DE2524179A1

DE2524179A1 - Verfahren und anlage zur kuehlung eines gasgemisches

Info

Publication number: DE2524179A1
Application number: DE19752524179
Authority: DE
Inventors: Joseph Gauberthier; Henri Paradowski
Original assignee: Technip SA
Current assignee: Technip France SAS
Priority date: 1974-05-31
Filing date: 1975-05-31
Publication date: 1976-01-08
Also published as: AU8174075A; JPS516865A; CA1050413A; US4251247A; JPS6049828B2; IT1036700B; GB1463649A; MY7700313A; FR2280041A1; FR2280041B1

Description

FL/KCN/CC/27.284
21.05.1975

τ · ι

COiCRAGNlE FRAIiCAISE D¹ETUDES ET DE CONSTRUCTION - TECIiIIIP 252, Avenue .Napoleon Bonaparte
92500 - RnBIL-I-IALKAISON (France)

"Verfahren und Anlage zur Kühlung eines Gasgemisches."

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung eines Gasgemisches und insbesondere zur Kühlung, Kondensierung und gegebenenfalls Unterkühlung eines natürlichen Erdgases.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Klihlver fahren, wie es durch A.P. KLEEMEiTKO anlässlich des Kongresses der Kälte in Kopenhagen im Jahre 1959 (siehe die entsprechenden Berichte Seiten 34 bis 39) beschrieben wurde, wobei dieses Verfahren mit Hilfe von wenigstens einen kiQteerzeugenden. Kreislauf geschlossener Ausführung, der unter der Bezeichnung "Zyklus mit integrierter Kaskade" bekannt ist und eine Kombination von Zyklen mit einer Vielzahl von Bestandteilen einsetzt, durchgeführt wird. Bei der Verflüssigung eines natürlichen G-ases können zahlreiche Bestandteile der Zykluskonibinaticn bzw. »gemischeε jenen des behan-

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delteii Gasgemisches ähnlich sein. Ein derartiger kälteerzeugencler Kreislauf umfasst folgende Stufen :

a) eine fraktionierte Kondensierung des Zyklusgemisches wird unter Hochdruck ausgeführt und umfasst wenigstens folgende Stufen :

- eine erste Stufe zur fraktionierten Kondensierung, wa'hrand weicher das Gemisch des Zyklus durch Wärmeaustausch mit einem äusseren kälteerzeugeriden Mittel wenigstens teilweise kondensiert wird und das Gemisch des Zyklus, welches teilweise in einem erste: kondensierten Anteil und einem ersten Dampfanteil kondensiert ist, abgeschieden wird ;

- eine letzte Stufe zur fraktionierten Kondensierung, "bei welcher der vorletzte Dampfanteil des Zyklusgemisches teilweise kondensiert wird, der vorletzte Dampfanteil , der teilweise in einem letzten Dampfanteil und einem vorletzten kondensierten. Anteil kondensiert ist, abgeschieden wird und schliesslich der letzte Dampfanteil vollkommen kondensiert wird, um den letzten kondensierten Anteil zu erzielen.

Die verschiedenen kondensierten Anteile des Gemisches des Zyklus mit Ausnahme des ersten kondensierten Anteiles und einschliesslich des letzten kondensierten Anteiles sind durch die leilkondensierung oder die vollkommene Kondensierung des vorangehenden Dampfanteiles durch einen Gegenstromwärmeaustausch ausschliesslich mit einem kälteerzeugenden Strom des Zyklusgemisches. erzielt, welcher unter einem tiefen Druck, der niedriger als der Hochdruck ist, aufgewärmt wird. Auf diese Weise wird der letzte kondensierte Anteil des Zyklusgemis'ches durch den Wärmeaustausch des vorletzten Dampfanteiles im Gegenstrora mit dem kälteerzeugenden, sich untertiefem Druck erwärmenden Strom erreicht.

b) die gesamte Abkühlung des Gasgemisches einschliesslich der Endphase dieser Abkühlung wird durch Wärmeaustausch im Gegenstrom nur mit dem kälteerzeugenden, sich unter tiefem Druck

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erwärmenden Strom durchgeführt ;

c) wenigstens ein Teil wenn nicht die Gesamtheit des letzten kondensierten Anteiles des Gemisches wird auf den tiefen Druck entspannt und der so entspannte Anteil stellt wenigstens einen Ausgangsteil des kälteerzeugenden Stromes dar ;

d) wenigstens ein Teil wenn nicht die Gesamtheit aller anderen kondensierten Anteile des Gemisches des Zyklus eirischliesslich des ersten kondensierten Anteiles, welcher vor dem letzten kondensier tar. Anteil eingesetzt wird, wird auf den tiefen Druck entspannt und die auf diese Weise entspannten Anteile werden mit dem kälteerzeugenden Strom vereinigt ;

e) der kälteerzeugende erwärmte Strom wird von dem tiefen Druck auf den Hochdruck erneut komprimiert, um das Gemisch des Zyklus unter dem Hochdruck wenigstens teilweise wieder aufzubauen.

Bei ihren Untersuchungsarbeiten "bezüglich der Verflüssigung des natürlichen Gases war die vorliegende Anmelder in "bestrebt, die Energieleistungen des eben bestimmten Zyklus zu verbessern, d.h. insbesondere die verbrauchte Verdichtungsenergie zu verringern , indem dabei die Abmessungen der Ausrüstungen (insbesondere diejenigen der Verdichtungseinrichtung ), die zum Einsatz des kälteerzeugenden Zyklus notwendig sind, geringer gehalten werden.

Es hat sich erwiesen, dass dieses Ziel mit der Zusammenwirkung der folgenden Massnahmen erreicht werden konnte :

•f) man erhält wenigstens einen kondensierten Anteil des Gemisches des Zyklus, welcher zwischen dem ersten kondensierten Anteil und dem letzten kondensierten Anteil als Zwisehenanteil erscheint, durch die Teilkondensierung des vorangehenden Dampfanteiles mit einem Gegenstromwärmeaustausch ausschlUesslich mit einem kälteerzeugenden Zuisehenstrom des Zyklusgemisches, der sich von dem kälteerzeuger]en Strom unter tiefem Druck,der

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unter einem Zwischendruck zwischen dem tiefen Druck und dem Hochdruck erwärmt wird, unterscheidet ,

g) auf diesen Zwischendruck wird wenigstens ein Teil von mindestens einem anderen kondensierten Anteil des Zyklusgemisches entspannt, wobei dieser Anteil vor dem genannten kondensierten Zwischenanteil kommt, um wenigstens einen Ausgangsteil bzw. Anfangsteil des genannten kälteerzeugenden Zwischenstromes zu bilden ,

h) der kälteerzeugende erwärmte Zwischenstrom, der vorher mit dem kälteerzeugenden Strom kombiniert ist, der auf den Zwischendruck wieder komprimiert wurde, wird seinerseits von diesem Druck auf den Hochdruck wieder komprLTiiert.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsart der vorliegenden Erfindung wird wenigstens ein Teil der Anfangskühlung des behandelten Gasgemisches durch Gegenstramwärmeaustausch mit dem kälteerzeugenden Zwischenstrom, der auf den Zwischendruck erwärmt wird, ausgeführt und dann erfolgt die Endkühlung des Gasgemisches durch Gegenstromwärmeaustausch mit dem kälteerzeugenden, unter dem tiefen Druck erwärmten Strom.

Die Kombination der Arbeitsgänge f) bis h) ermöglicht in erster Linie für eine gleichgrosse Wärmeaustauschfläche eine Herabsetzung von wenigstens etwa 12$ des Verbrauches an KompresGionßenergie im Vergleich zu dem schon bekannten Kühlverfahren, welches unter der Bezeichnung "Zyklus mit integrierter Kaskade" bekannt ist und auf einem und demselben Druck zur Erwärmung des Gemisches des Zyklus arbeitet.

Die Erwärmung des kälteerzeugenden Zwischenstromes des Zyklusgemisches, die auf einem Druck erzielt wird, der zwischen dem Tiefdruck und dem Hochdruck des kälteerzeugenden Zyklus liegt, ermöglicht es, die zweite Stufe zur fraktionierten Kondensierung und gegebenenfalls die dritte Stufe zur fraktionierten Kondensierung des Zyklusgemisches mit einer verbesserten Wärmeaustauschauobeute

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einerseits

zwischen dem Gemisch., welches erwärmt wct3t, und andererseits des Genisch de3 Zyklus, welches gekühlt wird, und dem kondensierten Anteil durchzuführen. Gemäss dem vorher beschriebenen schon bekannten "verfahren, erfolgten diese Stufen zur fraktionierten Kondensierung in einem KUhlungsbereich von etwa + JO⁰C bis - 60³G durch Wärmeaustausch mit dem kälteerzeugenden, sich unter dem tiefen Druck erwärmenden Strom des Zyklusgemisches. Daraus ergibt sich, dass gemäss dieser schon bekannten Technik das Gemisch des Zyklus durch seine Erwärmung die zur fraktionierten Kondensierung notwendige Kälte lieferte, und zwar mit einem Temperaturniveau, das im Verhältnis zu den überhaupt notwendigen Temperaturen zur Ausführung der zweiten und gegebenenfalls dritten Stufe der fraktionierten Kondena ier ung zu niedrig war. Im Vergleich dazu und gemäss der Erfindung liefert die Erwärmung des kälteerzeugenden Zwischenstromes des Zyklusgemisches, die unter einem Zwischendruck durchgeführt wird, der im allgemeinen höher als der ursprünglich eingesetzte tiefe Druck liegt, die zur weiteren Durchführung der fraktionierten Kondensierung des Zyklusgeaisches notwendige Kälte , und zwar mit einem Temperaturniveau, das verhältnismässig höher als jene_s der schon bekannten Technik liegt. In diesem Zusammenhang ist in dem vorhergenannten Kühlungsbereich (von + 30⁰C bis etwa -60°-C) die Temperaturabweichung zwischen dem sich erwärmenden Gemisch des Zyklus und dem Gemisch des Zyklus, das der fraktionierten Kondensierung ausgesetzt ist, verringert. Und demzufolge wird die gesamte Energieausbeute des kälteerzeugenden Zyklus verbessert.

Die Kombination der Arbeitsgänge f) bis h) ermöglicht auch die wesentliche Verringerung der Abmessungen der Kompressoren, die zur Wiederkomprimierung des Gemisches dienen, im Vergleich zu jenen der Kompressoren zum Einsatz der vorher erwähnten schon bekannten Verfahren. Der Fachmann wird daher zwischen den Eotationskcmpressoren, axialen Kompressoren oder Kreiselgebläsen wählen.

