DE102005029275A1 - Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes - Google Patents

Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes Download PDF

Info

Publication number
DE102005029275A1
DE102005029275A1 DE200510029275 DE102005029275A DE102005029275A1 DE 102005029275 A1 DE102005029275 A1 DE 102005029275A1 DE 200510029275 DE200510029275 DE 200510029275 DE 102005029275 A DE102005029275 A DE 102005029275A DE 102005029275 A1 DE102005029275 A1 DE 102005029275A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydrocarbon
refrigerant
flow
mixture
liquefying
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Withdrawn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
DE200510029275
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Dr. Bauer
Rainer Sapper
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 DE200510029275 priority Critical patent/DE102005029275A1/de
Priority to AU2006261281A priority patent/AU2006261281A1/en
Priority to BRPI0612316-3A priority patent/BRPI0612316A2/pt
Priority to CNA2006800223253A priority patent/CN101223410A/zh
Priority to PCT/EP2006/005138 priority patent/WO2006136269A1/de
Priority to RU2008101527/06A priority patent/RU2008101527A/ru
Publication of DE102005029275A1 publication Critical patent/DE102005029275A1/de
Priority to NO20080356A priority patent/NO20080356L/no
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0217—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0217—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F25J1/0218—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one or more SCR cycles, e.g. with a C3 pre-cooling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0282—Steam turbine as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0283—Gas turbine as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0284—Electrical motor as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/029—Mechanically coupling of different refrigerant compressors in a cascade refrigeration system to a common driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0295—Shifting of the compression load between different cooling stages within a refrigerant cycle or within a cascade refrigeration system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoffreichen Stromes gegen eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade erfolgt, beschrieben. DOLLAR A Erfindungsgemäß dienen der erste und der zweite Kältemittelgemischkreislauf (2a - 2b, 3a - 3b) der Vorkühlung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf (4a - 4b) der Verflüssigung und Unterkühlung des kohlenwasserstoffreichen Stromes. DOLLAR A Hierbei sind der erste und/oder der zweite Kältemittelgemischkreislauf (2a - 2b, 3a- 3b) vorzugsweise als einstufige Kältemittelgemischkreisläufe ausgelegt, während der dritte Kältemittelgemischkreislauf (4a - 4b) vorzugsweise als ein zweistufiger Kältemittelgemischkreislauf ausgelegt ist.

