DE102012021637A1 - A method of cooling a hydrocarbon-rich fraction - Google Patents

A method of cooling a hydrocarbon-rich fraction

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DE102012021637A1
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, beschrieben, wobei There is a method of cooling a hydrocarbon-rich fraction, in particular of natural gas, described wherein
– die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (1) gegen wenigstens einen Kältemittelkreislauf (10–15) abgekühlt wird, - the hydrocarbon-rich fraction (1) is cooled against at least one refrigerant circuit (10-15),
– das Kältemittel zumindest Stickstoff, Kohlendioxid, Methan und/oder C 2+ -Kohlenwasserstoffe aufweist, - having the refrigerant at least nitrogen, carbon dioxide, methane and / or C 2+ hydrocarbons,
– die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters (C1) erfolgt, und - the compression of the refrigerant by means of at least one, one or more gas-lubricated mechanical seals having the turbo-compressor (C1) is carried out, and
– dem Turboverdichter (C1) als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden. - the turbo-compressor (C1) is supplied as a secondary sealing nitrogen gas as the primary barrier gas, a partial flow of the refrigerant and / or an external gas or gas mixture comprising primarily nitrogen and / or methane, and the like.
Erfindungsgemäß wird dem Kältemittelkreislauf (10–15) zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom (21) entnommen. According to the invention, at least temporarily at least one nitrogen-rich stream (21) is removed from the refrigerant circuit (10-15).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, wobei The invention relates to a method of cooling a hydrocarbon-rich fraction, in particular natural gas, wherein
    • – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion gegen wenigstens einen Kältemittelkreislauf abgekühlt wird, - the hydrocarbon-rich fraction to at least one refrigerant circuit is cooled,
    • – das Kältemittel zumindest Stickstoff und/oder Kohlendioxid und/oder Methan und/oder C 2+ -Kohlenwasserstoffe aufweist, - having the refrigerant at least nitrogen and / or carbon dioxide and / or methane and / or C 2+ hydrocarbons,
    • – die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters erfolgt, und - If the compression of the refrigerant by means of at least one, one or more gas-lubricated mechanical seals having turbocompressor, and
    • – dem Turboverdichter als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden. - are supplied as a secondary sealing nitrogen gas to the turbo compressor as the primary barrier gas, a partial flow of the refrigerant and / or an external gas or gas mixture comprising primarily nitrogen and / or methane, and the like.
  • Gattungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion kommen insbesondere bei der Verflüssigung von Erdgas zur Anwendung. Generic methods for cooling a hydrocarbon-rich fraction are in particular in the liquefaction of natural gas used. Für den Verflüssigungsprozess wird Kälte benötigt, die üblicherweise durch einen oder mehrere Kältemittelkreisläufe bereitgestellt wird. In the liquefaction process the cooling is usually provided by one or more refrigerant circuits is needed. Hierbei sind geschlossene und von Turboverdichtern angetriebene Kältemittelkreisläufe von besonderer Bedeutung. Here are closed and driven by turbo compressors refrigerant circuits of particular importance. Als Kältemittel werden in geschlossenen Kreisläufen teilweise Reinstoffe, zumeist aber Stoffgemische unter Verwendung einer Auswahl der Stoffkomponenten Stickstoff, Methan sowie C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , i/nC 4 H 10 und i/nC 5 H 12 , etc. in variablen Anteilen eingesetzt. As refrigerants in closed cycles mixtures are partially pure materials, usually but using a selection of the material components nitrogen, methane and C 2 H 4, C 2 H 6, C 3 H 6, C 3 H 8, i / nC 4 H 10 and i / nC 5 H 12, etc. used in variable proportions. Unter dem Begriff „C 2+ -Kohlenwasserstoffe” seien im vorliegenden Falle die vorgenannten Komponenten C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , i/nC 4 H 10 und i/nC 5 H 12 , etc. zu verstehen. The term "C2 + hydrocarbons" are in the present case, the aforementioned components C 2 H 4, C 2 H 6, C 3 H 6, C 3 H 8, i / nC 4 H 10, and I / nC 5 H 12 , etc. to understand.
