WO2022078621A1 - Verfahren und anlage zur erzeugung eines verflüssigten kohlenwasserstoffprodukts - Google Patents

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WO2022078621A1
WO2022078621A1 PCT/EP2021/025369 EP2021025369W WO2022078621A1 WO 2022078621 A1 WO2022078621 A1 WO 2022078621A1 EP 2021025369 W EP2021025369 W EP 2021025369W WO 2022078621 A1 WO2022078621 A1 WO 2022078621A1
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pure
heat exchanger
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Heinz Bauer
Andreas KOSSMANN
Rebecca Henkelmann
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Linde Gmbh
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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/902—Details about the refrigeration cycle used, e.g. composition of refrigerant, arrangement of compressors or cascade, make up sources, use of reflux exchangers etc.

Definitions

  • the present invention relates to a process and a plant for producing a liquefied hydrocarbon product according to the respective preambles of the independent patent claims.
  • mixed refrigerants made from different hydrocarbon components and nitrogen can be used in natural gas liquefaction.
  • one, two or three mixed refrigerant circuits can be used (single mixed refrigerant, SMR; dual mixed refrigerant, DMR; mixed fluid cascade, MFC).
  • SMR single mixed refrigerant
  • DMR dual mixed refrigerant
  • MFC mixed fluid cascade
  • C3MR propane pre-cooling
  • a method for liquefying a hydrocarbon mixture is known from WO 2010/121752 A2, in which a mixed refrigerant circuit is used.
  • the mixed refrigerant is liquefied therein after compression by means of a pure substance refrigerant circuit.
  • the liquefied mixture refrigerant is used to liquefy the hydrocarbon mixture and is vaporized in the course of this.
  • the vaporized mixture refrigerant is used to cool the hydrocarbon mixture before it is actually liquefied and then returned to the compression stage.
  • the present invention can be used in particular in connection with the liquefaction of natural gas after suitable processing, but is also suitable for the liquefaction of other hydrocarbon mixtures, in particular methane-rich hydrocarbon mixtures with a methane content of more than 80%, or possibly corresponding pure substances.
  • Processes known from the prior art for the liquefaction of hydrocarbon mixtures of the type explained often turn out to be in need of improvement in practice for the reasons explained below.
  • the object of the present invention is therefore to improve the liquefaction of a hydrocarbon mixture of the type explained.
  • the invention proposes a method and a plant for producing a liquefied hydrocarbon product with the respective features of the independent patent claims. Refinements of the invention are the subject matter of the dependent claims and the following description.
  • pressure level and “temperature level” to characterize pressures and temperatures, which is intended to express that corresponding pressures and temperatures in a corresponding system do not have to be used in the form of exact pressure or temperature values.
  • pressures and temperatures typically range within certain ranges, for example ⁇ 10% around an average value.
  • Corresponding pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap one another. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure losses. The same applies to temperature levels.
  • a "heat exchanger” for use in the context of the present invention can be of any type which is conventional in the art. It is used for the indirect transfer of heat between at least two fluid flows, e.g. in counterflow to one another. In the latter case, it is a "counterflow heat exchanger".
  • a corresponding heat exchanger can be formed from a single or several heat exchanger sections connected in parallel and/or in series, e.g. from one or more coiled heat exchangers or corresponding sections.
  • a heat exchanger is also used in particular, in which a fluid to be cooled is guided in corresponding lines (e.g. a tube bundle) through a jacket space, into which a fluid used for cooling is expanded, which in the jacket space is partially evaporated.
  • a “pure substance refrigerant” is mentioned below, this is understood to mean a refrigerant that has more than 90 mole percent, in particular more than 95 mole percent or more than 99 mole percent, of a single component.
  • the component can in particular be ethylene, ethane, propylene or propane.
  • a “mixed refrigerant” is characterized in that it has several components, none of which is contained in a content of more than 80 mole percent, in particular more than 70 mole percent or more than 60 mole percent.
  • the components can be, in particular, ethane, propane, butane and pentane and unsaturated equivalents of these compounds.
  • such a mixed refrigerant can be propane-free or have propane in a content of at most 10 mole percent, in particular at most 5 mole percent or at most 1 mole percent.
  • the present invention can be used in particular in connection with the liquefaction of natural gas after appropriate processing, but is also suitable for the liquefaction of other hydrocarbon mixtures, in particular methane-rich hydrocarbon mixtures with a methane content of more than 80%, or possibly .corresponding pure substances.
  • a gaseous hydrocarbon mixture fed to the process according to the invention or a corresponding gaseous pure substance is referred to herein as "hydrocarbon feed” and the liquid obtained by the liquefaction, which may contain all or part of the hydrocarbon feed, as "hydrocarbon product”.
  • the cooling takes place in the heat exchange against the fully evaporated mixed refrigerant of the mixed refrigerant circuit.
  • Compressed mixed refrigerant of the mixed refrigerant circuit is pre-cooled by means of a pure substance refrigerant circuit (comprising heat exchangers E1 to E4) and the composition of the mixed refrigerant and/or the final compressor pressure of the mixed refrigerant cycle are selected such that the refrigerant mixture is completely liquefied by the pure substance refrigeration cycle.
  • a cooling of the mixture refrigerant in the heat exchangers E1 to E4 above its critical pressure also leads to a single-phase state downstream of the heat exchanger E4.
  • the pure refrigerant circuit includes, among other things, the containers D1 to D5 and the jacket spaces of the heat exchangers E1 to E4.
  • the inventory of pure liquid refrigerant contained therein may represent a safety risk for the entire system.
  • the large devices D1 to D4 and E1 to E4 are usually brought individually to the construction site and cause high installation costs due to the time-consuming assembly.
  • the pure substance refrigerant circuit can be redesigned in such a way that a high degree of prefabrication can be achieved and the liquid inventory of refrigerant is significantly reduced.
  • the present invention proposes a method for producing a liquid hydrocarbon product, in which a gaseous hydrocarbon feedstock is subjected to cooling at least in part using a mixture refrigerant and to liquefaction to obtain the liquid hydrocarbon product, the mixture refrigerant being subjected at least in part to using a Pure refrigerant is subjected to pre-cooling.
  • the present invention is characterized in that the pre-cooling of the mixed refrigerant is carried out using a counterflow heat exchanger and the counterflow heat exchanger pure substance refrigerant streams of the pure substance refrigerant are fed in liquid form at different feed temperature levels and different feed pressure levels and are evaporated and superheated in the counterflow heat exchanger.
  • the pure substance refrigerant streams evaporated in the counterflow heat exchanger each comprise, in particular, expanded pure substance refrigerant and previously largely supercooled in the counterflow heat exchanger (in the form of the “first pure substance refrigerant partial streams” explained below), so that the fluid temperature only drops by a maximum of 5 K, preferably 3 K, as a result of the expansion would.
  • liquid refrigerant in particular in the form of the “second pure refrigerant partial flows” explained below
  • another heat exchanger used which operates at a higher pressure is brought and admixed in a suitable amount to the first partial refrigerant flows before expansion. Since the further heat exchanger is operated at the lowest pressure of the pure substance refrigeration cycle, the liquid boiling in it has the lowest temperature in the pure substance refrigeration cycle and is therefore suitable for ensuring the desired supercooling before expansion.
  • the quantities that are suitable for this purpose are regulated in particular via valves in such a way that the refrigerant temperature before expansion is at least 1 K, preferably at least 3 K, below the boiling point of the pure refrigerant after expansion.
  • first and second pure substance refrigerant partial flows of the pure substance refrigerant are advantageously combined and then expanded without outgassing occurring.
  • the expansion takes place in particular together while maintaining the respective feed temperature levels and the respective feed pressure levels.
  • the first and second pure component refrigerant flows combined to form the pure substance refrigerant flows are each provided at a premixed pressure level and at different premixed temperature levels, the first and second pure component refrigerant partial flows combined to form the pure substance refrigerant flows are each provided in quantitative ratios and the premixed pressure level and the premixed temperature levels are each selected in such a way that the feed temperature levels are around more than 1 K, advantageously more than 3 K, below the boiling point of the pure refrigerant at the respective feed pressure level.
  • the first pure refrigerant substreams are advantageously formed by portions of the pure refrigerant, which are respectively cooled to the first premixed temperature levels at the premix pressure level in the counterflow heat exchanger (see the previous explanations on "extensive supercooling")
  • the second pure refrigerant substreams are advantageously formed by liquid portions of the pure refrigerant, which are cooled and liquefied together at the premixed pressure level in the counterflow heat exchanger, fed into a further heat exchanger with partial evaporation, brought together to a pressure level above all premixed pressure levels, and expanded separately from one another to the premixed pressure levels while maintaining their respective premixed temperature levels.
  • the additional heat exchanger is in particular a shell and tube heat exchanger, in whose shell space pure substance refrigerant previously in the Countercurrent heat exchanger was liquefied, fed and is relaxed in the two-phase area.
  • the further heat exchanger is used for further cooling of the mixed refrigerant downstream of the counterflow heat exchanger.
  • the mixed refrigerant is further cooled when it is fed into the further heat exchanger, i.e. when it is expanded here.
  • three pure component refrigerant flows three first pure component refrigerant flows and three second pure substance refrigerant component flows are advantageously used.
  • the pure component refrigerant streams are combined with one another in a suitable amount, with reference being made to the explanations given below with reference to FIG. 2 for the sake of simplicity.
  • the three pure refrigerant streams are kept at feed temperature levels of 5 to 25 °C, -15 to 5 °C and -25 to -10 °C and at feed pressure levels of 6 to 11 bar, 4 to 6 bar and 2.5 to 5 bar supplied to the counterflow heat exchanger.
  • the first pure refrigerant partial flows are advantageously fed to the counterflow heat exchanger at temperature levels of 10 to 35 °C, -10 to 15 °C and -20 to 0 °C, the first premix temperature levels, and at a pressure level of 7 to 20 bar, the first premix pressure level, taken.
  • the portion of the pure refrigerant used to form the second pure refrigerant substreams is advantageously fed into the further heat exchanger at a pressure level of 1.1 to 2.5 bar, with a portion being evaporated and returned for compression and the non-evaporated portion used to form the second pure refrigerant substreams will.
  • the temperature of the liquid portion is in particular -40 to -20 °C.
  • the pressure increase can be carried out in particular by means of a pump to a pressure level of 10 to 20 bar.
  • the pure refrigerant flows evaporated in the counterflow heat exchanger are at least partially recompressed, liquefied and cooled again in the counterflow heat exchanger, reference being made to the explanations given below with reference to FIG.
  • the streams of pure refrigerant vaporized in the countercurrent heat exchanger are advantageously superheated by at least 10 K, in particular by at least 15 K, during the vaporization.
  • the pure substance refrigerant advantageously comprises at least one hydrocarbon from the group of ethylene, ethane, propylene and propane, with additional reference being made to the above explanations.
  • the system provided according to the invention and its features reference is expressly made to the corresponding independent device claim and the above explanations with regard to the method according to the invention, since these relate to a corresponding device in the same way. The same applies in particular to a configuration of a corresponding device which is advantageously set up to carry out a corresponding method in any configuration.
  • Figure 1 shows a system not according to the invention to illustrate the background of the invention.
  • FIG. 2 shows an advantageous embodiment of a system according to the invention in a schematic representation.
  • Processed natural gas NG is fed to an embodiment of a plant for natural gas liquefaction that is not according to the invention, as shown in FIG.
  • the present invention can also be used in connection with the liquefaction of other gas mixtures.
  • the natural gas NG is cooled in a heat exchanger E7 and then liquefied in a heat exchanger E8 before it is expanded via a turbine X1 or a valve (not shown) and discharged from the process as liquefied natural gas LNG.
  • the heat exchanger E8 is operated using a mixed refrigerant circuit, in which a mixed refrigerant is compressed in gaseous form in compressors C2, C3 and is post-cooled in heat exchangers or coolers E9, E10.
  • the compressed mixture refrigerant is passed through heat exchangers E1 to E4 and liquefied in the process.
  • the mixed refrigerant is expanded in a turbine X2 or a valve (not shown).
  • Liquid separating in a container D6 is fed into the heat exchanger E8 via a valve V5 and evaporated there.
  • the vaporized mixed refrigerant is further heated in the heat exchanger E7, cooling the natural gas, and then fed back to the compression in the compressors C2, C3.
  • the heat exchangers E1 to E4 are operated using a pure refrigerant, which is compressed in a compressor C1 before it is liquefied (E5) and supercooled (E6) in heat exchangers or coolers.
  • the intermediate container D5 serves as a buffer.