Die erfindungsgemäss erzielte Verbesserung ergibt sich Teil aus den folgenden technischen Betrachtungen :

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1) der Volumendurchsatz eines jeden kälteerzeugenden Stromes und des kälteerzeugenden Zwischenstromes des Gemisches ies Zyklus ist niedriger als der Volumendurchsatz des einzigen kälteerzeugenden Stromes des Gemisches, welcher nach der schon "bekannten Technik mit einem einzigen und demselben tiefen Druck ervrärct wird und dabei gleichzeitig das Gemisch des Zyklus und das "behandelte Gasgemisch kühlt. Erfindungsgemäss bewirkt tatsächlich jeder der vorgenannten Ströme nur ein Teil der Abkühlung des behandelten Gasgemisches oder des Gemisches des Zyklus ,

2) Der Massendurchsatz des kälteerzeugenden Zwischenstromes ist im allgemeinen wesentlich höher als jener des kälteerzeugendun Stromes unter tiefem Druck. In diesem Zusammenhang wird erfindungsgemäss der grösste Teil des Gemisches des Zyklus unter dem Zwischendruck gesaugt und daher unter einem Ansaugdruck, der im allgemeinen höher als der Ansaugdruck des Zyklusgemisches nach dem Kühlungsverfahren der schon bekannten Technik liegt.

Aus ahnlichen Gründen ermöglicht die Kombination, der Arbeitsgänge f) bis h) im Vergleich zu dem Einsatz eines Zyklus nach der schon bekannten Technik und bei einer gleichen Produktionsleistung eine wesentliche Verringerung des gesamten Platzbedarfes der Austauscher sowie eine bessere Verteilung der zur Durchführung des wärmeerzeugenden Zyklus notwendigen Wärmeaustauschfläche zwischen den verschiedenen Austauschern. Auf diese Weise wird erfindungsgemäss eine Kühlanlage zum Einsatz des kälteerzeugenden Zyklus in kompakter Bauweise geschaffen.

Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Beschreibung die folgenden Begriffe folgende Bedeutung haben :

- Gasgemisch : es handelt sich um ein abzukühlendes Gas mit einer Vielzahl von Bestandteilen oder reinen Körpern ; ein natürliches Erdgas entspricht insbesondere dieser Bestimmung, da es zun Beispiel aus Stickstoff, Methan, äthan, Propan oder Butan usw. besteht ,

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- Gemisch des Zyklus : es ist exn Gas, welches eine Vielzahl von Bestandteilen oder reinen Körpern umfasst, welches in einem kälteerzeugenden Zyklus kreisförmig fliesst und dessen einzige Funktion darin "besteht, Kälte zu erzeugen. Im Falle der Kühlung eines natürlichen Erdgases, umfasst das Gemisch des Zyklus mehrere Bestandteile des abzukühlenden Gasgemisches ,

- äusseres Kühlmittel : ein Kühlmittel, welches sich von dem Gemisch des Zyklus unterscheidet und insbesondere die Teilkondensierung des Gemisches des Zyklus bei der ersten Stufe zur fraktionierten Kondensierung und/oder die Teilkondensierung des Zyklus— gemisches, welches mit dem Zwischendruck wieder komprimiert wird, ermöglicht. Es handelt sich entweder um ein flüssiges Kühlmittel, das sich erwärmt, wie zum Beispiel Wasser, oder um ein Kühlmittel, welches verdampft wird, wie zum Beispiel Propan. In diesem letzten Pail kann jedes andere beliebige gleichwertige Kühlmittel gewählt werden. Es handelt sich zum Beispiel um ein Gemisch von reinen Körpern (Propan und Propylen zum Beispiel) oder um einen einzigen und denselben reinen Körper (zum Beispiel Butan). Es kann sich ebenfalls um Anmoniakgas oder um kohlensäurehaltige Kühlmittel handeln, die unter der Bezeichnung Preon bekannt sind. In letztem Pail kann das erfindungsgemässe Kühlverfahren einen anderen Kältekreis oder Hilfskältekreis einsetzen, welcher aufeinanderfolgend folgende Stufen umfasst : Komprimierung des gasförmigen äusseren Kühlmittels , Kondensierung des komprimierten Kühlmittels durch Wärmeaustausch mit einem anderen äusseren Kühlmittel wie zum Beispiel Wasser, Entspannung des kondensierten Kühlmittels, Verdampfung des entspannten Kühlmittels durch Wärmeaustausch mit wenigstens den Gemisch des Zyklus unber dem Hochdruck im Laufe der ersten Stufe zur fraktionierten Kondensierung , wobei das verdampfte Kühlmittel zur Komprimierung wieder verwendet wird ,

- Zusammensetzung : mangels anderer Anweisungen handelt es sich um die volumenmässige Zusammensetzung eines Gases (Gemisch des Zyklus, das Gemisch, gasförmige Anteile, Dampf, usw...), die ir. VoIr- /5 bezeichnet ist ,

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— ψ —

— Wärraeaustauscheinheit :

- es ist entweder ein einziger Wärmeaustauscher, zum Beispiel ein gewickelter Wärmeaustauscher mit einem einzigen Gehäuse, in welchem einerseits wenigstens eine Leitung zur gesamten Kondensierung des Gemisches des Zyklus und andererseits wenigstens ein Kanal zur Kühlung des "behandelten Gasgemisches angeordnet sind, wobei das Innere des Gehäuses dann die Rolle eines Durchlasses zur "Verdampfung oder Erwärmung des kälteerzeugenden Stromes unter dem tiefen Druck spielt ,

- entweder eine Vielzahl von Wärmeaustauschern, die reihennäasig angeordnet sind und von denen wenigstens einer eine Leitung zur gesamten Kondensierung des Gemisches des Zyklus umfasst ; jeder Austauscher besitzt einerseits einen Kreis zur Kühlung des behandelten Gasgemisches und andererseits einen Kreis zur Verdampfung oder Erwärmung des kälteerzeugenden Stromes unter dem tiefen Druck, der im Sinne eines Wärmeaustausches mit dem ■ genannten Kühlkreis und gegebenenfalls mit der Leitung.zur ganzen Kondensierung zusammenwirkt ; die verschiedenen Verdampfungskreise sind entweder miteinander verbunden und dienen als Kanal zur Verdampfung des kälteerzeugenden-Stromes er dem tiefen Druck ; in ähnlicher Weise sind die verschiedenen Kühlkreise reihenmässig miteinander geschaltet und dienen als Durchlass zur Kühlung des behandelten Gasgemisches ;

— zwischenliegende Wärmeaustauscheinheit :

- es handelt sich entweder um einen einzigen Wärmeaustauscher, zum Beispiel einen gewickelten Wärmeaustauscher mit einen: einzigen Gehäuse, in welchem wenigstens eine Leitung zur "Teilkondensierung des Gemisches des Zyklus angeordnet ist, wobei das Innere des einzigen Gehäuses als Durchlass zur Verdampfung oder Erwärmung des kälteerzeugenden Zwischenstromes dient ,

- es kann sich auch um eine Vielzahl von reihenmässig geschalteten Vi'äraeaustauschern mit jeweils wenigstens einer Leitung

handeln

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• - 9 -

zur Teilkondensierung des Zyklusgeniisches und einem Kreis zur Verdampfung oder Erwärmung des kälteerzeugenden Zwischenstromes, der mit der genannten Leitung zur Teilkondensierung im Sinne eines Wärmeaustausches zusammenwirkt; die verschiedenen Kreise zur Verdampfung sind miteinander reihenmässig geschaltet und dienen zusammen als Durchlass zur Verdampfung oder Erwärmung des kälteerzeugenden Zwischenstromes.

Wenn keine zusätzliche oder entgegengesetzten Bemerkungen gemacht werden, bedeuten in der vorliegenden Beschreibung sowie in den Patentansprüchen die Ausdrücke "kühlen, abkühlen" und "Kühlung , Abkühlung" einen Vorgang, bei welchem die Temperatur eines Gases bestehend aus mehreren Bestandteilen (Gasgemisch, Gemisch des Zyklus, gasförmige Anteile, Dampf, usw...) herabgesetzt wird und der wenigstens eine der folgenden Erscheinungen hervorruft :

1) eine Kühlung des Gases von einer ursprünglichen Temperatur, die niedriger als die Umgebungstemperatur oder letzterer annähernd gleich ist, bis zu einer Endtemperatur, die höher als die Tautemperatur des Gases oder letzterer gleich ist, wobei dieses Gas im gasförmigen Zustand bleibt ,

2) eine Kondensierung des Gases, welches ursprünglich seine Tautemperatur aufweist, die eine Teilkondensierung, eine vollkommene oder eine fraktionierte Kondensierung sein kann. Im Falle einer Teilkondensierung, wird die Temperatur des Gases von dessen Tautemperatur· bis zu einer Temperatur herabgesetzt, die hö- ■ her als dessen Siedepunkt liegt. Durch fraktionierte Kondensierung ist ein Vorgang zu verstehen, der wenigstens eine Stufe zur fraktionierten Kondensierung umfasst, wobei diese Stufe folgendermassen verläuft :

- Teilkondensierung des Gases oder eines Dampfanteiles desselben ,

- Abscheidung des teilweise kondensierten Gases oder des

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teilweise kondensierten Dampfanteiles in einem Dampfanteil und einem kondensierten Anteil ,

- gegebenenfalls (wenn es sich um die letzte Stufe der fraktionierten Kondensierung oder um eine einzige Stufe zur fraktionierten Kondensier ung handelt), gesamte Kondensierung des vorher abgeschiedenen Dampfanteiles zur Erzielung eines letzten kondensierten Anteiles ;

3) eine Unterkühlung des vorkondensierten Ga.ses oder wenigstens eines kondensierten Anteiles dieses Gases, wenn letzteres einer fraktionierten Kondensierung ausgesetzt wurde, durch welche die Temperatur des kondensierten Gases oder wenigstens des kondensierten Anteiles von einer ursprünglichen Temperatur, die der Siedetemperatur des kondensierten Gases oder des kondensierten Anteiles annähernd gleich ist, bis zu einer Endteinperatur herabgesetzt wird.

Im Falle des Gemisches des Zyklus umfasst die durch die vorliegende Erfindung notwendig gemachte fraktionierte Kondensierung wenigstens zwei Stufen zur fraktionierten Kondensierung, wie letztere vorher bestimmt wurde, und die Anzahl von Absclieiderkolben, die jeweils die Abscheidung eines kondensierten Anteiles und eines Dampfanteiles bewirken, ist der Anzahl von Stufen zur fraktionierten KoDo'ensierung des Gemisches des Zyklus gleich.