  • Für den stationären Anlagenbetrieb wird das Inventar des Kältekreislaufs bezüglich Menge und molarer Zusammensetzung konstant gehalten. For stationary installation operation, the inventory of the refrigeration cycle with respect to quantity and molar composition is kept constant. Jedoch kommt es zwangsläufig zu Leckagen des Kältekreislaufs oder zum Eintrag zusätzlicher Stoff- oder Komponentenströme in den Kältekreislauf. However, there is inevitably leakage of the refrigerant circuit or the entry of additional material or components flows in the refrigerant circuit. Verantwortlich hierfür sind im Wesentlichen die Wellenabdichtungen der für die Verdichtung des Kältemittels vorzusehenden Turboverdichter sowie deren Sperrgasversorgung. Responsible for this are essentially the shaft seals of be provided for the compression of the refrigerant turbo compressors and their sealing gas supply.
  • Diese Verunreinigung und/oder Leckage des Kältemittels ist zu kompensieren. This contamination and / or leakage of the refrigerant is to be compensated. Während üblicherweise die Verfügbarkeit von Stickstoff innerhalb einer Verflüssigungsanlage sowie die Bereitstellung des Methans aus dem zu verflüssigenden Erdgas gewährleistet ist, ist die permanente Kompensation der C 2+ -Kohlenwasserstoff-Verluste mit hohem Installationsaufwand, hohen Betriebskosten und ggf. logistischen Problemen verbunden. While usually the availability of nitrogen in a liquefaction plant, and the provision of the methane from the natural gas to be liquefied is ensured, the permanent compensation of the C 2+ hydrocarbon losses with high installation costs, high operating costs and possibly connected logistical problems.
  • Es ist folglich darauf zu achten, dass bei der Auswahl der Wellenabdichtung der Turboverdichter sowie dem Design der zur Dichtung zugehörigen Peripherie das Kältemittelinventar des Kältekreislaufs bestmöglich geschützt wird. It is therefore important to ensure that the choice of the shaft seal of turbo-compressor and the design of the associated peripherals for sealing the refrigerant inventory of the refrigerant circuit is best protected. Hierzu werden gegenwärtig überwiegend gasgeschmierte Gleitringdichtungen in verschiedenen Bauformen eingesetzt. To this end, currently predominantly gas-lubricated mechanical seals are used in various types of construction. Diese werden mit dem im zugehörigen Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittel als primärem Sperrgas beaufschlagt, um eine prozessseitige Verunreinigung zu vermeiden. These are acted upon by the circulating in the accompanying refrigeration cycle refrigerant as a primary barrier gas, in order to avoid cross-contamination process. Die sekundäre Sperrung erfolgt aus Gründen der Betriebssicherheit stets mit Stickstoff, so dass in der primären Ableitung der Gasdichtung ein Gemisch aus Kältemittel und Stickstoff vorliegt. The secondary locking takes place for reasons of operational safety, always with nitrogen, so that in the primary derivative of the gas seal is present a mixture of refrigerant and nitrogen. Dieses Gemisch wird im Allgemeinen zur Anlagenfackel abgeführt, woraus ein Verlust an Kältemittel resultiert. This mixture is discharged generally into abutment torch, resulting in a loss of refrigerant results.
  • Prinzipiell kann zur primären Sperrgasbeaufschlagung auch ein externes Sperrgas herangezogen werden, jedoch liegt in diesem Fall selbst bei geeigneter Auswahl der Dichtungsart stets ein Fremdkomponenteneintrag in den Kältekreislauf und somit eine Verunreinigung des Kältemittels vor. In principle, an external purge gas can be used for primary Sperrgasbeaufschlagung, but in this case even with proper selection of type of seal is always a foreign component entry in the refrigerant circuit, and thus contamination of the refrigerant before. Da eine Verunreinigung unter Umständen zum Verlust größerer Mengen des Inventars führt, wird üblicherweise die Sperrung mittels Kältemittel bevorzugt und die durch geeignete Regelung reduzierten Dichtungsverluste, insbesondere der vergleichsweise wertvollen C 2+ -Kohlenwasserstoffe bzw. -Komponenten billigend in Kauf genommen. As contamination may lead to the loss of large quantities of the inventory, the lock is usually preferred by refrigerant and the reduced taken by suitable control seal losses, particularly the relatively valuable C 2+ hydrocarbons or components tacitly accepted.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet. The object of the present invention is to provide a generic method for cooling a hydrocarbon-rich fraction, which avoids the aforementioned disadvantages.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoffreichen. To achieve this object, a method of cooling a hydrocarbon-rich. Fraktion vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Kältemittelkreislauf zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom entnommen wird. Group proposed, which is characterized in that the refrigerant circuit at least temporarily, at least one nitrogen-rich stream is removed.
