DE2023614B2 - Verfahren zum Verflüssigen und Unterkühlen eines methanreichen Verbrauchsgasstromes - Google Patents

Verfahren zum Verflüssigen und Unterkühlen eines methanreichen Verbrauchsgasstromes

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Description

Gegenstand der Hauptanmeldung ist ein Verfahren zum Verflüssigen und Unterkühlen eines methanreichen Verbrauchsgasstromes durch Wärmeaustausch mit einer Mehrzahl von flüssigen Kühlmitteln einschließlich eines Mehrkomponenten-Kühlmittels, welches wenigstens zwei Kohlenwasserstoff-Komponenten enthält, sowie wenigstens eine nicht aus einem Kohlenwasserstoff bestehende Komponente, deren Siedepunkt deutlich unter dem von Methan liegt, wobei der Verbrauchsgasstrom und das Mehrkomponenten-Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit einem aus einer einzigen Komponente bestehenden Kühlmittel in mehreren Stufen durch Wärmeaustausch auf eine Temperatur wesentlich unter 0°C abgekühlt werden, worauf der Verbrauchsgasstrom in Wärmeaustausch mit dem aus mehreren Komponenten bestehenden Kühlmittel verflüssigt und unterkühlt wird, wobei das Mehrkomponenten-Kühlmittel in Wärmeaustausch mit dem aus einer Komponente bestehenden Kühlmittel teilweise kondensiert und anschließend in eine an leichteren Komponenten reichere dampfförmige Fraktion und in eine an schwereren Komponenten reichere flüssige Fraktion getrennt wird, worauf die flüssige
ίο Fraktion expandiert und durch Wärmeaustausch mit der expandierten Fraktion unterkühlt wird zur Bildung einer ersten unterkühlten Fraktion, und die dampfförmige Fraktion expandiert und durch Wärmeaustausch mit der expandierten Fraktion verflüssigt und unterkühlt wird zur Bildung einer zweiten unterkühlten Fraktion, und der vorgekühlte Verbrauchsgasstrom durch Wärmeaustausch mit der ersten und der zweiten unterkühlten Fraktion vollständig verflüssigt und unterkühlt wird. Nach einem Unteranspruch der Hauptpatentanmeldung wird ein Mehrkomponenten-Kühlmittel verwendet, dessen Zusammensetzung so ist, daß es ein mittleres Molekulargewicht von 26,3 besitzt. Versuche haben ergeben, daß bei einem solchen mittleren Molekulargewicht der Wirkungsgrad dieses Verfahrens ein Opti-
2r> mum bildet.
Die US-PS 34 18 819 beschreibt ein Verfahren zum Verflüssigen und Unterkühlen eines methanreichen Verbrauchsga.-.stromes durch Wärmeaustausch mit einer Mehrzahl von flüssigen Kühlmitteln einschließlich eines Mehrkomponenten-Kühlmittels, welches wenigstens zwei Kohlenwasserstoff-Komponenten enthält, sowie wenigstens eine nicht aus einem Kohlenwasserstoff bestehende Komponente, deren Siedepunkt deutlich unter dem von Methan liegt, wobei der
J5 Verbrauchsgasstrom und das Mehrkomponentcn-Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit einem aus einer einzigen Komponente bestehenden Kühlmittel in mehreren Stufen durch Wärmeaustausch auf eine Temperatur wesentlich unter 00C abgekühlt werden,
4C worauf der Verbrauchsgasstrom in Wärmeaustausch mit den aus mehreren Komponenten bestehenden Kühlmittel verflüssigt und unterkühlt wird. Dieses Verflüssigen und Unterkühlen erfolgt dort dadurch, daß der bereits vollständig kondensierte Verbrauchsgasstrom hintereinander mehrere Wärmetauscher durchströmt, in denen er in Wärmeaustausch mit dem Mehrkomponenten-Kühlmittel steht. Dieses vorbekannte Verfahren hat aber keinen befriedigenden Wirkungsgrad, insbesondere weil die zur Durchführung
5ü dieses Verfahrens verwendete Anlage mit ihren Parametern auf einem Kompromiß zwischen den optimalen Drücken der Einzelkomponenten des Mehrkomponenten-Kühlmittels eingestellt werden muß. Bei dem vorbekannten Verfahren wird ein Mehrkomponenten-Kühlmittel mit einem mittleren Molekulargewicht von 23,7 verwendet.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses so weiter zu bilden, daß bezüglich des mittleren Molekulargewichtes des verwendeten Mehrkomponenten-Kühlmittels eine größere Bandbreite angegeben wird, in welchem dieses Mehrkomponenten-Kühlmittel bei Beibehaltung des guten Wirkungsgrades des neuartigen Verfahrens eingesetzt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkomponenten-Kühlmittel ein mittleres Molekulargewicht von 24 bis 28 aufweist. Versuche haben ergeben, daß in dem angegebenen
Bereich der Wirkungsgrad des Verfahrens überraschend hoch liegt. Ein Mehrkomponenten-Kühlmittel snit einem derartigen mittleren Molekulargewicht besteht vorzugsweise aus lediglich 4 Komponenten. Von der apparativen Seite her kann insbesondere der Kompressor für dieses Mehrkomponemen-Kühlmittel mit einem bedeutend höheren Wirkungsgrad arbeiten.
