DE102011014984A1 - Method for liquefying hydrocarbon-rich fraction, particularly natural gas stream, involves superheating refrigerant of refrigerant circuit against refrigerant of another refrigerant circuit - Google Patents

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Abstract

The method involves superheating a refrigerant of a refrigerant circuit against the refrigerant of another refrigerant circuit, as the suction temperature of a recycle compressor (C,C') reaches a certain temperature. The superheated refrigerant of the former refrigerant circuit provides supercooling. The heat of the hydrocarbon-rich fraction is exchanged indirectly with the refrigerants of the cascaded refrigeration circuits. The refrigerant of the refrigerant circuit is supplied to the recycle compressor.

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.
The invention relates to a process for liquefying a hydrocarbon-rich fraction, in particular a natural gas stream,
  • By indirect heat exchange of the hydrocarbon-rich fraction with the refrigerants of a refrigeration cycle cascade,
  • - wherein at least one of the refrigeration circuits of the subcooling of the liquefied hydrocarbon-rich fraction is used and
  • - The refrigerant of this refrigeration cycle is supplied to the cycle compressor in the overheated state.

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.A generic method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction is for example from European Patent 0975923 known. Here, the liquefaction of the hydrocarbon-rich fraction is carried out by indirect heat exchange with the refrigerants of a refrigeration cycle cascade, which is formed from at least three (different) refrigeration cycles. Here, the first refrigeration cycle of precooling, the second refrigeration circuit of the liquefaction and the third refrigeration circuit of the subcooling of the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied.

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.Furthermore, liquefaction processes are known in which the refrigeration cycle cascade consists of only two refrigeration cycles. In the liquefaction process described above, refrigerant mixtures circulate within the three refrigeration circuits. These are superheated after their complete evaporation and then compressed by means of so-called. Kaltansaugender compressor to the particular desired circuit pressure. Instead of the above-described refrigerant mixtures, pure substances can also be used in at least one or all of the refrigeration cycles.

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.At a disadvantage in the in the European Patent 0975923 described liquefaction method is that the refrigerant mixture of the refrigeration circuit serving the super-cooling is only slightly - typically over 10 ° C - overheated. This has the consequence that the suction temperature of the cycle compressor is in the range between -100 and -80 ° C. However, such a temperature range requires comparatively expensive materials for the cycle compressor.

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.From the U.S. Patent 6,742,357 is also a generic liquefaction method is known in which the refrigerant of the cooling circuit serving the subcooling is initially only partially evaporated against the liquefied fraction to be cooled. Only in a downstream heat exchanger is a complete evaporation of the refrigerant, wherein this is heated approximately to ambient temperature. This further development makes it possible to dispense with the aforementioned expensive materials for the cycle compressor.

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.However, such a process requires the reintroduction of a two-phase refrigerant into a heat exchanger. This makes it necessary to distribute the two refrigerant phases gaseous and liquid uniformly to possibly parallel heat exchangers and within the heat exchanger (s). However, an adequate uniform distribution requires a high outlay in terms of piping and control. Inadequate uniformity can result in reduced performance of the liquefaction process.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet.Object of the present invention is to provide a generic method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction, which avoids the aforementioned disadvantages.

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.To solve this problem, a method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction is proposed, which is characterized in that the refrigerant of the supercooling refrigerant circuit is overheated against the refrigerant of the or one of the other refrigeration circuits so far that a suction temperature of the cycle compressor of -50 ° C or higher is reached.

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.The term "refrigerant" hereinafter stands for both pure substances and mixtures. Similarly, the term "refrigeration cycle" stands for cycles in which pure substances or mixtures circulate.

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.
Further advantageous embodiments of the method according to the invention for liquefying a hydrocarbon-rich fraction, which constitute subject matters of the dependent claims, are characterized in that
  • The refrigerant of the refrigeration circuit serving for subcooling is overheated against the refrigerant of the or one of the other refrigeration circuits so that a suction temperature of the cycle compressor (C ', C3) of -30 ° C. or higher is reached,
  • - If the refrigeration cycle cascade comprises three refrigeration circuits, of which the first of the pre-cooling, the second of the liquefaction and the third of the subcooling of the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied, the refrigerant of the subcooling refrigerant circuit is overheated against the refrigerant of the liquefaction serving refrigeration circuit .
  • - The flow rate of that refrigerant, which is used to overheat the refrigerant of the subcooling refrigeration cycle, is adjustable, and
  • - The heat exchange between the refrigerant to be overheated serving the subcooling refrigerant circuit and the refrigerant of the or one of the other refrigeration circuits in a wound heat exchanger.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The inventive method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction and further advantageous embodiments thereof are described below with reference to in the 1 and 2 illustrated embodiments explained in more detail.