  • the cooled and in particular liquefied pure substance refrigerant is expanded via a valve V1 into the heat exchanger E1, with an evaporated portion being returned via a container D1 for compression in the compressor C1.
  • a portion of the pure refrigerant that remains liquid in the heat exchanger E1 is expanded into the heat exchanger E2 via a valve V2, with an evaporated portion being returned via a container D2 for compression in the compressor C1.
  • a portion of the pure refrigerant that also remains liquid in the heat exchanger E2 is expanded into the heat exchanger E3 via a valve V3, with an evaporated portion being returned via a container D3 for compression in the compressor C1.
  • a portion of the pure refrigerant that also remains liquid in the heat exchanger E3 is expanded into the heat exchanger E4 via a valve V4, with an evaporated portion being returned via a container D4 for compression in the compressor C1. No liquid portion of the pure refrigerant remains in the heat exchanger E4.
  • a plant for natural gas liquefaction according to an embodiment of the invention is also supplied with processed natural gas NG.
  • the invention can also be used in connection with the liquefaction of other gas mixtures.
  • the natural gas NG is cooled in a heat exchanger E7 and then liquefied in a heat exchanger E8 before it is expanded via a turbine X1 or a valve (not shown) and discharged from the process as liquefied natural gas LNG.
  • the heat exchanger E8 is also operated here using a mixed refrigerant circuit, in which a mixed refrigerant is compressed in gaseous form in compressors C2, C3 and is post-cooled in heat exchangers or coolers E9, E10.
  • the heat exchangers E1' and E4 are operated using a pure refrigerant, which is compressed in a compressor C1 before it is liquefied (E5) and supercooled (E6) in heat exchangers or coolers.
  • the intermediate container D5 serves as a buffer.
  • the cooled and in particular liquefied pure substance refrigerant is fed to the heat exchanger E1'.
  • portions of the pure refrigerant are removed from the heat exchanger E1' and expanded via valves V1 to V4.
  • the portion of pure refrigerant taken from the cold end of the heat exchanger E1' expanded via the valve V4 is fed to the heat exchanger E4, with a portion evaporating in the heat exchanger E4 being returned via a container D4 for compression in the compressor C1.
  • a portion that remains liquid in the heat exchanger E4 is supplied via a pump P1 and valves V1' to V3' to the portions of the pure refrigerant that have been expanded in the valves V1 to V3 before they are expanded.
  • the pure refrigerant is returned to the compressor C1 at the appropriate pressure level for compression.
  • valve V1 Typically, at most 20% of the flow rate through valve V1 is fed via valve V1', at most 30% of the flow rate through valve V2 via valve V2', and at most 50% of the flow rate through valve V3 via valve V3.
  • the pre-cooling of the mixed refrigerant is carried out using the counterflow heat exchanger E1', and the counterflow heat exchanger E1' is supplied with pure refrigerant streams of the pure substance refrigerant at different feed temperature levels and different feed pressure levels in liquid form and evaporated in the counterflow heat exchanger E1'.
  • the first pure refrigerant partial flows (taken directly from the counterflow heat exchanger E1 ') and second pure substance refrigerant partial flows (via the valves V1 ', V2' and V3') of the pure substance refrigerant are combined and expanded together while maintaining the respective feed temperature levels and the respective feed pressure levels (via the valves V1, V2 and V3).
  • the first and second partial refrigerant flows combined to form the pure refrigerant flows are each at a premixed pressure level and at different Premix temperature levels provided, which result on the one hand by the cooling in the counterflow heat exchanger E1 'and on the other hand by the relaxation in the further heat exchanger E4, the pressurization in the pump P1 and the relaxation via the valves V1 V2' and V3'.
  • the first and second partial refrigerant flows combined to form the pure refrigerant flows are each provided in the quantitative ratios explained, and the premix pressure level and the premix temperature levels are each selected in such a way that the feed temperature levels are more than 1 K below a boiling temperature of the pure refrigerant at the respective feed pressure level.
  • the compact counterflow (multiple flow) heat exchanger E1' can replace the heat exchangers E1 to E3 according to FIG. Since the refrigerant flows according to V1 to V3 are supercooled liquids, there is no need to consider a gas phase, e.g. through a phase separator with separate feeding of the phases into the counterflow heat exchanger E1'. Furthermore, since the material flows returned from the countercurrent heat exchanger E1' to the compressor C1 are overheated, there is no need for liquid-carrying suction tanks upstream of the compressor C1.
  • the inventory of liquid pure refrigerant is reduced by at least 30%, preferably 50%.
  • the counterflow heat exchanger E1' can be prefabricated in particular as a brazed fin-plate heat exchanger, if necessary in parallel units.
  • the heat exchangers E1' and E7 can in particular be preassembled in a cold box.

Abstract

Ein Verfahren zur Erzeugung eines flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts (LNG) wird vorgeschlagen, bei dem ein gasförmiger Kohlenwasserstoffeinsatz (NG) zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Gemischkältemittels einer Abkühlung und unter Erhalt des flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts (LNG) einer Verflüssigung unterworfen wird, wobei das Gemischkältemittel zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Reinstoffkältemittels einer Vorkühlung unterworfen wird. Dabei wird die Vorkühlung des Gemischkältemittels unter Verwendung eines Gegenstromwärmetäuschers (E1') durchgeführt und es werden dem Gegenstromwärmetäuscher (E1') Reinstoffkältemittelströme des Reinstoffkältemittels auf unterschiedlichen Einspeisetemperaturniveaus und unterschiedlichen Einspeisedruckniveaus flüssig zugeführt und in dem Gegenstromwärmetäuscher (ET) verdampft und überhitzt. Eine entsprechende Anlage (100) ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anlage zur Erzeugung eines verflüssigten Kohlenwasserstoffprodukts
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung eines verflüssigten Kohlenwasserstoffprodukts gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Hintergrund
Verfahren und Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas sind bekannt und beispielsweise im Artikel "Natural Gas" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlinepublikation 15. Juli 2006, DOI: 10.1002/14356007. a17_073.pub2, insbesondere Abschnitt s, "Liquefaction", oder bei Wang und Economides, "Advanced Natural Gas Engineering", Gulf Publishing 2010, DOI: 10.1016/C2013-0-15532-8, insbesondere Kapitel 6, "Liquefied Natural Gas (LNG)", beschrieben.
