DE19728153C2 - Process for liquefying a hydrocarbon-rich stream - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, bei dem der wiedererwärmte Kohlenwasserstoff-reiche Strom durch indirekten Wärmetausch in mindestens einem Wärmetauscher mit einem oder mehreren Kältemitteln und/oder einem oder mehreren Kältemittelgemischen eines oder mehrerer Kältemittel(gemisch)-kreisläufe abgekühlt und verflüssigt wird.The invention relates to a method for liquefying a hydrocarbon rich electricity, in particular a natural gas stream, in which the reheated Hydrocarbon-rich electricity through indirect heat exchange in at least one Heat exchanger with one or more refrigerants and / or one or more Refrigerant mixtures of one or more refrigerant (mixture) circuits cooled and is liquefied.
Heutzutage werden die meisten Baseload-LNG-Anlagen als sog. Dual-Flow- Refrigeration-Prozesse ausgelegt. Hierbei wird die für die Verflüssigung des Kohlen wasserstoffreichen Stromes bzw. des Erdgases benötigte Kälteenergie mittels zweier separater Kältemittelgemischkreisläufe, die zu einer Kältemittelgemischkreislauf kaskade geschaltet sind, bereitgestellt. Ein derartiges Verflüssigungsverfahren ist z. B. aus der GB 895 094 A bekannt.Nowadays most of the Baseload LNG plants are called so-called dual flow Refrigeration processes designed. This is used to liquefy the coal Hydrogen-rich electricity or natural gas requires cooling energy by means of two separate refrigerant mixture circuits leading to a refrigerant mixture circuit cascade are provided. Such is a liquefaction process e.g. B. from GB 895 094 A.
Des weiteren sind Verflüssigungsverfahren bekannt, bei denen die für die Verflüs sigung benötigte Kälteenergie mittels einer Kältemittelkreislaufkaskade, nicht jedoch einer Kältemittelgemischkreislaufkaskade bereitgestellt wird; siehe z. B. LINDE- Berichte aus Technik und Wissenschaft, Heft 75/1997, Seite 3 bis 8. Die darin beschriebene Kältemittelkreislaufkaskade besteht aus einem Propan- oder Propylen-, einem Ethan- oder Ethylen- und einem Methan-Kältekreislauf. Diese Kältemittel kreislaufkaskade kann zwar als energetisch optimiert angesehen werden, ist jedoch aufgrund der 9 Verdichterstufen vergleichsweise kompliziert.Furthermore, liquefaction processes are known in which those for the liquefiers cooling energy required by means of a refrigerant circuit cascade, but not a mixed refrigerant cycle cascade is provided; see e.g. B. LINDE- Reports from technology and science, issue 75/1997, pages 3 to 8. The therein The refrigerant circuit cascade described consists of a propane or propylene, an ethane or ethylene and a methane refrigeration cycle. This refrigerant Circulation cascade can be viewed as energetically optimized, but it is comparatively complicated due to the 9 compressor stages.
Aus der DE 197 16 415 ist ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlen wasserstoffreichen Stromes durch indirektem Wärmetausch mit den Kältemitteln einer Kältemittelgemischkreislaufkaskade bekannt. Hierbei besteht die Kältemittel gemischkreislaufkaskade aus wenigstens drei unterschiedliche Kältemittelzusam mensetzungen aufweisenden Kältemittelgemischkreisläufen.DE 197 16 415 describes a process for liquefying a coal hydrogen-rich electricity through indirect heat exchange with the refrigerants a refrigerant mixture circuit cascade known. Here is the refrigerant mixed circuit cascade from at least three different refrigerants together refrigerant mixture circuits.
Der Bohrlochdruck eines Erdgas-/Kondensat-Reservoirs liegt üblicherweise in einem Bereich zwischen 90 und 300 bar. Abhängig von der weiteren Verfahrensweise, der das geförderte Erdgas unterworfen wird, wird dieser Druck mittels eines Regelventils auf ein Druckniveau, auf dem die nachfolgende Verarbeitung möglich ist, reduziert.The borehole pressure of a natural gas / condensate reservoir is usually in one Range between 90 and 300 bar. Depending on the further procedure, the the extracted natural gas is subjected to this pressure by means of a control valve reduced to a pressure level at which subsequent processing is possible.
