DE2242998B1 - Verfahren und anlage zur erzeugung von kaelte mit einem inkorporierten kaskadenkreislauf und einem vorkuehlkreislauf - Google Patents

Verfahren und anlage zur erzeugung von kaelte mit einem inkorporierten kaskadenkreislauf und einem vorkuehlkreislauf

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DE2242998B1 DE19722242998 DE2242998A DE2242998B1 DE 2242998 B1 DE2242998 B1 DE 2242998B1 DE 19722242998 DE19722242998 DE 19722242998 DE 2242998 A DE2242998 A DE 2242998A DE 2242998 B1 DE2242998 B1 DE 2242998B1
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Description

dere in Betracht für sogenannte Base-Soad-Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas für den überseeischen Transport. Ein anderes Anwendungsgebiet der Erfindung ist z. B. die Heliumverflüssigung.
Beim Bau von Base-Load-Anlagen für die Erdgasverflüssigung geht die Entwicklung kostenoptimaler Anlagen dahin, die Kapazität der Verfahrenseinheiten zu vergrößern. Die Kapazität von Verfahrenseinheiten mit einem einzigen Kältekreislauf und somit einem einzigen gegebenenfalls mehrstufigen Kreislaufverdichter ist durch die Kapazitätsgrenze dieses Verdichters beschränkt. Aus diesem Grunde wurde dem Kältekreislauf bereits ein zusätzlicher Vorkühlkreislauf zugeordnet und damit die Verdichterarbeit auf zwei Kreislaufverdichter verteilt (deutsche Offenlegungsschrift 1 960 301).
Danach ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung von Kälte mit einem inkorporierten Kaskadenkreislauf und mit einem Vorkühlkreislauf bekannt, bei dem im inkorporierten Kaskadenkreislauf ein Gemisch als Kältemittel verwendet wird, das verdichtet und mit einem Umgebungskühlmedium gekühlt wird. Dabei als überhitzter Dampf anfallendes Kältemittel wird einer fraktionierten Kondensation zugeführt, bei der als Kondensat anfallendes Kältemittel entspannt, verdampft, erwärmt und zum Verdichter zurückgeführt wird. Im Vorkühlkreislauf wird Kältemittel verdichtet und mit einem Umgebungskühlmedium gekühlt und kondensiert. Dabei als Kondensat anfallendes Kältemittel wird entspannt, verdampft, erwärmt und zum Verdichter zurückgeführt. Dabei durch Verdampfung und Erwärmung gewonnene Kälte trägt zu Abkühlung und Kondensation bei der fraktionierten Kondensation im inkorporierten Kaskadenkreislauf bei.
Während im inkorporierten Kaskadenkreislauf bereits ein Kältemittelgemisch verwendet wird, wird im Vorkühlkreislauf ein einkomponentiges Kältemittel verwendet, das nicht unterkühlt wird. Das hat zur Folge, daß sich beim Wärmeaustausch zwischen den beiden Kältemitteln ihre Abkühlungs- und Erwärmungskurven nicht in wünschenswerter Weise und über die ganze Austauschstrecke einander annähern lassen, so daß eine optimale Nutzung der im Vorkühlkreislauf erzeugten Kälte nicht möglich ist. Dementsprechend soll mit der Erfindung das bekannte Verfahren so verbessert werden, daß ein höherer Wirkungsgrad als bisher erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Vorkühlkreislauf ein Gemisch als Kältemittel verwendet wird, das nach der Kondensation und vor der Entspannung in einem ersten Gegenstromwärmeaustausch mit im inkorporierten Kaskadenkreislauf zum Verdichter zurückströmendem entspanntem und vollständig verdampftem Kältemittel unterkühlt wird, und daß im inkorporierten Kaskadenkreislauf nach Verdichtung und Kühlung mit einem Umgebungskühlmedium als überhitzter Dampf anfallendes Kältemittel in einem vom ersten Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen thermisch getrennten zweiten Gegenstromwärmeaustausch mit im Vorkühlkreislauf unter Verdampfung und Erwärmung zum Verdichter zurückströmendem entspanntem Kältemittel abgekühlt und partiell kondensiert wird, dessen Temperatur beim Eintritt in den zweiten Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen so hoch wie seine Siedepunkttemperatur ist, wobei die Zusammensetzung des Kältemittelgemisches des Vorkühlkreislaufs so gewählt ist, daß im zweiten Gegenstromwärmeaustausch die Abkühlungskurve und die Erwärmungskurve (Temperatur-Enthalpie-Kurven) einander angenähert sind.
