DE2417455A1 - Verfahren und vorrichtung zur verfluessigung eines stroemenden gas- oder dampfgemisches - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verfluessigung eines stroemenden gas- oder dampfgemisches

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Description

ι In,. in«. B. HOLZES
A IT G S B IT R «
Vi, 667
Augsburg, den δ. April 1974
Cryoplants Limited, Hammersmith house, London w*6
England
Verfahren und Vorrichtung zur Verflüssigung eines strömenden
Gas- oder Dampfgemisches
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verflüssigung eines strömenden Gas- oder Dampfgemisches, wobei das Gemisch in einem Verdichter mit in Abhängigkeit vom mittleren Molekulargewicht des Gemisches veränderlichem Auslaßdruck
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2417453
a,
verdichtet und durch Wärmeaustausch mit einem mindestens teilweise der Strömung des zu verflüssigenden Gemisches entnommenen Kühlströmung abgekühlt wird,
bei der Verflüssigung eines strömenden Gasgemisches ist es im allgemeinen notwendig, zum Abkühlen des Gemisches um mindestens das für eine Verflüssigung erforderliche Maß eine Kühlströmung zu verwendene Diese Kühlströmung kann von der Strömung des zu verflüssxgenden Gemisches unabhängig sein oder alternativ dazu mindestens teilweise von der Strömung des zu verflüssigenden Gemisches abgeleitet werden. In vielen Fällen wird die letztere Möglichkeit bevorzugt, da in diesem Fall im allgemeinen weniger Verdichter erforderlich sind. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verflüssigung eines Gas- oder Dampfgemisches, wobei die Kühlströmung mindestens teilweise von der Strömung des zu verflüssxgenden Gemisches entnommen wird»
Bei der Auslegung von Anlagen zur Verflüssigung eines Gas- oder Dampfgemisches wird ein zur Verdichtung des einströmenden Gemisches ausreichender Verdichterauslaßdruck gewählt« Bei vielen Anlagen, insbesondere auf Schiffen, ist es wünschenswert, mindestens einen Axial-
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verdichter oder Zentrifugalverdichter für diesen Zweck vorzusehen. Ein derartiger Verdichter besitzt die Eigenschaft, daß sein Auslaßdruck von der Rotordrehzahl und von der Zusammensetzung des einströmenden Gasgemisches abhängig ist. Eine Vergrößerung des Verdichterauslaßdruckes führt zu einer schnelleren Flüssigkeitserzeugung und in gleicher Weise hat eine Verminderung des Verdichterauslaßdruckes eine Verlangsamung der Flüssigkeitsproduktion zur Folge. Daher ist es wünschenswert, das Abfallen des Verdichterauslaßdruckes unter den gewählten Wert zu verhindern» Ein Druckabfall kann insbesondere dann auftreten, wenn das Molekulargewicht des einströmenden Gases kleiner wird. Dieser Druckabfall kann aber dadurch ausgeglichen werden, daß die Drehzahl des Verdichterrotors erhöht wird.
Im allgemeinen erfordert jedoch eine geringe Verminderung des Molekulargewichts des einströmenden Gases eine beträchtliche Vergrößerung der Drehzahl des Verdichterrotors und folglich eine beträchtliche Steigerung der Verdichterantriebsleistung. Darüberhinaus kann es vorkommen, daß die Steigerung der Rotordrehzahl nicht dazu ausreicht, eine große Verminderung des Molekulargewichts des einströmenden Gases auszugleichen.
