DE102011014984A1 - Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion - Google Patents
Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011014984A1 DE102011014984A1 DE201110014984 DE102011014984A DE102011014984A1 DE 102011014984 A1 DE102011014984 A1 DE 102011014984A1 DE 201110014984 DE201110014984 DE 201110014984 DE 102011014984 A DE102011014984 A DE 102011014984A DE 102011014984 A1 DE102011014984 A1 DE 102011014984A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- refrigerant
- refrigeration
- heat exchanger
- rich fraction
- hydrocarbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 19
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 26
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims description 13
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 2
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N dichlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)(Cl)Cl PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
- F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0214—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0217—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
- F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
- F25J1/0263—Details of the cold heat exchange system using different types of heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
- F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
- F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
- F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
- F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
- F25J1/0295—Shifting of the compression load between different cooling stages within a refrigerant cycle or within a cascade refrigeration system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/12—Particular process parameters like pressure, temperature, ratios
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere eines Erdgasstromes, – durch indirekten Wärmetausch der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion mit den Kältemitteln einer Kältekreislaufkaskade, – wobei wenigstens einer der Kältekreisläufe der Unterkühlung der verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion dient und – das Kältemittel dieses Kältekreislaufes dem Kreislaufverdichter in überhitztem Zustand zugeführt wird, beschrieben. Erfindungsgemäß wird das Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes gegen das Kältemittel des oder eines der anderen Kältekreisläufe soweit überhitzt (E'', E3'), dass eine Saugtemperatur des Kreislaufverdichters (C', C3) von –50°C oder höher erreicht wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere eines Erdgasstromes,
- – durch indirekten Wärmetausch der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion mit den Kältemitteln einer Kältekreislaufkaskade,
- – wobei wenigstens einer der Kältekreisläufe der Unterkühlung der verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion dient und
- – das Kältemittel dieses Kältekreislaufes dem Kreislaufverdichter in überhitztem Zustand zugeführt wird.
- Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion ist beispielsweise aus dem
europäischen Patent 0975923 bekannt. Hierbei erfolgt die Verflüssigung der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion durch indirekten Wärmetausch mit den Kältemitteln einer Kältekreislaufkaskade, wobei diese aus wenigstens drei (unterschiedlichen) Kältekreisläufen gebildet wird. Hierbei dient der erste Kältekreislauf der Vorkühlung, der zweite Kältekreislauf der Verflüssigung und der dritte Kältekreislauf der Unterkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoffreichen Fraktion. - Ferner sind Verflüssigungsverfahren bekannt, bei denen die Kältekreislaufkaskade aus lediglich zwei Kältekreisläufen besteht. Bei dem eingangs beschriebenen Verflüssigungsverfahren zirkulieren innerhalb der drei Kältekreisläufe Kältemittelgemische. Diese werden nach ihrer vollständigen Verdampfung überhitzt und anschließend mittels sog. kaltansaugender Verdichter auf den jeweils gewünschten Kreislaufdruck verdichtet. Anstelle der vorbeschriebenen Kältemittelgemische können auch Reinstoffe in wenigstens einem oder sämtlichen Kältekreisläufen Verwendung finden.
- Von Nachteil bei dem in dem
europäischen Patent 0975923 beschriebenen Verflüssigungsverfahren ist, dass das Kältemittelgemisch des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes nur geringfügig – typischerweise um 10°C – überhitzt wird. Dies hat zur Folge, dass die Saugtemperatur des Kreislaufverdichters im Bereich zwischen –100 und –80°C liegt. Ein derartiger Temperaturbereich erfordert jedoch vergleichsweise kostenintensive Werkstoffe für den Kreislaufverdichter. - Aus dem
US-Patent 6,742,357 ist ebenfalls ein gattungsgemäßes Verflüssigungsverfahren bekannt, bei dem das Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes gegen die zu unterkühlende verflüssigte Fraktion zunächst nur teilverdampft wird. Erst in einem nachgeschalteten Wärmetauscher erfolgt eine vollständige Verdampfung des Kältemittels, wobei dieses in etwa auf Umgebungstemperatur angewärmt wird. Diese Weiterentwicklung ermöglicht einen Verzicht auf die vorgenannten teuren Werkstoffe für den Kreislaufverdichter. - Eine derartige Verfahrensführung erfordert jedoch die Wiedereinspeisung eines zweiphasigen Kältemittels in einen Wärmetauscher. Dies macht es erforderlich, die beiden Kältemittelphasen gasförmig und flüssig gleichmäßig auf ggf. parallele Wärmetauscher und innerhalb des bzw. der Wärmetauscher zu verteilen. Eine angemessene Gleichverteilung erfordert jedoch einen hohen Aufwand bzgl. der Rohrleitungsführung sowie Regelung. Eine unzureichende Gleichverteilung kann in einer Minderleistung des Verflüssigungsprozesses resultieren.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes gegen das Kältemittel des oder eines der anderen Kältekreisläufe soweit überhitzt wird, dass eine Saugtemperatur des Kreislaufverdichters von –50°C oder höher erreicht wird.