Im Falle des behandelten Gasgemisches, wenn letztere.3 einer fraktionierten Kondensierung ausgesetzt ist, kann wenigstens eine Abscheidung kondensierter Anteil/Dampfanteil durch Rektifikation des entsprechenden wenigstens teilweise kondensierten behandelten Gasgemisches oder durch Rektifikation eines entsprechenden, ebenfalls wenigstens teilweise kondensierten Dampfanteiles desselben vorgenommen werden.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen versteht man unter "erwärmen" und "Erwärmung" einen Vorgang, bei we3.ch.em die Temperatur einer Flüssigkeit, die aus mehreren

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Bestandteilen (flüssigen Anteilen,Kondensaten,usw...) "besteht, oder eines zweiphasigen Gemisches Flüssigkeit-Gas (Gemische des Zyklus, kälteerzeugenden Stromes und kälteerzeugenden Zwischenstromes),welches eine derartige Flüssigkeit aufweist, erhöht wird, wobei dieser Vorgang wenigstens eine der folgenden Erscheinungen -hervorruft :

1) gesamte Verdampfung der Flüssigkeit oder des zweiphasigen Gemisches, welches ursprünglich die Siedetemperatur der Flüssigkeit aufweist, indem die Temperatur der Flüssigkeit oder des zweiphasigen Gemisches von der Siedetemperatur der Flüssigkeit "bis zur Tautemperatur dieser Flüssigkeit erhöht wird ,

2) Erwärmung der verdampften Flüssigkeit oder des verdampften zweiphasigen Gemisches von einer ursprünglichen Temperatur , die der Tautemperatur der verdampften Flüssigkeit gleich ist oder höher als letztere liegt, "bis zu einer Endtemperatur, die niedriger als die Umgebungstemperatur ist oder letzterer annähernd gleich ist.

Das zweiphasige vorher eingesetzte Gemisch kann mehreren aufeinanderfolgenden Verdampfungsvorgängen ausgesetzt werden, die gemäss der vorerwähnten Definition ausgeführt werden und jeweils der Einführung einer neuartigen Flüssigkeit in das Gemisch entsprechen.

Unter kälteerzeugendem Strom versteht man einen Strom des Gemisches des Zyklus, der zur Kühlung eines Gemisches des Zyklus oder eines behandelten Gasgemisches dient, welches ausgehend von dem kalten Ende bis zum heissen Ende einer Wärmeaustauscheinheit fliesst und ursprünglich aus der Einführung und dann der Verdampfung in dieser Einheit von wenigstens einem entspannten Teil des kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches herrührt, welchem im Laufe der fortleitenden Strömung dieses Stromes in Richtung des heissen Endes der genannten Wärmeaustauscheinheit wenigstens ein Teil von mindestens einem anderen kondensierten Anteil des Zyklusgemisches zugesetzt wird.

Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand der beigefügten

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zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen :

- Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Anlage zur Kühlung eines natürlichen Gases ;

- Figuren 2 bis 5 jeweils schematische Darstellungen anderer erfindungsgemässen Anlagen zur Kühlung eines natürlichen Gases.

Man wird sich zuerst auf'die Figur 1 beziehen, in welcher eine Anlage zur Kühlung eines natürlichen Gases (behandelten Gasgemisches) dargestellt wird, die erfindungsgemä'ss folgende Einrichtungen besitzt :

a) ein Verdichtungsmittel 1 , dessen Ansaugseite 1'a und Ausflussseite 1 "b jeweils unter einem Tiefdruck BP und einem Hochdruck HP arbeiten. Dieses Verdichtungsmittel bzw. dieser Kompressor umfasst eine erste Stufe 1' , deren Ansaugung 1'a und Ausfluss bzw. Verdrängung 1'b jeweils inter dem Tiefdruck BP und einem Zwischendruck PI zwischen dem Tiefdruck BP und dem Hochdruck HP arbeiten, sowie eine zweite Stufe 1", deren Ansaugung 1"a und Verdrängung 1"b jeweils unter dem Zwischendruck PI und dem Hochdruck HP arbeiten. Die Verdrängung 1 'b der ersten Stufe 1' steht mit der Ansaugung 1"a der zweiten Stufe 1" über eine Leitung in Verbindung, auf welcher ein Kühlgerät 3 mit Mitteln zum Umlauf eines äusseren Kühlmittels angeordnet ist ,

b) einen Kondensierer 2, dessen Eingang 2a mit der Verdrängung 1"b des Verdichters 1 in Verbindung steht und mit Mitteln zum Umlauf eines äusseren Kühlmitteln versehen ist ,

c) eine Vielzahl zum Beispiel zwei Abscheider 4 und 5 , die reihenmässig geschaltet sind und jeweils einen Zulauf für das zweiphasige Gemisch, welcher mit dem Index a bezeichnet ist, sowie einen mit dem Index c, versehenen Auslauf für die Flüssigkeit und einen mit dem Index b versehenen Austritt für das Gas besitzen. Der

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Zulauf 4a für das zweiphasige Gemisch des ersten Aoscheiders 4 steht mit dem Austritt 2b des Kondensators 2 in Verbindung. Der Zulauf 5a für das zweiphasige Gemisch des zweiten oder letzten Abscheiders 5 steht mit dem Ausgang 4b des ersten oder vorletzten Abscheiders 4 in "Verbindung,

d) eine Wärmeaustauscheinheit 6, die mit dem zweiten oder letzten Abscheider 5 zusammenwirkt, um die fraktionierte Kondensierung des Zyklusgemisches zu beenden, mit drei voneinander getrennten Austauschern. 7,8 und 9. Diese Einheit umfasst eine Leitung zur gesamten Kondensierung 8a des letzten Dampfanteiles des Gemisches des Zyklus, die in dem Austauscher 8 angeordnet ist, dessen Eingang mit dem Gasaustritt 5h des zweiten oder letzten Abscheiders 5 in Verbindung steht, sowie einen Durchgang bzw. einen Kanal zur Verdampfung, der mit der Leitung 8a zur gesamten Kon— densierung im Sinne eines Wärmeaustausches zusammenwirkt und durch die reihenmässige Verbindung des Inneren 9b des Gehäuses des Aus— tauschers 9mit der Verbindungsleitung 98 zwischen den Austauschern 9 und 8, mit dem Inneren 8b des Gehäuses des Austauschers 8,mit der Verbindungsleitung 87 zwischen den Austauschern 8 und 7 und mit dem Inneren 7b des Gehäuses des Austauschers 7 gebildet wird, eine Durchführung zur Kühlung, die mit dem Durchgang zur Verdampfung im Sinne eines Wärmeaustausches in Verbindung steht und durch die reihenmässige Verbindung der Leitungen 7c, des Austauschers 7, 8c_ des Austauschers 8 und 9c, des Austauschers 9 miteinander gebildet wird. Der Austauscher 9 besitzt ausserdem eine Leitung 9d zur Unterkühlung des letzten kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches, die im Sinne eines Wärmeaustausches mit dem Durchgang zur Verdampfung (9t, 98, 8b, 87, Tb) zusammenwirkt. Der Austauscher 8 umfasst ausserdem eine Leitung zur Unterkühlung 8d des vorletzten oder zweiten kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches, die im Sinne eines Wärmeaustausches mit dem Durchgang zur Verdampfung zusammenwirkt,

e) eine zwischenliegende Wärmeaustauscheinheit 60, die sich von der Wärmeaustauscheinheit 6 unterscheidet und durch einen einzigen Austauscher 10 gebildet wird. Diese Einheit umfasst ins-

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besondere erstens eine Leitung zur Teilkondensierung 10a des ersten Dampfanteiles des Zyklusgemisch.es, deren Ausgang mit dem Zulauf 5a für das zweiphasige Gemisch des Abscheiders 5, welcher dem ersten Abscheider 4 nachgeordnet ist , und deren Eingang mit dem Gasaustritt 4b des ersten Abscheiders 4, welcher dem zweiten oder zwischenliegenden Abscheider 5 vorgeordnet ist, in Verbindung steht, zweitens einen zwischenliegenden Durchgang zur Ver~ dampfung 10b , der im Sinne eines Wärmeaustausches mit der Leitung zur Teilkondensierung 10a zusammenwirkt. Ausserdem besitzt der Austauscher 10 eine Leitung 10d_ zur Unterkühlung des ersten kondensierten Anteiles des Gemisches'des Zyklus, die im Sinne eines Wärmeaustausches mit dem zwischenliegenden Durchgang zur Verdampfung; 10b zusammenwirkt ,

f) eine Vielzahl, zum Beispiel drei aufeinanderfolgende Entspannungsmittel bzw.-Ventile 11, 12 und 13 ; das stromaufwärts gerichtete Ende des letzten oder dritten Entspannungsventiles 13 steht mit dem Ausgang der Leitung zur vollkommenen Kondensierung 8a über die Leitung 9b zur Unterkühlung des Austauschers 10 in Verbindung. Das stromaufwärts gerichtete Ende des vorletzten oder zweiten Entspannungsmittels 12 steht mit dem Ausgang 5c. für die Flüssigkeit des zweiten oder letzten Abscheiders 5 über die Leitung zur Unterkühlung 8d des Austauschers 8 in Verbindung. Das stromabwärts gerichtete Ende der letzten oder dritten und vorletzten oder zweiten Entspannungsmittel 13 und 12 ist mit der Durchführung zur Verdampfung (9b, 98, 8b, 87, 7b ) verbunden,

g) die stromaufwärts gerichtete Seite des ersten Entspannungsventiles 11 bzw. des zwischenliegenden Entspannungsmittels, welches stromaufwärts des zweiten Entspannungsmittels 12 angeordnet ist, steht mit dem Ausgang für die Flüssigkeit 4c des Abscheiders 4, der vor dem zweiten Abscheider 5 bzw. Zwischenabscheider angeordnet ist, in Verbindung, während die abwärts gerichtete Seite dieses zwischenllegenden Entspannungsmittels bzw. ersten Entspannungsventiles mit der zwischenliegenden vorher bestimmten Durchführung 10b zur Verdampfung verbunden ist,

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h) eine Rückführleitung 14, deren stromaufwärts gerichtete Seite mit der Durchführung zur Verdampfung (9b, 98, 8b, 87, 7b) ur.d deren stromabwärts gerichtete Seite mit der Ansaugung 1 ^fa des Zoirpressors 1 oder mit der Ansaugung der ersten Stufe 1 ' des Zonpressors 1 in Verbindung steht ,

i) eine zwischenliegende Rückführleitung 15, deren stromaufwärts gerichtete Seite mit der zwischenliegenden Leitung zur Verdampfung 10b und deren stromabwärts gerichtete Seite mit der Ansaugung 1 ⁿa der anderen oder zweiten Verdichtungsstufe 1" verbunden ist, wobei die Ansaugung 1 "a der zweiten Verdichtungsstufe 1 " mit der Verdrängung 1 'b der ersten Verdichtungsstufe 1 · verbunden ist.

Mittel zur Fraktionierung des behandelten natürlichen Gases zur Rückgewinnung im reinen Zustand oder vermischten Zustand von wenigstens einem !eil der Bestandteile, die schwerer als Methan sind, können zwischen den Leitungen 7£ und 8c, auf der Durchflussstrecke zur Abkühlung des behandelten Gasgemisches vorgesehen werden.

