DE102007006370A1 - Process for liquefying a hydrocarbon-rich stream - Google Patents

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Abstract

Es wird 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 und wobei der erste Kältemittelgemischkreislauf der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, beschrieben. Erfindungsgemäß a) wird das Kältemittelgemisch jedes Kältemittelgemischkreislaufes auf lediglich einem Druckniveau verdampft, b) erfolgt der der Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dienende Wärmetausch zwischen dem Kohlenwasserstoff-reichen Strom (1, 1') und dem Kältemittelgemisch (6) des Vorkühlkreislaufes in zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern (E1, E1'), c) erfolgt die Verdichtung des Kältemittelgemisches (8, 8') des Vorkühlkreislaufes mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ (V1) und d) erfolgt die Verdichtung des Kältemittelgemisches (13, 13') des Verflüssigungskreislaufes in wenigstens zwei Stufen (V2, V2'), wobei die Verdichtung in der ersten Stufe mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ (V2).It is 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 refrigerant mixture cycles mixed refrigerant cycle cascade and wherein the first mixed refrigerant cycle of the pre-cooling, the second mixed refrigerant cycle of the liquefaction and the third mixed refrigerant cycle of the Supercooling of the hydrocarbon-rich stream is described. B) the heat exchange between the hydrocarbon-rich stream (1, 1 ') and the refrigerant mixture (6) of the precooling cycle takes place in two or more stages before the hydrocarbon-rich stream is precooled c) takes place, the compression of the refrigerant mixture (8, 8 ') of the pre-cooling circuit by means of a compressor of the double-flow type (V1) and d), the compression of the refrigerant mixture (13 , 13 ') of the liquefaction cycle in at least two stages (V2, V2'), wherein the compression in the first stage by means of a compressor of the double-flow type (V2).

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 und wobei der erste Kältemittelgemischkreislauf der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient.The The invention relates to a method for liquefying a Hydrocarbon-rich stream, in particular a natural gas stream, wherein the liquefaction of the hydrocarbon-rich stream against one consisting of three mixed refrigerant circuits Refrigerant mixed cycle cascade takes place and wherein the first mixed refrigerant cycle of pre-cooling, the second mixed refrigerant cycle of the liquefaction and the third mixed refrigerant cycle of subcooling of the hydrocarbon-rich stream.

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 zur Gänze in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen.A generic method for liquefying a hydrocarbon-rich stream is from the German Offenlegungsschrift 197 16 415 known. With the citation of German Offenlegungsschrift 197 16 415 its disclosure content is fully incorporated in the disclosure 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 the liquefaction of natural gas for the supply of natural gas as primary energy - or as so-called peak shaving plants - so Liquefied natural gas plants designed 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 more energy efficient than expander circuits and allow for the large liquefaction services the baseload plants accordingly relatively low energy consumption.

Erdgasverflüssigungsprozesse für Verflüssigungsanlagen mit großer Kapazität – zu verstehen seien hierunter Kapazitäten von wenigstens 8 mtpa LNG – verwenden spezielle Anordnungen der in den Kältemittelkreisläufen vorgesehenen Verdichter, um die großen Massenströme der Kältemittel mit den auf dem Markt verfügbaren Verdichtern beherrschen zu können. Bei dem in der vorgenannten deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 beschriebenen Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes wird aus diesem Grund eine serielle Anordnung von Verdichtern in den drei zu einer Kaskade verschalteten Gemischkreisläufen realisiert.Natural gas liquefaction processes for large capacity liquefiers, including at least 8 mtpa LNG capacities, use special arrangements of the compressors provided in the refrigerant circuits to control the large mass flows of refrigerants with the compressors available on the market. In the aforementioned German Offenlegungsschrift 197 16 415 For this reason, a serial arrangement of compressors in the three cascade-interconnected mixture circuits is realized in this process for liquefying a hydrocarbon-rich stream.