- Der Begriff ”Kältemittel” stehe im Folgenden sowohl für Reinstoffe als auch für Gemische. Analog hierzu stehe der Begriff ”Kältekreislauf” für Kreisläufe, in denen Reinstoffe oder Gemische zirkulieren.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass
- – das Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes gegen das Kältemittel des oder eines der anderen Kältekreisläufe soweit überhitzt wird, dass eine Saugtemperatur des Kreislaufverdichters (C', C3) von –30°C oder höher erreicht wird,
- – sofern die Kältekreislaufkaskade drei Kältekreisläufe umfasst, von denen der erste der Vorkühlung, der zweite der Verflüssigung und der dritte der Unterkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion dient, das Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes gegen das Kältemittel des der Verflüssigung dienenden Kältekreislaufes überhitzt wird,
- – der Mengenstrom desjenigen Kältemittels, das der Überhitzung des Kältemittels des Unterkühlungs-Kältekreislaufes dient, regelbar ist, und
- – der Wärmetausch zwischen dem zu überhitzenden Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes und dem Kältemittel des oder einem der anderen Kältekreisläufe in einem gewickelten Wärmetauscher erfolgt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand der in den
1 und2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. - Hierbei ist in der
1 ein Verflüssigungsverfahren dargestellt, bei dem ein Erdgasstrom gegen eine Kältekreislaufkaskade, bestehend aus zwei Kältekreisläufen, verflüssigt wird. Bei dem in der2 dargestellten Verflüssigungsverfahren kommen hingegen drei Kältekreisläufe zur Anwendung. - Der zu verflüssigende Erdgasstrom wird bei dem in der
1 dargestellten Verflüssigungsverfahren über die Leitung100 einem ersten Wärmetauscher E zugeführt. In diesem wird er gegen einen ersten noch zu beschreibenden Kältekreislauf abgekühlt, verflüssigt und anschließend über Leitung200 einem zweiten Wärmetauscher E' zugeführt. In diesem erfolgt die Unterkühlung des Erdgasstromes gegen einen zweiten noch zu beschreibenden Kältekreislauf. Aus dem Wärmetauscher E' wird der verflüssigte und unterkühlte Erdgasstrom über Leitung300 abgezogen. - Der für die Vorkühlung und Verflüssigung des Erdgasstromes verwendete Kältekreislauf weist eine ein- oder mehrstufig ausgelegte Verdichtereinheit C auf. Das mittels dieser verdichtete Kältemittel wird über Leitung
101 dem Wärmetauscher E zugeführt, in diesem abgekühlt und über die Leitung102 aus dem Wärmetauscher E abgezogen. Nach kälteleistender Entspannung im Ventil a wird das Kältemittel über Leitung103 erneut durch den Wärmetauscher E geführt, dabei vollständig verdampft und überhitzt. - Der der Unterkühlung des Erdgasstromes dienende Kältekreislauf weist ebenfalls eine ein- oder mehrstufig ausgelegte Verdichtereinheit C' auf. Das mittels dieser verdichtete Kältemittel wird über Leitung
201 zunächst dem Wärmetauscher E zugeführt und in diesem gegen das Kältemittel des ersten Kältekreislaufes abgekühlt und verflüssigt. Über Leitung202 wird das Kältemittel des zweiten Kältekreislaufes dem zweiten Wärmetauscher E' zugeführt und in diesem unterkühlt. Nach Abzug am kalten Ende des Wärmetauschers E' wird das Kältemittel im Ventil c kälteleistend entspannt und über Leitung203 erneut dem Wärmetauscher E zugeführt. Beim Durchgang durch den Wärmetauscher E' wird dieses Kältemittel vollständig verdampft und überhitzt und anschließend über Leitung204 aus dem Wärmetauscher E' abgezogen. - Um die erfindungsgemäß gewünschte Überhitzung des Kältemittels des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes zu erreichen, wird ein Teilstrom des in dem ersten Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittels über Leitung
104 dem Wärmetauscher E'' zugeführt und in diesem gegen das zu überhitzende Kältemittel des zweiten Kältekreislaufes ab- bzw. unterkühlt. Der Wärmetausch zwischen den beiden vorgenannten Ströme erfolgt vorzugsweise in einem sog. gewickelten Wärmetauscher E''. Sofern auch der Wärmetausch zwischen dem zu unterkühlenden Erdgasstrom200 und dem Kältemittel203 des zweiten Kältekreislaufes in einem gewickelten Wärmetauscher E' realisiert wird, können die beiden Wärmetauscher in einen gemeinsamen Druckbehälter bzw. Mantel eingebaut werden. - Anschließend wird der der Überhitzung des Kältemittels
204 dienende Kältemittelteilstrom über Leitung105 erneut in den Wärmetauscher E zurückgeführt und dem Hauptstrom des Kältemittels101 des ersten Kältekreislaufes zugemischt. Das in der Leitung105 vorgesehene Regelventil b dient der Regelung der mittels des Kältemittelteilstromes104 im Wärmetauscher E'' bereitgestellten Wärmeleistung. Die Wärmeleistung ist hierbei derart einzustellen, dass das Kältemittel204 des zweiten Kältekreislaufs soweit überhitzt wird, dass eine Saugtemperatur des Verdichters C' von –50°C oder höher, vorzugsweise von –30°C oder höher realisiert wird. - Die vorerwähnten Wärmetauscher E3' und E'' können in einer beliebigen Bauart ausgeführt werden. auch bspw. als Geradrohrtauscher, die Ausführung als gewickelter Wärmetauscher und der Einbau in einen mit dem Wärmetauscher E3 bzw. E' gemeinsamen Mantel stellt eine bevorzugte Lösung dar.
