DE10206388A1 - Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes - Google Patents

Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, wobei wenigstens ein indirekter Wärmetausch zwischen dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom und dem Kältemittelgemisch wenigstens eines Kältemittelgemischkreislaufes erfolgt und wobei das Kältemittelgemisch nach erfolgter Unterkühlung in eine Gas- und in eine Flüssigfraktion aufgetrennt und diese Fraktionen vor und/oder während der Wiederanwärmung des Kältemittelgemisches wieder vereinigt werden, beschrieben. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird zumindest zeitweise die in der Auftrennung (D) gewonnene Gasfraktion (4) eine in der Zusammensetzung ähnliche oder identische Gasfraktion (9) zugemischt. DOLLAR A Hierbei kann die Zumischung der in der Zusammensetzung ähnlichen oder identischen Gasfraktion (9) bei Unterschreitung einer Mindestmenge der in der Auftrennung (D) des Kältemittelgemisches gewonnenen Gasfraktion (4) erfolgen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, wobei wenigstens ein indirekter Wärmetausch zwischen dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom und dem Kältemittelgemisch wenigstens eines Kältemittelgemischkreislaufes erfolgt und wobei das Kältemittelgemisch nach erfolgter Unterkühlung in eine Gas- und in eine Flüssigfraktion aufgetrennt und diese Fraktionen vor und/oder während der Wiederanwärmung des Kältemittelgemisches wieder vereinigt werden.
  • Es sind unterschiedlichste Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoffreichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, bekannt. Hierbei wird bei einer Vielzahl dieser Verflüssigungsverfahren ein indirekter Wärmetausch zwischen dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom und dem Kältemittelgemisch wenigsten eines Kältemittelgemischkreislaufes realisiert. Dabei erfolgt oftmals nach einer erfolgten Unterkühlung des Kältemittelgemisches eine Auftrennung des Kältemittelgemisches in eine Gas- und eine Flüssigfraktion. Die vorgenannten Fraktionen werden anschließend vor und/oder während der Wiederanwärmung des Kältemittelgemisches vereinigt; die Wiederanwärmung des Kältemittelgemisches erfolgt im Regelfall gegen den abzukühlenden und zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom und ggf. weiteren Verfahrens - insbesondere Kältemittel(gemisch)ströme.
  • Die vorbeschriebene Auftrennung des unterkühlten Kältemittelgemisches in eine Gas- sowie in eine Flüssigfraktion und die anschließende Wiedervereinigung der beiden Fraktionen hat einen verbesserten Wärmeübergang zwischen dem Kältemittelgemisch und dem oder den weiteren Verfahrensströmen bei der Wiederanwärmung des Kältemittelgemisches zur Folge.
  • Im Regelfall wird ein Verflüssigungsprozess daher so gefahren, dass nach erfolgter Unterkühlung des Kältemittelgemisches eine Auftrennung in eine Gas- sowie in eine Flüssigfraktion möglich ist. Unter bestimmten Randbedingungen - die im Laufe des Verflüssigungsprozesses variieren können - kann es jedoch passieren, dass das Kältemittelgemisch soweit unterkühlt ist, dass es keinen gasförmigen Anteil mehr aufweist. Dies hat zur Folge, dass der vorgenannte Wärmeübergang zwischen dem dann nurmehr flüssigen Kältemittelgemisch und dem oder den weiteren Verfahrensströmen negativ beeinflusst wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, dass zu jedem Zeitpunkt und unter allen Verfahrensbedingungen ein Wärmetausch zwischen einem oder mehreren Verfahrensströmen, insbesondere zwischen dem zu verflüssigen Kohlenwasserstoffreichen Strom und dem Kältemittelgemisch erfolgt, bei dem das anschließend unterkühlte Kältemittelgemisch sowohl flüssige als auch gasförmige Bestandteile aufweist.
  • Dies wird dadurch erreicht, dass zumindest zeitweise der in der Auftrennung gewonnenen Gasfraktion eine in der Zusammensetzung ähnliche oder identische Gasfraktion zugemischt wird.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird somit sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt bei dem Wärmetausch zwischen dem Kältemittelgemisch und wenigstens einem weiteren Verfahrensstrom das Kältemittelgemisch auch gasförmigen Bestandteile aufweist.
  • Sofern das unterkühlte Kältemittelgemisch keine gasförmigen Bestandteile mehr aufweist, sei unter der Formulierung "Zumischung einer in der Zusammensetzung ähnlichen oder identischen Gasfraktion" ein Zuführen dieser Gasfraktion in die Leitung(en), über die während des normalen Betriebes die aus der Auftrennung abgezogene Gasfraktion geführt wird, zu verstehen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischung der in der Zusammensetzung ähnlichen oder identischen Gasfraktion bei Unterschreitung einer Mindestmenge der in der Auftrennung des Kältemittelgemisches gewonnenen Gasfraktion erfolgt.
  • Es ist nicht zwingend erforderlich, dass eine in der Zusammensetzung ähnliche oder identische Gasfraktion der in der Auftrennung gewonnenen Gasfraktion permant zugemischt wird, da diese bei einem regulären Verfahrensablauf auf ein ausreichendes Mengenvolumen eingeregelt ist. Wird nun eine voreingestellte Mindestmenge der bei der Auftrennung des Kältemittelgemisches gewonnenen Gasfraktion unterschritten, so ist es ausreichend, wenn zu diesen Zeiten eine Zumischung der in der Zusammensetzung ähnlichen oder identischen Gasfraktion erfolgt. Die hierfür erforderlichen Regelmechanismen sind dem Fachmann vertraut.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die in der Zusammensetzung ähnliche oder identische Gasfraktion an einer dafür geeigneten Stelle des Kältemittelgemischkreislaufes, dessen Kältemittelgemisch in eine Gas- und in eine Flüssigfraktion aufgetrennt wird, abgezogen wird.