  • Hierbei wird der Stickstoff-reiche Strom vorzugsweise am kalten Ende des Kältemittelkreislaufes entnommen. Here, the nitrogen-rich stream is preferably withdrawn at the cold end of the refrigerant circuit. Die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes erfolgt insbesondere dann, wenn der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. The removal of nitrogen-rich stream occurs in particular if the nitrogen and / or methane content of the circulating in the refrigerant circuit refrigerant exceeds a predetermined threshold.
  • Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann einer Anreicherung des Kältekreislaufes mit Stickstoff- und/oder Methan vorgebeugt werden. With the novel procedure of an enrichment of the refrigeration cycle of nitrogen and / or methane can be prevented. Das gewünschte Verhältnis zwischen diesen Komponenten und den C 2+ -Kohlenwasserstoffen bleibt dadurch im Wesentlichen unverändert. The desired relationship between these components and the C 2+ hydrocarbons thereby remains substantially unchanged. Zur Regulierung der Zusammensetzung des Kältemittels ist es deshalb ausreichend, wenn lediglich diese beiden Komponenten in der bzw. den gewünschten Mengen nachgeführt werden. To regulate the composition of the refrigerant, it is therefore sufficient if only these two components are tracked in the and the desired quantities.
  • In vorteilhafter Weise weist der entnommene Stickstoff-reiche Strom einen Anteil an C 2+ -Kohlenwasserstoffen von weniger als 2 Mol-%, vorzugsweise von weniger als 0,5 Mol-% auf. In an advantageous manner, the withdrawn nitrogen-rich stream a proportion of C 2+ hydrocarbons of less than 2 mol%, preferably of less than 0.5 mol%.
  • Im Vergleich zu den zum Stand der Technik zählenden Verfahren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion eine Reduzierung der Verluste an C 2+ -Kohlenwasserstoffen bzw. C 2+ -Kältemittelkomponenten um ca. 99%. In comparison with the counting of the prior art methods the inventive method of cooling a hydrocarbon-rich fraction enables a reduction in losses of C 2+ hydrocarbons and C 2+ -Kältemittelkomponenten by about 99%. Daraus resultieren sowohl eine wesentliche Reduzierung der Betriebskosten durch minimierten Aufwand hinsichtlich Beschaffung und Transport von C 2+ -Kohlenwasserstoffen als auch eine Reduzierung der Installationskosten für die Bereitstellung dieser Kältemittelkomponenten. This results in both a significant reduction in operating costs by minimal effort in terms of procurement and transport of C2 + hydrocarbons and a reduction in installation costs for providing these refrigerant components. Des Weiteren können unerwünschte Emissionen verringert werden, da keine Kohlenwasserstoffe an die Fackel gegeben werden. Furthermore, unwanted emissions can be reduced because no hydrocarbons are supplied to the torch.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion ist dadurch gekennzeichnet, dass, sofern die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion verflüssigt, wenigstens einem Speicherbehälter zugeführt und aus diesem eine Boil-off-Gasfraktion abgezogen wird, der entnommene Stickstoff-reiche Strom zumindest teilweise der Boil-off-Gasfraktion zugemischt und/oder abgefackelt wird. A further advantageous embodiment of the inventive method for cooling a hydrocarbon-rich fraction is characterized in that, if the hydrocarbon-rich fraction is liquefied, is supplied at least one storage container and withdrawn from a boil-off gas fraction of the extracted nitrogen-rich stream is admixed at least partially the boil-off gas fraction and / or flared. Unter dem Begriff „Boil-off-Gasfraktion” seien hierbei das durch Wärmeeintrag in einen Speicherbehälter verdampfende Flüssig-Erdgas (LNG) und das während der LNG-Einleitung in den Speicherbehälter anfallende Verdrängungsgas zu verstehen. The term "boil-off gas fraction" are in this case the evaporating by heat into a storage tank liquefied natural gas (LNG) and understand that while the LNG is introduced into the storage tank resulting displacement gas.