Es ist zwar bereits ein Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas mit einem Kältekreislauf und einem zugehörigen Vorkühlkreislauf bekannt, in dem ein Gemisch als Kältemittel verwendet wird, das unterkühlt wird (britische Patentschrift 895 094). Im Kältekreislauf fehlt jedoch die fraktionierte Kondensation des zweikomponentigen Kältemittels. Ferner durchströmt das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs nur einen Wärmeaustauscher, so daß keine thermische Trennung zwischen den beiden Wärmeaustauschvorgängen vor und nach der Entspannung des Kältemittels des Vorkühlkreislaufs vorhanden ist. Aus diesen Gründen läßt sich der erfindungsgemäß erstrebte hohe Wirkungsgrad des Verfahrens nicht erzielen.
Der inkorporierte Kaskadenkreislauf kann ein offener oder geschlossener Kältekreislauf sein. In einem geschlossenen Kältekreislauf erzeugte Kälte kann zur Gasverflüssigung oder zu sonstigen Zwekken verwendet werden. Ein offener Kältekreislauf kann Bestandteil einer Schaltung zur Verflüssigung und/oder Zerlegung eines Gasgemisches sein.
Im ersten und im zweiten Gegenstromwärmeaustausch werden vorteilhafterweise geringe Temperaturdifferenzen erzielt. Im ersten Gegenstromwärmeaustausch wird bei verhältnismäßig hohem Druck Flüssigkeit im Bereich der Unterkühlung abgekühlt und bei verhältnismäßig niedrigem Druck Dampf im Bereich der Überhitzung erwärmt. Dabei sind die spezifischen Wärmen der abgekühlten Flüssigkeit und des erwärmten Dampfes im wesentlichen konstant. Die Abkühlungs- und die Erwärmungskurve sind daher im wesentlichen gerade. Bei Einstellung des dem Verhältnis der spezifischen Wärmen entsprechenden Gegenstromverhältnisses sind daher die Abkühlungs- und die Erwärmungskurve im ersten
4b Gegenstromwärmeaustausch einander angenähert.
Im zweiten Gegenstromwärmeaustausch ergibt sich eine Erhöhung der spezifischen Wärme des Kältemittels des inkorporierten Kaskadenkreislaufs, das abgekühlt wird. Das Kältemittel tritt in den zweiten Gegenstromwärmeaustausch ein als überhitzter Dampf mit einer verhältnismäßig niedrigen spezifischen Wärme und verläßt diesen als Dampf-Flüssigkeits-System mit einer verhältnismäßig hohen spezifischen Wärme. Erfolgt die Abkühlung des Kältemittels bei einem Druck, der erheblich unter seinem kritischen Druck liegt, so ergibt sich die Erhöhung der spezifischen Wärme überwiegend durch eine unstetige Erhöhung am Taupunkt. Für das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs ergibt sich durch die Erwärmung im zweiten Gegenstromwärmeaustausch bei einer geeigneten Zusammensetzung eine Abnahme der spezifischen Wärme, die annähernd der Zunahme der spezifischen Wärme des im Gegenstrom zu kühlenden Kältemittels des inkorporierten Kaskadenkreislaufs entspricht. Bei Einstellung des dem Verhältnis der spezifischen Wärmen der beiden Kältemittel entsprechenden Gegenstromverhältnisses sind daher die Abkühlungs- und die Erwärmungskurve auch im zweiten Gegenstromwärmeaustausch einander angenähert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verläßt das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs, das im wesentlichen mit Siedepunkttemperatur
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in den zweiten Gegenstromwärmeaustausch eintritt, Jedoch können diejenigen Ausführungsformen der diesen im wesentlichen als gesättigter Dampf (mit Erfindung, in denen das Kältemittel des Vorkühl-Taupunkttemperatur), durchläuft also im zweiten kreislaufs den zweiten Gegenstromwärmeaustausch Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen das als überhitzter Dampf verläßt, so ausgelegt werden, Zweiphasengebiet. Infolge geeigneter Zusammenset- 5 daß dieser Aufwand nicht erforderlich ist.