Die Erhöhung der Verflüssigungskapazitäten großer LNG-Anlagen bzw. -Prozesse erfolgt mit dem Ziel, die Investitions- und Betriebskosten zu senken. Dabei ist es sinnvoll, die jeweils größten, am Markt verfügbaren Komponenten (Verdichter, Verdichterantriebe, Wärmetauscher, etc.) in der geringstmöglichen Stückzahl einzusetzen. Diese Zielvorgabe wird bisher durch die Parallelisierung ganzer Verdichtungssysteme oder Kältekreisläufe jedoch nur unzureichend erreicht.The Increase the liquefaction capacity of large LNG facilities and processes are designed with the aim of and reduce operating costs. It makes sense, each largest components available on the market (Compressors, compressor drives, heat exchangers, etc.) in to use the lowest possible number of pieces. These Targets are so far by the parallelization of entire compression systems or refrigerant circuits, however, reached insufficient.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet, insbesondere eine Verringerung der Investitions- und Betriebskosten ermöglicht.task The present invention is a generic Process for liquefying a hydrocarbon-rich Specify stream that avoids the aforementioned disadvantages, in particular a reduction in investment and operating costs.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

  • a) das Kältemittelgemisch jedes Kältemittelgemischkreislaufes auf lediglich einem Druckniveau verdampft wird,
  • b) der der Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dienende Wärmetausch zwischen dem Kohlenwasserstoff-reichen Strom und dem Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes in zwei oder mehrerenbaugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern erfolgt,
  • c) die Verdichtung des Kältemittelgemisches des Vorkühlkreislaufes mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ erfolgt und
  • d) die Verdichtung des Kältemittelgemisches des Verflüssigungskreislaufes in wenigstens zwei Stufen erfolgt, wobei die Verdichtung in der ersten Stufe mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ erfolgt.
To solve this problem, a generic method for liquefying a hydrocarbon-rich stream is proposed, which is characterized in that
  • a) the refrigerant mixture of each refrigerant mixture cycle is evaporated to only one pressure level,
  • b) the pre-cooling of the hydrocarbon-rich stream heat exchange between the hydrocarbon-rich stream and the refrigerant mixture of the pre-cooling takes place in two or more identical, parallel heat exchangers,
  • c) the compression of the refrigerant mixture of the pre-cooling circuit by means of a compressor of the double-flow type takes place and
  • d) the compression of the refrigerant mixture of the liquefaction cycle takes place in at least two stages, wherein the compression in the first stage takes place by means of a compressor of the double-flow type.

Unter den Begriffen "Verdichter vom Double-flow-Typ" und "Double-flow-Verdichter" seien nachfolgend alle Verdichterkonstruktionen zu verstehen, bei denen jeweils der halbe Massenstrom des zu verdichtenden Mediums an den gegenüberliegenden Enden des Verdichters angesaugt wird und der verdichtete Gesamtstrom in der Mitte des Verdichters auf einem identischen Druck abgegeben wird. In vorteilhafter Weise entstammen die Laufräder derartiger Verdichter der jeweils größten, am Markt verfügbaren Laufräder-Baureihe.Under the terms "double-flow type compressor" and "double-flow compressor" be understood below all compressor designs, in in each case half the mass flow of the medium to be compressed sucked at the opposite ends of the compressor and the compressed total flow in the middle of the compressor given an identical pressure. Come in an advantageous manner the wheels of such compressors of the largest, available on the market wheels series.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, die Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sind, sind dadurch gekennzeichnet, dass

  • – die Verflüssigungsleistung wenigstens 8 mtpa LNG, vorzugsweise wenigstens 10 mtpa LNG und besonders bevorzugt wenigstens 15 mtpa LNG beträgt,
  • – der den zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern zugeführte Kohlenwasserstoff-reiche Strom gleichmäßig auf diese Wärmetauscher verteilt wird,
  • – der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung von bei der Verflüssigung unerwünschten Komponenten, insbesondere von höheren Kohlenwasserstoffen, gereinigt wird und
  • – der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung verdichtet wird,
  • – der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung auf einen Druck von wenigstens 60 bar, vorzugsweise wenigstens 80 bar verdichtet wird,
  • – zwischen den der Verdichtung des Vorkühlkreislaufes zugeführten Kältemittelgemischteilströmen ein Druckausgleich realisierbar ist und
  • – die Antriebe der drei Kältekreislaufverdichter bzw. -verdichtereinheiten bau- und/oder leistungsgleich sind.
Further advantageous embodiments of the method according to the invention for liquefying a hydrocarbon-rich stream, which are the subject of the dependent claims, are characterized in that
  • The liquefying capacity is at least 8 mtpa LNG, preferably at least 10 mtpa LNG, and more preferably at least 15 mtpa LNG,
  • - Is the two or more identical, parallel heat exchangers supplied hydrocarbon-rich stream evenly distributed to these heat exchangers,
  • - The hydrocarbon-rich stream to be liquefied before the cooling or liquefaction of unwanted components in the liquefaction in particular of higher hydrocarbons, and
  • - the hydrocarbon-rich stream to be liquefied is compressed prior to cooling or liquefaction,
  • - The hydrocarbon-rich stream to be liquefied before cooling or liquefaction to a pressure of at least 60 bar, preferably at least 80 bar is compressed,
  • - Between the compression of the pre-cooling circuit supplied refrigerant mixture partial flows pressure compensation can be realized and
  • - The drives of the three refrigeration cycle compressors or compressor units construction and / or power equal.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes sowie weitere Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The inventive method for liquefying a hydrocarbon-rich stream and other embodiments the same will be described below with reference to the embodiment shown in the figure explained in more detail.

Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird dem Verflüssigungsprozess über Leitung 1 zugeführt. Sofern erforderlich und/oder gewünscht, können entsprechende, der Verflüssigung vorgeschaltete Prozesse vorgesehen werden, die der Entfernung von bei der Verflüssigung unerwünschten Komponenten aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom dienen. Derartige unerwünschte Komponenten können sein: höhere Kohlenwasserstoffe, Amine, Schwefelverbindungen, Wasser, Quecksilber, etc.The liquefied hydrocarbon-rich stream is the liquefaction process via line 1 fed. If necessary and / or desired, appropriate, the liquefaction upstream processes can be provided which are used to remove undesirable in the liquefaction components from the hydrocarbon-rich stream to be liquefied. Such undesirable components may be: higher hydrocarbons, amines, sulfur compounds, water, mercury, etc.

Darüber hinaus kann der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Zuführung in den Verflüssigungsprozess einer Verdichtung, die vorzugsweise einem ggf. vorzusehenden Abtrenn- bzw. Reinigungsprozess nachgeschaltet ist, unterworfen werden. In dieser Verdichtung wird der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom auf einen Druck von wenigstens 60 bar, vorzugsweise wenigstens 80 bar verdichtet. Die vorbeschriebenen Abtrennprozesse sowie die ggf. vorzusehende Verdichtung seien durch die Black-Box A dargestellt.About that In addition, the hydrocarbon-rich to be liquefied Electricity before feeding into the liquefaction process a compression, preferably a possibly to be provided separation or Cleaning process is followed, be subjected. In this Compression becomes the hydrocarbon rich to be liquefied Stream to a pressure of at least 60 bar, preferably at least Compressed 80 bar. The above separation processes and the possibly to be provided compression are represented by the black box A.

Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird erfindungsgemäß auf zwei, gleiche Durchflüsse aufweisende Teilströme 1 und 1' aufgeteilt und im Gegenstrom zu dem verdampfenden Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes durch die beiden parallel angeordneten, baugleichen Wärmetauscher E1 und E1' geführt. In Abhängigkeit von der Verflüssigungsleistung können auch drei oder mehr parallel angeordnete, baugleiche Wärmetauscher vorgesehen werden. Die Wärmetauscher E1 und E1' sind – ebenso wie die Wärmetauscher E2 und E3 – vorzugsweise als gewickelte Wärmetauscher ausgebildet.The hydrocarbon-rich stream to be liquefied according to the invention to two equal flows having partial streams 1 and 1' split and in countercurrent to the evaporating refrigerant mixture of the pre-cooling through the two parallel arranged, identical heat exchanger E1 and E1 'out. Depending on the liquefaction performance, three or more parallel arranged, identical heat exchanger can be provided. The heat exchangers E1 and E1 'are - as well as the heat exchangers E2 and E3 - preferably designed as a wound heat exchanger.

Unter dem Begriff "Vorkühlung" sei ein Abkühlen des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes auf eine Temperatur von wenigstens –20°C bis –70°C, vorzugsweise –30°C bis –60°C zu verstehen.Under the term "precooling" is a cooling of the liquefied hydrocarbon-rich stream a temperature of at least -20 ° C to -70 ° C, preferably -30 ° C to -60 ° C to understand.