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.
  • Nachfolgend sei unter dem Begriff "erster Kältemittelgemischkreislauf" immer auch ein Kohlendioxid-Kältemittelkreislauf zu verstehen.
  • Ein gattungsgemäßes Verfahren 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.
  • 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-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.
  • Bei gattungsgemäßen Verflüssigungsverfahren dient bisher grundsätzlich der erste Gemischkreislauf der Vorkühlung, der zweite Gemischkreislauf der Verflüssigung und der dritte Gemischkreislauf der Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes bzw. Erdgases.
  • 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.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung 103 44 030 ist ebenfalls ein gattungsgemäßes Verflüssigungsverfahren bekannt; bei diesem wird zumindest ein Teilstrom des Kältemittelgemisches des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes für die Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes verwendet. Dieses Verflüssigungsverfahren ermöglicht eine wirtschaftlichere Ausnutzung der verfügbaren Verdichter und Antriebe, da die (Kreislauf)Verdichter der drei Gemischkreisläufe in etwa die gleiche Antriebsleistung, also jeweils ca. 33,33 % der Gesamtantriebsleistung, erhalten. Somit können insbesondere große Verflüssigungsanlagen mit einer Verflüssigungsleistung größer 5 Millionen Tonnen LNG pro Jahr wirtschaftlicher betrieben werden, da durch eine Vereinheitlichung der Antriebe und Verdichter der drei Kältekreisläufe die mit erprobten Antrieben bzw. Verdichtern erreichbare Verflüssigungsleistung des Verflüssigungsprozesses maximiert werden kann.
  • Das zur Vorkühlung verwendete Kältemittelgemisch des ersten Kältemittelgemischkreislaufes wird bei den vorbeschriebenen gattungsgemäßen Verflüssigungsverfahren in der Regel auf zwei oder mehreren unterschiedlichen Druckniveaus verdampft. Damit wird eine gute Anpassung des Kälteangebots an den Kühlbedarf der warmen Prozessströme erreicht und somit der Energieverbrauch verringert. Insbesondere für sogenannte Base-Load-Anlagen bzw. -Prozesse ist daher eine einstufige Vorkühlung aufgrund des mit ihr verbundenen erhöhten Energieverbrauches unüblich.
  • Die vorbeschriebene, zum Stand der Technik zählende Verfahrensführung hat zur Folge, dass mindestens ein Kältemittelgemischteilstrom, der der Vorkühlung dient, auf einem niedrigeren Druck als der restliche Kältemittelgemischteilstrom verdampft wird. Die Verwendung von verdampfendem Kältemittel bei niedrigem Druck führt jedoch zwangsläufig zu größeren und damit kostenintensiveren Apparaten, Maschinen sowie Rohrleitungen.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste und der zweite Kältemittelgemischkreislauf der Vorkühlung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Verflüssigung und Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes sind dadurch gekennzeichnet, dass
    • – der erste und/oder der zweite Kältemittelgemischkreislauf als einstufige Kältemittelgemischkreisläufe ausgelegt sind,
    • – der dritte Kältemittelgemischkreislauf als ein zweistufiger Kältemittelgemischkreislauf ausgelegt ist,
    • – die Leistungsaufnahme der Verdichter des ersten und des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes identisch oder im Wesentlichen identisch zu der Leistungsaufnahme der Verdichter des zweistufigen, dritten Kältemittelgemischkreislaufes ist,
    • – wobei vorzugsweise sämtliche Verdichter der Kältemittelgemischkreisläufe eine identische oder im Wesentlichen identische Leistungsaufnahme aufweisen,
    • – die Leistungsaufnahme der Verdichter des ersten und des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes identisch oder im Wesentlichen identisch zu der Leistungsaufnahme jedes einzelnen der beiden Verdichter des zweistufigen, dritten Kältemittelgemischkreislaufes ist, und
    • – als Antriebe für die Verdichter vorzugsweise Gasturbinen, Dampfturbinen und/oder Elektromotoren zur Anwendung kommen.
  • Unter dem Begriff "Vorkühlung" sei ein Abkühlen des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes auf eine Temperatur von wenigstens –30 °C bis –70 °C, vorzugsweise –40 °C bis –60 °C zu verstehen.
  • Anstelle des bei den zum Stand der Technik zählenden Verflüssigungsverfahren realisierten zweistufigen Vorkühlkreislaufes werden nunmehr erfindungsgemäß zwei getrennte, jeweils einstufige Kältemittelgemischkreisläufe zur Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes herangezogen. Mittels einer geeigneten Wahl der Verfahrensbedingungen, wie Gemischzusammensetzungen, Druckprofil, etc., kann der Saugdruck der beiden Vorkühlkreisläufe bei dem erfindungsgemäßen Verflüssigungsverfahren deutlich angehoben werden, nämlich typischerweise auf 5 bara und höher. Im Vergleich dazu beträgt der Saugdruck der Niederdruckstufe eines zweistufigen Vorkühlkreislaufes typischerweise 2 bis 3 bara.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht aufgrund der höheren Gasdichten der zur Vorkühlung herangezogenen Kältemittelgemischkreisläufe die Realisierung kompakterer Anlagen bzw. Prozesse. Verglichen mit Verflüssigungsverfahren, bei denen lediglich zwei Gemischkreisläufe zur Anwendung kommen, weist das erfindungsgemäße Verfahren mit drei Gemischkreisläufen zudem einen niedrigeren spezifischen Energieverbrauch auf.
    •
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • 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.
  • Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird im Wärmetauscher E1 gegen den verdampfenden Kältemittelgemischstrom 2b des ersten Gemischkreislaufes 2a bis 2c abgekühlt. Anschließend wird der Kohlenwasserstoff-reiche Strom über Leitung 1a dem Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem gegen den verdampfenden Kältemittelgemischstrom 3b des zweiten Gemischkreislaufes 3a bis 3c weiter abgekühlt.
