DE2158614A1 - Kombiniertes Kühlsystem für mehrstufige Kühlungen - Google Patents
Kombiniertes Kühlsystem für mehrstufige KühlungenInfo
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Description
CHIYODA CHEMICAL ENGINEERING and CONSTRUCTION CO., Ltd.
Yokohama, Japan
AIR PRODUCTS and CHEMICALS, INC., Wayne, Pennsylvania, VStA
Kombiniertes Kühlsystem für mehrstufige Kühlungen
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Kühlsystem für mehrstufige
Kühlungen, insbesondere eine Kühlkaskade für die Verflüssigung von Naturgas (Erdgas) unter Verwendung eines Vielkomponentenkühlmittel-Kreislaufs
mit einer Vielzahl von Siedepunkten, die von Umgebungstemperatur bis zu einer Temperatur
reichen, die tiefer als die kritische Temperatur des Gases ist, die mit einem Absorptionskühlkreislauf in Reihe geschaltet
ist.
Bei der Verwertung von Naturgas ist es üblich, das Gas in durch Kälte verflüssigtem Zustand (cryogenic liquid state)
zu transportieren und zu lagern, weil dadurch das Volumen stark verringert, der Siedepunkt niedrig und die Wirtschaftlichkeit
im Hinblick auf den Bevorratungsraum und der Wanddicke für die Vorratsgefäße groß sind. Hierfür ist jedoch
eine Verflüssigung des Naturgases vor dem Transport und der Lagerung erforderlich, wofür das Erdgas durch indirekten War-
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meaustausch mit einem Kühlmittel mit einer Vielzahl von Siedepunkten
zwischen der Umgebungstemperatur und einer Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur des Naturgases verflüssigt
wird.
Da die für die Verflüssigung erforderliche Energie die Hauptbetriebskosten
ausmacht, ist es sehr v/ichtig, den Energieverbrauch sowie die Investitionskosten für die Anlage zu verringern.
Zu diesem Zweck ist es bereits aus der Fr-PS 1 557 019 bekannt, einen Kühlzyklus unter Verwendung eines Vielkomponentenkühlmittelgemisches
anzuwenden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Verringerung der Energie- und Anlagekosten, die für eine
Verflüssigungsanlage erforderlich sind, durch Kombination eines Absorptionskühlzyklus mit einem Vielkomponentenkühlmittelzyklus,
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Konditionierung von Kühlmitteln für mehrstufige Kühlungen, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man einen Teil des Kühlens durch einen Absorptionskühlmittelkreislauf und einen anderen Teil des Kühlens
durch einen Vielkomponentenkühlmittel-Kreislauf bewirkt und einen Antrieb unter Verwendung von Abgasen zum Komprimieren
des Vielkomponentenkühlmittels verwendet, wobei das Vielkomponentenkühlmittel
durch das Kühlmittel des Absorptionskreislaufes gekühlt und die Abgase zur Erwärmung des Kühlmittels in
dem Absorptionskreislauf verwendet werden.
Auf diese V/eise sind die beiden Kreisläufe derart miteinander verknüpft, daß das Vielkomponentenkühlmittel durch das Absorptionskühlmittel
gekühlt wird und der Absorptionskühlmittelkreislauf die überschüssige Energie von einem Treibmittel des Vielkomponentenkühlmittelkompressors
ausnutzt.
Für verflüssigtes Naturgas, das eine der wichtigsten Energiequellen
in Verbindung mit der Überwindung der Luftverschmutzung geworden ist, gibt es zur Zeit vier hauptsächliche Verflüssi-
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BAD ORIGINAL
- 3 gungsverfahren:
a. den Joule-Thomson Expansions-Kreislauf
t>. den Expansionsmaschinen-Kreislauf
c. die Dreierkaskade und
d. den Vielkomponentenkühlmittel-Kreislauf.
Der Joule-Thomson Expansionszyklus findet keine praktische
Anwendung. Der Expansionsmaschinenzyklus ist das beste Verfahren für Bedarfsspitzenausgleichs-Verflüssigungsanlagen,
wo große Mengen expandierten Gases von niedrigem Druck als Beschickungsgas für die nächste Stufe verwendet werden können.