Der vorgekühlte Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird anschließend über Leitung 2 dem Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem gegen das verdampfende Kältemittelgemisch des Verflüssigungskreislaufes verflüssigt.The pre-cooled hydrocarbon-rich stream is then over line 2 fed to the heat exchanger E2 and liquefied in this against the evaporating refrigerant mixture of the liquefaction cycle.

Anschließend wird der verflüssigte Kohlenwasserstoff-reiche Strom über Leitung 3 dem Wärmetauscher E3 zugeführt und in diesem gegen das verdampfende Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes unterkühlt. Über Leitung 4 wird der verflüssigte und unterkühlte Kohlenwasserstoff-reiche Strom anschließend seiner weiteren Verwendung und/oder Speicherung zugeführt.Subsequently, the liquefied hydrocarbon-rich stream via line 3 fed to the heat exchanger E3 and subcooled in this against the evaporating refrigerant mixture of the supercooling circuit. Via wire 4 the liquefied and supercooled hydrocarbon-rich stream is then fed to its further use and / or storage.

Erfindungsgemäß erfolgt die Verdichtung des Kältemittelgemisches des Vorkühlkreislaufes mittels eines Double-flow-Verdichters V1. In diesem wird das Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes auf den gewünschten Kreislaufdruck verdichtet und anschließend über Leitung 5 einem Kondensator E4 sowie einen ggf. vorzusehenden Abscheider/Speicherbehälter D zugeführt.According to the invention, the compression of the refrigerant mixture of the precooling circuit takes place by means of a double-flow compressor V1. In this, the refrigerant mixture of the pre-cooling circuit is compressed to the desired circuit pressure and then via line 5 a condenser E4 and an optionally provided separator / storage tank D supplied.

Über die Leitungen bzw. Leitungsabschnitte 6 und 6' wird das Kältemittelgemisch gleichmäßig verteilt den Wärmetauschern E1 und E1' zugeführt und in ihnen gegen sich selbst unterkühlt. Das aus den Wärmetauschern E1 und E1' abgezogene Kältemittelgemisch wird in den Entspannungsventilen a und a' kälteleistend entspannt und anschließend über die Leitungen 7 bzw. 7' im Gegenstrom zu dem abzukühlenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom sowie den abzukühlenden Kältemittelgemischströmen des Verflüssigungs- sowie des Unterkühlungskreislaufes durch die Wärmetauscher E1 und E1' geführt.Over the lines or line sections 6 and 6 ' the refrigerant mixture is evenly distributed to the heat exchangers E1 and E1 'fed and supercooled in them against themselves. The refrigerant mixture withdrawn from the heat exchangers E1 and E1 'is depressurized in the expansion valves a and a' and then via the lines 7 respectively. 7 ' in countercurrent to the cooled hydrocarbon-rich stream and the cooled refrigerant mixture flows of the liquefaction and the subcooling cycle through the heat exchangers E1 and E1 'out.

Die dabei verdampften Kältemittelgemischteilströme werden über die Leitungen 8 und 8' aus den Wärmetauschern E1 und E1' abgezogen und dem bereits erwähnten Double-flow-Verdichter V1 zugeführt. Dieser wird von einem geeigneten Verdichterantrieb M1, bei dem es sich beispielsweise um einen Dampfturbinen-, Gasturbinen- oder Elektromotoren-Antrieb handelt, angetrieben.The thereby evaporated refrigerant mixture partial streams are via the lines 8th and 8th' withdrawn from the heat exchangers E1 and E1 'and fed to the already mentioned double-flow compressor V1. This is driven by a suitable compressor drive M1, which is for example a steam turbine, gas turbine or electric motor drive.

Wie in der Figur dargestellt, wird das Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes – gleiches gilt jedoch auch für die Kältemittelgemische der anderen beiden Kreisläufe – auf lediglich einem Druckniveau verdampft. Dies ermöglicht die Realisierung eines vergleichsweise einfachen Verdichterkonzepts, bei dem auf eine (unerwünschte) Seiteneinspeisung von Kältemittelgemischteilströmen verzichtet werden kann.As shown in the figure, the refrigerant mixture of the pre-cooling circuit - the same applies, however, also for the refrigerant mixtures of the other two circuits - is evaporated to only one pressure level. This makes it possible to realize a comparatively simple compressor concept in which an (undesired) side feed of mixed refrigerant partial streams is dispensed with can.