  • Am Ausgang des Wärmetauschers E2 liegt der abgekühlte Kohlenwasserstoff-reiche Strom unter einer Temperatur von –30 °C bis –70 °C, vorzugsweise –40 °C bis –60 °C vor. Er wird nunmehr über Leitung 1b einer lediglich als Black-Box dargestellten Trenneinheit S zugeführt.
  • In dieser erfolgt die vorbeschriebene C3+-Abtrennung, wobei die aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom abgetrennten Komponenten über die Leitung 1c aus der Trenneinheit S abgezogen werden.
  • Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird sodann über Leitung 1d einem dritten Wärmetauscher E3 zugeführt und in diesem gegen den verdampfenden Kältemittelgemischstrom 4b des dritten Kältekreislaufes 4a bis 4c verflüssigt und unterkühlt.
  • Das unterkühlte Flüssigprodukt wird anschließend über Leitung 1e seiner weiteren Verwendung und/oder (Zwischen)Speicherung zugeführt.
  • Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den beiden der Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dienenden Kältemittelgemischkreisläufe 2a bis 2c und 3a bis 3c jeweils um einstufige Kältemittelgemischkreisläufe.
  • Die in dem jeweiligen Kreislaufverdichter V2 bzw. V3 verdichteten Kältemittelgemische werden über die Leitung 2a bzw. 3a durch den Wärmetauscher E1 – im Falle des ersten Kältemittelgemischkreislaufes – bzw. durch beide Wärmetauscher E1 und E2 – im Falle des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes – geführt. Nach erfolgter Entspannung im Entspannungsventil a bzw. b wird der Kältemittelgemischstrom im Wärmetauscher E1 bzw. E2 gegen abzukühlende Verfahrensströme verdampft und anschließend über die Leitung 2c bzw. 3c wieder dem Kreislaufverdichtern V2 bzw. V3 zugeführt.
  • Gleiches gilt für den dritten Kältemittelgemischkreislauf, bei dem das verdichtete Kältemittelgemisch 4a nach erfolgter Abkühlung in den Wärmetauschern E1, E2 und E3 über Leitung 4b einer Entspannungsvorrichtung c zugeführt, in dieser entspannt, anschließend im Wärmetauscher E3 gegen abzukühlende Verfahrensströme verdampft und sodann über Leitung 4c dem Eingang der Niederdruckverdichterstufe V4, der die Hochdruck-Verdichterstufe V4' nachgeschaltet ist, zugeführt wird.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise verbundene Anhebung des Betriebsdruckes sowie der Gasdichte des zweiten, zur Vorkühlung verwendeten Kältemittelgemischteilstromes 3a bis 3c fördert die Verwendung von gewickelten Wärmetauschern, bei denen das Kältemittelgemisch mantelseitig verdampft, für den Wärmeaustausch E2. Bei gattungsgemäßen, zum Stand der Technik zählenden Verflüssigungsverfahren können bisher oftmals keine derartigen gewickelten Wärmetauscher zur Anwendung kommen, da diese zu groß bauen würden, ihre maximal zulässigen Durchmesser in der Regel jedoch aufgrund von Fertigungs- und Transportmaßen begrenzt sind.
  • In der Figur nicht dargestellt sind die den Verdichtern V2, V3, V4 und V4' nachgeschalteten Kühler bzw. Wärmetauscher, in denen das Kältemittelgemisch gegen ein Kühlmedium – bspw. Wasser oder Luft – abgekühlt und im Falle des ersten Kältemittelgemischkreislaufes 2a bis 2c kondensiert wird. Das Kältemittelgemisch des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes wird in der Regel nach der Verdichtung zumindest gegen ein Kühlmedium – bspw. Wasser oder Luft – teilweise kondensiert.
  • Gemäß weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Leistungsaufnahme der Verdichter V2 und V3 des ersten und des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes 2a–2b und 3a–3b identisch oder im Wesentlichen identisch zu der Leistungsaufnahme der Verdichter V4 und V4' des zweistufigen, dritten Kältemittelgemischkreislaufes 4a–4b ausgelegt sein. In diesem Falle weisen vorzugsweise sämtliche Verdichter V2, V3, V4 und V4' der Kältemittelgemischkreisläufe 2a–2b, 3a–3b und 4a–4b eine identische oder im Wesentlichen identische Leistungsaufnahme auf.
  • Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können entweder zwei identische Antriebe, wobei ein Antrieb den Verdichtern V2 und V3 und ein Antrieb den Verdichtem V4 und V4' zugeordnet ist, oder vier identische Antriebe, die jeweils einen der Verdichter V2, V3, V4 bzw. V4' antreiben, vorgesehen werden.
  • Unter der Begriffsfolge "im Wesentlichen identisch" seien Leistungsaufnahmen zu verstehen, die sich um nicht mehr als +/– 2 % voneinander unterscheiden.
  • Alternativ zu der vorbeschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Leistungsaufnahme der Verdichter V2 und V3 des ersten und des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes 2a–2b und 3a–3b identisch oder im Wesentlichen identisch zu der Leistungsaufnahme jedes einzelnen der beiden Verdichter V4 und V4' des zweistufigen, dritten Kältemittelgemischkreislaufes 4a–4b ausgelegt sein. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen vorzugsweise drei identische Antriebe A2/3, A4 und A4' zur Anwendung, wobei der Antrieb A2/3 den Verdichtem V2 und V3 und die Antriebe A4 und A4' den Verdichtern V4 bzw. V4' zugeordnet sind.
  • Vor allem im Falle einer stufenweisen Verfügbarkeit großer Antriebe, insbesondere Gasturbinen, kann somit eine Palette von Anlagengrößen abgedeckt werden. Die vorbeschriebene, letztgenannte Alternative eignet sich besonders bei kalten Kühlmedien, da in diesem Fall der Energiebedarf der Vorkühlung verringert ist.
  • Die vorbeschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen somit insbesondere den Vorteil auf, dass bzgl. ihrer Leistung identische bzw. im Wesentlichen identische Antrieb A2/3, A4 und A4' zur Anwendung kommen können.

