DE19612173C1 - Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes - Google Patents
Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen EinsatzstromesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes, insbesondere Erdgas, wobei
- - entweder ein Teilstrom des wenigstens teilverflüssigten kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes mittels eines offenen Expanderkreislaufes, der wenigstens einen zweistufigen Kreislaufverdichter aufweist, oder
- - ein geschlossener, ein- oder mehrkomponentiger Expanderkreislauf, der wenigstens einen zweistufigen Kreislaufverdichter aufweist, oder
- - ein Gemischkreislauf, der wenigstens einen zweistufigen Kreislaufverdichter aufweist,
der Bereitstellung der für die Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes benötigten Kälte dient.
Aus der Literatur sind eine Vielzahl von Verfahren zum Verflüssigen eines
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes, insbesondere Erdgas, bekannt. Dabei
erfolgt die Bereitstellung der für die Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes benötigten Kälte in der Regel mittels eines offenen oder mittels eines
geschlossenen, ein- oder mehrkomponentigen Expanderkreislaufs oder mittels eines
Gemischkreislaufs. Als Beispiel für ein Verfahren zum Verflüssigen eines
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes mittels eines Gemischkreislaufs sei das in
der DE 44 40 405 A1 beschriebene Verflüssigungsverfahren genannt.
Das Bestreben der Fachwelt geht dahin, derartige Verfahren zum Verflüssigen eines
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes - unabhängig davon, ob die Bereitstellung
der für die Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes benötigten
Kälte mittels eines offenen oder mittels eines geschlossenen, ein- oder
mehrkomponentigen Expanderkreislaufs oder mittels eines Gemischkreislaufs erfolgt -
in energetischer Hinsicht zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß für den Fall,
daß die Bereitstellung der für die Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes benötigten Kälte mittels eines offenen Expanderkreislaufs erfolgt
wenigstens ein weiterer Teilstrom des wenigstens teilverflüssigten
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes auf einen über dem niedrigsten
Entspannungsdruck desjenigen Teilstromes des Einsatzstromes, der dem
Expanderkreislauf zugeführt wird, liegenden Druck entspannt und auf der bzw. einer
der mittleren oder nach der letzten Stufe des wenigstens zweistufigen
Kreislaufverdichters des Expanderkreislaufes dem Expanderkreislauf zugeführt wird.
Für den Fall, daß die Bereitstellung der für die Verflüssigung des
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes benötigten Kälte mittels eines
geschlossenen, ein- oder mehrkomponentigen Expanderkreislaufs erfolgt, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß wenigstens ein Teilstrom des
Expanderkreislaufstromes auf einen über dem niedrigsten Entspannungsdruck des
Expanderkreislaufstromes liegenden Druck entspannt und auf der bzw. einer der
mittleren oder nach der letzten Stufe des wenigstens zweistufigen Kreislaufverdichters
des Expanderkreislaufes dem Expanderkreislauf zugeführt wird.
Erfolgt die Bereitstellung der für die Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes benötigten Kälte mittels eines Gemischkreislaufs, so wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß wenigstens ein Teilstrom des
Gemischkreislaufstromes auf einen über dem niedrigsten Entspannungsdruck des
Gemischkreislaufstromes liegenden Druck entspannt und auf der bzw. einer der
mittleren Stufe des wenigstens zweistufigen Kreislaufverdichters des
Gemischkreislaufes dem Gemischkreislauf zugeführt wird.
Die erfindungsgemäßen Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes sowie weitere Ausgestaltungen derselben seien anhand der Fig. 1
bis 5 näher erläutert.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 Kältebereitstellung mittels eines offen Expanderkreislaufs.
Fig. 2 Kältebereitstellung mittels eines geschlossenen, ein- oder
mehrkomponentigen Expanderkreislaufs.
Fig. 3 und 5 Kältebereitstellung mittels eines geschlossenen Gemischkreislaufs,
wobei ein Teilstrom des flüssigen Hochdruckstromes auf einen
Zwischendruck entspannt wird.