Mittels der Leitung 9 kann zwischen den Kältemittelgemischteilströmen in den Leitungen 8 und 8' ein Druckausgleich realisiert werden. Diese vorteilhafte Verfahrensweise vereinfacht den Betrieb der Wärmetauscher E1 und E1'.By means of the line 9 can between the refrigerant mixture partial streams in the lines 8th and 8th' a pressure equalization can be realized. This advantageous procedure simplifies the operation of the heat exchangers E1 and E1 '.

Die Verdichtung des innerhalb des Verflüssigungskreislaufes zirkulierenden Kältemittelgemisches erfolgt erfindungsgemäß in wenigstens zwei Verdichterstufen V2 und V2', wobei die Verdichtung in der ersten Stufe ebenfalls mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ erfolgt. Der Antrieb der beiden vorgenannten Verdichterstufen V2 und V2' erfolgt ebenfalls mittels eines geeigneten Verdichterantriebs M2.The Compression of within the liquefaction cycle circulating refrigerant mixture is carried out according to the invention in at least two compressor stages V2 and V2 ', wherein the compression in the first stage also by means of a compressor of the double-flow type he follows. The drive of the two aforementioned compressor stages V2 and V2 'also takes place by means of a suitable compressor drive M2.

Das auf den gewünschten Enddruck des Verflüssigungskreislaufes verdichtete und im Nachkühler E5 abgekühlte Kältemittelgemisch wird über die Leitungen bzw. Leitungsabschnitte 10 und 10' den Wärmetauschern E1 bzw. E1' zugeführt und in diesen gegen das verdampfende Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes abgekühlt. Auch das Kältemittelgemisch des Verflüssigungskreislaufes wird den Wärmetauschern E1 und E1' gleichmäßig verteilt zugeführt.The compressed to the desired final pressure of the liquefaction cycle and cooled in the aftercooler E5 refrigerant mixture is through the lines or line sections 10 and 10 ' the heat exchangers E1 and E1 'supplied and cooled in this against the evaporating refrigerant mixture of the pre-cooling circuit. Also, the refrigerant mixture of the liquefaction cycle is the heat exchangers E1 and E1 'evenly distributed.

Die in den Wärmetauschern E1 und E1' abgekühlten und verflüssigten Kältemittelgemischteilströme des Verflüssigungskältekreislaufes werden nach ihrer Zusammenführung über Leitung 11 dem zweiten Wärmetauscher E2 zugeführt. In diesem erfolgt eine Unterkühlung des Kältemittelgemisches des Verflüssigungskreislaufes, bevor es nach Abzug aus dem Wärmetauscher E2 im Ventil b kälteleistend entspannt wird. Über Leitung 12 wird das entspannte Kältemittelgemisch dem Wärmetauscher E2 wiederum zugeführt und in diesem im Gegenstrom zu dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom sowie dem zu verflüssigenden Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes verdampft.The cooled in the heat exchangers E1 and E1 'and liquefied refrigerant mixture substreams of the liquefaction refrigeration cycle are after their merger via line 11 supplied to the second heat exchanger E2. In this, there is a hypothermia of the refrigerant mixture of the liquefaction cycle, before it is depressurized after withdrawal from the heat exchanger E2 in the valve b. Via wire 12 the expanded refrigerant mixture is in turn fed to the heat exchanger E2 and vaporized therein in countercurrent to the hydrocarbon-rich stream to be liquefied and the refrigerant mixture of the subcooling circuit to be liquefied.

Das verdampfte Kältemittelgemisch wird anschließend über Leitung 13 aus dem Wärmetauscher E2 abgezogen und über die Leitungen 13 und 13' der ersten Stufe V2 der Verflüssigungskreislauf-Verdichtereinheit V2/V2' zugeführt. Da es sich bei der ersten Verdichterstufe um einen Double-flow-Verdichter handelt, sind die Durchflussmengen in den Leitungen 13 und 13' wiederum identisch. Das in der ersten Verdichterstufe V2 auf einen Zwischendruck verdichtete Kältemittelgemisch wird über Leitung 14 der zweiten Verdichterstufe V2' zugeführt und in dieser auf den gewünschten Kreislaufenddruck verdichtet.The vaporized refrigerant mixture is then via line 13 withdrawn from the heat exchanger E2 and over the lines 13 and 13 ' the first stage V2 of the liquefaction cycle compressor unit V2 / V2 'supplied. Since the first compressor stage is a double-flow compressor, the flow rates in the pipes are 13 and 13 ' again identical. The compressed in the first compressor stage V2 to an intermediate pressure refrigerant mixture is via line 14 the second compressor stage V2 'supplied and compressed in this to the desired Kreislaufenddruck.

