WO2014067652A2 - Verfahren zum abkühlen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion - Google Patents

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    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling a hydrocarbon-rich fraction, in particular natural gas, wherein
  • the refrigerant comprises at least nitrogen and / or carbon dioxide and / or methane and / or C 2+ hydrocarbons
  • the turbo-compressor as a primary sealing gas, a partial flow of the refrigerant and / or an external gas or gas mixture, comprising substantially nitrogen and / or methane, and are fed as a secondary barrier gas nitrogen.
  • C 2+ hydrocarbons means the aforementioned components C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , i / nC 4 H 10 and i / nC 5 H 12 to understand, etc.
  • the inventory of the refrigeration cycle is kept constant in terms of quantity and molar composition.
  • it inevitably leads to leakage of the refrigeration cycle or to the entry of additional material or component streams in the refrigeration cycle.
  • the shaft seals of the compressor to be provided for the compression of the refrigerant compressor and their barrier gas supply.
  • Gas seal is a mixture of refrigerant and nitrogen. This mixture is generally removed to the plant torch, resulting in a loss of refrigerant.
  • Object of the present invention is to provide a generic method for cooling a hydrocarbon-rich fraction, which avoids the aforementioned disadvantages.
  • a method for cooling a hydrocarbon-rich fraction is proposed, which is characterized in that
  • Refrigerant circuit at least temporarily at least one nitrogen-rich stream is removed.
  • the nitrogen-rich stream is preferably at the cold end of
  • the removal of the nitrogen-rich stream takes place in particular when the nitrogen and / or methane content of the circulating in the refrigerant circuit refrigerant exceeds a predetermined threshold.
  • Prevent refrigeration circuit with nitrogen and / or methane With nitrogen and / or methane.
  • the desired ratio between these components and the C 2+ hydrocarbons thus remains essentially unchanged.
  • the withdrawn nitrogen-rich stream has a proportion of C 2+ hydrocarbons of less than 2 mol%, preferably less than 0.5 mol%.
  • the inventive method for cooling a hydrocarbon-rich fraction allows a reduction in losses of C 2+ hydrocarbons or C 2+
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention for cooling a hydrocarbon-rich fraction is characterized in that, if the hydrocarbon-rich fraction liquefies, at least one Storage tank supplied and withdrawn from this boil-off gas fraction, the withdrawn nitrogen-rich stream is at least partially mixed with the boil-off gas fraction and / or flared.
  • boil-off gas fraction is to be understood here as meaning the liquefied natural gas (LNG) evaporating due to the introduction of heat into a storage container and the displacement gas arising during the LNG introduction into the storage container.
  • Raising the sealing gas pressure is supplied to the suction side.
  • turbo compressor as the primary sealing gas, an external gas or
  • Gas mixture comprising essentially nitrogen and / or methane, is supplied, this gas (mixture) advantageously from one within the
  • Cooling incurred and / or existing fraction generated For example, a partial flow of the compressed boil-off gas fraction and / or a partial flow of the process nitrogen can be used.
  • Embodiment which shows a natural gas liquefaction process, explained in more detail.
  • the natural gas to be cooled and liquefied is a
  • Heat exchanger E supplied in which it is cooled and liquefied against the refrigerant of a refrigeration cycle, which will be discussed in more detail below.
  • a storage tank S is supplied.
  • a resulting within the storage tank S Boil-off gas fraction is withdrawn via line 4, preferably warmed in the heat exchanger E against the natural gas to be cooled 1 and then via line 5 - if necessary after prior compression by a boil-off gas compressor C2 - as so-called.
  • One Partial flow of this fraction can be supplied via the line sections 23 and 18 to be described later turbo compressor C1 as the primary sealing gas.
  • the circulating refrigerant within the refrigeration cycle has, for example, the components nitrogen, methane and C 2+ hydrocarbons.
  • the compression of this refrigerant takes place in a one-stage or multi-stage, one or more gas-lubricated sliding ring seals having turbo compressor C1.
  • the compressed to the desired cycle pressure refrigerant is fed via line 10 to the heat exchanger E and cooled in this against itself. Via line 1 1, the cooled refrigerant is withdrawn from the heat exchanger E and relaxed in the expansion valve a karlteleistend.
  • the expanded refrigerant is then fed via line 12 to a separator D1 and in this separated into a liquid C 2+ -hydrocarbon-rich fraction 13 and in a substantially exclusively nitrogen and methane-containing gaseous fraction 14.
  • the two aforementioned fractions are reunited immediately before the heat exchanger E and countercurrent to the natural gas stream 1 to be cooled and the refrigerant stream 10 to be cooled by the
  • Separator D1 separated into a liquid C 2 + -hydrocarbon-rich fraction 13 and in a substantially exclusively nitrogen and methane-containing gaseous fraction 14, wherein the liquid C 2+ -hydrocarbon-rich fraction 13 then in the dashed line valve a 'on the Evaporating pressure of the refrigerant is released.
  • Components are enriched during the first relaxation in the gas phase. As a result, the process can be made more selective.
  • a partial flow of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle and / or an external gas or gas mixture, which essentially comprises nitrogen and / or methane, are fed to the turbocompressor C1 as the primary seal gas.
  • This supply of a partial flow of the refrigerant via line 17, in which a control valve c
  • turbo compressor C1 External gas or gas mixture can be supplied to the turbo compressor C1 via line 18, in which a control valve d is also arranged, as a primary sealing gas. Furthermore, the turbo-compressor C is fed as a secondary barrier gas nitrogen or a nitrogen-rich fraction. For the sake of clarity, this is not shown in FIG.
  • the components nitrogen and / or methane within the refrigeration cycle can be removed from the refrigeration cycle via line 21, in which a control valve b is arranged.
  • a control valve b By providing the above-described separator D1 ensures that the withdrawn via line 21 from the refrigeration cycle nitrogen-rich stream 21 contains virtually no C 2 + - hydrocarbons. Their losses within the refrigeration cycle are therefore negligible.
  • the nitrogen-rich stream 21 can also be flared.
  • the removal of the nitrogen-rich stream 21 takes place at the cold end of the refrigeration cycle. Alternatively, however, other removal points are conceivable.
  • the removal of the nitrogen-rich stream 21 may be continuous or discontinuous. The removal of the nitrogen-rich stream 21 takes place in particular as soon as the nitrogen and / or methane content of the circulating in the refrigerant circuit refrigerant a predetermined
  • Threshold exceeds. For this it is necessary to know the composition of the
  • the purge gas mixture withdrawn from the turbo-compressor C1 via the primary discharge of its gas seal may be the compressor or, in the case of a multi-stage compression, the first compressor stage suction side, preferably via the above-described container D2, are fed again; This is shown in the figure 1 by the line 20.
  • the above-described recirculation of the purge gas mixture withdrawn via the primary discharge before the turbo-compressor C1 or its first compressor stage can directly by raising the primary
  • Blocking gas mixture before the turbo compressor or its first compressor stage can also be realized using an ejector or other compressor.
  • drive current for the ejector can this purpose refrigerant from the pressure side of the
  • Turbo compressor C1 can be used.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, beschrieben, wobei - die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (1) gegen wenigstens einen Kältemittelkreislauf (10 - 15) abgekühlt wird, das Kältemittel zumindest Stickstoff, Kohlendioxid, Methan und/oder C2+- Kohlenwasserstoffe aufweist, die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters (C1) erfolgt, und dem Turboverdichter (C1) als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden. Erfindungsgemäß wird dem Kältemittelkreislauf (10 - 15) zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom (21) entnommen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, wobei
- die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion gegen wenigstens einen
Kältemittelkreislauf abgekühlt wird,
das Kältemittel zumindest Stickstoff und/oder Kohlendioxid und/oder Methan und/oder C2+-Kohlenwasserstoffe aufweist,
die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters erfolgt, und
dem Turboverdichter als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden.
Gattungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion kommen insbesondere bei der Verflüssigung von Erdgas zur Anwendung. Für den Verflüssigungsprozess wird Kälte benötigt, die üblicherweise durch einen oder mehrere Kältemittelkreisläufe bereitgestellt wird. Hierbei sind geschlossene und von
Turboverdichtern angetriebene Kältemittelkreisläufe von besonderer Bedeutung.
Als Kältemittel werden in geschlossenen Kreisläufen teilweise Reinstoffe, zumeist aber Stoffgemische unter Verwendung einer Auswahl der Stoffkomponenten Stickstoff, Methan sowie C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, i/n-C4H10 und i/n-C5H12, etc. in variablen Anteilen eingesetzt. Unter dem Begriff„C2+-Kohlenwasserstoffe" seien im vorliegenden Falle die vorgenannten Komponenten C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, i/n-C4H10 und i/n-C5H12, etc. zu verstehen.
Für den stationären Anlagenbetrieb wird das Inventar des Kältekreislaufs bezüglich Menge und molarer Zusammensetzung konstant gehalten. Jedoch kommt es zwangsläufig zu Leckagen des Kältekreislaufs oder zum Eintrag zusätzlicher Stoffoder Komponentenströme in den Kältekreislauf. Verantwortlich hierfür sind im Wesentlichen die Wellenabdichtungen der für die Verdichtung des Kältemittels vorzusehenden Turboverdichter sowie deren Sperrgasversorgung.
Diese Verunreinigung und/oder Leckage des Kältemittels ist zu kompensieren.
Während üblicherweise die Verfügbarkeit von Stickstoff innerhalb einer
Verflüssigungsanlage sowie die Bereitstellung des Methans aus dem zu
verflüssigenden Erdgas gewährleistet ist, ist die permanente Kompensation der C2+- Kohlenwasserstoff-Verluste mit hohem Installationsaufwand, hohen Betriebskosten und ggf. logistischen Problemen verbunden.
Es ist folglich darauf zu achten, dass bei der Auswahl der Wellenabdichtung der Turboverdichter sowie dem Design der zur Dichtung zugehörigen Peripherie das Kältemittelinventar des Kältekreislaufs bestmöglich geschützt wird. Hierzu werden gegenwärtig überwiegend gasgeschmierte Gleitringdichtungen in verschiedenen Bauformen eingesetzt. Diese werden mit dem im zugehörigen Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittel als primärem Sperrgas beaufschlagt, um eine prozessseitige Verunreinigung zu vermeiden. Die sekundäre Sperrung erfolgt aus Gründen der Betriebssicherheit stets mit Stickstoff, so dass in der primären Ableitung der
Gasdichtung ein Gemisch aus Kältemittel und Stickstoff vorliegt. Dieses Gemisch wird im Allgemeinen zur Anlagenfackel abgeführt, woraus ein Verlust an Kältemittel resultiert.
Prinzipiell kann zur primären Sperrgasbeaufschlagung auch ein externes Sperrgas herangezogen werden, jedoch liegt in diesem Fall selbst bei geeigneter Auswahl der Dichtungsart stets ein Fremdkomponenteneintrag in den Kältekreislauf und somit eine Verunreinigung des Kältemittels vor. Da eine Verunreinigung unter Umständen zum Verlust größerer Mengen des Inventars führt, wird üblicherweise die Sperrung mittels Kältemittel bevorzugt und die durch geeignete Regelung reduzierten
Dichtungsverluste, insbesondere der vergleichsweise wertvollen C2+- Kohlenwasserstoffe bzw. -Komponenten billigend in Kauf genommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff- reichen Fraktion vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dem
Kältemittelkreislauf zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom entnommen wird.
Hierbei wird der Stickstoff-reiche Strom vorzugsweise am kalten Ende des
Kältemittelkreislaufes entnommen. Die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes erfolgt insbesondere dann, wenn der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann einer Anreicherung des
Kältekreislaufes mit Stickstoff- und/oder Methan vorgebeugt werden. Das gewünschte Verhältnis zwischen diesen Komponenten und den C2+-Kohlenwasserstoffen bleibt dadurch im Wesentlichen unverändert. Zur Regulierung der Zusammensetzung des Kältemittels ist es deshalb ausreichend, wenn lediglich diese beiden Komponenten in der bzw. den gewünschten Mengen nachgeführt werden.