Fig. 4 Kältebereitstellung mittels eines geschlossenen
Gemischkreislaufs, wobei ein Teilstrom des gasförmigen
Hochdruckstromes auf einen Zwischendruck entspannt wird.
Fig. 1 zeigt, wie bereits erwähnt ein Verfahren zum Verflüssigen eines
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes, insbesondere Erdgas, wobei ein offener
Expanderkreislauf, der einen zweistufigen Kreislaufverdichter aufweist, der
Bereitstellung der für die Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes
benötigten Kälte dient.
Hierbei wird der kohlenwasserstoffreiche Einsatzstrom, der gegebenenfalls notwendige
Reinigungsschritte bereits durchlaufen hat, über die Leitungen 1 und 2 einem
Wärmetauscher E1 zugeführt und in diesem partiell verflüssigt. Der teilverflüssigte
Einsatzstrom wird über Leitung 3 einem Abscheider D, in dem eine Abtrennung der
schwereren Kohlenwasserstoffe erfolgt, zugeführt. Die im Abscheider D anfallenden
schwereren Kohlenwasserstoffe werden über Leitung 4 aus dem Abscheider D
abgezogen und gegebenenfalls einer Weiterverarbeitung zugeführt.
Am Kopf des Abscheiders D wird über Leitung 5 die von schweren
Kohlenwasserstoffen befreite Kohlenwasserstoff-Fraktion abgezogen und in zwei
Teilströme (Leitungen 6 bzw. 21) aufgeteilt. Der mengenmäßig kleinere der beiden
Teilströme wird über Leitung wiederum dem Wärmetauscher E1 zugeführt und in
diesem verflüssigt. Der verflüssigte kohlenwasserstoffreiche Einsatzstrom wird
anschließend über das Entspannungsventil a in einen Speicherbehälter S geleitet. Aus
diesem kann das verflüssigte Medium über Leitung 8 abgezogen werden.
Ein Teilstrom des im Wärmetauscher E1 teilverflüssigten kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes wird über Leitung 9 dem kohlenwasserstoffreichen Strom in Leitung 7
entnommen und im Entspannungsventil c zur Breitstellung der für die Verflüssigung
des kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes benötigten Spitzenkälte kälteleistend
entspannt. Anschließend wird dieser Teilstrom über Leitung 11 dem Wärmetauscher
E1 zugeführt und in ihm gegen den abzukühlenden und zu verflüssigenden
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstrom in den Leitungen 2 und 6 erwärmt und
verdampft.
Dieser Teilstrom wird sodann über Leitung 13 der ersten Verdichterstufe V1 des
zweistufigen Kreislaufverdichters des offenen Expanderkreislaufes zugeführt und in ihr
verdichtet. Der verdichtete Teilstrom wird über Leitung 14 einem Luftkühler E2
zugeführt und in diesem abgekühlt. Anschließend wird dieser Teilstrom über die
Leitungen 15 und 16 der zweiten Verdichterstufe V2 zugeführt, in dieser verdichtet und
über Leitung 17 wiederum dem Luftkühler E2 zugeführt und in diesem abgekühlt.
Über Leitung 18 wird der verdichtete Teilstrom einem weiteren Verdichter V3 zugeführt
und in ihm auf den Druck des kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes in der Leitung
1 verdichtet. Der verdichtete Strom wird über Leitung 19 wiederum dem Luftkühler E2
zugeführt, in diesem abgekühlt und anschließend über Leitung 20 wieder dem
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstrom in der Leitung 1 beigemischt.
Wie bereits erwähnt, wird der am Kopf des Abscheiders D abgezogene
kohlenwasserstoffreiche Strom in Leitung 5 in zwei Teilströme aufgeteilt. Der
mengenmäßig größere dieser beiden Teilströme wird über Leitung 21 einer
Entspannungsturbine T zugeführt, in dieser kälteleistend entspannt und anschließend
über Leitung 22 dem kohlenwasserstoffreichen Strom in Leitung 11 beigemischt. Die
bei der Entspannung in der Entspannungsturbine T freiwerdende Energie kann z. B.
zum Antreiben des Verdichters V3 verwendet werden.