Wird das Erdgas aus einer unter dem Meeresboden befindlichen Lagerstätte entnom men und über eine sog. Mehrphasen-Pipeline an Land gefördert, kommt es zu einem Druckverlust in der Größenordnung von 30 bis 100 bar, woraus ein entsprechender Energieverlust resultiert.The natural gas is extracted from a deposit located under the seabed and funded on land via a so-called multi-phase pipeline, there is a Pressure loss in the order of 30 to 100 bar, from which a corresponding Energy loss results.
In jüngster Zeit kommen vermehrt sog. Produktionsschiffe zum Einsatz, auf denen das mittels flexibler Steigrohre beförderte Erdgas unmittelbar (weiter)verarbeitet bzw. verflüssigt wird. Hierbei wird der aus dem Bohrloch austretende Gasstrom mit einem Druck zwischen 150 und 200 bar direkt einem Hochdruckabscheider zugeführt. Anschließend wird das Erdgas auf ein Druckniveau, das für die Kohlendioxid- Entfernung und für mögliche Trocknungsprozesse geeignet ist, entspannt. Danach wird, zum Zwecke der weiteren Verarbeitung, das getrocknete, Kohlendioxid-freie Erdgas im Regelfall auf ein Druckniveau in der Größenordnung von 130 bis 190 bar, das für den Erdgastransport notwendig ist, rückverdichtet. Die für die Rückverdichtung verwendeten Verdichter sind im Regelfall direkt mit der bzw. den Entspannungs turbinen der erwähnten Entspannung gekoppelt.In recent times, so-called production ships have been increasingly used on which the natural gas transported by means of flexible risers is immediately (further) processed or is liquefied. Here, the gas stream emerging from the borehole with a Pressure between 150 and 200 bar is fed directly to a high pressure separator. The natural gas is then brought up to a pressure level that is Removal and suitable for possible drying processes, relaxed. After that is, for the purpose of further processing, the dried, carbon dioxide-free Natural gas to a pressure level in the order of 130 to 190 bar, that is necessary for the transportation of natural gas. The one for recompression compressors used are usually directly with the or the expansion turbines coupled to the relaxation mentioned.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, anzugeben, das gegenüber den zum Stand der Technik zählenden Verflüssigungs verfahren einen verringerten spezifischen Energieverbrauch aufweist und dabei die Realisierung einer geringeren Anlagengröße und damit verbunden geringeren Investitionskosten ermöglicht.The object of the present invention is to provide a method for liquefying a Hydrocarbon-rich stream, especially a natural gas stream, to indicate that compared to the state of the art liquefaction process has a reduced specific energy consumption and the Realization of a smaller plant size and associated smaller Investment costs enabled.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom mit einem Druck von 50 bis 200 bar in einem ersten Wärmetauscher mit sich selbst durch indirekten Wärmetausch auf eine Temperatur von 20 bis -20°C vorgekühlt, anschließend auf einen Druck von 25 bis 80 bar entspannt und in den Wärmetauscher zum Wiedererwärmen auf eine Temperatur von -20 bis 20°C zurückgeführt wird.This object is achieved in that the liquefied Hydrocarbon-rich electricity with a pressure of 50 to 200 bar in a first Heat exchanger with itself through indirect heat exchange to one temperature pre-cooled from 20 to -20 ° C, then to a pressure of 25 to 80 bar relaxed and in the heat exchanger for reheating to a temperature of -20 to 20 ° C is returned.
