DE10108905A1 - Liquefaction of two-component gas mixture comprises separating mixture into high- and low- boiling fractions, with subsequent cooling and mixing stages avoiding boil-off gases - Google Patents

Liquefaction of two-component gas mixture comprises separating mixture into high- and low- boiling fractions, with subsequent cooling and mixing stages avoiding boil-off gases

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Abstract

A mixture is separated into two fractions with boiling points above and below that of a feedstock, at the same pressure. The higher-boiling fraction is cooled, liquefying it at the final pressure of the process. The lower-boiling fraction is cooled, such that when combined with the higher-boiling fraction, the result is completely liquid. As coolant for the coolant circuit(s), either a side stream of the lower-boiling fraction; or with two coolant circuits; a side stream of the lower-boiling fraction and a side stream of the gas mixture to be liquefied are used. Preferred Features: In addition, the preferably liquefied, higher-boiling fraction and the preferably liquefied lower-boiling fraction are then combined, to exist in the liquid form. Separation of the mixture to be liquefied into lower- and higher-boiling fractions is effected in any separation or fractionation process, preferably with throttling, permeation and/or rectification. Final combination takes place before supply into a storage tank. In the case of supply of fractions to a storage tank first, the preferably liquefied higher-boiling fraction is supplied to it in the supercooled state and the lower-boiling and the higher-boiling fractions are so cooled before supply, that during their combination, no boil-off results. Cooling of the lower-boiling side stream is by adequate compression, followed by expansion, resulting in the liquid phase following combination. The preferably liquefied higher-boiling fraction before combination with the lower-boiling fraction, or before supply into the storage tank, is super-cooled. This takes place in heat exchange with at least one side stream of the lower-boiling fraction. Before mixing or before supply into the storage tank, the preferably liquefied lower-boiling fraction is subcooled with the higher-boiling fraction. Supercooling is sufficient to assure that no gases are evolved on mixing. Additional processes based on the foregoing principles are carried out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines wenigstens zweikomponentigen Gasgemisches.The invention relates to a method for liquefying at least one two-component gas mixture.

Es sind eine Vielzahl von Verfahren zur vollständigen Verflüssigung von mehrkomponentigen Gasgemischen bekannt. So kann die Verflüssigung durch die Verwendung von separaten Kältekreislaufmitteln mit einem Siedepunkt, der unter dem Siedebereich des zu verflüssigenden mehrkomponentigen Gasgemisches liegt, erreicht werden. So werden bspw. bei der Verflüssigung von Erdgas in den LNG-Anlagen und bei der Rückverflüssigung des Boil-Off-Gases in Erdgastanklagern ein Kältekreislauf mit Stickstoff als Kältekreislaufmittel eingesetzt.There are a variety of processes for the complete liquefaction of multicomponent gas mixtures known. So the liquefaction by the Use of separate refrigerant with a boiling point below that Boiling range of the multicomponent gas mixture to be liquefied is reached become. For example, when liquefying natural gas in the LNG plants and a refrigeration cycle for the liquefaction of the boil-off gas in natural gas storage tanks used with nitrogen as a refrigerant.

Von Nachteil bei diesen Verfahren ist, dass die Verluste des Kältekreislaufmittels fortlaufend ersetzt werden müssen, mit dem sich daraus ergebenden weiteren Nachteil, dass eine gesonderte Lagerhaltung für das oder die Kältekreislaufmittel bzw. eine Überdimensionierung eines Teils der Kältekreislaufapparate für die Bevorratung des oder der Kältekreislaufmittel notwendig ist.The disadvantage of this method is that the losses of the refrigerant have to be replaced continuously with the resulting further Disadvantage that separate storage for the refrigerant or refrigerant or an oversizing of a part of the refrigeration cycle equipment for storage the refrigerant or refrigerant is necessary.

Bekannt sind darüber hinaus auch Verfahren, bei denen auf die Verwendung von separaten Kältekreislaufmitteln verzichtet wird. Statt dessen wird ein Teilstrom des zu verfüssigenden Gasgemisches als Kältekreislaufmittel verwendet, wodurch eine teilweise Verflüssigung des Gasgemisches ermöglicht wird. Bei diesen Verfahren verbleibt der nichtverflüssigte Teil des mehrkomponentigen Gasgemisches gasförmig und wird anderweitig verbraucht oder er wird, wie dies bspw. bei den sog. Peakshaving-Anlagen der Fall ist, wieder in die (weiterführende) Pipeline zurückgegeben.In addition, methods are known in which the use of separate refrigerant circuit is dispensed with. Instead, a partial flow of the liquefying gas mixture used as a refrigerant, creating a partial liquefaction of the gas mixture is made possible. With these procedures the non-liquefied part of the multi-component gas mixture remains in gaseous form and is used for other purposes or it is used, as is the case with the so-called Peakshaving plants are the case again in the (continuing) pipeline returned.

Nachteilig bei dieser Verfahrensweise ist, dass ein Teil des mehrkomponentigen Gasgemisches gasförmig bleibt und deshalb verbraucht oder aber in eine weiterführende Pipeline gegeben werden muss. Oftmals ist jedoch der Verbrauch des nichtverflüssigten Anteiles des mehrkomponentigen Gasgemisches nicht möglich bzw. unwirtschaftlich, oder aber es steht keine Pipeline zur Rückgabe des nichtverflüssigten Gasgemisches zur Verfügung. So ist bspw. der Verbrauch des nichtverflüssigten Gasgemisches bei der Rückverflüssigung des Boil-Off-Gases auf LNG-Tankschiffen unwirtschaftlich, da der Wert des Boil-Off-Gases höher ist, als der des Diesel- bzw. Schweröltreibstoffes.The disadvantage of this procedure is that part of the multi-component Gas mixture remains gaseous and therefore consumed or in one further pipeline must be given. Often, however, is the consumption of the non-liquefied portion of the multi-component gas mixture not possible or uneconomical, or there is no pipeline to return the non-liquefied  Gas mixture available. For example, the consumption of the non-liquefied Gas mixture during the liquefaction of the boil-off gas on LNG tankers uneconomical, since the value of the boil-off gas is higher than that of the diesel or Heavy oil fuel.