  • Sofern die Verdichtung des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels ein- oder mehrstufig erfolgt, ist es besonders vorteilhaft, wenn das aus dem Turboverdichter über die primäre Ableitung der Gasdichtung abgezogene Sperrgasgemisch dem Verdichter bzw. der ersten Verdichterstufe durch eine Anhebung des Sperrgasdruckes saugseitig zugeführt wird. Provided that the compression of the circulating in the refrigerant circuit refrigerant one or more stages, it is particularly advantageous when withdrawn from the turbocompressor via the primary derivative of the gas seal sealing gas mixture is the compressor and the first compressor stage supplied to the intake side by increasing the sealing gas pressure.
  • Sofern dem Turboverdichter als primäres Sperrgas ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, zugeführt wird, wird dieses Gasgemisch) in vorteilhafter Weise aus einer innerhalb des Abkühlprozesses anfallenden und/oder vorhandenen Fraktion erzeugt. Unless the turbo compressor as the primary barrier gas, an external gas or gas mixture comprising primarily nitrogen and / or methane, is fed to this gas mixture) is produced in an advantageous manner from a incurred within the cooling and / or existing fraction. Dafür kann bspw. ein Teilstrom der verdichteten Boil-off-Gasfraktion und/oder ein Teilstrom des Prozess-Stickstoffes herangezogen werden. For this, a partial flow of the compressed boil-off gas fraction and / or a partial flow of process nitrogen can, for example, be used.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion sei nachfolgend anhand des in der The inventive method for cooling a hydrocarbon-rich fraction is below on the basis of the 1 1 dargestellten Ausführungsbeispieles, das einen Erdgas-Verflüssigungsprozess zeigt, näher erläutert. Explained embodiment shown, showing a natural gas liquefaction process in more detail.
  • Über Leitung reconciliation 1 1 wird das abzukühlende und zu verflüssigende Erdgas einem Wärmetauscher E zugeführt, in dem es gegen das Kältemittel eines Kältekreislaufes, auf den im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, abgekühlt und verflüssigt. the cooled and liquefied natural gas is fed to a heat exchanger E, where it. against the refrigerant on the will be discussed in more detail in the following of a refrigeration cycle, cooled and liquefied Nach erfolgter Verflüssigung und ggf. Unterkühlung wird das verflüssigte Erdgas (LNG) über Leitung After the liquefaction and optionally subcooling the liquefied natural gas (LNG) is fed via line 2 2 einem Speicherbehälter S zugeführt. a storage container S, respectively. Die Entnahme von verflüssigtem Erdgas aus dem Speicherbehälter S erfolgt über die Leitung The removal of liquefied natural gas from the storage vessel S via the line 3 3 . , Eine innerhalb des Speicherbehälters S anfallende Boil-off-Gasfraktion wird über Leitung An accumulating within the storage container S boil-off gas fraction is fed via line 4 4 abgezogen, vorzugsweise im Wärmetauscher E gegen das abzukühlende Erdgas withdrawn, preferably in the heat exchanger E against the cooled is natural gas 1 1 angewärmt und anschließend über Leitung warmed, and then via line 5 5 – ggf. nach vorheriger Verdichtung durch einen Boil-off-Gas-Verdichter C2 – als sog. Fuelgas-Fraktion über Leitung - if necessary after prior compression by a boil-off gas compressor C2 - as so-called of fuel gas fraction via line. 22 22 abgegeben. issued. Ein Teilstrom dieser Fraktion kann über die Leitungsabschnitte A partial stream of this fraction can through the line sections 23 23 und and 18 18 dem noch zu beschreibenden Turboverdichter C1 als primäres Sperrgas zugeführt werden. are supplied to the still to be described turbo-compressor C1 as the primary barrier gas.