Das neuartige Verfahren bietet insbesondere dann Vorteile, wenn die vollständige Verflüssigung und Unterkühlung des Verbrauchsgasstromes durch das Mehrkomponüiiten-Kühlmittel in lediglich zwei Wärmetauschstufen erfolgt, wie es Gegenstand eines Unteranspruchs der Hauptpatentanmeldung ist.
Die Unteransprüche kennzeichnen weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung. Anspruch 2 gibt Bandbreiten der Molekulargewichte für ein aus vier Komponenten zusammengesetztes Mehrkomponenten-Kühlmittel an, mit welchen das angestrebte mittlere Molekulargewicht von 24 bis 28 erreicht werden kann. Anspruch 3 gibt Werte bezüglich der teilweisen Kondensierung des Mehrkomponenten-Kühlmittels an, mit denen sich ebenfalls der Wirkungsgrad des neuartigen Verfahrens optimieren läßt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt rs schematisch ein Flußdiagramm für das gesamte Kühlsystem. Dieselbe Figur wurde bereits zur Erläuterung des Verfahrens nach dem Hauptpatent verwendet, so daß im folgenden nur der grundlegende Verfahrensablauf beschrieben wird. Weitere Einzelheiten des neuartigen Verfahrens sind in der DE-OS 19 60 301 vom 26.11.1970 beschrieben.
Ein Verbrauchsgasstrom, vorzugsweise Erdgasstrom, wird der Anlage über eine Leitung 10 zugeführt. Er kann einen Druck von 51,5 kp/cm2 (absolut) und eine Temperatur von etwa 41,7° C aufweisen. Der Verbrauchsgasstrom wird durch einen Wärmetauscher 12 geleitet, der den ersten von drei Kaskadewärmetauschern bildet, die mit einem aus einer einzigen Komponente bestehenden Kühlmittel, beispielsweise C2-, C3- oder Gt- Kohlenwasserstoff, gespeist werden. Beispielsweise kann ein beliebiges der folgenden Kohlenwasserstoffe verwendet werden: Äthan, Propan, Propylen, Butan oder halogenisiertes C2—Gt Kohlenwasserstoff. Es wurde gefunden, daß optimale Temperatüren nahezu bei idealen Drücken bei einer Verwendung von Propan als dieses Kühlmittel mit einer einzigen Kohlenwasserstoffkomponente erreicht werden können. Im folgenden wird also auf dieses Kühlmittel abgestellt.
Vorzugsweise wird der Verbrauchsgasstrom gegen das Propan im Wärmetauscher 12 auf ein erstes Temperaturniveau etwa bei 210C gekühlt. Es gelangt dann zu einem Phasenseparator 14, von dem kondensiertes Wasser durch eine Leitung 16 abgeleitet wird. Dieses erste Temperaturniveau kann auch erreicht werden, falls ein Kühlmittel mit einem höheren Siedepunkt verwendet wird, dem ein Kühlmittel mit einem niedrigeren Siedepunkt für die darauf folgenden niedrigeren Temperaturniveaus nachgeschaltet ist. Die Verwendung ein und desselben Kühlmittels mit einer einzigen Komponente zur Erreichung der Vorkühltemperatur ist jedoch besonders wirtschaftlich, wie im folgenden noch erläutert wird.