Der Dreierkaskadenzyklus stellt die größte praktische Annäherung an die ideale Verflüssigung dar, die bisher erzielt
werden konnte. Ein vereinfachtes Fließschema der Dreierkaskade ist in Fig. 1 dargestellt. Gereinigtes Naturgas wird
nacheinander durch drei reine Kühlmittel gekühlt und verflüssigt. Das Kondensat am Ausgang der ersten Stufe wird au"
dem System entfernt, um ein Verstopfen stromabwärts zu verhüten.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert, wobei
Fig. 1 ein vereinfachtes Fließschema der herkömmlichen Dreierkaskade,
Fig. 2 ein vereinfachtes Fließschema des herkömmlichen Vielkomponentenkühlmittelkreislaufs und
Fig. 3 ein Fließschema einer Durchführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit kombiniertem Kühlsystem für die Verflüssigung von Naturgas
darstellen.
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Bei der Dreierkaskade werden als Kühlmittel Propan, Äthylen und Methan verwendet. Jede Stufe ist in zwei oder drei Temperaturstufen
unterteilt, um den thermodynamischen Wirkungsgrad
zu erhöhen. Wie in Fig. 1 angedeutet, ist das System verwickelt. Es werden drei Arten von Kompressoren im Kälte- '
betrieb verwendet, und die Rohrleitungen zwischen den Kompressoren und der "coldbox" sind verwickelt.
Der Vielkomponentenkühlmittelkreislauf, der 1960 von
Klemenko in Kopenhagen vorgeschlagen wurde,ist für Verflüssigungsanlagen
für,die Überseeeverschiffung wegen der Möglichkeit, die Anlage stark zusammengedrängt auszuführen, sehr
vielversprechend. Ein vereinfachtes Fließschema ist in Fig. 2 dargestellt. Das wesentliche Merkmal dieses Kreislaufes
besteht darin, daß fortschreitende Kühlung und Verflüssigung des Naturgases durch aufeinanderfolgende Kühlstufen
mit einem einzigen Kühlmittel erzielt werden. Dieses Kühlmittel ist ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, die aus
dem Naturgas selbst extrahiert worden sind, sowie dem Stickstoff, der ggf. im Naturgas vorhanden ist, und wird Vielkoniponentenkühlmittel
genannt. Dieses Kühlmittel wird bis zu einem bestimmten Druck komprimiert, anschließend mittels
Kühlwasser gekühlt, so daß die schweren Bestandteile teilweise kondensieren. Die voneinander getrennten Phasen des
Vielkomponentenkühlmittels (Dampf und Flüssigkeit) werden " weiter in einer ersten Stufe mittels eines Vielstromwärmeaustauschers
zusammen mit Naturgas von verdampfendem Vielkomponentenkühlmittel gekühlt, das durch Kombinieren von unterkühltem,
flüssigem Vielkomponentenkühlmittel aus der ersten Stufe und Zurückführen des Kühlkomponentenkühlmittelstroms
von der zweiten Stufe gebildet wird. Das Naturgas wird anschließend von der ersten bis zur vierten Stufe in
analoger Weise gekühlt, bis es schließlich flüssig wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die beiden genannten Kreisläufe miteinander derart verknüpft, daß das Vielkomponentenkühlmittel
durch Wärmeaustausch von der Verdampfungswärme
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des Absorptionskühlmittels teilweise kondensiert wird, während der Dampf, der aus einer mit Gegendruck betriebenen
Dampfturbine (back pressured steam turbine) des Vielkomponentenkühlmittelkompressors
ausgestoßen wird, als Wärmequelle verwendet wird, so daß das Absorptionskühlmittel abgetrieben
wird.