Hierbei beträgt der Druck des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes vorzugsweise 90 bis 130 bar, während der Druck des vorgekühlten Kohlenwasser stoff-reichen Stromes vorzugsweise 40 bis 65 bar beträgt. Here, the pressure of the hydrocarbon-rich stream to be liquefied is preferably 90 to 130 bar, during the pressure of the pre-cooled hydro substance-rich current is preferably 40 to 65 bar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Temperatur des vorgekühlten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes 10 bis -10°C und die Temperatur des wiedererwärmten Kohlenwasserstoff-reichen Stromes -10 bis 10°C.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention the temperature of the pre-cooled hydrocarbon-rich stream is 10 to -10 ° C and the temperature of the reheated hydrocarbon-rich stream is -10 to 10 ° C.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines
Kohlenwasserstoff-reichen Stromes zeichnen sich dadurch aus, daß der wiederer
wärmte Kohlenwasserstoff-reiche Strom durch indirekten Wärmetausch
Further refinements of the method according to the invention for liquefying a hydrocarbon-rich stream are distinguished by the fact that the reheated hydrocarbon-rich stream is produced by indirect heat exchange
- - mit einer Kältemittelkreislauf-Kaskade, bestehend aus wenigstens zwei Kältemittel kreisläufen,- With a refrigerant circuit cascade consisting of at least two refrigerants circuits,
- - mit einer Kältemittelgemischkreislauf-Kaskade, bestehend aus wenigstens zwei Kältemittelgemischkreisläufen,- With a refrigerant mixture circuit cascade consisting of at least two Refrigerant mixture circuits,
- - mit einer Kaskade, bestehend aus wenigstens einem Kältemittelkreislauf und wenigstens einem Kältemittelgemischkreislauf, oder- With a cascade consisting of at least one refrigerant circuit and at least one refrigerant mixture circuit, or
-
- mit einem Kältemittelgemischkreislauf
abgekühlt und verflüssigt wird.- with a mixed refrigerant circuit
cooled and liquefied.
Dabei wird, gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der vorgekühlte und entspannte Kohlenwasserstoff-reiche Strom gegen ein oder mehrere abzukühlende und/oder zu kondensierende Kältemittel und/oder gegen ein oder mehrere abzukühlende und/oder zu kondensierende Kältemittelge misch wiedererwärmt.According to an advantageous embodiment of the invention Process, the precooled and expanded hydrocarbon-rich stream against one or more refrigerants to be cooled and / or condensed and / or against one or more refrigerant quantities to be cooled and / or condensed mixed reheated.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben seien anhand der Figur näher erläutert.The method according to the invention and further refinements of the same are explained in more detail with reference to the figure.
Anhand der Figur ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgas-Stromes, beschrieben, wobei der vorgekühlte Erdgasstrom nach einer Entspannung und Abtrennung schwererer Komponenten gegen eine Kältemittelgemischkreislauf kaskade, bestehend aus drei Kältemittelgemischkreisläufen verflüssigt und unterkühlt wird.The method according to the invention for the liquefaction of a Hydrocarbon-rich stream, especially a natural gas stream, described, the pre-cooled natural gas stream after a relaxation and Separation of heavier components against a refrigerant mixture circuit cascade, consisting of three refrigerant mixture circuits liquefied and supercooled becomes.
Die Kältemittelgemischkreislaufkaskade besteht aus einem sog. Vorkühlkreislauf 20, der der Abkühlung und partiellen/vollständigen Kondensationen des Verflüssigungs- und Unterkühlungskreislaufes, der Vorkühlung des zu verflüssigenden Erdgases und der eigenen Unterkühlung dient. Der zweite Kältemittelgemischkreislauf, der sog. Verflüssigungskreislauf 21, dient der partiellen/vollständigen Kondensation des Unterkühlungskreislaufes, der Kondensation des Erdgases und der eigenen Unter kühlung. Der dritte Kältemittelgemischkreislauf 22 ist ein sog. Unterkühlungskreislauf, der sowohl der Unterkühlung des Erdgases als auch der eigenen Unterkühlung dient.The refrigerant mixture circuit cascade consists of a so-called pre-cooling circuit 20 , which serves for cooling and partial / complete condensation of the liquefaction and supercooling circuit, the pre-cooling of the natural gas to be liquefied and its own subcooling. The second refrigerant mixture circuit, the so-called liquefaction circuit 21 , serves the partial / complete condensation of the supercooling circuit, the condensation of the natural gas and its own subcooling. The third refrigerant mixture circuit 22 is a so-called subcooling circuit, which serves both the subcooling of the natural gas and its own subcooling.