zung des Kältemittels nimmt dabei dessen spezifische Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfin-Wärme stetig ab, wobei die Abnahme annähernd der dung ist der inkorporierte Kaskadenkreislauf geZunahme der spezifischen Wärme des im Gegen- schlossen und wird die erzeugte Kälte zur Abkühlung strom zu kühlenden Kältemittels des inkorporierten und Kondensation eines bei Umgebungstemperatur Kaskadenkreislaufs entspricht. io überhitzten Gasgemisches verwendet, das am zweiten
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform Gegenstromwärmeaustausch beteiligt und dabei abder Erfindung verläßt das Kältemittel des Vorkühl- gekühlt sowie teilweise kondensiert wird. Diese Auskreislaufs, das im wesentlichen mit Siedepunkttempe- gestaltung der Erfindung ist insbesondere für die ratur in den zweiten Gegenstromwärmeaustausch Verflüssigung von Erdgas geeignet, das verhältniseintritt, diesen als überhitzter Dampf. Es wird also 15 mäßig reich an schwerer siedenden Bestandteilen ist im wesentlichen als Flüssigkeit im oder nahezu im und mit einem mittleren Druck von z. B. 40 ata ange-Siedezustand zugeführt, zunächst vollständig ver- liefert wird, oder bei der Verflüssigung von Erdgas, dampft und dann in einem Bereich überhitzten das verhältnismäßig arm an schwerer siedenden BeDampfes weiter erwärmt. Das Kältemittel durchläuft standteilen ist und vor Eintritt in den zweiten Gegenalso im zweiten Gegenstromwärmeaustausch im we- 20 Stromwärmeaustausch auf einen verhältnismäßig hosentlichen das Zweiphasengebiet, in dem seine spezi- hen Druck von z. B. 60 ata verdichtet wird,
fische Wärme verhältnismäßig hoch ist, und darauf Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfüttern Gebiet überhitzten Dampfes, in dem seine spezi- rungsbeispiel an Hand eines in der Zeichnung schefische Wärme verhältnismäßig niedrig ist. Da die Er- matisch dargestellten vereinfachten Flußdiagramms wärmung des Kältemittels bei einem verhältnismäßig 25 für ein Gasverflüssigungsverfahren mit geschlosseniedrigen Druck erfolgt, ergibt sich die Abnahme sei- nem inkorporiertem Kaskadenkreislauf näher erläuner spezifischen Wärme überwiegend durch eine un- tert.
stetige Abnahme am Taupunkt. Durch geeignete Zu- Gemäß der Zeichnung hat die vorgesehene Anlage sammensetzung des Kältemittels des Vorkühlkreis- einen ersten Wärmeaustauscher 1 und einen zweiten laufs kann seine spezifische Wärme im Zweiphasen- 30 Wärmeaustauscher 2 sowie weitere Wärmeaustaugebiet hinsichtlich ihrer Höhe und ihres Verlaufs, scher 3, 4, 5 und 6 sowie einen Speicherbehälter? für seine spezifische Wärme in dem durchlaufenen Be- verflüssigtes Gas. Der Wärmeaustauscher 1 hat zwei reich überhitzten Dampfes und seine Taupunkttem- Strömungskanäle 11 und 12, der Wärmeaustauperatur so bemessen werden, daß die Abnahme sei- scher 2 hat zwei Strömungskanäle 13 und 14, der ner spezifischen Wärme annähernd der Zunahme der 35 Wärmeaustauscher 3 hat zwei Strömungskanäle IS spezifischen Wärme des im Gegenstrom zu kühlen- und 16, der Wärmeaustauscher 4 hat fünf Strömungsden Kältemittels des inkorporierten Kaskadenkreis- kanäle 17,18,19, 20 und 21, der Wärmeaustauscher 5 laufs entspricht. , hat vier Strömungskanäle 22, 23, 24 und 25, und der
Das im wesentlichen mit Siedepunkttemperatur in Wärmeaustauscher 6 hat drei Strömungskanäle 26, 27
den zweiten Gegenstromwärmeaustausch eintretende 40 und 28.