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Der Erfindung liegt daner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verflüssigung eines strömenden Gas- oder Dampfgemisches so auszubilden, daß der Verdichterauslaßdruck ohne Steigerung der Drehzahl des Verdichterrotors mindestens auf dem gewählten Wert gehalten werden kann.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs dargelegten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Gas- oder Dampfgemisches vor oder während der Verdichtung durch Zuleiten eines Gases oder Dampfes mit größerem mittlerem Molekulargewicht als demjenigen des zu verflüssigenden Gemisches reguliert wirde
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den unmittelbar nach der Verdichtung vorhandenen Druck des strömenden Gasgemisches oberhalb eines gewählten Wertes zu halten«
Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemaßen Verfahrens mit mindestens einem Verdichter, dessen Auslaßdruek mit dem mittleren Molekulargewicht des zu verflüssigenden Gemisches veränderlich ist und dessen Einlaß mit
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einer das Gemisch liefernden Strömungsquelle verbunden ist, und mit einem Wärmetauscher zum Abkühlen der verdichteten Strömung durch Wärmeaustausch mit einer mindestens teilweise von dem zu verflüssigenden Gemisch entnommenen Kühlströmung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des Verdichters außerdem mit einer Gas- oder Dampfquelle verbunden ist, die Gas oder Dampf mit größerem Molekulargewicht als demjenigen des zu verflüssigenden Gemisches liefert.
Das "mittlere Molekulargewicht" des Gemisches ist das Gewicht eines Mols dieses Gemisches, Bezieht sich der Ausdruck "mittleres Molekulargewicht" in der folgenden Beschreibung auf ein nur aus einem einzigen Bestandteil bestehendes Medium, so ist damit das Molekulargewicht dieses Bestandteils gemeint,
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sind insbesondere zur Verflüssigung von Stickstoff enthaltendem. Erdgas geeignet. Sie können jedoch auch zur Trennung anderer Gasgemische, beispielsweise von Gemischen leichter Kohlenwasserstoffe, die keinen Stickstoff enthalten, oder von Kohlenmonoxyd enthaltenden Gemischen Anwendung finden.
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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sind hauptsächlich zur Verflüssigung eines Gasgemisches mit variabler Zusammensetzung vorgesehen, insbesondere von Gas, das aus einem Speichertank verdampft ist, welcher von Zeit zu Zeit mit Flüssigkeiten verschiedener Zusammensetzung gefüllt wird. Die Möglichkeit der Vergrößerung des mittleren Molekulargewichts des einströmenden Gas- oder Dampfgemisches kann jedoch auch dann zur Steuerung des Verflüssigungsvorgangs vorteilhaft sein, wenn die Zusammensetzung des Gasgemisches während des gesamten Verfahrensablaufs konstant ist. Daher kann ggfs, eine schnellere Flüssigkeitserzeugung erzielt werden»
Das zu verflüssigende Gas- oder Dampfgemisch kann seinerseits aus einer Flüssigkeit ausgedampft sein« Daher können das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung besonders vorteilhaft zur Wiederverflüssigung von Gas Anwendung finden, welches sich in Behältern mit verflüssigtem Erdgas oder in den Tank eines, flüssiges Erdgas transportierenden Transportmittels, beispielsweise eines Erdgas-Tankschiffes, entwickelt« Ein derartiges Tankschiff wird, da es in verschiedenen Häfen beladen wird, fast unvermeidlich mit Flüssigerdgasgemischen verschiedener Zusammensetzungen beladen.
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Zur Verdichtung des entströmenden, zu verflüssigenden Gas- oder Dampfgemisches mittels des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung ist insbesondere ein Axialverdichter oder ein Zentrifugalverdichter vorgesehen. Diese Verdichterbauart wird bevorzugt, da sie leicht mittels eines Elektromotors oder einer Turbine angetrieben werden kann und da die beweglichen und feststehenden Verdichterteile nicht unter Reibung miteinander zusammenwirken müssen9 Es wurde festgestellt, daß der Auslaßdruck eines Axialverdichters oder Zentrifugalverdichters bei gegebenem Einlaß- oder Saugdruck vom mittleren i4olekulargewicht des in den Verdichter einströmenden Gases abhängig ist«.