Zudem ist der Wirkungsgrad der Dieselmotoren für Diesel bzw. Schweröl erheblich größer als der eines Gas-Dieselmotors oder eines Dampfkessels und einer Dampfturbine bei der Verwendung des Boil-Off-Gases als Heizgas zur Erzeugung von Dampf für die Schiffsantriebsturbine eines LNG-Tankschiffes. Die ausschließliche Verwendung eines Gas-Dieselmotors oder eines Dampfkessels und einer Dampfturbine erfordert außerdem eine zusätzlich Verdampfungsanlage, um das notwendige Heizgas auch dann zur Verfügung stellen zu können, wenn noch kein oder zu wenig Boil-Off-Gas vorhanden ist.In addition, the efficiency of diesel engines for diesel or heavy oil is considerable larger than that of a gas diesel engine or a steam boiler and one Steam turbine when using the boil-off gas as heating gas to generate Steam for the marine propulsion turbine of an LNG tanker. The exclusive Use a gas diesel engine or a steam boiler and one Steam turbine also requires an additional evaporation system in order to to be able to provide the necessary heating gas even if no or there is insufficient boil-off gas.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum vollständigen Verflüssigen eines wenigstens zweikomponentigen Gasgemisches anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und darüber hinaus energetische und apparative Vorteile aufweist.The object of the present invention is to provide a method for complete Liquefying an at least two-component gas mixture to specify the avoids the aforementioned disadvantages and also energetic and equipment Has advantages.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Verflüssigen eines wenigstens zweikomponentigen Gasgemisches vorgeschlagen, bei dem
To achieve this object, a method for liquefying an at least two-component gas mixture is proposed, in which

  • a) das zu verflüssigende Gasgemisch in eine niedriger siedende Fraktion, die eine Siedetemperatur aufweist, die niedriger ist als die Siedetemperatur des zu verflüssigenden Gasgemisches, und in eine höher siedende Fraktion, die, bei jeweils gleichem Druck, eine Siedetemperatur aufweist, die höher ist als die Siedetemperatur des zu verflüssigenden Gasgemisches, aufgetrennt wird,a) the gas mixture to be liquefied into a lower boiling fraction, the one Has boiling temperature that is lower than the boiling point of the liquefying gas mixture, and into a higher boiling fraction, which, at each same pressure, has a boiling temperature that is higher than that Boiling point of the gas mixture to be liquefied is separated,
  • b) die höher siedende Fraktion zumindest soweit abgekühlt wird, dass sie vorzugsweise bei dem Druck, unter dem am Ende des Verflüssigungsverfahren das verflüssigte Gasgemisch vorliegt, in vorzugsweise flüssiger Phase vorliegt,b) the higher boiling fraction is cooled at least to the extent that it preferably at the pressure below that at the end of the liquefaction process the liquefied gas mixture is present, preferably in the liquid phase,
  • c) die niedriger siedende Fraktion soweit abgekühlt wird, dass sie nach einer Zusammenführung mit der höher siedenden Fraktion in vollständig verflüssigter Phase vorliegt, c) the lower boiling fraction is cooled to such an extent that after a Merging with the higher boiling fraction in a completely liquefied state Phase is present  
  • d) als Kältemittel für den oder die Kältemittelkreisläufe entweder zumindest ein Teilstrom der niedriger siedenden Fraktion oder, sofern wenigstens zwei Kältemittelkreisläufe vorgesehen werden, zumindest ein Teilstrom der niedriger siedenden Fraktion und zumindest ein Teilstrom des zu verflüssigenden Gasgemisches verwendet werden, undd) as a refrigerant for the one or more refrigerant circuits Partial stream of the lower boiling fraction or, if at least two Refrigerant circuits are provided, at least a partial flow of the lower boiling fraction and at least a partial stream of the liquefied Gas mixture can be used and
  • e) die vorzugsweise verflüssigte, höher siedende Fraktion und die vorzugsweise verflüssigte, niedriger siedende Fraktion anschließend zusammengeführt werden und die zusammengeführten Fraktionen verflüssigt vorliegen.e) the preferably liquefied, higher-boiling fraction and the preferred liquefied, lower-boiling fraction then combined and the combined fractions are liquefied.

Die Auftrennung des zu verflüssigenden Gasgemisches in eine niedriger siedende Fraktion und in eine höher siedende Fraktion kann hierbei mittels eines beliebigen Trenn- bzw. Fraktionierungsverfahrens, bspw. eine Drosselung, ein permeatives oder rektifikatorisches Verfahren, erfolgen.The separation of the gas mixture to be liquefied into a lower boiling Fraction and into a higher boiling fraction can be done by any Separation or fractionation process, for example a throttling, a permeative or rectification procedure.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen eines wenigstens zweikomponentigen Gasgemisches sowie weitere Ausgestaltungen desselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien im Folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The process according to the invention for liquefying an at least two-component gas mixture and further refinements thereof, which are the subject matter of the dependent claims, are explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 3.

Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen bzw. Verfahrensbeschreibungen wird jeweils ein verflüssigtes Erdgas mit einer Zusammensetzung von ca. 0,75% Stickstoff und ca. 99,25% Methan in einem drucklosen Lagertank T1 angenommen. Bei einem Umgebungsdruck von ca. 1,05 bar wird ein Boil-Off-Gas erzeugt, das für die vorliegenden Verfahrensberechnungen eine Zusammensetzung von 15% Stickstoff und 85% Methan aufweist.In the following exemplary embodiments or process descriptions each a liquefied natural gas with a composition of approx. 0.75% nitrogen and approx. 99.25% methane in an unpressurized storage tank T1. At a An ambient pressure of approx. 1.05 bar generates a boil-off gas that is suitable for the present process calculations a composition of 15% nitrogen and has 85% methane.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Kompressorsysteme K1 und K2 sind jeweils mehrstufige Kompressoren, die mit Zwischen- und Endkühlern ausgestattet sind; das komprimierte Gasgemisch wird durch diese Kühler jeweils auf 315°K abgekühlt. Es wird davon ausgegangen, dass ausreichend Kühlwasser oder -luft mit der entsprechenden Spezifikation (bspw. Meer-, Fluss- oder Kühlwasser und/oder Luft mit einer Temperatur von ≦ 310°K) zur Verfügung steht. The compressor systems K1 and K2 shown in FIGS . 1 to 3 are each multi-stage compressors which are equipped with intermediate and final coolers; the compressed gas mixture is cooled to 315 ° K by these coolers. It is assumed that sufficient cooling water or air with the corresponding specification (e.g. sea, river or cooling water and / or air with a temperature of ≦ 310 ° K) is available.

In den Fig. 1 bis 3 sind des Weiteren lediglich die Hauptprozessleitungen, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind, dargestellt; nicht dargestellt sind die Anfahr- und Inbetriebnahmeleitungen, sowie Bypass-, Druckausgleichs- und weitere Nebenleitungen. Ebenso ist auf die Darstellung der erwähnten Zwischen- und Endkühler der Kompressorsysteme K1 und K2 verzichtet.In Figs. 1 to 3 are further only the main process piping, which are necessary for understanding the invention is shown; the start-up and commissioning lines, as well as bypass, pressure compensation and other secondary lines are not shown. Likewise, the representation of the mentioned intermediate and final coolers of the compressor systems K1 and K2 is omitted.