Das teilweise getrocknete Verbrauchsgas wird 6!> anschließend durch eine Leitung 18 dem einen oder dem anderen Trockner 20 eines Trocknerpaares zugeleitet, die die restliche Feuchtigkeit entfernen.
Der getrocknete Gasstrom wird anschließend durch eine Leitung 22 einem weiteren Wärmetauscher 24 zugeführt, der mit dem aus einer einzigen Komponente bestehenden Kühlmittel arbeitet. Dort wird der Gasstrom auf ungefähr — 1°C gekühlt. Der gekühlte Verbrauchsgasstrom strömt dann durch eine Leitung 26 zu einer mit Benzol arbeitenden Waschkolonne 28, aus der das Benzol und andere schwere Kohlenwasserstoffe als Kondensate durch eine Leitung 30 abgeführt werden. Eine kleinere, aus leichteren Kohlenwasserstoffen bestehende Menge wird gleichfalls abgeführt und iu einer (nicht gezeichneten) Fraktionierungsanlage geführt, um darin Kühlmittel wieder zu gewinnen. Ein größerer Teil des aus dem Boden der Kolonne 28 abgeleiteten Stromes wird durch einen Wiederverdampfer 32 so zurückgeführt, daß Dampf in den Bodenteil der Kolonne 28 eingeführt wird.
Der Gasstrom verläßt die Kolonne 28 aus deren oberen Teil und strömt durch eine Leitung 34 zu einem weiteren Wärmetauscher 36, der mit einem aus einer einzigen Komponente bestehenden Kühlmittel arbeitet und in dem das Gas auf ungeführ —34° C gekühlt wird. Der Verbrauchsgasstrom wird dann einer zweiten Phasentrennvorrichtung 38 zugeführt, aus der weitere kondensierte Kohlenwasserstoffe abgeführt und durch eine Leitung 40 mittels einer Pumpe 42 über eine weitere Leitung 44 zu der Benzolwaschsäule 28 zurückgeführt werden, so daß ein Rückstrom für diese Kolonne hergestellt wird. Der Gasstrom verläßt den oberen Teil der Phasentrennvorrichtung 38 als Dampf und kann aus mehr als 90% Methan bei einem absoluten Druck von etwa 49 kp/cm2 und bei einer Temperatur in der Größenordnung von — 34° C bestehen.
Der Verbrauchsgasstrom wird dann durch eine Leitung 46 in den einen aus einem Rohr bestehenden Umlauf 48 eines Wärmetauschers 50 eingeleitet, der zwei Arbeitszonen besitzt. In den Umlauf 48 strömt der Verbrauchsgasstrom nach oben und wird dabei durch einen Gegenstrom einer ersten Fraktion eines aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Kühlmittels gekühlt, die über das Rohrbündel von einem Sprühkopf 52 aus herabgesprüht wird. Dieser Teil des Kreislaufes dieses Mehrkomponenten-Kühlmittels wird weiter unten im einzelnen beschrieben. Der Verbrauchsgasstrom wird hier auf ungefähr — 112°C in der Zeitspanne gekühlt, in der er das obere Ende des Umlaufs 48 in der ersten Zone des Wärmetauschers erreicht. Hier tritt der Verbrauchsgasstrom unmittelbar in einen zweiten rohrförmigen Umlaufteil 54 einer zweiten Zone des Wärmetauschers über und strömt durch diesen Teil nach oben, wobei er im Gegenstrom durch eine zweite Mehrkomponenten-Kühlmittelfraktion gekühlt wird, die von einem Sprühkopf 56 nach unten gesprüht wird. Der am oberen Ende des Rohres 54 abgezogene Strom ist vollständig verflüssigt und unterkühlt und besitzt eine Temperatur in der Größenordnung von —163° C und einem Druck in der Größenordnung von 45,5 kp/cm2 absolut. Der verflüssigte und teif unterkühlte Strom expandiert dann durch ein Ventil 58 auf einen absoluten Druck in der Größenordnung von 4,5 kp/cm2 und eine Temperatur von etwa — 161°C. Wegen der starken Unterkühlung tritt k^in Druckschlag auf, und die Flüssigkeit kann unmittelbar in einen Speicherbehälter überführt werden, in dem sie bei atmosphärischem Druck und bei einer Temperatur in der Größenordnung von — 161 "C gespeichert wird.