Gemäß der Erfindung wird ein weiterer Teilstrom des teilverflüssigten
kohlenwasserstoffreichen Stromes zur Kältebereitstellung verwendet. Dazu wird ein
Teilstrom des kohlenwasserstoffreichen Stromes in den Leitungen 7 bzw. 9 im
Entspannungsventil b kälteleistend entspannt, über Leitung 10 dem Wärmetauscher
E1 zugeführt und in diesem gegen den abzukühlenden und zu verflüssigenden
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstrom in der Leitung 2 angewärmt und verdampft.
Der so angewärmte und verdampfte Teilstrom wird über Leitung 12 dem Strom in der
Leitung 15 beigemischt und so vor die zweite Verdichterstufe des offenen
Expanderkreislaufs geführt.
Diese Verdampfung eines Teilstromes des teilverflüssigten kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes auf einen über dem niedrigsten Entspannungsdruck liegenden Druck
ermöglicht die Bereitstellung der gleichen Kälteleistung, jedoch bei verringertem
Energieaufwand.
Eine Verbesserung der spezifischen Verflüssigungsleistung wird beim
erfindungsgemäßen Verfahren ohne einen zusätzlichen apparativen Mehraufwand
erreicht. Während bei den zum Stand der Technik zählenden Verfahren zum
Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstroms die Bereitstellung der für
die Verflüssigung benötigten Spitzenkälte lediglich durch Entspannen eines
(Teil)Stromes des Kältemittelstromes auf den niedrigsten, innerhalb des Kältekreislaufs
herrschenden Druck erfolgt, wird erfindungsgemäß ein Teilstrom des Kältemittelstroms
auf einen mittleren Druck entspannt und auf der bzw. einer der mittleren oder nach der
letzten Stufe in die Kreislaufverdichtung eingespeist. Es ist selbstverständlich denkbar,
daß mehrere Stufen - entsprechend den Möglichkeiten der Zuspeisung zu dem
Kreislaufverdichter - vorgesehen werden, um den spezifischen Energiebedarf noch
weiter zu verringern.
In der Fig. 2 ist, wie bereits erwähnt, ein Verfahren zum Verflüssigen eines
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstroms dargestellt, wobei zur Kältebereitstellung ein
geschlossener, ein- oder mehrkomponentiger Expanderkreislauf, der wenigstens einen
zweistufigen Kreislaufverdichter aufweist, verwendet wird.
Der gegebenenfalls bereits vorbehandelte kohlenwasserstoffreiche Einsatzstrom wird
über Leitung 1 dem Wärmetauscher E1 zugeführt und in diesem abgekühlt und
teilverflüssigt. Der teilverflüssigte Einsatzstrom wird über Leitung 2 einem Abscheider
D zugeführt. Am Sumpf des Abscheiders D wird über Leitung 3 eine im wesentlichen
schwerere Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion abgezogen und gegebenenfalls
einer Weiterverarbeitung zugeführt. Am Kopf des Abscheiders D wird der von
schwereren Kohlenwasserstoffen befreite Einsatzstrom über Leitung 4 abgezogen,
wiederum dem Wärmetauscher E1 zugeführt und in diesem verflüssigt. Über Leitung 5
wird dieser verflüssigte kohlenwasserstoffreiche Einsatzstrom dem Entspannungsventil
a zugeführt und über dieses in den Speicherbehälter S entspannt. Die Entnahme des
flüssigen Mediums aus dem Speicherbehälter S ist über Leitung 6 möglich.