Zu den Fig. 1 bis 3 sind in tabellenform Verfahrensdaten angegeben, die jeweils zu den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ("eingekastelten") Verfahrenspunkten 1 bis 16 (Fig. 1), 1 bis 18 (Fig. 2) und 1 bis 22 (Fig. 3) korrelieren.Process data relating to FIGS . 1 to 3 are given in table form, each relating to process points 1 to 16 ( FIG. 1), 1 to 18 ( FIG. 2) and 1 (“encased”) shown in FIGS . 1 to 3 to 22 ( Fig. 3) correlate.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines wenigstens zweikomponentigen Gasgemisches wird die niedriger siedende Fraktion als Kältekreislaufmittel verwendet.In the embodiment of the method according to the invention for liquefying an at least two-component gas mixture shown in FIG. 1, the lower-boiling fraction is used as the refrigerant circuit.

Das Boil-Off-Gas mit der vorgenannten Zusammensetzung von 15% Stickstoff und 85% Methan wird über Leitung 1 aus dem (Lager)Tank T1, in dem sich das Flüssigerdgas mit einer Zusammensetzung von ca. 0,75% Stickstoff und ca. 99,25% Methan befindet, der ersten Stufe des Kompressorsystems K1 zugeführt und in diesem auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 2 der nachfolgenden Tabelle 1 komprimiert.The boil-off gas with the above-mentioned composition of 15% nitrogen and 85% methane is removed via line 1 from the (storage) tank T1, in which the liquefied natural gas with a composition of approx. 0.75% nitrogen and approx. 99 , 25% methane, is fed to the first stage of the compressor system K1 and compressed therein to the conditions according to method point 2 of Table 1 below.

Anschließend wird das Boil-Off-Gas über Leitung 2 dem Wärmetauscher W1 zugeführt und in ihm auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 3 der Tabelle 1 abgekühlt und verflüssigt. Über Leitung 3 wird das verflüssigte Boil-Off-Gas dem Drosselventil V1 zugeführt, gedrosselt (Verfahrenspunkt 4 der Tabelle 1) und über Leitung 4 dem Abscheider A1 zugeführt.The boil-off gas is then fed via line 2 to the heat exchanger W1 and is cooled and liquefied in it to the conditions according to method point 3 in Table 1. The liquefied boil-off gas is fed to the throttle valve V1 via line 3 , throttled (method point 4 in Table 1) and fed to the separator A1 via line 4 .

Am Kopf des Abscheiders A1 wird über Leitung 5 die gasförmige und niedriger siedende Fraktion - im Folgenden nur mehr ns-Fraktion genannt - abgezogen; diese weist 35% Stickstoff und 65% Methan auf. Am Sumpf des Abscheiders A1 wird über Leitung 16 die flüssige und höher siedende Fraktion - im Folgenden nur mehr hs-Fraktion genannt - abgezogen und dem Wärmetauscher W2 zugeführt. Im Wärmetauscher W2 wird diese Fraktion sodann auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 5 der Tabelle 1 unterkühlt. At the top of the separator A1, the gaseous and lower-boiling fraction - hereinafter referred to as ns fraction - is drawn off via line 5 ; this has 35% nitrogen and 65% methane. At the bottom of the separator A1, the liquid and higher-boiling fraction - hereinafter referred to as hs fraction - is drawn off via line 16 and fed to the heat exchanger W2. In the heat exchanger W2, this fraction is then subcooled to the conditions according to process point 5 in Table 1.

Die Unterkühlung der flüssigen hs-Fraktion im Wärmetauscher W2 geschieht durch eine Teilmenge der ns-Fraktion, die im Drosselventil V3 auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 8 der Tabelle 1 entspannt wird. Die so unterkühlte hs-Fraktion wird über Leitung 17 dem Mischer M1 zugeführt und in diesem mit dem Fluid der auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 6 der Tabelle 1 im Ventil V2 gedrosselten ns- Fraktion vermischt.The subcooling of the liquid hs fraction in the heat exchanger W2 takes place through a subset of the ns fraction, which is expanded in the throttle valve V3 to the conditions according to method point 8 of table 1. The thus supercooled hs fraction is fed to mixer M1 via line 17 and mixed with the fluid of the ns fraction throttled to the conditions according to method point 6 of table 1 in valve V2.

Im stabilen Dauerbetrieb entspricht die ns-Fraktion, die dem Mischer M1 zugeführt wird, hinsichtlich ihrer Menge und Zusammensetzung exakt der gasförmigen ns-Fraktion, die am Kopf des Abscheiders A1 abgezogen wird. Somit entspricht die aus dem Mischer M1 über Leitung 18 abgezogene Flüssigfraktion hinsichtlich ihrer Menge und Zusammensetzung dem der 1. Stufe des Kompressorsystems K1 zugeführten Boil-Off-Gas.In stable continuous operation, the ns fraction which is fed to the mixer M1 corresponds exactly in terms of its quantity and composition to the gaseous ns fraction which is drawn off at the top of the separator A1. The quantity and composition of the liquid fraction drawn off from the mixer M1 via line 18 thus corresponds to the boil-off gas fed to the 1st stage of the compressor system K1.

Druck und Temperatur der über Leitung 18 aus dem Mischer M1 abgezogenen Flüssigfraktion werden hierbei vorzugsweise derart eingestellt, dass während der Zuführung dieser Flüssigfraktion in den Tank T1 kein zusätzliches Boil-Off-Gas entsteht. Darüber hinaus soll erreicht werden, dass die in dem Tank T1 befindliche Flüssigkeit durch die über Leitung 18 zugeführte Flüssigfraktion unterkühlt wird, wobei eine Unterkühlung der Flüssigkeit nicht zwingend notwendig ist, sondern der Abkühlung der im Tank T1 befindlichen Flüssigkeit dienen soll.The pressure and temperature of the liquid fraction drawn off from the mixer M1 via line 18 are preferably set here in such a way that no additional boil-off gas is produced when this liquid fraction is fed into the tank T1. In addition, it should be achieved that the liquid in the tank T1 is subcooled by the liquid fraction supplied via line 18 , wherein subcooling of the liquid is not absolutely necessary, but rather serves to cool the liquid in the tank T1.

Anstelle der Vermischung bzw. Zusammenführung der ns- und der hs-Fraktion in dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Mischer M1, können die beiden Fraktionen auch über separate Leitungen getrennt dem (Speicher)Tank T1 zugeführt werden. In diesem Falle wird die verflüssigte hs-Fraktion vorzugsweise vor der Zuführung in den Tank T1 unterkühlt, um die Bildung von Boil-Off-Gas zu vermeiden.Instead of mixing or combining the ns and the hs fraction in the mixer M1 shown in FIGS . 1 to 3, the two fractions can also be fed separately to the (storage) tank T1 via separate lines. In this case, the liquefied hs fraction is preferably subcooled before being fed into the tank T1 in order to avoid the formation of boil-off gas.