Betrachtet man nun wieder die Wärmetauscher 12,24
und 36, so ist hier folgendes zu sagen: Das Propan oder ein sonstiges aus nur einer Komponente bestehendes Kühlmittel wird in einem Kompressor verdichtet, der eine erste Stufe 60 und eine zweite Stufe 62 besitzt. Das verdichtete Propan wird gekühlt und in einem Wasserkühler 64 vollständig kondensiert; es expandiert in einem Ventil 66, bevor es in den Wärmetauscher 12 als Flüssigkeit mit einer Temperatur in der Größenordnung von 18,3° C und einem absoluten Druck von ungefähr 8,1 kp/cm2 eintritt. Der dabei entstehende Propandampf wird durch eine Leitung 68 einer Zwischenstufe des Kompressors 62 zugeführt. Das verbleibende flüssige, von Wärmetauscher 12 abgeführte Kühlmittel wird durch eine Leitung 70 dem Teil 72 einer Zweigleitung 72 und 90 zugeführt. Der in der Zweigleitung 72 strömende Teil des flüssigen Kühlmittels expandiert in einem Ventil 74 auf einen absoluten Druck in der Größenordnung von 4,5 kp/cm2 und wird von da dem Wärmetauscher 24 bei einer Temperatur in der Größenordnung von -4CC zugeführt. Beim Kühlen des im Wärmetauscher 24 strömenden Verbrauchsgasstromes wird ein Teil des flüssigen Kühlmittels verdampft und kehrt durch eine Leitung 76 zur Saugseite der zweiten Stufe 62 des Kompressors zurück. Der übrige Teil des vom Wärmetauscher 24 abgeführten flüssigen Propans wird durch eine Leitung 78 geleitet und expandiert in einem Ventil 80 auf einen absoluten Druck in der Größenordnung von 1,3 kp/cm2; er wird dann dem Wärmetauscher 36 bei einer Temperatur in der Größenordnung von —37°C zugeführt. Beim Kühlen des Verbrauchsgasstromes in diesem Wärmetauscher wird dieser Teil des Kühlmittels verdampft; der Kühlmilteldampf strömt durch die Leitung 82 und 84 zur Saugseite der ersten Stufe 60 des Kompressors zurück. Es hängt die Temperatur des Verbrauchsgasstromes an diesem Punkt des Kreislaufs vom Druck des Kühlmittels mit der einzigen Komponente und dem speziellen hier verwendeten Kühlmittel ab. Es wurde gefunden, daß die Temperatur des Gasstromes an diesem Punkt unter 0°C und über — 73°C liegen soll. Ferner wurde gefunden, daß die optimale Temperatur zwischen -17 und — 46° C je nach der Zusammensetzung des Verbrauchsgasstromes liegen sollte.
Zusätzlich zur Kühlung des Verbrauchsgasstromes in dem vorstehend beschriebenen Kaskaden-Kreislauf wird das aus einer einzigen Komponente bestehende Kühlmittel auch noch dazu verwendet, das Mehrkomponenten-Kühlmittel zu kühlen und teilweise zu kondensieren, das anschließend zur Verflüssigung und zur Unterkühlung des Verbrauchsgasstromes im Wärmetauscher 48, 50 dient. Diese Kühlung des Mehrkomponenten-Kühlmittels mit Hilfe eines aus einer einzigen Komponente bestehenden Kühlmittels wird in Wärmetauschern 86 und 88 durch denjenigen Teil des von Wärmetauscher 12 kommenden flüssigen Propans bewirkt, der durch die Hauptleitung 70 und deren Zweigleitung 90 strömt. Dieser Teil des aus Propan bestehenden Kühlmittels expandiert in einem Ventil 92 auf einen absoluten Druck in der Größenordnung von 4,3 kp/cm2 und wird in den Wärmetauscher 86 mit einer Temperatur in der Größenordnung von -3,9°C eingeführt. Beim Kühlen des Mehrkomponenten-Kühlmittels in dem Wärmetauscher 86 wird ein Teil des Propans verdampft und durch eine Leitung 87 abgezogen, durch die er der Saugseite der zweiten Stufe 62 des Kompressors zugeführt wird. Das übrige flüssige Propan wird vom Wärmetauscher dem Wärmetauscher 88 mittels einer Leitung 93 und über ein Expansionsventil 94 zugeführt, so daß das Propan in den Wärmetauscher 88 mit einem absoluten Druck in der Größenordnung von 1,3 kp/cm2 und mit einer Temperatur von ungefähr -370C eintritt. Dieser Teil des Propans wird verdampft, während er das Mehrkomponenten-Kühlmittel teilweise kondensiert, und der dabei entstehende Propandampf wird abgezogen und über Leitung 96 und 84 der Saugseite der ersten Stufe 60 des Kompressors zugeführt.