Kältemittel des Vorkühlkreislaufs fällt bei der Ent- Über eine Leitung 30 wird getrocknetes und vorspannung im wesentlichen als Flüssigkeit im oder na- gereinigtes Erdgas mit Umgebungstemperatur von hezu im Siedezustand an, so daß bei der Entspan- etwa 25° C, einem Druck von etwa 40 ata und einer nung keine Verdampfungsverluste auftreten, weshalb Zusammensetzung von etwa 85 Molprozent Methan, die Wirkung der Unterkühlung im Vorkühlkreislauf 45 10 Molprozent Äthan und 5 Molprozent Propan in optimal ist. die Anlage eingeführt und durchläuft zunächst der
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfin- Reihe nach die Strömungskanäle 16, 21, 25 und 28
dung wird im Vorkühlkreislauf das gesamte oder na- der Wärmeaustauscher 3 bis 6. Im Wärmeaustau-
hezu das gesamte auf den Druck des Kältemittels bei scher 3 wird es bis auf etwa — 55° C abgekühlt und
der Unterkühlung im ersten Gegenstromwärmeaus- 50 dabei partiell kondensiert. Im Wärmeaustauscher 4
tausch verdichtete Kältemittel mit dem Umgebungs- wird es weiter auf etwa — 80° C abgekühlt und da-
kühlmedium kondensiert. In diesem Falle wird ferner bei im wesentlichen vollständig kondensiert. In den
zweckmäßigerweise so verfahren, daß sich das Kälte- Wärmeaustauschern 5 und 6 wird es etwa auf seine
mittel des Vorkühlkreislaufs nach der Kondensation Siedetemperatur bei atmosphärischem Druck, also
mit dem Umgebungskühlmedium im wesentlichen im 55 auf etwa — 155° C unterkühlt. Dann wird es in
Siedezustand befindet. einer Drossel 31 auf etwa atmosphärischen Lager-
Im Vorkühlkreislauf ist für die Verdichtung des druck entspannt, wobei im wesentlichen keine VerKältemittels im Zweiphasengebiet ein dem Fach- dampfungsverluste auftreten, und in den Speicherbemann geläufiges Verfahren geeignet, bei dem das halter 7 geleitet.
Kältemittel in wenigstens zwei Stufen verdichtet und 60 Ferner sind ein Vorkühlkreislauf und ein inkorpo-
in wenigstens einem Zwischenkühler und einem rierter Kaskadenkreislauf vorgesehen. Das Kältemit-
Nachkühler gekühlt wird. Im Zwischenkühler fällt tel des inkorporierten Kaskadenkreislaufs enthält
ein Dampf-Flüssigkeits-System an, das in einem Pha- etwa 15 Molprozent Stickstoff, 50 Molprozent Me-
sentrenner in Dampf und Flüssigkeit getrennt wird. than, 30 Molprozent Äthan und 5 Molprozent Pro-
Der dabei erhaltene Dampf wird der nächsten Ver- 65 pan. Es wird in einer zweiten Verdichterstufe 32 auf
dichterstufe zugeführt, und die dabei erhaltene Flüs- etwa 35 ata verdichtet und in einem Nachkühler 33
sigkeit wird auf den Enddruck dieser Verdichterstufe mit Kühlwasser gekühlt. Vom Nachkühler 33 wird es
gepumpt und in den nachfolgenden Kühler geleitet. als überhitzter Dampf abezogen und durchläuft dann