Die eben beschriebene". Kühlanlage ermöglicht die Kühlung eines natürlichen Gases (behandelten Gasgemisches) mit Hilfe eines geschlossenen Kühlkreises und unter Einsatz eines Gemisches bestehend aus einer Vielzahl von Bestandteilen, von denen einige den jeniegen des behandelten natürlichen Gases ähnlich sind. Dieser Kühlkreis umfasst folgende Stufen :

a) unter dem Hochdruck HP wird die fraktionierte Kondensierung des Zyklusgemisches gemäss folgenden Arbeitsgängen durchgeführt :

— eine erste Stufe zur fraktionierten Kondensierung, die durch das Zusammenwirken des Kondensators 2 und des ersten Abscheiders 4 erzielt wird , während welcher das Gemisch des Zyklus durch einen Wärmeaustausch in dem Kondensator* 2 mit einem äusseren Zühlcittel teilweise kondensiert wird, wobei dann das teilweise kondensierte G-emisch in dem Abscheider 4 in einem ersten kondensierten Anteil, der an dem Ausgang 4c, für die Flüssigkeit zur Ver-

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fügung steht, und in einem ersten Dampfantexl abgeschieden wird, welcher an dem Ausgang 4b für die Gase des Abscheiders 4 erzielt wird ,

- eine zweite oder letzte Stufe zur fraktionierten Kondensierung, die durch das Zusammenwirken der Leitung zur Teilkondensierung 10a, des Abscheiders 5 und der Leitung zur gesamten Kondensierung 8a durchgeführt wird, während welcher in der Leitung 10a der erste, oder vorletzte Dampfanteil des Gemisches teilweise kondensiert wird, wobei in dem Abscheider 5 der teilweise kondensierte vorletzte oder erste Dampfanteil in einem zweiten oder letzten Dampfanteil, der an dem Ausgang 5b des Abscheiders 5 zur Verfugung steht, sowie in einem vorletzten oder zweiten kondensierten Anteil abgeschieden wird, welcher seinerseits an dem Ausgang 5c. für die Flüssigkeit des Abscheiders 5 erzielt wird. Schliesslich wird in der Leitung 8a der letzte oder -zweite Dampfanteil vollkommen kondensiert, um den letzten kondensierten Anteil des Zyklusgemisehes, der an dem Ausgang der Leitung zur gesamten Kondensierung 8a zur Verfügung steht, zu erzielen. Der letzte oder dritte kondensierte Anteil wird durch den Wärmeaustausch (in der Wärmeaustauscheinheit 6) im Gegenstrom ausschliesslich mit einem kälteerzeugenden Strom des-Zyklusgemisches erzielt, welcher in der Durchführung zur Verdampfung (9b, 98, 8b, 87, 7b) flieset und auf den tiefen Druck BP, der niedriger als der Hochdruck HP ist, fortschreitend erwärmt wird. Ausserdem werden der zweite und der dritte Anteil des Gemisches des Zyklus jeweils in den Leitungen 8d und 9d durch den Wärmeaustausch im Gegenstrom ausschliesslich mit diesem kälteerzeugenden Strom des Gemisches, welcher in der Durchführung zur Verdampfung fliesst, untergekühlt.

b) man erhält den zweiten kondensierten Anteil des Gemisches des Zyklus, welcher an dem Ausgang 5c. des Abscheiders 5 für die Flüssigkeit zur Verfügung steht und als Zwischenanteil zwischen dem ersten kondensierten Anteil und dem dritten oder letzten kondensierten Anteil betrachtet wird, durch die Teilkondensierung des vorangehenden Dampfanteiles in der Leitung 10a , wobei dieser Danpfanteil an dem Ausgang 4b des Abscheiders 4 für das Gas zur Ver-

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f'lgung steht. Diese Teilkondensierung wird durch einen Wärmeaustausch in Gegenstrom, in dem Austauscher 10 ausschliessuch mit einem kälteerzeugenden Zwischenstrom des Zyklusgemisches durchgeführt, welcher sich von dem kälteerzeugenden Strom unter tiefem Lruck, der in der Durchführung zur Verdampfung 10b fliesst und unter den zwischen dem Tiefdruck BP und dem Hochdruck HP liegenden Zwischendruck ?I erwärmt wird, unterscheidet ,

c) die gesamte Kühlung des natürlichen Erdgases einschliesslich der Endstufe dieses Vorganges wird durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom in der Kühl leitung (7,c, 8c, 9c.) ausschliesslich mit dem vorgenannten kälteerzeugenden Strom, der unter dem'Tiefdruck 3? in der Durchführung zur Verdampfung (9b, 98, 8b, 87, 7b) erwärmt wird, vorgenommen ,

d) in dem dritten oder letzten Entspannungsmittel 13 wird auf äen tiefen Druck BP die Gesamtheit des letzten oder dritten kondensierten Anteiles des Gemisches des Zyklus entspannt und dieser entspannte kondensierte Anteil stellt den ursprünglichen Teil des kälteerzeugenden Stromes dar, welcher in der Verdampfungsleitung (9b, 93, 8b, 87, Tb) fliesst ,

e) in dem zweiten oder vorletzten Entspannungsmittel 12 wird auf den tiefen Druck BP die Gesamtheit eines anderen kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches, d.h. des zweiten kondensierten Anteiles, der vor dem dritten oder letzten kondensierten Anteil des Genisches erhalten wird, entspannt und in der Verbindungsleitung 98 wird der vorletzte oder zweite kondensierte entspannte Anteil mit dem kälteerzeugenden Strom vereinigt, welcher in der Verdaspfungsleitung (9b, 98, 8b, 87, 7b) fliesst ,

f) in iem ersten Entspannungsmittel 11 wird auf den Zwischendruck PI die Gesamtheit eines anderen kondensierten Anteiles des Zrklusge-isches, welcher vor dem zweiten kondensierten Anteil bzw. Z-.rischer_anteil erhalten wird, entspannt. Insbesondere wird auf den Zwischendruck PI in der Schütze 11 der gesamte erste konden-

— en
sierte Anteil entspannt, um ein ursprünglichen Teil des kälte—

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erzeugenden Zwischenstromeszx bilden, welcher in der Verdampfungs— Zwischenleitung 10b fliesst. Im vorliegenden Fall besteht der kälteerzeugende Zwischenstrom aus dem gesamten ersten kondensierten entspannten Anteil ,

g) der kälteerzeugende erwärmte Strom, der durch die Rückführleitung 14 von der Verdampfungsleitung (9b, 98, 8b, 87, 7b) herkommt, wird in dem Kompressor 1 von dem tiefen Druck BP auf den hohen Druck HP wieder komx>rimiert, um das Gemisch des Zyklus mit er dem Hochdruck HP, welches an der Verdrängung 1 "b des Kompressors 1 erhalten wird, wenigstens teilweise wieder aufzubauen. Zu diesem Zweck wird der kälteerzeugende erwärmte Strom zuerst auf den Zwischendruck PI in der Stufe 1' des Kompressors 1 wieder komprimiert, dann wird der kälteerzeugende erwärmte Zwischenstron, der durch die Rückführ leitung 15 von der Verdampf ungszwischenleitung 10b_ herrührt und mit dem vorgenannten wiederkomprimierten kälteerzeugenden Strom kombiniert ist, in der anderen Stufe 1" des Kompressors 1 von dem Zwischendruck PI auf den Hochdruck HP wiederkomprimiert.

Bei dem mit Bezug auf die Figur 1 beschriebenen Verfahren können folgende Feststellungen gemacht werden :

- die Teilkondensierung des Zyklusgemisehes umfasst ausschliesslich zwei Teilkondensierungsstufen, die jeweils den Abscheidern 4 und 5 entsprechen, wobei die vorletzten und letzten Dampfanteile des Zyklusgemisches jeweils die ersten und zweiten Dampfanteile desselben, die jeweils an den Ausgängen 4b und 5b der Abscheider 4 und 5 erhalten werden, darstellen, während die vorletzten und letzten kondensierten Anteile des Zyklusgemisehes jeweils die zweiteiund dritten konde-nsierten Anteile desselben bilden, die jeweils an dem Ausgang 5jc des Abscheiders 5 und an dem Ausgang .der G-esamtkondensierungsleitung 8a erhalten werden ,

- man erhält den dritten kondensierten Anteil des Zyklusgemisches durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom des zweiten Dampfanteiles aus s chiles such mit dem kä'lteerzeugenden Stronr, der

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in der Verdampfungsieitung (9b, 98, 8b, 87, 7b) fliesst und unter dem tiefen Druck BP erwärmt wird ,

- die zweiten und dritten kondensierten Anteile des Zyklusgemisches werden jeweils in den Entspannungsmitteln 12 und 13 auf den tiefen Druck BP entspannt und der dritte kondensierte entspannte Anteil stellt ein ursprüngliches Teil des kälteerzeugenden Stromes dar, welcher in der Verdampfungsieitung (9b, 98, 8b, 87, 7b) fliesst, während der zweite entspannte kondensierte Anteil mit diesem kälteerzeugenden Strom in _. Leitung 98 vereinigt wird ,

- röan erhält den zweiten kondensierten Anteil des Zyklusgemisches, welcher an dem Ausgang 5c. für die Flüssigkeit zur Verfügung steht, durch die Teilkondensierung des ersten Dampfanteiles, der an dem Ausgang 4b für die Gase erhalten wird, durch einen Wärme aus tausch im Gegenstrom ausschliesslich mit dem kälteerzeugenden Zwischenstrom, der in der Verdampfungszwischenleitung 10b fliesst und unter dem Zwischendruck PI erwärmt wird ,

- Auf den Zwischendruck PI wird in dem Entspannungsniittel 11 die Gesamtheit des ersten kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches, der an dem Ausgang 4c. für die Flüssigkeit erhalten wird, entspannt und der erste kondensierte auf diese V/eise entspannte Anteil stellt insgesamt den kälteerzeugenden Strom dar, der in der Verdampfungnzwisehenieitung 10b des Austauschers 10 fliesst.

Ausserdem kann man feststellen, dass die ursprüngliche Kühlung und dann die endgültige Kühlung des behandelten Gasgemisches (natürlichen Gases) durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom in der Wärmaaustauscheinheit 6 ausschliesslich mit dem kälteerzeugenden, sich in der Verdampfungsleitung (9b, 98, 8b, 87, 7b) unter dem tiefen Druck BP erwärmenden Strom vorgenommen werden.

Im übrigen ist der mittlere Durchsatz des in der Verdampfungsleitung (9b, 98, 8b, 87, 7b) fliessenden kälteerzeugenden Stromes im Verhältnis zu dem mittleren Durchsatz des abgekühlten, in der Kühlleitung (7cj, 8c_, 9c.) fliesseriden Gasgemisches wesentlich Über-

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schlissig . Auf diese Weise wird der kälteerzeugende Strom bis zu einer endgültigen Temperatur, die niedriger als die Umgebungstemperatur ist, erwärmt und in dem Kompressor 1 wird dieser so erwärmte kälteerzeugende Strom wieder komprimiert. Daraus ergibt sich, dass die Ansaugung 1"a des Kompressors 1 bei einer Temperatur erfolgt, die niedriger als die Umgebungstemperatur ist.

