DE3046549A1 - Verfahren und anlage zur verfluessigung eines gases mit niedrigem siedepunkt - Google Patents
Verfahren und anlage zur verfluessigung eines gases mit niedrigem siedepunktInfo
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Description
■*·'-■■ tentnnw&Ite
Rosenthal 7 / II. Aufg.
D - 8000 München 2
D - 8000 München 2
1) COMPAGNIE FRANCAISE D1ETUDES ET DE CONSTRUCTION "TECHNIP"
170 Place Henri Regnault - 92090 PARIS LA DEFENSE, Frankreich
2)" SNAMPROGETTI S.p.A. 20097 S. Donato Milanese, MILAN, Italien
"Verfahren und Anlage zur Verflüssigung eines Gases mit niedrigem Siedepunkt".
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Verbesserung zu einem Verfahren und einer Anlage zur Abkühlung
eines Mediums und insbesondere zur Verflüssigung eines natürlichen oder synthetischen Gases mit niedrigem Siedepunkt, wie z.B. eines
an Methan reichen Gases. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Einsparung von Energie sowie gegebenenfalls
zur Herabsetzung der Kosten einer Anlage zum Einsatz eines derartigen Verfahrens sowie ein Gerät bzw. eine Anlage zur Durchführung
dieses Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die verschiedenen Anwendungen und Verwendungen, die sich aus
dem Einsatz dieses Verfahrens und/oder der vorgenannten Anlage ergeben,
sowie die Vorrichtungen, Einheiten, Anordnungen, Ausrüstungen und Einrichtungen, die mit derartigen Geräten versehen sind.
Es sind schon Verfahren und Anlagen zur Abkühlung von Medien und insbesondere zur Verflüssigung von Gasen bei niedriger Temperatur
bekannt, an Vielehen das Gas insbesondere mehrere geeignete Wärmeaustauscher
durchströmt, so dass die Kondensierung desselbens bei
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hohem Druck und niedriger Temperatur und dann die Unterkühlung des
verflüssigten Gases bei hohem Druck erzielt werden, wobei das verflüssigte Gas anschliessend mit Hilfe eines Entspannungsorgancs
entspannt und schliesslich z.B. in einem Niederdruckbehälter gespeichert wird. Es ist ebenfalls zum derzeitigen Stand der Technik
bekannt, mindestens ein relativ trockenes Gas mit niedrigem Siedepunkt durch Wärmeaustausch mit mindestens einem Anteil eines leichten
Kühlmediums bzw. sogenannten Hauptkühlmediums abzukühlen und zu verflüssigen, wobei das Hauptkühlmedium durch Wärmeaustausch mit
einem anderen schweren Kühlmedium, dem sogenannten Hilfskühlmedium
zumindest bis zur Erreichung seines Teilverflüssigung vorher abgekühlt wird, wobei diese Kühlmedien Bestandteile einer sogenannten
integrierten Kühlungskaskade bilden, die aus mehreren Kühlmitteln und mindestens aus den zwei genannten Kühlmedien besteht. Jedes
Kühlmedium besteht vorzugsweise aus einem Gemisch von mehreren Substanzen mit vorzugsweise jeweils abnehmender Flüchtigkeit, welches
gemäss einem Kühlungszyklus in geschlossenem Kreislauf gefördert und
dabei folgenden Vorgängen und physischen Umsetzungen aufeinander folgend ausgesetzt wird : mindestens einer Verdichtung im gasförmigen
Zustand ausgehend von einem niedrigen Druck bis zu einem höheren Druck, mindestens einer Vorkühlung mit gegebenenfalls zumindest
Teilkondensierung bei dem genannten höheren Druck durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel z.B. äusseren Ursprungs wie z.B.
Wasser oder Luft, mindestens einer Selbstkühlung mit vollkommener Verflüssigung und Unterkühlung und anschliessend einer Entspannung
bis zur Erreichung des genannten niedrigen Druckes durch einen nachträglichen Wärmeaustausch im Gegenstrom mit ihm selbst, aus welchem
sich eine gleichzeitige Verdampfung ergibt und der vor dessen Entspannung durchgeführt wird, sowie durch einen Wärmeaustausch mit
dem anderen Kühlmedium oder mit dem genannten Gas zur Herbeiführung mindestens einer Teilverflüssigung dieses letztgenannten Mediums
bzw. Gases, wobei der Niederdruckdampf dieses Kühlmediums, der auf diese Weise erwärmt worden ist, schliesslich wieder in umlauf gebracht
und wieder komprimiert wird. Der Energieverbrauch dieses bekannte Verfahren ist wegen der insgesamt notwendigen Leistung
bzw. Kraft zur Durchführung der verschiedenen Verdichtungen der in Betracht kommenden Medien ziemlich hoch.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher hauptsächlich zum Ziel gesetzt, diese bekannte Verfahren zu verbessern und für eine
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Al·
:
gleichwertige Menge behandelter Produkte, der gesamte Leistungsbedarf
der verschiedenen Verdichtungsstufen der Kühlmedien sowie die
durch ihre Behandlung entstehenden Kosten zu verringern, und zwar durch eine Herabsetzung der Energieausgaben sowie der Leistung und
demzufolge des Anschaffungspreises der eingesetzten Verdichter. Zu diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren mit
welchem Energie und gegebenenfalls Anlagekosten gespart werden, und zwar durch eine Methode insbesondere zur Verflüssigung eines verhältnismässig
trockenen Gases mit niedrigem Siedepunkt, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es darin besteht,
mindestens die Verdichtung des Hilfskühlmittels, welches zur Abkühlung
und zumindest Teilverflüssigung des Hauptkühlmittels eingesetzt ist, in mehreren getrennten aufeinander folgenden Schritten
zur Verdichtung fortschreitend zunehmender Mengen und schliesslich der gesamten Menge des Hilfskühlmittels unter jeweils unterschiedlichen
Drucken, und zwar mindestens unter einem mittleren bzw. Zwischendruck und einem hohen Druck durchzuführen, wobei mindestens
nach der vorletzten Verdichtung die genannte Teilkondensierung vollzogen wird ; dann mehrere voneinander getrennte Anteile des einen
hohen Druck aufweisenden Hilfskühlmittels jeweiligen Entspannungen bis zur Erreichung eines Zwischendruckes sowie des genannten Niederdruckes
auszusetzen, welche Entspannungen jeweils mindestens einer zum grössten Teil durchgeführten Verdampfung bei dem entsprechenden
entspannten bzw. herabgesetzten Druck gefolgt sind ; den zu verdampfenden und bei dem genannten Niederdruck zumindest teilweise
zu verdampfenden Anteil sowie mindestens einen oder jeden zu entspannenden und bei dem entsprechenden Zwischendruck zu verdampfenden
weiteren Anteil vor diesen aufeinander folgenden Entspannungsund Verdampfungsschritten durch Wärmeaustausch mit mindestens
einem Teil von ihnen selbst, welches durch diesen Wärmeaustausch vorher schon entspannt und verdampft worden ist, jeweils im
flüssigen Zustand unterzukühlen, worauf jeder auf diese Weise mindestens zum grössten Teil verdampfte Anteil anschliessend wieder
in Umlauf gebracht und wieder komprimiert wird ; die Verdampfung bei dem letzten Zwischendruck insbesondere durch Wärmeaustausch
mit dem ursprünglich im nassen Zustand vorliegenden Gas durchzuführen, um auf diese Weise dessen relative Entwässerung bzw. Austrocknung
durch zumindest Teilkondensierung seiner Feuchtigkeit herbeizuführen, während jeder bei einem anderen niedrigen Druck
entspannte und verdampfte vorgenannte Anteil mit dem Hauptkühlmit-
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tel ebenfalls einen wärmeaustausch im Gegenstrom erfährt» um letzteres
abzukühlen oder teilweise zu kondensieren.
Im Gegensatz zu gewissen schon bekannten techniken, die insbesondere zwei Kreisläufe für aus mehreren Bestandteilen bestehende
Kühlmittel, und zwar einen Kreislauf für das leichte bzw. Hauptkühlmittel und einen Kreislauf für das schwere bzw. Hilfskühlmittel
einsetzen und bei welchen das Hilfskühlmittel unter einem
einzigen Druck verdampft und kondensiert wird, kann man gemäss der vorliegenden Erfindung den gesamten Leistungsbedarf für die Verdichtung
in beiden Kühlungszyklen mit jeweils leichtem und schwerem Kühlmittel verringern und demzufolge für dieselbe Menge behandelter
Produkte die Kosten der Behandlung herabsetzen, so dass in technischer Hinsicht ein wesentlicher Fortschritt und eine bedeutende
Verbesserung herbeigeführt werden, da gemäss der vorliegenden Erfindung
in dem Hilfskühlungszyklus, der ein schweres, aus mehreren
Bestandteilen bestehendes Kühlmittel einsetzt, eine Zwischenkondensierung
sowie Entspannungen und Verdampfungen unter mehreren unterschiedlichen Drucken vorgesehen sind.
Im allgemeinen wird das zumindest bei hohem Druck zum Teil kondensierte Hilfskühlmittel aufeinander folgend verflüssigt und
untergekühlt, um anschliessend bis zu dem genannten Niederdruck entspannt zu werden, damit es mit ihm selbst vor seiner Entspannung
sowie mit dem genannten Hauptkühlmedium nachträglich einem Wärmeaustausch im Gegenstrom und demzufolge einer gleichzeitigen Verdampfung
ausgesetzt wird.
Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung werden das Hilfskühlmedium und das zu verflüssigende Gas folgenden
Verfahrensschritten ausgesetzt :
- Ausübung der vorletzten Verdichtung auf ein Teil des Hilfskühlmediums ;
- Abscheidung der jeweils gasförmigen und flüssigen Phasen der gesamten Menge des zumindest teilweise kondensierten Hilfskühlmediums
bei dem letzten Zwischendruck ;
- Durchführung der letzten Verdichtung in zwei gleichzei-
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30465A3
tigen jeweils voneinander getrennten Schritten der genannten gas förmigen oder flüssigen Phasen bis zur Erreichung des genannten
Hochdruckes ;
- Vereinigung der den hohen Druck aufweisenden gasförmigen Phase mit mindestens dem grössten Teil der einen hohen Druck aufweisenden
flüssigen Phase zur Bildung eines ersten Teilstromes in gemischtem Zustand ;
- Kondensierung zumindest des grössten Teiles des genannten ersten Teilstromes durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel vorzugsweise
äusseren Ursprungs, wie z.B. Wasser oder Luft ;
- Anzapfung eines Anteiles des genannten ersten Teilstromes, wobei mindestens ein Teil dieses angezapften Anteiles eine
vollkommene Verflüssigung, eine Unterkühlung, eine Entspannung bei dem genannten Niederdruck und anschliessend im Gegenstrom mit ihm
selbst vor dessen Entspannung sowie mit dem Hauptkühlmittel einen Wärmeaustausch mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung erfährt,
und anschliessend Wiederkomprimierung des Niederdruckdampfes bis zur Erreichung eines höheren Druckes ;
- Gleichzeitige aber voneinander getrennte Entspannungen des anderen Anteiles des ersten Teilstromes und des restlichen
Teiles der einen hohen Druck aufweisenden flüssigen Phase bis zur Erreichung des genannten letzten Zwischendruckes ;
- Vereinigung des genannten anderen entspannten und verdampften Anteiles mit dem restlichen entspannten Teil der flüssigen
Phase in einen zweiten Teilstrom im gemischten Zustand, dann Erwärmung und Verdampfung des grössten Teils desselbens durch
Wärmeaustausch mit dem genannten Gas ;
- Rückfluss des zweiten zum grössten Teil verdampften Teilstromsund
Vereinigung desselbens mit dem erstgenannten teilweise kondensierten Anteil des ersten Teilstromes, bevor die Phasenabscheidung
durchgeführt wird.
Gemäss diesem wesentlichen, die allgemeine Anwendung der
vorliegenden Erfindung betreffenden Merkmal wird das zuerst bei
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einem Zwischendruck kondensierte und anschliessend bei hohem Druck
komprimierte Hilfskühlmedium unta? mindestens zwei unterschiedlichen
Drucken entspannt und verdampft, und zwar jeweils dem Niederdruck und mindestens dem letzten Zwischendruck. Ausserdem erfährt
auf diese Weise das ursprünglich verhältnismassig nasse zu verflüssigende Gas mindestens zum grössten Teil eine Vortrocknung
bzw. Vorentwässerung und wird anschliessend, zusätzlich zu dem betreffenden
Verfahren, einer vollkommenen Entwässerung ausgesetzt, bevor es durch Wärmeaustausch insbesondere mit dem Hauptkühlmedium
abgekühlt und kondensiert wird.
Gemäss noch einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung
wird mindestens ein Teil des ersten, einen hohen Druck aufweisenden Anteiles des ersten Teilstromes nach dessen vollkommenen
Verflüssigung und Unterkühlung in mindestens zwei Fraktionen geteilt, welche danach jeweils bei dem genannten Niederdruck und
einem mittleren Zwischendruck voneinander getrennt entspannt und gleichlaufend verdampft werden, wobei der genannte mittlere Zwischendruck
geringer als der letzte vorerwähnte Zwischendruck ist, so dass beide so entspannte Fraktionen durch Wärmeaustausch im Gegenstrom
mit ihnen selbst vor ihrer Entspannung sowie mit dem Hauptkühlmittel verdampft werden können, während der genannte Niederdruckdampf
nach aufeinander folgend bei dem genannten mittleren Druck durchgeführter Verdichtung und Vorkühlung mit dem Dampf, der
unter dem mittleren Druck steht, vereinigt wird und auf diese Weise den ersten Teilstrom bildet, der dann bei einem höheren Zwischendruck
wieder komprimiert wird.
So wird gemäss diesem Merkmal das ursprünglich im flüssigen Zustand vorliegende, einen hohen Druck aufweisende Hilfskühlmedium
bei drei verschiedenen Druckwerten entspannt und verdampft, wobei es sich um den Niederdruck, den ersten Zwischendruck oder mittleren
Druck sowie einen zweiten oder letzten Zwischendruck handelt.
Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das im verhältnismässig trockenen Zustand vorliegende zu verflüssigende
Gas durch Wärmeaustausch mit dem Hilfskühlmedium vorgekühlt. Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird diese
Vorkühlung in der Weise durchgeführt, dass ein anderes Teil des erstgenannten Anteiles des ersten einen hohen Druck aufweisenden
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Teilstromes aufeinander folgend vollkommen verflüssigt, untergekühlt,
dann entspannt und anschliessend bei dem genannten mittleren Druck verdampft wird, wobei dieses andere Teil durch Wärmeaustausch
im Gegenstrom mit ihm selbst vor dessen Entspannung sowie mit dem
verhältnismässig trockenen Gas verdampft wird, um letzteres vorzukühlen, indem die einen mittleren Druck aufweisenden Dämpfe, welche jeweils von der entsprechenden vorgenannten Fraktion und dem anderen Teil herrühren, danach mit dem vorgekühlten, einen mittleren
Druck aufweisenden Dampf vereinigt und zusammen auf den höheren Zwischendruck wieder komprimiert werden.
verhältnismässig trockenen Gas verdampft wird, um letzteres vorzukühlen, indem die einen mittleren Druck aufweisenden Dämpfe, welche jeweils von der entsprechenden vorgenannten Fraktion und dem anderen Teil herrühren, danach mit dem vorgekühlten, einen mittleren
Druck aufweisenden Dampf vereinigt und zusammen auf den höheren Zwischendruck wieder komprimiert werden.
Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung erfolgt
die zumindest Teilverflüssi'gung des Hauptkühlmediums in zwei aufeinander folgenden fortschreitend zunehmenden Kühlungsstufen und
mindestens ein Teil des ersten Anteiles des ersten Teilstromes wird aufeinander folgend vollkommen verflüssigt, untergekühlt und in
zwei Fraktionen geteilt, von welchen die erste zwecks nachträglichen Wärmeaustausches (mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung) im Gegenstrom mit dem genannten Anteil vor dessen Entspannung sowie mit dem Hauptkühlmittel, um letzteres ein erstes Mal abzukühlen, bis zu einem mittleren Zwischendruck entspannt wird, während die zweite
Fraktion zusätzlich untergekühlt und anschliessend zwecks nachträglichen Wärmeaustausches (mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung) im Gegenstrom mit ihr selbst vor deren Entspannung sowie mit dem
schon vorgekühlten Hauptkühlmittel, um es weiter abzukühlen, bis
zu dem genannten Niederdruck entspannt wird, wobei der Niederdruckdampf wieder in Umlauf gebracht, bis zum mittleren Druck wieder
komprimiert und dann nach Vorkühlung durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel äusseren Ursprungs mit dem einen mittleren Druck aufweisenden Dampf der ersten Fraktion vereinigt wird, bis er bis zur Erreichung des letztgenannten Zwischendruckes wieder komprimiert
wird.
zwei Fraktionen geteilt, von welchen die erste zwecks nachträglichen Wärmeaustausches (mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung) im Gegenstrom mit dem genannten Anteil vor dessen Entspannung sowie mit dem Hauptkühlmittel, um letzteres ein erstes Mal abzukühlen, bis zu einem mittleren Zwischendruck entspannt wird, während die zweite
Fraktion zusätzlich untergekühlt und anschliessend zwecks nachträglichen Wärmeaustausches (mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung) im Gegenstrom mit ihr selbst vor deren Entspannung sowie mit dem
schon vorgekühlten Hauptkühlmittel, um es weiter abzukühlen, bis
zu dem genannten Niederdruck entspannt wird, wobei der Niederdruckdampf wieder in Umlauf gebracht, bis zum mittleren Druck wieder
komprimiert und dann nach Vorkühlung durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel äusseren Ursprungs mit dem einen mittleren Druck aufweisenden Dampf der ersten Fraktion vereinigt wird, bis er bis zur Erreichung des letztgenannten Zwischendruckes wieder komprimiert
wird.
Gemäss noch einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung werden die einen mittleren Druck aufweisenden Dämpfe, die jeweils
von der ersten Fraktion eines Teiles des erstgenannten Anteiles des ersten Teilstromes einerseits sowie des anderen Teiles dieses
Anteiles andererseits herkommen, miteinander vereinigt, bevor
sie bis zur Erreichung des letzten Zwischendruckes wieder komprimiert werden.
sie bis zur Erreichung des letzten Zwischendruckes wieder komprimiert werden.
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3046548 _^,. :-:
Ab-
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens, welches mindestens folgende Kreisläufe
umfasst : einerseits einen insbesondere offenen Kreislauf für das zu verflüssigende Gas ; andererseits einen geschlossenen
Kreislauf für das Hauptkühlmittel, welcher über kälteerzeugende Wärmeaustauscher, die jeweils zur Verflüssigung, Unterkühlung und
Vorkühlung dienen und Bestandteile einer integrierten Kühlungskaskade mit mindestens zwei Kühlmedien, und zwar mit einem Hauptkühlmedium
und einem Hilfskühlmedium, bilden, mit dem genannten Gaskreislauf zwecks Wärmeaustausches zusammenwirkt ; und schliesslich
einen geschlossenen Kreislauf für das Hilfskühlmedium, welcher mit
Hilfe von mindestens einem kälteerzeugenden Wärmeaustauscher zur Vorkühlung und mindestens Teilverflüssigung des Hauptkühlmittels
mit dem Hauptköhlmittelkreislauf zwecks Wärmeaustausches zusammenwirkt.
Dieser Hilfskühlmittelkreislauf besteht aus mindestens folgenden Elementen : mindestens einem Verdichter für das gasförmige
Medium, einem Kondensor-Kühler mit einem Kühlmittel vorzugsweise äusseren Ursprungs, einem Abflussrohr zur vollkommenen Verflüssigung
und Unterkühlung, welches durch den Vorkühlungswärmeaustauscher verläuft und sich im allgemeinen in die gleiche Richtung wie
die Abflussleitung des Hauptkühlmediums in diesem Austauscher erstreckt, einem ersten Entspannungsorgan bzw. Druckminderer am stromabwärts
liegenden Ende des genannten Abflussrohres zur vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung, welches mit einer Fliesstrecke zur
Verdampfung verbunden ist, welche Fliesstrecke durch den Vorkühlungswärmeaustauscher
verläuft und bis zur Niederdruckansaugseite des Verdichters geführt ist.
Dieses Gerät kennzeichnet sich gemäss der vorliegenden Erfindung
dadurch, dass der Ausgang des Kondensor-Kühlers mit dem Eingang eines Phasenabscheiders verbunden 1st, dessen Dampfsammelgefäss
mit der Ansaugseite eines weiteren Verdichters verbunden ist, dessen Verdrängungsseite an den Eingang eines weiteren Kondensor-Kühlers
mit einem Kühlmittel äusseren Ursprungs angeschlossen ist, während das Flüssigkeitssammelgefäss des Phasenabscheiders mit
der Ansaugseite einer Umwälzpumpe verbunden ist, deren Verdrängungsseite zum Teil an den Eingang des genannten anderen Kondensor-Kühlers
und zum Teil an ein zweites Entspannungsorgan bzw. einen zweiten
Druckminderer angeschlossen ist. Der Ausgang des zweiten Konden-
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sor-Kühlers ist ausserdem mit dem Eingang des Abflussrohres zur
vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung sowie mit einem dritten Druckminderer verbunden. Die Ausgänge der genannten zweiten und
dritten Druckminderer sind ihrerseits über einen Kühler für das zu verflüssigende, ursprünglich im relativ nassen Zustand vorliegende
Gas mit dem Eingang des genannten Phasenabscheiders verbunden.
Ein derartiges.Gerät besitzt im allgemeinen einen Hilfskühlmittelkreislauf
mit mindestens zwei Verdichtern, die über einen Zwischenkühler mit einem Kühlmittel äusseren Ursprungs in Reihe geschaltet
sind, wobei die Ansaugseite des ersten Verdichters mit der genannten Verdampfungsleitung bzw. -Fliesstrecke verbunden ist und
die Verdrängungsseite des zweiten Verdichters an den Eingang des erstgenannten Kondensor-Kühlers angeschlossen ist. Gemäss einem anderen
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das stromabwärts liegende Ende der Abflussleitung zur vollkommenen Verflüssigung und
Unterkühlung über einen weiteren Druckminderer an eine weitere Verdampfungsleitung
parallel angeschlossen, welche sich ebenfalls durch den Vorkühlungswärmeaustauscher erstreckt, wobei die jeweiligen
stromabwärts gerichteten Enden beider Verdampfungsleitungen jeweils mit den Ansaugseiten beider Verdichter verbunden sind.
Gemäss noch einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung umfasst das genannte Gerät mindestens einen Wärmeaustauscher
für die Vorkühlung des verhältnismässig trockenen zu verflüssigenden Gases, welcher eine Gasabflussleitung sowie eine Abflussleitung
zur vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung des Hilfskülmediums
umfasst, deren stromaufwärts liegendes Ende von der Leitung, welche den Ausgang des zweiten Kondensor-Kühlers mit dem Eingang des genannten
Wärmeaustauschers zur Vorkühlung des Haupt.kühlmediums verbindet, abgezweigt ist, während ihr stromabwärts liegendes Ende
mit dem Eingang eines vierten Druckminderers verbunden ist ; der genannte Wärmeaustauscher umfasst ebenfalls eine Verdampfungsleitung,
die stromaufwärts mit dem Ausgang des vierten Druckminderers und stromabwärts mit der Ansaugsexte des zweiten Verdichters verbunden
ist.
Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht der genannte Vorkühlungswärmeaustauscher aus zwei Wärmeaustauschern,
durch welche jeweils zwei in Reihe angeschlossenen Ab-
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flussleitungen zur mindestens Teilverflüssigung des Hauptkühlmediums
sowie die zwei vorgenannten HilfsMhlmediumverdampfungsleitungen
verlaufen, wobei die Durchflussleitung des nachgeschalteten Wärmeaustauschers über ihr stromabwärts liegendes Ende mit der Ansaugseite
des ersten Verdichters und über den zugeordneten Druckminderer sowie eine Abflussleitung zur weiteren Unterkühlung mit dem
stromabwärts liegenden Ende der Abflussleitung zur vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung des Hilfskühlmediums des vorgeschalteten
Wärmeaustauschers verbunden ist, während die Durchflussleitung des vorgeschalteten Wärmeaustauschers mit der Ansaugseite des zweiten
Verdichters verbunden ist.
