WO2008095713A2 - Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes - Google Patents

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    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors

Definitions

  • the invention relates to a method for liquefying a hydrocarbon-rich stream, in particular a natural gas stream, wherein the liquefaction of the hydrocarbon-rich stream against a consisting of three mixed refrigerant circuits refrigerant mixed cycle cascade and wherein the first refrigerant mixture precooling, the second mixed refrigerant cycle of the liquefaction and the third mixed refrigerant cycle the supercooling of the hydrocarbon-rich stream is used.
  • German Patent Application 197 16 415 A generic method for liquefying a hydrocarbon-rich stream is known from German Patent Application 197 16 415. With the citation of German Patent Application 197 16 415 whose disclosure content is fully incorporated in the disclosure of the present patent application.
  • Natural gas liquefaction plants are designed either as so-called LNG baseload plants, ie plants for the liquefaction of natural gas to supply natural gas as primary energy, or as peak shaving plants, ie plants for the liquefaction of natural gas to cover the peak demand.
  • LNG baseload plants are operated with refrigeration circuits consisting of hydrocarbon mixtures. These mixture cycles are more energy efficient than expander circuits and allow for the large liquefaction of baseload plants accordingly relatively low energy consumption.
  • Natural gas liquefaction processes for large capacity liquefiers including at least 8 mtpa LNG capacities, use special arrangements of the compressors provided in the refrigerant circuits to control the large mass flows of refrigerants with the compressors available on the market.
  • a serial arrangement of compressors in the three interconnected to a cascade mixture cycles is realized for this reason, a serial arrangement of compressors in the three interconnected to a cascade mixture cycles.
  • Object of the present invention is to provide a generic method for liquefying a hydrocarbon-rich stream, which avoids the aforementioned disadvantages, in particular allows a reduction in investment and operating costs.
  • Refrigerant mixture of the pre-cooling circuit is carried out in two or more identical, parallel heat exchangers,
  • the compression of the refrigerant mixture of the liquefaction cycle takes place in at least two stages, wherein the compression in the first stage takes place by means of a compressor of the double-flow type.
  • double-flow type compressor and “double-flow compressor” are to be understood below all compressor designs in which each half the mass flow of the medium to be compressed is sucked at the opposite ends of the compressor and the total compressed stream in the center of the compressor is discharged at an identical pressure.
  • the wheels of such compressors come from the largest, available on the market wheels series.
  • the liquefying capacity is at least 8 mtpa LNG, preferably at least 10 mtpa LNG, and more preferably at least 15 mtpa LNG,
  • the hydrocarbon-rich stream supplied to the two or more identically constructed, parallel heat exchangers is distributed uniformly over these heat exchangers,
  • the hydrocarbon-rich stream to be liquefied is compressed prior to cooling or liquefaction
  • the hydrocarbon-rich stream to be liquefied is compressed prior to cooling or liquefaction to a pressure of at least 60 bar, preferably at least 80 bar,
  • the hydrocarbon-rich stream to be liquefied is fed to the liquefaction process via line 1.
  • the liquefaction upstream processes can be provided which are used to remove undesirable in the liquefaction components from the hydrocarbon-rich stream to be liquefied.
  • undesirable components may be: higher hydrocarbons, amines, sulfur compounds, water, mercury, etc.
  • the hydrocarbon-rich stream to be liquefied before being fed into the liquefaction process may be subjected to a compression, which is preferably followed by a separation or purification process which may be provided.
  • a compression which is preferably followed by a separation or purification process which may be provided.
  • the hydrocarbon-rich stream to be liquefied is compressed to a pressure of at least 60 bar, preferably at least 80 bar.
  • the hydrocarbon-rich stream to be liquefied is divided into two substreams 1 and 1 'having the same flow rates and passed in countercurrent to the evaporating refrigerant mixture of the precooling circuit through the two parallel, identical heat exchangers E1 and EV.
  • the heat exchangers E1 and EV are - as well as the heat exchangers E2 and E3 - preferably designed as a wound heat exchanger.
  • pre-cooling is to be understood as cooling the liquefied hydrocarbon-rich stream to a temperature of at least -20 0 C to -70 0 C, preferably -30 0 C to -60 0 C.
  • the pre-cooled hydrocarbon-rich stream is then fed via line 2 to the heat exchanger E2 and liquefied in this against the evaporating refrigerant mixture of the liquefaction cycle.
  • the liquefied hydrocarbon-rich stream is fed via line 3 to the heat exchanger E3 and subcooled in this against the evaporating refrigerant mixture of the supercooling circuit.
  • the liquefied and supercooled hydrocarbon-rich stream is then fed to its further use and / or storage.
  • the compression of the refrigerant mixture of the precooling circuit takes place by means of a double-flow compressor V1.
  • the refrigerant mixture of the pre-cooling circuit is compressed to the desired circuit pressure and then fed via line 5 to a condenser E4 and a possibly to be provided separator / storage tank D.
  • the refrigerant mixture is evenly distributed to the heat exchangers E1 and EV supplied and supercooled in them against themselves.
  • the refrigerant mixture withdrawn from the heat exchangers E1 and EV is depressurized in the expansion valves a and a 'and subsequently cooled via the lines 7 and T in countercurrent to the hydrocarbon-rich stream to be cooled as well as to be cooled
  • Refrigerant mixture flows of the liquefaction and the subcooling cycle through the heat exchangers E1 and EV out.
  • the thereby evaporated refrigerant mixture partial streams are withdrawn via the lines 8 and 8 'from the heat exchangers E1 and EV and fed to the already mentioned double-flow compressor V1.
  • This is driven by a suitable compressor drive M1, which is for example a steam turbine, gas turbine or electric motor drive.
  • the refrigerant mixture of the pre-cooling circuit - the same applies, however, also for the refrigerant mixtures of the other two circuits - is evaporated to only one pressure level. This allows the realization of a comparatively simple Verêtrrioss, in which can be dispensed with an (undesirable) side feed of refrigerant mixture partial streams.
  • the compression of the circulating within the liquefaction cycle refrigerant mixture is carried out according to the invention in at least two compressor stages V2 and V2 ', wherein the compression in the first stage also takes place by means of a compressor of the double-flow type.
  • the drive of the two aforementioned compressor stages V2 and V2 ' also takes place by means of a suitable compressor drive M2.
  • Line sections 10 and 10 the heat exchangers E1 and E1 1 supplied and cooled in this against the evaporating refrigerant mixture of the pre-cooling circuit. Also, the refrigerant mixture of the liquefaction cycle is the heat exchangers E1 and E1 'evenly distributed.
  • the cooled in the heat exchangers E1 and E1 'and liquefied refrigerant mixture substreams of the liquefaction refrigeration cycle are supplied after their merger via line 11 to the second heat exchanger E2.
  • the expanded refrigerant mixture to the heat exchanger E2 is again supplied and evaporated in this countercurrent to the hydrocarbon-rich stream to be liquefied and the refrigerant mixture to be liquefied of the subcooling circuit.
  • the evaporated refrigerant mixture is then withdrawn via line 13 from the heat exchanger E2 and fed via the lines 13 and 13 'of the first stage V2 of the liquefaction cycle compressor unit V2 / V2. 1 Since the first compressor stage is a double-flow compressor, the flow rates in the lines 13 and 13 'are again identical. That in the first Compressor V2 to an intermediate pressure compressed refrigerant mixture is fed via line 14 of the second compressor stage V2 1 and compressed in this to the desired final pressure.
  • the refrigerant mixture of the supercooling circuit is in the case of the embodiment shown in the figure two-stage compression V3 / V3 '. These compressors or compressor stages are driven by a suitable compressor drive M3.
  • the compressed to the final pressure and cooled in the aftercooler E6 refrigerant mixture is distributed through the lines 15 and 15 'the heat exchangers E1 and EV supplied. In these, a cooling of the two refrigerant mixture partial flows takes place against the two evaporating refrigerant mixture partial streams of the cooling circuit.
  • the thus cooled refrigerant mixture of the supercooling circuit is then fed via line 16 to the heat exchanger E2, liquefied in this and then subcooled in the heat exchanger E3 against itself.
  • the refrigerant mixture of the subcooling circuit is depressurized in the valve c and fed to the heat exchanger E3 via line 17 again.
  • the vaporized in the heat exchanger E 3 refrigerant mixture of the supercooling circuit is withdrawn via line 18 from the heat exchanger E3 and after compression to an intermediate pressure in the first compressor stage V3 via line 19 of the second compressor stage V3 'of the subcooling circuit, in which the refrigerant mixture is compressed to the Kreis Anlagenddruck , fed.
  • the process concept according to the invention enables the realization of liquefaction processes or plants with large liquefaction capacities, which necessitate comparatively low investment and operating costs. This is achieved in particular by the combination of a comparatively low-complexity refrigerant mixture cascade consisting of three mixed refrigerant circuits, with the use of compressors of the double-flow type and identical heat exchanger.
  • Hydrocarbon-rich stream the usual value in this process or asset category.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoffreichen Stromes gegen eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade erfolgt und wobei der erste Kältemittelgemischkreislauf der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, beschrieben. Erfindungsgemäß: a) wird das Kältemittelgemisch jedes Kältemittelgemischkreislaufes auf lediglich einem Druckniveau verdampft, b) erfolgt der der Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dienende Wärmetausch zwischen dem Kohlenwasserstoff-reichen Strom (1, 1') und dem Kältemittelgemisch (6) des Vorkühlkreislaufes in zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern (E1, EV), c) erfolgt die Verdichtung des Kältemittelgemisches (8, 8') des Vorkühlkreislaufes mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ (V1) und d) erfolgt die Verdichtung des Kältemittelgemisches (13, 13') des Verflüssigungskreislaufes in wenigstens zwei Stufen (V2, V2') erfolgt, wobei die Verdichtung in der ersten Stufe mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ (V2).

Description

Beschreibung
Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes gegen eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade erfolgt und wobei der erste Kältemittelgemischkreislauf der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient.
Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 bekannt. Mit der Zitierung der deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 sei deren Offenbarungsgehalt zur Gänze in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen.
Erdgasverflüssigungsanlagen werden entweder als so genannte LNG-Baseload-Plants - also Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas zur Versorgung mit Erdgas als Primärenergie - oder als so genannte Peak-Shaving-Plants - also Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas zur Deckung des Spitzenbedarfs - ausgelegt.
LNG-Baseload-Plants werden im Regelfall mit Kältekreisläufen betrieben, die aus Kohlenwasserstoffgemischen bestehen. Diese Gemischkreisläufe sind energetisch effizienter als Expander-Kreisläufe und ermöglichen bei den großen Verflüssigungsleistungen der Baseload-Plants entsprechend relativ niedrige Energieverbräuche.
Erdgasverflüssigungsprozesse für Verflüssigungsanlagen mit großer Kapazität - zu verstehen seien hierunter Kapazitäten von wenigstens 8 mtpa LNG - verwenden spezielle Anordnungen der in den Kältemittelkreisläufen vorgesehenen Verdichter, um die großen Massenströme der Kältemittel mit den auf dem Markt verfügbaren Verdichtern beherrschen zu können. Bei dem in der vorgenannten deutschen Offenlegungsschrift 197 16 415 beschriebenen Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes wird aus diesem Grund eine serielle Anordnung von Verdichtern in den drei zu einer Kaskade verschalteten Gemischkreisläufen realisiert.
Die Erhöhung der Verflüssigungskapazitäten großer LNG-Anlagen bzw. -Prozesse erfolgt mit dem Ziel, die Investitions- und Betriebskosten zu senken. Dabei ist es sinnvoll, die jeweils größten, am Markt verfügbaren Komponenten (Verdichter, Verdichterantriebe, Wärmetauscher, etc.) in der geringstmöglichen Stückzahl einzusetzen. Diese Zielvorgabe wird bisher durch die Parallelisierung ganzer Verdichtungssysteme oder Kältekreisläufe jedoch nur unzureichend erreicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet, insbesondere eine Verringerung der Investitions- und Betriebskosten ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
a) das Kältemittelgemisch jedes Kältemittelgemischkreislaufes auf lediglich einem Druckniveau verdampft wird,
b) der der Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dienende Wärmetausch zwischen dem Kohlenwasserstoff-reichen Strom und dem
Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes in zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern erfolgt,
c) die Verdichtung des Kältemittelgemisches des Vorkühlkreislaufes mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ erfolgt und
d) die Verdichtung des Kältemittelgemisches des Verflüssigungskreislaufes in wenigstens zwei Stufen erfolgt, wobei die Verdichtung in der ersten Stufe mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ erfolgt. Unter den Begriffen "Verdichter vom Double-flow-Typ" und "Double-flow-Verdichter" seien nachfolgend alle Verdichterkonstruktionen zu verstehen, bei denen jeweils der halbe Massenstrom des zu verdichtenden Mediums an den gegenüberliegenden Enden des Verdichters angesaugt wird und der verdichtete Gesamtstrom in der Mitte des Verdichters auf einem identischen Druck abgegeben wird. In vorteilhafter Weise entstammen die Laufräder derartiger Verdichter der jeweils größten, am Markt verfügbaren Laufräder-Baureihe.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, die Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sind, sind dadurch gekennzeichnet, dass
die Verflüssigungsleistung wenigstens 8 mtpa LNG, vorzugsweise wenigstens 10 mtpa LNG und besonders bevorzugt wenigstens 15 mtpa LNG beträgt,
der den zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern zugeführte Kohlenwasserstoff-reiche Strom gleichmäßig auf diese Wärmetauscher verteilt wird,
- der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder
Verflüssigung von bei der Verflüssigung unerwünschten Komponenten, insbesondere von höheren Kohlenwasserstoffen, gereinigt wird und
der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung verdichtet wird,
der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung auf einen Druck von wenigstens 60 bar, vorzugsweise wenigstens 80 bar verdichtet wird,
zwischen den der Verdichtung des Vorkühlkreislaufes zugeführten Kältemittelgemischteilströmen ein Druckausgleich realisierbar ist und
die Antriebe der drei Kältekreislaufverdichter bzw. -Verdichtereinheiten bau- und/oder leistungsgleich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes sowie weitere Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird dem Verflüssigungsprozess über Leitung 1 zugeführt. Sofern erforderlich und/oder gewünscht, können entsprechende, der Verflüssigung vorgeschaltete Prozesse vorgesehen werden, die der Entfernung von bei der Verflüssigung unerwünschten Komponenten aus dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom dienen. Derartige unerwünschte Komponenten können sein: höhere Kohlenwasserstoffe, Amine, Schwefelverbindungen, Wasser, Quecksilber, etc.
Darüber hinaus kann der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Zuführung in den Verflüssigungsprozess einer Verdichtung, die vorzugsweise einem ggf. vorzusehenden Abtrenn- bzw. Reinigungsprozess nachgeschaltet ist, unterworfen werden. In dieser Verdichtung wird der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom auf einen Druck von wenigstens 60 bar, vorzugsweise wenigstens 80 bar verdichtet. Die vorbeschriebenen Abtrennprozesse sowie die ggf. vorzusehende Verdichtung seien durch die Black-Box A dargestellt.
Der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird erfindungsgemäß auf zwei, gleiche Durchflüsse aufweisende Teilströme 1 und 1' aufgeteilt und im Gegenstrom zu dem verdampfenden Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes durch die beiden parallel angeordneten, baugleichen Wärmetauscher E1 und EV geführt. In
Abhängigkeit von der Verflüssigungsleistung können auch drei oder mehr parallel angeordnete, baugleiche Wärmetauscher vorgesehen werden. Die Wärmetauscher E1 und EV sind - ebenso wie die Wärmetauscher E2 und E3 - vorzugsweise als gewickelte Wärmetauscher ausgebildet.
Unter dem Begriff "Vorkühlung" sei ein Abkühlen des zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Stromes auf eine Temperatur von wenigstens -20 0C bis -70 0C, vorzugsweise -30 0C bis -60 0C zu verstehen. Der vorgekühlte Kohlenwasserstoff-reiche Strom wird anschließend über Leitung 2 dem Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem gegen das verdampfende Kältemittelgemisch des Verflüssigungskreislaufes verflüssigt.
Anschließend wird der verflüssigte Kohlenwasserstoff-reiche Strom über Leitung 3 dem Wärmetauscher E3 zugeführt und in diesem gegen das verdampfende Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes unterkühlt. Über Leitung 4 wird der verflüssigte und unterkühlte Kohlenwasserstoff-reiche Strom anschließend seiner weiteren Verwendung und/oder Speicherung zugeführt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Verdichtung des Kältemittelgemisches des Vorkühlkreislaufes mittels eines Double-flow-Verdichters V1. In diesem wird das Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes auf den gewünschten Kreislaufdruck verdichtet und anschließend über Leitung 5 einem Kondensator E4 sowie einen ggf. vorzusehenden Abscheider/Speicherbehälter D zugeführt.
Über die Leitungen bzw. Leitungsabschnitte 6 und 6' wird das Kältemittelgemisch gleichmäßig verteilt den Wärmetauschern E1 und EV zugeführt und in ihnen gegen sich selbst unterkühlt. Das aus den Wärmetauschern E1 und EV abgezogene Kältemittelgemisch wird in den Entspannungsventilen a und a' kälteleistend entspannt und anschließend über die Leitungen 7 bzw. T im Gegenstrom zu dem abzukühlenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom sowie den abzukühlenden
Kältemittelgemischströmen des Verflüssigungs- sowie des Unterkühlungskreislaufes durch die Wärmetauscher E1 und EV geführt.