Die In Figur 2 dargestellte Kühlungsanlage unterscheidet sich von der Anlage der Figur 1 im wesentlichen durch folgende Merkmale :

- Man hat einen zusätzlichen Abscheider 18 vorgesehen, dessen Eingang für das zweiphasige Gemisch 18a mit dem Ausgang 4b_ für das Gas des ersten Abscheiders 4 in Verbindung steht, während Ausgang 18c, für die Flüssigkeit mit dem Entspannungsmittel 11 über die Unterkühlungsleitung 1Od des Austauschers 10 verbunden ist, und dessen Ausgang für die Gase 18b über die Teilkondensierungsleitung 10a des Austauschers 10 mit dem Eingang 5a für das zweiphasige Produkt des Abscheiders 5 verbunden ist ,

- gleichzeitig umfasst die zwischenliegende Wärmeaustauschereinheit 60 einen zusätzlichen Austauscher 17. Dieser Austauscher besitzt erstens eine Leitung zur Teilkondensierung 17a , deren Eingang nit dem Ausgang 4b des Abscheiders 4 in Verbindung steht und deren Ausgang mit dem Eingang 18a für das zweiphasige Produkt des Abscheiders 18 verbunden ist, zweitens eine Leitung 17b zur Unterkühlung des ersten kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches, deren Eingang mit dem Ausgang 4c, des Abscheiders 4 für die Flüssigkeit verbunden ist und deren Ausgang mit dem ersten Entspannungsmittel 19 verbunden ist, drittens eine Verdampfungszwischenleitung 17b, die in Sinne eines Wärmeaustausches mit den Leitungen zur Teilkondensierung 17a und Unterkühlung 17d zusammenwirkt, welche über eine Verbindungsleitung 107 mit der Verdampfungszwischenleitung 10b verbunden ist. Die reihenmässige Verbindung des Inneren 10b des Gehäuses des Austauschers 10 mit dem Inneren 17b des Gehäuses des Austauschers 17 über die Verbindungsleitung 107 stellt die Durchführung zur Zwiachenverdampfung der zwischenliegenden Wärmeaustauschereinheit 60 dar »509882/0329

■ - 21 -

- gleichseitig ist ein anderes Entspannungsmittel 19 vorgesehen, dessen stromaufwärts gerichtete Seite mit dem Ausgang 4c. des ersten Abscheiders 4 für die Flüssigkeit über die Unterkühlungsleitung 17d verbunden ist, während dessen stromabwärts gerichtete Seite mit der vorgenannten Verdampfungszwisehendurchführung in Verbindung steht und dabei in die Verbindungsieitung 107 mündet.

In entsprechender Weise unterscheidet sich das Kühlungsverfahren, welches mit Hilfe der Anlage der Figur 2 eingesetzt wird, von dem vorher beschriebenen Verfahren nur dadurch, dass die fraktionierte Kondensierung des Zyklusgemisches eine zusätzliche Kondensierungsstufe umfasst, die zwischen der ersten Stufe zur kondensierten Fraktionierung entsprechend dem Abscheider 4 und der zweiten Stufe entsprechend dem Abscheider 5 vorgenommen wird.

In diesem Zusammenhang können folgende Unterschiede erwähnt werden :

- die fraktionierte Kondensierung des Zyklusgemisches umfasst ausschliesslich drei Stufen, die jeweils den Abscheidern 4, 18 und 5 entsprechen, wobei die vorletzten und letztaiDampfanteile dieses Gemisches nun jeweils den zweiten und dritten Dampfanteilen des Zyklusgemisches entsprechen, die jeweils an den Ausgängen 13b und 5b i^-^r die Gase der Abscheider 18 und 5 zur Verfugung stehen. Die vorletzte!und letztaikondensierten Anteile des Zyklusgemisches entsprechen nun jeweils den dritten und vierten kondensierten Anteilen des Zyklus ge mis ehe s j die jeweils an den Ausgängen 5c_ für die Flüssigkeit des Abscheiders 5 und der Gesamtkonäensierungsleitung 8a erhalten werden ,

- man erhält den vierten kondensierten Anteil des Zyklusgemisches durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom des dritten Dampfanteiles in der Leitung 8a ausschliesslich mit dem kälteerzeugenden Strom, der in der Verdampfungsleitung (9b, 98, 8b, 87, 7b) fliesst und-unter dem tiefen Druck BP erwärmt wird ,

- in den Entspannungsmitteln 12 und 13 werden insgesamt die

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dritter und viertem kondensierten Anteile des Zyklusgemisehes auf den tiefen Druck BP entspannt. Der vierte kondensierte entspannte Anteil stellt auf diese Weise ein ursprüngliches Teil des kälteerzeugenden Stromes dar, welcher in der Verdampfungsleitung fliesst, während der dritte kondensierte entspannte Anteil in der Verbindungsleitung 98 mit dem kälteerzeugenden Strom vereinigt wird ,

- man erhält die zweiten und dritten kondensierten Anteile des Zyklusgemisehes, die an den Ausgängen 18c_ und 5c. für die Flüssigkeit der Abscheider 18 und 5 zur Verfugung stehen, durch die Teilkondensierung jeweils der ersten und zweiten Dampfanteile des Zyklus gemisches, die jeweils an den Ausgängen 4b, und 18b der Abscheider 4 und 18 in den Teilkondensierungsleitungen 17a und 10a durch einen Wärmeaustausch im G-egenstrom ausschliesslich mit dem kälteerzeugenden Zwischenstrom, welcher in der Verdampfungszwischenleitung (10b, 107, 17b) fliesst und unter . dem Zwischendruck erwärmt wird , '· ■

- auf den Zwischendruck PI werden insgesamt die ersten und zweiten kondensierten Anteile des Zyklusgemisehes, die an den Ausgängen 4c. und 18c. für die Flüssigkeit der Abscheider 4 und 18 erhalten werden, entspannt. Der zweite kondensierte auf diese Weise entspannte Anteil in dem Entspannungsmittel 11 bildet ein ursprüngliches Teil des vorher bestimmten kälteerzeugenden Zwischenstromes, während der erste kondensierte entspannte Anteil in dem Entspannungsaittel 19 in der Verbindungsleitung 107 mit dem kälteerzeugenden Zwischenstrom vereinigt wird.

Die Kühlungsanlage, die in Figur 3 gezeigt ist, unterscheidet sich von jener der Figur 2 ausschliesslich durch folgende

- die andere oder zweite Verdichtungsstufe 1" des Kompressors 1 bester.": aus zwei Verdichtungsunterstufen 101 und 102, wobei die Absaugung und die Verdrängung der einen Stufe 101 jeweils . auf dem Z^ischendruck PI und einem mittleren Druck PM, der zwischen dem Z-.vischendruck PI und dem Hochdruck HP liegt, arbeiten, während die

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Ar.saugu.r-g und Verdrängung der anderen Stufe 102 jeweils auf dem "it tier en Druck ΡΙΊ und einem dem Hochdruck HP gleichen Druck arbeiten , ·

— man hat einen Hilfskondensator 21 vorgesehen, dessen Eingang 21a mit der Verdrängung der ersten Stufe 101 verbunden ist und mit I-Iitteln zur Herstellung eines Kreislaufes für ein äusseres Zühlmittel versehen ist ,

— ein anderer Hilfsabseheider 22 ist'ausserdem vorgesehen und weist einen Eingang 22a für das zweiphasige Produkt , der nit den: Ausgang 21b des Hilfskondensierers 21 verbunden ist, einen Ausgang 22b fUr das Gas, der mit der Ansaugung der zweiten Unterstufe 102 verbunden ist, sowie einen Ausgang 22c. für die Flüssigkeit auf,

— eine Eilfspumpe 23 ist auch angeordnet]und ihre stromaufwärts gerichtete Seite steht mit dem Ausgang 22c. für die Flüssigkeit des EiIfsabscheiders 22 in Verbindung, während ihre stromabwärts gerichtete Seite mit dem Eingang 4a des ersten Abscheiders 4 für das zweiphasige Produkt verbunden ist.

In diesem Zusammenhang unterscheidet sich das an Hand der Figur 3 beschriebene Verfahren von dem Verfahren der Figur 2 durch folgende Merkmale :

— der kälteerzeugende erwärmte Zwischenstrom, der von der Leitung- 15 herkommt und mit dem kälteerzeugenden Strom kombiniert ist, der auf dem Zwischendruck wieder komprimiert und durch die erste Stufe 1' des VerdichtungsmitteHs 1 verdrängt wird, wird in zwei aufeinanderfolgenden Vorgängen wiederkomprimiert , wobei der erste Torgang in der ersten Unterstufe 101 von einem ursprünglichen, dem Zv.'ischendruck PI gleichen Druck .auf einen mittleren Druck ?II ausgeführt wird, während der andere Verdichtungsvorgang in der anderen Unterstufe 102 von dem Druck PM auf einen endgültigen, den Hochdruck HP gleichen Druck erfolgt ,

— das. Gemisch des Zyklus wird in dem Hilfskondensierer 21

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zwischen den 'zwei Verdichtungsstufen 101 und 102 durch einen Wärmeaustausch mit einem äusseren Kühlmittel auf den mittleren Druck PM kondensiert ,

- in dem Hilfsabscheider 22 wird das teilweise kondensierte Gemisch des Zyklus in einem gasförmigen Anteil, der durch den Ausgang 22b für das Gas in diezweite Verdichtungsstufe 102 geleitet wird, um von dem mittleren Druck PM auf den endgültigen Druck HP wieder kompriniiert zu werden, sowie in einem flüssigen Anteil abgeschieden, 4er seinerseits durch den Ausgang 22c für <lie Flüssigkeit in die Pumpe 23 geleitet wird ,

- dieser flüssiger Anteil wird in der Pumpe 23 komprimiert, und zwar von dem mittleren Druck PM auf den Hochdruck HP und dann dem Gemisch des Zyklus, welches den Hochdruck HP aufweist, zwischen der Verdrängungsseite 1"b des Kompressors 1 und dem Kondensator 2 unmittelbar zugesetzt, bevor die fraktionierte Kondensierung des Gemisches des Zyklus vorgenommen wird.

Die Kühlanlage der Figur 4 unterscheidet sich von jener der Figur 3 im wesentlichen durch folgende Punkte :

Die Wärmeaustauscheinheit 60 umfasst eine Kühlungszwischenleitung für das Gasgemisch, die durch die aufeinanderfolgend angeordneten KUhlungsleitungen 17c, und 10c_ gebildet wird, welche jeweils in den Austauschern 17 und 10 vorgesehen sind. Die Kühlungsdurchführ ung steht demnach in Wärmeaustauschverbindung mit der Verdampfungszwischenleitung (10b, 107, 17b). Ausserdem ist diese Kühlungszwis chenle itung (17c, 1Oc_-) mit der Kühlungsie itung (8c_, 9c·) der Wärmeaustauscheinheit 6 verbunden.