Hierbei ist in der 1 ein Verflüssigungsverfahren dargestellt, bei dem ein Erdgasstrom gegen eine Kältekreislaufkaskade, bestehend aus zwei Kältekreisläufen, verflüssigt wird. Bei dem in der 2 dargestellten Verflüssigungsverfahren kommen hingegen drei Kältekreisläufe zur Anwendung.Here is in the 1 a liquefaction process is shown in which a natural gas stream is liquefied against a refrigeration cycle cascade consisting of two refrigeration circuits. In the in the 2 On the other hand, three refrigeration circuits are used.

Der zu verflüssigende Erdgasstrom wird bei dem in der 1 dargestellten Verflüssigungsverfahren über die Leitung 100 einem ersten Wärmetauscher E zugeführt. In diesem wird er gegen einen ersten noch zu beschreibenden Kältekreislauf abgekühlt, verflüssigt und anschließend über Leitung 200 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 Leitung 300 abgezogen.The liquefied natural gas stream is at the in the 1 illustrated liquefaction process via the line 100 a first heat exchanger E supplied. In this it is cooled against a first still to be described refrigeration cycle, liquefied and then via line 200 a second heat exchanger E 'supplied. In this, the supercooling of the natural gas stream against a second to be described still refrigerant circuit. From the heat exchanger E 'is the liquefied and supercooled natural gas stream via line 300 deducted.

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 Leitung 102 aus dem Wärmetauscher E abgezogen. Nach kälteleistender Entspannung im Ventil a wird das Kältemittel über Leitung 103 erneut durch den Wärmetauscher E geführt, dabei vollständig verdampft und überhitzt.The refrigeration cycle used for the precooling and liquefaction of the natural gas stream has a single or multi-stage designed compressor unit C. The means of this compressed refrigerant is via line 101 fed to the heat exchanger E, cooled in this and over the line 102 withdrawn from the heat exchanger E. After cooling-free expansion in the valve a, the refrigerant is via line 103 again passed through the heat exchanger E, thereby completely evaporated and superheated.

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 Leitung 202 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 Leitung 203 erneut dem Wärmetauscher E zugeführt. Beim Durchgang durch den Wärmetauscher E' wird dieses Kältemittel vollständig verdampft und überhitzt und anschließend über Leitung 204 aus dem Wärmetauscher E' abgezogen.The refrigeration circuit serving for the supercooling of the natural gas flow also has a single or multi-stage compressor unit C '. The means of this compressed refrigerant is via line 201 initially fed to the heat exchanger E and cooled in this against the refrigerant of the first refrigeration cycle and liquefied. Via wire 202 the refrigerant of the second refrigeration cycle is supplied to the second heat exchanger E 'and subcooled therein. After deduction at the cold end of the heat exchanger E ', the refrigerant in the valve c is cooled and discharged via line 203 again fed to the heat exchanger E. When passing through the heat exchanger E 'this refrigerant is completely evaporated and superheated and then via line 204 withdrawn from the heat exchanger E '.

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 Erdgasstrom 200 und dem Kältemittel 203 des zweiten Kältekreislaufes in einem gewickelten Wärmetauscher E' realisiert wird, können die beiden Wärmetauscher in einen gemeinsamen Druckbehälter bzw. Mantel eingebaut werden.In order to achieve the invention desired overheating of the refrigerant of the refrigeration circuit serving the subcooling, a partial flow of the circulating in the first refrigeration circuit refrigerant via line 104 the heat exchanger E '' supplied and in this against the overheated refrigerant of the second refrigeration cycle off or subcooled. The heat exchange between the two aforementioned streams is preferably carried out in a so-called wound heat exchanger E ". As far as the heat exchange between the natural gas flow to be supercooled 200 and the refrigerant 203 of the second refrigeration cycle is realized in a wound heat exchanger E ', the two heat exchangers can be installed in a common pressure vessel or jacket.