Im einzelnen besteht dieses Verfahren aus folgenden Stufen:
(a) Einführung eines Hauptbeschickungsstroms aus Naturgas bei vorgewähltem Druck,
(b) Verflüssigung des Naturgases durch aufeinanderfolgenden indirekten Wärmeaustausch zunächst mit dem verdampfendem
Absorptionskühlmittel, das in dem Absorptionskühlkreislauf erzeugt wird, und anschließend mit verdampfendem
Vielkomponentenkühlmittel,
(c) Kompriemieren des Vielkomponentenkühlmitteldampfs auf
einen Druck, bei dem der Dampf gegen das verdampfende Absorptionskühlmittel kondensiert wird,
(d) Teilkondensieren des Vielkomponentenkühlmittels durch indirekten Wärmeaustausch mit dem verdampfenden Absorptionskühlmittel
,
(e) Absorbieren des Absorptionskühlmittels durch das Absorptionsmittel
unter Abführung der Absorptionswärme durch das Kühlmittel,
(f) Hochpumpen der Lösung auf einen Druck, bei dem das erzeugte
Absorptionskühlmittel gegen das Kühlmittel kondensiert,
(g) Erzeugung des Absorptionskühlmittels aus einer Lösung unter Verwendung der überschüssigen Energie von dem
Treibmittel des Vielkomponentenkühlmittelkompressors,
(h) Rektifizieren des erzeugten Absorptionskühlmittels bis zu einem Ausmaß, bei dem das Absorptionskühlmittel als
praktisch eine reine Komponente angesehen werden kann, um die Ansammlung von Absorptionsmittel in dem Absorptionskühlmittelverdampfer auf ein Minimum herabzu-
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drücken,
(i) Entfernung einer geringen Menge Flüssigkeit aus dem Absorptionskühlmittelverdampfer, um die Ansammlung
des Absorptionsmittels auf ein Minimum herabzudrücken,
(j) Abtrennung des Absorptionskühlmittels von .dem Absorptionsmittel
bis zu einem Ausmaß, bei dem die Absorption unter niedrigem Druck und bei der Temperatur des Kühlmittels
durchgeführt werden kann, und
(k) Kondensieren des rektifizierten Absorptionskühlmittels durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel
und Aufspalten des Kondensats in einen Rückflußstrom, der zu einer Rektifizierkolonne geführt wird, und einen,
Hauptabsorptionskühlmittelstrom.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand des Fließschemas von Fig. 3 beispielhaft näher erläutert.
Das behandelte Naturgas, das ein Verfahren zur Entfernung saurer Gasbestandteile durchlaufen hat, tritt mit einem Druck
von etwa 52 at bei Umgebungstemperatur über Leitung 1 in das
System ein und wird in dem ersten Vorkühler 2 auf eine Temperatur von etwa 21 0C durch indirekten Wärmeaustausch mit
bei einer Temperatur von etwa 18 0C verdampfendem Ammoniak
W gekühlt, wonach das kondensierte Wasser im Abscheider 3 entfernt und das gesättigte Gas aus dem Abscheider in einem
Trockner 4 mittels eines Absorptionsmittels weiter getrocknet wird. Das getrocknete Gas wird anschließend im zweiten Vorkühler 6 durch indirekten Wärmeaustausch mit bei einer Temperatur
von etwa -4 C verdampfendem Ammoniak auf etwa -1 C abgekühlt, wonach der gekühlte Strom in die Kolonne 8 zur
Entfernung schwerer Bestandteile geleitet wird. Der über Kopf abgehende Dampf aus der Kolonne wird weiter in einem
Überkopfkondensator 10 durch indirekten Wärmeaustausch mit
bei einer Temperatur von etwa -37 0C verdampfendem Ammoniak
auf etwa -34 0C weiter gekühlt.
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Der gekühlte Strom wird,anschließend durch den Rückflußansammler
11 geleitet, wo das mitgeführte Kondensat abgetrennt wird. Die gasförmige leichtere Fraktion aus dem Ansammler
wird anschließend über Leitung 12 zum Vielkomponentenkühlmitte!wärmeaustauscher
16 geleitet, während das Kondensat aus der schwereren Fraktion aus dem Ansammler zurück zur Kolonne
8 geleitet wird.
Die schweren Bestandteile in dem Beschickungsstrom 7 werden
aus dem Sumpf der Kolonne 8 entfernt, um zu verhindern, daß sie im Wärmeaustauscher 16 ausfrieren. Erhitzer 14 wird durch
Dampf erhitzt. Im Wärmeaustauscher 16 wird die gasförmige leichtere Fraktion durch nacheinander erfolgenden Wärmeaustausch
mit dem bei sich kontinuierlich verändernden Siedepunkten zwischen etwa -34 0C und -168 0C verdampfendem Vielkomponentenkühlmittel
verflüssigt. Das verflüssigte Erdgas mit einem Druck von etwa 46 at und einer Temperatur von -162°C
verläßt den Wärmeaustauscher 16 an seiner kalten Seite und strömt durch das Reduzierventil 17, wo es auf einen Druck von
etwa 5 at bei -162 0C entspannt wird; es enthält hauptsächlich
Methan, Äthan und Propan.
