DE2242998C2 - Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Kälte mit einem inkorporierten Kaskadenkreislauf und einem Vorkühlkreislauf - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Kälte mit einem inkorporierten Kaskadenkreislauf und einem Vorkühlkreislauf

Info

Publication number
DE2242998C2
DE2242998C2 DE19722242998 DE2242998A DE2242998C2 DE 2242998 C2 DE2242998 C2 DE 2242998C2 DE 19722242998 DE19722242998 DE 19722242998 DE 2242998 A DE2242998 A DE 2242998A DE 2242998 C2 DE2242998 C2 DE 2242998C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
cooling circuit
compressor
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19722242998
Other languages
English (en)
Other versions
DE2242998A1 (de
DE2242998B1 (de
Inventor
Heinrich 8100 Garmischpartenkirchen Krieger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19722242998 priority Critical patent/DE2242998C2/de
Priority to FR7331299A priority patent/FR2198105B1/fr
Priority to CH1217973A priority patent/CH580261A5/xx
Priority to NL7311925A priority patent/NL168327C/xx
Priority to AU59874/73A priority patent/AU478049B2/en
Priority to GB4116973A priority patent/GB1435773A/en
Priority to CA180,098A priority patent/CA986408A/en
Priority to IT2841673A priority patent/IT993843B/it
Priority to JP9875473A priority patent/JPS5420021B2/ja
Publication of DE2242998A1 publication Critical patent/DE2242998A1/de
Publication of DE2242998B1 publication Critical patent/DE2242998B1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2242998C2 publication Critical patent/DE2242998C2/de
Priority to US05/567,407 priority patent/US3964891A/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0291—Refrigerant compression by combined gas compression and liquid pumping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Description

».♦ fnr sogenannte Base-Soad-Anlagen dere to Betracht fü*>&" ffir den überseeischen
Veiflu^gung^^^bidEf
i^^f^adSnSnfürciig Beim Bau voniB«J*g^^l«ltnoptiii5ter
plagen dahin, dieL^™.^ von Verfahrensein- ^ S vergrößern. P^.^S^auf und somit 5ten mit ^ΑΪΑΓ^ laufverdichter ist
Verdichters ^
-
Lp^itätsgrenze dieses Vorkühl-
Ot (deutsche Offenkühlkreislaufs so gewählt ist, daß im zweiten Gegenstromwärmeauslausch die Abkühlungskurve und (he Erwärmungskurve (Temperatur-Enthalpie-Kurven) einander angenähert sind.
Es ist zwlr bereits ein Verfahren zum Verflüssige,» von Erdgas mit einem Kältekreislauf und einem zugehörigen Vorkühlkreislauf bekannt, m dem em Gemisch als Kältemittel verwendet wird, das unterkühlt wird (britische Patentschrift. 895 094). Im Kältekreis-
,ο lauf fehlt jedoch die fraktionierte Kondensation des zweikomponentigen Kältemittels. Ferner durchströmt das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs nur einen Wärmeaustauscher, so daß keine thermische Trennung zwischen den beiden Wärmeaustauschvorgan-
, gn vor -^-B^nnung J. K—
Kalte mit emem
und mit
^SgSp
bei Der inkorporierte Kaskadenkreislauf kann ein
Ge- ao fener oder geschlossener Kältekreislauf sewl
- Ld die
Verfahren so verbessert werden, daß ein ho-
. verhältniSmäßig hohen spezift-
der Entspannung in emem ersten Gegen-
ÄÄ3 . Für das Kältemittel des
Sn» reiten Gegemtromwän Vorkiihlkreislauf unter Verdampiun^; und Erwar
SSSSS
^senstramveAätoisses sind daher. Λ »d di(. Erv,ära,Mgskun;e auch im ™?
' —m*
wird, dessen Lemucituui uuu. —...
Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen so wie seine Siedepunkttemperatur ist, wobei die Zusammensetzung des Kältemittelgemisches des Vor Bei einer vorteilhaften AusmhrungsformdjrJr-
in den zweiten Gegenstromwärmeaustausch eintritt, Jedoch können diejenigen Ausführungsformen der den St
diesen im wesentlichen als gesättigter Dampf (mit Erfindung, in denen das Kältemittel des Vorkühl- schers
Taupunkttemperatur), durchläuft also im zweiten kreislaufs den zweiten Gegenstromwärmeaustausch etwa -
Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen das als überhitzter Dampf verläßt, so ausgelegt werden, siert.