Die dabei verdampften Kältemittelgemischteilströme werden über die Leitungen 8 und 8' aus den Wärmetauschern E1 und EV abgezogen und dem bereits erwähnten Double-flow-Verdichter V1 zugeführt. Dieser wird von einem geeigneten Verdichterantrieb M1 , bei dem es sich beispielsweise um einen Dampfturbinen-, Gasturbinen- oder Elektromotoren-Antrieb handelt, angetrieben.
Wie in der Figur dargestellt, wird das Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes - gleiches gilt jedoch auch für die Kältemittelgemische der anderen beiden Kreisläufe - auf lediglich einem Druckniveau verdampft. Dies ermöglicht die Realisierung eines vergleichsweise einfachen Verdichterkonzepts, bei dem auf eine (unerwünschte) Seiteneinspeisung von Kältemittelgemischteilströmen verzichtet werden kann.
Mittels der Leitung 9 kann zwischen den Kältemittelgemischteilströmen in den Leitungen 8 und 8' ein Druckausgleich realisiert werden. Diese vorteilhafte Verfahrensweise vereinfacht den Betrieb der Wärmetauscher E1 und ET
Die Verdichtung des innerhalb des Verflüssigungskreislaufes zirkulierenden Kältemittelgemisches erfolgt erfindungsgemäß in wenigstens zwei Verdichterstufen V2 und V2', wobei die Verdichtung in der ersten Stufe ebenfalls mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ erfolgt. Der Antrieb der beiden vorgenannten Verdichterstufen V2 und V2' erfolgt ebenfalls mittels eines geeigneten Verdichterantriebs M2.
Das auf den gewünschten Enddruck des Verflüssigungskreislaufes verdichtete und im Nachkühler E5 abgekühlte Kältemittelgemisch wird über die Leitungen bzw.
Leitungsabschnitte 10 und 10' den Wärmetauschern E1 bzw. E11 zugeführt und in diesen gegen das verdampfende Kältemittelgemisch des Vorkühlkreislaufes abgekühlt. Auch das Kältemittelgemisch des Verflüssigungskreislaufes wird den Wärmetauschern E1 und E1' gleichmäßig verteilt zugeführt.
Die in den Wärmetauschern E1 und E1' abgekühlten und verflüssigten Kältemittelgemischteilströme des Verflüssigungskältekreislaufes werden nach ihrer Zusammenführung über Leitung 11 dem zweiten Wärmetauscher E2 zugeführt. In diesem erfolgt eine Unterkühlung des Kältemittelgemisches des Verflüssigungskreislaufes, bevor es nach Abzug aus dem Wärmetauscher E2 im Ventil b kälteleistend entspannt wird. Über Leitung 12 wird das entspannte Kältemittelgemisch dem Wärmetauscher E2 wiederum zugeführt und in diesem im Gegenstrom zu dem zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Strom sowie dem zu verflüssigenden Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes verdampft.
Das verdampfte Kältemittelgemisch wird anschließend über Leitung 13 aus dem Wärmetauscher E2 abgezogen und über die Leitungen 13 und 13' der ersten Stufe V2 der Verflüssigungskreislauf-Verdichtereinheit V2/V21 zugeführt. Da es sich bei der ersten Verdichterstufe um einen Double-flow-Verdichter handelt, sind die Durchflussmengen in den Leitungen 13 und 13' wiederum identisch. Das in der ersten Verdichterstufe V2 auf einen Zwischendruck verdichtete Kältemittelgemisch wird über Leitung 14 der zweiten Verdichterstufe V21 zugeführt und in dieser auf den gewünschten Kreislaufenddruck verdichtet.
Im Wesentlichen analog zu der Verfahrensweise des Verflüssigungskältekreislaufes wird auch das Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes im Falle des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles zweistufig verdichtet V3/V3'. Auch diese Verdichter bzw. Verdichterstufen werden von einem geeigneten Verdichterantrieb M3 angetrieben.
Das auf den Enddruck verdichtete und im Nachkühler E6 abgekühlte Kältemittelgemisch wird über die Leitungen 15 und 15' gleichmäßig verteilt den Wärmetauschern E1 und EV zugeführt. In diesen erfolgt eine Abkühlung der beiden Kältemittelgemischteilströme gegen die beiden verdampfenden Kältemittelgemischteilströme des Abkühlungskreislaufes.