Im einzelnen verläuft der Vielkomponentenkühlmittelkreislauf derart, daß das verdampfte Vielkomponentenkühlmittel mit einem
Druck von etwa 3 at und einer Temperatur von -34 0C den Wärmeaustauscher
16 verläßt und über die Saugtrommel 18 dem Kompressor
19 der ersten Stufe zugeführt wird, wo es auf einen Druck von etwa 15 at gebracht wird und wonach die Kompressionswärme durch den Wassernachkühler 21 abgeführt wird. Das gekühlte
Vielkomponentengas durchströmt anschließend' die Saugtrommel 22 der zweiten Stufe und wird dem Kompressor 23 der
zweiten Stufe zugeführt, wo es auf einen Druck von etwa 43 at gebracht und wonach die Kompressionswärme durch den Wassernachkühler 24 entfernt wird. Das gekühlte Vielkomponentengas
strömt danach nacheinander durch zwei Wärmeaustauscher 26 und 28. Im Wärmeaustauscher 26 wird das Vielkomponentengas durch
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bei der gleichen Temperatur, wie sie im Wärmeaustauscher 6 aufrechterhalten wird, siedenden Ammoniak auf etwa -4 C abgekühlt.
Im Wärmeaustauscher 28 wird das Vielkomponentengas weiter auf etwa -34 0C abgekühlt und teilweise kondensiert.
Die kondensierte Flüssigkeit und der nicht kondensierte Dampf werden im Abscheider 29 voneinander getrennt, wonach die
abgetrennte dampfförmige, leichtere Fraktion über Leitung
dem Wärmeaustauseher 16 zugeführt und anschließend auf etwa
-162 0C abgekühlt "und schließlich gegen das verdampfende
Vielkomponentenkühlmittel kondensiert wird. Die abgetrennte schwere, flüssige Fraktion tritt über Leitung 31 in den Wärmeaustauscher 16 und wird auf eine Temperatur von etwa -112 0C
durch dasselbe verdampfende Vielkomponentenkühlmittel unterkühlt.
Die unterkühlte Flüssigkeit mit einer Temperatur von etwa -112 0C strömt anschließend durch das Reduzierventil 32 und
kühlt sich selbst auf eine Temperatur von etwa 118 0C ab.
Der blitzverdampfte Dampf und die Flüssigkeit treten an einer Zwischenstelle des Wärmeaustauschers 16 ein. Zum Abtrennen
des blitzverdampften Dampfes von der Flüssigkeit vor deren getrennter Einführung in den Wärmeaustauscher 16 kann ein
spezieller Dampf/Flüssigkeitabscheider verwendet werden. Die kondensierte, flüssige leichtere Fraktion mit einer Temperatür
von etwa -162.0C strömt schließlich durch ein Reduzierventil
35 und kühlt sich auf eine Temperatur von etwa -168 0C ab. Der blitzverdampfte Dampf und die Flüssigkeit treten in
das kalte Ende des Wärmeaustauschers 16 ein. In diesem Falle"
kann zur Abtrennung von blitzverdampftem Dampf und Flüssigkeit vor deren getrennter Einführung in das kalte Ende des
Wärmeaustauschers 16 der gleiche SpezLaldampf/Flüssigkeitsabscheider
verwendet werden.
Der Verdampfungsdruck im Wärmeaustauscher wird bei etwa 2,8 at gehalten. Bei diesem Druck verdampft zunächst die leichtere
Fraktion bei niedrigerer Temperatur und anschließend die
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— ο —
schwerere Fraktion bei höherer Temperatur, was zu einem gleichmäßigen Verdampfungstemperaturprofil im Wärmeaustauscher
16 führt. Außerdem wird durch dieses gleichmäßige Verdampfungstemperaturprofil
die mittlere Temperaturdifferenz im Verhältnis zu dem kondensierenden Erdgasstrom und erhöht den thermodynamischen
Wirkungsgrad des Kühlkreislaufes.