Es muß betont werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes nicht nur im Zusammenspiel mit einer wie in der Figur dargestellten Kältemittelgemischkreislaufkaskade Sinn macht und Vorteile hat. Vielmehr läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit jedem beliebigen Kältemittel- oder Kältemittelgemischkreislauf sowie Kombinationen aus Kältemittel- und Kältemittelgemischkreisläufen anwenden bzw. kombinieren.It must be emphasized that the process of liquefaction according to the invention of a hydrocarbon-rich stream not only in combination with one as in The refrigerant mixture circuit cascade shown in the figure makes sense and advantages Has. Rather, the method according to the invention can be used with any one Refrigerant or refrigerant mixture circuit as well as combinations of refrigerant and use or combine mixed refrigerant circuits.
Da das zu verflüssigende Erdgas mit einem Druck von 50 bis 200 bar, vorzugsweise von 90 bis 130 bar, ansteht, kann dieses vergleichsweise hohe Druckniveau dazu verwendet werden, Kälte durch die Entspannung des Erdgases bereitzustellen. Durch die Wiederanwärmung des durch die Entspannung abgekühlten Erdgases wird die Kondensation des Kältemittelgemisches des Vorkühlkreislaufes auf einem sehr niedrigen Druckniveau ermöglicht. Daraus resultiert, insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Kältemittelgemischkreislaufkaskade verbunden wird, ein hoch effizienter Verflüssigungsprozeß.Since the natural gas to be liquefied is preferably at a pressure of 50 to 200 bar from 90 to 130 bar, this comparatively high pressure level can do so can be used to provide cold by expanding the natural gas. By the reheating of the natural gas cooled by the expansion becomes the Condensation of the refrigerant mixture of the pre-cooling circuit on a very allows low pressure level. This results, especially if that Method according to the invention with a refrigerant mixture circuit cascade connected, a highly efficient liquefaction process.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich, da lediglich sogenannte Standard bauteile verwendet werden, auch dazu, bei bestehenden Anlagen nachträglich realisiert zu werden. Aufgrund der höheren Effizienz des Verflüssigungsverfahren können entweder die Wärmetauscher kleiner gebaut werden oder es kann, bei identischen Wärmetauschern und Maschinen, eine höhere Verflüssigungsleistung erzielt werden.The method according to the invention is suitable, since only so-called standards components are used, also for this purpose, in existing systems to be realized. Because of the higher efficiency of the liquefaction process can either be built smaller or it can, at identical heat exchangers and machines, a higher condensing capacity be achieved.
Über Leitung 1 einer Entspannungsturbine T1 zugeführtes Erdgas wird in der Entspannungsturbine T1 auf ein Druckniveau von etwa 40 bis 100 bar entspannt, um die Antrennung von unerwünschten Komponenten wie Kohlendioxid, Quecksilber, Wasser, etc., zu ermöglichen. Das entspannte Erdgas wird über Leitung 2 einer Abtrenneinheit R, die der Entfernung der vorgenannten Komponenten dient, zugeführt. Das auf diese Weise getrocknete und vorbehandelte Erdgas wird über Leitung 3 einem Verdichter V zugeführt und auf ein Druckniveau von 150 bis 200 bar, vorzugsweise 90 bis 130 bar, verdichtet. Dieser Verdichter V wird sinnvollerweise von der Entspannungsturbine T1 und gegebenenfalls von der Entspannungsturbine T2 angetrieben. Das verdichtete Erdgas wird in einem Kühler E1 auf eine Temperatur zwischen 8 und 30°C, vorzugsweise gegen Kühlwasser, abgekühlt. Anschließend wird das zu verflüssigende Erdgas über Leitung 4 dem Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem auf eine Temperatur zwischen -20 und 20°C, vorzugsweise -10 und 10°C, vorgekühlt.Natural gas supplied via line 1 to an expansion turbine T1 is expanded in the expansion turbine T1 to a pressure level of approximately 40 to 100 bar in order to enable the separation of undesired components such as carbon dioxide, mercury, water, etc. The expanded natural gas is fed via line 2 to a separation unit R, which serves to remove the aforementioned components. The natural gas dried and pretreated in this way is fed via line 3 to a compressor V and compressed to a pressure level of 150 to 200 bar, preferably 90 to 130 bar. This compressor V is expediently driven by the expansion turbine T1 and, if appropriate, by the expansion turbine T2. The compressed natural gas is cooled in a cooler E1 to a temperature between 8 and 30 ° C., preferably against cooling water. The natural gas to be liquefied is then fed via line 4 to the heat exchanger E2 and pre-cooled in it to a temperature between -20 and 20 ° C., preferably -10 and 10 ° C.