Das derart abgekühlte Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes wird sodann über Leitung 16 dem Wärmetauscher E2 zugeführt, in diesem verflüssigt und daran anschließend im Wärmetauscher E3 gegen sich selbst unterkühlt.
Nach dem Abzug aus dem Wärmetauscher E3 wird das Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes im Ventil c kälteleistend entspannt und dem Wärmetauscher E3 über Leitung 17 erneut zugeführt. Das im Wärmetauscher E 3 verdampfte Kältemittelgemisch des Unterkühlungskreislaufes wird über Leitung 18 aus dem Wärmetauscher E3 abgezogen und nach einer Verdichtung auf einen Zwischendruck in der ersten Verdichterstufe V3 über Leitung 19 der zweiten Verdichterstufe V3' des Unterkühlungskreislaufes, in der das Kältemittelgemisch auf den Kreislaufenddruck verdichtet wird, zugeführt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles sind die Antriebe M1 , M2 und M3 der drei Kältekreislaufverdichter bzw. -Verdichtereinheiten V1 , V2 und V2' sowie V3 und V3' bau- und/oder leistungsgleich. Das erfindungsgemäße Verfahrenskonzept ermöglicht die Realisierung von Verflüssigungsverfahren bzw. -anlagen mit großen Verflüssigungskapazitäten, die vergleichsweise geringe Investitions- und Betriebskosten erforderlich machen. Erreicht wird dies insbesondere durch die Kombination einer eine vergleichsweise geringe Komplexität aufweisenden Kältemittelgemischkreislaufkaskade, bestehend aus drei Kältemittelgemischkreisläufen, mit der Verwendung von Verdichtern vom Double-flow- Typ sowie baugleicher Wärmetauscher.
Obwohl die Verfahrensführung bewusst einfach gehalten ist, entspricht der spezifische Energieverbrauch des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines
Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dem in dieser Prozess- bzw. Anlagenkategorie üblichen Wert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes, insbesondere eines Erdgasstromes, wobei die Verflüssigung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes gegen eine aus drei Kältemittelgemischkreisläufen bestehende Kältemittelgemischkreislaufkaskade erfolgt und wobei der erste Kältemittelgemischkreislauf der Vorkühlung, der zweite Kältemittelgemischkreislauf der Verflüssigung und der dritte Kältemittelgemischkreislauf der Unterkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dient, dadurch gekennzeichnet, dass
a) das Kältemittelgemisch jedes Kältemittelgemischkreislaufes auf lediglich einem Druckniveau verdampft wird,
b) der der Vorkühlung des Kohlenwasserstoff-reichen Stromes dienende Wärmetausch zwischen dem Kohlenwasserstoff-reichen Strom (1 , 1') und dem
Kältemittelgemisch (6) des Vorkühlkreislaufes in zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern (E1 , EV) erfolgt,
c) die Verdichtung des Kältemittelgemisches (8, 8') des Vorkühlkreislaufes mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ (V1) erfolgt und
d) die Verdichtung des Kältemittelgemisches (13, 13') des Verflüssigungskreislaufes in wenigstens zwei Stufen (V2, V2') erfolgt, wobei die Verdichtung in der ersten Stufe mittels eines Verdichters vom Double-flow-Typ (V2) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verflüssigungsleistung wenigstens 8 mtpa LNG, vorzugsweise wenigstens 10 mtpa LNG und besonders bevorzugt wenigstens 15 mtpa LNG beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den zwei oder mehreren baugleichen, parallel angeordneten Wärmetauschern (E1 , EV) zugeführte Kohlenwasserstoff-reiche Strom gleichmäßig auf diese Wärmetauscher (E1 , EV) verteilt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung von bei der Verflüssigung unerwünschten Komponenten, insbesondere von höheren Kohlenwasserstoffen, gereinigt wird (A).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung verdichtet wird (A).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verflüssigende Kohlenwasserstoff-reiche Strom vor der Abkühlung oder Verflüssigung auf einen Druck von wenigstens 60 bar, vorzugsweise wenigstens 80 bar verdichtet wird (A).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den der Verdichtung (V1) des Vorkühlkreislaufes zugeführten Kältemittelgemischteilströmen (8, 8') ein Druckausgleich realisierbar ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe der drei Kältekreislaufverdichter bzw. -Verdichtereinheiten bau- und/oder leistungsgleich sind.
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