Das Vielkomponentenkühlmittel ist vorzugsweise ein Gemisch aus Stickstoff und leichten Kohlenwasserstoffen, wie Methan,
Äthan und Propan.
Ein Beispiel für eine Zusammensetzung eines Vielkomponentenkühlmittels
ist in Tabelle 1 dargestellt.
Mol-fl
Stickstoff 9-11
Methan 38-43
Äthan ■ 33-37
Propan 13 - 16
Ein Beispiel für die Zusammensetzung der leichteren, dampfförmigen
Fraktion sowie der schwereren, flüssigen Fraktion, die im Abscheider 29 voneinander getrennt werden, ist in
Tabelle 2 dargestellt.
leichtere, dampfförmige schwerere, flüssige Fraktion, Mol-# Fraktion, Mol-#
Stickstoff 18-21 1,5-2,5
Methan 55 - 61 22 - 26
Äthan 18-21 . 46-51
Propan 2,5 - 3,5 . 23-27
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Der Vielkomponentenkühlmittelkreislauf, kann kurz derart
zusammengefaßt werden, daß man die Strömung durch den Kompressor 19 der ersten Stufe, den Kompressor 23 der zweiten
Stufe und die Wärmeaustauscher 26 und 28 als ein Gemisch aus mehreren Kühlmittelkomponenten ansehen kann. Der abgetrennte
Strom 30 besteht aus leichteren und der Strom 31 aus schwereren Komponenten. Wie ersichtlich ist, werden die beiden Ströme
im Wärmeaustauscher 16 an einem in der Mitte liegenden Punkt
wieder zusammen- und zum Kompressor der ersten Stufe zurückgeführt. Die Kompressoren der ersten und zweiten Stufe werden
durch einen Einzelantrieb 82, wie beispielsweise einer Dampfturbine oder einer Gasturbine mit einem Abwärmebeuler angetrieben.
Bei dem Absorptionskühlmittelkreislauf wird im einzelnen flüssiger
Ammoniak von dem Ammoniaksammler 78 über Leitung 80, den unterkühlenden Wärmeaustauscher 59 und das Reduzierventil
38 dem ersten Vorkühler 2 zugeführt. Im Wärmeaustauscher 2 verdampft Ammoniak bei etwa 9 at und 18 0C. Das verdampfte
Ammoniak mit einer Temperatur von 18 0C tritt in den Wärmeaustauscher
59 ein und wird auf etwa 32 0C aufgeheizt. Das
restliche flüssige Ammoniak mit einer Temperatur von etwa 18 0C aus dem Wärmeaustauscher 2 wird über Leitung 40 dem
Wärmeaustauscher 54 zugeführt und auf eine Temperatur von etwa 16 0C abgekühlt, wonach die abgekühlte Flüssigkeit in
den Vorkühler 6 der zweiten Stufe und den Wärmeaustauscher über je ein Reduzierventil 41 eintritt. .Der in dem Vorkühler
der zweiten Stufe und dem Wärmeaustauscher 26 bei etwa 6 at und -4 0C verdampfte Ammoniak wird dem Wärmeaustauscher
54 zugeführt und dort auf etwa 21 0C aufgeheizt. Der restliche
flüssige Ammoniak mit einer Temperatur von etwa -4 0C aus dem
Vorkühler 6 der zweiten Stufe und dem Wärmeaustauscher 26 wird über Leitung 43 dem Wärmeaustauscher 47 zugeführt und
auf eine Temperatur von etwa -7 0C abgekühlt, wonach die abgekühlte
Flüssigkeit über je ein Reduzierventil 44 in den Überkopfkondensator 10 und den Wärmeaustauscher 28 eintritt..
Im Überkopfkondensator 10 und dem Wärmeaustauscher 28 ver-
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dampft Ammoniak bei einem Druck von etwa 0,9 at und einer Temperatur
von etwa -37 0C. '
Der verdampfte Ammoniak mit einer Temperatur von -37 C tritt
in den Wärmeaustauscher 47 ein und wird auf eine Temperatur von etwa -1 0C erhitzt. Eine geringe Menge flüssiges Ammoniak
kann aus dem Überkopfkondensator 10 und dem Wärmeaustauscher
28 abgezogen werden, um die Ansammlung von Wasser in dem sie-, denden Ammoniak zu verhindern.' Die aus dem Kondensator 10 und
dem Wärmeaustauscher 28 abgezogene Flüssigkeit wird über Leitung 46 und Pumpe 49 in den Mittelabschnitt der Rektifizierkolonne
70 zurückgeführt. Der überhitzte Ammoniakdampf von niedrigem Druck aus dem Wärmeaustauscher 47 tritt über Leitung
45 in den Niedrigdruckabsorber 50 ein und wird durch Magerwasser unter einem Druck von etwa 0,6 at ■ absorbiert,
wobei die Absorptionswärme durch Kühlwasser abgeführt wird. Die Magerlösung wird durch die Niedrigdruckpumpe'52 auf einen
mittleren Druck von etwa 5 at gebracht und in den Mitteldruckabsorber 55 eingeleitet. Überhitzter Ammoniakdampf von mittlerem
Druck aus dem Wärmeaustauscher 54 tritt in den Mitteldruckabsorber über Leitung 42 ein und wird durch die Magerlösung
absorbiert, wobei die Absorptionswärme durch Kühlwasser abgeführt wird." Die Mitteldrucklösung wird durch die Mitteldruckpumpe
57 auf hohen Druck von etwa 8 at gebracht und tritt in den Hochdruckabsorber 62 ein..
Überhitzter Ammoniakdampf von hohem Druck aus dem Wärmeaustauscher
59 und dem Wärmeaustauscher 66 tritt über die Leitungen 39, 60 und 61 in den Hochdruckabsorber ein und wird
durch eine Mitteldrucklösung absorbiert, wobei die Absorptionswärme durch Kühlwasser abgeführt wird.
•Angereicherte Lösung aus dem Hochdruckabsorber 62 wird durch
die Beschickungspumpe 64 für die Rektifizierkolonne auf einen Druck von etwa 16 at gebracht und tritt über Wärmeaustauscher
65 und 66 in den Lösungsvorerhitzer 68 ein. Die angereicherte
Lösung wird in dem Vorerhitzer 68 durch Dampf auf eine Temperatur von etwa 121 0C gebracht und tritt in die Rektifizierko-
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lonne 70 ein. Der Ammoniakdampf wird in dem Hochdruckgenerator
71 durch die überschüssige Energie von dem Antrieb 82 erzeugt, der unmittelbar über Kupplung 84 mit den Kompressoren
23 und 19 verbunden ist. Ammoniakspuren, die in dem Magerwasser aus dem Hochdruckgenerator 71 enthalten sind,
werden in dem Niedrigdruckgenerator 73 entfernt und über den Wärmeaustauscher 66 in den AbsoVber 62 geleitet. Die Wärme
des Abdampfes einer Dampfturbine oder des Dampfes eines Abwärmebeulers
einer Gasturbine wird dazu verwendet, die Leistung der beiden Kühlzyklen auszugleichen. Der rektifizierte
Ammoniak wird durch Kühlwasser gekühlt und im Kondensator kondensiert, von wo aus er in den Sammler 78 eintritt. Ein
Teil des kondensierten Ammoniaks wird über Leitung 79 in die Rektifizierkolonne zurückgeführt. Der größte Teil des
Ammoniaks wird Kühlmittel.
Im Absorptionskreislauf wird also Ammoniak im Kreis durch den Sammler 78, die Wärmeaustauscher 59» 2, 54, 6, 26, 47,
10 und 28 sowie die Absorber 50,.55 und 62, die Wärmeaustauscher 65, 66 und 68, die Kolonne 70 sowie den Kondenser
geführt. Absorbierwasser wird im Kreislauf dijirch die Absorber
50, 55 und 62 sowie die Wärmeaustauscher 65, 66, 68, 71»
73 und 65 geführt.
Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, andere W Gase als Erdgas zu verflüssigen oder andere Kühlmittel als
Ammoniak und Kohlenwasserstoffe für die Verflüssigung von
Erdgas oder anderer Gase zu Verwender*.