Anschließend wird der der Überhitzung des Kältemittels 204 dienende Kältemittelteilstrom über Leitung 105 erneut in den Wärmetauscher E zurückgeführt und dem Hauptstrom des Kältemittels 101 des ersten Kältekreislaufes zugemischt. Das in der Leitung 105 vorgesehene Regelventil b dient der Regelung der mittels des Kältemittelteilstromes 104 im Wärmetauscher E'' bereitgestellten Wärmeleistung. Die Wärmeleistung ist hierbei derart einzustellen, dass das Kältemittel 204 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.Subsequently, the overheating of the refrigerant 204 Serving refrigerant partial flow via line 105 again returned to the heat exchanger E and the main flow of the refrigerant 101 of the first refrigeration cycle admixed. That in the line 105 provided control valve b is used to control the means of the refrigerant partial stream 104 in the heat exchanger E '' provided heat output. The heat output here is to be set such that the refrigerant 204 the second refrigeration cycle is overheated so far that a suction temperature of the compressor C 'of -50 ° C or higher, preferably from -30 ° C or higher is realized.

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.The aforementioned heat exchangers E3 'and E' 'can be made in any type. Also, for example. As a straight tube exchanger, the design as a coiled heat exchanger and the installation in a common to the heat exchanger E3 or E 'jacket is a preferred solution.

Die in der 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von der in der 1 dargestellten dadurch, dass nunmehr für die Vorkühlung und Verflüssigung des Erdgasstromes separate Kältekreisläufe verwendet werden.The in the 2 illustrated embodiment of the method according to the invention differs from that in the 1 represented by the fact that now separate cooling circuits are used for the pre-cooling and liquefaction of the natural gas stream.

Der zu verflüssigende Erdgasstrom, der über Leitung 1 dem Wärmetaucher E1 zugeführt wird, wird nach erfolgter Vorkühlung in diesem über die Leitung 2 einem zweiten Wärmetauscher E2 zugeführt und in diesem gegen das Kältemittel des zweiten Kältekreislaufes verflüssigt. Anschließend wird er über Leitung 3 einem dritten Wärmetauscher E3 zugeführt und in diesem gegen das Kältemittel des dritten Kältekreislaufes unterkühlt, bevor er über Leitung 4 aus dem dritten Wärmetauscher E3 abgezogen wird. Ein derartiges Verflüssigungsverfahren ist beispielsweise aus dem eingangs genannten europäischen Patent 0975923 bekannt und dort im Detail erläutert.The natural gas stream to be liquefied, via line 1 the heat exchanger E1 is supplied, after precooling in this via the line 2 fed to a second heat exchanger E2 and liquefied in this against the refrigerant of the second refrigeration cycle. Subsequently, he is over line 3 a third heat exchanger E3 supplied and subcooled in this against the refrigerant of the third refrigeration cycle before it via line 4 is withdrawn from the third heat exchanger E3. Such a liquefaction process is for example, from the aforementioned European Patent 0975923 known and explained in detail there.

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 Leitung 8 abgezogen, im Ventil V kälteleistend entspannt und anschließend über Leitung 9 erneut durch den Wärmetauscher E1 geführt, dabei vollständig verdampft und überhitzt.The pre-cooling of the natural gas stream to be liquefied serving first refrigeration cycle has a one or more stages designed compressor unit C1. The compressed refrigerant is the heat exchanger E1 via line 7 fed. After passing through the heat exchanger E1 it is via line 8th withdrawn, cooled in the valve V and then discharged via line 9 again passed through the heat exchanger E1, while completely evaporated and overheated.

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 Leitungsabschnitte 11 und 12 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 Leitung 13 erneut dem Wärmetauscher E2 zugeführt. Das im Wärmetauscher E2 vollständig verdampfte und überhitzte Kältemittel des zweiten Kältekreislaufes wird über Leitung 16 erneut der Verdichtereinheit C2 zugeführt.Also, the second, the liquefaction of the natural gas flow serving refrigeration cycle has a single or multi-stage designed compressor unit C2. The compressed by her refrigerant is via line 10 first through the heat exchanger E1 and then over the line sections 11 and 12 supplied to the second heat exchanger E2. After deducting the refrigerant of the second refrigeration cycle at the cold end of the heat exchanger E2 it is cooled in the valve V3 and discharged via line 13 again fed to the heat exchanger E2. The completely evaporated in the heat exchanger E2 and superheated refrigerant of the second refrigeration cycle is via line 16 fed again to the compressor unit C2.