Der in der Fig. 2 dargestellte geschlossene Expanderkreislauf weist wesentliche
Bestandteile des in der Fig. 1 dargestellten offenen Expanderkreislaufs auf. Dieses
sind zum einen die drei Verdichterstufen V1, V2, V3 sowie die Entspannungsturbine T
und der Luftkühler E2. Als Kältemittel für einen derartigen geschlossenen
Expanderkreislauf kann z. B. ein Gemisch aus Stickstoff und Methan verwendet
werden. Dieses Kältemittelgemisch wird von der zweiten Verdichterstufe V2 kommend
über Leitung 7 der dritten Verdichterstufe V3 zugeführt und nach seiner Verdichtung
über Leitung 8 dem Luftkühler E2 zugeführt und in diesem abgekühlt. Der so
abgekühlte Kältemittelstrom wird über Leitung 9 dem Wärmetauscher E1 zugeführt
und in diesem abgekühlt. Ein Teilstrom des abgekühlten Kältemittelstroms wird über
Leitung 10 der Entspannungsturbine T zugeführt, in dieser kälteleistend entspannt und
anschließend über Leitung 11 dem Kältemittelstrom in Leitung 13, auf den später noch
ausführlicher eingegangen werden wird, zugeführt. Die bei der kälteleistenden
Entspannung in der Entspannungsturbine T freiwerdende Energie kann z. B. zum
Antreiben der dritten Verdichterstufe V3 verwendet werden.
Der nicht der Entspannungsturbine T zugeführte Kältemittelteilstrom wird über 12 aus
dem Wärmetauscher E1 abgeführt und in zwei Teilströme - Leitung 13 bzw. 14 -
aufgeteilt. Der Kältemittelteilstrom in Leitung 13 wird mittels des Entspannungsventils b
kälteleistend auf den niedrigsten Druck innerhalb des geschlossenen
Expanderkreislaufs entspannt und anschließend gegen den abzukühlenden und zu
verflüssigenden kohlenwasserstoffreichen Einsatzstrom im Wärmetauscher E1
angewärmt und verdampft. Der Kältemittelteilstrom in Leitung 14 hingegen wird
erfindungsgemäß im Entspannungsventil c auf einen Zwischendruck entspannt und
ebenfalls im Wärmetauscher E1 gegen den abzukühlenden und zu verflüssigenden
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstrom angewärmt und verdampft. Die beiden
angewärmten und verdampften Kältemittelteilströme werden anschließend über die
Leitungen 15 bzw. 16 der ersten bzw. zweiten Verdichterstufe V1 bzw. V2 zugeführt.
Analog zu der in der Figur beschriebenen Verfahrensweise wird hierbei der
Kältemittelstrom nach der ersten Verdichterstufe V1 über Leitung 17 dem Luftkühler
E2 zugeführt und in diesem abgekühlt. Anschließend wird der Kältemittelteilstrom mit
dem Kältemittelteilstrom in Leitung 16 vereinigt und über Leitung der zweiten
Verdichterstufe V2 zugeführt. Nach erfolgter Verdichtung in der zweiten
Verdichterstufe V2 wird dieser Kältemittelstrom über Leitung 19 wiederum dem
Luftkühler E2 zugeführt und in ihm abgekühlt.
Im Gegensatz zu der bekannten Verfahrensweise bei geschlossenen
Expanderkreisläufen erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verdampfung
eines Teilstroms des Kältemittels auf einen mittleren Druck (Entspannungsventil c).
Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Verfahrensführungen wird derjenige
Kältemittelteilstrom, der auf einen mittleren Druck entspannt wird - im Falle der Fig. 1
ist dies der Kältemittelteilstrom in Leitung 10 und im Falle der Fig. 2 der
Kältemittelteilstrom in Leitung 14 -, bei der niedrigsten Temperatur des offenen bzw.
geschlossenen Kältemittelkreislaufs abgezogen. Selbstverständlich kann der
Fachmann im Hinblick auf eine Optimierung der Abzugstemperatur dieses
Kältemittelteilstromes auch eine andere, geeignete(re) Stelle zum Abziehen dieses
Kältemittelteilstromes wählen.
In den Fig. 3, 4 und 5 ist ein Verfahren zum Verflüssigen eines
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes dargestellt, wobei die für die Verflüssigung
benötigte Kälte mittels eines geschlossenen Gemischkreislaufes bereitgestellt wird.