Im Wesentlichen analog zu der Verfahrensweise des Verflüssigungskältekreislaufes wird auch das Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes im Falle des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles zweistufig verdichtet V3/V3'. Auch diese Verdichter bzw. Verdichterstufen werden von einem geeigneten Verdichterantrieb M3 angetrieben.in the Essentially analogous to the procedure of the liquefaction refrigeration cycle also becomes the refrigerant mixture of the subcooling circuit in the case of the embodiment shown in the figure two-stage compression V3 / V3 '. These compressors or compressor stages are driven by a suitable compressor drive M3.

Das auf den Enddruck verdichtete und im Nachkühler E6 abgekühlte Kältemittelgemisch wird über die Leitungen 15 und 15' gleichmäßig verteilt den Wärmetauschern E1 und E1' zugeführt. In diesen erfolgt eine Abkühlung der beiden Kältemittelgemischteilströme gegen die beiden verdampfenden Kältemittelgemischteilströme des Abkühlungskreislaufes.The refrigerant mixture compressed to the final pressure and cooled in the aftercooler E6 is passed through the lines 15 and 15 ' evenly distributed to the heat exchangers E1 and E1 'supplied. In these, a cooling of the two refrigerant mixture partial flows takes place against the two evaporating refrigerant mixture partial streams of the cooling circuit.

Das derart abgekühlte Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes wird sodann über Leitung 16 dem Wärmetauscher E2 zugeführt, in diesem verflüssigt und daran anschließend im Wärmetauscher E3 gegen sich selbst unterkühlt.The thus cooled refrigerant mixture of the subcooling circuit is then via line 16 fed to the heat exchanger E2, liquefied in this and then subcooled in the heat exchanger E3 against itself.

Nach dem Abzug aus dem Wärmetauscher E3 wird das Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes im Ventil c kälteleistend entspannt und dem Wärmetauscher E3 über Leitung 17 erneut zugeführt. Das im Wärmetauscher E3 verdampfte Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes wird über Leitung 18 aus dem Wärmetauscher E3 abgezogen und nach einer Verdichtung auf einen Zwischendruck in der ersten Verdichterstufe V3 über Leitung 19 der zweiten Verdichterstufe V3' des Unterkühlungskreislaufes, in der das Kältemittelgemisch auf den Kreislaufenddruck verdichtet wird, zugeführt.After the withdrawal from the heat exchanger E3, the refrigerant mixture of the subcooling circuit in the valve c is depressurized and the heat exchanger E3 via line 17 fed again. The vaporized in the heat exchanger E3 refrigerant mixture of Unterkühlungskreislaufes is via line 18 withdrawn from the heat exchanger E3 and after compression to an intermediate pressure in the first compressor stage V3 via line 19 the second compressor stage V3 'of the subcooling circuit, in which the refrigerant mixture is compressed to the Kreislaufenddruck supplied.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles sind die Antriebe M1, M2 und M3 der drei Kältekreislaufverdichter bzw. -verdichtereinheiten V1, V2 und V2' sowie V3 und V3' bau- und/oder leistungsgleich.In a preferred embodiment of the embodiment shown in the figure are the drives M1, M2 and M3 of the three refrigeration cycle compressor or compressor units V1, V2 and V2 'and V3 and V3' construction and / or performance equal.

Das erfindungsgemäße Verfahrenskonzept ermöglicht die Realisierung von Verflüssigungsverfahren bzw. -anlagen mit großen Verflüssigungskapazitäten, die vergleichsweise geringe Investitions- und Betriebskosten erforderlich machen. Erreicht wird dies insbesondere durch die Kombination einer eine vergleichsweise geringe Komplexität aufweisenden Kältemittelgemischkreislaufkaskade, bestehend aus drei Kältemittelgemischkreisläufen, mit der Verwendung von Verdichtern vom Double-flow-Typ sowie baugleicher Wärmetauscher.The inventive method concept allows the realization of liquefaction processes or plants with large liquefaction capacities, the comparatively low investment and operating costs required do. This is achieved in particular by the combination of a comparatively low-complexity mixed refrigerant cycle cascade, consisting of three mixed refrigerant circuits, with the use of compressors of the double-flow type as well as structurally identical Heat exchanger.