Sodann wird das vorgekühlte Erdgas über Leitung 5 einer Entspannungsturbine T2 zugeführt, in dieser auf ein Druckniveau zwischen 25 und 80 bar, vorzugsweise zwischen 40 und 65 bar, entspannt und dabei auf eine Temperatur zwischen -10 und -40°C abgekühlt. Das entspannte Erdgas wird nunmehr über Leitung 6 wiederum durch den Wärmetauscher E2, im Gegenstrom zu dem vorzukühlenden Erdgasstrom in der Leitung 4, geführt.The precooled natural gas is then fed via line 5 to an expansion turbine T2, in which it is expanded to a pressure level between 25 and 80 bar, preferably between 40 and 65 bar, and cooled to a temperature between -10 and -40 ° C. The expanded natural gas is now conducted via line 6 through the heat exchanger E2, in countercurrent to the natural gas flow to be pre-cooled in line 4 .
Das entspannte Erdgas dient im Wärmetauscher E2 sowohl der eigenen Vorkühlung als auch der Abkühlung sowie der Kondensation der Kältemittelgemische der drei Kältemittelgemischkreisläufe 20, 21 und 22. Dadurch erfolgt eine Abkühlung der Kältemittelkreisläufe bis auf ein Temperaturniveau zwischen -10 und 10°C und somit eine vollständige Kondensation des Vorkühlkreislaufes bei einem sehr niedrigen Druckniveau von 8 bis 20 bar.The expanded natural gas in the heat exchanger E2 serves both for its own pre-cooling as well as for cooling and condensing the refrigerant mixtures of the three refrigerant mixture circuits 20 , 21 and 22 . As a result, the refrigerant circuits are cooled down to a temperature level between -10 and 10 ° C and thus a complete condensation of the pre-cooling circuit at a very low pressure level of 8 to 20 bar.
Über Leitung 7 wird das auf eine Temperatur zwischen -20 und 20°C, vorzugsweise zwischen -10 und 10°C, wiedererwärmte Erdgas aus dem Wärmetauscher E2 abgezogen und einer Trennkolonne K zugeführt. Diese Trennkolonne K dient der Abtrennung von unerwünschten schweren Kohlenwasserstoffen, die über Leitung 8 aus dem Sumpf der Trennkolonne K abgezogen werden. Die über Leitung 9 am Kopf der Trennkolonne K abgezogene Gasfraktion wird im Wärmetauscher E3, bei dem es sich, wie dies auch bei den noch zu beschreibenden Wärmetauschern E4 und E5 der Fall ist, vorzugsweise um einen Platten- oder gewickelten Wärmetauscher handelt, partiell kondensiert.The natural gas reheated to a temperature between -20 and 20 ° C., preferably between -10 and 10 ° C., is drawn off from the heat exchanger E2 via line 7 and fed to a separation column K. This separation column K is used to separate undesired heavy hydrocarbons which are withdrawn via line 8 from the bottom of the separation column K. The gas fraction withdrawn via line 9 at the top of the separation column K is partially condensed in the heat exchanger E3, which, as is also the case with the heat exchangers E4 and E5 to be described below, is preferably a plate or wound heat exchanger.
Der über Leitung 10 aus dem Wärmetauscher E3 abgezogene Zweiphasenstrom wird einem Abscheider A zugeführt und in diesem aufgetrennt. Die Gasfraktion aus dem Abscheider A wird über Leitung 14 dem Wärmetauscher E4 zugeführt, während die Flüssigfraktion aus dem Abscheider A über Leitung 11 einer Pumpe P zugeführt wird. Mittels der Pumpe P wird die Flüssigfraktion auf ein Druckniveau, das die Aufgabe eines Teilstromes der Flüssigfraktion als Rücklauf 12 auf die Trennkolonne K ermöglicht, gepumpt. Derjenige Teil der Flüssigfraktion, der nicht als Rücklauf für die Trennkolonne K dient, wird über Leitung 13 der am Kopf des Abscheiders A abgezogenen Gasfraktion in Leitung 14 zugemischt. The two-phase flow withdrawn via line 10 from the heat exchanger E3 is fed to a separator A and separated there. The gas fraction from the separator A is fed to the heat exchanger E4 via line 14 , while the liquid fraction from the separator A is fed to a pump P via line 11 . By means of the pump P, the liquid fraction is pumped to a pressure level which enables the partial flow of the liquid fraction to be fed as a return line 12 to the separation column K. That part of the liquid fraction which does not serve as reflux for the separation column K is mixed via line 13 into the gas fraction drawn off at the top of the separator A in line 14 .
Prinzipiell ist es denkbar, daß auf die Trennkolonne K sowie den Abscheider A verzichtet werden kann; dies ist jedoch nur dann der Fall, wenn die Konzentration der schweren Kohlenwasserstoffe in dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom so niedrig ist, daß kein Feststoffausfall bei tiefen Temperaturen stattfinden kann.In principle, it is conceivable that the separation column K and the separator A can be dispensed with; however, this is only the case if the concentration of the heavy hydrocarbons in the hydrocarbon-rich liquefied Current is so low that there is no solid failure at low temperatures can.
Der dem Wärmetauscher E4 zugeführte Erdgasstrom wird im Wärmetauscher E4 bei einer Temperatur zwischen -100 und -70°C kondensiert. Sodann wird der konden sierte Erdgasstrom über Leitung 15 einem letzten Wärmetauscher E5 zugeführt und in diesem bei einer Temperatur zwischen -160 und -150°C unterkühlt. Der unterkühlte Erdgasstrom wird aus dem Wärmetausche E5 über Leitung 16 abgezogen und in einem Joule-Thompson-Ventil oder einer Flüssigexpansionsturbine - in der Figur nicht dargestellt - auf im wesentlichen Atmosphärendruck entspannt, falls dies zum Zwecke der Entfernung von Stickstoff erforderlich sein sollte oder z. B. direkt einem Flüssigerdgas-Speicherbehälter zugeführt.The natural gas flow supplied to the heat exchanger E4 is condensed in the heat exchanger E4 at a temperature between -100 and -70 ° C. Then the condensed natural gas stream is fed via line 15 to a last heat exchanger E5 and supercooled in it at a temperature between -160 and -150 ° C. The supercooled natural gas stream is withdrawn from the heat exchanger E5 via line 16 and expanded in a Joule-Thompson valve or a liquid expansion turbine - not shown in the figure - to essentially atmospheric pressure if this should be necessary for the purpose of removing nitrogen or e.g. B. fed directly to a liquefied natural gas storage container.
Der Vorkühlkreislauf 20 weist eine Kältemittelgemischzusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus 0 bis 65 Mol-% Ethylen oder Ethan und 30 bis 60 Mol-Propan, aus. Der Vorkühlkreislauf dient der Kühlung des zu verflüssigenden Kohlenwasser stoff-reichen Stromes, des Verflüssigungs- und des Unterkühlungskreislaufes bis auf ein Temperaturniveau von ca. -50°C. Das verdichtete Kältemittelgemisch des Vorkühl kreislaufes 20 wird im Wärmetauscher E2 gegen den wiedererwärmten Kohlenwas serstoffreichen Strom in der Leitung 6 gekühlt, anschließend im Wärmetauscher E3 gegen sich selbst unterkühlt, im Entspannungsventil a oder in einer in der Figur nicht dargestellten Entspannungsturbine entspannt und nach der anschließenden Rückführung durch den Wärmetauscher E3 wieder der Verdichtung zugeführt.The pre-cooling circuit 20 has a refrigerant mixture composition consisting essentially of 0 to 65 mol% of ethylene or ethane and 30 to 60 mol of propane. The pre-cooling circuit is used to cool the hydrocarbon-rich stream to be liquefied, as well as the liquefaction and supercooling circuit, down to a temperature level of approx. -50 ° C. The compressed refrigerant mixture of the pre-cooling circuit 20 is cooled in the heat exchanger E2 against the reheated hydrocarbon-rich stream in the line 6 , then subcooled in the heat exchanger E3 against itself, in the expansion valve a or in a relaxation turbine, not shown in the figure, and after the subsequent recirculation fed back to compression by the heat exchanger E3.
Das Kältemittelgemisch des Verflüssigungskreislaufes 21 besteht im wesentlichen aus 5 bis 15 Mol-% Methan, 70 bis 90 Mol-% Ethan oder Ethylen und 5 bis 20 Mol-% Propan. Dieses Kältemittelgemisch steht am Wärmetauscher E2 unter einem Druck von 10 bis 30 bar an. Nach erfolgter Abkühlung in den Wärmetauschern E2 und E3 wird das Kältemittelgemisch des Verflüssigungskreislaufes 21 im Wärmetauscher E4 gegen sich selbst unterkühlt, im Entspannungsventil b oder in einer in der Figur nicht dargestellten Entspannungsturbine entspannt und anschließend, nach der Rückführung durch den Wärmetauscher E4, wieder der Verdichtung zugeführt.The refrigerant mixture of the liquefaction circuit 21 consists essentially of 5 to 15 mol% methane, 70 to 90 mol% ethane or ethylene and 5 to 20 mol% propane. This mixture of refrigerants is applied to the E2 heat exchanger at a pressure of 10 to 30 bar. After cooling in the heat exchangers E2 and E3, the refrigerant mixture of the liquefaction circuit 21 is supercooled against itself in the heat exchanger E4, expanded in the expansion valve b or in an expansion turbine, not shown in the figure, and then, after recirculation by the heat exchanger E4, the compression again fed.
Das Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes 22 besteht im wesentlichen aus einem Gemisch von 5 bis 15 Mol-% Stickstoff, 40 bis 70 Mol-% Methan und 30 bis 60 Mol-% Ethan oder Ethylen. Es steht unter einem Druck zwischen 25 und 70 bar am Wärmetauscher E2 an. Die Abkühlung des Kältemittelgemisches des Unterkühlungs kreislaufes 22 erfolgt in den Wärmetauscher E2, E3 und E4. Im Wärmetauscher E5 wird das Kältemittelgemisch gegen sich selbst unterkühlt, im Ventil c oder in einer in der Figur nicht dargestellten Entspannungsturbine entspannt und anschließend, nach Rückführung durch den Wärmetauscher E5, wieder der Verdichtung zugeführt.The refrigerant mixture of the supercooling circuit 22 consists essentially of a mixture of 5 to 15 mol% nitrogen, 40 to 70 mol% methane and 30 to 60 mol% ethane or ethylene. The pressure at the E2 heat exchanger is between 25 and 70 bar. The cooling of the refrigerant mixture of the supercooling circuit 22 takes place in the heat exchanger E2, E3 and E4. In the heat exchanger E5, the refrigerant mixture is subcooled against itself, expanded in valve c or in an expansion turbine, not shown in the figure, and then, after recirculation through the heat exchanger E5, fed back to the compression.
Claims (7)
- 1. mit einer Kältemittelkreislauf-Kaskade, bestehend aus wenigstens zwei Kältemittelkreisläufen, oder
- 2. mit einer Kältemittelgemischkreislauf-Kaskade, bestehend aus wenigstens zwei Kältemittelgemischkreisläufen, oder
- 3. mit einer Kaskade, bestehend aus wenigstens einem Kältemittelkreislauf und wenigstens einem Kältemittelgemischkreislauf, oder
- 4. mit einem Kältemittelgemischkreislauf
- 1. with a refrigerant circuit cascade consisting of at least two refrigerant circuits, or
- 2. with a refrigerant mixture circuit cascade, consisting of at least two refrigerant mixture circuits, or
- 3. with a cascade consisting of at least one refrigerant circuit and at least one refrigerant mixture circuit, or
- 4. with a refrigerant mixture circuit
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