Die am Kopf des Abscheiders A1 über Leitung 5 abgezogene gasförmige ns-Fraktion wird zusammen mit dem im Ventil V3 entspannten Teilstrom der ns-Fraktion, der über Leitung 14 aus dem Wärmetauscher W2 abgezogen wird, dem Wärmetauscher W1 zugeführt. In diesem wird die vereinigte ns-Fraktion im Gegenstrom zu dem zu verflüssigenden Boil-Off-Gas sowie der zu verflüssigenden ns-Fraktion, die dem Wärmetauscher W1 über Leitung 7 zugeführt wird, angewärmt, bevor sie über Leitung 6 dem Kompressorsystem K2 zugeführt und in diesem auf den erforderlichen Druck und die erforderliche Temperatur für den Eintritt in den Wärmetauscher W1 (Verfahrenspunkt 12) komprimiert wird.The gaseous ns fraction drawn off at the top of the separator A1 via line 5 is fed to the heat exchanger W1 together with the partial flow of the ns fraction relaxed in the valve V3, which is drawn off from the heat exchanger W2 via line 14 . In this, the combined ns fraction is heated in counterflow to the boil-off gas to be liquefied and the ns fraction to be liquefied, which is fed to the heat exchanger W1 via line 7 , before being fed via line 6 to the compressor system K2 and in this is compressed to the required pressure and the required temperature for entry into the heat exchanger W1 (process point 12 ).

Die komprimierte ns-Fraktion wird nunmehr im Wärmetauscher W1 abgekühlt und ein Teilstrom verflüssigt (Verfahrenspunkt 16), der anschließend über Leitung 12 aus dem Wärmetauscher W1 abgezogen wird. Von der komprimierten ns-Fraktion wird im Wärmetauscher W1 ein Seitenstrom (Verfahrenspunkt 13) über Leitung 8 abgezogen und in den Expansionsturbinen X1 und X2 zum Zwecke der zusätzlichen Kältegewinnung für die Abkühlung und Verflüssigung der beiden vorgenannten Verfahrensströme - dem Boil-Off-Gas aus dem Kompressorsystem K1 sowie der ns-Fraktion aus dem Kompressorsystem K2 - entspannt.The compressed ns fraction is now cooled in the heat exchanger W1 and a partial stream is liquefied (process point 16 ), which is then drawn off from the heat exchanger W1 via line 12 . A side stream (process point 13 ) is drawn off from the compressed ns fraction in the heat exchanger W1 via line 8 and in the expansion turbines X1 and X2 for the purpose of additional cooling for the cooling and liquefaction of the two aforementioned process streams - the boil-off gas from the Compressor system K1 and the NS fraction from the compressor system K2 - relaxed.

Nach der Expansionsturbine X1 wird über Leitung 10 ein Teilstrom der in der Expansionsturbine X1 entspannten ns-Fraktion aus der die Expansionsturbinen X1 und X2 verbindenden Leitung 9 abgezogen, im Wärmetauscher W1 angewärmt und der oder einer höheren Kompressorstufe des Kompressorsystems K2 zugeführt. Der in der Expansionsturbine X2 entspannte Teilstrom der ns-Fraktion wird über Leitung 11 wieder der vereinigten ns-Fraktion in der Leitung 5 beigemischt.After the expansion turbine X1 a partial stream of expanded in the expansion turbine X1 ns fraction is from the expansion turbine X1 and X2 connecting line 9 drawn off, heated in heat exchanger W1 and fed to the or a higher compressor stage of the compressor system K2 via line 10 degrees. The partial flow of the ns fraction relaxed in the expansion turbine X2 is again admixed via line 11 to the combined ns fraction in line 5 .

In den Fig. 1 bis 3 nicht dargestellt ist eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die aus der Auftrennung des zu verflüssigenden Gasgemisches gewonnene niedriger siedende Fraktion - die am Kopf des Abscheider A1 abgezogen wird - wiederum wenigstens in eine weitere niedriger siedende Fraktion und in eine weitere höher siedende Fraktion aufgetrennt wird und die so gewonnenen niedriger siedenden Fraktionen zu einer Kältekreislaufkaskade verschaltet werden. Is shown in Figures 1 not shown to 3 a further embodiment of the inventive method in which the of the separation of the recovered to be liquefied gas mixture lower boiling fraction -. Which is withdrawn at the head of the separator A1 - again at least in a further lower boiling fraction and is separated into a further higher-boiling fraction and the lower-boiling fractions thus obtained are connected to form a refrigeration cycle cascade.

Tabelle 1 Table 1

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines wenigstens zweikomponentigen Gasgemisches wird der zu verflüssigende Boil-Off-Gasstrom in einem Expanderkältekreislauf als Kältekreislaufmittel verwendet, während die ns-Fraktion als Kältekreislaufmittel in einem Kältekreislauf mit einer Drossel verwendet wird.In the embodiment of the method according to the invention for liquefying an at least two-component gas mixture shown in FIG. 2, the boil-off gas stream to be liquefied is used in an expander refrigeration circuit as a refrigerant circuit, while the ns fraction is used as refrigerant in a refrigerant circuit with a throttle.

Das aus dem Tank T1 über Leitung 1 abgeführte Boil-Off-Gas Weise vor der Vermischung mit dem über Leitung 26 herangeführten Teilstrom des Boil-Off-Gases vor der ersten Stufe des Kompressorsystems K1 die in der Tabelle 2 unter Verfahrenspunkt 1 angeführten Eigenschaften auf. Das Boil-Off-Gas wird in dem Kompressorsystem K1 auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 3 der Tabelle 2 komprimiert, wobei es mit seinen über die Leitungen 25 und 26 herangeführten Teilströmen vermischt wird; diese Teilströme weisen eine identische Zusammensetzung wie das Boil-Off-Gas auf.The boil-off gas discharged from the tank T1 via line 1 , before mixing with the partial stream of the boil-off gas supplied via line 26 , before the first stage of the compressor system K1, has the properties listed in table 2 under method point 1 . The boil-off gas is compressed in the compressor system K1 to the conditions according to method point 3 of Table 2, whereby it is mixed with its partial streams supplied via lines 25 and 26 ; these partial flows have an identical composition to the boil-off gas.