Obwohl die Verfahrensführung bewusst einfach gehalten ist, entspricht der spezifische Energieverbrauch des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dem in dieser Prozess- bzw. Anlagenkategorie üblichen Wert.Even though the procedure is deliberately kept simple, corresponds the specific energy consumption of the invention Process for liquefying a hydrocarbon-rich Current that usual in this process or asset category Value.

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Claims (8)

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 und wobei der erste Kältemittelgemischkreislauf der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Kältemittelgemisch jedes Kältemittelgemischkreislaufes auf lediglich einem Druckniveau verdampft wird, b) der der Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dienende Wärmetausch zwischen dem Kohlenwasserstoff-reichen Strom (1, 1') und dem Kältemittelgemisch (6) des Vorkühlkreislaufes in zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern (E1, E1') erfolgt, c) die Verdichtung des Kältemittelgemisches (8, 8') des Vorkühlkreislaufes mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ (V1) erfolgt und d) die Verdichtung des Kältemittelgemisches (13, 13') des Verflüssigungskreislaufes in wenigstens zwei Stufen (V2, V2') erfolgt, wobei die Verdichtung in der ersten Stufe mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ (V2) 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 and wherein the first refrigerant mixture precooling, the second refrigerant mixture cycle of the liquefaction and the third mixed refrigerant cycle of the subcooling of the hydrocarbon -rich stream, characterized in that a) the refrigerant mixture of each refrigerant mixture cycle is evaporated to only one pressure level, b) the pre-cooling of the hydrocarbon-rich stream heat exchange between the hydrocarbon-rich stream ( 1 . 1' ) and the refrigerant mixture ( 6 ) of the pre-cooling circuit in two or more identical, parallel heat exchangers (E1, E1 ') takes place, c) the compression of the refrigerant mixture ( 8th . 8th' ) of the pre-cooling circuit by means of a compressor of the double-flow type (V1) and d) the compression of the refrigerant mixture ( 13 . 13 ' ) of the liquefaction cycle in at least two stages (V2, V2 ') takes place, the compression in the first stage by means of a compressor of the double-flow type (V2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verflüssigungsleistung wenigstens 8 mtpa LNG, vorzugsweise wenigstens 10 mtpa LNG und besonders bevorzugt wenigstens 15 mtpa LNG beträgt.Method according to claim 1, characterized in that that the condensing capacity is at least 8 mtpa LNG, preferably at least 10 mtpa LNG and more preferably at least 15 mtpa LNG. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern (E1, E1') zugeführte Kohlenwasserstoff-reiche Strom gleichmäßig auf diese Wärmetauscher (E1, E1') verteilt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that of the two or more identical, arranged in parallel Heat exchangers (E1, E1 ') supplied hydrocarbon rich Flow evenly to these heat exchangers (E1, E1 ') is distributed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung von bei der Verflüssigung unerwünschten Komponenten, insbesondere von höheren Kohlenwasserstoffen, gereinigt wird (A).Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that to be liquefied Hydrocarbon-rich stream before cooling or liquefaction of undesirable components in liquefaction, in particular of higher hydrocarbons becomes (A). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung verdichtet wird (A).Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that to be liquefied Hydrocarbon-rich stream before cooling or liquefaction is compressed (A). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung auf einen Druck von wenigstens 60 bar, vorzugsweise wenigstens 80 bar verdichtet wird (A).Method according to claim 5, characterized in that that the hydrocarbon-rich stream to be liquefied before cooling or liquefaction on a Pressure of at least 60 bar, preferably at least 80 bar compressed becomes (A). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den der Verdichtung (V1) des Vorkühlkreislaufes zugeführten Kältemittelgemischteilströmen (8, 8') ein Druckausgleich realisierbar ist.Method according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that between the compression (V1) of the pre-cooling circuit supplied refrigerant mixture substreams ( 8th . 8th' ) A pressure compensation can be realized. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe der drei Kältekreislaufverdichter bzw. -verdichtereinheiten bau- und/oder leistungsgleich sind.Method according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the drives of the three refrigeration cycle compressor or compressor units are identical in construction and / or performance.
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