Insbesondere können bei der Erdgasverflüssigung Gemischkältemittel aus unterschiedlichen Kohlenwasserstoffbestandteilen und Stickstoff zum Einsatz kommen. Beispielsweise können dabei ein, oder zwei oder drei Gemischkältemittelkreisläufe eingesetzt werden (engl. Single Mixed Refrigerant, SMR; Dual Mixed Refrigerant, DMR; Mixed Fluid Cascade, MFC). Auch Gemischkältemittelkreisläufe mit Propanvorkühlung (C3MR) sind bekannt.
Beispielsweise ist aus der WO 2010/121752 A2 ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoffgemischs bekannt, bei dem ein Gemischkältemittelkreislauf zum Einsatz kommt. Das Gemischkältemittel wird darin nach einer Verdichtung mittels eines Reinstoffkältemittelkreislaufs verflüssigt. Das verflüssigte Gemischkältemittel wird zur Verflüssigung des Kohlenwasserstoffgemischs eingesetzt und im Zuge dessen verdampft. Das verdampfte Gemischkältemittel wird zur Kühlung des Kohlenwasserstoffgemischs vor seiner eigentlichen Verflüssigung eingesetzt und anschließend der Verdichtung wieder zugeführt.
Die vorliegende Erfindung kann insbesondere im Zusammenhang mit der Verflüssigung von Erdgas nach einer geeigneten Aufbereitung zum Einsatz kommen, eignet sich jedoch auch für die Verflüssigung anderer Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere methanreicher Kohlenwasserstoffgemische mit einem Gehalt von mehr als 80% Methan, oder auch ggf. entsprechender Reinstoffe. Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Verflüssigung von Kohlenwasserstoffgemischen der erläuterten Art erweisen sich häufig in der Praxis aus den nachfolgend erläuterten Gründen als verbesserungsbedürftig.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Verflüssigung eines Kohlenwasserstoffgemischs der erläuterten Art zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung eines verflüssigten Kohlenwasserstoffprodukts mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einige Grundlagen der vorliegenden Erfindung näher erläutert und nachfolgend verwendete Begriffe definiert.
Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau", wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 10% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste ein. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus.
Ein "Wärmetauscher" zum Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann in jeglicher fachüblichen Art ausgebildet sein. Er dient zur indirekten Übertragung von Wärme zwischen zumindest zwei z.B. im Gegenstrom zueinander geführten Fluidströmen. In letzterem Fall handelt es sich um einen "Gegenstromwärmetäuscher". Ein entsprechender Wärmetauscher kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, z.B. aus einem oder mehreren gewickelten Wärmetauschern oder entsprechenden Abschnitten.
Neben einem Gegenstromwärmetäuscher, der insbesondere als ein (gelöteter) Rippen-Platten- Wärmetauscher aus Aluminium (Brazed Aluminium Plate-Fin Heat Exchanger, PFHE; Bezeichnungen gemäß der deutschen und englischen Ausgabe der ISO 15547-2:3005) ausgebildet sein kann, kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auch ein Wärmetauscher zum Einsatz, in dem ein abzukühlendes Fluid in entsprechenden Leitungen (beispielsweise einem Rohrbündel) durch einen Mantelraum geführt wird, in den ein zur Kühlung verwendetes Fluid entspannt wird, welches in dem Mantelraum teilweise verdampft wird.
Ist nachfolgend von einem "Reinstoffkältemittel" die Rede, sei hierunter ein Kältemittel verstanden, das mehr als 90 Molprozent, insbesondere mehr als 95 Molprozent oder mehr als 99 Molprozent, einer einzigen Komponente aufweist. Bei der Komponente kann es sich insbesondere um Ethylen, Ethan, Propylen oder Propan handeln. Dagegen zeichnet sich ein "Gemischkältemittel" dadurch aus, dass es mehrere Komponenten aufweist, von denen keine in einem Gehalt von mehr als 80 Molprozent, insbesondere mehr als 70 Molprozent oder mehr als 60 Molprozent, enthalten ist. Bei den Komponenten kann es sich insbesondere um Ethan, Propan, Butan und Pentan sowie ungesättigte Äquivalente dieser Verbindungen handeln. Insbesondere kann ein derartiges Gemischkältemittel aber propanfrei sein oder Propan in einem Gehalt von höchstens 10 Molprozent, insbesondere höchstens 5 Molprozent oder höchstens 1 Molprozent, aufweisen.
Die vorliegende Erfindung kann, wie erwähnt, insbesondere im Zusammenhang mit der Verflüssigung von Erdgas nach einer entsprechenden Aufbereitung zum Einsatz kommen, eignet sich jedoch auch für die Verflüssigung anderer Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere methanreicher Kohlenwasserstoffgemische mit einem Gehalt von mehr als 80% Methan, oder auch ggf. entsprechender Reinstoffe. Ein dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführtes, gasförmiges Kohlenwasserstoffgemisch oder ein entsprechender gasförmiger Reinstoff wird hier als "Kohlenwasserstoffeinsatz" und die durch die Verflüssigung erhaltene Flüssigkeit, die den gesamten oder einen Teil des Kohlenwasserstoffeinsatzes enthalten kann, als "Kohlenwasserstoffprodukt" bezeichnet.
Merkmale und Vorteile der Erfindung
Bei dem in der oben erwähnten WO 2010/121752 A2 beschriebenen Verflüssigungsverfahren, das auch unten unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert ist, deren Bezugszeichen nachfolgend verwendet werden, erfolgen die Abkühlung (in Wärmetauscher E7) und die Verflüssigung (in Wärmetauscher E8) im indirekten Wärmetausch gegen das Kältemittelgemisch eines Gemischkältemittelkreislaufes. Genauer erfolgt die Abkühlung (in Wärmetauscher E7) im Wärmetausch gegen das vollständige verdampfte Gemischkältemittel des Gemischkältemittelkreislaufes. Verdichtetes Gemischkältemittel des Gemischkältemittelkreislaufes wird mittels eines Reinstoffkältemittelkreislaufes (umfassend Wärmetauscher E1 bis E4) vorgekühlt und die Zusammensetzung des Gemischkältemittels und/oder der Verdichterenddruck des Gemischkältemittelkreislaufes werden so gewählt, dass das Kältemittelgemisch durch den Reinstoffkältekreislauf vollständig verflüssigt wird. Alternativ dazu führt eine Abkühlung des Gemischkältemittels in den Wärmetauschern E1 bis E4 oberhalb seines kritischen Drucks ebenfalls zu einem einphasigen Zustand stromab des Wärmetauschers E4.