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den Strömungskanal 14 des zweiten Wärmeaustau- Zuammensetzung von etwa K) Molprozeni Methan, schcrs 2. Im zweiten Wärmeaustauscher 2 wird es auf 50 Molprozent Äthan und 40 Molprozent Propan. Im etwa — 55 - C abgekühlt und dabei partiell kondcn- Vorkühlkreislauf tritt das Kältemittel in die erste sicrt. Nach Verlassen des zweiten Wärmeaustau- Verdichterstufe 50 mit einem Druck von etwa 7 ata sellers 2 wird es in einen Phasentrenner 34 geleitet. 5 als überhitzter Dampf ein, in der es auf etwa 20 ata Das Kältemittel, das als Flüssigkeit vom Phasentren- verdichtet wird. Nach Verlassen der ersten Verner 34 abgezogen wird, durchläuft den Strömungska- dichterstufe 50 wird es in einem Zwischenkühler 51 nal 19 des Wärmeaustauschers 4 im Gleichstrom zum mit Kühlwasser gekühlt. Vom Zwischenkühler 51 Erdgas, wobei es unterkühlt wird. Nach Verlassen wird es als leicht überhitzter Dampf abgezogen und des Wärmeaustauschers 4 wird es in zwei Teile auf- io dann in einer zweiten Verdichterstufe 55 auf etwa geteilt. Der eine Teil wird in einer Drossel 35 auf 40 ata verdichtet, worauf es in den Nachkühler 54 einen Mitteldruck von etwa 17 ata entspannt. Das geleitet wird, in dem es mit Kühlwasser gekühlt wird, entspannte Kältemittel durchläuft der Reihe nach Vom Nachkühler 54 wird es im wesentlichen als den Strömungskanal 18 des Wärmeaustauschers 4 im Flüssigkeit im oder nahezu im Siedezustand abgezo-Gegenstrom zum Erdgas, wobei es partiell ver- 15 gen, worauf es den Strömungskanal 11 des ersten dampft, und den Strömungskanal 15 des Wärmeaus- Wärmeaustauschers 1 im Gegenstrom zu dem durch tauschers 3, wobei es total verdampft und überhitzt den Strömungskanal 12 strömenden vollständig verwird. Als überhitzter Dampf wird das auf den Mittel- dampften Kältemittel des inkorporierten Kaskadendruck entspannte Kältemittel schließlich zum Ein- kreislaufs durchläuft, wobei es unterkühlt wird. Nach gang der zweiten Verdichterstufe 32 zurückgeführt. 20 Verlassen des ersten Wärmeaustauschers 1 wird das Der andere Teil durchläuft den Strömungskanal 23 Kältemittel des Vorkühlkreislaufs in einer Drossel 56 des Wärmeaustauschers 5 im Gleichstrom zum Erd- auf etwa 7 ata entspannt. Von der Drossel 56 wird es gas. wobei er weiter unterkühlt wird. Nach Verlassen im wesentlichen als Flüssigkeit im oder nahezu im des Wärmeaustauschers 5 wird er in einer Drossel 37 Siedezustand abgezogen, worauf es den Strömungsauf etwa 7 ata entspannt. 25 kanal 13 des zweiten Wärmeaustauschers 2 im Ge-
Das Kältemittel, das als Dampf vom Phasentren- genstrom zum den Strömungskanal 14 durchströ-
ner 34 abgezogen wird, durchläuft der Reihe nach menden Kältemittel des inkorporierten Kaskaden-
und jeweils im Gleichstrom zum Erdgas zunächst den kreislaufs durchläuft, wobei es total verdampft und
Strömungskanal 20 des Wärmeaustauschers 4, wobei überhitzt wird. Den zweiten Wärmeaustauscher 2
es partiell kondensiert wird, dann den Strömungska- 30 verläßt es als überhitzter Dampf, worauf es schließ-
nal 24 des Wärmeaustauschers 5, wobei es total kon- Hch zum Eingang der ersten Verdichterstufe 50 zu-
densiert wird, und schließlich den Strömungskanal rückgeführt wird.