Somit bildet der mit Propan als Kühlmittel betriebene Teil des Systems einen geschlossenen Kreislauf, in welchem der Verbrauchsgasstrom durch das Propan in den Wärmetauschern 12, 24 und 36 gekühlt wird, während das Mehrkomponenten-Kühlmittel in den Propan-Wärmetauschern 86 und 88 teilweise kondensiert wird. Um einen etwaigen Verlust an Kühlmittel in dem Propan-Kreislauf auszugleichen, kann eine Auffüll-Leitung 97 für flüssiges Propan an der Abströmseite des Ventils 66 angeschlossen sein. Statt dessen kann auch gasförmiges Propan an der Saugseite der Kompressoren zugesetzt werden, wenn flüssiges Propan nicht zur Verfügung steht.
Nachstehend wird der Mehrkomponenten-Kühlmittelteil der Einrichtung beschrieben. Zwar könnte in der Einrichtung eine große Anzahl unterschiedlicher Mehrkomponenten-Mischungen verwendet werden; es wurde aber gefunden, daß man einen sehr hohen Wirkungsgrad erhält, wenn die Mischung nur aus vier Komponenten besteht, nämlich Stickstoff, Methan, Äthan und Propan. Zusätzlich wurde gefunden, daß eine bevorzugte Zusammensetzung dieser vier Komponenten 2-12 Mol-% Stickstoff, 35-40 Mol-% Methan, 32-42 Mol-% Äthan und 9-19 Mol-% Propan enthalten sollte. Eine optimale Kühlmittelzusammensetzung für ein bestimmtes Naturgas enthält beispielsweise etwa 10 Mol-% Stickstoff, 40 Mol-% Methan, 35 Mol-% Äthan und 15 Mol-% Propan. Diese Kühlmittelmischung besitzt ein mittleres Molekulargewicht von 26,30, welches folgendermaßen berechnet wird:
Komponcnlc Molekulargewicht ■ Mol-%
Stickstoff
Methan
Älhan
Propan
28· 10
16-40
30 · 35
44· 15
Gesamtes Molekulargewicht
280
640
1050
660
2630
2630 Gesamtes Molekulargewicht -,-,„,·, », , , , ., -T^t = 26,3 Mittleres Molekulargewicht.
Bei einem in seiner Zusammensetzung geringfügig abweichenden Erdgas wurden andere optimale Zusammensetzungen für das Kühlmittel innerhalb des oben angegebenen Bereichs der Molprozente gefunden. In jedem Fall wurde überraschenderweise gefunden, daß das mittlere Molekulargewicht zwischen 24 und 26 liegt,
falls ein Kühlmittel mit einer einzigen Komponente verwendet wird, um den Verbrauchsgasstrom und das Mehrkomponenten-Kühlmittel vorzukühlen.