So kommen für den Absorptionskreislauf beispielsweise Kühlmittel wie Methanol/Ammoniak, Lithiumbromid/Wasser, Hexan/
Propan usw. in Frage.
Als Kühlmittel für den Vielkomponentenkühlmittelkreislauf kommen beispielsweise Gemische aus halogenierten Kohlenwasserstoffen
in Betracht.
ORIGINAL !MSPEGTED
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Außerdem ist die Auswahl eines anderen Antriebs sowie einer anderen Anzahl von Stufen und Betriebsbedingungen
innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber denen der bisher bekannten Verfahren sind in der folgenden
Tabelle 3 zusammengestellt. Die Berechnungen der Verfahrensparameter sind kompliziert und benötigen den Einsatz schneller Digitalrechner. Ein Ziel der vorliegenden Erörterungen
ist es auch, ein Programm für die Berechnung der Verfahrensparameter des Kreislaufs zu entwickeln.
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I. Bisher bekannte Verfahren
Expansionsmaschine 1. Einfacher Kreislauf
Entbehrlichenfalls keine
erneute Komprimierung des expandierten Gases erforderlich (No need of recompression at
dispensable case of expanded gas)
B Kaskade
1. Größter thermischer Wirkungsgrad
2. Einfache Verfahrensberechnung
II,
1.
2.
3. 4.
1. Keine reine Kühlung
2. Eine Komprimierungsart bei Warmleistung ^
(One kind of compression at warm duty)
3. Einfache Verrohrung zwischen Kompressor und "coldbox"
4. Flexibilität
5. Verhältnismäßig geringe Anfangsinvestition
(Vielkomponentenkühlung/Absorptionskühlung)
Eine Komprimierungsart bei mittlerer Temperatur (One kind of compression at medium
-P-
. temperature duty)
CJT OO CJ5
Flexibilität
Geringe Anfangsinvestition Niedriger Energieverbrauch
Claims (5)
- 2Ί586Η- 15 Patentansprüche . /Verfahren zur Konditionierung von Kühlmitteln für mehrstufige Kühlungen,dadurch gekennzeichnet,daß man einen Teil des Kühlens durch einen Absorptionskühlmittelkreislauf und einen anderen Teil des Kühlens durch einen Vielkomponentenkühlmittel-Kreislauf bewirkt und einen Antrieb unter Verwendung von Abgasen zum Komprimieren des Vielkomponentenkühlmittels verwendet, wobei das Vielkomponentenkühlmittel durch das Kühlmittel des Absorptionskreislaufes gekühlt wird und die Abgase zur Erwärmung des Kühlmittels in dem Absorptionskreislauf verwendet werden.
- 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet',daß man in dem Absorptionskühlmittelkreislauf Ammoniak als einziges Kühlmittel verwendet.
- 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Verflüssigung von Erdgas, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionskühlmittelkreislauf aus einer Reihe kaskadenartig geschalteter Wärmeaustauscher besteht, durch die das Erdgas nacheinander in Wärmeaustausch mit einem Einkomponentenkühlmittel geführt wird, wobei das Kühlmittel anschließend durch eine Reihe von Absorptionsstufen geführt wird und schließlich in Wärmeaustausch mit dem Abgas tritt.
- 4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas aus dem Abdampf einer ΒΒΐηρΐΐμΓΜηε oder dem Dampf des Abwärmebeulers einer Gasturbine besteht und zum Ausgleich der Erfordernisse beider Kühlkreisläufe konditioniert wird.ORlGiHAL INSPECTED 209827/0S61215.86 U
- 5. Kühlsystem zur Durchführung des Verfahrens der Vielstufenkühlung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Einkomponentenkühlmittelkreislauf mit einer Anzahl von kaskadenartig angeordneten Wärmeaustauschstufen und einer Anzahl von Absorptionsstufen, durch einen Vielkomponentenkühlmittelkreislauf mit einem Wärmeaustauscher und einer Anzahl turbinengetriebener Kühlkompressoren sowie durch Mittel zur Durchführung des Wärmeaustausches zwischen dem Einkomponentenkühlmittel und dem Abgas aus der Turbine.Wa/Gu209827/0561
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