Claims (7)

  1. 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, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Kältemittelgemischkreislauf (2a–2b, 3a–3b) der Vorkühlung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf (4a–4b) der Verflüssigung und Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Kältemittelgemischkreislauf (2a–2b, 3a–3b) als einstufige Kältemittelgemischkreisläufe ausgelegt sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kältemittelgemischkreislauf (4a–4b) als ein zweistufiger Kältemittelgemischkreislauf ausgelegt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme der Verdichter (V2, V3) des ersten und des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes (2a–2b, 3a–3b) identisch oder im Wesentlichen identisch zu der Leistungsaufnahme der Verdichter (V4, V4') des zweistufigen, dritten Kältemittelgemischkreislaufes (4a–4b) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Verdichter (V2, V3, V4, V4') der Kältemittelgemischkreisläufe (2a–2b, 3a–3b, 4a–4b) eine identische oder im Wesentlichen identische Leistungsaufnahme aufweisen.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme der Verdichter (V2, V3) des ersten und des zweiten Kältemittelgemischkreislaufes (2a–2b, 3a–3b) identisch oder im Wesentlichen identisch zu der Leistungsaufnahme jedes einzelnen der beiden Verdichter (V4, V4') des zweistufigen, dritten Kältemittelgemischkreislaufes (4a–4b) ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebe (A2/3, A4, A4') für die Verdichter (V2, V3, V4, V4') Gasturbinen, Dampfturbinen und/oder Elektromotoren zur Anwendung kommen.
DE200510029275 2005-06-23 2005-06-23 Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes Withdrawn DE102005029275A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510029275 DE102005029275A1 (de) 2005-06-23 2005-06-23 Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
AU2006261281A AU2006261281A1 (en) 2005-06-23 2006-05-30 Method for liquefying a hydrocarbon-rich flow
BRPI0612316-3A BRPI0612316A2 (pt) 2005-06-23 2006-05-30 processo para a liquefação de uma corrente rica em hidrocarboneto
CNA2006800223253A CN101223410A (zh) 2005-06-23 2006-05-30 用于液化富烃流的方法
PCT/EP2006/005138 WO2006136269A1 (de) 2005-06-23 2006-05-30 Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes
RU2008101527/06A RU2008101527A (ru) 2005-06-23 2006-05-30 Способ сжижения богатого углеводородами потока
NO20080356A NO20080356L (no) 2005-06-23 2008-01-17 Fremgangmsate for kondensering av hydrokarbonrik strom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510029275 DE102005029275A1 (de) 2005-06-23 2005-06-23 Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005029275A1 true DE102005029275A1 (de) 2006-12-28

Family

ID=36642438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510029275 Withdrawn DE102005029275A1 (de) 2005-06-23 2005-06-23 Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes

Country Status (7)

Country Link
CN (1) CN101223410A (de)
AU (1) AU2006261281A1 (de)
BR (1) BRPI0612316A2 (de)
DE (1) DE102005029275A1 (de)
NO (1) NO20080356L (de)
RU (1) RU2008101527A (de)
WO (1) WO2006136269A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015002164A1 (de) * 2015-02-19 2016-08-25 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO331740B1 (no) 2008-08-29 2012-03-12 Hamworthy Gas Systems As Fremgangsmate og system for optimalisert LNG produksjon
NO331154B1 (no) * 2008-11-04 2011-10-24 Hamworthy Gas Systems As System for kombinert syklusmekanisk drift i kryogene kondensasjonsprosesser.
CN102445052A (zh) * 2011-12-16 2012-05-09 南京林业大学 一种用于零散气源点的沼气液化工艺及装置
CN102628634B (zh) * 2012-04-26 2013-10-30 中国石油集团工程设计有限责任公司 三循环复叠式制冷天然气液化系统及方法
CN102927791A (zh) * 2012-11-30 2013-02-13 中国石油集团工程设计有限责任公司 带预冷的双复合冷剂制冷系统及方法
CN105737516A (zh) * 2016-04-18 2016-07-06 中国寰球工程公司 混合制冷剂预冷氮气膨胀的天然气液化系统及方法
CN109631492A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 西安石油大学 一种采用混合冷剂级联的天然气液化装置及方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1815010A1 (de) * 1968-12-17 1970-07-16 Messer Griesheim Gmbh Verfahren zum Verfluessigen von Erdgas
IT1176290B (it) * 1984-06-12 1987-08-18 Snam Progetti Processo per raffreddamento e liquefazione di gas a basso punto di ebollizione
FR2826969B1 (fr) * 2001-07-04 2006-12-15 Technip Cie Procede de liquefaction et de deazotation de gaz naturel, installation de mise en oeuvre, et gaz obtenus par cette separation
US6742357B1 (en) * 2003-03-18 2004-06-01 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
US20080006053A1 (en) * 2003-09-23 2008-01-10 Linde Ag Natural Gas Liquefaction Process
DE102004054674A1 (de) * 2004-11-12 2006-05-24 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015002164A1 (de) * 2015-02-19 2016-08-25 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas
RU2698565C2 (ru) * 2015-02-19 2019-08-28 Линде Акциенгезелльшафт Способ сжижения природного газа

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006136269A1 (de) 2006-12-28
RU2008101527A (ru) 2009-07-27
CN101223410A (zh) 2008-07-16
AU2006261281A1 (en) 2006-12-28
BRPI0612316A2 (pt) 2010-11-03
NO20080356L (no) 2008-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60016536T2 (de) Gasverflüssigungsverfahren durch partiel Kondensation von gemischtem Kältemittel bei zwischengelagerten Temperaturen
DE60017951T2 (de) Hybridkreislauf zur Herstellung von flüssigem Erdgas
WO2006094675A1 (de) Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes
DE102005029275A1 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
DE2023614B2 (de) Verfahren zum Verflüssigen und Unterkühlen eines methanreichen Verbrauchsgasstromes
DE19937623B4 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
WO2008022689A2 (de) Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes
WO2010121752A2 (de) Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion
WO2006050913A1 (de) Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes
WO2003106906A1 (de) Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes mit gleichzeitiger gewinnung einer c3+-reichen fraktion mit hoher ausbeute
DE102012017653A1 (de) Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
DE19612173C1 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes
DE102014012316A1 (de) Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
DE102006021620B4 (de) Vorbehandlung eines zu verflüssigenden Erdgasstromes
DE102007006370A1 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
DE10209799A1 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
WO2017054929A1 (de) Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion
EP1913319A2 (de) Verfahren und anlage zum verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen stroms
EP2369279A1 (de) Verfahren zur Kühlung oder Verflüssigung eines an Kohlenwasserstoffen reichen Stromes und Anlage zur Durchführung desselben
DE102004032710A1 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
WO2005111522A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes
WO2005090886A1 (de) Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes
DE102016000394A1 (de) Verfahren zum Abkühlen eines Mediums
WO2005090885A1 (de) Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes
DE102004036708A1 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee