NO154473B - Fremgangsmaate for aa flytendegjoere en gass med lavt kokepunkt og apparat for utfoerelse av denne fremgangsmaate. - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og apparat for avkjøling og flytendegjøring av en tørr gass med lavt kokepunkt i en krets 1 ved varmeutveksling med et hoved-kjlefluidum i en krets 2 som på sin side er forkjølt til sin i det minste delvise flytendegjørelse ved varmeutveksling med et hjelpekjølefluidum i en krets 3.Oppfinnelsen består i å redusere for den samme mengde behandlede produkter , det samlede nødvendige trykk absorbert av kompressorene 15 og 38 for kjølefluidumene ved å bevirke i kretsen 3 for hjelpekjølefluidum en mellomkondensering ved 42 mellom de to siste kompressorer 38b og 38c etterfulgt av en separering av fasene, idet den gassformede fase er hevet helt til det høye trykk ved hjelp av den siste kompressor 38c mens den flytende fase komprimeres til det høye trykk av en pumpe 64 og deretter resirkuleres mot en kryogenisk utveksler til kjøling av gassen som innled-ningsvis er i fuktig tilstand, ved således å bevirke i det minste delvis tørking av denne.Oppfinnelsen er anvendelig særlig til flytende-gjøring av en naturgass som er rik på methan.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedring av en fremgangsmåte og et apparat for kjøling av et kjølefluidum ved lav temperatur og særlig flytendegjøring av en naturgass eller en syntetisk gass med lavt kokepunkt, såsom f.eks. en gass som er rik på metan. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen, og tar særlig sikte på å skaffe,en fremgangsmåte for sparing av energi og eventuelt omkostningene ved anlegg for en slik fremgangsmåte såvel som et apparat for utførelse av denne. Oppfinnelsen angår likeledes forskjellige anvendelser og utnyttelser som fremkommer som et resultat av at fremgangsmåten og/eller det nevnte apparat settes i praksis.

Det er kjent fremgangsmåter og anlegg for kjøling av fluidum som skal kjøles og særlig flytendegjøring av gass ved lav temperatur, hvor man, særlig ved gjennomstrømning av egnede varmeutvekslere kan oppnå kondensering av gass ved høyt trykk og ved lav temperatur, deretter underkjøling, ved høyt trykk av den flytendegjorte gass og deretter ekspansjon av denne i en kontinuerlig strøm gjennom et ekspansjonsorgan for endelig gjenvinning av den flytendegjorte gass f.eks. i en beholder ved lavt trykk. Man kjenner likeledes i den virkelige teknikkens stand til kjøling og flytendegjøring av minst én forholdsvis tørr gass med lavt kokepunkt ved varmeutveksling med minst en del av et kjølefluidum betegnet det hovedsakelige eller svake, forhåndskjølt inntil flytendegjøring i det minste delvis ved varmeutveksling med et annet kjølefluidum som er betegnet hjelpefluidum eller tungt fluidum, idet disse kjøleflui-dumer utgjør en del av en kjølekaskade dannet av flere kjøle-fluidumer hvorav i det minste de to nevnte. Hvert kjølefluidum består med fordel av en blanding av flere komponenter fortrinnsvis med respektive avtagende flyktighet, utviklet i en kjølesyklus med lukket sirkulasjon og ved suksessivt å bli utsatt for følgende operasjoner og fysikalske fenomener: minst én kompresjon i gassformet tilstand fra et lavt trykk til et høyere trykk, minst én forhåndskjøling med eventuell kondensering i det minste delvis ved nevnte høyere trykk ved varmeutveksling med et kjølemiddel f.eks. med utvendig opprinnelse såsom f.eks. vann eller luft, minst én selvkjøling med fullstendig flytendegjøring og deretter underkjøling og deretter ekspansjon helt til det nevnte lave trykk, ved etterfølgende varmeutveksling (og fordampning som oppstår samtidig) i mot-strøm med seg selv før dens ekspansjon og med det annet kjøle-fluidum og med nevnte gass for flytendegjøring i det minste delvis av sistnevnte fluidum eller gass, idet dampen ved lavt trykk av det kjølende fluidum således gjennoppvarmet, til slutt resirkulerer og komprimeres på nytt. Denne kjente fremgangsmåte forbruker selvsagt energi på grunn av den samlede effekt som er nødvendig for å bevirke de forskjellige kompresjoner av de forskjellige fluidumer som samvirker.

Oppfinnelsen har således i første rekke til formål å forbedre kjente fremgangsmåter særlig for å minske, for en og samme mengde behandlede produkter, den totale nødvendige effekt forbrukt av kompresjonene av i det minste kjølefluidumene og således redusere omkostningene ved behandlingen ved reduksjon av energiforbruket såvel som effekten og dermed anskaffelses-prisen for kompressorene. For dette formål skaffer oppfinnelsen særlig tilveie en fremgangsmåte for besparelse av energi og eventuelt installasjonsomkostningene i en fremgangsmåte særlig for flytendegjøring av en gass som er forholdsvis tørr med lavt kokepunkt og oppfinnelsen er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det etterfølgende hovedkravs karakteristikk.

I motsetning til en bestemt kjent teknikkens stand hvor det også anvendes to kjølesykluser med forskjellig kjøle-fluidum og disse hhv. er et lett hovedfluidum og et tungt hjelpefluidum med flere komponenter, men hvor det tunge hjelpefluidum fordampes ved et eneste trykk og kondenseres ved et eneste trykk, vil det faktum at man i samsvar med den foreliggende oppfinnelse for hjelpekjølesyklusen med tungt kjøle-fluidum benytter en mellomkondensering og ekspansjoner og fordampninger ved flere trykkverdier, muliggjøre en reduksjon av den totale nødvendige kompresjonseffekt i disse to kjøle-sykluser med hhv. lett og tungt kjølefluidum. Som en følge av dette oppnås en reduksjon av omkostningene ved behandling av en tilsvarende gassmengde, og dette må sies å være både et fremskritt og en betydelig teknisk forbedring.

Vanligvis blir det nevnte hjelpekjølefluidum i det minste delvis kondensert ved det nevnte høye trykk, og suksessivt flytendegjort og deretter underkjølt og senere ekspandert ned til det nevnte lave trykk for etterfølgende varmeutveksling (og samtidig resulterende fordampning) i motstrøm med seg selv før ekspanderingen og med det nevnte hovedkjøle-fluidum.

Ytterligere karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av karakteristikken til de etterfølgende krav.

Oppfinnelsen angår også et apparat for utførelse av den beskrevne fremgangsmåte, hvilket apparat er av den type som er angitt i ingressen til det etterfølgende krav 5 og dette apparat er karakterisert ved de trekk som er beskrevet i karakteristikken til de etterfølgende krav 5 til 8.

Gjennomgangsveien ved fordampning av det nevnte hjel-pekjølefluidum gjennom varmeutveksleren for forkjøling og i det minste delvis flytendegjøring av det nevnte hovedkjøle-fluidum er fordelaktigst dannet ved hjelp av det indre rom i kapslingen for nevnte utveksler som inneholder og omslutter nevnte kjølebaner for de respektive hoved- og hjelpekjøleflui-dumer i samme og utgangen fra ekspansjonsorganet som hører til denne gjennomgangsvei, er forbundet med en innretning for fordeling av det ekspanderte fluidum og som munner ut i det indre rom, fortrinnsvis på den side hvor endene er foran de respektive utstrømningsbaner. Altså strømmer det ekspanderte hjelpe-kjølefluidum i motsatt retning av den felles strømningsret-ning for hoved- respektive hjelpefluidumene under fylling av deres respektive strømningsbaner som er slik avgrenset at de med fordel kjøler disse, hvilket fortsetter fordampningen av hjelpekjølefluidumet fordelt ved oppvarming av dette. Ifølge ennå et annet trekk ved oppfinnelsen foreligger der en tilsvarende utformning av gjennomstrømningsbanen ved fordampning og fordelingsinnretningen i enhver annen av nevnte varmeutveksler som hører til et eneste ekspansjonsorgan for hjelpe-kjølef luidumet på betingelse av at kjølefluidumet bare skal eskpandere med et eneste og samme trykk i den samme varmeutveksler. Det er klart at hver gjennomstrømningsbane for nevnte fordampning også kan være dannet av en avgrenset utstrøm-ningsbane, adskilt eller individuell.

Oppfinnelsen vil forstås bedre og ytterligere formål, karakteristiske trekk, detaljer og fordeler ved denne vil fremgå klarere ved lesning av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de skjematiske tegninger-som bare viser rene eksempler uten begrensning for oppfinnelsen og illustrerer

forskjellige foretrukne utførelser av oppfinnelsen, idet fig.

1 viser en utførelse av et system for flytendegjøring av gass f.eks. naturgass med kondensering av hjelpekjølefluidumet ved to forskjellige trykk hhv. mellomtrykk og høyt trykk og med ekspansjoner og fordampninger av dette med to forskjellige trykk hhv. mellom-trykk og lavt trykk såvel som med kjøling

av den gass som skal flytendegjøres til å begynne med i fuktig tilstand særlig for i det minste delvis tørking av samme, fig.

2 viser en annen utførelse av systemet, hvor hjelpekjøleflui-dumet ekspanderes og fordampes ved tre forskjellige trykk hhv. lavt, midlere og ved hjelp av ekspansjonene og de respektive fordampninger ved de to første trykk som finner sted i de av-grensede strømningsbaner i veksleren for forhåndskjøling og flytendegjøring i det minste delvis av hovedkjølefluidumet, fig. 3 viser en annen utførelse av systemet med tre forskjellige trykk for ekspansjon og fordampning ifølge fig. 2, hvor hovedkjølefluidumet kjøles på nytt og gjøres flytende i det minste delvis i to suksessive trinn ved å virke i to adskilte varmeutvekslere ved tilsvarende varmeutveksling med hjelpe-kjølefluidumet, fig. 4 viser en modifikasjon av systemet på fig 2 bestående i tilføyelsen av en varmeutveksler til for-kjøling av gassen som skal flytendegjøres i forholdsvis tørr tilstand ved hjelp av hjelpekjølefluidumet ekspandert og fordampet ved nevnte midlere trykk, idet gjennomgangsbanene til fordampning av hjelpekjølefluidumet i de to varmeutvekslere

er dannet ved hjelp av individuelle innelukkede strømnings-baner, og fig. 5 representerer en utførelsesvariant av systemet på fig. 3, bestående i tilføyelsen av en varmeutveksler til forkjøling av den gass som skal flytendegjøres i forholdsvis tørr tilstand, med i hver varmeutveksler for hjelpekjøleflui-dumkretsen, fordeling av hjelpekjølefluidumet ekspandert umid-delbart i det indre rom i kapslingen for den angjeldende varmeutveksler med samtidig fordampning i dette rom.

På de forskjellige figurer i tegningene er benyttet de samme henvisningstall til å betegne elementer eller deler som er identiske eller lignende og de numeriske verdier antydet for trykk, er rene eksempler og angir absolutte trykk.

Ifølge det på fig. 1 viste eksempel på en utførelse er den åpne krets for gassen, f.eks. naturgass GN som skal flytendegjøres, betegnet generelt med henvisningstallet 1 mens den lukkede krets for hovedkjølefluidumet er betegnet rent generelt med henvisningstallet 2 og den lukkede krets for hjel-pekjølef luidumet er betegnet med henvisningstallet 3. Hver krets er symbolsk avgrenset og består i det indre av en rek-tangulær ramme tegnet med brutte linjer og banen for den gass som skal flytendegjøres er antydet ved en sammenhengende linje tegnet med tykk strek. Kretsen 1 for den gass som skal flyt-endegjøres og kretsen 2 for hovedkjølefluidumet er termisk kombinert eller innbyrdes forbundet ved hjelp av mellomliggende varmevekslere som er kryogeniske og felles henholdsvis for flytendegjøring og for underkjøling av gassen og betegnet med 4 og for forhåndskjøling av gassen betegnet med 5. Kretsene 2 og 3 for hhv. hovedkjølefluidumet og hjelpekjølefluidumet er kombinert ved mellomkomst av minst én kryogenisk felles varmeutveksler 6 til forhåndskjøling og flytendegjøring i det minste delvis av hovedkjølefluidumet.

Den åpne krets 1 for gass som skal flytendegjøres omfatter en rørledning 7 for innføring til varmeutveksleren 5 for forhåndskjøling, forbundet med minst én indre strømnings-bane for denne utveksler, hvis utløp er forbundet ved hjelp av en rørledning 9 med et valgfritt apparat 10 for behandling av gass, hvis utløp ved hjelp av en rørledning 11 er forbundet med inngangen til varmeutveksleren 4. Denne varmeutveksler består av to suksessive termiske utvekslerenheter, hhv. for flytendegjøring av gassen og betegnet med 4a og for underkjøl-ing av den flytendegjorte gass og betegnet med 4b, hvilke kan være enten forskjellige eller adskilte, enten forenet eller gruppert (slik det er vist på tegningen), i et og samme felles hus avgrenset av den samme kapsling eller utvekslerapparat 4 med sylinderform. De to enheter eller seksjoner 4a og 4b kommuniserer ved at de er koplet i serie til hverandre.

Rørledningen 11 er således forbundet med en indre strømningsbane 12 som i rekkefølge løper gjennom de to enheter eller utvekslerseksjoner 4a og 4b og hvis nedre ende er forbundet ved utgangen av varmeutveksleren 4 med en rørledning 13 for flytendegjort naturgass GNL gjennom minst ett ekspansjonsorgan 14 såsom f.eks. et ekspansjonskar.

Den lukkede krets 2 inneholder et hovedkjølefluidum bestående av en blanding av flere komponenter hvorav i det minste den vesentlige del fordelaktigst er dannet av hydrokarboner. Den relative sammensetning i mol av dette kjøle-fluidum kan f.eks. være som følger:

- nitrogen N2: 0% til 10%

- methan CH4: 30% til 60%

- ethylen C^ H^ eller

ethan C-H, : 30% til 60%

z b

- propylen C^ H^,

propan C^Hg, butan C^H^q

og hydrokarboner som

er mindre flyktige: 0% til 20%

Denne krets 2 omfatter i rekkefølge i retning av kjølefluidumens strømning: minst én kompressor 15 for kjøle-fluidum i gassformet tilstand, f.eks. i to trinn respektive med lavt trykk 15a og med høyt trykk 15b som drives enten hver for seg av en individuell drivende maskin eller også sammen som utstyr av en drivende maskin som er felles og som da har sine respektive aksler mekanisk sammenkoplet. Disse to kompressortrinn 15a og 15b er seriekoplet gjennom minst én mellom-kjøler 16, hvis kjølefluidum fortrinnsvis er av utvendig opprinnelse og består f.eks. av vann eller luft. Utløpsåpningen eller utstrømningen fra høytrykkstrinnet 15b i kompressoren er forbundet ved hjelp av en rørledning 17 gjennom en kjøle-innretning 18 (hvis kjølefluidum fortrinnsvis er av utvendig opprinnelse, såsom f.eks. vann eller luft), med inngangen til varmeveksleren 6 og nærmere bestemt ved den ende som er forein minst én indre strømningsbane 19 som strekker seg i denne.

Ved utgangen av varmeutveksleren 6 er den nedre ende av strøm-ningsbanen 19 forbundet gjennom en rørledning 20 med minst én faseseparator 21. Oppsamlingsrommet for væske i denne se-parator er gjennom en rørledning 22 forbundet med inngangen til varmeutveksleren 4 og nærmere bestemt med den øvre ende av minst én strømningsbane 2 3 som strekker seg i det indre av enheten eller seksjonen 4a av varmeutveksleren 4 i en retning i det minste tilnærmet parallell med den indre strømningsbane 12. Den nedre ende av den indre strømningsbane 23 er ved utgangen av varmeutvekslerseksjonen 4a forbundet ved hjelp av en rørledning 24 med inngangen til et ekspansjonsorgan 25, såsom et kar eller lignende, hvis utgang ved hjelp av en rør-ledning 2 6 er forbundet med en fordelerinnretning, f.eks. ved hjelp av forstøvningsdyser eller lignende 27 som kommuniserer med det indre rom i kapslingen for varmeutveksleren 4 eller anbragt i denne og munner direkte i dette rom ved en tilsvarende ende av varmeutveksleren 4a på den side hvor den nedre ende av strømningsbanen 23 er og er orientert mot den motsatte ende av denne varmeutvekslerenhet 4a. På denne måte vil fluidumet som fordeles i det nevnte rom, strømme kontinuerlig og fordampes i den motsatte retning om strømningsbanene avgrenset inne i dette rom og fylle den ved direkte kontakt.

Samlerrommet for damp i faseseparatoren 21 er ved hjelp av en rørledning 28 forbundet med inngangen til varmeutvekslerseksjonen 4a og nærmere bestemt ved den øvre ende av minst én annen indre strømningsbane 2 9 som strekker seg hovedsakelig parallelt med strømningsbanene 12 og 23, suksessivt i de to varmeutvekslingsenheter 4a og 4b. Nedstrømsenden av denne strømningsbane 29 er ved utgangen av varmeutvekslingsenheten 4b ved hjelp av en ledning 30 forbundet med inngangen av et ekspansjonsorgan, såsom et kar 31 eller lignende, hvis utløp er ved hjelp av en rørledning 32 forbundet med en fordelerinnretning 33, f.eks. ved forstøvningsdyser eller lignende som kommuniserer med det indre felles rom i varmeutvekslerens 4 kapsling og særlig er anbragt i denne for å munne direkte ut i dette rom mot en tilsvarende ende av utveksleren og på samme side som de nedre respektive ender av strømningsbanene 12 og 29, ved således å være orientert mot den motsatte ende av utveksleren i motsatt retning av de respektive strømningsret-ninger for de to strømningsbaner. Således strømmer det fordelte fluidum kontinuerlig ved fordampning i den nevnte retning omkring de indre strømningsbaner ved å overrisle disse ved direkte kontakt. Nedstrømsenden av det indre felles rom 34, i kammeret som er avgrenset av kapslingen eller sylinderen for varmeutveksleren 4, på samme side som de respektive øvre ender av strømningsbanene 12, 23, 29, kommuniserer gjennom minst én utløpsåpning 35 i sylinderen med lavtrykksinnsugningen i første trinn på kompressoren 15a ved hjelp av en rørledning 36 under mellomkomst av minst én dampstrømningsbane 37 som går gjennom varmeutveksleren 5 og strekker seg i det minste tilnærmet parallelt med retningen av strømningsbanen 8 for gass.

Kretsen 3 inneholder et tungt kjølefluidum betegnet hjelpefluidum bestående av en blanding fortrinnsvis bare av hydrokarboner som f.eks. har følgende relative molære sammensetning :

- methan CH4 : 0% til 15%

- ethylen C2H4 eller ethan C2H6 : 30% til 65%

- propylen C3Hg eller propan C3Hg : 10% til 60%

- isobutan eller normal butan

og hydrokarboner som er

mindre flyktige : 0% til 30%

Den lukkede krets 3 av tungt kjølefluidum eller hjelpefluidum omfatter i rekkefølge følgende elementer i fluidumets strømningsretning: en kompressorgruppe 38 for gassformet fluidum sammensatt av minst to, f.eks. tretrinns kompressorer 38a, 38b og 38c forbunnet i serie med hverandre og drevet enten respektive av individuelle drivanordninger eller også

av minst én felles drivanordning for minst to kompressorer som da er direkte mekanisk sammenkoplet ved deres respektive aksler. Utløpsåpningen for den første kompressor 38a er forbundet med inngangsåpningen eller sugeåpningen på den annen kompressor 38b ved hjelp av en rørledning 39 gjennom en kjøle-innretning 40 med et kjølemiddel som fortrinnsvis har en utvendig opprinnelse såsom f.eks. vann eller luft. Utløpsåp-ningen for den annen kompressor 38b er ved hjelp av en rørled-ning 41 forbundet med inngangen til en kjøler-kondensator 4 2 som med fordel er av typen med kjølemiddel med utvendig opprinnelse bestående f.eks. av vann eller luft. Utgangen fra kondensatoren 4 2 er ved hjelp av en rørledning 4 3 forbundet med en faseseparator 44, hvis samlerrom for dampfasen er forbundet ved hjelp av en rørledning 45 med sugeåpningen på den siste kompressor 38c, hvis utløpsåpning er ved hjelp av en rørled-ning 4 6 forbundet med inngangen til en kjøler-kondensator 47 som fordelaktig er av den type som har kjølefluidum med utvendig opprinnelse bestående av f.eks. vann eller luft. Utgangen fra kondensatoren 47 er ved hjelp av en rørledning 48 forbundet med den øvre ende av minst én strømningsbane 4 9 som strekker seg i varmeutveksleren 6 som er felles for kretser 2

og 3, idet den er i det minste tilnærmet parallell med retningen for strømningsbanen 19. Nedstrømsenden av strømnings-banen 49 er ved hjelp av en rørledning 50 forbundet med inngangen til et ekspansjonsorgan med kontinuerlig eller perma-nent gjennomstrømning såsom et kar eller lignende 51, som befinner seg utenfor varmeutveksleren 6 og hvis utgang ved hjelp av en rørledning 52 er forbundet med et fordelersystem 53 f.eks. med forstøvningsdyser eller lignende i likhet med systemet 33 og som står i forbindelse med det indre rom 54 i kapslingen eller sylinderen til varmeutveksleren 6 mot den tilsvarende ende av sistnevnte på samme side som nedstrømsendene av de respektive strømningsbaner 19 og 49 og er orientert mot disse slik at den munner ut direkte i nevnte rom for at det fordelte fluidum skal strømme nevnte retning omkring strømnings-banene 19 og 4 9 og omspyle disse ved direkte kontakt. Den motsatte ende av det indre rom 54 står gjennom en avløpsåpning 55 gjennom kapslingen for varmeutvekslingen 6 i forbindelse med en rørledning 56 som forbinder den med sugeåpningen på den første kompressor 38a. I et mellomliggende punkt 57 på trykkledningen 48 er avgrenet en ledning 58 som gjennom et ekspansjonsorgan såsom et kar 59 eller lignende forbinder den med inngangen til et kjøleapparat 60, hvis utgang over en rørled-ning 61 i et mellomliggende punkt 62 på rørledningen 43 mellom kondensatoren 42 og faseseparatoren 44.

Oppsamlingsrommet for den flytende fase i faseseparatoren 44 er ved hjelp av en rørledning 63 forbundet med sugeåpningen på en akselerasjons- og sirkulasjonspumpe 64, hvis trykkåpninger er over en rørledning 65 og gjennom et ekspansjonsorgan såsom et kar 66 eller lignende tilkoplet i et mellomliggende punkt på avgreningen 67 fra rørledningen 58 mellom ekspansjonskaret 59 og kjøleapparatet 60. Dette kjøleapparat 60 er bestemt for kjøling av fuktig naturgass som trer inn i kjøleapparatet 60 gjennom en innløpsledning 68 og løper ut gjennom en avløpsledning 69.

I et mellomliggende punkt 70 på rørledningen 65 er

en rørledning 71 avgrenet og forbinder rørledningen 65 med et mellomliggende punkt 72 på rørledningen 46 (mellom kompressoren 38c og kondensatoren 47) gjennom en ventil 73.

Kretsen 1 arbeider da på følgende måte: Gassen som skal flytendegjøres, f.eks. naturgass i forholdsvis tørr tilstand betegnet GN, kommer gjennom rørledningen 7 med en temperatur f.eks. på omkring +20°C og med et absolutt trykk f.eks. på omkring 4 5 bar gjennom strømningsbanen 8 i varmeveksleren 5 for å bli forhåndskjølt ved varmeutveksling med det lette kjølefluidum eller hovedfluidum som sirkulerer i gjennomgangen 37 i samme varmeveksler 35 i retning motsatt strømningsret-ningen for gassen i kanalen 8. Når den forlater varmeveksleren 5 gjennom rørledningen 9 er gassen på en temperatur f.eks. omkring -60°C og med et absolutt trykk f.eks. på omkring 44 bar og strømmer deretter gjennom behandlingsapparatet 10 for etter-på gjennom rørledningen 11 å komme frem til inngangen for strømningsbanen 12 i de påhverandre følgende varmeutveksler-enheter 4a og 4b for der å bli respektive helt flytendegjort og deretter underkjølt ved varmeutveksling med hovedkjøleflui-dumet. Ved utgangen av varmeutveksleren 4 har den flytendegjorte gass en temperatur på f.eks. omkring -160°C og et absolutt trykk f.eks. på 40 bar. Den blir deretter ekspandert i ekspansjonskaret 14 og senere overført gjennom ledningen 13 til et sted for konservering eller lagring av flytendegjort naturgass GNL eller til et behandlingssted eller forbrukssted.

Kretsløpet 2 for hovedkjølefluidumet arbeider på følg-ende måte: Hovedkjølefluidumet suges i helt fordampet eller gassformet tilstand ved en temperatur f.eks. på omkring +5°C og et lavt absolutt trykk f.eks. på omkring 3 bar, inn av den første kompressor 15a, hvorfra det trykkes med et mellomliggende trykk gjennom mellomkjøleren 16 og deretter suges inn av den kompressor 15b som så fremdeles i gassformet tilstand ved et høyt absolutt trykk f.eks. på omkring 30 bar trykker dette kjølefluidum gjennom sluttkjøleren 18, hvorfra det går, fortrinnsvis stadig i gassformet tilstand, ved en temperatur på f.eks. omkring 35°C. Det trenger da inn i strømningsbanen 19 i varmeveksleren 6 hvor hovedkjølefluidumet kjøles ved varmeutveksling med hjelpekjølefluidumet slik at det i det minste delvis flytendegjøres. Hovedkjølefluidumet som således er i det minste delvis kondensert ved en temperatur f.eks.

på omkring -65°C og med et absolutt trykk f.eks. på omkring 29 bar, forlater deretter varmeveksleren 6 i form av en blanding av faser hhv. gassformet og flytende som deretter separe-

res i faseseparatoren 21. Den gassformede fase bringes gjennom rørledningen 28 til strømningsbanesegmentet 29 som befinner seg i varmeutvekslerenheten 4a i varmeutveksleren 4 for å bli glytendegjort og deretter blir denne flytendegjorte fraksjon underkjølt i seksjonen av strømningsbanen 29 anbragt i varmeutvekslerenheten 4b i varmeutveksleren 4, hvorfra denne underkjølte fraksjon går ut gjennom rørledningen 30 ved en temperatur f.eks. på omkring -160°C og med et absolutt trykk f.eks. på omkring 28 bar for deretter å gå gjennom ekspansjonskaret 31 som ekspanderer samme. Denne ekspansjon har kjølt denne fraksjon helt til en temperatur på f.eks. omkring -163°C og senket sitt absolutte trykk f.eks. til omkring 4 bar, hvoretter denne ekspanderte fraksjon føres gjennom rørledningen 32 til fordelerinnretningen 33, hvor den ekspanderte fraksjon f.eks. forstøves i strømningskanalen for fordampning 34 bestående av det indre rom i den felles kapsling for varmeut-vekslerenhetene 4a og 4b. Hovedkjølefluidumet som således fordeles, strømmer i dette indre rom og skyller omkring strøm-ningsbanene 12, 23 og 29, slik at det således fortsetter å fordampes ved umiddelbar kontakt med disse ved å være i mot-strøm i forhold til de respektive fluidumer som sirkulerer i disse strømningsbaner.

Den flytende fase av hovedkjølefluidumet som kommer fra faseseparatoren 21, føres gjennom rørledningen 22 i strøm-ningsbanen 23 i varmeutvekslerenheten 4a i varmeutveksleren 4 for der å bli underkjølt til en temperatur på f.eks. omkring

-13 0°C og med et absolutt trykk f.eks. på omkring 28 bar og den forlater varmeutvekslerenheten 4a gjennom rørledningen 24 for deretter å gå gjennom kar 25 for å bli ekspandert. Denne ekspansjon har altså kjølt denne fraksjon til en temperatur f.eks. på omkring -13 3°C og senket dens trykk f.eks. til omkring 3,7 bar, hvoretter det ekspanderte fluidum føres gjennom ledningen 26 til fordelerorganet 27 for å bli f.eks. for-støvet i den del av det indre felles rom 34 som er inne i varmeutvekslerenheten 4a. Denne fordelte fraksjon strømmer så i motstrøm, dvs. i motsatt retning av strømningsretningen for fluidumene i de respektive strømningsbaner 12, 23 og 29 og spyler disse slik at den fortsetter å fordampe ved direkte kontakt og dens damp blander seg med den fra den fordampede

fraksjon av kjølefluidumet som kommer fra varmeutvekslerenheten 4a i varmeutveksleren 4 for å strømme under spyling av dé tre nevnte strømningsbaner. Denne direkte kontakt mellom det fordampede kjølefluidum og strømningsbanene frembringer en varmeutveksling mellom disse og produserer således på den ene side kraftig underkjøling av den flytendegjorte gass og det flytendegjorte kjølefluidum som sirkulerer respektive i de tilsvarende seksjoner av strømningsbanene 12 og 29 som befinner seg i varmeutvekslingsenheten 4b og på den annen side flyt-endegjøringen av disse fluidumer i de tilsvarende seksjoner av de samme strømningsbaner anbragt i varmeutvekslingsenheten 4a såvel som underkjøling av det flytende kjølefluidum som sirkulerer i strømningsbanen 2 3 i denne samme varmeutvekslings-enhet 4a.

Det fullstendig fordampede hovedkjølefluidum som forlater varmeutveksleren 4 gjennom utløpsåpningen 35 og rørled-ningen 36 går gjennom varmeutveksleren 5 ved hjelp av strøm-ningsgjennomgangen 37 og sirkulerer i denne i retning motsatt strømningsretningen for naturgassen i strømningsbanen 8, for å kjøle denne ved varmeutveksling. Det gassformede hovedkjøle-fluidum som forlater varmeutveksleren 5 f.eks. ved temperaturen +5°C og det absolutte trykk på 3 bar, blir deretter suget inn igjen av den første kompressor 15a for å gjenta kjølesyklusen.

Kretsen 3 for hjelpekjølefluidumet arbeider som føl-ger: Hjelpekjølefluidumet suges i gassformet tilstand og f. eks. med en temperatur på omkring +30°C og et absolutt lavt trykk f.eks. på omkring 3 bar inn i av den £ørste kompressor 38a som leverer det ut med et midlere trykk gjennom mellomkjø-leren 40 hvorfra det suges stadig i gassformet tilstand inn av en annen kompressor 38b som trykker det under et .mellomliggende høyere trykk f.eks. på omkring 20 bar i kondensatoren 42 hvor hjelpekjølefluidumet som er komprimert, kondenseres i det minste delvis i en blanding av respektive gassformet og flytende faser ved en temperatur f.eks. på omkring +35°C. Når det forlater kondensatoren 42 blander hjelpekjølefluidumet seg med en annen fraksjon av samme som er fordampet for en stor del og deretter utsettes for en faseseparasjon i separatoren 44. Den gassformede fase suges inn av den tredje kompressor 38c for å bli trykket ut med et høyt absolutt trykk f.eks. på omkring 30 bar i rørledningen 46. Den flytende fase suges inn av akselerasjonspumpen 64 som løfter dens trykk til det høye utleveringstrykk fra den tredje kompressor 38c og fører denne flytende fase, komprimert f.eks. til et absolutt trykk på omkring 32 bar og med en temperatur på f.eks. omkring +35°C, i rørledningen 65 hvor en vesentlig del avledes gjennom rørled-ningen 71 og gjennom karet 73 til trykkledningen 46 for å blande seg med det gassformede fluidum levert av kompressoren 38c, mens den annen og mindre del i rørledningen 6 5 ekspanderes til flytende tilstand (uten forandring av fasen) i karet 66 helt til det midlere øvre nevnte trykk på 20 bar. Blandingen med høyt trykk av de respektive gassformede og flytende faser i rørledningen 4 6 nedenfor forgreningspunktet 7 2 trenger deretter inn i kondensatoren 47 for der å bli flytendegjort for en vesentlig del. Det således flytendegjorte fluidum i det minste for en vesentlig del forlater kondensatoren 47 gjennom rørledningen 48 og deler seg i forgreningspunktet 57 i to par-tier: Et parti som går gjennom strømningsbanen 49 i varmeutveksleren 6 for å bli suksessivt helt flytendegjort og deretter underkjølt ved varmeutveksling med i'det minste en fraksjon av seg selv mens den annen del avledet fra forgreningsledningen 58, går gjennom karet 59 for der å bli ekspandert helt til nevnte øvre midlere trykk på omkring 20 bar, hvilket bevirker dets delvise samtidige fordampning. Det flytende underkjølte fluidum i strømningsbanen 4 9 i varmeutveksleren 6 forlater denne gjennom rørledningen 50 ved en temperatur f.eks. på omkring -65°C og med et absolutt trykk f.eks. på omkring 28 bar og går gjennom karet 51 for der å bli ekspandert. Denne ekspansjon kjølet fluiudmet til en temperatur f.eks. på omkring

-70°C ved å senke dets absolutte trykk f.eks. til omkring 3,5 bar og deretter kommer det ekspanderte fluidum til fordelerinnretningen 53 hvor det f.eks. blir forstøvet ved dyser i det indre rom 54 av kapslingen for varmeutveksleren 6. Det således fordelte fluidum strømmer i strømningsbanen for fordampning dannet av det indre nevnte rom 54 i motsatt retning av den felles strømningsretning for de respektive fluidumer i gjennom-strømningsbanene 19 og 49 ved samtidig å omspyle de to baner ved direkte kontakt. Det oppstår således en varmeutveksling mellom de respektive fluidumer som strømmer i banene 19 og 4 9

på den ene side og hjelpekjølefluidumet som er forstøvet i det indre rom 54, på den annen side, hvilket fortsetter å fordampes ved samtidig oppvarmning mens de respektive fluidumer i strømningsbanene 19 og 49 således blir kjølt, hvilket på den ene side bevirker flytendegjøring av i det minste delvis det hovedkjølefluidum som sirkulerer i strømningsbanen 19 og på den annen side suksessiv fullstendig flytendegjøring og deretter underkjøling av hjelpekjølefluidumet som sirkulerer i strømningsbanen 49. Hjelpekjølefluidumet fordamper i det indre rom 54 i varmeutveksleren 6 og blir deretter evakuert fra dette gjennom åpningen 55 ved en temperatur på f.eks. omkring +30°C og ved nevnte lave trykk f.eks. på omkring 3 bar for å gå gjennom ledningen 56 til innsugningen på den første kompressor 38a for således å sikre gjentagelse av kjølesyklussen 3.

Den flytende fraksjon som er frigjort fra hjelpekjøle-fluidumet, som forlater ventilen 66, forener seg i avgrenings-punkter 67 med den delvis fordampede fraksjon som forlater ventilen 59 ved å blande seg med denne sistnevnte fraksjon og deretter blande seg med de respektive gassformede og flytende faser gjennom kjøleapparatet 60, hvor der således oppstår en varmeutveksling mellom hjelpekjølefluidumet på den ene side og den fuktige naturgass på den annen side som går gjennom dette kjøleapparat ved hjelp av den indre strømningsbane 74 ved strømning i motstrøm til strømningsretningen for hjelpe-kjølef luidumet. Den fuktige naturgass GN kommer inn i kjøle-apparatet 60 gjennom ledningen 68 med en temperatur f.eks.

på omkring +3 5°C og med et absolutt trykk f.eks. på omkring 48 bar, blir avkjølt ved gjennomgang gjennom nevnte apparat og utsettes således for en i det minste delvis kondensering av sitt fuktighetsinnhold og forlater deretter apparatets innhold og forlater deretter apparatet gjennom ledningen 69 med en temperatur f.eks. på omkring +20°C og ved et absolutt trykk f.eks. på omkring 47 bar og i en relativ tørr tilstand for deretter å bli tørket fortrinnsvis etterfølgende ledet frem til inngangsledningen 7 i kretsen 1 (dens trykk er da senket til 45 bar på grunn av de belastningstap den er utsatt for). I kjøleapparatet 60 blir hjelpekjølefluidumet gjenoppvarmet ved nevnte varmeutveksling med den fuktige naturgass mens den således blir delvis fordampet og forlater kjøleapparatet 60 med

en temperatur f.eks. på omring +3 0°C og ved det nevnte mellomliggende øvre trykk på 20 bar for å forene seg ved hjelp av rørledningen 61 i forgreningspunktet 62 med fraksjonen av

hjelpekjølefluidumet i det minste delvis kondensert som kommer gjennom rørledningen 43 fra kondensatoren 4 2 slik at denne således gjenopprettede blanding av respektive gassformet og flytende fase på ny blir utsatt for faseseparering i separatoren 44 for å begynne kjølesyklusen 3 på ny.

Det er viktig å bemerke at resirkuleringen av det flytende parti av hjelpekjølefluidumet under høyt trykk ved hjelp av akselerasjonspumpen 64 i ledningen 65 gjør det mulig å unngå dannelsen og utfellingen av hydrater i den fuktige naturgass.ved gjennomløpet av kjøleapparatet 60, takket være opprettholdelsen i det minste tilnærmet av temperaturen for hjelpekjølefluidumet, til trods for dettes ekspansjon i ventilen 59, ved tilførsel i forgreningspunktet 67 av det flytende parti som kommer gjennom rørledningen 65.

Varmeutvekslerene 4 og 6 er f.eks. av typen med bunter av viklede rør mens varmeutveksleren 5 f.eks. er av platetypen.

Systemet som er vist på fig. 2, avviker særlig fra det på fig. 1 ved at for det første er varmeutveksleren 6 fortrinnsvis av platetypen og at til utgangen fra ekspansjonsventilen 51 er rørledningen 52 forbundet med en fordampningsgjennomgang 75 inne i varmeutveksleren 6 og innskutt mellom rørledningene 52 og 56, og på den annen side at i varmeutveksleren 6 er anordnet en supplerende fordampningsgjennomgang 76, hvis nedre ende er forbundet med en rørledning 77 til sugeåpningen i det annet kompressortrinn 3 8b og hvis øvre ende er forbundet ved hjelp av en rørledning 78 med utgangen av et annet ekspansjonsorgan såsom en ventil eller lignende 79, hvis inngang er avgrenet ved avledning ved hjelp av en rørledning 80 i et mellomliggende punkt 81 på rørledningen 50 som befinner seg mellom ventilen 51 og strømningskanalen 49. Ved utgangen av mellomkjøleren 40, mellom den første og den annen kompressor 38a og 38b er rørledningen 49 avgrenet i et mellomliggende punkt 82 fra rørledningen 77 mellom fordampningskana-len 76 og den annen kompressor 38b.

I dette system er sammensetningen av det lette eller viktigste kjølefluidum f.eks. hovedsakelig den samme som i systemet på fig. 1 mens den kvantitative molære sammensetning av det tunge hjelpefluidumet f.eks. er forandret som følger:

- methan CH.: 0% til 10%

4

- ethylen C2H4 eller ethan C2H6: 30% til 70%

- propylen C3Hg eller propan C3HQ:10% til 60%

- isobutan eller normal butan

C4H10°^ hydrokarboner mindre

flyktige: 0% til 20%

De respektive funksjoner av kretsene 1 for å flytende-gjøre gass og 2 for hovedkjølefluidum forble uforandret mens funksjonen av syklusen 3 for hjelpekjølefluidum er forandret på følgende måte: Det underkjølte flytende hjelpekjølefluidum som sirkulerer i rørledningen 50, deler seg i avgreningspunktet 81 i to parallelle delstrømmer, hvorav den første går gjennom ventilen 51 for å bli ekspandert der ved således å

bli avkjølt f.eks. til en temperatur på omkring -70°C og ved å få sitt absolutte trykk senket f.eks. til omkring 3 bar;

den går deretter gjennom kanalen 75 for å fortsette med fordampning ved varmeutveksling i motstrøm med de respektive sirkulerende fluidumer i strømningskanalene 19 og 4 9 og den forlater varmeutveksleren 6 gjennom rørledningen 56 f.eks. med en temperatur på omkring +3 0°C og ved et lavt trykk på omkring 2,5 bar. Den annen delstrøm avledet gjennom rørledningen 80, strømmer gjennom ventilen 79 for å ekspandere ved å få sitt absolutte trykk senket f.eks. til omkring 10 bar; den går deretter gjennom gjennomstrømningskanalen 7 6 og fortsetter å fordampes ved varmeutveksling i motstrøm med de respektive hoved-og hjelpekjølefluidumer som sirkulerer hhv. i strømnings-kanalene 19 og 49. Den annen delstrøm som er helt fordampet, forlater gjennom-strømningskanalen 76 ved hjelp av ledningen 77 ved en temperatur på f.eks. omkring 30°C og ved et midlere nedre trykk f.eks. på omkring 9 bar tilsvarende trykket fra den første kompressor 38a i rørledningen 39. I punktet 82 blander den seg med det gassformede hjelpekjølefluidum som kommer fra mellomkjøleren 40 og deretter blir de to således forenede gassformede strømmer suget inn av den annen kompressor 38b.

I dette utførelseseksempel blir således hjelpekjøle-fluidumet fordampet ved tre forskjellige trykk som er respektive det lave trykk som foreligger ved innsugningen til den første kompressor 38a, et første mellomtrykk (betegnet midlere eller mellomliggende lave) mellom de første og andre kompressorer 38a og 38b og et annet mellomliggende trykk (betegnet det siste mellomtrykk eller øvre mellomtrykk) mellom den mellomliggende kompressor 38b og den siste eller tredje kompressor 38c.

Systemet som er vist på fig. 3, avviker på det som er vist på fig. 2 ved at hovedkjølefluidumet i stedet for å være utsatt for en enkel forhåndskjøling ved varmeutveksling med hjelpekjølelfuidumet i en enkelt varmeutveksler 6 som på fig.

2, utsettes for to suksessive kjølinger ved suksessive varme-utvekslinger i to varmeutvekslere 6a og 6b, i hvilke de respektive kjølebaner 19a og 19b for hovedkjølefluidumet er koblet i serie ved hjelp av en innskutt rørledning 83 og den nedre ende av strømningsbanen 19b er forbundet med rørledningen 20 som munner ut i faseseparatoren 21. Til strømningsbanen 49

for hjelpefluidumet i varmeutveksleren 6 på fig. 2 svarer her strømningsbanen 4 9a i den første varmeutveksler 6a mens etter avgreningspunktet 81 er rørledningen 50 forbundet med den øvre ende av strømningsbanen 4 9b som befinner seg i den annen varmeutveksler 6b og hvis nedre ende forbindes med rørledningen 50' ved innløpet til ekspansjonsventilen 51. Forutsatt at de respektive fordampninger av det flytende kjølefluidum ekspandert i ventilene 51 og 79 med to forskjellige trykk hhv. lavt og midlere, som fortsatt finner sted i to adskilte varmeutvekslere 6a og 6b, kan ledningene 52 og 78 for de tilsvarende delstrømmer av hjelpekjølefluidumet som er ekspandert her være forbundet hhv. med fordelerinnretninger f.eks. med forstøvnings-dyser 53b og 53a som munner ut respektive i de indre rom 54b og 54a i kapslingene for varmevekslere 6b og 6a (selv om minst én eller hver av rørledningene 52 og 78 kan være forbundet med en gjennomløpsbane for fordampning som strekker seg lukket i de respektive utvekslere 6b og 6a).

De lette fluidumer eller hovedkjølefluidumer og de tunge fluidumer eller hjelpekjølefluidumer har enkeltvis hovedsakelig den samme sammensetning både kvalitativt og kvantitativt som for systemet vist på fig. 2.

Hjelpekjølefluidumet som i underkjølt flytende tilstand forlater strømningsbanen 4 9a i varmeveksleren 6a gjennom ledningen 50, er f.eks. på en temperatur på omkring -10°C og har et absolutt trykk på omkring 29 bar. Den ekspanderte del-strøm som forlater ventilen 79 gjennom ledningen 78, er f.eks. på en temperatur på omkring -15°C og har et absolutt trykk på omkring 10 bar. Denne strøm fordeles ved 53a i det indre rom 54a i varmeutveksleren 6a hvor den fortsetter å fordampes ved varmeutveksling ved direkte kontakt i motstrøm med de respektive fluidumer som sirkulerer i strømningsbanene 19a og 49a og den går ut gjennom åpningen 55a fra kapslingen for denne varmeutveksler f.eks. med en temperatur på omkring +3 0°C og med et midlere trykk under omkring 9 bar. Den annen flytende underkjølte delstrøm av hjelpekjølefluidumet som går ut fra avgreningspunktet 81 gjennom strømningsbanen 4 9b i varmeutveksleren 6b for der å bli underkjølt ytterligere og den forlater denne strømningsbane gjennom ledningen 50' f.eks. med en temperatur på omkring -6 5°C og med et absolutt trykk på omkring 28 bar for å bli ekspandert i ekspansjonsventilen 51 og således få senket sin temperatur f.eks. til omkring -70°C og sitt absolutte trykk senket f.eks. til omkring 3 bar. Denne ekspanderte delstrøm blir deretter fordelt ved 53b i det indre rom 54b av varmeutveksleren 6b hvor den fortsetter å fordampes ved varmeutveksling med de respektive sirkulerende fluidumer 1 strømningsbanene 19b og 49b ved således å kjøle disse fluidumer ytterligere. Den annen og således fordampede delstrøm forlater det indre rom 54b gjennom avløpsåpningen 55b i kapslingen for utvekseleren 6b for å sirkulere i rørledningen 56 ved en temperatur f.eks. på omkring -15°C og med et lavt absolutt trykk f.eks. på omkring 2,5 bar. Man konstaterer således at det gassformede hjelpekjølefluidum med lavt trykk i rør-ledningen 56 som fremkommer ved innsugningen på den første kompressor 38a, er kaldere, dvs. med en temperatur som er lavere (-15°C) enn i tilfelle med fremgangsmåten ifølge fig.

2 (hvor dens temperatur er på +30°C).

Den utførelse som er vist på fig. 4, avviker hovedsakelig fra den som er vist på fig. 2 ved tilføyelsen av en kryogenisk varmeutveksler 84 til forkjøling av den forholdsvis tørre naturgass som skal flytendegjøres, hvilken varmeutveksler er innskutt i inngangsledningen 7 for gass som har den kryø-geniske varmeutveksler 5 for kjøling av gass. Denne varmeutveksler 84 til kjøling av gass som f.eks. er av typen med plater, omfatter minst én gjennomgangsbane 85 for gass forbundet ved sin ende ovenfor méd rørledningen 7 og ved sin motsatte eller nedre ende ved hjelp av en forbindelsesrørledning 7' med den øvre ende eller inngangsendene av gjennomgangsbanen 8 for den kryogeniske varmeutveksler 5 til forkjøling av gassen. Utveksleren 84 inneholder bl.a. minst én strømningsbane 86 og en gjennomgangsbane 87 for fordampning for hjelpekjøle-fluidumet, hvilken strekker seg i det minste tilnærmet parallelt med retningen av strømningsbanen 85 og er innbyrdes serie-koblet. Strømningsbanen 86 har sin øvre eller inngangsende forbundet ved hjelp av en rørledning 88 i et midlere avgren-ingspunkt 89 på rørledningen 48 som befinner seg mellom strøm-ningsbanen 49 og avgreningspunktet~57. Den motsatte elller nedre ende av strømningsbanen 86 er ved hjelp av en rørledning 90 forbundet med inngangen til et ekspansjonsorgan såsom en ventil eller lignende betegnet med 91, hvis utgang ved hjelp av en rørledning 92 er forbundet med den øvre eller inngangs-enden av strømningsbanen 87 for lukket fordampning, hvis motsatte nedre eller avløpsende er forbundet ved hjelp av en rør-ledning 93 med innsugningen på den annen kompressor 38b. I mellomliggende punkter 82 og 94 av denne rørledning 93 blir avgrenet hhv. rørledningen 39 til utløpet av mellomkjøleren 40 og rørledningen 77.

De lette fluidumer eller hovedkjølefluidumer og de tunge fluidumer eller hjelpekjølefluidumer har her f.eks. hovedsakelig de samme sammensetninger både kvalitativt og kvantitativt som de tilsvarende kjølefluidumer i utførelseseksempelet vist på fig. 2 og kretsene 1 og 2 arbeider i dette tilfellet hovedsakelig på samme måte som de tilsvarende kretser på fig. 2, mens funksjonen av kretsen 3 er modifisert som følger.

Gassen som skal flytendegjøres, i forholdsvis tør tilstand, har f.eks. en temperatur på omkring +20°C og et absolutt trykk på omkring 4 5 bar, og ankommer gjennom rørledningen 7 og gjennom strømningsbanen 85 i varmeutveksleren 84 til for-kjøling hvor denne gass forkjøles og får sin temperatur senket f.eks. til omkring -15°C (for et tilsvarende trykk f.eks. på omkring 44,5 bar) ved varmeutveksling med hjelpekjølefluidumet som går gjennom den samme forkjølingsutveksler. Den således forkjølede gass kommer gjennom rørledningen 7' frem til den kryogeniske utveksler 5 for kjøling, ut fra hvilken dens fysikalske og termodynamiske utvikling er den samme som beskrevet i det foregående.

En del av hjelpekjølefluidumet som er i det minste for en vesentlig del flytendegjort, ankommer gjennom rørled-ningen 48 etter forgreningspunktet 57 og avledes i forgreningspunktet 89 ved hjelp av rørledningen 88 og gjennom strømnings-banen 86 i varmeutveksleren 84 til forkjøling, hvor denne del blir suksessivt helt flytendegjort og deretter underkjølt ved varmeutveksling med i det minste en del av samme. Denne under-kjølte flytende del forlater strømningsbanen 86 gjennom rør-ledningen 90 ved å ha en temperatur f.eks. på omkring -15°C

og et absolutt trykk f.eks. på omkring 2 9 bar og går deretter gjennom ventilen 91 og blir utsatt for en ekspansjon som kjøler den helt til en temperatur på f.eks. omkring -20°C og senker dens absolutte trykk til f.eks. omkring 10 bar. Den således ekspanderte andel av hjelpekjølefluidumet forlater ventilen 91 gjennom rørledningen 92 for å passere gjennom den lukkede strømningsbane 87 hvor denne del fordampes helt ved varmeutveksling i motstrøm med de fluidumer som sirkulerer hhv. i banen 85 og i strømningsbanen 86, slik at det for det første forårsaker forhåndskjøling av naturgassen i strømningsbanen 85 og for det annet hel flytendegjøring og underkjøling av andelen av hjelpekjølefluidumet som sirkulerer i strømnings-banen 86. Den del av hjelpekjølefluidumet som således er helt fordampet forlater utveksleren 84 gjennom rørledningen 93 f.eks. med en temperatur på omkring +3 0°C og ved det midlere eller mellomliggende nedre trykk på 9 bar som nevnt ovenfor for å deretter blande seg i forgreningspunktene 94 og 82

med de fordampede deler av hjelpekjølefluidumet som kommer respektive gjennom rørledningene 77 og 39 og deretter blir den således oppsamlede strøm av hjelpekjølefluidum i gassform suget inn av mellomkompressoren 3 8b.

Systemet på fig. 4 viser en oppdeling av kompresjons-effekten mellom syklusen 2 for hovedkjølefluidum og syklusen 3 for hjelpekjølefluidum og man kan derav se fordelen ved å belaste den ene av de to sykluser mer enn den annen. I foreliggende tilfelle er kompresjonsytelsen den samme i de to sykluser 2 og 3, men syklusen for hjelpekjølefluidum er f.eks. mer belastet enn i den utførelse som er vist på fig. 2. F.eks. kan systemet ifølge fig. 4 omfatte to maskiner for drift av kompressorer i hver av syklusene 1 og 2, dvs.: - en maskin for individuell drift av kompressoren 15a, - en maskin for individuell drift av kompressoren 15b, - en maskin for individuell drift av kompressoren 38a, - en maskin for felles drift av de to kompressorer

38b og 38c (som da er mekanisk koblet sammen ved hjelp av deres respektive aksler).

Den lukkede gjennomgang 87 for fordampning i varmeutveksleren 84 til forkjøling kan eventuelt være erstattet av det indre rom 95 avgrenset av kapslingen til utveksleren 84

og rørledningen 92 blir da forbundet med en fordelerinnretning ved hjelp av forstøvningsdyser anbragt i utveksleren og som munner ut direkte i det indre"rom 95 slik at hjelpekjøleflui-dumet løper ut i dette indre rom i motstrøm i forhold til de respektive fluidumer som strømmer i strømningsbanene 85 og 86 og oversvømmer disse ved direkte kontakt.

Systemet som er vist på fig. 5 avviker fra det på fig.

3 ved tilføyelsen til sistnevnte av en kryogenisk varmeutveksler 84 til forkjøling av gass, såsom vist på fig. 4 men ved eventuell erstatning av varmeutveksleren med plater på fig. 4 med en varmeutveksler med rørbunter. Det ekspanderte hjelpe-kjølefluidum som er fordelt i det indre rom 95 ved hjelp av fordelerinnretningen 96, strømmer deretter i motsatt retning av den felles strømningsretning for de respektive fluidumer i strømningsbanene 85 og 86 og fukter disse ved direkte kontakt hvorved en varmeutveksling fortsetter fordampningen av fluidumet med samtidig kjøling av naturgassen i den lukkede strømningsbane 85 og av hjelpekjølefluidumet i den lukkede strømningsbane 86. Hjelpekjølefluidumet som således er helt fordampet i det indre rom 95, forlater denne gjennom åpningen 97 i utvekslerkapslingen 84 og blir deretter ført ved hjelp av rørledningen 9 3 som beskrevet ovenfor. Den forholdsvis tørre naturgass ankommer her gjennom rørledningen 7 med en temperatur f.eks. på omkring +20°C og med et absolutt trykk f.eks. på omkring 46 bar og den er forkjølt, i utveksleren 84, til en temperatur f.eks. på -15°C under et trykk på f.eks. omkring 4 5 bar.

Kretsene 1, 2 og 3 arbeider forøvrig hovedsakelig på samme måte som i de foregående eksempler som beskrevet ovenfor.

For ren sammenligning viser den etterfølgende tabell de effekter som absorberes av kompressorene og pumpene i respektive sykluser for hoved- og hjelpekjølefluidum og de relative besparelser eller økonomier for ytelse i forhold til den totale ytelse av kompressorene i et system i samsvar med tid-ligere kjent teknikk.

Ovenstående tabell viser som et enkelt eksempel uten begrensning at den maksimale energibesparing er virkeliggjort med systemet ifølge oppfinnelsen som vist på fig. 5 og oppnår 11% .

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved kjøling og flytendegjøring av minst én forholdsvis tørr gass med lavt kokepunkt ved varmeutveksling med minst én del av et lett hovedkjølefluidum, forkjølt til sin flytendegjøring i det minste delvis ved varmeutveksling med et tungt hjelpekjølefluidum, hvilke kjølefluider utgjør en del av en kjølekaskade og hvert kjølefluidum består av en blanding av flere fluider med respektive avtagende flyktighet, hvilke kjølefluider strøm-mer i en lukket kjølekrets og utsettes for etterfølgende trinn: minst én kompresjon i gassformet tilstand ved hjelp av kompressorer (15, 38) fra et lavt trykk til et høyere trykk, minst én forkjøling med delvis kondensering i kjøle-innretninger (18, 42) ved det høyere trykk ved varmeutveksling med et ytre kjølemiddel, minst én selvkjøling fra fluidumets strømningsbaner (49 - 53; 29 - 33) med total flytendegjøring og deretter underkjøling i fordelerinnretninger (53, 27, 33) og etterfølgende ekspansjon i ekspansjonsorganer (51, 25, 31) til det nevnte lave trykk, en etterfølgende varmeutveksling i motstrøm med hjelpekjøle-fluidumet med seg selv og med hovedkjølefluidumet for i det minste delvis flytendegjøring av sistnevnte, og en etter-følgende varmeutveksling i motstrøm av hovedkjølefluidumet med seg selv og med gassen som skal flytendegjøres for i det minste delvis flytendegjøring av sistnevnte, og en re-sirkulering og ny komprimering i kompressorene (15, 38) av hvert kjølefluidum fordampet ved det lave trykk, karakterisert ved at den siste kompresjon i en kompressor (38b) av hjelpekjølefluidumet i dennes krets (3) etter-følges av nevnte delvise kondensering i en kondensator (42) og deretter etter kompresjon ved høyt trykk i kompressorer (38c, 64) utsetter man flere adskilte deler av hjelpekjøle-fluidumet for respektive ekspansjoner i ekspansjonsorganer (66, 73, 59, 51) til i det minste ett mellomliggende trykk ved et punkt (62) og til det nevnte lave trykk i en rør-ledning (56), idet hver således fordampede del deretter resirkuleres for påny å bli komprimert, idet fordampningen ved det sistnevnte midlere trykk av en eller flere av nevnte deler av hjelpefluidumet foregår ved varmeutveksling med nevnte gass i ledninger (68, 69), mens de øvrige deler av hjelpekjølefluidumet som er ekspandert i ekspansjonsorganet (51) ved et lavere trykk enn mellomtrykket, fordampes i et fordelersystem (53) ved varmeutvekslingen i motstrøm med hovedkjølefluidumet for kjøling og/eller i det minste delvis kondensering av dette.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte delvise kondensering i kondensatoren (42) etterfølges av en separering i en gassformet fase og en flytende fase, idet den siste kompresjon utføres i to samtidige adskilte kompresjoner i kompressorene (38c, 64) av de nevnte gassformede og flytende faser til nevnte høyere trykk i rørledningene (46, 70), idet den vesentlige del av den flytende fase ved høyt trykk forenes med den gassformede fase ved høyt trykk i rørledningen (46) for å danne en første strøm i en rørledning (48) av hjelpekjøle-fluidumet i flytende tilstand etter avkjøling i en kondensator (47) av denne første strøm ved hjelp av et ytre kjøle-middel, idet en første del av en strømningsbane (49) av denne første strøm av hjelpekjølefluidumet fordampes (75) ved det nevnte lave trykk ved varmeutveksling i motstrøm med seg selv i strømningsbanen (49) før ekspansjon (51) og med hovedkjølefluidumet (19), og den annen del (81) av denne første strømning av hjelpekjølefluidumet i strømningsbanen (49) fordampes i en fordampningskanal (76) ved et trykk lavere enn det siste nevnte middeltrykk i et forgrenings-punkt (62) ved varmeutveksling i motstrøm med hovedkjøle-fluidumet, og hver således fordampede del deretter resirkuleres for ny komprimering i kompressorene (38a, 38b), mens den resterende flytende del av hjelpefluidumet under høyt trykk danner en annen strøm i en rørledning (65) som fordampes ved det nevnte lave middeltrykk i forgreningspunktet (62) ved varmeutveksling med gassen i innløpsledningen (68) i fuktig tilstand for å bevirke nevnte tørring og kjøling av denne gass, idet den således produserte damp resirkuleres i en rørledning (61) ved det siste middeltrykk for ny komprimering til det nevnte høye trykk i kompressorene (38c,64).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at en del av den første strøm i rørledningen (48) av hjelpekjølefluidumet i flytende tilstand ekspanderes i et ekspansjonskar (59) til nevnte siste middeltrykk i forgreningspunktet (62) og forenes i en avgrening (67) med den annen strøm i rørledningen (65), hvilken strøm likeledes er ekspandert i ekspansjonsorganet (66) til samme nevnte siste middeltrykk for så å fordampes under ett ved nevnte siste middeltrykk i forgreningspunktet (62) ved hjelp av varmeutveksling med gassen som skal kjøles og flytendegjøres.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at en del i en rørledning (88) av den første strøm i rørledningen (48) av hjelpekjølefluidumet fordampes ved et middeltrykk lavere enn det sistnevnte middeltrykk i forgreningspunktet (62) ved varmeutveksling i en utveksler (84) med den gass i en strømningsbane (85) som skal kjøles og flytendegjøres, idet den således produserte damp resirkuleres for ny komprimering i kompressoren (38b) etter forening med dampen i et mellomliggende punkt (94) på rørledningen, ved samme middeltrykk, fra en annen del i strømningsbanen (49) av den nevnte første strømning i en trykkledning (48) av hjelpekjølefluidum ved varmeutveksling i en kryogenisk varmeutveksler (6) med nevnte hovedkjøle-fluidum.

5. Apparat til utførelse av fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, og av den type som omfatter følgende kretser: en åpen krets (1) for gass som skal flytendegjøres, en lukket krets (2) for hovedkjølefluidum i varmeutvekslende forhold med nevnte krets for gassen ved hjelp av kryogeniske varmeutvekslere (4, 5) for henholdsvis flytendegjøring, underkjøling og forhåndskjøling, og som utgjør en del av en kjølekaskadé omfattende minst to kjølefluider henholdsvis hovedfluidum og hjelpefluidum, og en lukket krets (3) for hjelpekjølefluidum i varmeutvekslerforhold med den nevnte krets (2) for hovedkjølefluidum ved hjelp av den kryogeniske varmeutveksler (6) for forhåndskjøling og flytendegjøring i det minste delvis av hovedkjølefluidumet og omfattende følgende elementer: minst én kompressor (38) for gassformet fluidum, en kjølekondensator (42), en strømningsbane (49) for hjelpekjølefluidum som går gjennom varmeutveksleren og strekker seg i samme retning som strømningsbanen (19) for •hovedkjølefluidumet som også går gjennom denne utveksler, og et første ekspansjonsorgan (51) anordnet ved den nedre ende (50) av strømningsbanen (49), karakterisert ved at kjølekondensatoren (42) er forbundet med en faseseparator (44), hvis dampoppsamlingsrom er forbundet med sugesiden (45) på en annen kompressor (38c), som igjen er forbundet med inngangen til en annen kjølekondensator (47), mens samlerommet for væske i separatoren (44) er forbundet med sugesiden av en akselerasjonspumpe (64) hvis trykkside delvis er forbundet med et mellomliggende punkt (72) ved inngangen til den annen kjølekondensator (47) og delvis med et annet ekspansjonsorgan (66), idet utgangen, rørledningen (48) fra den annen kjølekondensator (47) er forbundet for det første med inngangen til strømningsbanen (49) i varmeutveksleren (6) og for det annet med et tredje ekspansjonsorgan (59), og idet utgangene, avgreningen (67) fra nevnte annet og tredje ekspansjonsorgan (66, 59) er forbundet med inngangen, rørledningen (43) til faseseparatoren (44) gjennom et kjøleapparat (60) for den gass som skal flytende-gjøres til å begynne med i forholdsvis fuktig tilstand.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at den nedre ende av strømningsbanen (49) også er forbundet parallelt gjennom et annet ekspansjonsorgan (79) med en annen strømningsbane (76) til fordampning og som likeledes går gjennom varmeutveksleren (6), idet de respektive nedre ender (56, 77) av de to strømingsbaner (7 5, 7 6) er forbundet respektive med sugesidene på de to nevnte kompressorer (38a, 38b).

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at det omfatter minst én ytterligere utveksler (84) til forhåndskjøling av en forholdsvis tørr gass som skal flytendegjøres, gjennom hvilken varmeutveksler er ført respektive tre strømningsbaner, dvs. en strømningsbane (8 5) for gassen, en strømningsbane (86) som sikrer fullstendig flytendegjøring og underkjøling av hjelpekjølefluidumet, hvis øvre ende (88) er avgrenet til ledningen (48) som forbinder utgangen av den annen nevnte kjølekondensator (47) med inngangen til varmeutveksleren (6) for forhåndskjøling av hovedkjølefluidumet, mens den nedre ende (90) av banen (86) er forbundet med inngangen til et fjerde ekspansjonsorgan (91) og en strømningsbane (87) som sikrer fordampningen av hjelpekjølemidlet og er forbundet ovenfor med utgangen av det fjerde ekspansjonsorgan (91) og nedenfor (ved 93) med sugesiden på den annen nevnte kompressor (38b).

8. Apparat ifølge et av kravene 5-7, karakterisert ved at nevnte varmeutveksler (6) består av to varmeutvekslere (6a, 6b), hvori strømningsbanen (19a) som går gjennom varmeutveksleren (6a) gjennom hvilken går det flytendegjorte hovedkjølemiddel, er forbundet i serie med en strømningsbane (19b) som går gjennom den nedenforliggende varmeutveksler (6b), strømningsbanen (49a) som går gjennom den ovenforliggende varmeutveksler (6a) og hvori går det helt flytendegjorte hjelpekjølemiddel, er forbundet med en bane (49b) som går gjennom den nedre utveksler (6b) og til-later den ytterligere underkjøling av hjelpekjølemiddelet som deretter går gjennom ekspansjonsorganet (51) for å bli fordampet i det indre rom (54b) i den nedre varmeutveksler (6b), og det nevnte indre rom (54b) er med sin nedre ende forbundet med sugesiden (56) på den første kompressor (38a) mens det indre rom (54a) i den øvre utveksler (6a) som gjennomstrømmes av det fordampede hjelpefluidum, er forbundet med sugesiden på den annen nevnte kompressor (38b).