WO1996035914A1 - Verfahren zur verringerung des energieverbrauchs - Google Patents

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WO1996035914A1
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Hans Schmidt
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Linde Aktiengesellschaft
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    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the energy consumption of a cooling and / or liquefaction process, in particular a cooling and / or liquefaction process of natural gas, coupled with a refrigeration cycle process which serves to provide the energy required for the cooling and / or liquefaction process.
  • the raw gas is usually fed to the low-temperature process at ambient temperature and only cooled and liquefied in the so-called cold part of the process.
  • the cold required for cooling or liquefying the raw gas is provided by a generally closed cooling circuit.
  • the compression of the refrigerant circulating in it can e.g. by means of gas turbine drives.
  • the air required for combustion is sucked in at ambient temperature.
  • EP-PS 0 143 267 describes a liquefaction process for natural gas in which the natural gas to be liquefied is cooled and liquefied using two closed circuits in which multicomponent coolants are circulated.
  • the object of the present invention is to provide a method which reduces the energy consumption of a cooling and / or liquefaction process which is coupled to a refrigeration cycle process.
  • Figure 1 shows a natural gas liquefaction process, such as is used, for example, in the context of an LNG baseload plant.
  • Figure 2 shows an N 2 / C 1+ separation process, such as is used for example in the nitrogen separation from natural gas.
  • the natural gas stream introduced via line 1 is first freed of carbon dioxide still contained in it in a carbon dioxide scrubber A.
  • the natural gas stream still has a temperature of 313 K at the outlet of the carbon dioxide scrubber A.
  • the natural gas stream freed from carbon dioxide is then fed to a heat exchanger B via line 2. In this, it is cooled by 30 ° K in counterflow to the refrigerant of a separate auxiliary refrigeration circuit, which will be discussed in more detail below.
  • the cooled natural gas stream is then fed to a separator C, the water accumulating in the separator being returned to the washing A via the line 4 shown in broken lines.
  • the natural gas stream drawn off at the top of the separator C is fed to a drying unit D by means of line 3.
  • the gas stream is dried, preferably by adsorptive means.
  • the precooled natural gas stream is fed via line 5 to a heat exchanger E, in which it is further cooled and liquefied against the process cooling circuit, which will also be discussed below.
  • the liquefied natural gas is discharged from the heat exchanger E by means of line 6 and used for further use, for example intermediate storage in an LNG tank.
  • the liquefied natural gas is first expanded to the pressure prevailing in the LNG tank in valve F and then fed into the LNG tank via line 7.
  • the process refrigeration cycle required for the further cooling and liquefaction of the natural gas contains as the refrigerant a mixture of hydrocarbons or nitrogen and hydrocarbons.
  • the refrigerant mixture is compressed in two stages (H, H '). After the first compression in the compressor H, the refrigerant mixture is fed via line 8 to an air cooler J, cooled in it against ambient air, and then fed to the second compressor stage H '.
  • the refrigerant mixture drawn off from the second compressor stage H 'by means of line 9 is in turn fed to the already mentioned air cooler J and then fed to a heat exchanger K by means of line 10 and cooled there against the refrigerant of a refrigerant molecule circuit, which will also be discussed below.
  • the pre-cooled refrigerant mixture is then fed to the heat exchanger E via line 11, cooled under high pressure, depending on the design of the process via valves L and / or L "relaxed and against the natural gas stream to be cooled and liquefied in line 5 and the high-pressure refrigerant stream in Line 11 is heated and then the refrigerant flow is returned to the first compressor stage H via line 12.
  • the two-stage compression (H, H ') is driven by means of a two-stage compression (H, H ') is carried out by means of a gas turbine G, which is supplied with combustion air via line 13.
  • the combustion air brought in via line 13 is cooled in a heat exchanger K 'against a partial flow of the previously mentioned refrigerant cycle before it is fed into the gas turbine.
  • the required fuel gas is added via line 15, while line 16 represents the exhaust line.
  • the already mentioned refrigeration cycle which contains, for example, a mixture of ethylene glycol and water as refrigeration brine, can be provided for safety reasons.
  • the cooling brine of this refrigerant circuit is fed via line 20 to a pump M for increasing the pressure and then via line 21 to a heat exchanger N.
  • the cooling brine emerging from the heat exchanger N is withdrawn by means of line 22 and partly supplied to the heat exchanger K and partly to the heat exchanger K 'by means of line 23.
  • the portion of the cooling brine discharged from the heat exchanger K by means of line 20 is mixed with the remaining part of the cooling brine discharged from the heat exchanger K 'by means of line 24.
  • the auxiliary refrigeration circuit already mentioned contains a pure substance that can be liquefied at ambient temperature, e.g. Porpan, or a mixture that can be liquefied at ambient temperature.
  • the refrigerant is fed to a compressor O by means of line 30, then to an air cooler P by means of line 31 and then passed into a collecting container Q. Liquid refrigerant is removed from this collecting container by means of line 33 and, after passing through pump R, is supplied to a branching point by means of line 34. Part of the refrigerant is expanded in the valve S in a cold-producing manner and is fed to the already mentioned heat exchanger N by means of the line 35. This heats up against the cooling brine of the refrigerant circuit to be cooled.
  • the warmed refrigerant of the auxiliary refrigeration circuit is then admixed to line 30 again by means of line 36.
  • Part of the refrigerant is supplied from the branching point mentioned by means of line 37 to an expansion valve T, expanded in this and supplied to heat exchanger B by means of line 38.
  • the refrigerant heated in the heat exchanger B is then returned to the line 30 by means of line 39.
  • FIG. 2 shows an N 2 / C 1+ separation process such as is used, for example, for nitrogen separation from natural gas.
  • the nitrogen-containing natural gas stream introduced via line 1 that of other undesirable ones Components, such as carbon dioxide, have already been cleaned, cooled in a heat exchanger A in countercurrent to the cooling brine of a refrigerant circuit, which will be discussed in more detail below.
  • the natural gas stream is then fed via line 2 to a further heat exchanger B, in which it is further cooled and partially or completely liquefied against the process cooling circuit, which will also be discussed below.
  • the partially or completely liquefied natural gas is discharged from the heat exchanger B via line 3 and passed to the top of the separation column D via the expansion valve C and via line 4.
  • Separation column D separates into a nitrogen-rich and a C 1+ -rich fraction.
  • the nitrogen-rich fraction is withdrawn by means of line 5 at the top of the separation column D, heated in the heat exchanger B against the natural gas stream to be cooled and then withdrawn from the process by means of line 6.
  • the separation column D is heated by means of the column heater E.
  • the C 1+ -rich fraction is drawn off at the bottom of the separation column D by means of line 7, pumped to the desired delivery pressure in the pump F and then fed to the heat exchanger B by means of line 8. In this, the C 1+ -rich fraction is warmed and evaporated and then withdrawn from the process by means of line 9.
  • the refrigeration required for cooling and liquefying the natural gas stream is provided by the process refrigeration circuit X.
  • This third compressor stage U is driven by expansion of the refrigerant mixture in the expansion turbine V.
  • the refrigerant mixture is fed to an air cooler J after each compressor stage. Then the refrigerant mixture is passed through a heat exchanger K, in which the refrigerant mixture is cooled against a partial flow of a refrigerant cycle.
  • This refrigerant cycle and the auxiliary refrigeration cycle are discussed in more detail below.
  • the refrigerant mixture of the auxiliary refrigeration circuit preferably a pure substance that can be liquefied at ambient temperature, such as propane, or a mixture that can be liquefied at ambient temperature, is fed to a compressor L by means of line 10.
  • the refrigerant mixture is fed via line 11 to an air cooler M and then to a collecting container N.
  • the liquid refrigerant mixture is removed from this collecting container by means of line 13 and divided into two partial flows.
  • a first partial refrigerant mixture stream is relaxed in valve O and in Heat exchanger P is heated and evaporated against the cooling brine of the refrigerant circuit to be cooled. Subsequently, this partial refrigerant mixture stream is returned to the compressor L by means of the lines 15 and 10.
  • the second partial refrigerant mixture stream is fed to an expansion valve Q by means of line 16.
  • this partial refrigerant mixture stream is fed to the heat exchanger R by means of line 17, in which it is heated and evaporated against the cooling brine of the refrigerant molecule circuit to be cooled.
  • the refrigerant mixture is then fed to the compressor L via the lines 18 and 10.
  • the cooling brine of the refrigerant cycle is fed to a pump S by means of line 20, pumped to the desired pressure in this and fed to the already mentioned heat exchanger R.
  • the cooling brine is cooled against the refrigerant mixture to be warmed up in the auxiliary cooling circuit and then fed to a branching point by means of line 21.
  • a partial flow of the cooling brine is fed via line 22 to the heat exchanger P, which has also already been mentioned, and is cooled in the latter against the refrigerant mixture to be heated in the auxiliary cooling circuit.
  • the cooling brine of the refrigerant molecule circuit is then returned to the pump S by means of the lines 23 and 20.
  • the second partial flow of the cooling brine is withdrawn from the branch point by means of line 24.
  • a partial flow thereof is fed via line 25 to the heat exchanger A, which has also already been mentioned, and is heated and evaporated therein against the nitrogen-containing natural gas stream to be cooled.
  • the heated and evaporated cooling brine is then fed back to the pump S by means of the lines 26, 31, 32 and 20.
  • Another partial flow of the cooling brine of the refrigerant circuit is fed to the heat exchanger K, which has also already been mentioned, by means of lines 24 and 27.
  • the cooling brine is heated and then added to the cooling brine in lines 31 and 32 by means of line 28.
  • Another partial stream of the cooling brine is fed to the heat exchanger K 'by means of line 29.
  • the combustion air supplied to the gas turbine E is cooled in the heat exchanger K '.
  • the cooling brine heated in the heat exchanger K ' is then admixed to the cooling brine in the lines 26 and 31 by means of line 30.
  • the auxiliary cooling circuit or refrigerant molecule circuit which serves to pre-cool the combustion air and to pre-cool the medium (s) to be cooled and / or liquefied, can of course also be used for further pre-cooling or cooling processes.
  • Such pre-cooling or cooling processes are e.g. Pre-cooling of the raw gas before absorbers, cooling of the top product of the carbon dioxide-removing amine wash, sub-cooling of the refrigerant or mixture of refrigerants, pre-cooling of the high-pressure process cooling circuit, etc.
  • the application of the method according to the invention is of course not limited to the two methods shown in FIGS. 1 and 2. It can also be used advantageously in particular in liquefaction processes which use multi-stage propane cooling circuits or in processes which use C2 / C3 cooling circuits or pure substance cooling circuits.

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Abstract

Verfahren zur Verringerung des Energieverbrauchs eines Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozesses, insbesondere eines Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozesses von Erdgas, gekoppelt mit einem Kältekreislauf-Prozeß, der der für den Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozeß notwendigen Energiebereitstellung dient, wobei a) mittels eines separaten Hilfskältekreislaufes auf direktem Wege oder durch Zwischenschalten wenigstens eines weiteren Kälte(sole)kreislaufs ein Vorkühlen der der Gasturbine des Kältekreislauf-Prozesses zugeführten Verbrennungsluft sowie b) ein Vorkühlen des/der abzukühlenden und/oder zu verflüssigenden Mediums/-ien erfolgt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Verringerung des Energieverbrauchs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Energieverbrauchs eines Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozesses, insbesondere eines Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozesses von Erdgas, gekoppelt mit einem Kältekreislauf-Prozeß, der der für den Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozeß notwendigen Energiebereitstellung dient.
Bei herkömmlichen Tieftemperaturverfahren, wie z.B. der Verflüssigung von Erdgas, wird das Rohgas in der Regel mit Umgebungstemperatur dem Tieftemperaturverfahren zugeführt und erst im sog. kalten Teil des Verfahrens abgekühlt und verflüssigt. Die für die Abkühlung bzw. Verflüssigung des Rohgases benötigte Kälte wird durch einen, in der Regel geschlossenen Kältekreislauf bereitgestellt. Die Verdichtung des in ihm zirkulierenden Kältemittels kann z.B. mittels Gasturbinenantrieben erfolgen. Die hierbei für die Verbrennung benötigte Luft wird mit Umgebungstemperatur angesaugt. Aus der EP-PS 0 143 267 ist ein Verflüssigungsprozeß für Erdgas beschrieben, bei dem das zu verflüssigende Erdgas unter Anwendung von zwei geschlossenen Kreisläufen, in denen Mehrkomponenten-Kühlmittel zirkuliert werden, abgekühlt und verflüssigt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das den Energieverbrauch eines Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozesses, der mit einem Kältekreislauf-Prozeß gekoppelt ist, verringert.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mittels eines separaten Hilfskältekreislaufes auf direktem Wege oder durch Zwischenschalten wenigstens eines weiteren Kälte(sole)kreislaufs ein Vorkühlen der der Gasturbine des Kältekreislauf- Prozesses zugeführten Verbrennungsiuft sowie ein Vorkühlen des/der abzukühlenden und/oder zu verflüssigenden Mediums/-iens erfolgt.
Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen davon seien anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.
Hierbei zeigt Figur 1 ein Erdgas-Verflüssigungsverfahren, wie es z.B. im Rahmen einer LNG-Baseload-Anlage verwendet wird. Figur 2 zeigt ein N2/C1+-Trennverfahren, wie es z.B. bei der Stickstoff-Abtrennung aus Erdgas verwendet wird. Bei dem erwähnten Verfahren gemäß Figur 1 wird der über die Leitung 1 herangeführte Erdgasstrom in einer Kohlendioxid-Wäsche A zunächst von noch in ihm enthaltenen Kohlendioxid befreit. Der Erdgasstrom weist am Ausgang der Kohlendioxid-Wäsche A noch eine Temperatur von 313 K auf. Anschließend wird der von Kohlendioxid befreite Erdgasstrom mittels Leitung 2 einem Wärmetauscher B zugeführt. In diesem wird er im Gegenstrom zu dem Kältemittel eines separaten Hilfskältekreislaufes, auf den im folgenden noch näher eingegangen wird, um 30°K abgekühlt. Der abgekühlte Erdgasstrom wird sodann einem Abscheider C zugeführt, wobei das im Abscheider anfallende Wasser über die gestrichelt gezeichnete Leitung 4 zu der Wäsche A zurückgeführt wird. Der am Kopf des Abscheiders C abgezogene Erdgasstrom wird mittels Leitung 3 einer Trockungseinheit D zugeführt. In dieser erfolgt, vorzugsweise auf adsorptivem Wege, eine Trocknung des Ergasstromes. Anschließend wird der vorgekühlte Erdgasstrom mittels Leitung 5 einem Wärmetauscher E zugeführt, in dem er gegen den Prozeßkältekreislauf, auf den ebenfalls noch im folgenden eingegangen wird, weiter abgekühlt und verflüssigt wird. Das verflüssigte Erdgas wird aus dem Wärmetauscher E mittels Leitung 6 abgeführt und seiner weiteren Verwendung, z.B. Zwischenspeicherung in einem LNG-Tank, zugeführt. Da die Zwischenspeicherung im LNG-Tank etwa bei Atmosphärendruck erfolgt, wird das verflüssigte Erdgas zunächst im Ventil F auf den im LNG-Tank herschenden Druck entspannt und anschließend mittels Leitung 7 in den LNG-Tank geführt. Der für die weitere Abkühlung und Verflüssigung des Erdgases benötigte Prozeßkältekreislauf enthält als Kältemittel ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen oder Stickstoff und Kohlenwasserstoffen. Das Kältemittelgemisch wird im vorliegenden Falle zweistufig verdichtet (H, H'). Nach der ersten Verdichtung im Verdichter H wird das Kältemittelgemisch mittels Leitung 8 einem Luftkühler J zugeführt, in diesem gegen Umgebungsluft abgekühlt, und anschließend der zweiten Verdichterstufe H' zugeführt. Das aus der zweiten Verdichterstufe H' mittels Leitung 9 abgezogene Kältemittelgemisch wird wiederum dem bereits erwähnten Luftkühler J zugeführt und anschließend mittels Leitung 10 einem Wärmetauscher K zugeführt und in diesem gegen das Kältemittel eines Kältesolekreislaufes, auf den ebenfalls im folgenden noch eingegangen wird, abgekühlt. Das vorgekühlte Kältemittelgemisch wird anschließend mittels Leitung 11 dem Wärmetauscher E zugeführt, unter hohem Druck abgekühlt, je nach Auslegung des Prozesses über die Ventile L und/oder L" entspannt und gegen den abzukühlenden und zu verflüssigenden Erdgasstrom in Leitung 5 und den Hochdruck-Kältemittelstrom in Leitung 11 erwärmt. Danach wird der Kältemittelstrom mittels Leitung 12 wieder der ersten Verdichterstufe H zugeführt. Der Antrieb der zweistufigen Verdichtung (H, H') erfolgt mittels einer zweistufigen Verdichtung (H, H') erfolgt mittels einer Gasturbine G, der über Leitung 13 Verbrennungsluft zugeführt wird. Die über Leitung 13 herbeigeführte Verbrennungsluft wird vor ihrer Zuführung in die Gasturbine in einem Wärmetauscher K' gegen einen Teilstrom des bereits erwähnten Kältesolekreislaufes abgekühlt. Über Leitung 15 erfolgt die Zugabe des benötigten Brenngases, während Leitung 16 die Abgasleitung darstellt. Der bereits erwähnte Kältesolekreislauf, der als Kältesole z.B. eine Mischung aus Ethylenglykol und Wasser enthält, kann aus Sicherheitsüberlegungen vorgesehen werden. Die Kühlsole dieses Kältesolekreislaufes wird über Leitung 20 einer Pumpe M zur Druckerhöhung und danach mittels Leitung 21 einem Wärmetauscher N zugeführt. In diesem erfolgt ein Abkühlen der Kühlsole im Gegenstrom zu einem Teilstrom des bereits erwähnten Hilfskältekreislaufes, der, wie bereits erwähnt, der Vorkühlung des Erdgasstromes dient. Die aus dem Wärmetauscher N austretende Kühlsole wird mittels Leitung 22 abgezogen und mittels Leitung 23 teils dem Wärmetauscher K, teils dem Wärmetauscher K' zugeführt. Dem mittels Leitung 20 aus dem Wärmetauscher K abgeführten Anteil der Kühlsole wird der aus dem Wärmetauscher K' mittels Leitung 24 abgeführte Restteil der Kühlsole beigemischt.
Der bereits erwähnte Hilfskältekreislauf enthält als Kältemittel einen bei Umgebungstemperatur verflüssigbaren Reinstoff, wie z.B. Porpan, oder ein bei Umgebungstemperatur verflüssigbares Gemisch. Das Kältemittel wird mittels Leitung 30 einem Verdichter O zugeführt, anschließend mittels Leitung 31 einem Luftkühler P zugeführt und sodann in einen Sammelbehälter Q geleitet. Aus diesem Sammelbehälter wird mittels Leitung 33 flüssiges Kältemittel entnommen und nach Durchlaufen der Pumpe R mittels Leitung 34 einem Verzweigepunkt zugeführt. Ein Teil des Kältemittels wird im Ventil S kälteleistend entspannt und mittels der Leitung 35 dem bereits erwähnten Wärmetauscher N zugeführt. In diesem erfolgt eine Anwärmung gegen die abzukühlende Kühlsole des Kältesolekreislaufes. Das angewärmte Kältemittel des Hilfskältekreislaufes wird anschließend mittels Leitung 36 wieder der Leitung 30 beigemischt. Ein Teil des Kältemittels wird von dem erwähnten Verzweigepunkt mittels Leitung 37 einem Entspannungsventil T zugeführt, in diesem entspannt und mittels Leitung 38 dem Wärmetauscher B zugeführt. Das im Wärmetauscher B erwärmte Kältemittel wird anschließend mittels Leitung 39 wieder der Leitung 30 zugeführt.
Figur 2 zeigt, wie bereits erwähnt, ein N2/C1+-Trennverfahren wie es z.B. bei der Stickstoff-Abtrennung aus Erdgas verwendet wird. Hierbei wird der über Leitung 1 herangeführte Stickstoff-enthaltende Erdgasstrom, der von weiteren unerwünschten Komponenten, wie z.B. Kohlendioxid, bereits gereinigt ist, in einem Wärmetauscher A im Gegenstrom zu der Kühlsole eines Kältesolekreislaufs, auf den im folgenden noch näher eingegangen wird, abgekühlt. Der Erdgasstrom wird anschließend mittels Leitung 2 einem weiteren Wärmetauscher B zugeführt, in dem er gegen den Prozeßkältekreislauf, auf den ebenfalls noch im folgenden eingegangen wird, weiter abgekühlt und teilweise oder vollständig verflüssigt wird. Das teilweise oder vollständig verflüssigte Erdgas wird aus dem Wärmetauscher B mittels Leitung 3 abgeführt und über das Entspannungsventil C und mittels der Leitung 4 auf den Kopf der Trennsäule D gegeben. In der Trennsäule D erfolgt die Auftrennung in eine Stickstoff-reiche und eine C1+-reiche Fraktion. Die Stickstoff-reiche Fraktion wird mittels Leitung 5 am Kopf der Trennsäule D abgezogen, im Wärmetauscher B gegen den abzukühlenden Erdgasstrom erwärmt und anschließend mittels Leitung 6 aus dem Verfahren abgezogen. Die Beheizung der Trennsäule D erfolgt mittels der Säulenheizung E. Die C1+-reiche Fraktion wird am Sumpf der Trennsäule D mittels Leitung 7 abgezogen, in der Pumpe F auf den gewünschten Abgabedruck gepumpt und anschließend mittels Leitung 8 dem Wärmetauscher B zugeführt. In diesem wird die C1+-reiche Fraktion angewärmt und verdampft und anschließend mittels Leitung 9 aus dem Verfahren abgezogen.