Das derart komprimierte Boil-Off-Gas wird im Wärmetauscher W1 abgekühlt und verflüssigt und anschließend über Leitung 27 und Drosselventil V1 dem Abscheider A1 zugeführt. Im Wärmetauscher W1 wird während der Abkühlung über Leitung 23 ein Seitenstrom abgezogen und in den Expansionsturbinen X1 und X2 zum Zwecke der zusätzlichen Kältegewinnung für die Abkühlung und Verflüssigung des Boil-Off-Gases sowie der noch zu beschreibenden ns-Fraktion aus dem Kompressorsystem K2 entspannt. Nach der Expansionsturbine X1 wird über Leitung 25 aus der die Expansionsturbinen X1 und X2 verbindenden Leitung 24 ein Teilstrom des Seitenstromes abgezogen, dem Wärmetauscher W1 zugeführt und in diesem angewärmt und anschließend - wie bereits erwähnt - der oder einer der höheren Kompressorstufen des Kompressorsystems K1 zugeführt.The boil-off gas compressed in this way is cooled and liquefied in the heat exchanger W1 and then fed to the separator A1 via line 27 and throttle valve V1. In the heat exchanger W1, a side stream is drawn off during the cooling via line 23 and expanded in the expansion turbines X1 and X2 for the purpose of additional cooling for the cooling and liquefaction of the boil-off gas and the ns fraction to be described from the compressor system K2. After the expansion turbine X1, a partial stream of the side stream is withdrawn via line 25 from the line 24 connecting the expansion turbines X1 and X2, fed to the heat exchanger W1 and heated therein, and then - as already mentioned - fed to the or one of the higher compressor stages of the compressor system K1.

Am Kopf des Abscheiders A1 wird über Leitung 28 die gasförmige, niedriger siedende Fraktion (ns-Fraktion) abgezogen; diese weist 35% Stickstoff und 65% Methan auf. Am Sumpf des Abscheiders A1 wird über Leitung 35 die flüssige, höher siedende Fraktion (hs-Fraktion) abgezogen und dem Wärmetauscher W2 zugeführt. Im Wärmetauscher W2 wird diese Fraktion sodann auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 11 der Tabelle 2 unterkühlt.At the top of the separator A1, the gaseous, lower-boiling fraction (ns fraction) is drawn off via line 28 ; this has 35% nitrogen and 65% methane. At the bottom of the separator A1, the liquid, higher-boiling fraction (hs fraction) is drawn off via line 35 and fed to the heat exchanger W2. In the heat exchanger W2, this fraction is then subcooled to the conditions according to process point 11 in Table 2.

Die Unterkühlung der flüssigen hs-Fraktion im Wärmetauscher W2 geschieht durch eine Teilmenge der ns-Fraktion, die im Drosselventil V3 auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 14 der Tabelle 2 entspannt wird. Die so unterkühlte hs-Fraktion wird über Leitung 36 dem Mischer M1 zugeführt und in diesem mit dem Fluid der auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 12 der Tabelle 2 im Ventil V2 gedrosselten ns- Fraktion vermischt.The subcooling of the liquid hs fraction in the heat exchanger W2 takes place through a subset of the ns fraction, which is expanded in the throttle valve V3 to the conditions according to method point 14 in table 2. The thus supercooled hs fraction is fed via line 36 to mixer M1 and mixed in it with the fluid of the ns fraction throttled to the conditions according to method point 12 of table 2 in valve V2.

Die über Leitung 28 aus dem Abscheider A1 abgezogene gasförmige ns-Fraktion wird zusammen mit dem im Ventil V3 entspannten Teilstrom der ns-Fraktion, der über Leitung 33 aus dem Wärmetauscher W2 abgezogen wird, dem Wärmetauscher W1 zugeführt. In diesem wird die vereinigte ns-Fraktion im Gegenstrom zu dem zu verflüssigenden Boil-Off-Gas sowie der zu verflüssigenden ns-Fraktion, die dem Wärmetauscher W2 über Leitung 30 zugeführt wird, angewärmt, bevor sie über Leitung 29 dem Kompressorsystem K2 zugeführt und in diesem auf den erforderlichen Druck und die erforderliche Temperatur für den Eintritt in den Wärmetauscher W1 (Verfahrenspunkt 17), dem sie über Leitung 30 zugeführt wird, komprimiert wird. Der Druck der komprimierten ns-Fraktion sollte hierbei mindestens so groß gewählt werden, dass ihre Verflüssigung in dem Wärmetauscher W1 gewährleistet ist. The gaseous ns fraction withdrawn via line 28 from the separator A1 is fed to the heat exchanger W1 together with the partial flow of the ns fraction relaxed in the valve V3, which is withdrawn via line 33 from the heat exchanger W2. In this, the combined ns fraction is heated in countercurrent to the boil-off gas to be liquefied and the ns fraction to be liquefied, which is fed to the heat exchanger W2 via line 30 , before being fed via line 29 to the compressor system K2 and in this is compressed to the required pressure and the required temperature for entry into the heat exchanger W1 (process point 17 ), to which it is fed via line 30 . The pressure of the compressed ns fraction should be chosen to be at least high enough to ensure that it is liquefied in the heat exchanger W1.

Die im Wärmetauscher W1 verflüssigte ns-Fraktion wird über Leitung 31 abgezogen, aufgeteilt und über die Leitungen 32 und 34 den Drosselventilen V2 bzw. V3 zugeführt. In der die Leitungen 31 und 33 verbindenden, den Wärmetauscher W2 umgehenden Bypass-Leitung 38 ist ein weiteres Drosselventil V4 vorgesehen. Mit diesem kann eventuell erforderliche zusätzliche Kälteleistung erzeugt und unmittelbar dem Wärmetauscher W1 zugeführt werden.The ns fraction liquefied in the heat exchanger W1 is withdrawn via line 31 , divided and fed via lines 32 and 34 to the throttle valves V2 and V3. A further throttle valve V4 is provided in the bypass line 38 connecting the lines 31 and 33 and bypassing the heat exchanger W2. This can be used to generate any additional cooling capacity required and to supply it directly to the heat exchanger W1.

Wiederum werden die Bedingungen für die am Ausgang des Mischers M1 anfallende Flüssigfraktion so eingestellt, dass während der Zuführung dieser Flüssigfraktion in den Tank T1 kein zusätzliches Boil-Off-Gas entsteht. Darüber hinaus sollte erreicht werden, dass die in dem Tank T1 befindliche Flüssigkeit durch die über Leitung 37 zugeführte Flüssigfraktion unterkühlt wird.Again, the conditions for the liquid fraction obtained at the outlet of the mixer M1 are set in such a way that no additional boil-off gas is produced when this liquid fraction is fed into the tank T1. In addition, it should be achieved that the liquid in the tank T1 is subcooled by the liquid fraction supplied via line 37 .

Tabelle 2 Table 2

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen eines wenigstens zweikomponentigen Gasgemisches werden sowohl der zu verflüssigende Boil-Off-Gasstrom als auch die niedriger siedende Fraktion in einem Expanderkältekreislauf als Kältekreislaufmittel verwendet.In the embodiment of the method according to the invention for liquefying an at least two-component gas mixture shown in FIG. 3, both the boil-off gas stream to be liquefied and the lower-boiling fraction are used in an expander refrigeration cycle as refrigeration cycle means.