Gleichzeitig unterscheidet sich das Kühlungsverfahren, welches der Anlage der Figur 4 entspricht, von jenem der Figur 2 durch folgende Merkmale :

eine ursprüngliche Kühlung des behandelten Gasgemisches wird durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom in der Kühlleitung

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(17c., ¹Oc.) aus3chliesslich mit dem kälte erzeugenden Zwischenstrom vorge.iD2r.en, welcher in der Verdampf ungszwis ehe nie itung (10b, 107, 17b) fliesst und unter dem Zwischendruck PI erwärmt wird. Dann erfolgt die endgültige Kühlung dieses Gemisches durch einen Wärmeaustausch ia Gegenstrom in der Kühlleitung 8c, 9c, ausschliesslich mit Hilfe des kälteerzeugenden Stromes, der in der Verdampfungsleitung (9b, S3, 8b,) fliesst und sich unter dem Niederdruck BP erwärmt.

Gemäss der !Figur 5 ist eine weitere Anlage zur Kühlung eines Gasgemisches (natürlichen Erdgases) dargestellt, die sich von der Anlage der Figur 3 im wesentlichen durch folgende Merkmale unterscheidet :

1) die zwischenliegende Wärmeaustauscheinheit 60 besteht aus einem einzigen Wärmeaustauscher mit einem einzigen Gehäuse, in dessen Innerendie Leitungen zur Teilkondensierung 17a und "10a der ersten und zweiten Dampfanteile des Gemisches des Zyklus, die Leitungen zur Unterkühlung 17d_, 1Od der ersten und zweiten kondensierten Anteile des Gemisches des Zyklus angeordnet sind. Das Innere des Gehäuses des Austauschers 60 übernimmt dann die Punktion der Verda~pfungsleitungen 17b und 10b des kälteerzeugenden Zwischenstromss des Zyklus. In diesem Zusammenhang ist die Verbindungslei— tung 107 fortgelassen und die Entspannungsschützen 11 und 19 stehen mit dem Inneren des Gehäuses des einzigen Wärmeaustauschers 60 unmittelbar in Verbindung ,

2) die Wärmeaustauscher 8 und 9 werden durch einen einzigen Wärmeaustauscher 110 mit einem einzigen Gehäuse ersetzt, in dessen Inneren die Leitung zur gesamten Kondensierung 8a des dritten Dampf steiles des Zyklus gemisches, die Leitung 8d zur Unterkühlung des dritten kondensierten Anteiles des Gemisches des Zyklus, die Leitu.:'.=; 9d zur Unterkühlung des vierten kondensierten Anteiles des Gemisches des Zyklus sowie die Durchführung 8c_, 9c_ zur Kühlung des oeliandelven Gasgemisches (natürlichen Erdgases) angeordnet sind. Gleichzeitig ist die Verbindungsleitung 98 behoben, and die Entspannv-r-gsschützen 12 und 13 stehen mit dem Inneren des Gehäuses des Austa^o2hers 110 unmittelbar in Verbindung ,

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3) auf dem Verlauf der KUhlleitungen des natürlichen Erdgases sind folgende Elemente zwischengeschaltet : .

- einerseits eine Rektifizierkolonne 73 (oder eine Anlage zur Entfernung des Methans) zxvischen der KUhlungsleitung 7c_ des Austauschers 7 und der Kühlungsleitung 8_c des Warmeaustausch-"bereiches 8 des einzigen Austauschers 110. Diese Kolonne ermöglicht durch die Leitung 74 die Entfernung der Kohlenwasserstoffe, die schwerer als das Methan sind (C2-I-) ,

- andererseits eine Rektifizierkolonne 80 (oder Anlage zur Entfernung, des Stickstoffes) zwischen der KUhlungsleitung 8c_ des wirksamen Bereiches 8 des entsprechenden Austauschers und der KUhlungsleitung 9c. des Wärmeaus taus chbere iches 9 des einzigen Austauschers 110 ; diese Kolonne ermöglicht durch die Leitung 81 die Entfernung eines Gemisches aus Stickstoff und Methan (K„/C. ).

Die Spitze 75 der Kolonne 73 steht über die Leitung 78 mit der Kühlungsie it ung 8£ des Austauschers 110 in Verbindung, während die Kühlungsleitung 7£ mit dem Kopf dieser Kolonne 73 verbunden ist. Ausserdem ist das Becken der Säule 80 durch die Leitung 85 mit der Kühlungsleitung 9c. des Austauschers 110 verbunden, während die KUhlungsleitung 8c_ für das natürliche Erdgas durch die Leitung 82 und die Entspannungsschütze 83 mit der Spitze der Kolonne 80 in Verbindung steht ,

4) die stromauf ν/art s gerichtete Seite der Klihlungsdurch~ führung (Tc, 8c_, 9c.) des natürlichen Erdgases steht mit einer Trocknungseinheit 72 in Verbindung ,

5) der Eingang der Trocknungseinheit 72 ist mit dem Ausgang eines Austauschers 71 zur VorkUhlung verbunden. Dieser Austauscher umfasst eine Vorkühlungsleitung 71 c_ , die im Sinne eines Wärmeaustausches mit der Durchführung 71b zur Teilverdampfung eines Teiles des ersten kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches zusammenwirkt. Der Eingang der Durchführung 71b ist mit dem Ausgang 4c für die Flüssigkeit des ersten Abscheiders 4 über eine Leitung 88.

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b:.

einen UnterkUhlungsaustauscher 89, der mit einer Erwärmungsieitung 99 für den stickst of freichen (Ii₂ZC₁) von der Spitze 81 der Kolonne SO herkommenden Anteil versehen ist, sowie über,eine Entspannungsschütze 90 verbunden. Der Ausgang der Durchführung 71b steht über die Leitung 91 mit einem Eingang für das zweipha— sige Produkt des Hilfsabseheiders 22 in Verbindung.

6) Die Spitze 75 der Rektifizierkolonne 73 ist einerseits mit dem Becken der Kolonne 80 über eine Verbindungsleitung 76, auf welcher eine Entspannungsschütze 105 angeordnet ist, sowie mit der Spitze der Kolonne 80 über eine Leitung 77 und eine Entspannungsschütze 84 verbunden. Die Verbindungsleitung 76 ermöglicht die Zuführung eines gasförmigen Anteiles in Richtung der Kolonne 80 zur Erwärmung derselben. Ein zur Kondensierung des natürlichen Gases dienender Austauscher ist auf der Leitung 79 angeordnet und umfasst eine Kondensierungsleitung 79c_, die im Sinne eines Wärmeaustausches mit der Leitung 79a zur Erwärmung des stickstoffreichen, von der Spitze der Kolonne 80 über die Leitung 81 herkommenden gasförmigen Anteiles zusammenwirkt.

In entsprechender Weise unterscheidet sich das Kühlungsverfahren, welches mit Hilfe der Anlage der Figur 5 eingesetzt wird, von jenem der Figur 3 durch die folgenden Merkmale :

1) das natürliche Erdgas wird in der Leitung 71c. des Austauschers 71 durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom mit einem Teil des ersten kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches, der an dem Ausgang 4c. des Abscheiders A für die Flüssigkeit erhalten wird und unter dem mittleren Druck PM in der Verdampfungsdurchführung 71b des Austauschers 71 teilweise verdampft wird, vorgekühlt. Zu diesem Zweck wird ein Teil des ersten kondensierten Anteiles des Zyklusgemisches durch die Leitung 88 an dem Ausgang 4£ für die Flüssigkeit des Abscheiders 4 entnommen, dann durch einen Wärmeaustausch mit einem gasförmigen, stickstoffreichen, sich erbarmenden 'and von dem Ausgang 81 der Kolonne 80 herkommenden Anteil des natürlichen Gases untergekühlt und schliesslich in der Schütze 90 auf dem mittleren Druck PM entspannt. Dieser

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Teil des ersten kondensierten, teilweise verdampften Anteiles wird an Ausgang des Austauschers 71 durch die Leitung 91 entlassen und in den EiIfsabseheider 22 zurtickgeführt, um dort mit dem zwischen den zwei 7erdichtungsUnterstufen 101 und 102 teilweise kondensierten Gemisch des Zyklus vereinigt zu werden. In dem Hilfsabseheider 22 wird der teilweise verdampfte Teil, welcher von der Leitung 91 herkommt, mit dem von dem Ausgang 21b des Hilfskondensators 21 teilweise kondensierten Gemisch des Zyklus vereinigt wird, in dem gasförmigen Anteil, der in die Verdichtungsstufe 102 geleitet wird, und in dem flüssigen Anteil abgeschieden, welcher in der Pumpe 23 auf den Hochdruck HP komprimiert wird ,

2) nach erfolgter Vorkühlung in dem Austauscher 71 und bevor es in der Wärmeaustauscheinheit 6 gekühlt wird, ist das natürliche Erdgas in der Trocknungseinheit 72 getrocknet ,

3) nachdem es in dem Austauscher 7 vorgekUhlt wurde, wird das natürliche Erdgas in der Kolonne 73 einer Rektifikation ausgesetzt, um einerseits die Kohlenwasserstoffe, die schwerer als Methan sind, über die Leitung 74 und andererseits das gereinigte natürliche Erdgas durch die Leitung 75 abzuscheiden. Der grösste Teil des auf diese Weise gereinigten Erdgases wird durch die Leitung 78 in die KühlungsdurchfUhrung (8c_, 9c.) des Wärmeaustauschers 110 geleitet. Ein anderer Teil des auf diese Weise gereinigte natürlichen Erdgases wird durch die Leitung 76 in das Becken der Kolonne 80 und durch die Leitung 77 in den Kopf derselben unmittelbar zugeführt. Der durch die Leitung 77 geleitete Ίβ±1 wird in dem Austauscher 79 durch einen Wärmeaustausch mit dem gasförmigen, stickstoffreichen, von der Spitze 81 der Kolonne 80 herkommenden, sich erwärmenden Anteil kondensiert ,

4) das natürliche kondensierte Erdgas, welches von der Kühlungsleitung 8c, herkommt und auf den Niederdruck in der Schütze 83 entspannt wurde, wird im Bereich der Spitze der Kolonne 80 eingeführt. In ähnlicher Weise sind die durch die Leitung 16 und 77 geleiteten Teile des natürlichen Erdgases jeweils in den Schützen 84 und 105 entsüannt, bevor sie der Kolonne 80 zugeführt werden. In dieser

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Kolonne findet ein Vorgang zur Entfernung des Stickstoffes des verflüssigten natürlichen Erdgases statt. Dann wird durch die Leitung 81 ein gasförmiger, stickstoffreicher Anteil entlassen, der aufeinanderfolgend in den Austauschern 79 und 89 erwärmt wird, bevor er von der Anlage ausgelassen wird. Das natürliche verflüssigte und stickstoffreie Erdgas wird von dem Becken der Kolonne SO durch die Leitung 85 entlassen und in der Leitung 9c, des Austauschers 110 untergekühlt. Das •verflüssigte natürliche Erdgas wird schliesslich , nachdem es in der Entspannungsschutz© 86 entspannt wurde, zu einem Lagerbehälter geleitet.