Zweiphasengebiet. Infolge geeigneter Zusammenset- 5 daß dieser Aufwand nicht erforderlich ist. schers
zung des Kältemittels nimmt dabei dessen spezifische Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfin- Das K
Wärme stetig ab, wobei die Abnahme annähernd der dung ist der inkorporierte Kaskadenkreislauf ge- ner 34
Zunahme der spezifischen Wärme des im Gegen- schlossen und wird die erzeugte Kälte zur Abkühlung nal 19
strom zu kühlenden Kältemittels des inkorporierten und Kondensation eines bei Umgebungstemperatur Erdga·
Kaskadenkreislaufs entspricht. »o überhitzter. Gasgemisches verwendet, das am zweiten des W
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform Gegenstromwärmeaustausch beteiligt und dabei ab- geteilt
der Erfindung verläßt das Kältemittel des Vorkühl- gekühlt sowie teilweise kondensiert wird. Diese Aus- einen
kreislaufs, das im wesentlichen mit Siedepunkttempe- gestaltung der Erfindung ist insbesondere für die entspi
ratur in den zweiten Gegenstromwärmeaustausch Verflüssigung von Erdgas geeignet, das verhältnis- den S
eintritt, diesen als überhitzter Dampf. Es wird also 15 mäßig reich an schwerer siedenden Bestandteilen ist Gegei
im wesentlichen als Flüssigkeit im oder nahezu im und mit einem mittleren Druck von z. B. 40 ata ange- damp
Siedezustand zugeführt, zunächst vollständig ver- liefert wird, oder bei der Verflüssigung von Erdgas. tauscl
dampft und dann in einem Bereich überhitzten das verhältnismäßig arm an schwerer siedenden Be- wird.
Dampfes weiter erwärmt. Das Kältemittel durchläuft standteilen ist und vor Eintritt in den zweiten Gegen- druck
also im zweiten Gegenstromwärmeaustausch im we- »ο Stromwärmeaustausch auf einen verhältnismäßig ho- gang
sentlichen das Zweiphasengebiet, in dem seine spezi- hen Druck von z. B. 60 ata verdichtet wird. Der ;
fische Wärme verhältnismäßig hoch ist, und darauf Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfüh- des λ
ein Gebiet überhitzten Dampfes, in dem seine spezi- rungsbeispiel an Hand eines in der Zeichnung sehe- gas, λ
fische Wärme verhältnismäßig niedrig ist. Da die Er- matisch dargestellter, vereinfachter; Flußdiagramms des V
wärmung des Kältemittels bei einem verhältnismäßig 25 für ein Gasverflüssigungsverfahren mit geschlosse- auf e
niedrigen Druck erfolgt, ergibt sich die Abnahme sei- nem inkorporiertem' Kaskadenkreislauf näher erläu- D'
ner spezifischen Wärme überwiegend durch eine un- tert. ner '.
stetige Abnahme am Taupunkt. Durch geeignete Zu- Gemäß der Zeichnung hat die vorgesehene Anlage und
sammensetzung des Kältemittels des Vorkühlkreis- einen ersten Wärmeaustauscher 1 und einen zweiten Ströi
laufs kann seine spezifische Wärme im Zweiphasen- 30 Wärmeaustauscher 2 sowie weitere Wänneaustau- es p;
gebiet hinsichtlich ihrer Höhe und ihres Verlaufs, scher 3, 4, 5 und 6 sowie einen Speicherbehälter? für nail
seine spezifische Wärme in dem durchlaufenen Be- verflüssigtes Gas. Der Wärmeaustauscher 1 hat zwei dens
reich überhitzten Dampfes und seine Taupunkttem- Strömungskanäle 11 und 12, der Wänneaustau- 27 *
peratur so bemessen werden, daß die Abnahme sei- scher 2 hat zwei Strömungskanäle 13 und 14, der wird
ner spezifischen Wärme annähernd der Zunahme der 35 Wärmeaustauscher 3 hat zwei Strömungskanäle 15 es ir
spezifischen Wärme des im Gegenstrom zu kühlen- und 16, der Wärmeaustauscher 4 hat fünfStrömungs- entsj
den Kältemittels des inkorporierten Kaskadenkreis- kanäle 17,18,19, 20 und 21, der Wärmeaustauscher 5 nal:
iaufs entspricht. hat vier Strömungskanäle 22,23,24 und 25, und der Erdj
Das im wesentlichen mit Siedepunkttemperatur in Wärmeaustauscher 6 hat drei Strömungskanäle 26, 27 nen
den zweiten Gegenstromwärmeaustausch eintretende 40 und 28. Reil
Kältemittel des Vorkühlkreislaufs fällt bei der Ent- Über eine Leitung 30 wird getrocknetes und vor- rnea
spannung im wesentlichen als Flüssigkeit im oder na- gereinigtes Erdgas mit Umgebungstemperatur von des
hezu im Siedezustand an, so daß bei der Entspan- etwa 25° C, einem Druck von etwa 40 ata und einer zum
nung keine Verdampfungsverluste auftreten, weshalb Zusammensetzung von etwa 85 Molprozent Methan, erst'
die Wirkung der Unterkühlung im Vorkühlkreislauf « 10 Molprozent Äthan und 5 Molprozent Propan in sten
optimal ist die Anlage eingeführt und durchläuft zunächst der star
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfin- Reihe nach die Strömungskanäle 16, 21, 25 und 28 rnei
dung wird im Vorkühlkreislauf das gesamte oder na- der Wärmeaustauscher 3 bis 6. Im Wänneaustau- diel
hezu das gesamte auf den Druck des Kältemittels bei scher 3 wird es bis auf etwa — 55° C abgekühlt und 39
der Unterkühlung im ersten Gegenstromwärmeaus- 50 dabei partiell kondensiert. Im Wärmeaustauscher 4 ver
tausch verdichtete Kältemittel mit dem Umgebungs- wird es weiter auf etwa — 80° C abgekühlt und da- ler
kühlmedium kondensiert In diesem FaHe wird fernet bei im wesentlichen vollständig kondensiert In den Eir
zweckmäßigerweise so verfahren, daß sich das Kälte- Wärmeaustauschern 5 und 6 wird es etwa auf seine fiä
mittel des Vorkühlkreislaufs nach der Kondensation Siedetemperatur bei atmosphärischem Druck, also 1 mit dem Umgebungskühlmedium im wesentlichen im 55 auf etwa — 155° C unterkühlt Dann wird es in
Siedezustand befindet einer Drossel 31 auf etwa atmosphärischen Lager-
Im Vorkühlkreislauf ist für die Verdichtung des druck entspannt wobei im wesentlichen keine Ver-Kältemittels im Zweiphasengebiet ein dem Fach- dampfungsverluste auftreten, und in den Speicherbemann geläufiges Verfahren geeignet, bei dem das halter 7 geleitet.
Kältemittel in wenigstens zwei Stufen verdichtet und 60 Ferner sind eh» Vorkühlkreislauf und ein inkorpom wenigstens einem Zwischenkühler und einem rierter Kaskadenkreislauf vorgesehen. Das Kältemit-Nachkühler gekühlt wird- Im Zwischenkühler fällt tel des inkorporierten Kaskadenkreislaufs enthält
ein Dampf-Flüssigkeits-Systea an, das in einem Pha- etwa 15 Molprozent Stickstoff, 50 Molprozent Mesentrenner in Dampf und Flüssigkeit getrennt wird. than, 30 Molprozent Äthan und 5 Molprozent Pro-Der dabei erhaltene Dampf wird der nächsten Ver- 65 pan. Es wird in einer zweiten Verdichterstufe 32 auf
dichterstufe zugeführt, und die dabei erhaltene Flüs- etwa 35 ata verdichtet \tnd in einem Nachkühler 33
sigkeH wird auf den Enddruck dieser Verdichterstufe mit Kühlwasser gekühlt Vom Nachkühler 33 wird es
gepumpt und in den nachfolgenden Kühler geleitet. als überhitzter Dampf abezogen und durchläuft dann
; 7 8
der den Strömungskanal 14 des zweiten Wärmeaustau- Zuammensetzung von etwa 10 Molprozent Methan, ühl- schers 2. Im zweiten Wärmeaustauscher 2 wird es auf 50 Molprozent Äthan und 40 Molprozent Propan. Im jsch etwa - 55° C abgekühlt und dabei partiell konden- Vorkühlkreislauf tritt das Kältemittel in die erste den, siert. Nach Verlassen des zweiten Wärmeaustau- Verdichterstufe 50 mit einem Druck von etwa 7 ata schers 2 wird es in einen Phasentrenner 34 geleitet. 5 als überhitzter Dampf ein, in der es auf etwa 20 ata "fin- Das Kältemittel, das als Flüssigkeit vom Phasentren- verdichtet wird. Nach Verlassen der ersten Verge- ner 34 abgezogen wird, durchläuft den Strömungska- dichterstufe 50 wird es in einem Zwischenkühler 51 ung nal 19 des Wärmeaustauschers 4 im Gleichstrom zum mit Kühlwasser gekühlt. Vom Zwischenkühler 51 rtur Erdgas, wobei es unterkühlt wird. Nach Verlassen wird es als leicht überhitzter Dampf abgezogen und iten des Wärmeaustauschers 4 wird es in zwei Teile auf- io dann in einer zweiten Verdichterstufe 55 auf etwa ab- geteilt. Der eine Teil wird in einer Drossel 35 auf 40 ata verdichtet, worauf es in den Nachkühler 54 us- einen Mitteldruck von etwa 17 ata entspannt. Das geleitet wird, in dem es mit Kühlwasser gekühlt wird, die entspannte Kältemittel durchläuft der Reihe nach Vom Nachkühler 54 wird es im wesentlichen als lis- den Strömungskanal 18 des Wärmeaustauschers 4 im Flüssigkeit im oder nahezu im Siedezustand abgezoist Gegenstrom zum Erdgas, wobei es partiell ver- 15 gen, worauf es den Strömungskanal 11 des ersten ie- dampft, und den Strömungskanal 15 des Wärmeaus- Wärmeaustauschers 1 im Gegenstrom zu dem durch as, tauschers 3, wobei es total verdampft und überhitzt den Strömungskanal 12 strömenden vollständig ver-Iewird. Als überhitzter Dampf wird das auf den Mittel- dampften Kältemittel des inkorporierten Kaskaden-Jndruck entspannte Kältemittel schließlich zum Ein- kreisläufe durchläuft, wobei es unterkühlt wird. Nach 10- gang der zweiten Verdichterstufe 32 zurückgeführt, ao Verlassen des ersten Wärmeaustauschers 1 wird das Der andere Teil durchläuft den Strömungskanal 23 Kältemittel des Vorkühlkreislaufs in einer Drossel 56 h- des Wärmeaustauschers 5 im Gleichstrom zum Erd- auf etwa 7 ata entspannt. Von der Drossel 56 wird es e- gas, wobei er weiter unterkühlt wird. Nach Verlassen im wesentlichen als Flüssigkeit im oder nahezu im QS des Wärmeaustauschers 5 wird er in einer Drossel 37 Siedezustand abgezogen, worauf es den Strömungseauf etwa 7 ata entspannt. as kanal 13 des zweiten Wärmeaustauschers 2 im Ge-J- Das Kältemittel, azs als Dampf vom Pha&entren- genstrom zum den Strömungskanal 14 durchströner 34 abgezogen wird, durchläuft der Reihe nach menden Kältemittel des inkorporierten Kaskadenie und jeweils im Gleichstrom zum Erdgas zunächst den kreislaufs durchläuft, wobei es total verdampft und η Strömuiigskanal 20 des Wärmeaustauschers 4, wobei überhitzt wird. Den zweiten Wärmeaustauscher 2 1- es partiell kondensiert wird, dann den Strömungska- 30 verläßt es als überhitzter Dampf, worauf es schließür nal 24 des Wärmeaustauschers 5, wobei es total kon- lieh zum Eingang der ersten Verdichterstufe 50 zu- ^i densiert wird, und schließlich den Strömungskanal rückgeführt wird.
27 des Wärmeaustauschers 6, wobei es unterkühlt Als Verfahren mit zwei Kreisläufen kommt das err wird. Nach Verlassen des Wärmeaustauschers 6 wird findungsgemäße Verfahren insbesondere dann in Be-S es in einer Drossel 38 auf etwa 7 ata entspannt. Das 35 tracht, wenn für eine Verfahrenseinheit eine hohe entspannte Kältemittel durchläuft den Strömungska- Kapazität vorgesehen ist, so daß die Kapazität eines ΐ nal 26 des Wärmeaustauschers 6 im Gegenstrom zum einzigen Verdichters bei kostenoptimaler Größe r Erdgas, wird mit dem von der Drossel 37 abgezoge- nicht ausreicht. Auch ist ein Verfahren mit zwei Ver-"T nen Kältemittel vereinigt und durchläuft dann der dichtem bei der Verwendung einer Antriebskombi-Reihe nach zuerst den Strömungskanal 22 des War- 40 nation aus einer Gasturbine und einer Dampfturbine meaustauschers 5 und dann den Strömungskanal 17 zweckmäßig, bei der heiße Abgase der Gasturbine im des Wärmeaustauschers 4 jeweils im Gegenstrom Dampferzeuger verwendet werden, wobei ein hohei zum Erdgas und dann den Strömungskanal 12 des Wirkungsgrad erzielt wird. Gemäß der Erfindung ersten Wärmeaustauschers 1. Beim Eintritt in den er- werden in den warmen Wärmeaustauschern der Ansten Wärmeaustauschers 1 ist es im wesentlichen voll- 45 lage geringe Temperaturdifferenzen erzielt, wie sie ständig verdampft. Nach Verlassen des ersten War- bisher bei Verfahren mit einer inkorporierten Kasmeaustauschers 1 tritt es in die der zweiten Ver- kade nicht erreicht worden sind. Im Vorkühlkreislaul dichterstufe 32 vorgeschaltete erste Verdichterstufe wird eine optimale Unterkühlung erzielt, was ir 39 ein, in der es auf etwa 17 ata verdichtet wird. Das einem Vorkühlkreislauf mit einem einkomponentiger ; verdichtete Kältemittel wird in einem Zwischenküh- 50 Kältemittel unmöglich ist Der hohe Wirkungsgrac ler 40 mit Kühlwasser gekühlt und schließlich zum des Vorkühlkreislaufs und die geringen Temperatur-Eingang der zweiten Verdichterstufe 32 zurückge- differenzen in den wannen Wärmeaustauschern füh führt ren zu einem hohen Gesamtwirkungsgrad des Ver Das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs hat eine fahrens.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erzeugung von Kälte mit wenigstens einem inkorporierten Kaskadenkrelslauf und mit wenigstens einem Vorkühlkreislauf, bei dem im inkorporierten Kaskadenkreislauf ein Gemisch als Kältemittel verwendet wird, das verdichtet und mit einem Umgsbungskühlmedium gekühlt wird, wobei als überhitzter Dampf anfallendes Kältemittel einer fraktionierten Kondensa- " tion zugeführt wird, bei der als Kondensat anfallendes Kältemittel entspannt, verdampft, erwärmt und zum Verdichter zurückgeführt wird, und bei dem im Vorkühlkreislauf Kältemittel verdichtet, mit einem UmgebungskübJmedium gekühlt und kondensiert wird, wobei als Kondensat anfallendes Kältemittel entspannt, verdampft, erwärmt und zum Verdichter zurückgeführt wird, wobei durch Verdampfung und Erwärmung gewonnene Kälte zu Abkühlung und Kondensation bei der *> fraktionierten Kondensation im inkorporierten Kaskadenkreislauf beiträgt, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorkühlkreislauf ein Gemisch als Kältemittel verwendet wird, das nach der Kondensation und vor der Entspannung as in einem ersten Gegenstromwärmeaustausch mit im inkorporierten Kaskadenkreislauf zum Verdichter zurückströmendem, entspanntem und vollständig verdampftem Kältemittel unterkühlt wird, und daß das im inkorporierten Kaskadenkreislauf nach der Verdichtung und Kühlung mit einem Umgebungskühlmedium als überhitzter Dampf anfallende Kältemittel in einem vom ersten Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen thermisch getrennten zweiten Gegenstroinwänneaustausch mit im Vorkühlkreislauf unter Verdampfung und Erwärmung zum Verdichter zurückströmendem entspanntem Kältemittel abgekühlt und partiell kondensiert wird, dessen Temperatur bei Eintritt in den zweiten Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen so hoch wie seine Siedepunkttemperatur ist, wobei die Zusammensetzung des Kältemittelgemisches des Vorkühlkreislaufs so gewählt ist, daß im zweiten Gegenstromwärmeaustausch die Abkühlungs- und die Erwärmungskurve (Temperatur-Enthalpie-Kurven) einander angenähert sind.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs den zweiten Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen als gesättigter Dampf verläßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs den zweiten Gegenstromwärmeaustausch als überhitzter Dampf verläßt.
4. Verfahren nach eüvm der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorkühlkreislauf im wesentlichen das gesamte auf den Druck des Kältemittels bei der Unterkühlung im ersten Gegenstromwärmeaustausch verdichtete Kältemittel durch das UmgebungskübJmedium kondensiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs nach der Kondensation durch das Umgebungskühlmedium im wesentlichen im Siedezustand befindet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichßet, daß der inkorporierte Kaskadenkreislauf geschlossen ist und die erzeugte Kälte zur Abkühlung und Kondensation eines bei Umgebungstemperatur überhitzten Gasgemisches verwendet wird, das wenigstens zum Teil am zweiten Wärmeaustausch beteiligt und dabei abgekühlt sowie teilweise kondensiert wird.
7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer inkorporierten Kaskade, welche einen Verdichter mit einem durch Umgebungskühlmedium betriebenem Kühler und eine oder mehrere Stufen mit jeweils einem Phasentrenner, einem Wärmeaustauscher und einer Entspannungsdrossel aufweist, wobei die Ausgangsseite des Verdichters über einen ersten Strömungskanal eines zweiten Wärmeaustauschers mit dem Eingang des Phasentrenners der ersten Stufe verbunden ist, und mit einem Vorkühlkreislauf, we4cher einen Verdichter mit einem durch Umgebungskühlmedium betriebenen Kühler und eine Entspannungsdrossel aufweist, wobei der Ausgang der Entspannungsdrossel über einen zweiten Strömungskanal des zweiten Wärmeaustauschers mit der Eingangsseite des Verdichters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungskanal (14) und der zweite Strömungskatal (13) des zweiten Wärmeaustauschers (2) in Gegenstromführung angeordnet sind, so daß der Eingang des Phasentrenners (34) der ersten Stufe der inkorporierten Kaskade und der Ausgang der Entspannungsdrossel (56) des Vorkühlkreislaufs mit dem einen Ende des zweiten Wärmeaustauschers (2) sowie die Ausgangsseite des Verdichters (32) der inkorporierten Kaskade und die Eingangsseite des Verdichters (50) des Vorkühlkreislaufs mit dem anderen Ende des zweiten Wärmeaustauschers (2) verbunden sind, und daß die Eingangsseite des Verdichters (39) der inkorporierten Kaskade über einen ersten Strömungskanal (12) eines ersten Wärmeaustauschers (1) und wenigstens über einen weiteren Wärmeaustauscher (4, S) mit dem Ausgang der Entspannungsdrossel (37) wenigstens einer Stufe verbunden ist und daß die Ausgangsseite des Verdichters (55) des Vorkühlkoeislaufs über einen zweiten Strömungskanal (11) des ersten Wärmeaustauschers (1) mit dem Eingang der Entspannungsdrossel (56) des Vorkühlkreislaufs verbunden ist, wobei der erste Strömungskanal (12) und der zweite Strömungskanal (11) des ersten Wärmeaustauschers (1) in Gegenstromführung angeordnet sind, so daß die Eingangsseite des Verdichters (39) der inkorporierten Kaskade und die Ausgangsseite des Verdichters (55) des Vorkühlkreilaufs mit dem einen Ende des ersten Wärmeaustauschers (1) sowie ein weiterer Wärmeaustauscher (4) der inkorporierten Kaskade und der Eingang der Entspannungsdrossel (56) des Vorkühlkreislaufs mit dem anderen Ende des ersten Wärmeaustauschers (1) verbunden sind, und daß der erste Wärmeaustauscher (1) und der zweite Wärmeaustauscher (2) im wesentlichen thermisch voneinander getrennt sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung von Kälte. Sie kommt insbeson-
DE19722242998 1972-09-01 1972-09-01 Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Kälte mit einem inkorporierten Kaskadenkreislauf und einem Vorkühlkreislauf Expired DE2242998C2 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722242998 DE2242998C2 (de) 1972-09-01 1972-09-01 Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Kälte mit einem inkorporierten Kaskadenkreislauf und einem Vorkühlkreislauf
FR7331299A FR2198105B1 (de) 1972-09-01 1973-08-23
CH1217973A CH580261A5 (de) 1972-09-01 1973-08-24
NL7311925A NL168327C (nl) 1972-09-01 1973-08-30 Werkwijze en inrichting voor het opwekken van koude met ten minste een met een koudemiddelmengsel werkende cascadekringloop en met ten minste een voorkoelkringloop.
GB4116973A GB1435773A (en) 1972-09-01 1973-08-31 Refrigeration process and plant having an incorporated cascade circuit and a precooling circuit
CA180,098A CA986408A (en) 1972-09-01 1973-08-31 Process and arrangement for cooling fluids
AU59874/73A AU478049B2 (en) 1972-09-01 1973-08-31 A process and plant for the production of cold
IT2841673A IT993843B (it) 1972-09-01 1973-08-31 Procedimento e impianto per genera re del freddo munito di almeno un circuito a cascata incorporato e di almeno un circuito di prepaffreddamento
JP9875473A JPS5420021B2 (de) 1972-09-01 1973-09-01
US05/567,407 US3964891A (en) 1972-09-01 1975-04-11 Process and arrangement for cooling fluids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722242998 DE2242998C2 (de) 1972-09-01 1972-09-01 Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Kälte mit einem inkorporierten Kaskadenkreislauf und einem Vorkühlkreislauf

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2242998A1 DE2242998A1 (de) 1974-03-28
DE2242998B1 DE2242998B1 (de) 1974-03-28
DE2242998C2 true DE2242998C2 (de) 1974-10-24

Family

ID=5855196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19722242998 Expired DE2242998C2 (de) 1972-09-01 1972-09-01 Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Kälte mit einem inkorporierten Kaskadenkreislauf und einem Vorkühlkreislauf

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS5420021B2 (de)
CA (1) CA986408A (de)
CH (1) CH580261A5 (de)
DE (1) DE2242998C2 (de)
FR (1) FR2198105B1 (de)
GB (1) GB1435773A (de)
IT (1) IT993843B (de)
NL (1) NL168327C (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2438443C2 (de) * 1974-08-09 1984-01-26 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas
FR2292203A1 (fr) * 1974-11-21 1976-06-18 Technip Cie Procede et installation pour la liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
US4325231A (en) * 1976-06-23 1982-04-20 Heinrich Krieger Cascade cooling arrangement
DE2628007A1 (de) * 1976-06-23 1978-01-05 Heinrich Krieger Verfahren und anlage zur erzeugung von kaelte mit wenigstens einem inkorporierten kaskadenkreislauf
FR2384221A1 (fr) * 1977-03-16 1978-10-13 Air Liquide Ensemble d'echange thermique du genre echangeur a plaques
FR2471566B1 (fr) 1979-12-12 1986-09-05 Technip Cie Procede et systeme de liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
DE4100753A1 (de) * 1991-01-12 1992-07-16 Lare Gmbh Kaeltemaschine
RU2056018C1 (ru) * 1993-10-07 1996-03-10 Давид Павлович Синельников Способ обработки пирогаза перед газоразделением. способ получения технологического низкотемпературного холода в парокомпрессионной холодильной машине при обработке пирогаза перед газоразделением
FR2743140B1 (fr) * 1995-12-28 1998-01-23 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de liquefaction en deux etapes d'un melange gazeux tel qu'un gaz naturel
US6347531B1 (en) 1999-10-12 2002-02-19 Air Products And Chemicals, Inc. Single mixed refrigerant gas liquefaction process
US6347532B1 (en) * 1999-10-12 2002-02-19 Air Products And Chemicals, Inc. Gas liquefaction process with partial condensation of mixed refrigerant at intermediate temperatures
CN101949607B (zh) * 2010-08-27 2012-07-11 郭富强 热力循环装置