Das aus dem Tank T1 über Leitung 41 abgeführte Boil-Off-Gas Weise vor der ersten Stufe des Kompressorsystems K1 die in der Tabelle 3 unter Verfahrenspunkt 1 angeführten Eigenschaften auf. Das Boil-Off-Gas wird in dem Kompressorsystem K1 auf die Bedingungen gemäß Verfahrenspunkt 2 der Tabelle 2 komprimiert, wobei es mit dem über Leitung 44 herangeführten Teilstrom vermischt wird; dieser Teilstrom weist eine identische Zusammensetzung wie das Boil-Off-Gas auf.The boil-off gas discharged from the tank T1 via line 41 before the first stage of the compressor system K1 exhibits the properties listed in table 3 under method point 1 . The boil-off gas is compressed in the compressor system K1 to the conditions according to method point 2 of Table 2, whereby it is mixed with the partial stream supplied via line 44 ; this partial stream has an identical composition to the boil-off gas.

Nach dem Kompressorsystem K1 wird das komprimierte Boil-Off-Gas in zwei Teilströme aufgeteilt. Der erste Teilstrom des Boil-Off-Gases wird über Leitung 42 dem Wärmetauscher W1 zugeführt, während der zweite Teilstrom des Boil-Off-Gases über Leitung 46 dem Wärmetauscher W3 zugeführt wird. Diese nicht zwingende Aufteilung des Boil-Off-Gasstromes macht insbesondere dann Sinn, wenn als Wärmetauscher sog. Kreisringflächenwärmetauscher zur Anwendung kommen. Diese Wärmetauscher haben den Vorteil, dass sie auch bei tiefsten Temperaturen einer Außenisolierung nicht bedürfen. Sofern jedoch herkömmliche Wärmetauscher zum Einsatz kommen, erübrigt sich die in der Fig. 3 dargestellte Aufteilung des komprimierten Boil-Off-Gasstromes.After the compressor system K1, the compressed boil-off gas is divided into two partial flows. The first partial flow of the boil-off gas is fed to the heat exchanger W1 via line 42 , while the second partial flow of the boil-off gas is fed to the heat exchanger W3 via line 46 . This non-mandatory division of the boil-off gas flow makes particular sense when so-called circular surface heat exchangers are used as heat exchangers. The advantage of these heat exchangers is that they do not require external insulation even at the lowest temperatures. However, if conventional heat exchangers are used, the division of the compressed boil-off gas stream shown in FIG. 3 is unnecessary.

Der über Leitung 42 dem Wärmetauscher W1 zugeführte Teilstrom des Boil-Off-Gases wird in dem Wärmetauscher W1 abgekühlt und teilweise verflüssigt (Verfahrenspunkt 6 der Tabelle 3). Über Leitung 43 wird ein Seitenstrom des zu verflüssigenden Boil-Off- Gasstromes abgezogen, in der Expansionsturbine X1 zum Zwecke der Kältegewinnung für die Abkühlung und teilweise Verflüssigung des Boil-Off-Gases entspannt und anschließend - wie bereits erwähnt - über Leitung 44 wieder der oder einer höheren Kompressorstufe des Kompressorsystems K1 zugeführt.The partial flow of the boil-off gas supplied to the heat exchanger W1 via line 42 is cooled in the heat exchanger W1 and partially liquefied (method point 6 in Table 3). A side stream of the boil-off gas stream to be liquefied is drawn off via line 43 , expanded in the expansion turbine X1 for the purpose of cooling, for cooling and partial liquefaction of the boil-off gas and then - as already mentioned - the or again via line 44 a higher compressor stage of the compressor system K1 supplied.

Der über Leitung 46 dem Wärmetauscher W3 zugeführte weitere Teilstrom des komprimierten Boil-Off-Gasstromes wird in dem Wärmetauscher W3 abgekühlt und - nach der Zuspeisung des im Wärmetauscher W1 teilweise verflüssigten Boil-Off- Gasstromes über Leitung 45 - vollständig verflüssigt. Anschließend wird der gesamte Boil-Off-Gasstrom über Leitung 47 und Drosselventil V1 in den Abscheider A1 geführt bzw. entspannt.The further partial stream of the compressed boil-off gas stream fed to the heat exchanger W3 via line 46 is cooled in the heat exchanger W3 and - after the boil-off gas stream partially liquefied in the heat exchanger W1 is fed in via line 45 - completely liquefied. Subsequently, the entire boil-off gas flow is led or relaxed into the separator A1 via line 47 and throttle valve V1.

Am Kopf des Abscheiders A1 wird über Leitung 48 die gasförmige, niedriger siedende Fraktion abgezogen, während aus dem Sumpf des Abscheiders A1 über Leitung 60 die flüssige, höher siedende Fraktion abgezogen und dem Wärmetauscher W4 zugeführt wird. Im Wärmetauscher W4 wird die flüssige hs-Fraktion auf die Bedingung gemäß Verfahrenspunkt 10 der Tabelle 3 unterkühlt. Wie bereits bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Verfahren erfolgt die Unterkühlung der flüssigen hs-Fraktion im Wärmetausch mit einem Teilstrom der ns-Fraktion, die im Drosselventil V3 auf die Bedingungen gemäß des Verfahrenspunktes 13 der Tabelle 3 entspannt wird.At the top of the separator A1, the gaseous, lower-boiling fraction is drawn off via line 48 , while the liquid, higher-boiling fraction is drawn off from the bottom of the separator A1 via line 60 and is fed to the heat exchanger W4. In the heat exchanger W4, the liquid hs fraction is subcooled to the condition according to process point 10 in table 3. As already with the method shown in FIGS. 1 and 2, the liquid hs fraction is subcooled in heat exchange with a partial flow of the ns fraction, which is expanded in the throttle valve V3 to the conditions according to method point 13 in table 3.

Die derart unterkühlte hs-Fraktion wird über Leitung 61 aus dem Wärmetauscher W4 abgezogen und dem Mischer M1 zugeführt. In diesem wird sie mit dem in dem Ventil V2 gedrosselten Teilstrom der ns-Fraktion vermischt. Im stabilen Dauerbetrieb entspricht diese ns-Fraktion hinsichtlich ihrer Menge und Zusammensetzung exakt der ns-Fraktion, die aus dem Abscheider A1 über Leitung 48 abgezogen wird. Die Menge und die Zusammensetzung des über Leitung 62 aus dem Mischer M1 abgezogenen Flüssigstromes entspricht somit im stabilen Dauerbetrieb der Menge und der Zusammensetzung des am Eingang der ersten Stufe des Kompressorsystemes K1 vorliegenden Boil-Off-Gasstromes. Die Bedingungen für die im Ausgang des Mischers M1 anfallende Flüssigfraktion werden wiederum so eingestellt, dass während der Zuführung dieser Flüssigfraktion über Leitung 62 in den Tank T1 kein zusätzliches Boil- Off-Gas gebildet wird.The supercooled hs fraction is withdrawn via line 61 from the heat exchanger W4 and fed to the mixer M1. In this, it is mixed with the partial flow of the ns fraction throttled in valve V2. In stable continuous operation, this ns fraction corresponds exactly in terms of its quantity and composition to the ns fraction which is drawn off from the separator A1 via line 48 . The amount and the composition of the liquid stream withdrawn via the line 62 from the mixer M1 thus corresponds to the amount and the composition of the boil-off gas stream present at the entrance of the first stage of the compressor system K1 in stable continuous operation. The conditions for the liquid fraction obtained in the outlet of the mixer M1 are in turn set such that no additional boil-off gas is formed during the supply of this liquid fraction via line 62 into the tank T1.