Die für die Abkühlung und Verflüssigung des Erdgasstromes benötigte Kälte wird durch den Prozeßkältekreislauf X bereitgestellt. Dieser unterscheidet sich von dem, in der Figur 1 dargestellten Prozeßkältekreislauf nur dadurch, daß er neben den ersten beiden Verdichterstufen H und H' eine dritte Verdichterstufe U aufweist. Der Antrieb dieser dritten Verdichterstufe U erfolgt durch Entspannen des Kältemittelgemisches in der Entspannungsturbine V. Wie auch bereits in der Figur 1 dargestellt, wird das Kältemittelgemisch nach jeder Verdichterstufe einem Luftkühler J zugeführt. Daran anschließend wird das Kältemittelgemisch jeweils durch einen Wärmetauscher K geleitet, in dem das Kältemittelgemisch gegen einen Teilstrom eines Kältesolekreislaufes abgekühlt wird. Auf diesen Kältesolekreislauf sowie auf den Hilfskältekreislauf wird im folgenden näher eingegangen. Das Kältemittelgemisch des Hilfskältekreislaufes, vorzugsweise ein bei Umgebungstemperatur verflüssigbarer Reinstoff, wie z.B. Propan, oder ein bei Umgebungstemperatur verflüssigbares Gemisch, wird mittels Leitung 10 einem Verdichter L zugeführt. Nach der Verdichtung wird das Kältemittelgemisch über Leitung 11 einem Luftkühler M und anschließend einem Sammelbehälter N zugeführt. Aus diesem Sammelbehälter wird mittels Leitung 13 das flüssige Kältmittelgemisch entnommen und in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Kältemittelgemischteilstrom wird im Ventil O kälteleistend entspannt und im Wärmetauscher P gegen die abzukühlende Kühlsole des Kältesolekreislaufes erwärmt und verdampft. Anschließend wird dieser Kältemittelgemischteilstrom mittels der Leitungen 15 und 10 wieder zu dem Verdichter L zurückgeführt. Der zweite Kältemittelgemischteilstrom wird mittels Leitung 16 einem Entspannungsventil Q zugeführt. Nach der kälteleistenden Entspannung im Entspannungsventil Q wird dieser Kältmittelgemischteilstrom mittels Leitung 17 dem Wärmetauscher R zugeführt, in dem er gegen die abzukühlende Kühlsole des Kältesolekreislaufes erwärmt und vedampft wird. Aus diesem Wärmetauscher R wird das Kältemittelgemisch anschließend über die Leitungen 18 und 10 dem Verdichter L zugeführt. Die Kühlsole des Kältesolekreislaufes wird mittels Leitung 20 einer Pumpe S zugeführt, in dieser auf den gewünschten Druck gepumpt und dem bereits erwähnten Wärmetauscher R zugeführt. In diesem wird die Kühlsole gegen das anzuwärmende Kältemittelgemisch des Hilfskältekreislaufes abgekühlt und anschließend mittels Leitung 21 einem Verzweigepunkt zugeführt. An diesem Verzweigepunkt wird ein Teilstrom der Kühlsole mittels Leitung 22 dem ebenfalls bereits erwähnten Wärmetauscher P zugeführt und in diesem gegen das anzuwärmenden Kältemittelgemisch des Hilfskältekreislaufes abgekühlt. Anschließend wird die Kühlsole des kältesolekreislaufs mittels der Leitungen 23 und 20 wieder der Pumpe S zugeführt. Der zweite Teilstrom der Kühlsole wird von dem Verzweigepunkt mittels Leitung 24 abgezogen. Ein Teilstrom davon wird mittels Leitung 25 dem ebenfalls bereits erwähnten Wärmetauscher A zugeführt und in diesem gegen den abzukühlenden Stickstoff-haltigen Erdgasstrom angewärmt und verdampft. Die angewärmte und verdampfte Kühlsole wird daran anschließend mittels der Leitungen 26, 31 , 32 und 20 wieder der Pumpe S zugeführt. Ein weiterer Teilstrom der Kühlsole des Kältesolekreislaufes wird mittels der Leitungen 24 und 27 dem ebenfalls bereits erwähnten Wärmetauscher K zugeführt. In ihm wird die Kühlsole erwärmt und anschließend mittels der Leitung 28 der Kühlsole in den Leitung 31 und 32 beigemischt. Ein weiterer Teilstrom der Kühlsole wird mittels Leitung 29 dem Wärmetauscher K' zugeführt. Im Wärmetauscher K' wird die der Gasturbine E zugeführte Verbrennungsluft abgekühlt. Die im Wärmetauscher K' erwärmte Kühlsole wird anschließend mittels Leitung 30 der Kühlsole in den Leitungen 26 und 31 beigemischt.