Hierbei wird gemäß vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
entweder ein Teilstrom des flüssigen Hochdruckstromes des Gemischkreislaufstroms -
wie in der Fig. 3 und 5 dargestellt - oder ein Teilstrom des gasförmigen
Hochdruckstromes des Gemischkreislaufstroms - wie in der Fig. 4 dargestellt - auf
einen über dem niedrigsten Entspannungsdruck des Gemischkreislaufstroms
liegenden Druck entspannt und auf der mittleren Stufe des wenigstens zweistufigen
Kreislaufverdichters des Gemischkreislaufs wieder dem Gemischkreislauf zugeführt.
Es sei an dieser Stelle nochmals angemerkt, daß der Kreislaufverdichter auch drei- oder
mehrstufig ausgelegt werden kann. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, daß nicht
nur ein Teilstrom sondern mehrerer Teilströme auf einen bzw. mehrere über dem
niedrigsten Entspannungsdruck des Gemischkreislaufstroms liegende Drücke
entspannt und den mittleren Stufen oder im Falle des Expanderkreislaufs sogar nach
der letzten Stufe des mehrstufigen Kreislaufverdichters zugeführt werden.
Der zu verflüssigende kohlenwasserstoffreiche Einsatzstrom ist in den Fig. 3, 4
und 5, im Gegensatz zu den Darstellungen der Fig. 1 und 2, schematischer
dargestellt, d. h. es wurde auf die Darstellung des u. U. notwendigen Abscheiders für
schwerere Kohlenwasserstoffe sowie auf die Darstellung des Speicherbehälters
verzichtet. Der kohlenwasserstoffreiche Einsatzstrom wird über Leitung 1 einem ersten
Wärmetauscher E1 und daran anschließend über die Leitungen 2 bzw. 3 zwei weiteren
Wärmetauschern E2 bzw. E3 zugeführt und in diesen gegen die anzuwärmenden und
zu verdampfenden Kältemittelströme teilverflüssigt. Der teilverflüssigte
kohlenwasserstoffreiche Einsatzstrom wird sodann über Leitung 4 aus dem dritten
Wärmetauscher E3 abgezogen und kann über das dargestellte Entspannungsventil a
z. B. in einen (in der Figur nicht dargestellten) Speicherbehälter entspannt werden.
Der verdichtete Kältemittelstrom des Gemischkreislaufs wird über Leitung 5 einem
Abscheider D zugeführt und in diesem in eine Flüssig- und eine Gasphase aufgetrennt.
Im Falle der Fig. 3 wird die Gasphase aus dem Abscheider D über Leitung 6
abgezogen durch die drei Wärmetauscher E1, E2 und E3 geführt, in ihnen abgekühlt
und anschließend im Entspannungsventil d kälteleistend entspannt. Das entspannte
Kältemittel wird anschließend über Leitung 7 wiederum, nun jedoch in umgekehrter
Reihenfolge durch die drei Wärmetauscher E3, E2 und E1 geführt und anschließend
über Leitung 8 der ersten Verdichterstufe V1 des zweistufigen Kreislaufverdichters
zugeführt.
Die aus dem Abscheider D über Leitung 9 abgezogene Flüssigphase des Kältemittels
wird nach dem Wärmetauscher E1 in zwei Teilströme - Leitung 10 bzw. 11 - aufgeteilt.
Der Kältemittelteilstrom in Leitung 10 wird zunächst durch den Wärmetauscher E2
geführt und nach einer kälteleistenden Entspannung im Entspannungsventil c dem
ebenfalls bereits kälteleistend entspannten Kältemittelstrom mit der Leitung 7
beigemischt. Der zweite Kältemittelteilstrom der Flüssigphase wird im
Entspannungsventil b kälteleistend entspannt und über Leitung 11 dem
Wärmetauscher E1 zugeführt. Nach Durchgang durch den Wärmetauscher E1 wird
dieser Kältemittelteilstrom über Leitung 12 vor die zweite Verdichterstufe V2 des
Kreislaufverdichters geführt.
Der der ersten Verdichterstufe V1 über Leitung 8 zugeführte Kältemittelstrom wird
verdichtet, über Leitung 13 einem Luftkühler E4 zugeführt und in diesem abgekühlt.
