung des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes vor dieser C3+-Abtrennung verwendet, entfällt auf diesen zwangsläufig ein Anteil an der Gesamtverdichterleistung von etwa 40 bis 50 %, während sich die restliche Verdichterleistung von 60 bis 50 % auf den zweiten sowie den dritten Gemischkreislauf verteilt.If the first mixture cycle is now used exclusively for precooling the hydrocarbon-rich stream to be liquefied prior to this C 3+ separation, this inevitably accounts for approximately 40 to 50% of the total compressor capacity, while the remaining compressor capacity is 60 to 50%. distributed to the second and the third mixture cycle.

Im Sinne einer wirtschaftlichen Ausnutzung der verfügbaren Verdichter und Antriebe ist es jedoch wünschenswert, dass die (Kreislauf)Verdichter der drei Gemischkreisläufe in etwa die gleiche Antriebsleistung, also jeweils ca. 33,33 % der Gesamtantriebsleistung, erhalten. Dies gilt insbesondere für große Verflüssigungsanlagen mit einer Verflüssigungsleistung größer 5 Millionen Tonnen LNG pro Jahr, da die Zahl der verfügbaren Verdichter und Antriebe für derartige Größenordnungen stark eingeschränkt ist. Durch eine Vereinheitlichung der Antriebe und Verdichter der drei Kältekreisläufe kann die mit erprobten Antrieben bzw. Verdichtern erreichbare Verflüssigungsleistung des Verflüssigungsprozesses maximiert werden. Eine entsprechende Lösung bzw. Verfahrensweise ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 103 44 030 beschrieben; mit der Zitierung dieser Patentanmeldung sei deren Offenbarungsgehalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen.In terms of economic utilization of the available compressors and drives, however, it is desirable that the (cycle) compressor of the three mixture cycles in about the same drive power, ie each about 33.33% of the total drive power received. This is especially true for large liquefaction plants with a liquefaction capacity of more than 5 million tonnes LNG per year, as the number of available compressors and drives for such sizes is severely limited. By standardizing the drives and compressors of the three refrigeration circuits, the condensing capacity of the liquefaction process achievable with proven drives or compressors can be maximized. A corresponding solution or procedure is described in the unpublished German patent application 103 44 030; with the citation of this patent application whose disclosure content is included in the disclosure of the present patent application.

Die deutsche Patentanmeldung 103 44 030 zeigt einen gattungsgemäßen Verflüssigungsprozess, bei dem die Verdichter der Kältemittelgemischkreisläufe von drei im Wesentlichen identischen Antrieben angetrieben werden. Antriebe – dies gilt insbesondere für Gasturbinen – sind doch nur in diskreten Leistungsstufen verfügbar. In Abhängigkeit von der gewählten Prozess- bzw. Anlagengröße ist deshalb oftmals eine Verwendung von drei identischen Antrieben nicht zweckmäßig. Vielmehr wäre es ausreichend, wenn die erforderliche Antriebsleistung statt durch drei lediglich durch zwei identische oder zwei annähernd identische Antriebe erbracht werden könnte.The German patent application 103 44 030 shows a generic liquefaction process, in which the compressors of the mixed refrigerant circuits of three substantially identical drives are driven. Drives - this is true especially for Gas turbines - are but only available in discrete power levels. Dependent on from the chosen one Process or plant size is therefore often a use of three identical drives not appropriate. Much more would it be sufficient if the required drive power instead of through three only by two identical or two approximately identical Drives could be provided.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung anzugeben, das bzw. die dem vorgenannten Problem Rechnung trägt.task The present invention is a generic method as well as a generic device which takes account of the abovementioned problem.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird verfahrensseitig vorgeschlagen, dass die Verdichter zu zwei Verdichtersträngen zusammengefasst werden und der Antrieb der Verdichter durch zwei identische oder zwei annähernd identische Antriebe erfolgt.to solution This object is proposed in the method that the compressor to two compressor trains be summarized and the drive of the compressor by two identical or two approximate identical drives takes place.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter zu zwei Verdichtersträngen zusammengefasst sind und den Verdichtern zwei identische oder annähernd identische Antriebe zugeordnet sind.The inventive device is characterized in that the compressors combined into two compressor trains are and the compressors two identical or nearly identical Drives are assigned.