Die am Kopf des Abscheiders A1 über Leitung 48 abgezogene gasförmige, ns-Fraktion wird mit dem über Leitung 58 aus dem Wärmetauscher W4 abgeführten Teilstrom der im Drosselventil V3 entspannten ns-Fraktion sowie einem weiteren Teilstrom der ns- Fraktion, auf den im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, vermischt und dem Wärmetauscher W3 zugeführt. In diesem wird die ns-Fraktion im Gegenstrom zu dem zu verflüssigenden Boil-Off-Gasstrom erwärmt und anschließend über Leitung 49 dem Kompressorsystem K2 zugeführt. In diesem wird die ns-Fraktion auf den erforderlichen Druck sowie die erforderliche Temperatur für den Eintritt in den Wärmetauscher W2 (Verfahrenspunkt 16 der Tabelle 3) komprimiert. The gaseous, ns fraction drawn off at the top of the separator A1 via line 48 is further elucidated with the partial flow of the ns fraction relaxed in the throttle valve V3 via line 58 and a further partial flow of the ns fraction will be received, mixed and fed to the heat exchanger W3. In this, the ns fraction is heated in countercurrent to the boil-off gas stream to be liquefied and then fed to the compressor system K2 via line 49 . In this the ns fraction is compressed to the required pressure and the required temperature for entry into the heat exchanger W2 (process point 16 in Table 3).

Im Wärmetauscher W2 wird die derart komprimierte ns-Fraktion abgekühlt, teilweise verflüssigt und anschließend über Leitung 55 aus dem Wärmetauscher W2 abgezogen und als Seitenstrom dem Wärmetauscher W3 zugeführt und in ihm vollständig verflüssigt (Verfahrenspunkt 22 der Tabelle 3). Die vollständig verflüssigte ns-Fraktion wird anschließend über Leitung 56 dem Verzweigepunkt zugeführt, in dem sie auf die Leitungen 57 und 59 aufgeteilt und den Drosselventilen V3 bzw. V2 zugeführt wird.In the heat exchanger W2, the ns fraction compressed in this way is cooled, partially liquefied and then drawn off from the heat exchanger W2 via line 55 and fed as a side stream to the heat exchanger W3 and completely liquefied in it (method point 22 in Table 3). The completely liquefied ns fraction is then fed via line 56 to the branching point, in which it is divided into lines 57 and 59 and fed to the throttle valves V3 and V2.

Von der dem Wärmetauscher W2 über Leitung 50 zugeführten ns-Fraktion wird über Leitung 51 ein Seitenstrom abgezogen und in den Expansionsturbinen X2 und X3 zum Zwecke der zusätzlichen Kältegewinnung entspannt. Nach der Entspannungsturbine X2 wird ein Teilstrom der entspannten ns-Fraktion aus der Verbindungsleitung 53 über Leitung 52 abgezogen, im Wärmetauscher W2 angewärmt und der oder einer höheren Stufe des Kompressorsystemes K2 zugeführt. Der restliche Teilstrom des über Leitung 51 abgezogenen Seitenstromes der ns-Fraktion, der in der Entspannungsturbine X3 entspannt wird, wird - wie bereits erwähnt - über Leitung 54 der am Kopf des Abscheiders A1 über Leitung 48 abgezogenen ns-Fraktion zugemischt.A side stream is drawn off from the ns fraction fed to the heat exchanger W2 via line 50 via line 51 and expanded in the expansion turbines X2 and X3 for the purpose of additional cooling. After the expansion turbine X2, a partial stream of the expanded ns fraction is drawn off from the connecting line 53 via line 52 , warmed in the heat exchanger W2 and fed to the or a higher stage of the compressor system K2. The remaining partial stream of the side stream of the ns fraction drawn off via line 51 , which is expanded in the expansion turbine X3, is - as already mentioned - mixed via line 54 of the ns fraction drawn off at the head of the separator A1 via line 48 .

Tabelle 3 Table 3

Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass gleichdimensionierte und damit austauschbare Kompressoren bei den Verflüssigungsverfahrensschritten sowie in den Kältekreisläufen zum Einsatz kommen können; bei Bereitstellung nur eines Reservekompressors ist damit eine nahezu 100%ige Ausfallsicherheit gegeben. Zudem sind damit eine erheblich kleinere Lagerhaltung und ein geringerer Platzbedarf verbunden, was insbesondere auf den vorgenannten Flüssiggas-Tankschiffen einen nicht unbedeutenden Vorteil darstellt.It is particularly advantageous in the method according to the invention that equally dimensioned and therefore interchangeable compressors in the Liquefaction process steps and in the refrigeration circuits are used can; if only one reserve compressor is provided, this is almost a 100% reliability. It is also a much smaller one Warehousing and a smaller space requirement, which is particularly due to the the aforementioned liquid gas tankers represents a not insignificant advantage.