In vorteilhafter Weise weist der entnommene Stickstoff-reiche Strom einen Anteil an C2+-Kohlenwasserstoffen von weniger als 2 Mol-%, vorzugsweise von weniger als 0,5 Mol-% auf.
Im Vergleich zu den zum Stand der Technik zählenden Verfahren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion eine Reduzierung der Verluste an C2+-Kohlenwasserstoffen bzw. C2+
-Kältemittelkomponenten um ca. 99 %. Daraus resultieren sowohl eine wesentliche Reduzierung der Betriebskosten durch minimierten Aufwand hinsichtlich Beschaffung und Transport von C2+-Kohlenwasserstoffen als auch eine Reduzierung der
Installationskosten für die Bereitstellung dieser Kältemittelkomponenten. Des Weiteren können unerwünschte Emissionen verringert werden, da keine Kohlenwasserstoffe an die Fackel gegeben werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfährens zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion ist dadurch gekennzeichnet, dass, sofern die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion verflüssigt, wenigstens einem Speicherbehälter zugeführt und aus diesem eine Boil-off-Gasfraktion abgezogen wird, der entnommene Stickstoff-reiche Strom zumindest teilweise der Boil-off-Gasfraktion zugemischt und/oder abgefackelt wird. Unter dem Begriff„Boil-off-Gasfraktion" seien hierbei das durch Wärmeeintrag in einen Speicherbehälter verdampfende Flüssig- Erdgas (LNG) und das während der LNG-Einleitung in den Speicherbehälter anfallende Verdrängungsgas zu verstehen.
Sofern die Verdichtung des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels ein- oder mehrstufig erfolgt, ist es besonders vorteilhaft, wenn das aus dem
Turboverdichter über die primäre Ableitung der Gasdichtung abgezogene
Sperrgasgemisch dem Verdichter bzw. der ersten Verdichterstufe durch eine
Anhebung des Sperrgasdruckes saugseitig zugeführt wird.
Sofern dem Turboverdichter als primäres Sperrgas ein externes Gas oder
Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, zugeführt wird, wird dieses Gas(gemisch) in vorteilhafter Weise aus einer innerhalb des
Abkühlprozesses anfallenden und/oder vorhandenen Fraktion erzeugt. Dafür kann bspw. ein Teilstrom der verdichteten Boil-off-Gasfraktion und/oder ein Teilstrom des Prozess-Stickstoffes herangezogen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion sei nachfolgend anhand des in der Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispieles, das einen Erdgas-Verflüssigungsprozess zeigt, näher erläutert. Über Leitung 1 wird das abzukühlende und zu verflüssigende Erdgas einem
Wärmetauscher E zugeführt, in dem es gegen das Kältemittel eines Kältekreislaufes, auf den im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, abgekühlt und verflüssigt. Nach erfolgter Verflüssigung und ggf. Unterkühlung wird das verflüssigte Erdgas (LNG) über Leitung 2 einem Speicherbehälter S zugeführt. Die Entnahme von verflüssigtem Erdgas aus dem Speicherbehälter S erfolgt über die Leitung 3. Eine innerhalb des Speicherbehälters S anfallende Boil-off-Gasfraktion wird über Leitung 4 abgezogen, vorzugsweise im Wärmetauscher E gegen das abzukühlende Erdgas 1 angewärmt und anschließend über Leitung 5 - ggf. nach vorheriger Verdichtung durch einen Boil-off- Gas-Verdichter C2 - als sog. Fuelgas-Fraktion über Leitung 22 abgegeben. Ein Teilstrom dieser Fraktion kann über die Leitungsabschnitte 23 und 18 dem noch zu beschreibenden Turboverdichter C1 als primäres Sperrgas zugeführt werden.
Das innerhalb des Kältekreislaufes zirkulierende Kältemittel weist beispielsweise die Komponenten Stickstoff, Methan und C2+-Kohlenwasserstoffe auf. Die Verdichtung dieses Kältemittels erfolgt in einem ein- oder mehrstufig ausgebildeten, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichter C1. Das auf den gewünschten Kreislaufdruck verdichtete Kältemittel wird über Leitung 10 dem Wärmetauscher E zugeführt und in diesem gegen sich selbst abgekühlt. Über Leitung 1 1 wird das abgekühlte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E abgezogen und im Entspannungsventil a kälteleistend entspannt.