Die Tabellen 1 und 2 zeigen einige Betriebsparameter einer KUhlungsanlage gerxiass der Figur 5. Für diose Anlage, betragen die Betriebsdrücke folgende Werte (wirksame Drücke) :

- HP : etwa 40 Bar

- BP : etwa 1,4 Bar

- PI : etwa 6 Bar

- MP : etwa 1-8 Bar

Das Kühlungsverfahren, welches im Vorangehenden im Falle eines einzigen Zwischendruckes zwischen dem Hochdruck und dem Niederdruck des KUhlungskreises erläutert wurde, kann mit Bezug auf die allgemeine Definition der Erfindung verallgemeint werden. Man kann daher folgendes bemerken :

i)man erhält wenigstens einen anderen kondensierten Anteil des Gemisches des Zyklus, der zwischen dem kondensierten Zwischenanteil und dem ersten kondensierten Anteil als Nebenanteil betrachtet werden kann, durch die Teikondensierung des Dampfanteiles, v/elcher vor dem anderen kondensierten Nebenanteil erhalten wird, durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom mit einem anderen kälteerzeugenden Zwischenstrom, der sich von dem kälteerzeugenden, dem Niederdruck ausgesetzten Strom und dem kälteerzeugenden, dem Zwischendruck ausgesetzten Strom unterscheidet, wobei der andere kälteerzeugende Zwischenstrom unter Einwirkung eines anderen Zwischendruckes, der suischen dem genannten Zwiscbendruck und dem Hochdruck liegt, erwä'rmt v/ird ,

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_ti) wenigstens ein Teil von wenigstens einem kondensierten Anteil dos Zyklusgemisches, welcher vor dem anderen kondensierten Nebenanteil erhalten wird, wird auf den anderen Zwischendruck entspannt, um wenigstens ein Teil des anderen kälteerzeugenden Zwischenstromes zu "bilden ,

k) der andere kälteerzeugende erwärmte Zwischenstrom,der mit dem eigentlichen kälteerzeugenden Strom und dem kälteerzeugenden Zwischenstrom vereinigt wird, wobei letztere, auf den anderen Z ;-n schöndruck wiederkomprimiert sind, wird von diesem anderen Zvri Gehendruck auf den Hochdruck wiederkomprimiert.

- TABELIiE 1

setsung in Vol./^ Strom	^N2	^C1	^C2	S	und ^nC4	und	V
Gemisch des Zyklus am Eingang 2a des Kondensiere·rs 2	4,64	22,60	47,84	12,11	7,41	5,40
behandeltes natür liches Erdgas	6,0	85,9	5,0	1,5	1,2	0,3	0,1

- TABEIJjE 2 -

j Lesezeichen dos Zreisof; für dan na- tlirli cho Erclgaa ■	V/irksamer Druck in Bar	Temperatur in ⁰G
Eingang 71c,	42,7	37
Ausgang 7Ic_-	42,2	20
Eingang '/c_	40	20
Ausgang 7.c	39,5	- 54
Ausg'iiig 79£	9,0	-130
Ausgang 9C_-	8,0	-166

Claims

PATENT AJ SPRUCHE

.- /Verfahren zur Kühlung eines Gasgemisches mit Hilfe von wenigstens einem KUhlungskreis geschlossener Art, welches ein Zyklusgemisch bestehend aus einer Vielzahl von Bestandteilen zum Einsatz bringt, wobei dieser Kühlungskreis folgende Stufen umfasst :

a) unter einem hohen Druck wird die Teilkondensierung des Zyklusgercisches, die wenigstens die folgenden Vorgänge umfasst , durchgeführt :

- einen ersten Vorgang zur fraktionierten Kondensierung, bei welchem das Gemisch des Zyklus durch einen Wärmeaustausch mit einem äusseren Kühlmittel teilweise kondensiert wird und das teilweise kondensierte Gemisch des Zyklus in einem ersten kondensierten Anteil und einem ersten Dampfanteil abgeschieden wird,

- einen letzten Vorgang zur fraktionierten Kondensierung, bei welchem der vorletzte Dampfanteil des Zyklusgemisches teilweise kondensiert wird, der vorletzte kondensierte Dampfanteil in einem letzten Dampfanteil und einem vorletzten kondensierten Anteil abgeschieden wird und der letzte Dampfanteil vollkommen kondensiert wird , um den letzten kondensierten Anteil zu erhalten,

wobei mindestens der letzte kondensierte Anteil durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom des vorletzten Dampfanteiles mit einem kälteerzeugenden Strom des Zyklusgemisches erzielt wird, welcher unter einem niedrigen Druck erwärmt wird, welcher niedriger als der Hochdruck ist ,

b) das Ende des KUhlvorganges des Gasgemisches mindestens wird durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom mit dem kälteerzeugenden, sich unter.dem Niederdruck erwärmenden Strom durchgeführt,

c) wenigstens ein Teil des letzten kondensierten Anteiles

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des Zyklusgemisches wird auf den. Niederdruck entspannt und der.

■· en so entspannte Anteil stellt wenigstens ein ursprünglichen Teil des kälteerzeugenden Stromes dar,

ά) wenigstens ein Teil von wenigstens einem anderen kondensierten Anteil des Zyklusgemisch.es, welcher vor dem letzten kondensierten Anteil erhalten wird, wird auf den Niederdruck entspannt und der so entspannte Anteil wird mit dem kälteerzeugenden Strom vereinigt,

e) der kälteerzeugende, von dem tiefen Druck auf den Hochdruck erwärmte Strom wird wieder komprimiert, um das Gemisch des Zyklus auf den Hochdruck wenigstens teilweise wiederaufzubauen,

wobei der Zyklus dadurch gekennzeichnet ist, dass man in Kombination folgendes erzielt :

f) man erhält wenigstens einen kondensierten Anteil in(5c_) des Gemisches des Zyklus, der zwischen dem ersten kondensierten Anteil (4c;) und dem letzten kondensierten Anteil (9d) als Zwischenanteil "betrachtet wird, durch die Teilkondensierung des vorangehenden Dampf ante iles (4b) durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom mit einem kälteerzeugenden Zwischenstrom (4b) des Gemisches des Zyklus, der sich von dem kälteerzeugenden Strom auf dem tiefen Druck (BP) unterscheidet, wobei letzterer einem Zwischendruck (PI) ausgesetzt wird, der zwischen dem Niederdruck (BP) und dem Hochdruck (HP) liegt und sich dabei erwärmt,

g) wenigstens ein Teil von wenigstens einem anderen kondensierten Anteil (4c) des Gemisches des Zyklus wird auf den Zwischendruek (Pl) in ('1) entspannt, wobei dieser Anteil vor dem kondensierten Zwischenanteil (5c) erhalten wird, um wenigstens ein ursprüngliches Teil des genannten kälteerzeugenden Zwischenstromes (4b) zu bilden,

h) der kälteerzeugende erwärmte Zwischenstrom (4b), der mit dem kälteerzeugenden auf den Zwischendruek (PI) wiederkomprimierten Strom kombiniert ist, wird· von dem Zwischendruek (PI) auf den Hoch-

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druck (H?) wieder komprimiert.

2,- Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass

- die fraktionierte Kondensierung des Zyklusgemisches aus— schliesslich zwei Stufen in (4) und (5) zur fraktionierten Kondensierung umfasst, wobei die vorletzten und letzten Dampfanteile (4b und 5b) jeweils die ersten und zweiten Dampfanteile des Zyklusgeaisches bilden, während die vorletzten und letzten kondensierten Anteile jeweils die zweiten und dritten kondensierten Anteile (5£ und 8a) des Zyklusgemisches darstellen ,

- der dritte kondensierte Anteil des Zyklusgemisches durch einen 'wärmeaustausch im Gegenstrom des zweiten Dampfanteiles mit den kälteerzeugenden Strom erhalten wird, welcher den Niederdruck (BP) aufweist und'sich dabei erwärmt,

- die zweiten und dritten kondensierten Anteile, des Zyklusgemisch.es werden insgesamt auf den tiefen Druck (BP) in (12 und 13) entspannt und der dritte entspannte kondensierte Anteil stellt ein ursprüngliches Teil des genannten kälteerzeugenden Stromes dar, "während der zweite kondensierte entspannte Anteil in (98) mit den genannten kälteerzeugenden Strom vereinigt wird ,

- der zweite kondensierte Anteil (5c.) des Zyklusgemisches durch die Teilkondensierung des ersten Dampfanteiles durch einen . 7/ärae aus tausch im G-egenstrom mit dem kälteerzeugenden Zwischenstrom (4b) erhalten wird, welcher unter dem Zwischendruck (PI) erwärmt wird,

- wenigstens ein Teil des ersten kondensierten Anteiles des Zyklusgenisches auf den Zwischendruck (PI) in (11) entspannt wird ■;ind d-rso entspannte Teil des ersten kondensierten Anteiles einen urspr'J-iglichsn Teil des genannten kälteerzeugenden Zwischenstromes (4b) darstellt.

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3.— Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass

- die fraktionierte Kondensierung des Zyklusgemisches ausschliesslich drei Stufen in (4, 18, 5) zur fraktionierten Konderts ie rung umfasst, wobei die vorletzten und letzten Dampf anteile jeweils die zweiten und dritten Dampfanteile (18b, 5b) des Zyklusgemisches bilden, während die vorletzten und letzten kondensierten Anteile jeweils die dritten und vierten kondensierten Anteile (5£, 8a) des Zyklusgemisches darstellen,

- der vierte kondensierte Anteil des Zyklusgemisches durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom des dritten Dampf ante iles mit den genannten kälteerzeugenden Strom erhalten wird, welcher unter den tiefen Druck (BP) erwärmt wird,

- die dritten und vierten kondensierten Anteile des Zyklusgeaisches auf den Niederdruck (BP) insgesamt in (12, 15) entspannt werden und der vierte kondensierte entspannte Anteil ein ursprüngliches Teil des genannten kälteerzeugenden Stromes bildet, während der dritte kondensierte entspannte Anteil in (98) mit den kälteerzeugenden Strom vereinigt wird ,

- die zureiten und dritten kondensierten Anteile des Zyklus— gemisches (18£, 5c.) durch die Teilkondensierung der jeweiligen ersten und zweiten. Dampfanteile des Zyklus gemisches durch einen Wärmeaustausch im G-egenstrom mit dem genannten kälteerzeugenden Z'iischenstrom (4b) erhalten werden, welcher unter dem Zwischendruck (PI) erwärmt wird,

- wenigstens ein Teil von jedem der ersten und zweiten kondensierten Anteile (4c,, 18c.) des Zyklusgemisches auf den Zwi— seh.endru.ck (PI) in (11) entspannt wird und der so entspannte Teil de3 zweiten kondensierten Anteiles ein ursprünglichen Teil des kSlteerseugendsn Zwischenstromes (4b) darstellt, während der in (10) entspannte Teil des ersten kondensierten Anteiles in (107) mit dem kälteerzeugenden Zwischenstrom (4b) vereinigt wird.