Anschließend erfolgt die Vereinigung dieses Kältemittelstroms mit dem
Kältemittelstrom der Leitung 12 und die Zuführung des vereinigten Kältemittelstroms in
die zweite Verdichterstufe V2. Der in der zweiten Verdichterstufe V2 verdichtete
Kältemittelstrom wird anschließend über Leitung 14 wiederum dem Luftkühler E4
zugeführt, in diesem abgekühlt und danach, wie bereits beschrieben, über Leitung 5
dem Abscheider D zugeführt.
Die in der Fig. 4 beschriebene Verfahrensweise hinsichtlich der Kältebereitstellung
unterscheidet sich von den in den Fig. 3 und 5 dargestellten dadurch, daß die aus
dem Abscheider D über Leitung 6 abgezogene Gasphase des Kältemittels nach
Durchgang durch die beiden Wärmetauscher E1 und E2 in zwei Kältemittelteilströme -
Leitung 7 bzw. 12 - aufgeteilt wird. In diesem Falle wird der über Leitung 12 dem
Entspannungsventil c zugeführte Kältemittelteilstrom auf einen mittleren Druck
kälteleistend entspannt und über Leitung 13 und nach Durchgang durch die
Wärmetauscher E2 und E1 der zweiten Verdichterstufe V2 des Kreislaufverdichters
zugeführt.
Der zweite Kältemittelteilstrom wird im Entspannungsventil d zur Erzeugung der
Spitzenkälte kälteleistend entspannt und anschließend über die Leitungen 7 und 8
durch die Wärmetauscher E3, E2 und E1 geführt und in diesen gegen den
abzukühlenden und zu verflüssigenden kohlenwasserstoffreichen Einsatzstrom
angewärmt und verdampft. Nach Beimischung des ebenfalls kälteleistend entspannten
Kältemittelstromes aus der Flüssigphase des Abscheiders D und nach Durchgang
durch den Wärmetauscher E1 wird dieser Kältemittelstrom über Leitung 9 der ersten
Verdichterstufe V1 des Kreislaufverdichters zugeführt. Der verdichtete Kältemittelstrom
wird anschließend über Leitung 14 dem Luftkühler E4 zugeführt und in diesem
abgekühlt. Sodann erfolgt die Zusammenführung dieses Kältemittelstroms mit dem auf
einen mittleren Druck im Entspannungsventil c entspannten Kältemittelteilstrom aus
der Gasphase des Abscheiders D. Der vereinigte Kältemittelstrom wird in der zweiten
Verdichterstufe V2 verdichtet und anschließend über Leitung 15 erneut dem Luftkühler
E4 zugeführt, in ihm abgekühlt und, wie bereits beschrieben, über Leitung 5 dem
Abscheider D zugeführt.
Die in der Fig. 5 dargestellte Verfahrensweise eignet sich, im Gegensatz zu der in der
Fig. 3 dargestellten, insbesondere dann, wenn das verwendete Kältemittelgemisch
größere Anteile an höheren Kohlenwasserstoffen, d. h. ab C₄-Kohlenwasserstoffen,
aufweist.
In diesem Fall kann es nach der ersten Verdichterstufe bereits zu einem Kondensieren
dieser höheren Kohlenwasserstoffe kommen. Um diese kondensierten höheren
Kohlenwasserstoffe vor der zweiten Verdichterstufe aus dem Kältemittelstrom
abzutrennen, ist ein zweiter Abscheider D2, aus dessen Sumpf die kondensierten
höheren Kohlenwasserstoffe über Leitung 15 abgezogen und mittels der Pumpe P
dem Abscheider D zugeführt werden, vorgesehen.