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 Leitung 21 dem Wärmetauscher E2 zugeführt. Anschließend wird das Kältemittel über Leitung 22 durch den Wärmetauscher E3 geführt. Nach Abzug am kalten Ende des Wärmetauschers E3 wird dieses Kältemittel im Ventil V4 kälteleistend entspannt und anschließend über Leitung 23 erneut dem Wärmetauscher E3 zugeführt. Nach vollständiger Verdampfung und Überhitzung im Wärmetauscher E3 wird das Kältemittel über Leitung 24 wieder der Verdichtereinheit C3 zugeführt.Also, the third, the supercooling of the liquefied natural gas stream serving refrigeration cycle has a single or multi-stage designed compressor unit C3. The compressed by her refrigerant is over the line 20 the heat exchanger E1 and after passage through the heat exchanger E1 via line 21 fed to the heat exchanger E2. Subsequently, the refrigerant is via line 22 passed through the heat exchanger E3. After deduction at the cold end of the heat exchanger E3, this refrigerant is depressurized in the valve V4 and then via line 23 again fed to the heat exchanger E3. After complete evaporation and overheating in the heat exchanger E3, the refrigerant is via line 24 fed back to the compressor unit C3.

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 Kältemittels 24 dienende Kältemittelteilstrom über Leitung 15 dem Hauptstrom des Kältemittels 12 des zweiten Kältekreislaufes zugemischt. Mittels der Regelventile V1 und V2 kann die durch den Kältemittelteilstrom 14 im Wärmetauscher E3' bereitgestellte Wärmeleistung beeinflusst werden.In order to achieve the inventively desired overheating of the refrigerant of the refrigeration circuit serving the subcooling, a partial flow of the refrigerant of the second refrigeration cycle via line 14 supplied to the third heat exchanger E3 and in this against the overheated refrigerant of the third refrigeration cycle off or subcooled. The heat exchange between the two aforementioned streams again takes place preferably in a so-called wound heat exchanger E3 '. Subsequently, the overheating of the refrigerant 24 Serving refrigerant partial flow via line 15 the main flow of the refrigerant 12 of the second refrigeration cycle admixed. By means of the control valves V1 and V2, the through the refrigerant partial flow 14 in the heat exchanger E3 'provided heat output can be influenced.

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.The inventive method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction allows the realization of a sufficiently large overheating of the subcooling of the hydrocarbon-rich fraction serving refrigerant. One as in the aforementioned U.S. Patent 6,742,357 described two-phase feed into a heat exchanger can thus be avoided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0975923 [0002, 0004, 0020] EP 0975923 [0002, 0004, 0020]
  • US 6742357 [0005, 0025] 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.A process for liquefying a hydrocarbon-rich fraction, in particular a natural gas stream, - by indirect heat exchange of the hydrocarbon-rich fraction with the refrigerants of a refrigeration cycle cascade, - wherein at least one of the refrigeration circuits of the subcooling of the liquefied hydrocarbon-rich fraction is used and - the refrigerant of this refrigeration cycle the Circulation compressor is supplied in overheated condition, characterized in that the refrigerant of the supercooling refrigerant circuit is overheated against the refrigerant of the or one of the other refrigeration circuits (E '', E3 ') that a suction temperature of the cycle compressor (C', C3) of -50 ° C or higher. 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.A method according to claim 1, characterized in that the refrigerant of the supercooling refrigerant circuit is overheated against the refrigerant of the or one of the other refrigeration circuits (E '', E3 ') that a suction temperature of the cycle compressor (C', C3) of - 30 ° C or higher is reached. 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').The method of claim 1 or 2, wherein the refrigeration cycle cascade comprises three refrigeration circuits, of which the first of the pre-cooling, the second of the liquefaction and the third of the supercooling of the hydrocarbon-rich fraction to be liquefied, characterized in that the refrigerant of the subcooling refrigeration circuit is overheated against the refrigerant of the refrigeration circuit serving the liquefaction (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).Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the flow rate of that refrigerant which is used for overheating (E '', E3 ') of the refrigerant of the subcooling refrigeration cycle, is controllable (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.Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the heat exchange between the refrigerant to be overheated ( 203 . 23 ) of the subcooling refrigerant circuit and the refrigerant of the or one of the other refrigeration circuits in a wound heat exchanger (E '', E3 ') takes place.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6742357B1 (en) 2003-03-18 2004-06-01 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction

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