  • Das innerhalb des Kältekreislaufes zirkulierende Kältemittel weist beispielsweise die Komponenten Stickstoff, Methan und C 2+ -Kohlenwasserstoffe auf. The circulating within the refrigeration cycle the refrigerant has, for example, the components nitrogen, methane and C 2+ hydrocarbons. Die Verdichtung dieses Kältemittels erfolgt in einem ein- oder mehrstufig ausgebildeten, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichter C1. The densification of this refrigerant is performed in a one or more stages formed, one or more gas-lubricated mechanical seals having turbo-compressor C1. Das auf den gewünschten Kreislaufdruck verdichtete Kältemittel wird über Leitung The compacted to the desired circuit pressure refrigerant is passed via line 10 10 dem Wärmetauscher E zugeführt und in diesem gegen sich selbst abgekühlt. supplied to the heat exchanger E and cooled therein against itself. Über Leitung reconciliation 11 11 wird das abgekühlte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E abgezogen und im Entspannungsventil a kälteleistend entspannt. The cooled refrigerant is withdrawn from the heat exchanger E, and a cold-expanded in expansion valve.
  • Das entspannte Kältemittel wird anschließend über Leitung The expanded refrigerant is then via line 12 12 einem Abscheider D1 zugeführt und in diesem in eine flüssige C 2+ -Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion D1 and fed to a separator in this into a liquid hydrocarbon-rich fraction C 2+ 13 13 und in eine im Wesentlichen ausschließlich Stickstoff und Methan enthaltende gasförmige Fraktion and in a substantially only nitrogen and methane-containing gaseous fraction 14 14 aufgetrennt. separated. Die beiden vorgenannten Fraktionen werden unmittelbar vor dem Wärmetauscher E wieder vereinigt und im Gegenstrom zu dem abzukühlenden Erdgasstrom The above two fractions are combined again immediately before the heat exchanger E and countercurrent to the cooled natural gas stream 1 1 sowie dem abzukühlenden Kältemittelstrom and the cooled refrigerant stream 10 10 durch den Wärmetauscher E geführt. passed through the heat exchanger E. Das dabei angewärmte Kältemittel wird anschließend über Leitung The thereby heated refrigerant is then via line 15 15 einem dem Turboverdichter C1 vorgeschalteten Behälter D2 zugeführt. a turbo-compressor C1 the upstream container D2 supplied. Dieser dient der Abtrennung von etwaigen im angewärmten Kältemittelstrom This is the separation of any in the warmed refrigerant stream 15 15 enthaltenen Flüssigkomponenten; Liquid components contained; die im Behälter D2 anfallende Gasfraktion wird dem Turboverdichter C1 über Leitung the resulting gas in the container D2 fraction is the turbo compressor C1 via line 16 16 zugeführt. fed.
  • Dem Turboverdichter C1 wird als primäres Sperrgas ein Teilstrom des im Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, das im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan aufweist, zugeführt. The turbo-compressor C1 as the primary barrier gas, a partial flow of the circulating refrigerant in the refrigerant circuit and / or an external gas or gas mixture comprising essentially nitrogen and / or methane supplied. Diese Zuführung eines Teilstromes des Kältemittels erfolgt über Leitung This supply of a partial flow of the refrigerant takes place via line 17 17 , in der ein Regelventil c angeordnet ist. , In which a control valve c is arranged. Externes Gas oder Gasgemisch kann dem Turboverdichter C1 über Leitung External gas or gas mixture can the turbo compressor C1 via line 18 18 , in der ebenfalls ein Regelventil d angeordnet ist, als primäres Sperrgas zugeführt werden. In which also a control valve d is arranged to be supplied as the primary barrier gas. Des Weiteren wird dem Turboverdichter C als sekundäres Sperrgas Stickstoff bzw. eine Stickstoff-reiche Fraktion zugeführt. Furthermore, it is fed to the turbo-compressor C as a secondary sealing nitrogen gas or a nitrogen-rich fraction. Der Übersichtlichkeit halber ist dies in der For clarity, this is in the 1 1 nicht dargestellt. not shown.
  • Kommt es nun innerhalb des Kältekreislaufes zu einer Anreicherung der Komponenten Stickstoff und/oder Methan, können diese über Leitung If there is now within the refrigeration cycle in an enrichment of the components nitrogen and / or methane, these can via line 21 21 , in der ein Regelventil b angeordnet ist, aus dem Kältekreislauf entnommen werden. , In which a control valve b is arranged, are removed from the refrigeration circuit. Durch das Vorsehen des vorbeschriebenen Abscheiders D1 wird sichergestellt, dass der über Leitung By providing the above-described separator D1 will ensure that the via line 21 21 aus dem Kältekreislauf entnommene Stickstoff-reiche Strom taken from the refrigeration cycle nitrogen-rich stream 21 21 praktisch keine C 2+ -Kohlenwasserstoffe enthält. virtually no C 2+ hydrocarbons. Deren Verluste innerhalb des Kältekreislaufes sind deshalb vernachlässigbar. Their losses within the refrigeration circuit are therefore negligible.