GB2518451B (en) * 2013-09-24 2018-12-12 Haysenergy Ltd Waste heat recovery apparatus
CN114659338B (zh) * 2022-03-24 2022-12-13 浙江大学 一种用于分离天然气bog中重烃和甲烷的制冷系统和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1054993A (de) * 1963-01-18 1900-01-01
NL128879C (de) * 1965-07-16 1900-01-01

Also Published As

Publication number Publication date
FR2198105A1 (de) 1974-03-29
JPS49124655A (de) 1974-11-28
DE2242998A1 (de) 1974-03-28
IT993843B (it) 1975-09-30
CH580261A5 (de) 1976-09-30
DE2242998B1 (de) 1974-03-28
JPS5420021B2 (de) 1979-07-19
CA986408A (en) 1976-03-30
AU5987473A (en) 1975-03-06
NL7311925A (de) 1974-03-05
FR2198105B1 (de) 1976-05-07
GB1435773A (en) 1976-05-12
NL168327C (nl) 1982-03-16
NL168327B (nl) 1981-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2242998C2 (de) Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Kälte mit einem inkorporierten Kaskadenkreislauf und einem Vorkühlkreislauf
DE60017951T2 (de) Hybridkreislauf zur Herstellung von flüssigem Erdgas
DE60016536T2 (de) Gasverflüssigungsverfahren durch partiel Kondensation von gemischtem Kältemittel bei zwischengelagerten Temperaturen
DE2438443C2 (de) Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas
DE69927620T2 (de) Doppel Kühlmittelgemischkreislauf zur Erdgasverflüssigung
DE2628007C2 (de)
DE60016690T2 (de) Gasverflüssigung mit Hilfe eines einzigen Kühlmittelgemischkreislaufs
DE1619728C3 (de) Tieftemperaturrektifikations verfahren zum Trennen von Gasgemischen aus Bestandteilen, deren Siedetemperaturen weit auseinanderliegen
DE620077C (de) Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen
DE2023614B2 (de) Verfahren zum Verflüssigen und Unterkühlen eines methanreichen Verbrauchsgasstromes
DE1551612B1 (de) Verfluessigungsverfahren fuer Gasgemische mittels fraktionierter Kondensation
DE1939114B2 (de) Verflüssigungsverfahren für Gase und Gasgemische, insbesondere für Erdgas
DE2158614A1 (de) Kombiniertes Kühlsystem für mehrstufige Kühlungen
DE1272943B (de) Verfahren zur Abkuehlung einer Gasmischung auf niedrige Temperatur
DE3706733A1 (de) Gastrennungsverfahren mit einzeldestillationskolonne
DE69917722T2 (de) Gefriertrocknung mit reduziertem Kryogenmittelverbrauch
DE1915218B2 (de) Verfahren und vorrichtung zum verfluessigen von erdgas
DE1501695A1 (de) Verfahren zur Verfluessigung eines fluechtigen Gases
DE2713359B2 (de) Verfahren zur Gewinnung von Äthylen aus Crackgasen durch Tieftemperaturtechnik
DE1501714A1 (de) Verfahren zur teilweisen Verfluessigung eines Gasgemisches
DE10119761A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verflüssigung von Erdgas
DE10226596A1 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes mit gleichzeitiger Gewinnung einer C3+-reichen Fraktion mit hoher Ausbeute
DE2440215A1 (de) Verfahren zum verfluessigen und unterkuehlen eines tiefsiedenden gases
DE1092494B (de) Verfahren und Einrichtung zur Kaelteerzeugung durch arbeitsleistende Entspannung eines Hochdruckgases
DE1776260A1 (de) Verfahren zur kuehlung eines gasgemisches und zur gewinnung mindestens eines bestandteiles des gemisches in fluessigem zustand

Legal Events

Date Code Title Description
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8339 Ceased/non-payment of the annual fee