Unter dem Begriff "annähernd identische Antriebe" seien Antriebe zu verstehen, die sich in ihrer Leistung um nicht mehr als 5 % voneinander unterscheiden.Under the term "approximately identical Drives "are Understand engines that are no longer in their power than 5% different from each other.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen es nunmehr, die erforderliche Antriebsleistung aller Verdichter durch lediglich zwei identische beziehungsweise annähernd identische Antriebe bereit zu stellen.The inventive method as well as the device according to the invention enable it now, the required drive power of all compressors by only two identical or approximately identical To provide drives.

Hierbei sind die Antriebe vorzugsweise als Gasturbinen, Elektromotoren und/oder Dampfturbinen ausgebildet.in this connection the drives are preferably as gas turbines, electric motors and / or Steam turbines formed.

Die Erfindung weiterbildend wird für den Fall, dass zwischen den beiden Verdichtersträngen ein Leistungsunterschied besteht, vorgeschlagen, dass dem leistungsstärkeren Verdichterstrang ein Generator und dem leistungsschwächeren Verdichterstrang ein Elektromotor zugeordnet sind und der Generator mit dem Elektromotor gekoppelt wird.The Invention is developing for the case that between the two compressor strands a performance difference proposed that the more powerful compressor train Generator and the weaker one Compressor train are associated with an electric motor and the generator with is coupled to the electric motor.

Die an dem Generator anfallenden Überschussleistung kann dem Elektromotor zugeführt werden, so dass dieser den Antrieb des leistungsschwächeren Verdichterstranges unterstützen kann.The on the generator resulting excess power can be fed to the electric motor, so that it can support the drive of the lower-power compressor line.

Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie weitere Ausgestaltungen des- bzw. derselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The inventive method, the device according to the invention and further embodiments of the same, which are subject matters of the dependent claims, be in the following with reference to the embodiment shown in the figure explained in more detail.

Bei der anhand der Figur beschriebenen Verfahrensweise erfolgt die Abkühlung und Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, der über Leitung 1 dem Wärmetauscher E1 zugeführt wird, gegen eine Kältemittelgemischkreislaufkaskade, bestehend aus drei Kältemittelgemischkreisläufen. Diese weisen im Regelfall unterschiedliche Zusammensetzungen auf, wie sie bspw. in der vorerwähnten deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 beschrieben sind.In the procedure described with reference to the figure, the cooling and liquefaction of the hydrocarbon-rich stream, which takes place via line 1 the heat exchanger E1 is supplied, against a mixed refrigerant cycle cascade, consisting of three mixed refrigerant circuits. These generally have different compositions, as described, for example, in the aforementioned German Patent Application 197 16 415.

Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird im Wärmetauscher E1 gegen die beiden verdampfenden Kältemittelgemischteilströme 4b und 4d des ersten Gemischkreislaufes 4a bis 4e abgekühlt und anschließend über Leitung 1a einer lediglich als Black-Box dargestellten Trenneinheit S zugeführt.The hydrocarbon-rich stream to be liquefied is in the heat exchanger E1 against the two evaporating refrigerant mixture partial streams 4b and 4d of the first mixture cycle 4a to 4e cooled and then via line 1a supplied to a separation unit S shown only as a black box.

In dieser Trenneinheit S erfolgt die vorbeschriebene C3+-Abtrennung, wobei die aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom abgetrennten Komponenten über die Leitung 1b aus der Trenneinheit S abgezogen werden.In this separation unit S, the above-described C 3+ separation takes place, wherein the separated from the hydrocarbon-rich stream to be liquefied components via the line 1b are deducted from the separation unit S.

Entsprechend einer vorteilhaften, in der Figur nicht dargestellten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zumindest ein Teilstrom eines der beiden Teilströme 3b und 3d des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes 3a bis 3e, auf den im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, für die Kältebereitstellung in der Abtrenneinheit S verwendet wird. Hierbei wird die Wahl, von welchem der beiden Teilströme 3b und/oder 3d wiederum zumindest ein Teilstrom für diese Kältebereitstellung herangezogen wird, von dem in der Abtrenneinheit S erforderlichen Temperatumiveau(s) bestimmt werden.According to an advantageous, not shown in the figure embodiment of the method according to the invention, at least a partial flow of one of the two partial streams 3b and 3d of the second refrigerant mixture cycle 3a to 3e , will be discussed in more detail below, is used for the provision of refrigeration in the separation unit S. Here, the choice of which of the two partial streams 3b and or 3d again in order to use at least one partial flow for this provision of refrigeration, the temperature level (s) required in the separation unit S is determined.

Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird sodann über Leitung 1c einem zweiten Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem gegen den verdampfenden Kältemittelgemischteilstrom 3b des zweiten Kältekreislaufes 3a bis 3b verflüssigt.The hydrocarbon-rich stream to be liquefied is then sent via line 1c fed to a second heat exchanger E2 and in this against the evaporating refrigerant mixture partial stream 3b of the second refrigeration cycle 3a to 3b liquefied.

Nach erfolgter Verflüssigung wird der Kohlenwasserstoff-reiche Strom über Leitung 1d einem dritten Wärmetauscher E3 zugeführt und in diesem gegen den Kältemittelgemischstrom 2b des dritten Kältekreislaufes 2a bis 2c unterkühlt. Das unterkühlte Flüssigprodukt wird anschließend über Leitung 1e seiner weiteren Verwendung zugeführt.After liquefaction, the hydrocarbon-rich stream via line 1d fed to a third heat exchanger E3 and in this against the mixed refrigerant flow 2 B of the third refrigeration cycle 2a to 2c supercooled. The supercooled liquid product is then passed through line 1e fed to its further use.

Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Verdichter V2, V3, V3' sowie V4 der Kältekreisläufe 2a bis 2c, 3a bis 3f und 4a bis 4e erfindungsgemäß nunmehr zu zwei Verdichtersträngen zusammengefasst. Hierbei wird der erste Verdichterstrang von dem Verdichter V4 des Vorkühlkreislaufes sowie dem Hochdruck-Verdichter V3 des Verflüssigungskreislaufes gebildet, während der zweite Verdichterstrang von dem Verdichter V2 des Unterkühlungskreislaufes sowie dem Niederdruck-Verdichter V3' des Verflüssigungskreislaufes gebildet ist. Als gleichwertige Alternative ist eine Ausführung anzusehen, bei der die Verdichter V4 und V3' den ersten Verdichterstrang und die Verdichter V2 und V3 den zweiten Verdichterstrang bilden.As can be seen from the figure, the compressors V2, V3, V3 'and V4 of the refrigeration circuits 2a to 2c . 3a to 3f and 4a to 4e According to the invention now summarized to two compressor trains. In this case, the first compressor train is formed by the compressor V4 of the precooling circuit and the high-pressure compressor V3 of the liquefying circuit, while the second compressor train is formed by the compressor V2 of the subcooling circuit and the low-pressure compressor V3 'of the liquefying circuit. As an equivalent alternative, an embodiment is to be considered in which the compressors V4 and V3 'form the first compressor train and the compressors V2 and V3 form the second compressor train.

Der Kreislaufverdichter des Verflüssigungskreislaufes wird erfindungsgemäß auf zwei Verdichter bzw. Verdichterstränge "aufgeteilt". Dies hat zur Folge, dass – wie nachfolgend noch erläutert wird – ein Teilstrom 3c des Kältemittelgemisches des Verflüssigungskreislaufes einem Niederdruck-Verdichter V3' und ein Teilstrom 3e des Kältemittelgemisches des Verflüssigungskreislaufes einem Hochdruck-Verdichter V3 zugeführt werden. Hierbei verdichten die beiden vorgenannten Verdichter die Kältemittelgemischströme vorzugsweise auf gleiche Enddrücke.The cycle compressor of the liquefaction cycle is "split" according to the invention on two compressor or compressor strands. This has the consequence that - as will be explained below - a partial flow 3c the refrigerant mixture of the liquefaction cycle a low-pressure compressor V3 'and a partial flow 3e the refrigerant mixture of the liquefaction cycle are fed to a high-pressure compressor V3. In this case, the two aforementioned compressors preferably compress the mixed refrigerant streams to the same final pressures.