  • Wie in der Like in the 1 1 dargestellt, ist es ggf. zweckmäßig, den Stickstoff-reichen Strom shown, it may be appropriate, the nitrogen-rich stream 21 21 der dem Speicherbehälter S entnommenen Boil-off-Gasfraktion of the storage tank S withdrawn boil-off gas fraction 4 4 zuzumischen und mit dieser gemeinsam anzuwärmen. mix in and to warm along with this. Alternativ oder ergänzend kann der Stickstoff-reiche Strom Alternatively or additionally, the nitrogen-rich stream may 21 21 auch abgefackelt werden. also torched.
  • Vorzugsweise erfolgt die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes Preferably, the removal of the nitrogen-rich stream is 21 21 am kalten Ende des Kältekreislaufes. at the cold end of the refrigeration circuit. Alternativ hierzu sind jedoch auch andere Entnahmestellen denkbar. Alternatively, however, other sampling points are conceivable. Des Weiteren kann die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes Furthermore, the removal of the nitrogen-rich stream 21 21 kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. be continuous or discontinuous. Die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes The removal of nitrogen-rich stream 21 21 erfolgt insbesondere dann, sobald der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. shall, in particular, once the nitrogen and / or methane content of the circulating in the refrigerant circuit refrigerant exceeds a predetermined threshold. Hierzu ist es erforderlich, die Zusammensetzung des Kältemittels zu überwachen. For this it is necessary to monitor the composition of the refrigerant.
  • Des Weiteren kann das aus dem Turboverdichter C1 über die primäre Ableitung seiner Gasdichtung abgezogene Sperrgasgemisch dem Verdichter oder, im Falle einer mehrstufigen Verdichtung, der ersten Verdichterstufe saugseitig, vorzugsweise über den vorbeschriebenen Behälter D2, erneut zugeführt werden; Furthermore, the derivative over the primary gas seal its withdrawn from the turbocompressor C1 sealing gas mixture can the compressor or in the case of a multi-stage compression, the first compressor stage suction side, preferably, re-supplied via the above-described container D2; dies ist in der this is in 1 1 durch die Leitung through the line 20 20 dargestellt. shown. Die vorbeschriebene Rückführung des über die primäre Ableitung abgezogenen Sperrgasgemisches vor den Turboverdichter C1 bzw. dessen erste Verdichterstufe kann direkt durch Anhebung des primären Sperrgasdruckes ohne zusätzlichen apparativen Aufwand erfolgen. The above-described recirculation of the withdrawn via the primary discharge barrier gas mixture before the turbo compressor C1 and the first compressor stage can be carried out directly by increasing the primary sealing gas pressure without additional apparatus. Die vorbeschriebene Rückführung des über die primäre Ableitung abgezogenen Sperrgasgemisches vor den Turboverdichter bzw. dessen erste Verdichterstufe kann auch unter Verwendung eines Ejektors oder weiteren Verdichters realisiert werden. The above-described recirculation of the withdrawn via the primary discharge barrier gas mixture before the turbo compressor or the first stage compressor may be implemented using an ejector or other compressor. Als Treibstrom für den Ejektor kann hierzu Kältemittel von der Druckseite des Turboverdichters C1 verwendet werden. As a driving current for the ejector refrigerant can be used for this purpose from the pressure side of the turbo compressor C1.
