DE102006039661A1 - Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes - Google Patents
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- F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
Abstract
Es wird ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, durch indirekten Wärmetausch mit dem Kältemittelgemisch eines Kältemittelgemischkreislaufes, wobei das Kältemittelgemisch zwei- oder mehrstufig verdichtet wird, in wenigstens eine tiefersiedende und wenigstens eine höhersiedende Kältemittelgemischfraktion aufgetrennt wird und die Kältemittelgemischfraktionen auf unterschiedlichen Temperaturniveaus gegen den abzukühlenden und zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom verdampft und anschließend vor ihrer erneuten Verdichtung vereinigt werden, beschrieben. Erfindungsgemäß werden die Kältemittelgemischfraktionen nicht vollständig verdampft und nicht überhitzt. Hierbei werden wenigstens 1 bis 10%, vorzugsweise wenigstens 2 bis 5% der Gesamtmenge des Kältemittelgemisches nicht verdampft.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, durch indirekten Wärmetausch mit dem Kältemittelgemisch eines Kältemittelgemischkreislaufes, wobei das Kältemittelgemisch zwei- oder mehrstufig verdichtet wird, in wenigstens eine tiefersiedende und wenigstens eine höhersiedende Kältemittelgemischfraktion aufgetrennt wird und die Kältemittelgemischfraktionen auf unterschiedlichen Temperaturniveaus gegen den abzukühlenden und zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom verdampft und anschließend vor ihrer erneuten Verdichtung vereinigt werden.
- Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist beispielsweise aus dem deutschen Patent
197 22 490 bekannt. Mit der Zitierung dieses Dokuments sei dessen Offenbarungsgehalt zur Gänze in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung integriert. - Derartige Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, wie sie in dem vorgenannten Patent beschrieben sind, werden allgemein als "Single Flow Mixed Refrigerant Cycle" bezeichnet. Ihnen ist gemein, dass das Kältemittelgemisch vor seiner (erneuten) Zuführung in den Kreislaufverdichter vollständig verdampft und um ca. 10 K über seinen Taupunkt hinaus überhitzt wird.
- Beim Betrieb gattungsgemäßer Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoffreichen Stromes hat sich nunmehr jedoch gezeigt, dass dieses Anwärmen des Kältemittelgemisches über den Taupunkt hinaus sehr problematisch sein kann, da im Bereich des Taupunkts thermische Schwingungen entstehen, die in den Rohren gewickelter Wärmetauscher – vorzugsweise in den äußeren Rohrlagen – Brüche verursachen können. Ein derartiger Rohrbruch hat in der Regel eine ungewollte Unterbrechung des Verflüssigungsprozesses zur Folge.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes anzugeben, bei dem dieser vorgenannte erhebliche Nachteil vermieden werden kann.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kältemittelgemischfraktionen nicht vollständig verdampft und nicht überhitzt werden.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass
- – wenigstens 1 bis 10 %, vorzugsweise wenigstens 2 bis 5 % der Gesamtmenge des Kältemittelgemisches nicht verdampft werden,
- – das unvollständige Verdampfen des Kältemittelgemisches dadurch erreicht wird, dass das Kältemittelgemisch in Abhängigkeit der gewählten Verfahrensparameter, wie Verdampfungstemperatur und -druck, einen ausreichend großen Anteil an schwereren Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise an C4H10- und C5H12-Kohlenwasserstoffen aufweist und
- – die beim unvollständigen Verdampfen der Kältemittelgemischfraktionen anfallende Flüssigkeit abgetrennt und vorzugsweise mittels einer Pumpe an einen geeigneten Zuspeisepunkt innerhalb des Kältemittelgemischkreislaufes weitergefördert wird.
- Im Gegensatz zu den bisher realisierten Verfahrensweisen erfolgt nunmehr gerade keine vollständige Verdampfung des Kältemittelgemisches sowie dessen Überhitzung bis über den Taupunkt hinaus.
- Von Nachteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist jedoch, dass die aus der unvollständigen Verdampfung des Kältemittelgemisches resultierende Flüssigkeitsmenge bzw. -fraktion vor der Zuführung des Kältemittelgemisches in den Kreislaufverdichter unbedingt abgetrennt werden muss, da es ansonsten zu Schäden an dem Kreislaufverdichter kommen kann. Des Weiteren ist wenigstens eine zusätzliche Pumpe vorzusehen, mittels derer die abgetrennte Flüssigkeitsmenge bzw. -fraktion an eine dafür geeignete Stelle innerhalb des Kältemittegemischkreislaufes gepumpt werden kann. Betrachtet man beispielsweise die
1 des vorgenannten deutschen Patents197 22 490 , so wird die in einem dem Verdichter V vorgeschalteten Abscheider 02 anfallende Flüssigkeitsmenge bzw. -fraktion – vorzugsweise unter Einsatz einer Pumpe – dem Abscheider 03 zugeführt. - Neben dem Vorteil eines sicheren Betriebes, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes verbunden ist, kann zusätzlich ein nicht unerheblicher thermodynamischer Vorteil realisiert werden. Aufgrund der so genannten "nassen Fahrweise" – also das Nichterreichen des Taupunktes innerhalb des Wärmetauschers – vermeidet man zudem den scharfen Knick am Taupunkt im Enthalpie-Temperatur-Diagramm des Kältemittelgemisches. Dies hat zur Folge, dass die Heiz- und Kühlkurven besser aneinander angepasst werden können, woraus wiederum eine Wirkungsgradverbesserung des Gesamtprozesses resultiert.
Claims (4)
- Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, durch indirekten Wärmetausch mit dem Kältemittelgemisch eines Kältemittelgemischkreislaufes, wobei das Kältemittelgemisch zwei- oder mehrstufig verdichtet wird, in wenigstens eine tiefersiedende und wenigstens eine höhersiedende Kältemittelgemischfraktion aufgetrennt wird und die Kältemittelgemischfraktionen auf unterschiedlichen Temperaturniveaus gegen den abzukühlenden und zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom verdampft und anschließend vor ihrer erneuten Verdichtung vereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelgemischfraktionen nicht vollständig verdampft und nicht überhitzt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 1 bis 10 %, vorzugsweise wenigstens 2 bis 5 % der Gesamtmenge des Kältemittelgemisches nicht verdampft werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das unvollständige Verdampfen des Kältemittelgemisches dadurch erreicht wird, dass das Kältemittelgemisch in Abhängigkeit der gewählten Verfahrensparameter, wie Verdampfungstemperatur und -druck, einen ausreichend großen Anteil an schwereren Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise an C4H10- und C5H12-Kohlenwasserstoffen aufweist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beim unvollständigen Verdampfen der Kältemittelgemischfraktionen anfallende Flüssigkeit abgetrennt und vorzugsweise mittels einer Pumpe an einen geeigneten Zuspeisepunkt innerhalb des Kältemittelgemischkreislaufes weitergefördert wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LINDE AG, 80807 MUENCHEN, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130301 |