Vorzugsweise finden zur Verdichtung des einströmenden Gases entweder ein mehrstufiger Verdichter oder mehrere Verdichter Anwendung« Dadurch läßt sich am Auslaß des letzten Verdichters bzw, der letzten Verdichterstufe leichter ein hoher Druck erreichen. Falls zwei oder mehrere Axialverdichter oder Zentrifugalverdichter Anwendung finden, sind sie zweckmäßigerweise mit einer gemeinsamen Antriebswelle gekuppelt, .
Vorzugsweise wird mindestens ein Teil der Kühlströmung von der verdichteten Gasströmung entnommen. Dadurch braucht
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kein besonderer Verdichter nur zur Verdichtung der Kühlströiaung vorhanden zu seine Ggfs. kann ein Teil der Kühlströmung aus einer von der Strömung des zu verflüssigenden Gemisches unabhängigen Strömungsquelle stammen.
Die Kühlströmung wird vorzugsweise in einer Expansionsturbine entspannt, bevor der Wärmeaustausch mit der verdichteten zu verflüssigenden Strömung stattfindet» bei der Erdgasverflüssigung kann der Wärmeaustausch selbst zur Verflüssigung benützt werden» Nach dem Wärmeaustausch wird die Kühlströmung vorzugsweise wieder mit weiterem zu verflüssigendem Gas oder Dampf vereinigt und damit wiederverdichtet Q
Die Regulierströmung kann mindestens teilweise dadurch hergestellt werden, daß mindestens ein Teil der verdichteten, aus dem Wärmetauscher kommenden Strömung in einen dampfförmigen Teil und einen flüssigen Teil getrennt und dann mindestens teilweise der das höhere mittlere Molekulargewicht aufweisende Teil entnommen wird. Die Auftrennung erfolgt vorzugsweise durch Entspannen der verdichteten Strömung nach dem Wärmeaustausch in einer Rektifiziersäuleβ Mindestens ein Teil der in der Rektifiziersäule erzeugten Flüssigkeit wird als Erzeugnis gesammelt,
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Falls der dampfförmige Anteil das größere mittlere Molekulargewicht aufweist, kann er einfach in die einströmende Gemischströmung eingeleitet werden. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Aufspaltung eines Stickstoff-Methan-Gemisches oder eines Stickstoffhaltigen Erdgasgemisches geeignet. Bei diesen Beispielen werden ein stickstoffreicher dampfförmiger Anteil und ein methanreicher flüssiger Anteil erzeugt, wobei der stickstoffreiche Anteil ein höheres mittleres Molekulargewicht als der methanreiche Teil aufweist.
In manchen Fällen kann es vorkommen, daß eine entweder vom flüssigen Anteil oder vom dampfförmigen Anteil entnommene Regulierströmung keine ausreichende Erhöhung des mittleren Molekulargewichts der ankommenden Strömung ermöglicht. Das kann bei der Wiederverflüssigung von aus einem Speichertank verdampftem Dampf der Fall sein, wenn die in den Tank zurückgeführte Flüssigkeit ein höheres mittleres Molekulargewicht als der aus dem Tank kommende Dampf aufweist. In solchen Fällen und, falls gewünscht, auch in anderen Fällen kann das mittlere Molekulargewicht der ankommenden Strömung durch eixien besonderen Zusatz eines geeigneten, von einer unabhängigen Quelle kommenden Mediums erhöht werden. Daher kann bei der Verflüssigung
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eines Stickstoff-Methan-Gemisches oder eines Stickstoff enthaltenden oder keinen Stickstoff enthaltendes Erdgasgeiiiisches das mittlere Molekulargewicht der ankommenden Strömung durch den Zusatz von Stickstoff aus einer geeigneten Stickstoffquelle vergrößert werden. Eine derartige Stickstoffquelle ist bei einem Tankschiff zum Flüssigerdgastransport in allgemeinen vorhanden,
Es ist wünschenswert, zu verhindern, daß das mittlere Molekulargewicht der ankommenden Strömung auf einen zu hohen Wert gebracht wird. Dieser Fall könnte nämlich bei der Wiederverflüssigung von aus einem Flüssiggasbehälter ausgehendem Dampf auftreten, wenn die in den Tank zurückgeführte Flüssigkeit ein niedrigeres mittleres Molekulargewicht als die ankommende Dampfströmung aufweist«, Unter solchen Umständen wird das mittlere Molekulargewicht der ankommenden Strömung unterhalb eines gewählten Maximalwertes gehalten, indem ein Teil des das höhere mittlere Molekulargewicht aufweisenden, nach dem Wärmeaustausch aus der verdichteten Strömung abgesonderten Anteils abgelassen wird. Das Ablassen kann beendet werden, wenn das mittlere Molekulargewicht des vom Tank ausgehenden Dampfes genau so groß wie~ das mittlere Molekulargewicht der in den Tank zurückgeleiteten Flüssigkeit geworden ist,
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Ein einzelner, im wesentlichen reiner Bestandteil kann ggfs., als dampfförmiser Anteil gewonnen werden, indem ein Teil des Dampfes aus der Rektifiziersäule entnommen, verdichtet und abgekühlt wird und danach mindestens ein Teil der so gebildeten Flüssigkeit in die Rektifiziersäule zurückgeführt wird. Ein Teil des reinen Dampfes kann ggfSe gespeichert oder für andere Zwecke verwendet werden. Ks kann also reiner Stickstoff aus einem Stickstoff-Methan-Gemisch oder einem stickstoffhaltigen Erdgasgemisch gewonnen werden» Die Möglichkeit, auf diese Weise im wesentlichen reinen Stickstoff zu gewinnen, ist besonders auf einem Flüssigerdgas-Tankschiff vorteilhaft, da Stickstoff beispielsweise oft zur Inertmachung der Kraftstofftanks des Schiffes erforderlich ist.
Falls die Zusammensetzung der verflüssigten Strömung so ist', daß der abgeschiedene flüssige Anteil ein größeres mittleres Molekulargewicht als der dampfförmige Anteil besitzt, so vermindert die Verwendung des flüssigen Anteils zur Erzeugung der Regulierströmung den Ertrag an erzeugter Flüssigkeit, In diesem Fall ist es daher wünschenswert, die Regulierströmung mittels eines Mediums herzustellen, welches nicht in dem zu verflüssigenden Gas- oder Dampfgemisch vorhanden ist oder darin nur in kleinen Mengen auftritt,
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und welches als Dampf aus der zu verflüssigenden Strömung abgeschieden und zusätzlich oder alternativ dazu in dem erzeugten flüssigen Produkt geduldet werden kann.
In vielen Fällen ist die in dem zur Kühlung des verdicheteten Stromes verwendeten Wärmeaustauscher vorhandende Kühlkapazität gering. Zusätzlich kann, falls das zu verflüssigende Gemisch als Dampf beispielsweise aus einem Flüssiggasbehälter vorliegt, eine weitere Kühlung erzielt werden, indem dieser Dampf durch den Wärmetauscher hindurchgeleitet wird. Irgendwelche übrige Kühlkapazität im wärmetauscher kann vorteilhafterweise zur Verflüssigung weiteren Gases verwendet werden« Beispielsweise bei der Verflüssigung eines Erdgasgemisches kann also der Wärmetauscher bzw«, die Wärmetauscher auch zur Verflüssigung eines Stickstoffstromes Anwendung finden, der aus einer vom Erdgas gemisch unabhängigen Stickstoffquelle stammt. Diese Möglichkeit ist auf einem Flüssigerdgas-Tankschiff von besonderem Vorteil, da auf solchen Tankschiffen im allgemeinen ein Bedarf an flüssigem Stickstoff vorhanden ist«
Gewünschtenfalls kann die ankommende Gasströmung nach der Verdichtung mit einer anderen verdichteten Strömung eines Gases oder Gasgemisches vereinigt werden«
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Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit ßezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise Desciirieben» Es stellen dar:
Fig. 1 ein Strömungsdiagramm, welcnes
schematisch eine Vorrichtung und ein Verfahren nacn der Erfindung zur Verflüssigung von aus einem Flüssigerdgasbehälter ausgehendem Dampf auf einem Tankschiff erläutert und
Fig„ 2 ein Strömungsdiagramm, welches
schematisch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung zur Verflüssigung von aus einem Flüssigerdgasbehälter ausgehendem Dampf darstellt«
Gemäß Fig, l der Zeichnungen führt eine Leitung 4 von dem nicht von der Flüssigkeit eingenommenen Raum eines geschlossenen Flüssigerdgäsbehälters 2 durch einen Wärmetauscher 6 zum Einlaß der ersten Stufe 8 eines zweistufigen
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Zentrifugalverdichters„Der Auslaß der Verdichterstufe 8 ist durch eine Leitung 10 mit dem Einlaß der zweiten Verdichterstufe 12 verbunden. Beide Verdichterstufen 8 und sind mit der gleichen Antriebseinheit Ik gekuppelt«
Der Auslaß der Verdichterstufe 12 ist über eine Leitung 16 mit dem Einlaß eines Zusatzverdichters oder Gebläses 18 verbunden. An den Auslaß des Zusatzverdichters oder Gebläses 18 ist eine Leitung 20 angeschlossen, welche in mit Bezug auf die Leitung k entgegengesetzter Richtung durch den Wärmetauscher 6 hindurchführte
Innerhalb des Wärmetauschers 6 zweigt eine Leitung 22 von der Leitung 20 ab und führt zum Einlaß einer Expansionsturbine 24, Der Auslaß der Expansionsturbine 2k ist mit einer Leitung 26 verbunden, die mit Bezug auf die Leitung 20 in entgegengesetzter Richtung durch den Wärmetauscher 6 hindurchführt und sich mit der Leitung 10 vereinigt, welche den Ausgang der ersten Verdichterstufe 8 mit dem Einlaß der zweiten Verdichterstufe 12 verbindetβ
Die Leitung 20 führt durch den Wärmetauscher 6 hindurch und mündet in einen Wiederverdampfer 28, der in der Nähe des Bodens einer Rektifiziersäule 30 angeordnet ist,
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Der Auslaß des Verdampfers 28 ist über eine Leitung 32, in welcher ein Expansionsventil 34 angeordnet ist, mit dem oberen Bereich der Rektifiziersäule verbunden, so daß ein Rückfluß für die Rektifiziersäule erzeugt wird.
Die Rektifiziersäule trennt das durch die Leitung eingeleitete Gasgemisch in einen flüssigen Teil und einen dampfförmigen Teil auf. Eine Leitung 36 führt vom Boden der Rektifiziersäule in den Behälter 2 hinein, so daß die am Boden der Rektifiziersäule gesammelte Flüssigkeit wieder in den Behälter 2 zurückgeleitet wird.
Im oberen Teil der Rektifiziersäule gesammelter Dampf kann durch eine Leitung 38 stromauf des Wärmetauschers 6 in die Leitung 4 eingeleitet werden«
Ggfs. kann zusätzliches Gas stromauf der Verdichterstufe 8 in die Leitung 4 eingeleitet werden, Außerdem kann durch eine mit der Leitung 33 verbundene Leitung 42 Dampf, ab gelassen werden.
Während der Lagerung von verflüssigtem Erdgas, welches typischerweise aus Methan, Stickstoff und einem kleinen Anteil Äthan besteht, im Behälter 2 wird wegen der Wärmeeinströmung aus der Umgebung in den Behälter 2 Dampf mit
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verhältnismäßig konstanter Geschwindigkeit erzeugte Der so gebildete kalte Dampf strömt durch die Leitung H hindurch, wird in Wärmetauscher b etwa auf Umgebungstemperatur aufgewärmt und tritt in die erste Verdichterstufe 8 ein. Das verdichtete Gas verläßt die Verdichterstufe 8 beispielsweise mit einein Druck von etwa 5 kp/cn durch die Leitung 10 und wird in der zweiten Verdichterstufe 12 auf einen Druck von etwa 30 kp/cm weiterverdichtet„
Das unter hohem Druck stehende Gas wird aus der zweiten Verdichterstufe 12 durch die Leitung 16 in den Zusatzverdichter l8 geleitet, in welchem das Gas auf einen Druck
2
von etwa 40 kp/cm verdichtet x-.'ird, und danach in der Leitung 20 weitergeleitet.
Das durch die Leitung 20 strömende verdichtete Gas wird im Warmetauscher 6 abgekühlt. Ein Teil dieses Gasstromes wird in die Leitung 22 abgezweigt und in der Expansionsturbine 24 entspannto Danach wird das entspannte Gas durch die Leitung 26 im Gegenstrom durch den Wärmetauscher 6 zurückgeleitet« Diese Strömung liefert den größten 'Teil des im Behälter 2 verdampften Gases erforderlichen Kühlleistung. Nach dem Verlassen des Wärmetauschers wird der durch die Leitung 26 strömende Kühlstrom mit dem verdichteten Gasstrom in der Leitung 10 vereinigt.
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Die durch die Leitung 20 strömende Strömung wird verflüssigt, bevor sie den vJärmetauseher 6 verläßt« Diese Strömung gelangt dann in den Wiederverdampfer 28 der Rektifiziersäule 30, wo sie zwecks Erzeugung der Wiederverdampfung für die Rektifiziersäule unterkühlt wird. Die unterkühlte Strömung wird dann durch das Ventil 34 expandiert und auf den Betriebsdruck der Rektifiziersäule gebracht und danach in den oberen Bereich der Rektifiziersäule eingeleitet. Die so eingeleitete Flüssigkeit strömt durch die Rektifiziersäule abwärts und am Säulenboden ^ sammelt sich eine Flüssigkeit mit einem Stickstoffgehalt von etwa 0,5 Gewichtsprozente Ein Teil dieser Flüssigkeit wird durch die Leitung 36 in den Behälter 2 zurückgeleitet und der Rest wird wieder verdampft, um den Trenndampf für die Rektifiziersäule zu erzeugen. Da der Trenndampf durch die Rektifiziersäule 30 nach oben steigt, wird er zunehmend mit Stickstoff angereichert und verläßt die Säule durch die Leitung 38 als Gemisch mit einem Stickstoffgehalt von etwa 60 Gewichtsprozent, Dieses Gemisch wird dann in den von der Flüssigkeit im Behälter 2 verdampften Dampfstrom eingeleitet und bewirkt eine Stickstoff anreicherung dieses Dampfes,
Die Stickstoffanreicherung des den nicht von der
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Flüssigkeit eingenommenen Raum des Behälters 2 verlassenden Dampfes erhönt das Molekulargewicht der in die Verdichterstufe 8 eintretenden Strömung und stellt daher sicher, daß sich das aus dem Auslaß der Verdichterstufe 12 kommende Gas auf einem zur Verflüssigung im Wärmetauscher 6 ausreichend hohen Druck befindet, welbst wenn das mittlere Molekulargewicht des aus dem Behälter 2 kommenden Dampfes niedriger wird.
Falls das mittlere Molekulargewicht der aus der Rektifizier säule j50 in den Behälter 2 zurückgeleiteten Flüssigkeit während des Betriebes der Verflüssigungsvorrichtung wesentlich unter das mittlere Molekulargewicht des aus dem Flüssiggas im Behälter verflüchtigten Dampfes abfällt, wird aus einer nicht dargestellten Stickstoffquelle durch die Leitung 40 Stickstoffgas in die erste Verdichterstufe 8 eingeleitet. Der Stickstoffzusatz durch die Leitung 40 wird abgebrochen, wenn die mittleren Molekulargewichte der in den Behälter 2 zurückgeleiteten Flüssigkeit und des aus der im Behälter befindlichen Flüssigkeit ausgehenden Dampfes wieder im wesentlichen gleich sind»
Wenn andererseits das mittlere Molekulargewicht
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der in dem Behälter 2 zurückgeleiteten Flüssigkeit wesentlich über das mittlere Molekulargewicht des von der im Behälter befindlichen Flüssigkeit ausgehenden Dampf ansteigt, kann stickstoffangereicherter Danpf aus dem oberen Teil der Rektifiziersäule durch die Leitung 42 abgelassen werden, so daß verhindert wird, daß das mittlere Molekulargewicht der zum Einlaß des Verdichters strömenden Strömung einen unerwünscht hohen wert erreicht. Das Ablassen von stickstoffangereichertem Dampf wird beendet, wenn sich die mittleren Molekulargewichte der beiden Gemische in; xiesentliehen ausgeglichen haben,
Fig. 2 zeigt eine Wiederverflüssigungsanordnung, die derjenigen nach Fig. 1 ähnlich ist, jedoch zusätzlich die Erzeugung reinen Stickstoffes ermöglicht. Dies wird durch Erzeugung verschiedener Zustände innerhalb der Rektifiziersäule 30 erreicnt«, Die Leitungen 34 und 38 sind demgemäß mit einem mittleren Abschnitt der Rektifiziersäule 30 verbunden und der im Oberteil der Rektifiziersäule erzeugte Dampf strömt durch eine Leitung 44 und wird im Wärmetauscher 6 erwärmt und dann in einen mit einer Antriebseinheit 48 gekuppelten Zentrifugalverdichter 46 eingeleitet,
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Das verdichtete Gas vom Auslaß des Zentrifugalverdichters 46 strömt in einer Leitung 50 durch den Wärmetauscher 6 hindurch, wo es verflüssigt wird, und gelangt dann in einen Wiederverdampfer 52 am Boden der Rektifiziersäule 3O0 Den Wiederverdampfer 52 verlassende unterkühlte Flüssigkeit gelangt in eine Leitung 54, in welcher ein Expansionsventil 56 angeordnet ist, und wird auf den Betriebsdruck der Rektifiziersäule entspannt und dann in den oberen Bereich der Rektifiziersäule eingeleitet, über die Leitung 53 kann daher aus der durch die Leitung 54 strömenden Flüssigkeit flüssiger Stickstoff entnommen werden.
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Claims (1)

  1. Pat entanspräche
    i 1./Verfahren zur Verflüssigung eines strömenden Gasoder Dampfgemisches, wobei das Gemisch in einem Verdichter mit in Abhängigkeit vom mittleren Molekulargewicht des Gemisches veränderlichem Auslaßdruck verdichtet und durch Wärmeaustausch mit einem mindestens teilweise der Strömung des zu verflüssigenden Gemisches entnommenen Kühlströmung abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Gas- oder Dampfgemisches vor oder während der Verdichtung durch Zuleiten eines Gases oder Dampfes mit größerem mittlerem Molekulargewicht als demjenigen des zu verflüssigenden Gemisches reguliert wird,
    2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Kühlströmung aus der verdicheteten Strömung entnommen wird,
    3, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlströmung in einer Expansionsturbine entspannt wird, bevor der Wärmeaustausch mit der verdichteten Strömung stattfindet,
    4, Verfahren nach Anspruch 3S dadurch gekennzeichnet,
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    daß die Kühlströmung nach dem Wärmeaustausch stromauf des Verdichters in die zu verflüssigende Strömung zurückgeleitet wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1I, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze oder ein Teil der Strömung zur Gemischregulierung aus einer von der Quelle des zu verflüssigenden Gas- oder Dampfgemisches getrennten Quelle entnommen wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichtete Strömung nach dem Wärmeaustausch in einen dampfförmigen Teil und einen flüssigen Teil aufgetrennt wird,
    7* Verfahren nach Anspruch 6,- dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung in einer Rektifiziersäule stattfindet,
    8, Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß etwas von dem dampfförmigen Teil aus der Rektifiziersäule entnommen und verflüssigt wird und daß mindestens ein Teil der so erzeugten Flüssigkeit in die Rektifiziersäule zurückgeleitet wird, so daß sich ein einziger, im wesentlichen reiner Bestandteil des ursprünglichen Gemisches im oberen Teil der Rektifiziersäule sammelt.