  • Es sei ausdrücklich betont, dass die erfindungsgemäße Verfahrensweise nicht nur in Kombination mit dem in der It should be stressed that the procedure of the invention not only in combination with the in 1 1 dargestellten Kältekreislauf realisiert werden kann bzw. Sinn macht. Refrigeration circuit shown can be realized and makes sense. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Gedanke in Kombination mit jedem bekannten Kältekreislauf oder Kombinationen von mehreren Kältekreisläufen – unabhängig davon, ob in diesen Reinstoffe oder Gemische zirkulieren – realisiert werden. Rather, the concept of the invention in combination with any known refrigeration cycle or combinations of a plurality of refrigeration circuits may - regardless of whether circulate in these pure substances or mixtures - can be realized.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, wobei – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion ( A method of cooling a hydrocarbon-rich fraction, in particular natural gas, wherein - the hydrocarbon-rich fraction ( 1 1 ) gegen wenigstens einen Kältemittelkreislauf ( ) (At least one refrigerant circuit 10 10 - 15 15 ) abgekühlt wird, – das Kältemittel zumindest Stickstoff, Kohlendioxid, Methan und/oder C 2+ -Kohlenwasserstoffe aufweist, – die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters (C1) erfolgt, und – dem Turboverdichter (C1) als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kältemittelkreislauf ( Is) is cooled, - the refrigerant comprises at least nitrogen, carbon dioxide, methane and / or C 2+ hydrocarbons, - the compression of the refrigerant by means of at least one, one or more gas-lubricated mechanical seals having the turbo-compressor (C1) is carried out, and - (the turbo-compressor C1 ) are supplied as the secondary sealing nitrogen gas as the primary barrier gas, a partial flow of the refrigerant and / or an external gas or gas mixture comprising primarily nitrogen and / or methane, and, characterized in that the refrigerant circuit ( 10 10 - 15 15 ) zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom ( ) At least temporarily at least one nitrogen-rich stream ( 21 21 ) entnommen wird. ) Is removed.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff-reiche Strom ( A method according to claim 1, characterized in that the nitrogen-rich stream ( 21 21 ) am kalten Ende des Kältemittelkreislaufes ( ) (At the cold end of the refrigerant circuit 10 10 - 16 16 ) entnommen wird. ) Is removed.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der entnommene Stickstoff-reiche Strom ( The method of claim 1 or 2, characterized in that the stream withdrawn nitrogen-rich ( 21 21 ) einen Anteil an C 2+ -Kohlenwasserstoffen von weniger als 2 Mol-%, vorzugsweise von weniger als 0,5 Mol-% aufweist. ) Has a content of C 2+ hydrocarbons of less than 2 mol%, preferably of less than 0.5 mol%.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes ( Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the removal of the nitrogen-rich stream ( 21 21 ) erfolgt, sobald der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf ( ) Takes place as soon as the nitrogen and / or methane content of the (in the refrigerant circuit 10 10 - 16 16 ) zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. ) Circulating the refrigerant exceeds a predetermined threshold.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion verflüssigt, wenigstens einem Speicherbehälter zugeführt und aus diesem eine Boil-off-Gasfraktion abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der entnommene Stickstoff-reiche Strom ( Method according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the hydrocarbon-rich fraction is liquefied, fed to at least one storage container and is withdrawn from a boil-off gas fraction, characterized in that the stream withdrawn nitrogen-rich ( 21 21 ) zumindest teilweise der Boil-off-Gasfraktion ( ) At least partially of the boil-off gas fraction ( 4 4 ) zugemischt und/oder abgefackelt wird. is added) and / or flared.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verdichtung des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels ein- oder mehrstufig erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Turboverdichter (C1) über die primäre Ableitung der Gasdichtung abgezogene Sperrgasgemisch ( Method according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the compression of the circulating in the refrigerant circuit refrigerant one or more stages, characterized in that from the turbo compressor (C1) withdrawn through the primary derivative of the gas seal sealing gas mixture ( 20 20 ) dem Verdichter bzw. der ersten Verdichterstufe durch Anhebung des Sperrgasdrucks saugseitig zugeführt wird. ) Is the compressor and the first compressor stage suction supplied by raising the seal gas pressure.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei dem Turboverdichter als primäres Sperrgas ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Gas(gemisch) aus einer innerhalb des Abkühlprozesses anfallenden und/oder vorhandenen Fraktion erzeugt wird, vorzugsweise ein Teilstrom der verdichteten Boil-off-Gasfraktion ( Method according to one of the preceding claims 1 to 6, wherein the turbo compressor, an external gas or gas mixture comprising is essentially nitrogen and / or methane is supplied as the primary barrier gas, characterized in that this gas (mixture) from a incurred within the cooling process, and / or existing group is generated, preferably (a partial stream of the compressed boil-off gas fraction 24 24 ) und/oder des Prozess-Stickstoffes ist. ) And / or of the process is nitrogen.
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