- Die in der
2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von der in der1 dargestellten dadurch, dass nunmehr für die Vorkühlung und Verflüssigung des Erdgasstromes separate Kältekreisläufe verwendet werden. - Der zu verflüssigende Erdgasstrom, der über Leitung
1 dem Wärmetaucher E1 zugeführt wird, wird nach erfolgter Vorkühlung in diesem über die Leitung2 einem zweiten Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem gegen das Kältemittel des zweiten Kältekreislaufes verflüssigt. Anschließend wird er über Leitung3 einem dritten Wärmetauscher E3 zugeführt und in diesem gegen das Kältemittel des dritten Kältekreislaufes unterkühlt, bevor er über Leitung4 aus dem dritten Wärmetauscher E3 abgezogen wird. Ein derartiges Verflüssigungsverfahren ist beispielsweise aus dem eingangs genannteneuropäischen Patent 0975923 bekannt und dort im Detail erläutert. - Der der Vorkühlung des zu verflüssigenden Erdgasstromes dienende erste Kältekreislauf weist eine ein- oder mehrstufig ausgelegte Verdichtereinheit C1 auf. Das verdichtete Kältemittel wird dem Wärmetauscher E1 über Leitung
7 zugeführt. Nach Durchgang durch den Wärmetauscher E1 wird es über Leitung8 abgezogen, im Ventil V kälteleistend entspannt und anschließend über Leitung9 erneut durch den Wärmetauscher E1 geführt, dabei vollständig verdampft und überhitzt. - Auch der zweite, der Verflüssigung des Erdgasstromes dienende Kältekreislauf weist eine ein- oder mehrstufig ausgelegte Verdichtereinheit C2 auf. Das mittels ihr verdichtete Kältemittel wird über Leitung
10 zunächst durch den Wärmetauscher E1 und anschließend über die Leitungsabschnitte11 und12 dem zweiten Wärmetauscher E2 zugeführt. Nach Abzug des Kältemittels des zweiten Kältekreislaufes am kalten Ende des Wärmetauschers E2 wird es im Ventil V3 kälteleistend entspannt und über Leitung13 erneut dem Wärmetauscher E2 zugeführt. Das im Wärmetauscher E2 vollständig verdampfte und überhitzte Kältemittel des zweiten Kältekreislaufes wird über Leitung16 erneut der Verdichtereinheit C2 zugeführt. - Auch der dritte, der Unterkühlung des verflüssigten Erdgasstromes dienende Kältekreislauf weist eine ein- oder mehrstufig ausgelegte Verdichtereinheit C3 auf. Das mittels ihr verdichtete Kältemittel wird über die Leitung
20 dem Wärmetauscher E1 und nach Durchgang durch den Wärmetauscher E1 über Leitung21 dem Wärmetauscher E2 zugeführt. Anschließend wird das Kältemittel über Leitung22 durch den Wärmetauscher E3 geführt. Nach Abzug am kalten Ende des Wärmetauschers E3 wird dieses Kältemittel im Ventil V4 kälteleistend entspannt und anschließend über Leitung23 erneut dem Wärmetauscher E3 zugeführt. Nach vollständiger Verdampfung und Überhitzung im Wärmetauscher E3 wird das Kältemittel über Leitung24 wieder der Verdichtereinheit C3 zugeführt. - Um die erfindungsgemäß gewünschte Überhitzung des Kältemittels des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes zu erreichen, wird ein Teilstrom des Kältemittels des zweiten Kältekreislaufs über Leitung
14 dem dritten Wärmetauscher E3 zugeführt und in diesem gegen das zu überhitzende Kältemittel des dritten Kältekreislaufes ab- bzw. unterkühlt. Der Wärmetausch zwischen den beiden vorgenannten Ströme erfolgt wiederum vorzugsweise in einem sog. gewickelten Wärmetauscher E3'. Anschließend wird der der Überhitzung des Kältemittels24 dienende Kältemittelteilstrom über Leitung15 dem Hauptstrom des Kältemittels12 des zweiten Kältekreislaufes zugemischt. Mittels der Regelventile V1 und V2 kann die durch den Kältemittelteilstrom14 im Wärmetauscher E3' bereitgestellte Wärmeleistung beeinflusst werden. - Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion ermöglicht die Realisierung einer ausreichend großen Überhitzung des der Unterkühlung der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion dienenden Kältemittels. Eine wie in dem eingangs genannten
US-Patent 6,742,357 beschriebene Zweiphaseneinspeisung in einen Wärmetauscher kann somit vermieden werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0975923 [0002, 0004, 0020]
- US 6742357 [0005, 0025]
Claims (5)
- Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere eines Erdgasstromes, – durch indirekten Wärmetausch der Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion mit den Kältemitteln einer Kältekreislaufkaskade, – wobei wenigstens einer der Kältekreisläufe der Unterkühlung der verflüssigten Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion dient und – das Kältemittel dieses Kältekreislaufes dem Kreislaufverdichter in überhitztem Zustand zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes gegen das Kältemittel des oder eines der anderen Kältekreisläufe soweit überhitzt wird (E'', E3'), dass eine Saugtemperatur des Kreislaufverdichters (C', C3) von –50°C oder höher errreicht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes gegen das Kältemittel des oder eines der anderen Kältekreisläufe soweit überhitzt wird (E'', E3'), dass eine Saugtemperatur des Kreislaufverdichters (C', C3) von –30°C oder höher erreicht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kältekreislaufkaskade drei Kältekreisläufe umfasst, von denen der erste der Vorkühlung, der zweite der Verflüssigung und der dritte der Unterkühlung der zu verflüssigenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion dient, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes gegen das Kältemittel des der Verflüssigung dienenden Kältekreislaufes überhitzt wird (E'', E3').
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenstrom desjenigen Kältemittels, das der Überhitzung (E'', E3') des Kältemittels des Unterkühlungs-Kältekreislaufes dient, regelbar ist (b, V1, V2).
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetausch zwischen dem zu überhitzenden Kältemittel (
203 ,23 ) des der Unterkühlung dienenden Kältekreislaufes und dem Kältemittel des oder einem der anderen Kältekreisläufe in einem gewickelten Wärmetauscher (E'', E3') erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110014984 DE102011014984A1 (de) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110014984 DE102011014984A1 (de) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011014984A1 true DE102011014984A1 (de) | 2012-09-27 |
Family
ID=46831653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201110014984 Withdrawn DE102011014984A1 (de) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011014984A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0975923A1 (de) | 1997-04-18 | 2000-02-02 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes |
US6742357B1 (en) | 2003-03-18 | 2004-06-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction |
-
2011
- 2011-03-24 DE DE201110014984 patent/DE102011014984A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0975923A1 (de) | 1997-04-18 | 2000-02-02 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes |
US6742357B1 (en) | 2003-03-18 | 2004-06-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2006094675A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE102010011052A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
WO2010121752A2 (de) | Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion | |
WO2008022689A2 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE102011010633A1 (de) | Verfahren zum Abkühlen eines ein- oder mehrkomponentigen Stromes | |
DE102005029275A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
WO2006072365A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE102014012316A1 (de) | Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
DE102009008230A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
WO2017054929A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion | |
DE19612173C1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes | |
WO2010112206A2 (de) | Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion | |
DE102009004109A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
DE102012017485A1 (de) | Verfahren zum Abtrennen von C2+-Kohlenwasserstoffen oder von C3+-Kohlenwasserstoffen aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
DE102007006370A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
EP1913319A2 (de) | Verfahren und anlage zum verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen stroms | |
WO2005090886A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE102011014984A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion | |
DE102004054674A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
DE102004032710A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
WO1999058917A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
WO2005111522A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes | |
DE2049181B2 (de) | Verfahren zur Kälteerzeugung durch Kompression eines Gemisches von verschiedenen Kältemitteln mit unterschiedlichen Siedepunkten | |
DE102016000394A1 (de) | Verfahren zum Abkühlen eines Mediums | |
DE102015009255A1 (de) | Verfahren zum Abkühlen eines Prozessstromes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |