WO2017178620A1 - Verfahrenstechnische anlage und verfahren zum herstellen von flüssiggas - Google Patents

Verfahrenstechnische anlage und verfahren zum herstellen von flüssiggas Download PDF

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    • F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers

Definitions

  • the invention relates to a process plant and a method for
  • a process plant for liquid gas production may include a compressor for compressing refrigerant, which is connected by means of a suction line with a heat exchanger of the plant.
  • a compressor for compressing refrigerant which is connected by means of a suction line with a heat exchanger of the plant.
  • Compressor arrangement for example, comprise two compressors, which are connected by means of two suction lines to the heat exchanger of the system.
  • suction lines were previously led from the heat exchanger to a tee and merged there to form a common line.
  • the common line can be divided before the compressors by another tee again in two lines, which are connected to the compressors.
  • the object of the present invention is to provide an improved process plant.
  • the process plant comprises a heat exchanger, a first compressor, a second compressor, a first suction line connected only in fluid communication with the first compressor and connected to the heat exchanger, and a second suction line connected only in fluid communication with the second compressor Heat exchanger is connected, wherein the first suction line is not in fluid communication with the second suction line.
  • the compressors can also be referred to as compressors. With the help of the compressors a mixed refrigerant can be compressed.
  • the compressors can therefore also be referred to as MRC (mixed-refrigerant-cycle) compressors.
  • MRC mixed-refrigerant-cycle
  • Process plant can be used except for the production of liquefied gas for other configurations, which have a common starting point, such as a container, a column, a reactor, a
  • Compressor is assigned its own suction line, can on tees for unifying the suction lines to the heat exchanger and to re-disconnect the
  • Suction lines are dispensed with before the compressors. This can be done on the
  • the process plant comprises a first suction container which is connected between the first compressor and a first suction container
  • Suction line portion of the first suction line is arranged, and a second suction container, which between the second compressor and a first
  • Suction line section of the second suction line is arranged.
  • the suction containers can also be referred to as suction bottles.
  • the suction containers are cylindrical.
  • the first Saug effetsabitese are each flanged to their associated suction containers.
  • Another embodiment is the absence of the suction container with sufficient overheating of the incoming fluid, resulting in a prevention of the
  • Suction tank makes unnecessary. This is a general embodiment, but is not used in gas liquefaction plants for practical reasons. Above all, the collection of refrigerant at standstill is an important task of the suction container.
  • a second suction line section of the first suction line is arranged between the first compressor and the first suction container, and a second suction line section of the second suction line is arranged between the second compressor and the second suction container.
  • the second suction line sections may be as short as possible. As a result, pressure losses can be prevented.
  • the second suction line section of the first suction line is the same length as the second suction line section of the second suction line.
  • the second suction line section of the first suction line and the second suction line section of the second suction line are straight. Under straight is to be understood that the Saug effetsabitese are curvature and / or arc-free.
  • the first suction line section of the first suction line is the same length as the first suction line section of the second suction line.
  • both compressors are charged equally during operation of the process plant.
  • a higher wear or a shortened life of one of the compressors can thereby be reliably prevented.
  • the maintenance costs are reduced.
  • this can also result in no unequal distribution of the refrigerant to the compressors, which otherwise could cause an unstable operating behavior of the process plant.
  • the first suction line and the second suction line are free of devices which are arranged to divide and / or to unite fluid streams, in particular free of T-pieces.
  • a T-piece is installed, which serves to distribute the main streams. Recirculation flows within a compressor arrangement (suction lines, suction vessels,
  • a T-piece is to be understood as meaning a pipe section which is arranged to combine two lines into one or divide a line into two.
  • the first suction line section of the first suction line and the first suction line section of the second suction line are straight.
  • the first suction line section is arranged in each case in a line with the second suction line section.
  • the procedural system is constructed symmetrically to a central axis of the heat exchanger.
  • the compressor assembly is mirror-symmetrical to a plane passing through the central axis of symmetry plane. This results in a particularly simple construction of the process plant. Furthermore, this can be the main influencing factor for an unequal distribution on the different
  • the compressor assembly comprises a plurality of compressors and a plurality of suction lines.
  • the compressor assembly three, four, five, six or more compressors, first Saug Obersabroughe, suction and second
  • the compressors are arranged on a circulating the heat exchanger circuit.
  • the compressors are first Saug effetsabitese, suction and / or second Saug effetsabitese.
  • the compressors can be placed as close to the heat exchanger, whereby pressure losses can be prevented. This increases the Efficiency of the process plant or it can be reduced, the required compressor power.
  • first suction line sections of the suction lines are all the same length, wherein second suction line sections of the suction lines are all the same length.
  • the heat exchanger is a helical heat exchanger.
  • the heat exchanger may be a spirally wound heat exchanger. Spiral wound heat exchangers can be used for a wide range of fluid handling applications. You can make a big one
  • heat exchanger tube layers can be wound on a core and surrounded by a jacket.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of a process plant
  • FIG. 2 shows a schematic view of the process plant according to FIG. 1;
  • Fig. 3 shows a schematic view of another embodiment of a process plant
  • FIG. 4 shows a schematic partial sectional view of an embodiment of a
  • the process plant 1 may be a process plant for the production of liquefied gas (LNG).
  • LNG is denoted by cooling to -164 to -161 ° C liquefied natural gas.
  • the process plant 1 comprises a heat exchanger 2.
  • the heat exchanger 2 may be a so-called coiled or helical heat exchanger 2.
  • LNG liquefied gas
  • the heat exchanger 2 may be a so-called coiled or helical heat exchanger 2.
  • the heat exchanger 2 can be rotationally symmetrical to a symmetry or
  • Center axis M2 be constructed.
  • the process plant 1 may comprise a compressor assembly 3.
  • the compressor assembly 3 includes at least a first compressor or compressor 4 and a second compressor or compressor 5.
  • the compressor assembly 3 may also include more than two compressors 4, 5. Furthermore, the
  • Compressor assembly 3 a first suction bottle or a first suction container 6, which is associated with the first compressor 4, and a second suction bottle or a second suction container 7, which is associated with the second compressor 5.
  • the first compressor 4 is in fluid communication with the heat exchanger 2 by means of a first suction line 25
  • the second compressor 5 is in fluid communication with the heat exchanger 2 by means of a second suction line 26.
  • the first suction container 6 is fluidly connected to the heat exchanger 2 by means of a first suction line section 8 of the first suction line 25.
  • Suction tank 7 is by means of a first Saug effetsabitess 9 of the second
  • Suction line 26 fluidly connected to the heat exchanger 2. That is, for each compressor 4, 5 is a separate suction line 25, 26 and a separate
  • Suction container 6, 7 provided.
  • the compressors 4, 5 are each fluidly connected by means of a second Saug effetsabitess 10 of the first suction line 25 and a second Saug effetsabitess 1 1 of the second suction line 26 with their associated suction containers 6, 7.
  • the suction lines 25, 26 can be
  • the compressor assembly 3 is constructed symmetrically to the central axis IV and in particular mirror-symmetrical to a plane of symmetry E.
  • the center axis M2 lies in the plane of symmetry E.
  • the first suction line sections 8, 9 and the second suction line sections 10, 11 are as straight as possible, that is, without bends or curves.
  • Compressors 4, 5, are dispensed with. As a result, unnecessary pressure losses can be prevented on a suction side of the compressors 4, 5. Furthermore, the fact that no T-pieces, a very flexible installation of the suction lines 25, 26 possible, which is essential to the layout planning for the entire facility
  • Fig. 3 shows a greatly simplified schematic view of another
  • Embodiment of a process plant 1 differs from the process plant 1 according to FIGS. 1 and 2 essentially in that the compressor arrangement 3 not only two compressors 4, 5, two suction lines 25, 26 and two suction cups 6, 7, but five compressors 4, 5, 13, 14, 15, five suction lines 25 to 29 with first Saug Obersabismeen 8, 9, 19, 20, 21 and five suction container 6, 7, 16, 17, 18, over five second suction line sections 10, 11, 22, 23, 24 are fluidically connected to the compressors 4, 5, 13, 14, 15.
  • the number of compressors 4, 5, 13, 14, 15 is arbitrary, it can also be three, six, eight or ten compressors 4, 5, 13, 14, 15 may be provided.
  • the suction containers 6, 7, 16, 17, 18 and / or the compressors 4, 5, 13, 14, 15 are arranged distributed uniformly over a circumference of the heat exchanger 2.
  • this results in a symmetrical structure of the process plant 1, in which all the suction lines 25 to 29 have the same length.
  • the process plant 1 can thereby have a star-shaped arrangement.
  • the compressor assembly 3 and in particular the piping with the suction lines 25 to 29 can also be used for other configurations having a common starting point, such as a container, a column, a reactor, a heat exchanger or the like, and in which a symmetrical piping to parallel operated compressors is required.
  • FIG. 4 shows a schematic partial sectional view of an embodiment of a helical heat exchanger 2 for the process plant 1.
  • Heat exchanger 2 comprises a jacket 30, in which a core 31 is accommodated. On the core 31 several layers are wound on heat exchanger tubes 32, of which in Fig. 4 only one is provided with a reference numeral.
  • the mixed refrigerant is supplied to the heat exchanger 2 via a pipe 33, trickles down in a gravity direction g, thereby evaporating and cooling the natural gas passing through the heat exchanger pipes 32.
  • Refrigerant flow is indicated in FIG. 4 by arrows 34, 35. Via several lines 36 or a line 36, the mixed refrigerant is withdrawn and the
  • FIG. 4 shows a standard embodiment of a helical heat exchanger.
  • outlet lines 36 are not shown separately. These are arranged circumferentially to achieve the benefits outlined here for the subsequent compressor stations.

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Abstract

Eine verfahrenstechnische Anlage (1) zum Herstellen von Flüssiggas, mit einem Wärmetauscher (2), einem ersten Kompressor (4), einem zweiten Kompressor (5), einer nur in Fluidverbindung mit dem ersten Kompressor (4) stehenden ersten Saugleitung (25), die mit dem Wärmetauscher (2) verbunden ist, und einer nur in Fluidverbindung mit dem zweiten Kompressor (5) stehenden zweiten Saugleitung (26), die mit dem Wärmetauscher (2) verbunden ist, wobei die erste Saugleitung (25) nicht in Fluidverbindung mit der zweiten Saugleitung (26) ist.

Description

Beschreibung
Verfahrenstechnische Anlage und Verfahren zur Flüssiggasherstellung
Die Erfindung betrifft eine verfahrenstechnische Anlage und ein Verfahren zur
Flüssiggasherstellung.
Eine verfahrenstechnische Anlage zur Flüssiggasherstellung kann einen Kompressor zum Verdichten von Kältemittel umfassen, der mit Hilfe einer Saugleitung mit einem Wärmetauscher der Anlage verbunden ist. Alternativ kann eine derartige
Kompressoranordnung beispielsweise zwei Kompressoren umfassen, die mit Hilfe von zwei Saugleitungen mit dem Wärmetauscher der Anlage verbunden sind. Hierbei wurden bisher die Saugleitungen von dem Wärmetauscher zu einem T-Stück geführt und dort zu einer gemeinsamen Leitung zusammengeführt. Die gemeinsame Leitung kann vor den Kompressoren durch ein weiteres T-Stück wieder in zwei Leitungen aufgeteilt werden, die mit den Kompressoren verbunden sind.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte verfahrenstechnische Anlage zur Verfügung zu stellen.
Demgemäß wird eine verfahrenstechnische Anlage zum Herstellen von Flüssiggas vorgeschlagen. Die verfahrenstechnische Anlage umfasst einen Wärmetauscher, einen ersten Kompressor, einen zweiten Kompressor, eine nur in Fluidverbindung mit dem ersten Kompressor stehende erste Saugleitung, die mit dem Wärmetauscher verbunden ist, und eine nur in Fluidverbindung mit dem zweiten Kompressor stehende zweite Saugleitung, die mit dem Wärmetauscher verbunden ist, wobei die erste Saugleitung nicht in Fluidverbindung mit der zweiten Saugleitung ist.
Die Kompressoren können auch als Verdichter bezeichnet werden. Mit Hilfe der Kompressoren kann ein gemischtes Kältemittel (mixed refrigerant) verdichtet werden. Die Kompressoren können daher auch als MRC-Kompressoren (mixed refrigerant cycle) bezeichnet werden. Darunter, dass die Saugleitungen fluidisch voneinander getrennt sind bzw. nicht in Fluidverbindung miteinander stehen, ist zu verstehen, dass kein Kältemittel von der ersten Saugleitung in die zweite Saugleitung und umgekehrt gelangen kann. Ferner ist darunter zu verstehen, dass durch die erste Saugleitung gefördertes Kältemittel ausschließlich dem ersten Kompressor und durch die zweite Saugleitung gefördertes Kältemittel ausschließlich dem zweiten Kompressor zum Verdichten zur Verfügung gestellt wird. Jedem Kompressor ist eine separate
Saugleitung zugeordnet. Unter einer fluidischen Verbindung zweier Bauteile ist zu verstehen, dass sich diese Bauteile in Fluidverbindung befinden. Die
verfahrenstechnische Anlage kann außer für die Herstellung von Flüssiggas auch für andere Konfigurationen eingesetzt werden, welche einen gemeinsamen Startpunkt besitzen, wie beispielsweise ein Behälter, eine Kolonne, ein Reaktor, ein
Wärmeübertrager oder dergleichen, und bei denen eine symmetrische Verrohrung zu parallel betriebenen Kompressoren erforderlich ist. Ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes ist in der EP 0 975 923 B1 beschrieben. Dieses Verfahren kann mit der beanspruchten verfahrenstechnischen Anlage durchgeführt werden. Im Falle einer Kompressorwahl, welche keine ausreichende Verdichterleistung zur Verfügung stellen kann, um den zentralen Wärmetauscher komplett zu versorgen, ist die Anzahl der Kompressoren entsprechend zu erhöhen. Dadurch, dass jedem
Kompressor eine eigene Saugleitung zugeordnet ist, kann auf T-Stücke zum Vereinen der Saugleitungen nach dem Wärmetauscher und zum wieder Trennen der
Saugleitungen vor den Kompressoren verzichtet werden. Hierdurch können auf der
Saugseite der Kompressoren unnötige Druckverluste verhindert werden, was entweder eine Kapazitätserhöhung der Verflüssigungsanlage ermöglicht oder eine Verringerung der Kompressorleistung. Weiterhin ist dadurch, dass auf T-Stücke verzichtet wird, eine sehr flexible Verlegung der Saugleitungen möglich, was der Aufstellungsplanung für die Gesamtanlage wesentliche Planungsfreiheitsgrade zur Verfügung stellt. Hierdurch können die Kompressoren sehr nahe an dem Wärmetauscher platziert werden, da keine aufwendigen Bögen zur Ableitung von Thermospannungen erforderlich sind. Weiterhin können durch die getrennte Leitungsführung der Saugleitungen lange Ein- und Auslaufstrecken für eine Durchflussmessung, welche aus regelungstechnischer Sicht bei der parallelen Betriebsweise von mehreren Kompressoren in der Saugleitung erforderlich ist, direkt integriert werden ohne Rohrschleifen legen zu müssen, um diese in begrenzten Baufenstern einzugliedern. Diese Problemstellung kommt vor allem bei größeren Nennweiten der Saugleitung zum Tragen, da die Ein- und Auslaufstrecken als ein Vielfaches des Rohrleitungsquerschnittes angegeben werden. Diese Ein- und Auslaufstrecken können mehrere Dutzend Meter betragen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die verfahrenstechnische Anlage einen ersten Saugbehälter, der zwischen dem ersten Kompressor und einem ersten
Saugleitungsabschnitt der ersten Saugleitung angeordnet ist, und einen zweiten Saugbehälter, der zwischen dem zweiten Kompressor und einem ersten
Saugleitungsabschnitt der zweiten Saugleitung angeordnet ist.
Die Saugbehälter können auch als Saugflaschen bezeichnet werden. Vorzugsweise sind die Saugbehälter zylinderförmig. Die ersten Saugleitungsabschnitte sind jeweils an den ihnen zugeordneten Saugbehältern angeflanscht.
Eine weitere Ausführungsform stellt das Fehlen des Saugbehälters bei ausreichender Überhitzung des eintretenden Fluides dar, was zu einer Verhinderung der
Tropfenbildung auf der Saugseite des Kompressors führt und damit einen
Saugbehälter überflüssig macht. Dies stellt ein allgemeines Ausführungsmuster dar, welches jedoch in Anlagen zur Verflüssigung von Gasen aus praktischen Erwägungen nicht zum Einsatz kommt. Vor allem ist das Sammeln von Kältemittel im Stillstandsfall eine wichtige Aufgabe des Saugbehälters. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem ersten Kompressor und dem ersten Saugbehälter ein zweiter Saugleitungsabschnitt der ersten Saugleitung und zwischen dem zweiten Kompressor und dem zweiten Saugbehälter ein zweiter Saugleitungsabschnitt der zweiten Saugleitung angeordnet. Die zweiten Saugleitungsabschnitte können so kurz wie möglich sein. Hierdurch können Druckverluste verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Saugleitungsabschnitt der ersten Saugleitung gleich lang wie der zweite Saugleitungsabschnitt der zweiten Saugleitung.
Hierdurch ergibt sich ein symmetrischer Aufbau der verfahrenstechnischen Anlage. Dadurch werden im Betrieb der verfahrenstechnischen Anlage ferner beide
Kompressoren gleich belastet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der zweite Saugleitungsabschnitt der ersten Saugleitung und der zweite Saugleitungsabschnitt der zweiten Saugleitung gerade. Unter gerade ist zu verstehen, dass die Saugleitungsabschnitte krümmungs- und/oder bogenfrei sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Saugleitungsabschnitt der ersten Saugleitung gleich lang wie der erste Saugleitungsabschnitt der zweiten Saugleitung.
Hierdurch werden im Betrieb der verfahrenstechnischen Anlage beide Kompressoren gleich belastet. Ein höherer Verschleiß oder eine verkürzte Lebensdauer einer der Kompressoren kann hierdurch zuverlässig verhindert werden. Hierdurch wird der Instandhaltungsaufwand reduziert. Insbesondere kann es hierdurch auch zu keiner Ungleichverteilung des Kältemittels auf die Kompressoren kommen, was ansonsten ein instabiles Betriebsverhalten der verfahrenstechnischen Anlage verursachen könnte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Saugleitung und die zweite Saugleitung frei von Einrichtungen, die dazu eingerichtet sind, Fluidströme aufzuteilen und/oder zu vereinen, insbesondere frei von T-Stücken.
Das heißt, weder in der ersten Saugleitung noch in der zweiten Saugleitung ist ein T- Stück eingebaut, welches zur Verteilung der Hauptströme dient. Rezirkulationsströme innerhalb einer Kompressoranordnung (Saugleitungen, Saugbehälter,
Kompressorenstufen, Druckleitungen) sind davon unberührt. Unter einem T-Stück ist ein Rohrabschnitt zu verstehen, der dazu eingerichtet ist, zwei Leitungen zu einer zu vereinen oder eine Leitung auf zwei aufzuteilen. Durch den Verzicht auf T-Stücke können im ausgelegten Temperaturbereich, das heißt, Plusgrade und tiefe Minusgrade im Betriebszustand, auftretende Rohrspannungen reduziert werden, da keine mechanische Festlegung durch T-Stücke erfolgt. Temperaturinduzierte
Materialausdehnungen werden hierdurch nicht behindert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der erste Saugleitungsabschnitt der ersten Saugleitung und der erste Saugleitungsabschnitt der zweiten Saugleitung gerade. Vorzugsweise ist der erste Saugleitungsabschnitt jeweils in einer Linie mit dem zweiten Saugleitungsabschnitt angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die verfahrenstechnische Anlage symmetrisch zu einer Mittelachse des Wärmetauschers aufgebaut.
Insbesondere ist die Kompressoranordnung spiegelsymmetrisch zu einer durch die Mittelachse verlaufenden Symmetrieebene aufgebaut. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der verfahrenstechnischen Anlage. Ferner kann hierdurch der Haupteinflussfaktor für eine Ungleichverteilung auf die verschiedenen
Kompressoren eliminiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kompressoranordnung eine Vielzahl an Kompressoren und eine Vielzahl an Saugleitungen.
Beispielsweise kann die Kompressoranordnung drei, vier, fünf, sechs oder mehr Kompressoren, erste Saugleitungsabschnitte, Saugbehälter und zweite
Saugleitungsabschnitte umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Kompressoren und/oder die
Saugleitungen gleichmäßig um den Wärmetauscher verteilt angeordnet.
Beispielsweise sind die Kompressoren, ersten Saugleitungsabschnitte, Saugbehälter und/oder zweiten Saugleitungsabschnitte auf einem den Wärmetauscher umlaufenden Kreis angeordnet. Insbesondere sind die Kompressoren, ersten
Saugleitungsabschnitte, Saugbehälter und/oder zweiten Saugleitungsabschnitte gleichmäßig um einen Umfang des Wärmetauschers verteilt angeordnet Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Kompressoren und/oder die
Saugleitungen sternförmig angeordnet.
Hierdurch können die Kompressoren möglichst nah an dem Wärmetauscher platziert werden, wodurch Druckverluste verhindert werden können. Hierdurch steigt der Wirkungsgrad der verfahrenstechnischen Anlage bzw. es kann die erforderliche Kompressorleistung reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind erste Saugleitungsabschnitte der Saugleitungen alle gleich lang, wobei zweite Saugleitungsabschnitte der Saugleitungen alle gleich lang sind.
Hierdurch werden im Betrieb der verfahrenstechnischen Anlage alle Kompressoren gleich belastet. Ein höherer Verschleiß oder eine verkürzte Lebensdauer einer der Kompressoren kann hierdurch zuverlässig verhindert werden. Hierdurch wird der
Instandhaltungsaufwand reduziert und die Gefahr einer instabilen Fahrweise minimiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Wärmetauscher ein helikaler Wärmetauscher. Insbesondere kann der Wärmetauscher ein spiralgewickelter Wärmetauscher sein. Spiralgewickelte Wärmeaustauscher können für zahlreiche Anwendungsbereiche zur Behandlung von Flüssigkeiten eingesetzt werden. Sie können einen großen
Temperatur- und Druckbereich abdecken und eignen sich sowohl für einphasige als auch für zweiphasige Strömungen. Bei einem gewickelten Wärmetauscher können mehrere, beispielsweise drei, Wärmeübertragerrohrlagen auf einen Kern gewickelt und von einem Mantel umgeben sein.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen von Flüssiggas mit einer derartigen verfahrenstechnischen Anlage vorgeschlagen.
Weitere mögliche Implementierungen der verfahrenstechnischen Anlage und/oder des Verfahrens umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als
Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der
verfahrenstechnischen Anlage und/oder des Verfahrens hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der verfahrenstechnischen Anlage und/oder des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im
Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der verfahrenstechnischen Anlage und/oder des Verfahrens. Im Weiteren werden die verfahrenstechnische Anlage und/oder das Verfahren anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer verfahrenstechnischen Anlage;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der verfahrenstechnischen Anlage gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer verfahrenstechnischen Anlage; und
Fig. 4 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform eines
Wärmetauschers für die verfahrenstechnische Anlage gemäß Fig. 1 oder Fig. 3.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben
Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer verfahrenstechnischen Anlage 1 . Die Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der verfahrenstechnische Anlagen 1. Im Folgenden wird auf die Fig. 1 und 2 gleichzeitig Bezug genommen. Die verfahrenstechnische Anlage 1 kann eine verfahrenstechnische Anlage zum Herstellen von Flüssiggas (LNG) sein. Als LNG wird durch Abkühlung auf -164 bis -161 ° C verflüssigtes Erdgas bezeichnet. Die verfahrenstechnische Anlage 1 umfasst einen Wärmetauscher 2. Der Wärmetauscher 2 kann ein sogenannter gewickelter oder helikaler Wärmetauscher 2 sein. Hierbei sind mehrere, beispielsweise drei,
Wärmeübertragerrohrlagen auf einen Kern gewickelt und von einem Mantel umgeben. Der Wärmetauscher 2 kann rotationssymmetrisch zu einer Symmetrie- oder
Mittelachse M2 aufgebaut sein.