Durch die Vorkühlung der der Gasturbine zugeführten Verbrennungsluft sowie der Vorkühlung des abzukühlenden und/oder zu verflüssigenden Mediums und/oder des Prozeßkältekreislaufs, in den Beispielen der Figuren 1 und 2 des Erdgases, wird eine deutliche Verringerung der spezifischen Verflüssigungs- bzw. Kälteleistung erzielt. Vor allem bei Großanlagen, wie z.B. LNG-Baseload-Anlagen, bestimmt der Gesamtwirkungsgrad die Größe der einzelnen Verflüssigungsstränge und damit die Investitionskosten einer derartigen Anlage. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine deutlich Vergrößerung der Stranggröße bei LNG-Baseload-Anlagen und bei anderen Großanlagen-Typen eine deutliche Verminderung des spezifischen Energiebedarfs erreicht.
Der der Vorkühlung der Verbrennungsluft sowie der Vorkühlung des/der abzukühlenden und/oder zu verflüssigenden Mediums/-ien dienende Hilfskältekreislauf oder Kältesolekreislauf kann selbstverständlich auch für weitere Vorkühl- bzw. Kühlprozesse verwendet werden. Derartige Vorkühl- bzw. Kühlprozesse sind z.B. Vorkühlen des Rohgases vor Absorbern, Kühlen des Kopfproduktes der Kohlendioxid¬ entfernenden Aminwäsche, Unterkühlen des Kältemittel bzw. Kältemittelgemisches, Vorkühlen des Hochdruck-Prozeßkältekreislaufs, etc..
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist selbstverständlich nicht auf die beiden in den Figuren 1 und 2 dargestellten Verfahren beschränkt. Es ist insbesondere auch bei Verflüssigungsprozessen, die mehrstufige Propan-Kältekreisläufe verwenden oder bei Prozessen, die C2/C3-Kältekreisläufe oder Reinstoff-Kältekreisläufe verwenden, vorteilhaft anwendbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verringerung des Energieverbrauchs eines Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozesses, insbesondere eines Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozesses von Erdgas, gekoppelt mit einem Kältekreislauf-Prozeß, der der für den Abkühl- und/oder Verflüssigungsprozeß notwendigen Energiebereitstellung dient, dadurch gekennzeichnet, daß a) mittels eines separaten Hilfskältekreislaufes auf direktem Wege oder durch Zwischenschalten wenigstens eines weiteren Kälte(sole)kreislaufs ein Vorkühlen der der Gasturbine des Kältekreislauf-Prozesses zugeführten Verbrennungsluft sowie b) ein Vorkühlen des/der abzukühlenden und/oder zu verflüssigenden Mediums/-ien erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das abzukühlende und/oder zu verflüssigende Rohgas und/oder das Prozeßkältekreislaufmittel- bzw. gemisch das abzukühlende und/oder zu verflüssigende Medium darstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Hilfskältekreislauf als Kältemittel bei Umgebungstemperatur verflüssigbare Reinstoffe, wie z.B. Propan, oder Gemische aufweist.
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