Der Reinstoffkältemittelkreislauf umfasst u.a. die Behälter D1 bis D5 sowie die Mantelräume der Wärmetauscher E1 bis E4. Das darin enthaltene Inventar an flüssigem Reinstoffkältemittel (typischerweise ein brennbarer Kohlenwasserstoff aus der Gruppe Ethylen, Ethan, Propylen oder Propan) kann ggf. ein Sicherheitsrisiko für die gesamte Anlage darstellen. Die großen Apparate D1 bis D4 und E1 bis E4 werden üblicherweise einzeln auf die Baustelle gebracht und verursachen durch die zeitaufwändige Montage hohe Installationskosten.
Mit der vorliegenden Erfindung kann der Reinstoffkältemittelkreislauf derart umgestaltet werden, dass ein hohes Maß an Vorfertigung erreicht werden kann und das Flüssiginventar an Kältemittel erheblich reduziert wird.
Die vorliegende Erfindung schlägt dazu ein Verfahren zur Erzeugung eines flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts vor, bei dem ein gasförmiger Kohlenwasserstoffeinsatz zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Gemischkältemittels einer Abkühlung und unter Erhalt des flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts einer Verflüssigung unterworfen wird, wobei das Gemischkältemittel zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Reinstoffkältemittels einer Vorkühlung unterworfen wird. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Vorkühlung des Gemischkältemittels unter Verwendung eines Gegenstromwärmetäuschers durchgeführt wird und dem Gegenstromwärmetäuscher Reinstoffkältemittelströme des Reinstoffkältemittels auf unterschiedlichen Einspeisetemperaturniveaus und unterschiedlichen Einspeisedruckniveaus flüssig zugeführt und in dem Gegenstromwärmetäuscher verdampft und überhitzt werden.
Erfindungsgemäß umfassen die in dem Gegenstromwärmetäuscher verdampften Reinstoffkältemittelströme dabei insbesondere jeweils entspanntes und zuvor in dem Gegenstromwärmetauscher weitgehend unterkühltes Reinstoffkältemittel (in Form der nachfolgend erläuterten "ersten Reinstoffkältemittelteilströme"), so dass die Fluidtemperatur durch die Entspannung nur noch um höchstens 5 K, vorzugsweise 3 K sinken würde. Um eine Temperaturabsenkung und Gasbildung bei dieser Entspannung (durch Entspannen in das Zweiphasengebiet würde eine Gasphase entstehen, die die gleichmäßige Einspeisung in den Gegenstromwärmetäuscher erschwert) vollständig zu verhindern, wird insbesondere flüssiges Kältemittel (in Form der nachfolgend erläuterten "zweiten Reinstoffkältemittelteilströme") aus dem Mantelraum eines weiteren Wärmetauschers verwendet, das auf einen höheren Druck gebracht und in geeigneter Menge den ersten Kältemittelteilströmen vor der Entspannung zugemischt wird. Da der weitere Wärmetauscher beim niedrigsten Druck des Reinstoffkältekreislaufs betrieben wird, weist die hierin siedende Flüssigkeit die niedrigste Temperatur im Reinstoffkältekreislauf auf und ist somit geeignet, die erwünschte Unterkühlung vor der Entspannung sicherzustellen. Die hierfür jeweils geeigneten Mengen werden insbesondere über Ventile so geregelt, dass die Kältemitteltemperatur vor der Entspannung um mindestens 1 K, vorzugsweise mindestens 3 K unter der Siedetemperatur des Reinstoffkältemittels nach der Entspannung liegt.
Mit anderen Worten werden zur Bildung der Reinstoffkältemittelströme also jeweils vorteilhafterweise erste und zweite Reinstoffkältemittelteilströme des Reinstoffkältemittels vereinigt und anschließend entspannt, ohne dass es dabei zur Ausgasung kommt. Die Entspannung erfolgt insbesondere gemeinsam unter Erhalt der jeweiligen Einspeisetemperaturniveaus und der jeweiligen Einspeisedruckniveaus.
Die zu den Reinstoffkältemittelströmen vereinigten ersten und zweiten Reinstoffkältemittelteilströme werden jeweils auf einem Vormischdruckniveau und auf unterschiedlichen Vormischtemperaturniveaus bereitgestellt, wobei die zu den Reinstoffkältemittelströmen vereinigten ersten und zweiten Reinstoffkältemittelteilströme jeweils in Mengenverhältnissen bereitgestellt werden und das Vormischdruckniveau und die Vormischtemperaturniveaus jeweils derart gewählt sind, dass die Einspeisetemperaturniveaus um mehr als 1 K, vorteilhafterweise um mehr als 3 K, unterhalb der Siedetemperatur des Reinstoffkältemittels bei dem jeweiligen Einspeisedruckniveau liegt.
Die ersten Reinstoffkältemittelteilströme werden vorteilhafterweise durch Anteile des Reinstoffkältemittels gebildet, die auf dem Vormischdruckniveau in dem Gegenstromwärmetäuscher jeweils auf die ersten Vormischtemperaturniveaus abgekühlt werden (siehe die vorigen Erläuterungen zur "weitgehenden Unterkühlung"), und die zweiten Reinstoffkältemittelteilströme werden vorteilhafterweise durch flüssige Anteile des Reinstoffkältemittels gebildet, die auf dem Vormischdruckniveau in dem Gegenstromwärmetäuscher gemeinsam abgekühlt und verflüssigt, unter teilweiser Verdampfung in einen weiteren Wärmetauscher eingespeist, gemeinsam auf ein Druckniveau oberhalb aller Vormischdruckniveaus gebracht, und getrennt voneinander unter Erhalt ihrer jeweiligen Vormischtemperaturniveaus jeweils auf die Vormischdruckniveaus entspannt werden. Diese zweiten Reinstoffkältemittelteilströme dienen der erwähnten Temperatureinstellung, um die genannten Einspeisetemperaturniveaus zu erreichen. Bei dem zur Bildung des zweiten Reinstoffkältemittelteilströme handelt es sich also um Anteile von Flüssigkeit, die aus dem weiteren Wärmetauscher abgezogen wird. Der weitere Wärmetauscher ist insbesondere ein Rohrbündelwärmetauscher, in dessem Mantelraum Reinstoffkältemittel, das zuvor in dem Gegenstromwärmetäuscher verflüssigt wurde, eingespeist und dabei ins Zweiphasengebiet entspannt wird. Der weitere Wärmetauscher dient zur weiteren Abkühlung des Gemischkältemittels stromab des Gegenstromwärmetäuschers.