Die verfahrenstechnische Anlage 1 kann eine Kompressoranordnung 3 umfassen. Die Kompressoranordnung 3 umfasst zumindest einen ersten Verdichter oder Kompressor 4 und einen zweiten Verdichter oder Kompressor 5. Die Kompressoranordnung 3 kann auch mehr als zwei Kompressoren 4, 5 umfassen. Weiterhin umfasst die
Kompressoranordnung 3 eine erste Saugflasche oder einen ersten Saugbehälter 6, der dem ersten Kompressor 4 zugeordnet ist, und eine zweite Saugflasche oder einen zweiten Saugbehälter 7, der dem zweiten Kompressor 5 zugeordnet ist. Der erste Kompressor 4 ist mit Hilfe einer ersten Saugleitung 25 mit dem Wärmetauscher 2 in Fluidverbindung und der zweite Kompressor 5 ist mit Hilfe einer zweiten Saugleitung 26 mit dem Wärmetauscher 2 in Fluidverbindung. Der erste Saugbehälter 6 ist mit Hilfe eines ersten Saugleitungsabschnitts 8 der ersten Saugleitung 25 mit dem Wärmetauscher 2 fluidisch verbunden. Der zweite
Saugbehälter 7 ist mit Hilfe eines ersten Saugleitungsabschnitts 9 der zweiten
Saugleitung 26 fluidisch mit dem Wärmetauscher 2 verbunden. Das heißt, es ist für jeden Kompressor 4, 5 eine separate Saugleitung 25, 26 und ein separater
Saugbehälter 6, 7 vorgesehen. Die Kompressoren 4, 5 sind jeweils mit Hilfe eines zweiten Saugleitungsabschnitts 10 der ersten Saugleitung 25 und eines zweiten Saugleitungsabschnitts 1 1 der zweiten Saugleitung 26 mit den ihnen zugeordneten Saugbehältern 6, 7 fluidisch verbunden. Die Saugleitungen 25, 26 können
beispielsweise einen Durchmesser von 40 Zoll aufweisen. Vorzugsweise ist die Kompressoranordnung 3 symmetrisch zu der Mittelachse IV und insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene E aufgebaut. Die Mittelachse M2 liegt in der Symmetrieebene E. Die ersten Saugleitungsabschnitte 8, 9 und die zweiten Saugleitungsabschnitte 10, 1 1 sind möglichst gerade, das heißt, ohne Bögen oder Krümmungen, ausgeführt.
Im Falle einer Kompressorwahl, welche keine ausreichende Verdichterleistung zur Verfügung stellen kann, um den zentralen Wärmetauscher 2 komplett zu versorgen, ist die Anzahl der Kompressoren 4, 5 entsprechend zu erhöhen. Dadurch, dass jedem Kompressor 4, 5 eine eigene Saugleitung 25, 26 zugeordnet ist, kann auf
Einrichtungen, die dazu eingerichtet sind, Fluidströme aufzuteilen und zu vereinen, insbesondere auf T-Stücke zum Vereinen der Saugleitungen 25, 26 nach dem
Wärmetauscher 2 und zum wieder Trennen der Saugleitungen 25, 26 vor den
Kompressoren 4, 5, verzichtet werden. Hierdurch können auf einer Saugseite der Kompressoren 4, 5 unnötige Druckverluste verhindert werden. Weiterhin ist dadurch, dass auf T-Stücke verzichtet wird, eine sehr flexible Verlegung der Saugleitungen 25, 26 möglich, was der Aufstellungsplanung für die Gesamtanlage wesentliche
Planungsfreiheitsgrade zur Verfügung stellt. Hierdurch können die Kompressoren 4, 5 sehr nahe an dem Wärmetauscher 2 platziert werden, da keine aufwendigen Bögen zur Ableitung von Thermospannungen erforderlich sind. Weiterhin können durch die getrennte Leitungsführung der Saugleitungen 8, 9 lange Ein-und Auslaufstrecken für eine Durchflussmessung direkt integriert werden ohne Rohrschleifen legen zu müssen, um diese in begrenzten Baufenstern einzugliedern. Diese Problemstellung kommt vor allem bei größeren Nennweiten der Saugleitungen 25, 26 zum Tragen, da die Ein- und Auslaufstrecken als ein Vielfaches des Rohrleitungsquerschnittes angegeben werden.
Durch den Verzicht auf T-Stücke in den Saugleitungen 8, 9 können im ausgelegten Temperaturbereich, das heißt, Plusgrade im Anfahrzustand und tiefe Minusgrade im Betriebszustand, auftretende Rohrspannungen reduziert werden, da keine
mechanische Festlegung durch T-Stücke erfolgt. Temperaturinduzierte
Materialausdehnungen und Materialschrumpfungen werden hierdurch nicht behindert. Mit Hilfe der Kompressoranordnung 3 können, wie zuvor erwähnt, Druckverluste auf der Saugseite der Kompressoren 4, 5 durch eine flexiblere und verkürzte
Rohrleitungsführung der Saugleitungen 25, 26 und die Einsparung von T-Stücken bei der Zusammenführung und Trennung mehrerer Ströme verhindert werden.
Durch die Verringerung von Druckverlusten auf der Saugseite der Kompressoren 4, 5 kann die benötigte Leistung der Kompressoren 4, 5 verringert werden bzw. die
Verflüssigungskapazität einer LNG-Anlage erhöht werden. Dies ist zum einen eine direkte Folge der Einsparung von zwei T-Stücken, welche durch die
Strömungsumlenkung einen unnötigen dynamischen Druckverlust zur Folge haben, und zum anderen eine Folge der Realisierbarkeit verkürzter Rohrlängen mit weniger Bögen der Saugleitungen 25, 26. Bei der Verrohrung der Saugleitungen 25, 26 steht konstruktiv mehr Freiheit bei der Rohrleitungsführung und der Ableitung von
Rohrspannungen, speziell bei größeren Nennweiten, zur Verfügung.
Die Fig. 3 zeigt eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer weiteren
Ausführungsform einer verfahrenstechnische Anlage 1 . Die verfahrenstechnische Anlage 1 gemäß der Fig. 3 unterscheidet sich von der verfahrenstechnische Anlage 1 gemäß den Fig. 1 und 2 im Wesentlichen dadurch, dass die Kompressoranordnung 3 nicht nur zwei Kompressoren 4, 5, zwei Saugleitungen 25, 26 und zwei Saugbehälter 6, 7, sondern fünf Kompressoren 4, 5, 13, 14, 15, fünf Saugleitungen 25 bis 29 mit ersten Saugleitungsabschnitten 8, 9, 19, 20, 21 und fünf Saugbehälter 6, 7, 16, 17, 18, die über fünf zweite Saugleitungsabschnitte 10, 1 1 , 22, 23, 24 fluidisch mit den Kompressoren 4, 5, 13, 14, 15 verbunden sind, umfasst. Die Anzahl der Kompressoren 4, 5, 13, 14, 15 ist beliebig, es können auch drei, sechs, acht oder zehn Kompressoren 4, 5, 13, 14, 15 vorgesehen sein. Insbesondere sind die Saugbehälter 6, 7, 16, 17, 18 und/oder die Kompressoren 4, 5, 13, 14, 15 gleichmäßig über einen Umfang des Wärmetauschers 2 verteilt angeordnet. Vorzugsweise ergibt sich hierdurch ein symmetrischer Aufbau der verfahrenstechnischen Anlage 1 , bei der alle Saugleitungen 25 bis 29 die gleiche Länge aufweisen. Insbesondere kann die verfahrenstechnische Anlage 1 dadurch eine sternförmige Anordnung aufweisen.
Die Kompressoranordnung 3 und insbesondere die Verrohrung mit den Saugleitungen 25 bis 29 kann auch für andere Konfigurationen eingesetzt werden, welche einen gemeinsamen Startpunkt besitzen, wie beispielsweise ein Behälter, eine Kolonne, ein Reaktor, ein Wärmeübertrager oder dergleichen, und bei denen eine symmetrische Verrohrung zu parallel betriebenen Kompressoren erforderlich ist.
Die Fig. 4 zeigt in einer schematischen Teilschnittansicht eine Ausführungsform eines helikalen Wärmetauschers 2 für die verfahrenstechnische Anlage 1. Der
Wärmetauscher 2 umfasst einen Mantel 30, in dem ein Kern 31 aufgenommen ist. Auf dem Kern 31 sind mehrere Schichten an Wärmetauscherrohren 32 aufgewickelt, von denen in der Fig. 4 nur eines mit einem Bezugszeichen versehen ist. Das gemischte Kältemittel (mixed refrigerant) wird dem Wärmetauscher 2 über eine Leitung 33 zugeführt, rieselt in einer Schwerkraftrichtung g nach unten, wobei es verdampft und das durch die Wärmetauscherrohre 32 geführte Erdgas herunterkühlt. Der
Kältemittelstrom ist in der Fig. 4 mit Pfeilen 34, 35 bezeichnet. Über mehrere Leitungen 36 oder eine Leitung 36 wird das gemischte Kältemittel abgezogen und den
Kompressoren 4, 5 zugeführt. Das Erdgas, das in der Fig. 4 mit Pfeilen 37, 38 bezeichnet ist, wird entgegen der Schwerkraftrichtung g durch den Wärmetauscher 2 geführt. Die Fig. 4 zeigt eine Standardausführung eines helikalen Wärmetauschers. Mehrere Austrittsleitungen 36 sind nicht gesondert ausgewiesen. Diese werden über den Umfang angeordnet, um die hier ausgeführten Vorteile für die anschließenden Kompressorstationen zu erreichen. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Verwendete Bezuqszeichen
1 verfahrenstechnische Anlage
2 Wärmetauscher
3 Kompressoranordnung
4 Kompressor
5 Kompressor
6 Saugbehälter
7 Saugbehälter
8 Saugleitungsabschnitt
9 Saugleitungsabschnitt
10 Saugleitungsabschnitt
1 1 Saugleitungsabschnitt
13 Kompressor
14 Kompressor
15 Kompressor
16 Saugbehälter
17 Saugbehälter
18 Saugbehälter
19 Saugleitungsabschnitt
20 Saugleitungsabschnitt
21 Saugleitungsabschnitt
22 Saugleitungsabschnitt
23 Saugleitungsabschnitt
24 Saugleitungsabschnitt
25 Saugleitung
26 Saugleitung
27 Saugleitung
28 Saugleitung
29 Saugleitung
30 Mantel
31 Kern
32 Wärmetauscherrohr
33 Fluideintrittsleitung
34 Fluideintrittsrichtungsanzeiger Fluideintrittsrichtungsanzeiger
Fluidaustrittsleitung
Pfeil
Pfeil
Symmetrieebene
Schwerkraftrichtung
Mittelachse

Claims

Patentansprüche
Verfahrenstechnische Anlage (1 ) zum Herstellen von Flüssiggas, mit einem Wärmetauscher (2), einem ersten Kompressor (4), einem zweiten Kompressor (5), einer nur in Fluidverbindung mit dem ersten Kompressor (4) stehenden ersten Saugleitung (25), die mit dem Wärmetauscher (2) verbunden ist, und einer nur in Fluidverbindung mit dem zweiten Kompressor (5) stehenden zweiten Saugleitung (26), die mit dem Wärmetauscher (2) verbunden ist, wobei die erste Saugleitung (25) nicht in Fluidverbindung mit der zweiten Saugleitung (26) ist.