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    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Teil in einem Speicherbehälter gesammelt wird und daß das zu verflüssigende Gasoder Dampfgemisch aus in diesem Behälter enthaltener Flüssigkeit gebildeten Dampf enthält«,
    1O0 Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung zur Gemischregulierung mindestens teilweise von demjenigen der beiden Erzeugnisse dampfförmiger Teil und flüssiger Teil entnommen wird, welches das größere mittlere Molekulargewicht besitztg
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Erzeugnisses mit dem größeren mittleren Molekulargewicht abgelassen wird, damit das mittlere Molekulargewicht des zu verflüssigenden Gas - oder Dampfgemisches unterhalb eines gewählten Maximalwertes bleibt.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verflüssigende Gas- oder Dampfgemisch aus verflüssigtem Erdgas entstanden ist.
    13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung zur Gemischregulierung einen größeren
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    Stickstoffgehalt als das verflüssigte Erdgas aufweist,
    14, "Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis I3, mit mindestens einem Verdichter, dessen Auslaßdruck mit dem mittleren Molekulargewicht des zu verflüssigenden Gemisches veränderlich ist, und dessen Einlaß mit einer das Gemisch liefernden Strömungsquelle verbunden ist, und mit einem Wärmetauscher zum Abkühlen der verdichteten Strömung durch Wärmeaustausch mit einer mindestens teilweise von dem zu verflüssigenden Gemisch entnommenen Kühlströmung, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des Verdichters (8) außerdem mit einer Gas- oder Dampfquelle (z,B, 30) verbunden (über 38 oder 40) ist, die Gas oder Dampf mit größerem Molekulargewicht als demjenigen des zu verflüssigenden Gemisches liefert,
    15, Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlströmung stromab des Verdichters (8, 12) entnommen wird,
    16, Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Expansionsturbine (24), in welche die Kühlströmung eingeleitet wird und deren Auslaß mit dem
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    Wärmetauscher (6) verbunden ist,
    17β Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlströmungsauslaß des Wärmetauschers (6) mit dem Einlaß des Verdichters oder einer Verdichterstufe (12) verbunden ist.
    l8„ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscherauslaß für das verdichtete, zu verflüssigende Gas - oder Dampfgemisch mit dem Einlaß einer Rektifiziersäule (30) zur Trennung der verdichteten Strömung in einen dampfförmigen Teil und einen flüssigen Teil verbunden ist,
    19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Strömung zur Gemischregulierung von demjenigen der Erzeugnisse "dampfförmiger Teil und flüssiger Teil" abgezweigt ist, welches das höhere mittlere Molekulargewicht besitzt«
    20, Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Strömung zur Gemischregulxerung aus einer von der das zu verflüssigende Gas- oder Dampfgemisch liefernden Quelle (2) getrennten Quelle (46) entnommen ist,
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    21, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch einen Speicherbehälter (2) zur Aufnahme des in der Rektifiziersäule (3°) abgetrennten flüssigen Teils, deren nicht von der Flüssigkeit ausgefüllter Raum mit dem Verdichter (8, 12) verbunden ist, so daß dieser nicht von der Flüssigkeit eingenommene Raum des Behälters die Quelle des zu verflüssigenden Gasoder Dampfgemisches darstellte
    22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, gekennzeichnet durch Mittel (43) sum Ablassen desjenigen der beiden Erzeugnisse flüssiger Teil und dampfförmiger Teil, welches das höhere mittlere Molekulargewicht besitzt, so daß das mittlere Molekulargewicht des zu verflüssigenden Gas- oder Dampfgemisches unterhalb eines gewählten Maximalwerts bleibt.
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