Da in diesem Falle auch die aus dem Abscheider D abgezogene und anschließend
aufgeteilte Flüssigphase einen vergleichsweise größeren Anteil an höheren
Kohlenwasserstoffen aufweist, macht es Sinn, denjenigen Kältemittelteilstrom, der auf
einen mittleren Druck entspannt wird (Leitung 11 bzw. 12), ebenfalls dem zweiten
Abscheider D2 zuzuführen.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Entspannung auf den über dem niedrigsten Entspannungsdruck des
Expander- bzw. Gemischkreislaufstroms liegenden Druck anstelle der in den Fig. 1
bis 5 dargestellten Entspannungsventile alternativ mittels einer oder mehrerer
Entspannungsturbinen erfolgen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstroms erreicht bei geringem apparativen Mehraufwand eine deutliche
Verringerung des spezifischen Energiebedarfs bei Verflüssigungsprozessen, wie sie in
den Fig. 1 bis 5 dargestellt sind.
Es ist festzuhalten, daß, gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes, die
Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes durch wenigstens zwei
seriell angeordnete Kältekreisläufe, die der Bereitstellung der für die Verflüssigung des
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes benötigten Kälte dienen, erfolgen kann.
Claims (7)
1. Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes,
insbesondere Erdgas, wobei ein Teilstrom des wenigstens teilverflüssigten
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes mittels eines offenen
Expanderkreislaufes, der wenigstens einen zweistufigen Kreislaufverdichter
aufweist, der Bereitstellung der für die Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes benötigten Kälte dient,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein weiterer Teilstrom des wenigstens teilverflüssigten
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes auf einen über dem niedrigsten
Entspannungsdruck desjenigen Teilstromes des Einsatzstromes, der dem
Expanderkreislauf zugeführt wird, liegenden Druck entspannt und auf
einer der mittleren oder nach der letzten Stufe des wenigstens zweistufigen
Kreislaufverdichters des Expanderkreislaufes dem Expanderkreislauf zugeführt
wird.
2. Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes,
insbesondere Erdgas, wobei ein geschlossener, ein- oder mehrkomponentiger
Expanderkreislauf, der wenigstens einen zweistufigen Kreislaufverdichter aufweist,
der Bereitstellung der für die Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen
Einsatzstromes benötigten Kälte dient,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teilstrom des Expanderkreislaufstromes auf einen über dem
niedrigsten Entspannungsdruck des Expanderkreislaufstromes liegenden Druck
entspannt und auf einer der mittleren oder nach der letzten Stufe des
wenigstens zweistufigen Kreislaufverdichters des Expanderkreislaufes dem
Expanderkreislauf zugeführt wird.
3. Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes,
insbesondere Erdgas, wobei ein Gemischkreislauf, der wenigstens einen
zweistufigen Kreislaufverdichter aufweist, der Bereitstellung der für die
Verflüssigung des kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes benötigten Kälte
dient,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teilstrom des Gemischkreislaufstromes auf einen über dem
niedrigsten Entspannungsdruck des Gemischkreislaufstromes liegenden Druck
entspannt und auf einer der mittleren Stufen des wenigstens zweistufigen
Kreislaufverdichters des Gemischkreislaufes dem Gemischkreislauf zugeführt
wird.
4. Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes nach
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des flüssigen
Hochdrucksstromes des Gemischkreislaufstromes auf einen über dem niedrigsten
Entspannungsdruck des Gemischkreislaufstromes liegenden Druck entspannt und
auf einer der mittleren Stufen des wenigstens zweistufigen
Kreislaufverdichters des Gemischkreislaufes dem Gemischkreislauf zugeführt
wird.
5. Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes nach
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des gasförmigen
Hochdrucksstromes des Gemischkreislaufstromes auf einen über dem niedrigsten
Entspannungsdruck des Gemischkreislaufstromes liegenden Druck entspannt und
auf einer der mittleren Stufen des wenigstens zweistufigen
Kreislaufverdichters des Gemischkreislaufes dem Gemischkreislauf zugeführt
wird.
6. Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes nach
einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannung
auf den über dem niedrigsten Entspannungsdruck des Expander- oder
Gemischkreislaufstromes liegenden Druck mittels einer oder mehrerer
Entspannungsturbinen erfolgt.
7. Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüssigung des
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes durch wenigstens zwei seriell
angeordnete Kältekreisläufe, die der Bereitstellung der für die Verflüssigung des
kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes benötigten Kälte dienen, erfolgt.
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