Das Mehrkomponenten-Kühlmittel wird in Kompressorstufen 100 und 102 mit einem Zwischenkühler 104 ■-, und einem Nachkühler 106 komprimiert. Bezüglich des Drucks des komprimierten Mehrkomponenten-Kühlmittels in diesem Punkt wurde entdeckt, daß eine Kühlmittelmischung mit einem relativ leichten mittleren Molekulargewicht auf einen höheren Druck kompri- κι iniert werden sollte als es herkömmlicherweise geschieht. Mit anderen Worten wurde gefunden, daß der Wirkungsgrad beträchtlich erhöht werden kann, wenn das Kühlmittel mit einem relativ leichten Molekulargewicht auf einen Druck zwischen 35 und 84 kp/cm2 komprimiert werden kann, und zwar innerhalb eines optimalen Bereichs vori etwa 42 —70 kp/cm2. Beispielsweise kann der Gasdruck des komprimierten Mehrkomponenten-Kühlmittels in der Leitung 108 bei 42,8 kp/cm2 bei einer Temperatur von etwa 41,7°C liegen. Das Gas wird dann durch eine Leitung 108 einem Wärmelauscher 86 zugeführt, in dem es durch das Propan auf eine Temperatur von ungefähr -TC abgekühlt wird. Anschließend wird es direkt durch den zweiten Propantauscher 88 geleitet, von dem es bei einer Temperatur von etwa —33°C abgegeben wird. Von dort gelangt es durch eine Leitung zu einem Phasenseparator 110. An diesem Punkt ist das Mehrkomponenten-Kühlmittel teilweise kondensiert, so daß das flüssige Kondensat am Boden des Separators jo 110 vorzugsweise etwa 2 Mol-% Stickstoff, 24 Mol-% Methan, 48 Mol-% Äthan und 26 Mol-% Propan enthält. Diese in einem Schritt ausgeführte teilweise Kondensation des Mehrkomponenten-Kühlmittels kondensiert einen beträchtlichen Teil des gesamten Kühlmittels, y> beispielsweise 30—70 Volumenprozent. Dementsprechend ist es notwendig, daß das Mehrkomponenten-Kühlmittel auf eine Temperatur vorgekühlt wird, die wesentlich unterhalb der Gefriertemperatur von Wasser liegt, und zwar vorzugsweise auf eine Temperatur in der Größenordnung von -17°C bis -73°C. Speziell wurde gefunden, daß das Mehrkomponenten-Kühlmittel im Wärmetauscher 88 auf etwa dasselbe Temperaturniveau vorgekühlt werden sollte, welches der Gasstrom im Tauscher 36 besitzt, welche Temperatur im Bereich zwischen -17°Cbis -46°Cliegt.
Das flüssige Kondensat im Separator 110 wird durch eine Leitung 112 einem Röhrenkreislauf 114 des Wärmetauschers 50 zugeführt, worin es auf eine Temperatur von etwa -112°C unterkühlt wird. Diese unterkühlte Flüssigkeit wird im Ventil 116 auf einen Druck von etwa 3,43 kp/cm2 expandiert, wobei ein kleiner Teil in die Dampfphase übergeht. Die Temperatur fällt dabei auf -119° C. Diese Flüssigkeit mit dem geringen Dampfanteil wird dem Tauscher 50 über eine Leitung 118 und einen Sprühkopf 52 injiziert, so daß das Kühlmittel über die Rohrkreisläufe 48,122 und 114 nach unten fließt.
An der Phasentrennvorrichtung 110 hat der an seiner Oberseile vorliegende Dampf vorzugsweise eine Zusammensetzung von 20 Mol-% Stickstoff, 58 Mol-% Methan, 59 Mol-% Äthan und 3 Mol-% Propan. Dieser Dampf wird durch eine Leitung 120 dem rohrförmigen Wärmetauscherteil 122 zugeführt, in welchem der Dampf durch die Einwirkung der nach unten gesprühten Kühlmittelfraktion gekühlt und kondensiert wird. Das kondensierte Mehrkomponenten-Kühlmittel geht von dem rohrförmigen Wärmetauscherteil 122 unmittelbar in einen zweiten rohrförmigen Wärmetauscherteil 124 über, in welchem es auf eine Temperatur in der Größenordnung von —163°C unterkühlt wird. Diese flüssige unterkühlte Kühlmittelfraktion läßt man in einem Ventil 128 auf einen absoluten Druck in der Größenordnung von 3,6 kp/cm2 expandieren, wobei ein kleiner Teil der Flüssigkeit schlagartig in Dampf übergeht und ihre Temperatur auf etwa — 167°C absinkt. Die Flüssigkeit und der daraus entstandene Dampf werden über eine Leitung 130 wieder in den Wärmetauscher 50 und einen Sprühkopf 