27 des Wärmeaustauschers 6, wobei es unterkühlt Als Verfahren mit zwei Kreisläufen kommt das erwird. Nach Verlassen des Wärmeaustauschers 6 wird findungsgemäße Verfahren insbesondere dann in Bees in einer Drossel 38 auf etwa 7 ata entspannt. Das 35 tracht, wenn für eine Verfahrenseinheit eine hohe entspannte Kältemittel durchläuft den Strömungska- Kapazität vorgesehen ist, so daß die Kapazität eines nal 26 des Wärmeaustauschers 6 im Gegenstrom zum einzigen Verdichters bei kostenoptimaler Größe Erdgas, wird mit dem von der Drossel 37 abgezoge- nicht ausreicht. Auch ist ein Verfahren mit zwei Vernen Kältemittel vereinigt und durchläuft dann der dichtem bei der Verwendung einer Antriebskombi-Reihe nach zuerst den Strömungskanal 22 des War- 40 nation aus einer Gasturbine und einer Dampfturbine meaustauschers 5 und dann den Strömungskanal 17 zweckmäßig, bei der heiße Abgase der Gasturbine im des Wärmeaustauschers 4 jeweils im Gegenstrom Dampferzeuger verwendet werden, wobei ein hoher zum Erdgas und dann den Strömungskanal 12 des Wirkungsgrad erzielt wird. Gemäß der Erfindung ersten Wärmeaustauschers 1. Beim Eintritt in den er- werden in den warmen Wärmeaustauschern der Ansten Wärmeaustauschers 1 ist es im wesentlichen voll- 45 lage geringe Temperaturdifferenzen erzielt, wie sie ständig verdampft. Nach Verlassen des ersten War- bisher bei Verfahren mit einer inkorporierten Kasmeaustauschers 1 tritt es in die der zweiten Ver- kade nicht erreicht worden sind. Im Vorkühlkreislauf dichterstufe 32 vorgeschaltete erste Verdichterstufe wird eine optimale Unterkühlung erzielt, was in 39 ein, in der es auf etwa 17 ata verdichtet wird. Das einem Vorkühlkreislauf mit einem einkompon entigen verdichtete Kältemittel wird in einem Zwischenküh- 50 Kältemittel unmöglich ist. Der hohe Wirkungsgrad ler 40 mit Kühlwasser gekühlt und schließlich zum des Vorkühlkreislaufs und die geringen Temperatur-Eingang der zweiten Verdichterstufe 32 zurückge- differenzen in den warmen Wärmeaustauschern fühführt. ren zu einem hohen Gesamtwirkungsgrad des Ver-
Das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs hat eine fahrens.
Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen
COPY

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erzeugung von Kälte mit wenigstens einem inkorporierten Kaskadenkreislaüf und mit wenigstens einem Vorkühlkreislauf, bei dem im inkorporierten Kaskadenkreislauf ein Gemisch als Kältemittel verwendet wird, das verdichtet und mit einem Umgebungskühlmedium gekühlt wird, wobei als überhitzter Dampf anfallendes Kältemittel einer fraktionierten Kondensation zugeführt wird, bei der als Kondensat anfallendes Kältemittel entspannt, verdampft, erwärmt und zum Verdichter zurückgeführt wird, und bei dem im Vorkühlkreislauf Kältemittel verdichtet; mit einem Umgebungskühlmedium gekühlt und kondensiert wird, wobei als Kondensat anfallendes Kältemittel entspannt, verdampft, erwärmt und zum Verdichter zurückgeführt wird, wobei durch Verdampfung und Erwärmung gewonnene Kälte zu Abkühlung und Kondensation bei der fraktionierten Kondensation im inkorporierten Kaskadenkreislauf beiträgt, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorkühlkreislauf ein Gemisch als Kältemittel verwendet wird, das nach der Kondensation und vor der Entspannung in einem ersten Gegenstromwärmeaustausch mit im inkorporierten Kaskadenkreislauf zum Verdichter zurückströmendem, entspanntem und vollständig verdampftem Kältemittel unterkühlt wird, und daß das im inkorporierten Kaskadenkreislauf nach der Verdichtung und Kühlung mit einem Umgebungskühhnedium als überhitzter Dampf anfallende Kältemittel in einem vom ersten Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen thermisch getrennten zweiten Gegenstromwärmeaustausch mit im Vorkühlkreislauf unter Verdampfung und Erwärmung zum Verdichter zurückströmendem entspanntem Kältemittel abgekühlt und partiell kondensiert wird, dessen Temperatur bei Eintritt in den zweiten Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen so hoch wie seine Siedepunkttemperätür ist, wobei die' Zusammensetzung des Kältemittelgemisches des Vorkühlkreislaufs so gewählt ist, daß im zweiten Gegenstromwärmeaustausch die Abkühlungs- und die Erwärmungskurve (Temperatur-Enthalpie-Kurven) einander angenähert sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs den zweiten Gegenstromwärmeaustausch im wesentlichen als gesättigter Dampf verläßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs den zweiten Gegenstromwärmeaus-· tausch als überhitzter Dampf verläßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorkühlkreislauf im wesentlichen das gesamte auf den Druck des Kältemittels bei der Unterkühlung im ersten Gegenstromwärmeaustausch verdichtete Kälte-, mittel durch das Umgebungskühlmedium kondensiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kältemittel des Vorkühlkreislaufs nach der Kondensation durch das Umgebungskühhnedium im wesentlichen im Siedezustand befindet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der inkorporierte Kaskadenkreislauf geschlossen ist und die erzeugte Kälte zur Abkühlung und Kondensation eines bei Umgebungstemperatur überhitzten Gasgemisches verwendet wird, das wenigstens zum Teil am zweiten Wärmeaustausch beteiligt und dabei abgekühlt sowie teilweise kondensiert wird.