Das entspannte Kältemittel wird anschließend über Leitung 12 einem Abscheider D1 zugeführt und in diesem in eine flüssige C2+-Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion 13 und in eine im Wesentlichen ausschließlich Stickstoff und Methan enthaltende gasförmige Fraktion 14 aufgetrennt. Die beiden vorgenannten Fraktionen werden unmittelbar vor dem Wärmetauscher E wieder vereinigt und im Gegenstrom zu dem abzukühlenden Erdgasstrom 1 sowie dem abzukühlenden Kältemittelstrom 10 durch den
Wärmetauscher E geführt. Das dabei angewärmte Kältemittel wird anschließend über Leitung 15 einem dem Turboverdichter C1 vorgeschalteten Behälter D2 zugeführt. Dieser dient der Abtrennung von etwaigen im angewärmten Kältemittelstrom 15 enthaltenen Flüssigkomponenten; die im Behälter D2 anfallende Gasfraktion wird dem Turboverdichter C1 über Leitung 16 zugeführt. Alternativ zu der vorbeschriebenen Verfahrensweise wird das Kältemittel am kalten Ende des Kältemittelkreislaufes in zwei Stufen enspannt. Das in der ersten
Entspannungsstufe im Ventil a entspannte Kältemittel wird wie beschrieben im
Abscheider D1 in eine flüssige C2+-Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion 13 und in eine im Wesentlichen ausschließlich Stickstoff und Methan enthaltende gasförmige Fraktion 14 aufgetrennt, wobei die flüssige C2+-Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion 13 anschließend im gestrichelt gezeichneten Ventil a' auf den Verdampfungsdruck des Kältemittels entspannt wird. Diese Verfahrensweise hat gegenüber der vorbeschriebenen
Verfahrensweise den Vorteil, dass die auszuschleusenden, leichtsiedenden
Komponenten bei der ersten Entspannung in der Gasphase angereichert werden. Hierdurch kann der Vorgang selektiver gestaltet werden. Dem Turboverdichter C1 wird als primäres Sperrgas ein Teilstrom des im Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, das im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan aufweist, zugeführt. Diese Zuführung eines Teilstromes des Kältemittels erfolgt über Leitung 17, in der ein Regelventil c
angeordnet ist. Externes Gas oder Gasgemisch kann dem Turboverdichter C1 über Leitung 18, in der ebenfalls ein Regelventil d angeordnet ist, als primäres Sperrgas zugeführt werden. Des Weiteren wird dem Turboverdichter C als sekundäres Sperrgas Stickstoff bzw. eine Stickstoff-reiche Fraktion zugeführt. Der Übersichtlichkeit halber ist dies in der Figur 1 nicht dargestellt.
Kommt es nun innerhalb des Kältekreislaufes zu einer Anreicherung der Komponenten Stickstoff und/oder Methan, können diese über Leitung 21 , in der ein Regelventil b angeordnet ist, aus dem Kältekreislauf entnommen werden. Durch das Vorsehen des vorbeschriebenen Abscheiders D1 wird sichergestellt, dass der über Leitung 21 aus dem Kältekreislauf entnommene Stickstoff-reiche Strom 21 praktisch keine C2+- Kohlenwasserstoffe enthält. Deren Verluste innerhalb des Kältekreislaufes sind deshalb vernachlässigbar. Wie in der Figur 1 dargestellt, ist es ggf. zweckmäßig, den Stickstoff-reichen Strom 21 der dem Speicherbehälter S entnommenen Boil-off-Gasfraktion 4 zuzumischen und mit dieser gemeinsam anzuwärmen. Alternativ oder ergänzend kann der Stickstoff-reiche Strom 21 auch abgefackelt werden. Vorzugsweise erfolgt die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes 21 am kalten Ende des Kältekreislaufes. Alternativ hierzu sind jedoch auch andere Entnahmestellen denkbar. Des Weiteren kann die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes 21 kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes 21 erfolgt insbesondere dann, sobald der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen
Schwellwert übersteigt. Hierzu ist es erforderlich, die Zusammensetzung des
Kältemittels zu überwachen.
Des Weiteren kann das aus dem Turboverdichter C1 über die primäre Ableitung seiner Gasdichtung abgezogene Sperrgasgemisch dem Verdichter oder, im Falle einer mehrstufigen Verdichtung, der ersten Verdichterstufe saugseitig, vorzugsweise über den vorbeschriebenen Behälter D2, erneut zugeführt werden; dies ist in der Figur 1 durch die Leitung 20 dargestellt. Die vorbeschriebene Rückführung des über die primäre Ableitung abgezogenen Sperrgasgemisches vor den Turbo Verdichter C1 bzw. dessen erste Verdichterstufe kann direkt durch Anhebung des primären
Sperrgasdruckes ohne zusätzlichen apparativen Aufwand erfolgen. Die
vorbeschriebene Rückführung des über die primäre Ableitung abgezogenen
Sperrgasgemisches vor den Turboverdichter bzw. dessen erste Verdichterstufe kann auch unter Verwendung eines Ejektors oder weiteren Verdichters realisiert werden. Als Treibstrom für den Ejektor kann hierzu Kältemittel von der Druckseite des
Turboverdichters C1 verwendet werden.
Es sei ausdrücklich betont, dass die erfindungsgemäße Verfahrensweise nicht nur in Kombination mit dem in der Figur 1 dargestellten Kältekreislauf realisiert werden kann bzw. Sinn macht. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Gedanke in Kombination mit jedem bekannten Kältekreislauf oder Kombinationen von mehreren Kältekreisläufen - unabhängig davon, ob in diesen Reinstoffe oder Gemische zirkulieren - realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, wobei
- die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (1) gegen wenigstens einen
Kältemittelkreislauf (10 - 15) abgekühlt wird,
- das Kältemittel zumindest Stickstoff, Kohlendioxid, Methan und/oder C2+- Kohlenwasserstoffe aufweist,
- die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters (C1) erfolgt, und
- dem Turboverdichter (C1) als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Kältemittelkreislauf (10 - 15) zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom (21) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Stickstoff-reiche Strom (21) am kalten Ende des Kältemittelkreislaufes (10 - 16) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
entnommene Stickstoff-reiche Strom (21) einen Anteil an C2+-Kohlenwasserstoffen von weniger als 2 Mol-%, vorzugsweise von weniger als 0,5 Mol-% aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes (21) erfolgt, sobald der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf (10 - 16) zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion verflüssigt, wenigstens einem Speicherbehälter zugeführt und aus diesem eine Boil-off-Gasfraktion abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der entnommene Stickstoff-reiche Strom (21) zumindest teilweise der Boil-off-Gasfraktion (4) zugemischt und/oder abgefackelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Verdichtung des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels ein- oder mehrstufig erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Turboverdichter (C1) über die primäre Ableitung der Gasdichtung abgezogene Sperrgasgemisch (20) dem Verdichter bzw. der ersten Verdichterstufe durch Anhebung des
Sperrgasdrucks saugseitig zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei dem
Turboverdichter als primäres Sperrgas ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Gas(gemisch) aus einer innerhalb des
Abkühlprozesses anfallenden und/oder vorhandenen Fraktion erzeugt wird, vorzugsweise ein Teilstrom der verdichteten Boil-off-Gasfraktion (24) und/oder des Prozess-Stickstoffes ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel am kalten Ende des Kältemittelkreislaufes in zwei Stufen enspannt wird, wobei das in der ersten Stufe (a) entspannte
Kältemittel in einem Abscheider (D1) in eine flüssige C2+-Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (13) und in eine im Wesentlichen ausschließlich Stickstoff und Methan enthaltende gasförmige Fraktion (14) aufgetrennt und die flüssige C2+- Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (13) anschließend auf den Verdampfungsdruck des Kältemittels entspannt wird (a').
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