Beiden Verdichtersträngen ist jeweils ein Antrieb GT1 und GT2 zugeordnet, wobei es sich erfindungsgemäß um zwei identische oder zwei annähernd identische Antriebe handelt.Both compressor trains is in each case assigned a drive GT1 and GT2, which are according to the invention by two identical or two approximate identical drives act.

Geeignete Antriebe sind insbesondere Gasturbinen, Elektromotoren und/oder Dampfturbinen.suitable Drives are in particular gas turbines, electric motors and / or Steam turbines.

In der Figur nicht dargestellt sind die den Verdichtern V2, V3, V3' bzw. V4 nachgeschalteten Kühler bzw. Wärmetauscher, in denen das Kältemittelgemisch gegen ein geeignetes Kühlmedium – bspw. Wasser oder Luft – abgekühlt wird.In not shown in the figure, the compressors V2, V3, V3 'and V4 downstream cooler or heat exchangers, in which the refrigerant mixture against a suitable cooling medium - eg. Water or air - is cooled.

Das im Verdichter V4 verdichtete Kältemittelgemisch des ersten Gemischkreislaufes wird über die Leitung 4a dem Wärmetauscher E1 zugeführt und in diesem nach erfolgter Abkühlung in zwei Teilströme 4b und 4d aufgeteilt. Das Kältemittelgemisch in diesen Teilströmen 4b und 4d wird nach erfolgter Entspannung in den Ventilen d und e bzw. Entspannungsvorrichtungen auf unterschiedlichen Druckniveaus im Wärmetauscher E1 verdampft und anschließend über die Leitung 4c bzw. 4e dem Verdichter V4 vor der ersten Stufe (Teilstrom 4c) bzw. auf einem Zwischendruckniveau (Teilstrom 4e) zugeführt.The compressed in the compressor V4 refrigerant mixture of the first mixture cycle is via the line 4a fed to the heat exchanger E1 and in this after cooling in two partial streams 4b and 4d divided up. The refrigerant mixture in these partial flows 4b and 4d is evaporated after relaxation in the valves d and e or expansion devices at different pressure levels in the heat exchanger E1 and then via the line 4c respectively. 4e the compressor V4 before the first stage (partial flow 4c ) or at an intermediate pressure level (partial flow 4e ).

Das im Verdichter V3 verdichtete Kältemittelgemisch des zweiten Kältekreislaufes 3a bis 3f wird über die Leitungen 3f und 3a den Wärmetauschern E1 und E2 zugeführt und in diesen abgekühlt. Derjenige Teilstrom 3b dieses Kältemittelgemischstromes, der durch den Wärmetauscher E2 geführt wird, wird nach erfolgter Entspannung im Ventil b im Wärmetauscher E2 gegen abzukühlende Verfahrensströme verdampft und anschließend über Leitung 3c der Eingangsstufe des Verdichters V3' zugeführt.The compressed in the compressor V3 refrigerant mixture of the second refrigeration cycle 3a to 3f is over the wires 3f and 3a supplied to the heat exchangers E1 and E2 and cooled in this. The partial flow 3b This mixed refrigerant stream, which is passed through the heat exchanger E2, is vaporized after relaxation in the valve b in the heat exchanger E2 against cooled process streams and then via line 3c the input stage of the compressor V3 'supplied.

Derjenige Teilstrom 3d des Kältemittelgemisches des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes 3a bis 3f, der bereits nach dem Wärmetauscher E1 abgezogen wird, wird im Ventil c entspannt und anschließend im Wärmetauscher E1 gegen abzukühlende Verfahrensströme verdampft, bevor er über Leitung 3e dem Verdichter V3 zugeführt wird. Mit dieser Verfahrensführung trägt der erwähnte Kältemittelgemischteilstrom 3d der Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes im Wärmetauscher E1 bei.The partial flow 3d the refrigerant mixture of the second refrigerant mixture cycle 3a to 3f , which is already withdrawn after the heat exchanger E1, is expanded in the valve c and then evaporated in the heat exchanger E1 against cooling process streams before it via line 3e the compressor V3 is supplied. With this procedure carries the mentioned refrigerant mixture partial stream 3d the pre-cooling of the hydrocarbon-rich stream in the heat exchanger E1 at.

Damit dies erreicht werden kann, muss der für die Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes verwendete Teilstrom 3d des Kältemittelgemisches des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes 3a bis 3f auf einem Druck, der höher ist als der Verdampfungsdruck des Kältemittelgemischteilstromes 3b des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes 3a bis 3f, verdampft werden.For this to be achieved, the partial stream used for precooling the hydrocarbon-rich stream must be used 3d the refrigerant mixture of the second refrigerant mixture cycle 3a to 3f at a pressure higher than the evaporating pressure of the mixed refrigerant partial stream 3b of the second refrigerant mixture cycle 3a to 3f to be evaporated.

Durch die Wahl des Zwischendruckes, auf dem der Kältemittelgemischteilstrom 3e verdampft und dem Verdichter V3 zugeführt wird, und durch die Regelung der Mengenverteilung der beiden Kältemittelgemischteilströme 3b und 3d kann die Aufteilung der Kälteleistung des zweiten Gemischkreislaufes auf die Wärmetauscher E1 und E2 und damit auf die Vorkühlung und Verflüssigung des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes nahezu beliebig eingestellt werden.By choosing the intermediate pressure on which the refrigerant mixture partial stream 3e vaporized and supplied to the compressor V3, and by regulating the quantitative distribution of the two refrigerant mixture partial streams 3b and 3d the distribution of the cooling capacity of the second mixture circuit to the heat exchangers E1 and E2 and thus to the pre-cooling and liquefaction of the hydrocarbon-rich stream to be liquefied can be set almost arbitrarily.

Besteht zwischen den beiden Verdichtersträngen ein Leistungsunterschied, so kann, gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, – wie dies in der Figur auch dargestellt ist – dem leistungsstärkeren Verdichterstrang ein Generator G und dem leistungsschwächeren Verdichterstrang ein Elektromotor M zugeordnet werden. Der mittels des Generators G erzeugte Strom treibt den Elektromotor M an, der dadurch den leistungsschwächeren Verdichterstrang bzw. dessen Antrieb GT2 unterstützt.If there is a difference in performance between the two compressor strands, then, according to an advantageous embodiment of the invention, As is also shown in the figure - the more powerful compressor train, a generator G and the less powerful compressor train an electric motor M are assigned. The power generated by the generator G drives the electric motor M, which thereby supports the less efficient compressor train or its drive GT2.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, schafft somit einen Verflüssigungsprozess, bei dem die Verdichterstränge mit lediglich zwei identischen oder annähernd identischen Antrieben gekoppelt sind. Dadurch kann in einer Vielzahl von Anwendungsfällen eine optimale Anpassung an erhältliche Antriebe realisiert werden, woraus eine Reduzierung der erforderlichen Investitions- und Betriebskosten resultiert.The inventive method for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular a natural gas stream, thus creates a liquefaction process, where the compressor strands with only two identical or nearly identical drives are coupled. This can be in a variety of applications optimal adaptation to available Be realized, resulting in a reduction of the required investment and operating costs results.

Claims (9)

Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes gegen eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade erfolgt, wobei der erste der drei Kältemittelgemischkreisläufe der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der eigentlichen Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, und wobei die Kältemittelgemische einer ein- oder mehrstufigen Verdichtung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter (V2, V3, V3', V4) zu zwei Verdichtersträngen zusammengefasst werden und der Antrieb der Verdichter (V2, V3, V3', V4) durch zwei identische oder zwei annähernd identische Antriebe (GT1, GT2) erfolgt.A method for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular a natural gas stream, wherein the liquefaction of the hydrocarbon-rich stream against a consisting of three mixed refrigerant circuits refrigerant mixed cycle cascade, wherein the first of the three refrigerant mixture precooling, the second mixed refrigerant cycle of the actual liquefaction and the third mixed refrigerant cycle of the Supercooling of the liquefied hydrocarbon-rich stream is used, and wherein the refrigerant mixtures are subjected to a single or multi-stage compression, characterized in that the compressors (V2, V3, V3 ', V4) are combined into two compressor trains and the drive of the compressor (V2 , V3, V3 ', V4) by two identical or two approximately identical drives (GT1, GT2) takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (GT1, GT2) als Gasturbinen, Elektromotoren und/oder Dampfturbinen ausgebildet sind.Method according to claim 1, characterized in that that the drives (GT1, GT2) as gas turbines, electric motors and / or Steam turbines are formed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen den beiden Verdichtersträngen ein Leistungsunterschied besteht, dadurch gekennzeichnet, dass dem leistungsstärkeren Verdichterstrang ein Generator (G) und dem leistungsschwächeren Verdichterstrang ein Elektromotor (M) zugeordnet sind und der Generator (G) mit dem Elektromotor (M) gekoppelt wird.Method according to claim 1 or 2, wherein between the two compressor trains a difference in performance exists, characterized in that the more powerful Compressor train a generator (G) and the less efficient compressor train an electric motor (M) are assigned and the generator (G) with the Electric motor (M) is coupled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom (3d) des Kältemittelgemisches des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes (3a–3f) für die Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes (1–1e) verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one partial flow ( 3d ) of the refrigerant mixture of the second mixed refrigerant cycle ( 3a - 3f ) for the precooling of the hydrocarbon-rich stream ( 1 - 1e ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes (1, 1a, 1c–1e) verwendete Teilstrom (3d) des Kältemittelgemisches des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes (3a–3f) auf einem Druck, der höher ist als der Verdampfungsdruck des restlichen Teilstromes (3b) des Kältemittelgemisches des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes (3a–3f), verdampft und dem Verdichter (V3) des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes (3a–3f) auf einem Zwischendruckniveau zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the for the pre-cooling of the hydrocarbon-rich stream ( 1 . 1a . 1c - 1e ) used partial flow ( 3d ) of the refrigerant mixture of the second mixed refrigerant cycle ( 3a - 3f ) at a pressure which is higher than the evaporation pressure of the remaining partial flow ( 3b ) of the refrigerant mixture of the second mixed refrigerant cycle ( 3a - 3f ), vaporized and the compressor (V3) of the second mixed refrigerant cycle ( 3a - 3f ) is supplied at an intermediate pressure level. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mengen und/oder Verdampfungsdrücke der beiden Teilströme (3b, 3d) des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes (3a–3f) veränderbar sind.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the amounts and / or evaporation pressures of the two partial streams ( 3b . 3d ) of the second mixed refrigerant cycle ( 3a - 3f ) are changeable. Vorrichtung zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, aufweisend eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade gegen die die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes erfolgt, wobei der erste der drei Kältemittelgemischkreisläufe der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der eigentlichen Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, und aufweisend mehrere ein- oder mehrstufige Verdichter, die der Verdichtung der Kältemittelgemische dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter (V2, V3, V3', V4) zu zwei Verdichtersträngen zusammengefasst sind und den Verdichtern (V2, V3, V3', V4) zwei identische oder annähernd identische Antriebe (GT1, GT2) zugeordnet sind.Device for liquefying a hydrocarbon-rich Stream, in particular a natural gas stream, comprising one of three Refrigerant mixture existing circuits Refrigerant mixture cycle cascade against the liquefaction of the Hydrocarbon-rich stream takes place, with the first of the three Refrigerant mixed cycles of pre-cooling, the second refrigerant mixture cycle the actual liquefaction and the third mixed refrigerant cycle the hypothermia of the liquefied Hydrocarbon-rich Stromes serves, and having a plurality of single or multi-stage compressor, which serve to compress the refrigerant mixtures, characterized in that the compressors (V2, V3, V3 ', V4) combined to form two compressor trains and the compressors (V2, V3, V3 ', V4) are two identical or approximately identical Drives (GT1, GT2) are assigned. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (GT1, GT2) Gasturbinen, Elektromotoren und/oder Dampfturbinen sind.Device according to claim 7, characterized in that that the drives (GT1, GT2) gas turbines, electric motors and / or Steam turbines are. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der zwischen den beiden Verdichtersträngen ein Leistungsunterschied besteht, dadurch gekennzeichnet, dass dem leistungsstärkeren Verdichterstrang ein Generator (G) und dem leistungsschwächeren Verdichterstrang ein Elektromotor (M) zugeordnet sind und der Generator (G) mit dem Elektromotor (M) gekoppelt istApparatus according to claim 7 or 8, wherein between the two compressor trains a difference in performance exists, characterized in that the more powerful Compressor train a generator (G) and the less efficient compressor train an electric motor (M) are assigned and the generator (G) with the Electric motor (M) is coupled
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