7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer inkorporierten Kaskade, welche einen Verdichter mit einem durch Ümgeb'ungskühlmedium betriebenem Kühler und eine oder mehrere Stufen mit jeweils einem Phasentrenner, einem Wärmeaustauscher und einer Entspannungsdrossel aufweist, wobei die Ausgangsseite des Verdichters über einen ersten Strömungskanal eines zweiten Wärmeaustauschers mit dem Eingang des Phasentrenners der ersten Stufe verbunden ist, und mit einem Vorkühlkreislauf, welcher einen Verdichter mit einem durch Umgebungskühlmedium betriebenen Kühler und eine Entspannungsdrossel aufweist, wobei der Ausgang der Entspännungsdrossel über einen zweiten Strömungskanal des zweiten Wärmeaustauschers mit der Eingangsseite des Verdichters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungskänal (14) und der zweite Strömungskanal (13) des zweiten Wärmeaustauschers (2) in Gegenstromführung angeordnet sind, so daß der Eingang des Phasentrenners (34) der ersten Stufe der inkorporierten Kaskade und der Ausgang der Entspännungsdrossel (56) des Vorkühlkreislaufs mit dem einen Ende des zweiten Wärmeaustauschers (2) sowie die Ausgangsseite des Verdichters (32) der inkorporierten Kaskade und die Eingangsseite des Verdichters (50) des Vorkühlkreislaufs mit dem anderen Ende des zweiten Wärmeaustausehers (2) verbunden sind, und daß die Eingangsseite des Verdichters (39) der inkorporierten Kaskade über einen ersten Strömungskanal (12) eines ersten Wärmeaustausehers (1) und wenigstens über einen weiteren Wärmeaustauscher (4, 5) mit dem Ausgang der Entspannungsdrossel (37) wenigstens einer Stufe verbunden ist und daß die Ausgangsseite des Verdichters (55) des Vorkühlkreislaufs über einen zweiten Strömungskanal (11) des ersten Wärmeaustauschers (1) mit dem Eingang der Entspannungsdrossel (56) des Vorkühlkreislaufs verbunden ist, wobei der erste Strömungskanal (12) und der zweite Strömungskanal (11) des ersten Wärmeaustauschers (1) in Gegenstromführung angeordnet sind, so daß die Eingangsseite des Verdichters (39) der inkorporierten Kaskade und die Ausgangsseite des Verdichters (55) des Vorkühlkreilaufs mit dem einen Ende des ersten Wärmeaustauschers (1) sowie ein weiterer Wärmeaustauscher (4) der inkorporierten Kaskade und der Eingang der Entspannungsdrossel (56) des Vorkühlkreislaufs mit dem anderen Ende des ersten Wärmeaustauschers (1) verbunden sind, und daß der erste Wärmeaustauscher (1) und der zweite Wärmeaustauscher (2) im wesentlichen thermisch voneinander getrennt sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung von Kälte. Sie kommt insbeson-
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