Das Gemischkältemittel wird bei der Einspeisung in den weiteren Wärmetauscher, d.h. bei der hier erfolgenden Entspannung, weiter abgekühlt.
Vorteilhafterweise werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung drei Reinstoffkältemittelteilströme, drei erste Reinstoffkältemittelteilströme und drei zweite Reinstoffkältemittelteilströme verwendet. Die Reinstoffkältemittelteilströme werden dabei in geeigneter Menge miteinander vereinigt, wobei der Einfachheit halber auf die unten unter Bezugnahme auf die Figur 2 vorgenommenen Erläuterungen verwiesen wird. Insbesondere werden die drei Reinstoffkältemittelströme dabei auf Einspeisetemperaturniveaus von 5 bis 25 °C, -15 bis 5 °C und -25 bis -10 °C sowie auf Einspeisedruckniveaus von 6 bis 1 1 bar, 4 bis 6 bar und 2,5 bis 5 bar dem Gegenstromwärmetäuscher zugeführt. Die ersten Reinstoffkältemittelteilströme werden dem Gegenstromwärmetäuscher im Rahmen der Erfindung dabei vorteilhafterweise auf Temperaturniveaus von 10 bis 35 °C, -10 bis 15 °C und -20 bis 0 °C, den ersten Vormischtemperaturniveaus, und auf einem Druckniveau von 7 bis 20 bar, dem ersten Vormischdruckniveau, entnommen. Der zur Bildung der zweiten Reinstoffkältemittelteilströme verwendete Anteil des Reinstoffkältemittels wird vorteilhafterweise auf einem Druckniveau von 1 ,1 bis 2,5 bar in den weiteren Wärmetauscher eingespeist, wobei ein Anteil verdampft und zur Verdichtung zurückgeführt wird und der nicht verdampfte Anteil zur Bildung der zweiten Reinstoffkältemittelteilströme verwendet wird. Die Temperatur des flüssigen Anteils beträgt insbesondere -40 bis -20 °C. Die Druckerhöhung kann insbesondere mittels einer Pumpe auf ein Druckniveau von 10 bis 20 bar durchgeführt werden.
Die in dem Gegenstromwärmetäuscher verdampften Reinstoffkältemittelströme werden zumindest zu einem Teil rückverdichtet, verflüssigt und in dem Gegenstromwärmetäuscher wieder abgekühlt, wobei ebenfalls auf die unten unter Bezugnahme auf die Figur 2 vorgenommenen Erläuterungen verwiesen wird.
Die in dem Gegenstromwärmetäuscher verdampften Reinstoffkältemittelströme werden bei der Verdampfung vorteilhafterweise um mindestens 10 K, insbesondere um mindestens 15 K, überhitzt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst das Reinstoffkältemittel vorteilhafterweise zumindest einen Kohlenwasserstoff aus der Gruppe Ethylen, Ethan, Propylen und Propan, wobei ergänzend auf die obigen Erläuterungen verwiesen wird. Zu der erfindungsgemäß bereitgestellten Anlage und ihren Merkmalen sei auf den entsprechenden unabhängigen Vorrichtungsanspruch und die obigen Erläuterungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens ausdrücklich verwiesen, da diese eine entsprechende Vorrichtung in gleicher Weise betreffen. Entsprechendes gilt insbesondere für eine Ausgestaltung einer entsprechenden Vorrichtung, die vorteilhafterweise zur Ausführung eines entsprechenden Verfahrens in einer beliebigen Ausgestaltung eingerichtet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren, die eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik veranschaulichen, weiter erläutert.
Kurze Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Anlage zur Veranschaulichung des Hintergrunds der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anlage in schematischer Darstellung.
In der folgenden weiteren Beschreibung werden nicht erfindungsgemäße und gemäß Ausgestaltungen der Erfindung ausgebildete Anlagen und anhand dieser entsprechende Verfahrensschritte beschrieben. Lediglich der Einfachheit halber, und zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen, werden nachfolgend für Verfahrensschritte und Anlagenkomponenten (beispielsweise einen Abkühlschritt und einen hierzu verwendeten Wärmetauscher) dieselben Bezugszeichen und Erläuterungen verwendet.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Anlage zur Erdgasverflüssigung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, wird aufbereitetes Erdgas NG zugeführt. Wie erwähnt, kann die vorliegende Erfindung aber auch im Zusammenhang mit der Verflüssigung anderer Gasgemische eingesetzt werden.
Das Erdgas NG wird in einem Wärmetauscher E7 abgekühlt und danach in einem Wärmetauscher E8 verflüssigt, bevor es über eine Turbine X1 bzw. ein Ventil (nicht dargestellt) entspannt und als Flüssigerdgas LNG aus dem Verfahren ausgeführt wird.
Der Wärmetauscher E8 wird unter Verwendung eines Gemischkältemittelkreislaufs betrieben, in dem ein Gemischkältemittel gasförmig in Verdichtern C2, C3 verdichtet und jeweils in Wärmetauschern bzw. Kühlern E9, E10 nachgekühlt wird. Das verdichtete Gemischkältemittel wird durch Wärmetauscher E1 bis E4 geführt und dabei verflüssigt. Nach anschließender weiterer Abkühlung in dem Wärmetauscher E8 wird das Gemischkältemittel in einer Turbine X2 bzw. einem Ventil (nicht dargestellt) entspannt. Sich in einem Behälter D6 abscheidende Flüssigkeit wird über ein Ventil V5 in den Wärmetauscher E8 eingespeist und dort verdampft. Das verdampfte Gemischkältemittel wird in dem Wärmetauscher E7 weiter erwärmt, wobei es das Erdgas kühlt, und anschließend wieder der Verdichtung in den Verdichtern C2, C3 zugeführt.
Die Wärmetauscher E1 bis E4 werden mittels eines Reinstoffkältemittels betrieben, das in einem Verdichter C1 verdichtet wird, bevor es in Wärmetauschern bzw. Kühlern verflüssigt (E5) und unterkühlt (E6) wird. Der dazwischengeschaltete Behälter D5 dient als Puffer. Das abgekühlte und insbesondere verflüssigte Reinstoffkältemittel wird über ein Ventil V1 in den Wärmetauscher E1 entspannt, wobei ein verdampfter Anteil über einen Behälter D1 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. Ein in dem Wärmetauscher E1 flüssig verbleibender Anteil des Reinstoffkältemittels wird über ein Ventil V2 in den Wärmetauscher E2 entspannt, wobei ein verdampfter Anteil über einen Behälter D2 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. Ein auch in dem Wärmetauscher E2 flüssig verbleibender Anteil des Reinstoffkältemittels wird über ein Ventil V3 in den Wärmetauscher E3 entspannt, wobei ein verdampfter Anteil über einen Behälter D3 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. Ein auch in dem Wärmetauscher E3 flüssig verbleibender Anteil des Reinstoffkältemittels wird über ein Ventil V4 in den Wärmetauscher E4 entspannt, wobei ein verdampfter Anteil über einen Behälter D4 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. In dem Wärmetauscher E4 verbleibt kein flüssiger Anteil des Reinstoffkältemittels.
Einer Anlage zur Erdgasverflüssigung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, wie sie in Figur 2 dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet ist, wird ebenfalls aufbereitetes Erdgas NG zugeführt. Wie erwähnt, kann die Erfindung aber auch im Zusammenhang mit der Verflüssigung anderer Gasgemische eingesetzt werden.
Das Erdgas NG wird auch hier in einem Wärmetauscher E7 abgekühlt und danach in einem Wärmetauscher E8 verflüssigt, bevor es über eine Turbine X1 bzw. ein Ventil (nicht dargestellt) entspannt und als Flüssigerdgas LNG aus dem Verfahren ausgeführt wird.
Der Wärmetauscher E8 wird auch hier unter Verwendung eines Gemischkältemittelkreislaufs betrieben, in dem ein Gemischkältemittel gasförmig in Verdichtern C2, C3 verdichtet und jeweils in Wärmetauschern bzw. Kühlern E9, E10 nachgekühlt wird.
Das verdichtete Gemischkältemittel wird gemäß der hier veranschaulichten Ausgestaltung der
Erfindung jedoch durch Wärmetauscher E1 ' und E4 geführt und dabei verflüssigt. Nach anschließender weiterer Abkühlung in dem Wärmetauscher E8 wird das Gemischkältemittel in einer Turbine X2 bzw. einem Ventil (nicht dargestellt) entspannt. Sich in einem Behälter D6 abscheidende Flüssigkeit wird über ein Ventil V5 in den Wärmetauscher E8 eingespeist und dort verdampft. Das verdampfte Gemischkältemittel wird in dem Wärmetauscher E7 weiter erwärmt, wobei es das Erdgas kühlt, und anschließend wieder der Verdichtung in den Verdichtern C2, C3 zugeführt.
Die Wärmetauscher E1 ' und E4 werden mittels eines Reinstoffkältemittels betrieben, das in einem Verdichter C1 verdichtet wird, bevor es in Wärmetauschern bzw. Kühlern verflüssigt (E5) und unterkühlt (E6) wird. Der dazwischengeschaltete Behälter D5 dient als Puffer. Das abgekühlte und insbesondere verflüssigte Reinstoffkältemittel wird dem Wärmetauscher E1 ' zugeführt. Auf Zwischentemperaturniveaus und am kalten Ende des Wärmetauschers E1 ' werden jeweils Anteile des Reinstoffkältemittels dem Wärmetauscher E1 ' entnommen und über Ventile V1 bis V4 entspannt. Der über das Ventil V4 entspannte Anteil von am kalten Ende dem Wärmetauscher E1 ' entnommenem Reinstoffkältemittel wird dem Wärmetauscher E4 zugeführt, wobei ein in dem Wärmetauscher E4 verdampfender Anteil über einen Behälter D4 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. Ein in dem Wärmetauscher E4 flüssig verbleibender Anteil wird über eine Pumpe P1 und jeweils Ventile V1 ' bis V3' den in den Ventilen V1 bis V3 entspannten Anteilen des Reinstoffkältemittels vor deren Entspannung zugeführt. Nach der Entspannung in den Ventilen V1 bis V4 wird das Reinstoffkältemittel auf entsprechenden Druckniveaus zur Verdichtung in den Verdichter C1 zurückgeführt.
Typischerweise wird über das Ventil V1 ' höchstens 20% der Durchflussmenge durch das Ventil V1 , über das Ventil V2' höchstens 30% der Durchflussmenge durch das Ventil V2, und über das Ventil V3 höchstens 50% der Durchflussmenge durch das Ventil V3 zugespeist.
In der in Figur 2 veranschaulichten Ausgestaltung der Erfindung wird also die Vorkühlung des Gemischkältemittels unter Verwendung des Gegenstromwärmetäuschers E1 ' durchgeführt wird, und dem Gegenstromwärmetäuscher E1 ' werden Reinstoffkältemittelströme des Reinstoffkältemittels auf unterschiedlichen Einspeisetemperaturniveaus und unterschiedlichen Einspeisedruckniveaus flüssig zugeführt und in dem Gegenstromwärmetäuscher E1 ' verdampft.
Zur Bildung der Reinstoffkältemittelströme werden jeweils erste Reinstoffkältemittelteilströme (direkt dem Gegenstromwärmetäuscher E1 ' entnommen) und zweite Reinstoffkältemittelteilströme (über die Ventile V1 ', V2' und V3') des Reinstoffkältemittels vereinigt und unter Erhalt der jeweiligen Einspeisetemperaturniveaus und der jeweiligen Einspeisedruckniveaus gemeinsam entspannt werden (über die Ventile V1 , V2 und V3). Die zu den Reinstoffkältemittelströmen vereinigten ersten und zweiten Reinstoffkältemittelteilströme werden jeweils auf einem Vormischdruckniveau und auf unterschiedlichen Vormischtemperaturniveaus bereitgestellt, die sich einerseits durch die Abkühlung in dem Gegenstromwärmetäuscher E1 ' und andererseits durch die Entspannung in den weiteren Wärmetauscher E4, die Druckbeaufschlagung in der Pumpe P1 und die Entspannung über die Ventile V1 V2' und V3' ergeben.