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4.- Verfaliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der kälteerzeugende Strom wenigstens bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die unter der Umgebungstemperatur liegt, und dass der auf diese Weise erwärmte kälteerzeugende Strom unmittelbar wieder komprimiert wird.

5.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der ursprünglichen Kühlung in (17c,, 1Oc_-) des Gasgemischen, dann die endgültige Kühlung in (8c., 9c_ ) des genannten Gemisches durch einen Wärme aus tausch im Gegenstrom mit dem kälteerzeugenden'Strom durchgeführt werden, der unter dem Hiededruck (BP) erwärmt wird.

6,- Verfahren nach Anspruch '!,dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der ursprünglichen Kühlung des Gasgemisches durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom mit dem genannten kälteerzeugenden sich unter dem Zwischendruck (PI) erwärmenden Zwischenstrom (4b) erfolgt und dass dann die endgültige Kühlung des Gasgemisches durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom mit dem genannten kälteerzeugenden, sich unter dem Niederdruck (BP) erwärmenden Strom vorgenommen wird.

7.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn— zeichne t, dass der genannte kälteerzeugende erwärmte Zwischenstrom (4b) , der mit dem auf dem Zwischendruck (PI) in (1) wiederkomprimierten Strom kombiniert ist, durch wenigstens zwei aufeinanderfolgende .Verdichtungsvorgänge in (101, 102) wieder komprimiert wird, wobei der erste Verdichtungsvorgang von einem ursprünglichen, dem Zwischendruck (PI) gleichen Druck auf einen mittleren Druck (PM) durchgeführt wird, welcher zwischen dem Zwischendruck (PI) und dem Hochdruck (HP) liegt, und der andere Vorgang von dem mittleren Druck (PM) auf einen . dem Hochdruck (HP) höchstens gleichen Enddruck durchgeführt wird, und dass in(21) das Gemisch des Zyklus unter dem mittleren Druck (PM) zwischen den zwei Verdichtungsvorgängen (in 101 und 102) durch einen Wärmeaustausch mit einem äusseren Kühlmittel kondensiert wird, das teilweise kondensierte Geraisch des Zyklus in einem Darapfanteil (22b_), der zu

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der anderen Verdichtungsstufe (102) geleitet wird, um von dem mittleren Druck (PM) auf den endgültigen Druck (HP) wiederkompriniert zu werden, sowie in einem flüssigen Anteil (22c.) abgeschieden wird, der von dem mittleren Druck (PM) auf den Hochdruck (HP) (in 23) komprimiert wird und dann mit dem, dem Hochdruck (HP) ausgesetzten Gemisch des Zyklus unmittelbar vereinigt wird, "bevor die Teilkondensierung desselben vorgenommen wird.

8,— Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass man das natürliche Erdgas durch einen Wärmeaustausch im Gegenstrom(in 71) mit dem Teil des ersten kondensierten Anteiles (4c,) des Zyklusgemisches (in 71 c_) vorher kühlt, wobei das Genisch unter dem mittleren Druck (PM) einer Teilverdampfung ausgesetzt wird, dass das teilweise verdampfte Teil dem unter dem mittleren Druck (PM) teilweise kondensierten Zyklusgemisch zugeführt wird, und dass das teilweise verdampfte Teil, welches dem teilweise kondensierten Zyklusgemisch zugeführt wurde,(in 22) in dem Gasanteil, der zu..der anderen Verdichtungsstufe .(102) geleitet wird, und in dem auf dem Hochdruck (HP) (in 23) komprimierten flüssigen Anteil abgeschieden wird.

9.- Anlage zur Kühlung eines Gasgemisches, welche aus folgenden Elementen besteht :

a) einem Verdichtungsmittel, dessen Ansaugungsseite und Ver— drändungsseite jeweils auf dem Niederdruck und dem Hochdruck arbeiten,

b) einem Kondensators , dessen Eingang mit der Verdrängungsseite des Verdichtungsmittels verbunden ist und Mittel zur Bildung eines Kreislaufes für ein äusseres Kühlmittel umfasst,

c) einer Vielzahl von reihenmässig geschalteten Abscheidern, die jeweils mit einem Eingang für das zweiphasige Produkt, einem Aiosgang f'ir die Flüssigkeit und einem Ausgang für das Gas versehen Sj-Lid, wobei der Eingang für das zweiphasige Produkt des ersten Abscheiders mit dem Ausgang des Kondensators , der Eingang für das

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zweiphasige Produkt des letzten Abscheiders mit dem Ausgang für das Gas des vorletzten Abscheiders verbunden sind,

d) einer Wärmeaustauscheinheit , die wenigstens mit dem letzten Abscheider zusammenarbeitet und erstens mindestens eine Leitung zur vollen Kondensierung, deren Eingang mit dem Ausgang für das Gas des letzten Abscheiders verbunden ist,zweitens eine Verdampfungsleitung, die im Sinne eines Wärmeaustausches mit wenigstem? der Leitung zur vollen Kondensierung zusammenwirkt sowie drittens eine K Uhlungs durchführ υ ng umfasst, die im Sinne eines Wärmeaustausches mit der genannten Kondensierungsdurchführung zusammenwirkt,

e) einer Vielzahl, von Entspannungsmitteln, wobei die stromaufwärts gerichtete Seite der letzten und vorletzten Entspannungsmittel jeweils mit dem Ausgang der Leitung zur vollen Kondensierung und mit dem Ausgang für die Flüssigkeit des letzten Abscheiders verbunden ist, während die stromabwärts gerichtete Seite der 3.etzten und vorletzten Enspannungsmittel mit der Verdampfungsdurchführung in Verbindung steht,

• f) einer Rückführleitung, deren stromaufwärts gerichtete Seite mit der Verdampfungsleitung verbunden ist und deren Stromabwärts gerichtete Seite mit der Ansaugungsseite des Verdichtungsmittels in Verbindung steht ,

wobei diese Anlage dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t ist, dass sie in Kombination folgende Elemente besitzt :

g) das Verdichtungsmittel bzw.. Kompressor (1 ) umfasst wenigstens eine Stufe (1¹) , deren Ansaugungsseite (1 'a ) und Verdrängungsseite (1^lb) jeweils unter dem Niederdruck(BP) und einem Zwischendruck (PI) , der zwischen dein Niederdruck (BP) und dom-Hochdruck (IIP) liegt, arbeiten, sowie eine andere Stufe (1"), deren Ar^augongsseite (1 "a) und Verdrängungsseite (1"b) jeweils unter öem Zwiscliendruck (PI) und'dem Hochdruck (HP) arbeiten ,

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h) wenigstens eine Wärmeaustauscheinheit (60,10) , die sich von der ersten V/iirmeaustauseheinheit (6) unterscheidet, ist .vorgesehen und umfasst erstens wenigstens eine Leitung zur Teilkondensierung (1Oa) , deren Ausgang mit dem Eingang (5a) für das zweiphasige Produkt eines zwischenliegenden, dem ersten Abscheider (4) folgenden Abscheiders (5) verbunden ist und deren Eingang mit dem Eingang fur das Gas (4b) des Abscheiders (4) in Verbindung steht, zweitens eine Verdampfungszwischenleitung (10b) , die im Sinne eines Wärmeaustausches mit wenigstens der Leitung zur Teilkondensierung (10a) zusammenwirkt,

i) die stromauf war Ls gerichtete Seite von mindestens eino:u zwischenliegenden Entspannungsmittel (11), welches stromaufwärts des vorletzten Entspannungsmittels (12) angeordnet ist, steht nit dem Ausgang (4c.) für die Flüssigkeit des Abscheiders (4) , welcher vor dem swischenliegenden Abscheider (5) angeordnet ist, in Verbindung, während die stromabwärts gerichtete Seite des Zwi&cheiientcpannungsmittels (11) mit der Verdampfungszwischenleitung (10b) verbunden ist,

j) wenigstens eine ZwischenrückfUhrleitung (15) ist vorgesehen, deren stromaufwärts gerichtete Seite mit der Verdampfungs~ Zwischenleitung (10b) verbunden ist, während deren stromabwärts gerichtete Seite mit der Ansaugungsseite (1"a) der anderen Verdichtungsstufe (1") verbunden ist, wobei die Ansaugungsseite (1"a^ der anderen Verdichtungsstufe (1") mit der Verdrangungs&eite (1¹I;.) der Verdichtungsstufe (1^?) verbunden ist.

10.- Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn— ζ ei chne t ,dass die zwischenliegende Wärmeaustauscheinheit (60, 10) ausserdem eine KUhlungszwischenleitung (1Od) umfasst, die im Sinne eines Wärmeaustausches mit der Verdampf ungsζwischenleitung (10b) zusammenwirkt, Vielehe mit der KUhlungsleitung der genannten Wärmeaustauscheinheit in Verbindung steht.

11.- Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass

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- die andere Verdichtungsstufe (1^!) des Kompressors (1) wenigstens zwei Verdichtungsunterstufen (101, 102) umfasst, wobei die Ansaugungsseite und Verdrängungsseite der einen (101) jeweils auf dem Zwischendruak (PI) und einem mittleren Druck (PM) arbeiten, der zwischen dem Zwischendruck (PI) und dem Hochdruck (HP) liegt, während die Arisaugungsseite und Verdrängungsse ite der anderen (102) jeweils auf dem mittleren Druck (PM) und einem höchstens dem Hochdruck (HP) gleichen Druck arbeiten ,

- ein Hilfskondensierer (21) vorgesehen ist, dessen Eingang (21a) mit der Verdrängungsseite der Unterstufe (101) in Verbindimg steht und mit Mitteln zur Eildung eines ![reislaufes für ein äusseres Kühlmittel versehen ist ,

-. ein Hilfsabscheider (22) vorgesehen ist, der einen Eingang (22a) für das zweiphasige Produkt, welches mit dem Ausgang (21b) des Hilfskondensierers verbunden ist, einen Ausgang (22b) für das Gas, welcher mit der Ansaugungsseite der Unterstufe (102) verbunden ist, sowie einen Ausgang (22c_) für die Flüssigkeit aufweist ,

- eine Hilfspumpe (23) vorgesehen ist, deren stromaufwärts gerichtete Seite mit dem Ausgang (22cj für die Flüssigkeit des Hilfsabseheiders (22) in Verbindung steht und deren stromabwärts gerichtete Seite mit dem Eingang (4a) für das zweiphasige Produkt des. ersten Abscheiders (4) verbunden ist.

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