Verfahrenstechnische Anlage nach Anspruch 1 , umfassend einen ersten
Saugbehälter (6), der zwischen dem ersten Kompressor
(4) und einem ersten Saugleitungsabschnitt (8) der ersten Saugleitung (25) angeordnet ist, und einen zweiten Saugbehälter (7), der zwischen dem zweiten Kompressor
(5) und einem ersten Saugleitungsabschnitt (9) der zweiten Saugleitung (26) angeordnet ist.
Verfahrenstechnische Anlage nach Anspruch 2, wobei zwischen dem ersten Kompressor (4) und dem ersten Saugbehälter
(6) ein zweiter
Saugleitungsabschnitt (10) der ersten Saugleitung (25) und zwischen dem zweiten Kompressor (5) und dem zweiten Saugbehälter (7) ein zweiter
Saugleitungsabschnitt (1 1 ) der zweiten Saugleitung (26) angeordnet ist.
Verfahrenstechnische Anlage nach Anspruch 3, wobei der zweite
Saugleitungsabschnitt (10) der ersten Saugleitung (25) gleich lang wie der zweite Saugleitungsabschnitt (1 1 ) der zweiten Saugleitung (26) ist.
Verfahrenstechnische Anlage nach Anspruch 3 oder 4, wobei der zweite
Saugleitungsabschnitt (10) der ersten Saugleitung (25) und der zweite
Saugleitungsabschnitt (1 1 ) der zweiten Saugleitung (26) gerade sind.
Verfahrenstechnische Anlage nach einem der Ansprüche 2 - 5, wobei der erste Saugleitungsabschnitt (8) der ersten Saugleitung (25) gleich lang wie der erste Saugleitungsabschnitt (9) der zweiten Saugleitung (26) ist.
7. Verfahrenstechnische Anlage nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei die erste Saugleitung (25) und die zweite Saugleitung (26) frei von Einrichtungen, die dazu eingerichtet sind, Fluidstrome aufzuteilen und/oder zu vereinen, insbesondere frei von T-Stücken, sind.
8. Verfahrenstechnische Anlage nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei der erste Saugleitungsabschnitt (8) der ersten Saugleitung (25) und der erste
Saugleitungsabschnitt (9) der zweiten Saugleitung (26) gerade sind.
9. Verfahrenstechnische Anlage nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei die
verfahrenstechnische Anlage (1 ) symmetrisch zu einer Mittelachse (IV ) des Wärmetauschers (2) aufgebaut ist.
10. Verfahrenstechnische Anlage nach einem der Ansprüche 1 - 9, umfassend eine Vielzahl an Kompressoren (4, 5, 13, 14, 15) und eine Vielzahl an Saugleitungen
(25 - 29).
1 1 . Verfahrenstechnische Anlage nach Anspruch 10, wobei die Kompressoren (4, 5, 13, 14, 15) und/oder die Saugleitungen (25 - 29) gleichmäßig um den
Wärmetauscher (2) verteilt angeordnet sind.
12. Verfahrenstechnische Anlage nach Anspruch 1 1 , wobei die Kompressoren (4, 5, 13, 14, 15) und/oder die Saugleitungen (25 - 29) sternförmig angeordnet sind.
13. Verfahrenstechnische Anlage nach einem der Ansprüche 10 - 12, wobei erste Saugleitungsabschnitte (8, 9, 19, 20, 21 ) der Saugleitungen (25 - 29) alle gleich lang sind und wobei zweite Saugleitungsabschnitte (10, 1 1 , 22, 23, 24) der Saugleitungen (25 - 29) alle gleich lang sind.
14. Verfahrenstechnische Anlage nach einem der Ansprüche 1 - 13, wobei der
Wärmetauscher (2) ein helikaler Wärmetauscher ist.
15. Verfahren zum Herstellen von Flüssiggas mit einer verfahrenstechnischen Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 - 14.
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