Die zu den Reinstoffkältemittelströmen vereinigten ersten und zweiten Reinstoffkältemittelteilströme werden jeweils in den erläuterten Mengenverhältnissen bereitgestellt, und das Vormischdruckniveau und die Vormischtemperaturniveaus sind jeweils derart gewählt, dass die Einspeisetemperaturniveaus um mehr als 1 K unterhalb einer Siedetemperatur des Reinstoffkältemittels bei dem jeweiligen Einspeisedruckniveau liegen.
Die durch die vorliegende Erfindung erzielbaren Vorteile umfassen insbesondere, dass der kompakte Gegenstrom-(Mehrstrom-)Wärmetauscher E1 ' die Wärmetauscher E1 bis E3 gemäß Figur 1 ersetzen kann. Da die Kältemittelströme nach V1 bis V3 als unterkühlte Flüssigkeiten vorliegen, entfällt hier die Berücksichtigung einer Gasphase z.B. durch einen Phasentrenner mit getrennter Einspeisung der Phasen in den Gegenstromwärmetäuscher E1 '. Da ferner die von dem Gegenstromwärmetäuscher E1 ' zum Verdichter C1 zurückgeführten Stoffströme überhitzt sind, kann auf flüssigkeitsführende Saugbehälter vor dem Verdichter C1 verzichtet werden.
Durch den Entfall der Behälter D1 bis D3 gemäß Figur 1 und die Zusammenlegung der dortigen Wärmetauscher E1 bis E3 in dem Gegenstromwärmetäuscher E1 ' werden
Platzbedarf und Montagekosten erheblich reduziert. Das Inventar an flüssigem Reinstoffkältemittel wird um mindestens 30%, vorzugsweise 50% verringert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Gegenstromwärmetäuscher E1 ‘ insbesondere als gelöteter Rippen-Platten-Wärmetauscher vorgefertigt werden, soweit erforderlich in parallelen Einheiten. Die Wärmetauscher E1 ' und E7 können dabei insbesondere in einer Cold Box vormontiert werden.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Erzeugung eines flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts (LNG), bei dem ein gasförmiger Kohlenwasserstoffeinsatz (NG) zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Gemischkältemittels einer Abkühlung und unter Erhalt des flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts (LNG) einer Verflüssigung unterworfen wird, wobei das Gemischkältemittel zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Reinstoffkältemittels einer Vorkühlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Vorkühlung des Gemischkältemittels unter Verwendung eines Gegenstromwärmetäuschers (ET) durchgeführt wird, und dem Gegenstromwärmetäuscher (ET) Reinstoffkältemittelströme des Reinstoffkältemittels auf unterschiedlichen Einspeisetemperaturniveaus und unterschiedlichen Einspeisedruckniveaus flüssig zugeführt und in dem Gegenstromwärmetäuscher (ET) verdampft und überhitzt werden. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem
- zur Bildung der Reinstoffkältemittelströme jeweils erste und zweite Reinstoffkältemittelteilströme des Reinstoffkältemittels vereinigt und unter Erhalt der jeweiligen Einspeisetemperaturniveaus und der jeweiligen Einspeisedruckniveaus gemeinsam entspannt werden. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem
- die zu den Reinstoffkältemittelströmen vereinigten ersten und zweiten Reinstoffkältemittelteilströme jeweils auf einem Vormischdruckniveau und auf unterschiedlichen Vormischtemperaturniveaus bereitgestellt werden, und
- die zu den Reinstoffkältemittelströmen vereinigten ersten und zweiten Reinstoffkältemittelteilströme jeweils in Mengenverhältnissen bereitgestellt werden und das Vormischdruckniveau und die Vormischtemperaturniveaus jeweils derart gewählt sind, dass die Einspeisetemperaturniveaus um mehr als 1 K unterhalb einer Siedetemperatur des Reinstoffkältemittels bei dem jeweiligen Einspeisedruckniveau liegen. 4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem
- die ersten Reinstoffkältemittelteilströme durch Anteile des Reinstoffkältemittels gebildet werden, die auf dem Vormischdruckniveau in dem Gegenstromwärmetäuscher (E1 ') jeweils auf die ersten Vormischtemperaturniveaus abgekühlt werden, und
- die zweiten Reinstoffkältemittelteilströme durch Anteile des Reinstoffkältemittels gebildet werden, die auf dem Vormischdruckniveau in dem Gegenstromwärmetäuscher (EI') gemeinsam abgekühlt, gemeinsam in einen weiteren Wärmetauscher (E4) eingespeist, gemeinsam auf ein Druckniveau oberhalb aller Vormischdruckniveaus gebracht, und getrennt voneinander unter Erhalt ihrer jeweiligen Vormischtemperaturniveaus jeweils auf die Vormischdruckniveaus entspannt werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem drei Reinstoffkältemittelteilströme, drei erste Reinstoffkältemittelteilströme und drei zweite Reinstoffkältemittelteilströme verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die in dem Gegenstromwärmetäuscher (EI ') verdampften Reinstoffkältemittelströme zumindest zu einem Teil rückverdichtet, verflüssigt und in dem Gegenstromwärmetäuscher (EI ') wieder abgekühlt werden.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die in dem Gegenstromwärmetäuscher (EI') verdampften Reinstoffkältemittelströme bei der Verdampfung um mindestens 10 K überhitzt werden.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Reinstoffkältemittel zumindest einen Kohlenwasserstoff aus der Gruppe Ethylen, Ethan, Propylen und Propan umfasst.
9. Anlage (100) zur Erzeugung eines flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts (LNG), die dazu eingerichtet ist, einen gasförmigen Kohlenwasserstoffeinsatz (NG) zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Gemischkältemittels einer Abkühlung und unter Erhalt des flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts (LNG) einer Verflüssigung zu unterwerfen, wobei die Anlage (100) eine Vorkühlanordnung aufweist, die dazu eingerichtet ist, das Gemischkältemittel zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Reinstoffkältemittels vorzukühlen, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Vorkühlanordnung einen Gegenstromwärmetäuscher (EI ') umfasst, und die Vorkühlanordnung dazu eingerichtet ist, dem Gegenstromwärmetäuscher (EI') Reinstoffkältemittelströme des Reinstoffkältemittels auf unterschiedlichen
Einspeisetemperaturniveaus und unterschiedlichen Einspeisedruckniveaus flüssig zuzuführen und die Reinstoffkältemittelströme in dem Gegenstromwärmetäuscher (EI ') zu verdampfen und zu überhitzen. Anlage (100) nach Anspruch 9, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
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