56 zugeführt, so daß über die rohrförmigen Wärmetauscherteile 54 und 124 das Kühlmittel herabströmt. Beim Herabströmen über diese zwei rohrförmigen Wärmetauscherteile wird die vom Sprühkopf 56 kommende flüssige Mehrkomponenten-Fraktion vollständig verdampft und unterkühlt daher sowohl den Verbrauchsgasstrom im Wärmetauscherteil 54 als auch die flüssige Mehrkomponenten-Fraktion im Wärmetauscherteil 124. Ebenso wird die flüssige Mehrkomponenten-Fraktion, die vom Sprühkopf 52 versprüht wird, im Wärmeaustausch mit den rohrförmigen Wärmetauscherteilen 48,122 und 1S4 verdampft. Demzufolge sind alle Teile des Mehrkomponenten-Kühlmittels in ihrer dampfförmigen Phase an der Unterseite des Wärmetauschers 50 wieder miteinander vereint, und sie werden hier über die Leitungen 136 und 138 abgezogen und der Saugseite des Kompressors 100 zugeführt. Somit bildet der mit dem Mehrkomponenten-Kühlmittel betriebene Teil der Einrichtung einen gesonderten, geschlossenen Kreislauf, durch den der Verbrauchsgasstrom äußerst wirksam von dem Kühlniveau des Propans auf die abschließende Unterkühlungstemperatur von -163°C herabgekühlt wird.
Eine Fülleitung 140 und ein Ventil 142 können dazu dienen, eine solche Menge an Mehrkomponenlen-Kühlmittel zuzuführen, wie es erforderlich ist, um unvermeidliehe Verluste auszugleichen. Wie oben ausgeführt wurde, kann man die Aufbereitung dieses Kühlmittels dadurch durchführen, daß man die Kohlenwasserstoffe fraktioniert, die durch die Leitung 30 von der Benzol-Kolonne 28 abgeführt werden, und zusätzlichen Stickstoff zuführt.
Hierzu ] Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verflüssigen und Unterkühlen eines methanreichen Verbrauchsgasstroms durch Wärmeaustausch mit einer Mehrzahl von flüssigen Kühlmitteln einschließlich eines Mehrkomponenten-Kühlmittels, welches wenigstens zwei Kohlenwasserstoff-Komponenten enthält, sowie wenigstens eine nicht aus einem Kohlenwasserstoff bestehende Komponente, deren Siedepunkt deutlich unter dem von Methan liegt, wobei der Verbrauchsgasstrom und das Mehrkomponenten-Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit einem aus einer einzigen Komponente bestehenden Kühlmittel in mehreren Stufen durch Wärmeaustausch auf eine Temperatur wesentlich unter 00C abgekühlt werden, worauf der Verbrauchsgasstrom in Wärmeaustausch mit dem aus mehreren Komponenten bestehenden Kühlmittel verflüssigt und unterkühlt wird, wobei das Mehrkomponenten-Kühlmittel in Wärmeaustausch mit dem aus einer Komponente bestehenden Kühlmittel teilweise kondensiert und anschließend in eine an leichteren Komponenten reichere dampfförmige Fraktion und in eine an schwereren Komponenten reichere flüssige Fraktion getrennt wird, worauf die flüssige Fraktion expandiert und durch Wärmeaustausch mit der expandierten Fraktion unterkühlt wird zur Bildung einer ersten unterkühlten Fraktion, und die dampfförmige Fraktion expandiert und durch Wärmeaustausch mit der expandierten Fraktion verflüssigt und unterkühlt wird zur Bildung einer zweiten unterkühlten Fraktion, und der vorgekühlte Verbrauchsgasstrom durch Wärmeaustausch mit der ersten und der zweiten unterkühlten Fraktion vollständig verflüssigt und unterkühlt wird, nach Patentanmeldung 19 60 301, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkomponenten-Kühlmiuel ein mittleres Molekulargewicht von 24 bis 28 aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkomponenten-Kühlmittel 2 bis 12 MoI-% Stickstoff, 35 bis 45 Mol-% Methan, 32 bis 42 Mol-% Äthan und 9 bis 19 Mol-% Propan aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkomponenten-Kühlmittel auf eine Temperatur gekühlt wird, bei der bei der teilweisen Kondensierung 30 bis 70% flüssige Bestandteile anfallen.
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