  • Prinzipiell kann die in der Zusammensetzung ähnliche oder identische Gasfraktion jedoch aus einer beliebigen "Quelle" stammen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erleutert.
  • Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einem Verflüssigungsverfahren, wobei in einem Wärmetauscher E vier Verfahrensströme miteinander in Wärmekontakt gebracht werden. Diese sind: ein über Leitung 1 herangeführter, erster Kältemittelgemischstrom, ein über Leitung 7 durch den Wärmetauscher E geführter zweiter Kältemittel(gemisch)strom, der mittels Leitung 8 durch den Wärmetauscher E geführte, zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom sowie der über Leitung 5 dem Wärmetauscher E zugeführte, anzuwärmende erste Kältemittelgemischstrom, der nach erfolgter Anwärmung gegen die vorgenannten drei Verfahrensströme über Leitung 6 aus dem Wärmetauscher E abgezogen wird.
  • Der dem Wärmetauscher E über Leitung 1 zugeführte Kältemittelgemischstrom wird in dem Wärmetauscher E unterkühlt und anschließend über Leitung 2 dem Entspannungsvetnil a zugeführt und in diesem einer Joule-Thomson-Entspannung unterworfen. Anstelle des in der Figur dargestellten Entspannungsventiles a kann auch eine Entspannungsturbine vorgesehen werden.
  • Anschließend wird der Kältemittelgemischstrom im Abscheider D in eine Flüssigfraktion sowie in eine Gasfraktion aufgetrennt. Die Flüssigfraktion wird über Leitung 3, in der ein Regelventil b vorgesehen ist, aus dem Sumpf des Abscheiders d abgezogen und der vorgenannten Leitung 5 zugeführt.
  • Die im Abscheider D anfallende Gasfraktion wird über Leitung 4 am Kopf des Abscheiders D abgezogen und mit der Flüssigfraktion in der Leitung 3 zusammengeführt. Auch in der Leitung 4 ist im Regelfall ein Regelventil c vorgesehen.
  • Der Anteil der nach der Entspannung im Entspannungsventil a vorliegenden Gasfraktion wird durch den Grad der Unterkühlung des Kältemittelgemischstromes in der Leitung 2 bestimmt.
  • Das Vermischen der in dem Abscheider D gewonnenen Fraktionen vor dem Wärmetauscher E bzw. im Eingangsbereich des Wärmetauschers E - diese Verfahrensführung ist in der Figur nicht dargestellt - hat eine gute Verteilung der Flüssig- und Gasanteile des Kältemittelgemischstromes in dem Wärmetauscher E zur Folge, was zu einem verbessertem Wärmeübergang in dem Wärmetauscher E führt; dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei dem Wärmetauscher E um einen sog. Plate-Fin-Typ-Wärmetauscher handelt.
  • Der Abscheider D dient gegebenenfalls nicht nur der Auftrennung des Kältemittelgemischstromes in eine flüssige und in eine gasförmige Fraktion, sondern darüber hinaus im Falle eines Anlagenstillstandes als Speicherbehälter, in dem das Kältemittelgemisch während des Anlagenstillstandes zwischengespeichert wird. Diese Speicherung des Kältemittelgemisches am kältesten Punkt eines Kältemittelgemischkreislaufes ermöglicht es, eine möglichst kurze Anfahrprozedur bei der Wiederinbetriebnahme zu realisieren. Der Abscheider D ist daher vorzugsweise so zu dimensionieren, dass er die gesamte Kältemittelgemischmenge des Kältemittelkreislaufes aufnehmen kann.
  • Ist der Kältemittelgemischstrom in der Leitung 2 nunmehr soweit unterkühlt, dass er nach der Entspannung im Entspannungsventil a einen zu geringen Anteil an gasförmigen Bestandteilen oder gar keine gasförmigen Bestandteile aufweist, so wird nunmehr erfindungsgemäß der Leitung 4 über eine Seitenleitung 9, in der ebenfalls ein Regelventil d vorgesehen ist, eine in der Zusammensetzung ähnlich oder identische Gasfraktion zugeführt. Hierbei kann die Steuerung des Regelventils d automatisch und/oder manuell erfolgen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, wobei wenigstens ein indirekter Wärmetausch zwischen dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom und dem Kältemittelgemisch wenigstens eines Kältemittelgemischkreislaufes erfolgt und wobei das Kältemittelgemisch nach erfolgter Unterkühlung in eine Gas- und in eine Flüssigfraktion aufgetrennt und diese Fraktionen vor und/oder während der Wiederanwärmung des Kältemittelgemisches wieder vereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise der in der Auftrennung (D) gewonnenen Gasfraktion (4) eine in der Zusammensetzung ähnliche oder identische Gasfraktion (9) zugemischt wird.
2. Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischung der in der Zusammensetzung ähnlichen oder identischen Gasfraktion (9) bei Unterschreitung einer Mindestmenge der in der Auftrennung (D) des Kältemittelgemisches gewonnenen Gasfraktion (4) erfolgt.
3. Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Zusammensetzung ähnliche oder identische Gasfraktion (9) an einer dafür geeigneten Stelle des oder desjenigen Kältemittelgemischkreislaufes, dessen Kältemittelgemisch in eine Gas- (4) und in eine Flüssigfraktion (3) aufgetrennt wird, abgezogen wird.
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