Im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren ist bei der Verwendung von separaten Kältekreislaufmitteln der Kompressor im Kältekreislauf um ein vielfaches - im Regelfall um das Zehnfache - größer als der Kompressor im Verflüssigungsverfahrensschritt. Dies bedeutet eine Verdoppelung der Lagerhaltung für die beiden unterschiedlichen Maschinen bei einer deutlich geringeren Ausfallsicherheit.In contrast to the method according to the invention, when using separate refrigerant circuit means the compressor in the refrigeration circuit many times over - usually ten times larger than the compressor in Liquefaction process step. This means a doubling of inventory for the two different machines with a significantly lower reliability.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich darüber hinaus durch einfache Verfahrensschritte sowie durch die autarke Verflüssigungsmöglichkeit aus, so dass diese Verfahrensführung in vorteilhafter Weise in einer modularisierten Anlage, wie sie bspw. als mobile Erdgasverflüssigungsanlage auf kleinen Erdgasfeldern, bei denen sich die Investitionen für eine Pipeline oder ein E-Werk nicht lohnen, eingesetzt werden kann, realisiert werden wird.The inventive method is also characterized by simple Process steps as well as by the self-sufficient liquefaction option, so that this procedure in an advantageous manner in a modular system, as they For example, as a mobile natural gas liquefaction plant in small natural gas fields where the investments for a pipeline or an electrical plant are not worthwhile can be realized.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verflüssigen eines wenigstens zweikomponentigen Gasgemisches, wobei
  • a) das zu verflüssigende Gasgemisch in eine niedriger siedende Fraktion, die eine Siedetemperatur aufweist, die niedriger ist als die Siedetemperatur des zu verflüssigenden Gasgemisches, und in eine höher siedende Fraktion, die, bei jeweils gleichem Druck, eine Siedetemperatur aufweist, die höher ist als die Siedetemperatur des zu verflüssigenden Gasgemisches, aufgetrennt wird,
  • b) die höher siedende Fraktion zumindest soweit abgekühlt wird, dass sie vorzugsweise bei dem Druck, unter dem am Ende des Verflüssigungsverfahren das verflüssigte Gasgemisch vorliegt, in vorzugsweise flüssiger Phase vorliegt,
  • c) die niedriger siedende Fraktion soweit abgekühlt wird, dass sie nach einer Zusammenführung mit der höher siedenden Fraktion in vollständig verflüssigter Phase vorliegt,
  • d) als Kältemittel für den oder die Kältemittelkreisläufe entweder zumindest ein Teilstrom der niedriger siedenden Fraktion oder, sofern wenigstens zwei Kältemittelkreisläufe vorgesehen werden, zumindest ein Teilstrom der niedriger siedenden Fraktion und zumindest ein Teilstrom des zu verflüssigenden Gasgemisches verwendet werden, und
  • e) die vorzugsweise verflüssigte, höher siedende Fraktion und die vorzugsweise verflüssigte, niedriger siedende Fraktion anschließend zusammengeführt werden und die zusammengeführten Fraktionen verflüssigt vorliegen.
1. A process for liquefying an at least two-component gas mixture, wherein
  • a) the gas mixture to be liquefied into a lower-boiling fraction which has a boiling temperature which is lower than the boiling temperature of the gas mixture to be liquefied, and into a higher-boiling fraction which, at the same pressure, has a boiling temperature which is higher than the boiling temperature of the gas mixture to be liquefied is separated,
  • b) the higher-boiling fraction is cooled at least to the extent that it is preferably in the liquid phase, preferably at the pressure at which the liquefied gas mixture is present at the end of the liquefaction process,
  • c) the lower-boiling fraction is cooled to such an extent that it is in a completely liquefied phase after being combined with the higher-boiling fraction,
  • d) either at least a partial stream of the lower-boiling fraction or, if at least two refrigerant circuits are provided, at least a partial stream of the lower-boiling fraction and at least a partial stream of the gas mixture to be liquefied are used as the refrigerant for the refrigerant circuit (s), and
  • e) the preferably liquefied, higher-boiling fraction and the preferably liquefied, lower-boiling fraction are subsequently combined and the combined fractions are in liquefied form.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennung des zu verflüssigenden Gasgemisches in eine niedriger siedende Fraktion und in eine höher siedende Fraktion mittels eines beliebigen Trenn- oder Fraktionierungsverfahrens, vorzugsweise mittels einer Drosselung, eines permeativen und/oder rektifikatorischen Verfahrens, erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the separation of the gas mixture to be liquefied into a lower-boiling fraction and into a higher boiling fraction by any separation or Fractionation process, preferably by means of throttling, one permeative and / or rectification process.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt e) vor der Zuführung in einen (Speicher)Tank oder erst in dem (Speicher)Tank realisiert wird, wobei im Falle der Zusammenführung der Fraktionen erst in dem (Speicher)Tank die vorzugsweise verflüssigte höher siedende Fraktion vorzugsweise dem (Speicher)Tank in unterkühltem Zustand zugeführt wird und die niedriger siedende sowie die höher siedende Fraktion soweit abgekühlt zugeführt werden, dass bei der Zusammenführung dieser Fraktionen kein Boil-off-Gas gebildet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Process step e) before being fed into a (storage) tank or only in the (Storage) tank is realized, whereby in the case of merging the Fractions only in the (storage) tank the preferably liquefied higher boiling fraction preferably the (storage) tank in the supercooled state is fed and the lower boiling and the higher boiling fraction cooled so far that when merging them Fractions no boil-off gas is formed. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Zusammenführung vorgesehene Teilstrom der niedriger siedenden Fraktion auf einen so hohen Druck komprimiert und anschließend auf eine so tiefe Temperatur abgekühlt, vorzugsweise verflüssigt wird, dass bei der Zusammenführung der niedriger siedenden Fraktion mit der höher siedenden Fraktion die entstehende Mischfraktion in flüssiger Phase vorliegt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the partial flow of the lower-boiling fraction intended for the combination compressed to such a high pressure and then to such a low pressure Cooled temperature, preferably liquefied that at the Merging the lower boiling fraction with the higher boiling Fraction, the resulting mixed fraction is in the liquid phase. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise verflüssigte höher siedende Fraktion vor der Zusammenführung mit der niedriger siedenden Fraktion oder vor der Zuführung in den (Speicher)Tank unterkühlt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the preferably liquefied higher-boiling fraction before combining with the lower boiling fraction or before being fed into the (storage) tank is hypothermic. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkühlung der vorzugsweise verflüssigten höher siedenden Fraktion im Wärmeaustausch mit zumindest einem Teilstrom der niedriger siedenden Fraktion erfolgt.6. The method according to claim 5, characterized in that the supercooling of the preferably liquefied higher-boiling fraction in heat exchange with at least a partial stream of the lower boiling fraction takes place. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise verflüssigte niedriger siedende Fraktion vor der Vermischung mit der höher siedenden Fraktion oder vor der Zuführung in den (Speicher)Tank unterkühlt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the preferably liquefied lower boiling fraction before mixing with the higher boiling fraction or supercooled before being fed into the (storage) tank becomes. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise verflüssigte niedriger siedende Fraktion und/oder die vorzugsweise verflüssigte höher siedende Fraktion zumindest soweit unterkühlt werden, dass bei dem Vermischen dieser Fraktionen kein Ausgasen erfolgt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the preferably liquefied lower boiling fraction and / or the preferably liquefied higher-boiling fraction can be subcooled at least to the extent that at there is no outgassing when these fractions are mixed.   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Auftrennung des zu verflüssigenden Gasgemisches gewonnene niedriger siedende Fraktion wiederum wenigstens in eine weitere niedriger siedende Fraktion und in eine weitere höher siedende Fraktion aufgetrennt wird und zumindest ein Teil der gewonnenen Fraktionen zu einer Kältekreislaufkaskade verschaltet wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the lower obtained from the separation of the gas mixture to be liquefied boiling fraction in turn at least in another lower boiling Fraction and into another higher boiling fraction and at least part of the fractions obtained to form a refrigeration cycle cascade is interconnected. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Gasgemisch eine zusätzliche Kältekreislaufkaskadenstufe gebildet wird.10. The method according to claim 9, characterized in that with the gas mixture an additional refrigeration cycle cascade level is formed.
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