Die Durchflusstrecke zur Verdampfung des Hilfskühlmediums durch den Wärmeaustauscher, der zur Vorkühlung und Teilverflüssigung
des Hauptkühlmediums dient, ist vorzugsweise durch den Innenraum des Mantels des genannten Austauschers gebildet, in welchem die genannten
Durchflussleitungen für jeweils das Hauptkühlmedium und das Hilfsmedium
vorgesehen sind. Der Ausgang des dieser Durchflusstrecke zugeordneten Druckminderers ist mit einer Vorrichtung zur Verteilung
des entspannten Mediums verbunden, welche vorzugsweise neben den stromaufwärts gerichteten Enden beider Durchflussleitungen in den
genannten Innenraum hinein mündet. Das entspannte Hilfskühlmedium
fliesst entgegengesetzt zu der gemeinsamen Strömungsrichtung der Haupt- und Hilfskühlmedien und spült dabei ihre jeweiligen Durchflusstrecken,
um sie weiter abzukühlen, so dass die Verdampfung des geförderten Hilfskühlmediums durch Erwärmung desselbens fortgesetzt
wird. Gemäss noch einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in jedem anderen Wärmeaustauscher, welchem ein einziger Druckminderer
zur Entspannung des Hilfskühlmediums zugeordnet ist, eine ähnliche Anordnung der Verdampfungsdurchflusstrecke sowie der Verteilungsvorrichtung vorhanden, unter der Bedingung, dass das Kühlmedium in
einem und demselben Wärmeaustauscher mit einem einzigen und demselben Druck entspannt wird. Jede Verdampfungsdurchflusstrecke könnte
selbstverständlich durch eine getrennte oder einzelne eingeschlossene Durchflussleitung gebildet werden.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welcher an Hand der beigefügten Zeichnungen
verschiedene nicht einschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden.
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Es zeigen : · ßs ■
- Figur 1 : eine Ausführungsform eines Systems zur Verflüssigung eines Gases, z.B. eines natürlichen Erdgases mit Kondensierung
des Hilfskühlmediums bei zwei unterschiedlichen Drucken, jeweils einem Zwischendruck und einem hohen Druck, sowie mit Entspannung
und Verdampfung dieses Mediums bei zwei unterschiedlichen Drucken, jeweils einem Zwischendruck und einem Niederdruck, und
schliesslich mit einer Kühlung des zu verflüssigenden, ursprünglich im nassen Zustand vorliegenden Gases, insbesondere zur mindestens
Teilentwässerung desselbens ;
- Figur 2 : eine weitere Ausführungsform dieses Systems, in welchem das Hilfskühlmedium bei drei unterschiedlichen Drucken,
jeweils einem Niederdruck, einem mittleren Druck und einem Zwischendruck entspannt und verdampft wird, wobei die jeweiligen
Entspannungs- und Verdampfungsschritte, die bei den zwei erstgenannten
Druckwerten durchgeführt werden, in Durchflussleitungen mit eingeschlossener Strömung des Wärmeaustauschers zur Vorkühlung
und mindestens Teilverflüssigung des Hauptkühlmediums durchgeführt werden ;
- Figur 3 : eine weitere Ausführungsform des Systemes der Figur 3 mit drei verschiedenen Druckwerten zur Entspannung sowie
zur Verdampfung, bei welcher das Hauptkühlmedium durch zwei aufeinander folgende Schritte, die in voneinander getrennten Wärmeaustauschern
durch Wärmeaustausch mit dem Hilfskühlmedium verwirklicht werden, abgekühlt und zumindest teilweise verflüssigt wird ;
- Figur 4 : eine Veränderung des Systemes der Figur 2, die
darin besteht, dass ein Wärmeaustauscher zur Vorkühlung des zu verflüssigenden, im relativ trockenen Zustand vorliegenden Gases mit
Hilfe des entspannten, bei dem Zwischendruck verdampften Hilfskühlmediums zusätzlich vorgesehen ist, wobei die Durchflusstrecken zur
Verdampfung des Hilfskühlmediums in beiden Wärmeaustauschern durch einzelne Leitungen mit eingeschlossener Strömung gebildet sind ;
und
- Figur 5 : eine AusführungsVariante des Systemes der Figur
3» die darin besteht, dass ein Wärmeaustauscher zur Vorkühlung des
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verhältnismässig trockenen zu verflüssigenden Gases zusätzlich vorgesehen
ist, wobei in jedem'Wärmeaustauscher des Hilfskühlmediumskreislaufes
eine Verteilung dieses entspannten Hilfsmediums unmittelbar in den Innenraum des Mantels des betreffenden Wärmeaustauschers
mit gleichzeitiger Verdampfung . desselbens durchgeführt wird.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen ähnliche oder gleichartige Elemente oder
Bestandteile, wobei die beispielsweise angegebenen Druckwerte absolute Drucke angeben.
Gemäss dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
offene Kreislauf für das zu verflüssigende, zum Beispiel natürliche
Erdgas GN im allgemeinen mit 1 bezeichnet, während der geschlossene
Hauptkühlmittelkreislauf im allgemeinen mit der Bezugsziffer 2 und
der geschlossene Hilfskühlmediumkreislauf. seinerseits durch die Bezugsziffer 3 bezeichnet ist. Jeder Kreislauf ist willkürlich be-,
grenzt und im Inneren eines Rechteckes aus einer diskontinuierlichen Strichpunktlinie enthalten, wobei der Verlauf des zu verflüssigenden
Gases durch eine kontinuierliche vollausgezogene Linie angedeutet ist. Der Gaskreislauf 1 und der Hauptkühlmediumkreislauf 2
wirken thermisch miteinander und sind über gemeinsame kälteerzeugende Wärmeaustauscher 4 und 5 jeweils zur Verflüssigung und Unterkühlung
des Gases und zur Vorkühlung desselbens miteinander verbunden. Die jeweiligen Kreisläufe 2 und 3 für das Hauptkühlmedium und
das Hilfskühlmedium sind über mindestens einen gemeinsamen kälteerzeugenden
Wärmeaustauscher 6 zur Vorkühlung und zumindest Teilverflüssigung des Hauptkühlmittels miteinander kombiniert.
Der offene Gaskreislauf 1 umfasst eine Zuleitung 7, die zu dem Vorkühlungswärmeaustauscher 5 führt und mit mindestens einer
im Inneren des Wärmeaustauschers vorgesehenen Durchflussleitung 8 verbunden ist ; der Ausgang, des Wärmeaustauschers 5 ist über eine
Leitung 9 mit einer wahlweise vorhandenen Vorrichtung 10 zur Behandlung der Gase verbunden, deren Ausgang über eine Leitung 11 an den
Eingang des Wärmeaustauschers 4 angeschlossen ist. Dieser Wärmeaustauscher 4 besteht aus zwei aufeinander folgend angeordneten Wärmeaustauscheinheiten
4a und 4b jeweils zur Verflüssigung des Gases und zur Unterkühlung des verflüssigten Gases, wobei diese Einheiten
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entweder getrennt voneinander angeordnet oder innerhalb eines einzigen
gemeinsamen, durch den gleichen Aussenmantel begrenzten Raum vereinigt sind, wie das in der Zeichnung gezeigt ist. Beide Einheiten
bzw. Abschnitte 4a und 4b sind reihenmässig verbunden und deshalb in Verbindung miteinander gesetzt.
Die Leitung 11 ist somit mit einer inneren Durchflussleitung 12 verbunden, welche aufeinander folgend durch beide Wärmeaustauscherabschnitte
4a und 4b verläuft und deren nachgeschaltetes Ende am Ausgang des Wärmeaustauschers 4 über wenigstens einen Druckminderer
14, wie z.B. ein Druckreduzierventil mit einer Leitung 13 zur Förderung des natürlichen verflüssigten Erdgases GLN verbunden
ist.
Der geschlossene Kreislauf 2 fördert ein leichtes Kühlmittel bzw. das Hauptkühlmittel, welches aus mehreren Bestandteilen besteht,
die sich zum grössten Teil aus Kohlenwasserstoffe zusammensetzen. Die relative Zusammensetzung dieses leichten Kühlmittels ist
in Molen ausgedrückt, z.B. die folgende :'
- Stickstoff N2 0 bis 10 %,
- Methan CH4 30 bis 60 %, .
- Äthylen C2H4 oder Äthan C2Hg 30 bis 60 %,
- Propylen C,Hg, Propan C,Ho,
Butan C4H10 und weniger flüchtige Kohlenwasserstoffe 0 bis 20 %.
Butan C4H10 und weniger flüchtige Kohlenwasserstoffe 0 bis 20 %.
Dieser Kreislauf 2 umfasst aufeinander folgend in der Strömungsrichtung
des Kühlmediums folgende Elemente : mindestens einen Verdichter 15 für das gasförmige Kühlmittel mit z.B. zwei Stufen 15a
und 15b, nämlich einer Niederdruckstufe und einer Hochdruckstufe, die entweder getrennt voneinander durch eine eigene Antriebsmaschine
oder gemeinsam durch eine gemeinsame Antriebsmaschine angetrieben werden, wobei in diesem Fall ihre jeweiligen Wellen mechanisch miteinander
gekuppelt sind. Beide Verdichterstufen 15a und 15b sind
über mindestens einen Zwischenkühler 16, dessen Kühlmittel vorzugsweise
äusseren Ursprungs ist und z.B. aus Wasser oder Luft besteht, in Reihe geschaltet. Die Ausgangs- bzw. Verdrängungsöffnung der
Hochdruckverdichterstufe 15b ist durch eine Leitung 17 über einen Kühler 18 (vorzugsweise mit einem Kühlmittel äusseren Ursprungs wie
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z.B. Wasser oder Luft) mit dem Eingang des Wärmeaustauschers 6 und
insbesondere mit dem stromaufwärts liegenden Ende mindestens einer Durchflussleitung 19 desselbens verbunden. Am Ausgang des Wärmeaustauschers
6 ist das stromabwärts liegende Ende der Durchflussleitung 19 über eine Leitung 20 mit mindestens einem Phasenabscheider 21
verbunden. Das Flüssigkeitssammelgefäss des Phasenabscheiders 21 ist
über eine Leitung 22 mit dem Eingang des Wärmeaustauschers 4 und insbesondere mit dem stromaufwärts liegenden Ende mindestens einer
Durchflussleitung 23, verbunden, wobei letztere sich im Inneren des Abschnittes 4a des Wärmeaustauschers 4 im wesentlichen annähernd
gleichlaufend zu der inneren Durchflussleitung 12 erstreckt. Das stromabwärts liegende Ende der Durchflussleitung 23 ist über eine
Leitung 24, in Höhe des Ausganges des Wärmeaustauschers 4a, an den Eingang eines Entspannungsorganes 25 >
wie z.B. einer. Ventils oder dergleichen angeschlossen, dessen Ausgang über eine Leitung 26 mit
einer Vorrichtung 27 zur Verteilung oder Zerstäubung von Strahlen verbunden ist. Die Zerstäubungsvorrichtung 27 steht mit dem Innenraum
des Mantels des Wärmeaustauschers 4 in Verbindung oder ist in letzterem angeordnet, so dass sie am entsprechenden Ende des Wärmeaustauscherabschnittes
4a neben dem stromabwärts gerichteten Ende der Durchflussleitung 23 unmittelbar in diesen Innenraum hinein
mündet und dabei auf das gegenüber liegende Ende des Wärmeaustauscherabschnittes
4a hin gerichtet ist. Das in diesem Innenraum zerstäubte Medium strömt auf diese Weise entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung
der in diesem Mantel enthaltenen Leitungen, die das Jeweilige geförderte Medium einschliessen, und spült diese Leitungen
durch unmittelbare Berührung.
Das Dampfsammelgefäss des Phasenabscheiders 21 ist über eine Leitung 28 mit dem Eingang des ¥ärmeaustauscherabscnnittes 4a
und insbesondere mit dem stromaufwärts gerichteten Ende mindestens einer weiteren inneren Durchflussleitung 29 verbunden, wobei diese
Leitung 29 sich aufeinander folgend in beiden Wärmeaustauscherabschnitten 4a und 4b sowie im wesentlichen gleichlaufend zu den
Durchflusstrecken 12 und 23 erstreckt. Das stromabwärts liegende Ende der Leitung 29 ist am Ausgang des Wärmeaustauscherabschnittes
4b über eine Leitung 30 an den Eingang eines Druckminderers, wie z.B. eines Ventiles oder dergleichen 31 angeschlossen, dessen Ausgang
über eine Leitung 32 mit einer Vorrichtung 33 zur Verteilung bzw. Zerstäubung von Strahlen verbunden ist. Die Vorrichtung 33
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304654S -«-:- ■
• 53-
steht mit dem gemeinsamen Innenraum des Mantels des Wärmeaustauschers
A in Verbindung und ist insbesondere in letzterem angeordnet, um in der Nähe des entsprechenden Endes des Austauschers sowie
neben den stromabwärts liegenden Enden der Durchflussleitungen 12 und 29 in diesen Innenraum hinein zu münden, so dass diese Vorrichtung
33 dem gegenüber liegenden Ende des Wärmeaustauschers zugewandt ist und entgegengesetzt zu der jeweiligen Strömungsrichtung
der genannten Leitungen gerichtet ist. Das zerstäubte Medium strömt dann in die genannte Richtung um die Durchflussleitungen herum,
steht mit letzteren in unmittelbarer Berührung und verdampft sich dabei weiter. Das stromabwärts liegende Ende des durch den Mantel
dos Wärmeaustauschers 4 begrenzten gemeinsamen Innenraumes 34 ist
an der den stromaufwärts gerichteten Enden der Leitungen 12, 29, zugewandten Seite mit Hilfe mindestens einer Leitung 36 über wenigstens
eine Dampfleitung 37, die durch den kälteerzeugenden Kühlungswärmeaustauscher 5 verläuft und sich mindestens annähernd gleichlaufend
zu der Erstreckung der Gasdurchflussleitung 8 erstreckt, mit der Niederdruckansaugseite der ersten Verdichterstufe 15a in
Verbindung gesetzt.
Der Kreislauf 3 enthält ein schweres Kühlmedium bzw. das Hilfskühlmedium, welches aus einem Gemisch aus vorzugsweise ausschliesslich
Kohlenwasserstoffen besteht und z.B. folgende relative molare Zusammensetzung aufweist :
| - Methan CH/, | 0 | bis | 15 | % |
| If >" It - Äthylen C2H, oder Athan C2Hg |
30 | bis | 65 | %, |
| - Propylen C,Hg oder Propan CJ3Q | 10 | bis | 60 | %, |
| - Isobutan oder Normalbutan und | ||||
| weniger flüchtige Kohlenwasser | ||||
| stoffe | 0 | bis | 30 |
Der geschlossene Kreislauf 3 des Hilfskühlmediums besteht in der Strömungsrichtung des Mediums gesehen aus folgenden nacheinander
angeordneten Elementen : einer Verdichtungsgruppe 38 für das gasförmige Medium bestehend aus wenigstens zwei und z.B. drei Verdichtern
bzw. Stufen 38a, 38b und 38c, die in Reihe miteinander verbunden und entweder durch einzelne Antriebsmaschine oder durch mindestens
eine wenigstens zwei Verdichtern zugeordnete Antriebsmaschine angetrieben sind, wobei in letztgenanntem Fall die genannten
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au
Verdichter durch ihre jeweilige Wellen unmittelbar mechanisch gekuppelt
sind. Die Auslass- bzw. Verdrängungsöffnung des ersten Verdichters
38a ist durch eine Leitung 39 über wenigstens einen Kühler 40 mit einem Kühlmittel vorzugsweise äusseren Ursprungs wie z.B.
Wasser oder Luft, mit der Eingangs- oder Ansaugöffnung des zweiten Verdichters 38t) verbunden. Die Auslass- oder Verdrängungsöffnung
des zweiten Verdichters 38b ist über eine Leitung 41 mit dem Eingang eines Kondensor-Kühlers 42 verbunden, der vorzugsweise mit
einem Kühlmittel äusseren Ursprungs, wie z.B. Wasser oder Luft betrieben wird. Der Ausgang des Kondensors 42 ist über eine Leitung
43 mit einem Phasenabscheider 44 verbunden, dessen Dampfphasensammelgefäss
über eine Leitung 45 mit der Ansaugöffnung des letzten Verdichters 38c verbunden ist, dessen Verdrängungsöffnung ihrerseits
über eine Leitung 46 mit dem Eingang eines Kondensor-Kühlers 47 mit einem Kühlmedium vorzugsweise äusseren Ursprungs wie z.B.
Wasser oder Luft verbunden ist. Der Ausgang des Kondensors 47 ist über eine Leitung 48 an das stromaufwärts liegende Ende mindestens
einer Durchflussleitung 49 angeschlossen, die sich in dem beiden Kreisläufen 2 und 3 gemeinsamen Wärmeaustauscher 6 erstreckt und
dabei mindestens annähernd gleichlaufend zu der Erstreckung der Durchflussleitung 19 verläuft. Das stromabwärts liegende Ende der
Durchflussleitung 49 ist über eine Leitung 50 mit dem Eingang eines kontinuierlich arbeitenden Druckminderers, wie z.B. eines Ventiles
oder dergleichen 51 verbunden, welcher ausserhalb des Wärmeaustauschers
6 angeordnet ist und dessen Ausgang über eine Leitung 52 mit einer Vorrichtung 53 zur Verteilung bzw. Zerstäubung von Strahlen
verbunden wird. Die Zerstäubungsvorrichtung ist mit dem Innenraum 54 des Aussenmantels des Wärmeaustauchers 6 in der Nähe des
entsprechenden Endes desselbens neben den jeweiligen stromabwärts gerichteten Enden der Durchflussleitungen 19 und 49 in Verbindung
gesetzt und auf letztere hin so gerichtet, dass sie unmittelbar in den genannten Innenraum hinein mündet, damit das zerstäubte Medium
in die genannte Richtung um die Durchflussleitungen 19 und 49 herum strömt und dabei mit letzteren in unmittelbarer Berührung steht. Das
entgegengesetzte Ende des Innenraumes 54 ist über eine Auslassöffnung 55 des Aussenmantels des Wärmeaustauschers 6 mit einer Leitung
56 in Verbindung gesetzt, welche ihrerseits die Verbindung zwischen
der Auslassöffnung 55 und der Ansaugöffnung des ersten Verdichters
38a herstellt. In einem zwischenliegenden Punkt 57 der Verdrängungsleitung 48 ist eine Abzeigleitung 58 vorgesehen, die sich über einen
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■ Β-
Druckminderer wie z.B. ein Ventil oder dergleichen 59 an den Eingang
eines Kühlers 60 anschliesst, dessen Ausgang über eine Leitung 61 bis zu einem zwischengeschalteten Punkt 62 der zwischen dem Kondensor
42 und dem Phasenabscheider 44 liegenden Leitung 43 führt.
Das Sammelgefäss des Phasenabscheiders 44 für die flüssige Phase ist über eine Leitung 63 mit der Ansaugöffnung einer Umwälzpumpe
64 verbunden, deren Verdrängungsöffnung durch eine Leitung 65
über einen Druckminderer wie z.B. ein Ventil oder dergleichen 66 an einen Anschlusspunkt 67 der Leitung 58 zwischen dem Druckreduzierventil
59 und dem Kühler 60 angeschlossen wird. Dieser Kühler 60 dient zur Abkühlung des nassen natürlichen Erdgases, welches
durch die Zufuhrleitung 68 in den Kühler 60 zugeleitet wird und durch die Auslassleitung 69 aus letzterem ausläuft.
In einem zwischenliegenden Punkt 70 der Leitung 65 ist eine
Leitung 71 vorgesehen, welche über ein Ventil 73 die Leitung 65 an einen zwischenliegenden Punkt 72 der zwischen dem Verdichter 38c und
dem Kondensor 47 vorgesehenen Leitung 46 anschliesst.
Der Kreislauf 1 funktioniert dann folgenderweise :
Das verhältnismässig trockene, zu verflüssigende natürliche Erdgas GN, welches durch die Leitung 7 mit einer Temperatur von z.B.
etwa +200C und einem abaoluten Druck von z.B. etwa 45 Bar zugeleitet
wird, strömt durch die Durchflussleitung 8 des Wärmeaustauschers 5 und wird dort durch Wärmeaustausch mit dem Hauptkühlmedium, welches
in demselben Wärmeaustauscher entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung des genannten Gases fliesst, vorgekühlt. Das Gas verlässt über
eine Leitung 9 den Wärmeaustauscher 5 mit einer Temperatur von z.B. etwa -6O0C und einem absoluten Druck von etwa 44 Bar, strömt danach
durch das Gasbehandlungsgerät 10 hindurch und gelangt dann über die Leitung 11 durch die Durchflussleitung 12 in die aufeinander folgenden
Wärmeaustauscherabschnitte 4a und 4b, um dort durch Wärmeaustausch mit dem Hauptkühlmedium vollkommen verflüssigt und dann untergekühlt
zu werden. Das verflüssigte Gas verlässt den Wärmeaustauscher 4 mit einer Temperatur von z.B. etwa -16O°C und einem absoluten
Druck von z.B. etwa 40 Bar. Es wird danach in dem Druckreduzierventil 14 entspannt und durch die Leitung 13 bis zu einem Behälter
oder dergleichen zur Lagerung oder Speicherung von verflüssigtem
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natürlichem Erdgas GNL oder zu einer Behandlungseinrichtung oder noch zu einem Einsatzort zugeleitet.
Der Hauptkflhlmediumkreislauf 2 funktioniert folgenderweise :
Das Hauptkühlmedium, welches sich im vollkommen verdampften
oder gasförmigen Zustand "befindet und eine Temperatur von z.B. +50C
und einen absoluten Niederdruck von z.B. 3 Bar aufweist, wird durch
den ersten Verdichter 15a angesaugt, aus letzterem mit einem mittleren Druck verdrängt, durch den Zwischenkühler 16 gefördert und dann
durch den zweiten Verdichter 15b angesaugt, welcher es dann immer im
gasförmigen Zustand und mit einem hohen absoluten Druck von z.B. 30
Bar durch den Endkühler 18 hindurch verdrängt. Dann befindet sich dieses Medium immer im gasförmigen Zustand und weist eine Temperatur
von z.B. 350C auf. Das Hauptkühlmedium fliesst dann in die Durchflussleitung
19 des Wärmeaustauschers 6 und wird durch wärmeaustausch
mit dem Hilfskühlmedium abgekühlt, so dass es zumindest teilweise verflüssigt wird. Das Hauptkühlmedium, welches auf diese Weise
zumindest teilweise kondensiert wird und eine Temperatur von z.B. -650C sowie einen absoluten Druck von z.B. etwa 29 Bar aufweist,
verlässt dann den Wärmeaustauscher 6 in Form eines Gemisches aus jeweils einer gasförmigen und einer flüssigen Phase, die dann in dem
Phasenabscheider 21 abgeschieden werden. Die Gasphase wird über die Leitung 28 in den Abschnitt der Durchflussleitung 29, der sich in
dem Abschnitt 4a des Wärmeaustauschers 4 befindet, zugeleitet, dort verflüssigt und anschliessend in dem Abschnitt der Durchflussleitung
29, der sich in dem Teil 4b des Wärmeaustauschers 4 befindet, untergekühlt. Diese untergekühlte Fraktion strömt aus der Leitung 30 mit
einer Temperatur von z.B. etwa -16O°C und einem absoluten Druck von
z.B. etwa 28 Bar aus, erreicht das Druckreduzierventil 31 und wird
durch letzteres entspannt. Diese Entspannung bewirkt die Abkühlung dieser Fraktion bis zu einer Temperatur von z.B. etwa -1630C mit
gleichzeitiger Herabsetzung ihres absoluten Druckes auf z.B. 4 Bar. Die entspannte Fraktion wird dann durch die Leitung 32 zu der Verteilungs-
bzw. Zerstäubungsvorrichtung 33 geleitet und durch letztere in die Verdampfungsdurchflussleitung 34 zerstäubt, wobei diese
Verdampfungsdurchflussleitung durch den Innenraum des beiden Wärmeaustauschereinheiten
4a und 4b gemeinsamen Mantels gebildet ist. Das zerstäubte Hauptkühlmedium strömt dann um die Durchflussleitungen
12, 23 und 29 herum, so dass es durch unmittelbarer Berührung mit
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letzteren weiter verdampft wird und dabei entgegengesetzt zu der
Stromungsrichtung der durch diese Leitungen geförderten Medien
strömt.
Die flüssige Phase des Hauptkühlmittels, welche von dem Phasenabscheider 21 herrührt, wird über die Leitung 22 in die
Durchflussleitung 23a der Wärmeaustauschereinheit 4a zugeleitet und dort bis zu einer Temperatur von z.B. etwa -1300C und einem
absoluten Druck von z.B. etwa 28 Bar untergekühlt, wobei sie dann durch die Leitung 24 aus der Wärmeaustauschereinhext 4a ausläuft
und dem Ventil 25 zugeführt wird, um durch letzteres entspannt, zu
werden. Durch diese Entspannung wird diese Fraktion auf eine Temperatur von z.B. -1330C und auf einen Druck von z.B. 3>7 gebracht und
dabei abgekühlt, so dass dieses entspannte Medium durch die Leitung 26 dem Zerstäubungsorgan 27 zugeführt wird, um von letzterem in
denjenigen Bereich des gemeinsamen Innenraum 34, der den Innenraum der Wärmeaustauschereinhext 4a bildet, zerstäubt zu werden.
Diese zerstäubte Fraktion fliesst gegenüber den durch die jeweiligen Durchflussleitungen 12, 23 und 29 geförderten Medium in Gegenstrom
sowie um diese Leitungen herum und wird durch unmittelbare Berührung mit letzteren weiter verdampft ; der Dampf dieser Fraktion mischt
sich mit dem Dampf der von der Austauschereinheit 4b herkommenden Kühlmittelfraktion und strömt um die drei genannten Durchflussleitungen
herum. Die unmittelbare Berührung zwischen dem verdampften Kühlmittel und den Durchflussleitungen hat einen Wärmeaustausch zur
Folge und bewirkt einerseits die starke Unterkühlung des verflüssigten Gases sowie des verflüssigten Kühlmediums, welche jeweils durch die
in der Wärmeaustauschereinhext 4b angeordneten Abschnitten der Durchflussleitungen 12 und 29 gefördert sind, und andererseits die
Verflüssigung dieser Medien, die durch die entsprechenden Leitungsabschnitte
der Wärmeaustauschereinhext 4b geleitet werden, sowie die Unterkühlung des flüssigen Kühlmittels, welches durch die Durchflussleitung
23 derselben Wärmeaustauschereinhext 4a strömt.
Das vollkommen verdampfte Hauptkühlmedium, welches aus dem Austauscher 4 durch die Ablauföffnung 35 und die Leitung 36 fliesst,
strömt dann durch die Durchflussleitung 37 des Wärmeaustauschers 5
in Gegenstrom mit der Strömungsrichtung des natürlichen Erdgases durch die Durchflussleitung 8, so dass letzteres durch Wärmeaustausch
abgekühlt wird» Das gasförmige Hauptkühlmedium verlässt den
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Wärmeaustauscher 5 mit einer Temperatur von z.B. +50C und einem absoluten
Druck von 3 Bar und wird dann durch den ersten Verdichter 15a wieder angesaugt, so dass der Kühlungszyklus sich wiederholt.
Der Hilfskühlmediumkreislauf 3 funktioniert folgenderweice :
Das Hilfskühlmedium wird im gasförmigen Zustand z.B. mit
einer Temperatur von +300C und einem absoluten Niederdruck von z.B.
3 Bar durch den ersten Verdichter 38a angesaugt, durch letzteren mit einem niedrigeren mittleren Druck verdrängt und zu dem
Zwischenkühler 40 geleitet, um dann immer im gasförmigen Zustand durch den zweiten Verdichter 38b angesaugt zu werden ; dieser '\fecdidi~
ter verdrängt das Medium mit einem höheren mittleren Druck von z.B. 20 Bar in den Kondensor 42, in welchem das komprimierte Hilfskühlmedium
in Form eines Gemisches aus jeweils einer gasförmigen und einer flüssigen Phase bei einer Temperatur von z.B. etwa +350C zumindest
teilweise kondensiert wird. Strombawärts des Kondensors 42 wird das Hilfskühlmedium mit einer anderen zum grössten Teil verdampften
Fraktion von ihm selbst vermischt und in dem Phasenabscheider 44 einer Phasenabscheidung ausgesetzt. Die gasförmige Phase wird
durch den dritten Verdichter 38c angesaugt und anschließend mit einem hohen absoluten Druck von z.B. etwa 30 Bar in die Leitung 46
.verdrängt. Die flüssige Phase wird durch die Druckpumpe 64 angesaugt
und dabei auf den hohen Verdrängungsdruck des dritten Verdichters 38c gebracht. Diese Pumpe fördert diese komprimierte flüssige Phase,
die einen absoluten Druck von z.B. etwa 32 Bar und eine Temperatur von z.B. ca. +350C aufweist, in die Verdrängungsleitung 65, aus welcher
mittels der Leitung 71 fiber das Ventil 73 das grösste Teil
dieser Phase bis zur Verdrängungsleitung 46 abgeleitet und demzufolge mit dem durch den Verdichter 38c verdrängten gasförmigen Medium
vermischt wird, während das andere geringere Teil dieser Phase, die in die Leitung 65 strömt, mit Hilfe des Ventiles 66 bis zur Erreichung
des genannten höheren Zwischendruckes von 20 Bar im flüssigen Zustand entspannt wird. Das Hochdruckgemisch aus den jeweils
gasförmigen und flüssigen Phasen, welches stromabwärts des Anschlusspunktes
72 in die Leitung 46 fliesst, wird dann in den Kondensor 47 geleitet und dort zum grössten Teil verflüssigt. Dieses zumindest
zum grössten Teil verflüssigte Medium verlässt durch die Leitung 48 den Kondensor 47 und wird in Höhe des Anschlusspunktes 57 in zwei
Teile geteilt : ein erstes Teil fliesst durch die Durchflussleitung
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49 des Wärmeaustauschers 6 und wird dort durch Wärmeaustausch mit
mindestens einer Fraktion von ihm selbst aufeinander folgend vollkommen verflüssigt und abgekühlt, während das andere durch die Anschlussleitung
58 abgeleitete Teil durch das Ventil 59 strömt und bis zur Erreichung des genannten höheren Zwischendruckes von 20 Bar
entspannt wird, so dass es gleichzeitig zum Teil verdampft wird* Das
untergekühlte durch die Leitung 49 des Wärmeaustauschers 6 strömende flüssige Medium verlässt diesen Wärmeaustauscher durch die Leitung
50 mit einer Temperatur von z.B. -650C und einem absoluten Druck von
z.B. etwa 28 Bar, wobei es dann durch das Ventil 51 entspannt wird. Diese Entspannung bewirkt die Abkühlung des Mediums auf eine Temperatur
von z.B. -700C sowie die Herabsetzung seines absoluten Druckes
auf etwa 3,5 Bar, worauf das entspannte Medium in die Verteilungs-Zerstäubungsvorrichtung
53 gelangt. Dort wird es z.B. in Form von Strahlen in den Innenraum 54 des Mantels des Wärmeaustauschers 6
zerstäubt. Das zerstäubte Medium fliesst durch die Verdampfungsdurchflussleitung,
die durch den genannten Innenraum 54 gebildet ist, und zwar entgegengesetzt zur der gemeinsamen Strömungsrichtung
der durch die Leitungen 19 und 49 geförderten Medien, wobei es mit diesen Leitungen dabei in unmittelbarer Berührung steht. Dabei findet
zwischen den durch die Durchflussleitungen 19 und 49 geförderten Medien einerseits und dem in dem Innenraum 54 zerstäubten Hilfskühlmedium
andererseits ein Wärmeaustausch statt, so dass das Hilfskühlmedium
durch seine Erwärmung weiter verdampft wird, während die Medien der Durchflussleitungen 19 und 49 auf diese Weise abgekühlt
werden, so dass in der Durchflussleitung 19 das Hauptkühlmedium zumindest teilweise verflüssigt wird und dass in der Durchflussleitung
49 das Hilfskühlmedium erst vollkommen verflüssigt und dann untergekühlt wird. Das Hilfskühlmedium, welches in dem Innenraum 54 des
Wärmeaustauschers 6 verdampft worden ist, verlässt den genannten Wärmeaustauscher durch die Auslassöffnung 55 mit einer Temperatur
von etwa +300C und einem niedrigen Druck von z.B. 3 Bar, um anschliessend
durch die Leitung 56 bis zur Ansaugöffnung des ersten
Verdichters 38a gefördert zu werden, so dass der Kühlungszyklus 3 sich wiederholen kann.
Die entspannte flüssige Fraktion des Hilfskühlmediums vereinigt sich stromabwärts des Ventiles 66 in dem Anschlusspunkt" 67
mit der aus dem Ventil 59 auslaufenden zum Teil verdampften Fraktion, vermischt sich mit letzterer, wobei dieses Gemisch aus jeweils
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einer gasförmigen und einer flüssigen Phase durch den Köhler 60 flifisst ind dabei mit dem Hilfskühlmedium einerseits und mit dem feuchten
natürlichen Erdgas andererseits einem Wärmeaustausch ausgesetzt wird. Das feuchte natürliche Erdgas strömt durch den Hihlar durch die
innere Durchflussleitung 74, und zwar entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung
des Hilfskühlmediums. Das feuchte natürliche Erdgas
GN gelangt zum Kühler 60 durch die Leitung 68 mit einer Temperatur von z.B. etwa +350C und einem absoluten Druck von z.B. etwa 48 Bar
und wird dort abgekühlt, so dass seine Feuchtigkeit zumindest teilweise
kondensiert wird. Dieses Gas verlässt den Kühler durch die Leitung 69 mit einer Temperatur von z.B. etwa +200C und einem absoluten
Druck von z.B. etwa 47 Bar im verhältnismässig trockenen Zustand, wird dann weiter entwässert und anschliessend bis zu der Zufuhrleitung
7 des Kreislaufes 1 zugeleitet, wobei wegen den Ladeverlusten sein Druck zu diesem Zeitpunkt auf 45 Bar herabgesetzt
worden ist. In dem Kühler 60 wird das Hilfskühlmedium durch Wärmeaustausch mit dem feuchten natürlichen Erdgas erwärmt und dabei
teilweise verdampft, so dass es aus dem Kühler 60 mit einer Temperatur von z.B. etwa +300C und einem höheren mittleren Druck von
z.B. 20 Bar ausläuft, um sich durch die Leitung 61 in dem Anschlusspunkt 62 mit der zumindest teilweise kondensierten, durch die Leitung
43 des Kondensor 42 geförderten Fraktion des Hilfskühlmediums
zu vereinigen. Dieses wiederhergestellte Gemisch jeweils aus einer gasförmigen und einer flüssigen Phase wird erneuert in dem Phasenabscheider
44 einer Abscheidung ausgesetzt, so dass der Kühlungszyklus 3 sich wiederholen kann
Man müsste folgendes bemerken : da das flüssige Teil des einen hohen Druck aufweisenden Hilfskühlmediums durch die Pumpe 64
in die Leitung 65 wieder in Umlauf gebracht wird, können in dem
feuchten natürlichen Erdgas während dessen Durchfluss durch den Kühler 60 die Bildung und Ausfällung von Hydraten verhindert werden,
zumal trotz der Entspannung in dem Ventil 59 durch die Zufuhr der flüssigen durch die Leitung 65 geförderten Fraktion (Anschlusspunkt
67) die Temperatur des Hilfskühlmediums mindestens annähernd aufrechterhalten wird.
Bei den Wärmeaustauschern 4 und 6 handelt es sich um Austauscher mit Wickelrohrbündeln, während der Wärmeaustauscher 5 z.B. ein
Plattenaustauscher ist.
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Das in Figur 2 gezeigte System unterscheidet sich von jenem der Figur 1 durch folgende Merkmale : der Wärmeaustauscher 6 ist
vorzugsweise ein Plattenaustauscher und am Ausgang des Druckreduzierventiles 51 ist die Leitung 52 an eine Verdampfungsdurchflussleitung
mit eingeschlossener Strömung 75 des Wärmeaustauschers 6 angeschlossen, welche zwischen den Leitungen 52 und 56 eingeschaltet
ist. Andererseits ist in dem Wärmeaustauscher 6 eine zusätzliche Verdampfungsdurchflussleitung mit eingeschlossener Strömung 76
vorgesehen, deren stromabwärts liegendes Ende durch eine Leitung mit der Ansaugöffnung des zweiten Verdichters 38b verbunden ist und
deren stromaufwärts liegendes Ende über eine Leitung 78 an den Ausgang
eines anderen Druckminderers, wie z.B. eines Ventiles oder dergleichen 79 angeschlossen ist. In einem zwischenliegenden Punkt 81
der Leitung 50 zwischen dem Ventil 51 und der Durchflussleitung ist der Eingang des Ventiles 79 durch die Leitung 80 im Nebenschluss
geschaltet. Am Ausgang des Zwischenkühlers 40 zwischen den jeweils ersten und zweiten Verdichtern 38a und 38b ist die Leitung 39 an
einen zwischenliegenden Punkt 32 der Leitung 77 zwischen der Verdampfungsdurchflussleitung
76 und dem zweiten Verdichter 38b angeschlossen.
In diesem System ist die Zusammensetzung des Hauptkühlmediums im wesentlichen die gleiche wie in dem System gemäss der Figur
1, während die mengenmässige molare Zusammensetzung des Hilfskühlmediums
z.B. die folgende ist :
- Methan CH4 0 bis 10 %,
- Äthylen C3H4 oder Äthan C2H5 3Q blfl ?0 ^
- Propylen CUHg oder Propan C3H8 10 bis 60 %,
- Isobutan oder Normalbutan C4H10
und weniger flüchtige Kohlenwasserstoffe 0 bis 20 %.
Die jeweiligen Arbeitsweisen des Kreislaufes 1 für das zu verflüssigende Gas und des Kreislaufes 2 für das Hauptkühlmedium
sind unverändert, während die Arbeitsweise des Kreislaufes 3 für das Hilfskühlmedium folgenderweise abgeändert ist : das flüssige
untergekühlte durch die Leitung 50 fliessende Hilfskühlmedium teilt sich in dem Anschlusspunkt 81 in zwei gleichlaufende Teilströme,
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von welchen der erste durch das Ventil 51 verläuft, dort entspannt
und gleichzeitig bis zu einer Temperatur von z.B. etwa -700C abgekühlt
wird, wobei sein absoluter Druck z.B. auf etwa 3 Bar herabgesetzt wird. Dieser Teilstrom fliesst dann durch die Durchflussleitung
75, verdampft sich durch Wärmeaustausch in Gegenstrom mit den
, durch die Leitungen 19 und 49 strömenden Medien weiter und verlässt
den Wärmeaustauscher 6 durch die Leitung 56 z.B. mit einer Temperatur
von +300C und einem niedrigen Druck von etwa 2,5 Bar. Der andere
Teilstrom, der durch die Leitung 80 abgeleitet ist, strömt durch das Ventil 79 und wird durch letzteres auf einen absoluten
Druck von z.B. etwa 10 Bar entspannt. Er wird dann durch die Durchflussleitung 76 weitergeleitet und verdampft sich durch Wärmeaustausch
im Gegenstrom mit dendireb. die Leitungen 19 und 49 geförderten
Jeweils Haupt- und Hilfskühlmedien weiter. Dieser zweite vollkommen
verdampfte Teilstrom fliesst durch die Leitung 77 aus der Durchflussleitung 76 mit einer Temperatur von z.B. +300C und einem geringeren
mittleren Druck von z.B. 9 Bar, welcher dem Verdrängungsdruck des ersten Verdichters 30a in der Leitung 39 entspricht. Dieser
Teilstrom vereinigt sich im Punkt 82 mit dem gasförmigen Hilfskühlmedium,
welches von dem Zwischenkühler 40 herrührt, wobei diese miteinander vereinigten Ströme durch den zweiten Verdichter 38b
angesaugt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Kühlmedium bei drei unterschiedlichen Druckwerten verdampft, und zwar dem Niederdruck
an der Ansaugseite des ersten Verdichters 38a, einem ersten mittleren Druck bzw. sogenannten unteren Zwischendruck zwischen dem ersten
und dem zweiten Verdichter jeweils 38a und 38b sowie einem zweiten mittleren Druck bzw. sogenannten höheren Zwischendruck, der zwischen
dem zweiten Verdichter 38b und dem letzten bzw. dritten Verdichter 38c herrscht.
Das in Figur 3 gezeigte System unterscheidet sich von demjenigen der Figur 2 durch folgendes Merkmal : das Hauptkühlmittel,
welches in dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 durch Wärmeaustausch
mit dem Hilfskühlmedium in dem Wärmeaustauscher 6 einer einzelnen Vorkühlung ausgesetzt wird, ist in diesem Fall aufeinander folgend
zweimal abgekühlt, und zwar durch Wärmeaustausch mit Hilfe von zwei Wärmeaustauschern 6a und 6b, in welchen die jeweiligen Durchflussleitungen
des Hauptkühlmittels 19a und 19b über eine eingeschaltete
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Leitung 83 in Serie geschaltet sind, wobei das stromabwärts gerichtete
Ende der Leitung 19b mit der Leitung 20 verbunden ist, welche zu dem Phasenabscheider 21 führt. Der Durchflussleitung 49 für das
Hilfskühlmedium in dem Austauscher 6 in Figur 2 entspricht in diesem
Ausführungsbeispiel die Durchflussleitung 49a des ersten Wärmeaustauschers 6a, während stromabwärts des Abzeigpunktes 81 die Leitung
50 mit dem stromaufwärts liegenden Ende der Leitung 49b des zweiten Wärmeaustauschers 6b verbunden ist, wobei das stromaufwärts gerichtete
Ende der vorgenannten Leitung 49b sich über die Leitung 50' an den Eingang des Druckreduzierventils 51 anschliesst. Da die jeweiligen
Verdampfungen des flüssigen Hilfskühlmediums, welches mit Hilfe
der Ventile 51 und 79 bei zwei unterschiedlichen jeweils niedrigen und mittleren Druckwerten entspannt wird, sich in beiden voneinander
getrennten Wärmeaustauschern 6a und 6b fortsetzen, können in diesem Fall die Leitungen 52 und 78 für die entsprechenden Teilströme des
entspannten Hilfskühlmediums jeweils an Verteilungs- bzw. Zerstäubungsvorrichtungen
wie z.B. 53b und 53 a angeschlossen werden, welche jeweils in den Innenräumen 54b und 54a der Aussenmäntel der Wärmeaustauscher
6b und 6a münden, wobei mindestens eine oder jede Leitung 52 oder 78 an eine Verdampfungsdurchflussleitung mit eingeschlossener
Strömung, die in den jeweiligen Wärmeaustauschern 6b und 6a angeordnet ist, angeschlossen werden könnte.
Die jeweiligen Kühlmedien, d.h. das leichte Hauptkühlmedium und das schwere Hilfsmedium weisen jeweils im wesentlichen die
gleiche relative qualitative und mengenmässige Zusammensetzung wie
in dem System gemäss Figur 2 auf.
Das Hilfskühlmedium verlässt durch die Leitung 50 die Durchflussleitung
49a des Wärmeaustauschers 6a im untergekühlten flüssigen Zustand z.B. mit einer Temperatur von -100C und einem absoluten
Druck von z.B. etwa 29 Bar. Der durch die Leitung 78 aus dem Ventil
79 ausströmende entspannte Teilstrom besitzt z.B. eine Temparatur von etwa -15°C und einen absoluten Druck von etwa 10 Bar ; dieser
Strom wird in 53a in den Innenraum 54a des Wärmeaustauschers 6a verteilt und verdampft sich durch ^Wärmeaustausch im Gegenstrom mit den
durch die Leitungen 19a und 49a strömenden Medien weiter und läuft
It
durch die Öffnung 55a des Mantels dieses Wärmeaustauschers z.B. mit
einer Temperatur von etwa +300C und einem mittleren unteren Druck
von etwa 9 Bar aus. Der andere untergekühlte flüssige Teilstrom des
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Hilfsktthlmediums fliesst ausgehend von dem Abzweigpunkt 81 durch die
Durchflussleitung 49b des Wärmeaustauschers 6b, wird dort weiter untergekühlt und läuft durch die Leitung 50* z.B. mit einer Temperatur
von -65°C und einem absoluten Druck von z.B. etwa 28 Bar aus, um
dann durch das Druckreduzierventil 51 entspannt zu werden und auf diese Weise einer Herabsetzung seiner Temperatur auf z.B. -700C und
seines absoluten Druckes auf z.B. 3 Bar ausgesetzt zu werden. Dieser entspannte Teilstrom wird dann in 53b in den inneren Raum 54b des
Wärmeaustauschers 6b hineingespritzt und verdampft sich dabei durch Wärmeaustausch mit den jeweils durch die Durchflussleitungen 19 und
49b strömenden Medien weiter, wobei er auf diese Weise letztgenannte Medien abkühlt. Dieser zweite auf diese Weise verdampfte Teilstrom
verlässt den Innenraum 54b des Wärmeaustauschers 6b durch dj.e
Ablauföffnung 55b und fliesst dann durch die Leitung 56 mit einer
Temperatur von z.B. etwa -15°C und einem absoluten Druck von z.B. etwa 2,5 Bar. Man kann feststellen, dass das gasförmige, einen niedrigen
Druck aufweisende Hilfskühlmedium, welches der Ansaugseite
des ersten Verdichters 38a zugeführt wird, in der Leitung 56 eine
tiefere Temperatur (-150C) als bei der Ausführungsform der Figur 2
(+300C) aufweist.
Die in Figur 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich hauptsächlich von jener der Figur 2 durch die Anordnung eines zusätzlichen
kälteerzeugenden Wärmeaustauschers 48 zur Vorkühlung des verhältnismässig trockenen zu verflüssigenden Gases, welcher stromaufwärts
des kälteerzeugenden Wärmeaustauschers 5 zur Abkühlung des Gases in die Gaszufuhrleitung 7 eingeschaltet ist. Dieser Wärmeaustauscher
84, z.B. ein Plattenaustauscher, umfasst wenigstens eine
Gasdurchflussleitung 85, die mit ihrem stromaufwärts liegenden Ende an die Leitung 7 angeschlossen und durch ihr gegenüber liegendes
Ende über eine Verbindungsleitung 7' mit dem stromaufwärts liegenden Ende der Durchflussleitung 8 des Wärmeaustauschers 5 verbunden
ist. Dieser Austauscher 84 enthält ausserdem mindestens eine Abflussleitung
86 und eine Durchflussleitung 87 zur Verdampfung des Hilfskühlmediums, die sich mindestens teilweise gleichlaufend zu
der Strömungsrichtung der Durchflussleitung 85 erstrecken und miteinander in Reihe angeschlossen sind. Die Abflussleitung 86 ist mit
ihrem stromaufwärts liegenden Ende aber eine Leitung 88 mit einem zwischengeschalteten Anschlusspunkt 89 der Leitung 48 zwischen der
Durchflussleitung 49 und dem Anschlusspunkt 57 verbunden. Das gegen-
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Über liegende Ende der Abflussleitung 86 ist über eine Leitung 90 mit dem Eingang eines Druckminderers wie z.B. eines Druckreduzierventils
91 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 92 an das stromaufwärts liegende Ende der Durchflussleitung mit eingeschlossener
Strömung 87 angeschlossen ist, die mit ihrem stromabwärts liegenden Ende über eine Leitung 93 mit der Ansaugseite des zweiten
Verdichters 38b in Verbindung gesetzt ist. Die Leitung 39 am Ausgang des Zwischenkühlers 40 und die Leitung 77 sind jeweils an den
Punkten 82 und 94 der Leitung 93 angeschlossen»
Die Kühlmedien, d.h. das leichte Hauptmedium und das schwere Hilfsmedium weisen in diesem Fall jeweils im wesentlichen die
gleiche relative qualitative und mengenmässige Zusammensetzung wie die entsprechenden Kühlmedien der Ausführungsform gemäss Figur 2
auf, wobei die Kreisläufe 1 und 2 ebenfalls ähnlich wie die entsprechenden Kreisläufe dieser Ausführungsform arbeiten. In dem vorliegenden
Fall ist die Funktion des Kreislaufes 3 wie folgt abgeändert.
Das zu verflüssigende Gas, welches im relativ trockenen Zustand ist und eine Temperatur von z.B. +200C und einen absoluten
Druck von z.B. etwa 45 Bar aufweist, wird durch die Leitung 7 zugeführt, durch die Durchflussleitung 85 des Wärmeaustauschers 84 geleitet
und dort vorgekühlt, so dass seine Temperatur auf z.B. etwa -15°C und sein Druck auf z.B. etwa 44,5 Bar durch Wärmeaustausch
mit dem durch diesen Wärmeautauscher strömenden Hilfskühlmedium herabgesetzt werden. Das vorgekühlte Gas gelangt durch die Leitung 7'
in den kälteerzeugenden Wärmeaustauscher 5, wobei eine physische und wärmedynamische Behandlung den vorangehenden Erläuterungen entspricht
.
Ein Teil des zumindest zum grössten Teil verflüssigten, stromabwärts des Anschlusspunktes 57 durch die Leitung 48 zugeführten
Hilfskühlmediums wird in 89 durch die Leitung 88 abgeleitet und fliesst durch die Leitung 86 des Vorkühlungswärmeaustauschers 84,
so dass dieses Teil durch Wärmeaustausch mit mindestens einem Teil von ihm selbst erst verflüssigt und dann untergekühlt wird. Dieses
flüssige untergekühlte Teil verlässt die Leitung 86 durch die Leitung
90 und weist dabei eine Temperatur von -15°C und einen absoluten Druch von z.B. etwa 29 Bar auf, um dann durch das Ventil 91 ent-
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spannt und dabei auf eine Temperatur von z.B. etwa -20°^ und gleichzeitiger
Herabsetzung seines Druckes auf z.B. etwa 10 Bar abgekühlt zu werden. Dieses entspannte Teil des Hilfskühlmediums verlässt das
Ventil 91 durch die Leitung 92, strömt durch die Durchflussleitung mit eingeschlosser Strömung 87 hindurch und wird durch Wärmeaustausch
im Gegenstrom mit den in die Leitungen 85 und 86 fliessenden Medien vollkommen verdampft, so dass in der Durchflussleitung 85
die Vorkühlung des natürlichen Erdgases einerseits und in der Leitung
86 die gesamte Verflüssigung und Unterkühlung des entsprechenden Teiles des Hilfskühlmediums hervorgerufen werden. Dieses vollkommen
verdampfte Teil des Hilfskühlmediums verlässt durch die Leitung 93 den Wärmeaustauscher 84 mit einer Temperatur von z.B. +300C
und einem geringeren mittleren Druck von z.B. 9 Bar und vereinigt sich dann in den Anschlusspunkten 94 und 92 mit den verdampften Anteilen
des Hilfskühlmediums, welche durch die Leitungen 77 und 39
zugeführt werden. Die auf diese Weise vereinigten Ströme des gasförmigen Hilfskühlmediums werden darm durch den Zwischenverdichter
38b angesaugt.
Das System der Figur 4 zeigt, dass die Verdichtungsleistung zwischen dem Hauptkühlmediumkreislauf 2 und dem Hilfskühlmediumkreislauf
3 verteilt werden kann, wobei einer dieser Kreisläufe gegebenenfalls in stärkerem Masse als der andere belastet werden musc.
In dem vorliegenden Pail ist die Verdichtungsleistung in beiden
Kreisläufen 2 und 3 gleichwertig, jedoch ist der Hilfskühlmediumkreislauf stärker als bei dem Ausführungsbeispiel dor Figur 2 belastet.
Das System nach Figur 4 kann z.B. zwei krafterzeugende Maschinen
zum Antrieb der Verdichter in den jeweiligen Kreisläufen 1 und 2 umfassen, und zwar :
- eine Maschine zum einzelnen Antrieb des Verdichters 15a,
- eine Maschine zum einzelnen Antrieb des Verdichters 15b,
- eine Maschine zum einzelnen Antrieb des Verdichters 38a, und
- eine Maschine zum gemeinsamen Antrieb beider Verdichter 38b und 38c, die in diesem Fall durch ihre Wellen miteinander mechanisch
gekuppelt sind.
130035/0609
Die Verdampfungsdurchflussleitung mit eingeschlossener Strömung 87 des Wärmeaustauschers 84 kann gegebenenfalls durch den Innenraum
95 des Aussenmantels des Wärmeaustauschers 84 ersetzt werden, wobei die Leitung 92 dann an eine Vorrichtung zur Zerstäubung
von Strahlen angeschlossen ist, welche in dem Wärmeaustauscher angeordnet ist und unmittelbar in den Innenraum 95 hinein mündet, so
dass das Hilfskühlmedium darin entgegengesetzt zu den durch die Leitungen 85 und 86 geförderten Medien strömt und dabei durch unmittelbare
Berührung diese Leitungen spült.
Das in Figur 5 gezeigte System ist denjenigen der Figur 3
ähnlich aufgebaut und umfasst jedoch zusätzlich einen kälteerzeugenden Wärmeaustauscher 84 zur Vorkühlung des Gases, ähnlich wie das in
Figur 4 gezeigt ist, wobei hier der Plattenaustauscher der Figur 4 durch einen Wärmeaustauscher mit Bündeln von gewickelten Leitungen
ersetzt ist. Das entspannte Hilfskühlmedium, welches durch die Zerstäubungsvorrichtung
96 in den Innenraum 95 verteilt wird, fliesst dann entgegengesetzt zu der gemeinsamen Strömungsrichtung der durch die
Durchflussleitungen 85 und 86 geförderten Medien und ist dabei mit diesen Leitungen in unmittelbarer Berührung gesetzt, so dass ein
Wärmeaustausch stattfindet, der die Verdampfung des Mediums und gleichzeitig die Abkühlung des natürlichen Gases jeweils in der
Durchflussleitung mit eingeschlossener Strömung 85 und der Durchflussleitung mit eingeschlossener Strömung 86 für das Hilfskühlmedium
bewirkt. Das Hilfskühlmedium, welches in dem Innenraum 95 vollkommen verdampft worden ist, wird dann durch die Auslassöffnung 97
des Wärmeaustauschers 84 in die Leitung 93 geleitet, wie das schon erläutert worden ist. Das verhältnismässig trockene natürliche Erdgas
wird über die Zufuhrleitung 7 mit einer Temperatur von z.B. etwa
+200C und einem absoluten Druck von etwa 46 Bar in den Wärmeautauscher
84 geleitet und in letzterem unter einem Druck von z.B. etwa 45 Bar bis zu einer Temperatur von z.B. -150C vorgekühlt. Die Arbeitsweise
der jeweiligen Kreisläufe 1, 2 und 3 ist die gleiche wie
in den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Auf der folgenden Tabelle sind einerseits der jeweilige Leistung sbedarf der Verdichter und Pumpen des Hauptkühlmediumkreislaufes
und Hilfskuhlmediumkreislaufes sowie die relative Kraftersparnis
im Vergleich zu dem Gesamtleistungsbedarf der Verdichter einer schon bekannten Anlage angegeben :
130035/0609
- 50 -
-38-
| Betreffendes System | Gesamte Verdich tungslei stung in kW |
Gesamte Krafter sparnis im Ver gleich zu der schon bekannten Technik, in % ausgedrückt |
| Schon bekannte Technik Gemäss der Figur 1 der Erfindung Gemäss der Figur 2 der Erfindung Gemäss der Figur 3 der Erfindung Gemäss der Figur 4 der Erfindung Gemäss der Figur 5 der Erfindung |
73.250 68.970 66.440 65.590 65.910 65.190 |
5,85 9,30 10,45 10,02 11,00 |
Diese Tabelle zeigt nur beispielsweise und in nicht einschränkender
Weise, dass mit dem in Figur 5 dargestellten System der vorliegenden Erfindung die höchste Kraftersparnis, die 11 %
beträgt, erzielt werden kann.
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Claims (13)
- PATENTANSPRÜCHEVerfahren zur Abkühlung und Verflüssigung eines verhältnismässig trockenen Gases mit niedrigem Siedepunkt durch Wärmeaustausch mit mindestens einem Teil eines leichten Hauptkühlmediums, welches durch Wärmeaustausch mit einem schweren Hilfskühlmedium mindestens bis zur Erreichung seiner Teilverflüssigung vorgekühlt wird, wobei beide Kühlmedien Bestandteile einer Integrierten Kühlungskaskade aus mindestens zwei Kühlmitteln sind, in welcher jedes Kühlmedium aus einem Gemisch mehrerer Substanzen mit jeweils abnehmender Flüchtigkeit besteht und gemäss einem Kühlungszyklus in geschlossenem Kreis in Umlauf gebracht wird, um folgenden Verfahrensschritten ausgesetzt zu werden : mindestens einer Verdichtung bis zur Erreichung des gasförmigen Zustande ausgehend von einem niedrigen Druck bis zu einem höheren Druck, mindestens einer Vorkühlung gegebenenfalls mit zumindest Teilkondensierung bei dem genannten höheren Druck durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmedium äusseren Ursprungs, mindestens einer Selbstkühlung mit vollkommener Verflüssigung und anschliessend Unterkühlung sowie dann einer Entspannung auf den genannten niedrigen Druck zum nachträglichen Wärmeaustausch (mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung) in Gegenstrom einerseits mit ihm selbst vor dessen Entspannung und andererseits mit dem anderen Kühlmedium bzw. dem genanten Gas, um letzteres mindestens teilweise zu verflüssigen, wobei dessen auf diese Weise erwärmter Niederdruckdampf schliesslich wieder in Umlauf gebracht und wieder komprimiert wird, dadurch gekennzeichnet , dass es darin besteht, für eine gleichwertige Menge behandelter Produkte die durch die Verdichtung wenigstens der Kühlmedien aufgenommene Leistung zu verringern und zu diesem Zweck die Verdichtung wenigstens des Hilfskühlmittels, welches zur Abkühlung des Hauptkühlmediums eingesetzt ist, in mehreren getrennten aufeinander folgenden Schritten zur Verdichtung fortschreitend zunehmender Mediummengen und schliesslich der gesamten Menge des Hilfskühlmediums bei jeweils unterschiedlichen Drucken, und zwar mindestens bei einem mittleren oder Zwischendruck und einem hohen Druck durchzu-130Ö3S/Ö6Ö9 .....-=,--,·"fähren, wobei mindestens nach der vorletzten Verdichtung die genannte Teilkondensierung vollzogen wird ; dann mehrere voneinander getrennte Anteile des einen hohen Druck aufweisenden Hilfskilhlmediums jeweiligen Entspannungen bis zur Erreichung mindestens eines mittleren Druckes sowie anschliessend des genannten Niederdruckes auszusetzen, welchen Entspannungen jeweils mindestens eine zum grössten Teil erfolgende Verdampfung bei dem entsprechenden herabgesetzten Druck gefolgt sind ; den zu entspannenden und bei dem genannten Niederdruck zumindest teilweise zu verdampfenden Anteil sowie mindestens einen oder jeden zu entspannenden und bei einem entsprechenden Zwischendruck zu verdampfenden weiteren Anteil, vor dessen aufeinander folgenden Entspannungs- und Verdampfungsschritten durch Wärmeaustausch im Gegenstrom mit mindestens einem Teil von ihm selbst, welches durch diesen Wärmeaustausch vorher schon entpannt und verdampft worden ist, jeweils in flüssigen Zustand unterzukühlen, worauf jeder auf diese Weise mindestens zum grössten Teil verdampfte Anteil anschliessend wieder in Umlauf gebracht und wieder komprimiert wird ; die Verdampfung bei dem letzten mittleren bzw. Zwischendruck dabei insbesondere durch Wärmeaustausch mit dem ursprünglich im nassen Zustand vorliegenden Gas durchzuführen und auf diese Weise dessen relative Entwässerung durch zumindest Teilkondensierung seiner Feuchtigkeit herbeizuführen, während jeder entspannte und untei einem anderswertigen niedrigeren Druck verdampfte vorgenannte Anteil mit dem Hauptkühlmittel einem Wärmeaustausch im Gegenstrom ausgesetzt wird, um letzteres abzukühlen und/oder mindestens teilweise zu kondensieren.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das bei dem genannten hohen Druck zumindest teilweise kondensierte Hilfskühlmittel aufeinander folgend vollkommen verflüssigt und untergekühlt wird, um danach zwecks nachträglichen Wärmeaustausches (mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung) in Gegenstrom mit ihm selbst vor dessen Entspannung sowie mit dem genannten Hauptkühlmedium bis zum genannten Niederdruck entspannt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass für das Hilfskühlmedium und das genannte Gas folgende Schritte vorgesehen sind :Durchführung des vorletzten Verdichtungsschrittes mit einem Teil des genannten Hilfskühlmediums ;Abscheidung der gesamten Menge des zumindest teilweise kondensierten Hilfskühlmediums in zwei Phasen, und zwar eine gasförmige Phase und eine flüssige Phase, bei dem letzten Zwischendruck ;Durchführung des letzten Verdichtungsschrittes mit zwei voneinander getrennten aber gleichzeitigen Verdichtungen jeweils der gasförmigen und flüssigen Phase bis zur Erreichung des genannten hohen Druckes ;Vereinigung der einen hohen Druck aufweisenden gasförmigen Phase mit wenigstens dem grössten Teil der einen hohen Druck aufweisenden flüssigen Phase zur Bildung eines ersten Teilstromes in gemischtem Zustand ;Kondensierung wenigstens des grössten Teiles des ersten Teilstromes durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel vorzugsweise äusseren Ursprungs ;Anzapfung eines Anteiles des ersten Teilstromes, welche mindestens zum Teil vollkommen verflüssigt, untergekühlt, dann auf den genannten Niederdruck entspannt und anschliessend in Gegenstrom mit ihm selbst vor dessen Entspannung einerseits und mit dem Hauptkühlmedium andererseits einem Wärmeaustausch ausgesetzt wird, um danach den Niederdruckdampf auf einen höheren Druck wieder zu komprimieren, wobei gleichzeitig mit diesem Wärmeaustausch eine Verdampfung stattfindet ;gleichzeitige aber getrennte Entspannung des anderen Anteiles des ersten Teilstromes einerseits und des restlichen einen hohen Druck aufweisenden Teiles der genannten flüssigen Phase bis zur Erreichung des genannten letzten Zwischendruckes ;Vereinigung des anderen entspannten und verdampften Anteiles mit dem restlichen entspannten Teil der flüssigen Phase zur Bildung eines zweiten Teilstromes in gemischtem Zustand sowie13oÖ3S/06öi lGiNAL inspected3046543Erwärmung und Verdampfung des grössten Teiles desselbens durch Wärmeaustausch mit dem genannten Gas ;- Rückfluss des zweiten zum grössten Teil verdampften Teilstromes und Vereinigung desselbens mit dem erstgenannten Anteil des ersten Teilstromes, weither bei dem letzten Zwischendruck zumindest teilweise kondensiert worden ist, bevor eine Phasenabscheidung durchgeführt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass mindestens ein Teil des erstgenannten einen hohen Druck aufweisenden Anteiles des ersten Teilstromes nach vollkommener Verflüssigung und Unterkühlung in mindestens zwei Fraktionen geteilt wird, welche danach voneinander getrennt, entspannt und jeweils bei dem genannten Niederdruck und einem mittleren Zwischendruck, der geringer als der letzte Zwischendruck ist, parallel verdampft werden, wobei diese so entspannte und verdampfte Fraktionen durch Wärmeaustausch in Gegenstrom mit ihnen selbst vor deren Entspannung einerseits und mit dem Hauptkühlmittel andererseits verdampft werden, während der genannte Niederdruck nach Wiederkomprimierung und anschliessender Vorkühlung bei dem genannten mittleren Druck mit dem Dampf, da? den mittleren Druck aufweist, vereinigt wird, um auf diese Weise den ersten Teilstrom, welcher dann bei einem höheren Zwischendruck wieder komprimiert wird, wiederherzustellen.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch die Vorkühlung des verhältnismässig trockenen Gases durch Wärmeaustausch mit dem genannten Hilfskühlmedium.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass ein anderes Teil des erstgenannten Anteiles des ersten einen hohen Druck aufweisenden Teilstromes aufeinander folgend vollkommen verflüssigt, untergekühlt, dann entspannt und bei dem genannten mittleren Druck verdampft wird, wobei dieser so entspannte Teil durch Wärmeaustausch mit ihm selbst vor dessen Entspannung einerseits und mit dem verhältnismässig trockenen Gas andererseits verdampft wird, um letzteres vorzukühlen, und dass die einen mittleren Druck aufweisenden Dämpfe, die jeweils von der entsprechenden vorgenannten Fraktion13ÖÖ35/06Ö9und dem genannten anderen Teil herrühren, mit dem genannten vorgekühlten einen mittleren Druck aufweisenden Dampf vereinigt werden, um anschliessend auf den höheren Zwischendruck gemeinsam komprimiert zu werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die genannte Vorkühlung des Hauptkühlmediums durch zwei aufeinander folgende fortschreitend zunehmende Kühlungsschritte durchgeführt wird und dass wenigstens ein Teil des ersten genannten Anteiles des ersten Teilstromes aufeinander folgend vollkommen verflüssigt, untergekühlt und in zwei Fraktionen geteilt wird, von welchen die erste zwecks nachträglichen Wärmeaustausches (mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung) in Gegenstrom mit dem genannten Anteil vor dessen Entspannung einerseits und mit dem Hauptkühlmedium andererseits, um letzteres ein erstes Mal abzukühlen, bis zu einem mittleren Druck entspannt wird, während die zweite Fraktion zusätzlich untecgekühlt und zwecks nachträglichen Wärmeaustausches (mit demzufolge gleichzeitiger Verdampfung) im Gegenstrom mit ihr selbst vor deren Entspannung einerseits und mit dem vorgekühlten Hauptkühlmedium andererseits, um letzteres weiter abzukühlen, bis zu dem genannten Niederdruck entspannt wird ; und dass der genannte Niederdruckdampf wieder in Umlauf gebracht wird, um auf den genannten mittleren Druck wieder komprimiert zu werden und nach Vorkühlung durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel vorzugsweise äusseren Ursprungs mit dem einen mittleren Druck aufweisenden Dampf der genannten ersten Fraktion vereinigt und auf den letztgenannten Zischendruck wieder komprimiert zu werden.
- 7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch die Vereinigung der einen mittleren Druck aufweisenden Dämpfe, die jeweils von der ersten Fraktion eines Teiles des erstgenannten Anteiles des ersten Teilstromes sowie von dem anderen Teil des genannten Anteils herrühren, bevor die Wiederkomprimierung auf den letzten Zwischendruck durchgeführt wird.
- 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das leichte Hauptkühlmedium folgende molare Zusammensetzung aufweist :13GÖäS/O$0§ ORIGINAL INSPECTED■6- i f :- Stickstoff N2 0 bis 10 %,- Methan CH4 30 bis 60 %,- Äthylen C2H, oder Athan C2Hg 30 bis 60 %,- Propylen C Hg, Propan C,Hg, Butan
und weniger flüchtige Kohlenwasserstoffe 0 bis 20 %. - 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das das schwere Hilfskühlmedium folgende molare Zusammensetzung aufweist :- Methan CH, 0 bis 10 % oder bis 15 %,- Ithylen C2H4 oder !than C2Hg 30 bis 65 % oder bis 70 %,- Propylen C Hg oder Propan C,HQ 10 bis 60 %,- Isobutan oder Normalbutan C4H10
und weniger flüchtige Kohlenwasserstoffe 0 bis 20 % oder bis 30 %. - 10. Anlage zur IXirchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, die mindestens folgende Kreisläufe umfasst : einerseits einen insbesondere offenen Kreislauf (1) für das zu verflüssigende Gas ; andererseits einen geschlossenen Kreislauf (2) für das Hauptkühlmedium, welcher über kälteerzeugende Wärmeaustauscher (4, 5), die jeweils zur Verflüssigung, Unterkühlung und Vorkühlung dienen und Bestandteile einer integrierten Kühlungskaskade mit mindestens zwei Kühlmedien, und zwar mit einem Hauptkülmedium und einem Hilfskühlmedium bilden, mit dem genannten Gaskreislauf zwecks Wärmeaustausches zusammenwirkt ; und schliesslich einen geschlossenen Kreislauf (3) für das Hilfskühlmedium, welcher mit Hilfe von mindestens einem kälteerzeugenden Wärmeaustauscher (6) zur Vorkühlung und mindestens Teilverflüssigung des Hauptkühlmittels mit dem Hauptkühlmittelkreislauf zwecks Wärmeaustausches zusammenwirkt ixaj, mindestens aus folgenden Elementen besteht : mindestens einem Verdichter (38) für das gasförmige Medium, einem Kondensor-Kühler (42) mit einem Kühlmedium vorzugsweise äusseren Ursprungs, einem Abflussrohr (49) zur vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung, welches durch den Vorkühlungswärmeaustauscher (6) verläuft und sich im allgemeinen in die gleiche Richtung wie die Durchflussleitung (19) des Hauptkühlmediums in diesem Austauscher erstreckt, einem130Ö3S/0809ersten Druckminderer bzw. Druckreduzierventil (50) am stromabwärts liegenden Ende des genannten Abflussrohres (49), welcher bzw. welches mit einer Verdampfungsdurchflussleitung (54) verbunden ist, die ihrerseits durch den Vorkühlungswärmeaustauscher (6) verläuft und bis zur Niederdruckansaugseite des genannten Verdichters (38) geführt ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Ausgang (43) des Kondensor-Kühlers (49) mit dem Eingang eines Phasenabscheiders (44) verbunden ist, dessen Dampfsammelgefäss mit der Ansaugseite (45) eines weiteren Verdichters (38c) verbunden ist, dessen Verdrängungsseite (46) an den Eingang eines weiteren Kondensor-Kühlers (47) mit einem Kühlmittel äusseren Ursprungs angeschlossen ist, während das Flüssigkeitssammelgefäss des genannten Phasenabscheiders (44) mit der Ansaugseite (63) einer Umwälzpumpe (64) verbunden ist, deren Verdrängungsseite zum Teil an den Eingang (72) des genannten anderen Kondensor-Kühlers (47) und zum Teil an einen zweiten Druckminderer (66) angeschlossen ist, und dass der Ausgang (48) des zweiten Kondensor-Kühlers (47) einerseits mit dem Eingang der genannten Durchflussleitung (49) zur vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung und andererseits mit einem dritten Druckminderer (59) verbunden ist, wobei die Ausgänge der genannten zweiten und dritten Druckminderer bzw. Ventile (66, 59) über einen Kühler (60) für das zu verflüssigende, ursprünglich im relativ nassen Zustand vorliegende Gas GN mit dem Eingang (43) des genannten Phasenabscheiders (44) verbunden sind.
- 11. Anlage nach Anspruch 10, in welcher der Hilfskühlmittelkreislauf zwei Verdichter (38a, 38b) umfasst, welche über einen Zwischenkühler (40) mit einem Kühlmittel vorzugsweise äusseren Ursprungs in der Weise parallel geschaltet sind, dass die Ansaugseite (56) des ersten Verdichters (38a) mit der Verdampfungsdurchflussleitung (75) verbunden ist, während die Verdrängungsseite des zweiten Verdichters (38b) an den Eingang des erstgenannten Kondensor-Kühlers (42) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , dass das stromabwärts liegende Ende der Durchflussleitung (49) zur vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung über einen weiteren Druckminderer (71) mit einer weiteren Verdampf ungsdurchflussl-eitung (76) ebenfalls parallel verbunden ist, wobei die Leitung (76) sich ebenfalls durch den Vorkühlungswärmeaustauscher (6) erstreckt, und dass die jewei-130U3S/06ÖÖ HR^NAL INSPECTED■s- ■; f. -ι ■;:■■ligen stromabwärts gerichteten Enden beider Durchflussleitungen (75> 76) jeweils mit den Ansaugseiten beider Verdichter (38a, 38b) verbunden sind.
- 12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch mindestens einen Wärmeaustauscher (84) für die Vorkühlung des verhältnismässig trockenen zu verflüssigenden Gases GN, welcher eine Gasabflussleitung (85) sowie eine weitere Abflussleitung (86) zur vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung des Hilfskühlmediums umfasst, deren stromaufwärts liegendes Ende (88) von der Leitung (48), welche den Ausgang des anderen Kondensor-Kühlers (47) mit dem Eingang des Wärmeaustauschers (6) zur Vorkühlung des Hauptkühlmediums verbindet, abgezweigt ist, während ihr stromabwärts liegendes Ende (90) mit dem Eingang eines vierten Druckminderers (91) verbunden ist, wobei der genannte Wärmeaustauscher ebenfalls eine Verdampfungsdurchflussleitung (87) besitzt, die stromaufwärts mit dem Ausgang des vierten Druckminderers (91) und stromabwärts (in 93) mit der Ansaugseite des zweiten Verdichters (38b) verbunden ist.
- 13. Anlage nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet , dass der genannte Vorkühlungswärmeaustauscher (6) aus zwei Wärmeaustauschereinheiten (6a, 6b) besteht, durch welche jeweils zwei in Reihe angeschlossene Durchflussleitungen (I9a, 19b) zur zumindest Teilverflüssigung des Hauptkühlmediums sowie die zwei vorgenannten Hilfskühlmediumverdampfungsleitungen (54a, 54b) verlaufen, wobei die Durchflussleitung (54b) des nachgeschalteten Wärmeaustauschers (6b) über ihr stromabwärts liegendes Ende mit der Ansaugseite (56) des ersten Verdichters (38a) sowie über ihr stromaufwärts liegendes Ende (59b) aufeinander folgend durch den zugeordneten Druckminderer (51) und eine Durchflussleitung (49b) zur zusätzlichen Unterkühlung mit dem stromabwärts liegenden Ende (50) der Durchflussleitung (49a) zur vollkommenen Verflüssigung und Unterkühlung des Hilfskühlmediums in dem vorgeschalteten Wärmeaustauscher (6a) verbunden ist, während die Durchflussleitung (54a) des vorgeschalteten Wärmeaustauschers (6a) mit der Ansaugseite des zweiten Verdichters (38b) verbunden ist.13003S/0609
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