DE2319803C3 - Verfahren zum Verflüssigen von tiefsiedenden Gasgemischen - Google Patents
Verfahren zum Verflüssigen von tiefsiedenden GasgemischenInfo
- Publication number
- DE2319803C3 DE2319803C3 DE2319803A DE2319803A DE2319803C3 DE 2319803 C3 DE2319803 C3 DE 2319803C3 DE 2319803 A DE2319803 A DE 2319803A DE 2319803 A DE2319803 A DE 2319803A DE 2319803 C3 DE2319803 C3 DE 2319803C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- phase separation
- heat exchange
- gas mixture
- liquefied
- circulating medium
- 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.)
- Expired
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000009835 boiling Methods 0.000 title claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 22
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 10
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000004172 nitrogen cycle Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- F25J1/003—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
- F25J1/0002—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
- F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
-
- 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
- F25J1/005—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 expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
-
- 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
- F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
- F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
- F25J1/0072—Nitrogen
-
- 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
- F25J1/0203—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 single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0204—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 single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR 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
- F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
- F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
-
- 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
- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
- F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
- F25J1/0277—Offshore use, e.g. during shipping
-
- 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.
- F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
- F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
-
- 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
- F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
- F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
- F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
-
- 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
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
-
- 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
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/30—Compression of the feed 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
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank
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)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
50
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen von tiefsiedenden Gasgemischen, bei denen der
Phasenübergang gasförmig/flüssig in einem Temperaturintervall erfolgt, mit Hilfe eines geschlossenen Kältekreislaufs,
in dem ein Kreislaufmedium verdichtet, gekühlt, entspannt und im indirekten Wärmetausch mit
zu verflüssigendem Gasgemisch und Kreislaufmedium wieder angewärmt wird und die Verflüssigung durch
zweistufigen Wärmetausch des Gasgemisches mit dem so
Kreislaufmedium erfolgt, wobei in der ersten Stufe das Gasgemisch durch Wärmetausch mit isenthalp entspanntem,
mindestens teilweise verflüssigtem Kreislaufmedium zu einem Teil und in der zweiten Stufe das
Gasgemisch bei tieferen Temperaturen als in der ersten Stufe durch Wärmetausch mit isentrop entspanntem
gasförmigem Kreislaufmedium zu einem weiteren Teil verflüssigt wird, nach Patent 22 61 886.
Dieses Verfahren stellt zwar eine einfache und energiesparende Lösung zum Verflüssigen eines in
zeitlich konstanten Mengen anfallenden Gasgemisches dar, besitzt jedoch den Nachteil, daß es nicht in der Lage
ist, die Kälteproduktion an einen zeitlich unterschiedlichen Kältebedarf anzupassen, d. L·, es ist nicht ohne
weiteres in der Lage, beispielsweise weniger Kalt? zu
erzeugen, wenn die zur Verflüssigung anfallende Gasgemischmenge kleiner wird bzw. umgekehrt, bei
vermehrt anfallender Menge an zu verflüssigendem. Gasgemisch die Kälteproduktion entsprechend zu
erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und energiesparendes Verfahren zum Verflüssigen
von tiefsiedenden Gasgemischen zu entwikkeln, dessen Kälteleistung auf einfache Weise einem
zeitlich unterschiedlichen Kältebedarf angepaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das isenthalp
entspannte Kreislaufmedium einer Phasentrennung unterzogen wird und daß bei geringem Kältebedarf ein
Teil der bei der Phasentrennung anfallenden flüssigen Fraktion gespeichert wird, während bei großem
Kältebedarf mindestens ein Teil der gespeicherten flüssigen Fraktion erneut in den Kreislauf eingespeist
wird.
Im Normalbetrieb des Verfahrens, wenn also die zur Verflüssigung anfallende Menge eines Gasgemisches
zeitlich konstant: ist, wird die bei der — z. B. in einem Abscheider erfolgten — Phasentrennung des isenthalp
entspannten Teilstroms des Kreislaufmediums anfallende flüssige Fraktion vollständig im Wärmeaustausch mit
dem zu verflüssigenden Gasgemisch verdampft und teilweise erwärmt
Sobald jedoch der Kältebedarf des Verfahrens sinkt, d. h, die pro Zeiteinheit zur Verflüssigung anfallende
Menge des Gasgemisches abnimmt, wird nunmehr ein Teil der bei der Phasentrennung anfallenden flüssigen
Fraktion gespeichert Durch diese Maßnahme wird die umgewälzte Menge an Kreislaufmedium verringert was
zur Folge hat, daß der Kreislaufkompressor nur eine entsprechend geringere Verdichtung des Kreislaufmediums
ermöglicht, so daß die Kälteleistung des Kreislaufs insgesamt geringer wird. Zur Speicherung
kann hierbei, falls die Phasentrennung in einem Abscheider erfolgt der Abscheider selbst und/oder ein
gesonderter Speicherbehälter herangezogen werden.
Sobald jedoch der Kältebedarf des Verfahrens wieder zunimmt d. h, die pro Zeiteinheit anfallende Menge des
zu verflüssigenden Gasgemisches sich wieder vergrößert, wird zumindest ein Teil des, z. B. im Abscheider
selbst und/oder in einem gesonderten Speicherbehälter, gespeicherten flüssigen Kreislaufmediums erneut in den
Kreislauf eingespeist
Diese Maßnahme bringt zwei wesentliche Vorteile. Einmal kann deirn Kreislauf sofort Kälte in Form von
flüssigem Kreislaufmedium zur Verfügung gestellt werden und zum anderen hat die erneute Einspeisung
von Kreislaufmedium in den Kreislauf eine Vermehrung der umgewälzten Menge an Kreislaufmedium zur Folge,
was den Kreislaufkompressor zu einer verstärkten Verdichtung des Kreislaufmediums zwingt, d.h., der
Kreislauf selbst produziert nunmehr auch wieder mehr Kälte.
Das erfindungsgemäße Verfahren, das konstruktiv besonders einfach durchführbar, flexibel und sehr
wirtschaftlich ist, eignet sich besonders vorteilhaft zur Rückverflüssigung von verdampftem stickstoffhaltigen
Erdgas beim Transport in einem Tankschiff. Gerade beim Transport von flüssigem Erdgas über größere
Strecken ändern sich die Verdampfungsverluste an Erdgas, dh, die zur Rückvsrflüssigung anfallenden
Erdgasmengen permanent, da das flüssige tiefsiedende Speichergut einer sich ständig ändernden Umgebung,
wie z. B. einem sich ständig ändernden atmosphärischen
Druck, sich ständig ändernden Umgebungstemperaturen sowie ständigen Schiffsbewegungen ausgesetzt
ist, Einflüssen also, die zu einer sich ständig ändernden
Verdampfung eines Teiles des gespeicherten flüssigen Erdgases sehr wesentlich mit beitragen. Nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung wird die bei der ,;i Phasentrennung anfallende kalte gasförmige Fraktion
ti dem zum Wärmeanstausch mit dem zu verflüssigenden is
f- Gasgemisch herangezogenen Teil der kondensierten £ Fraktion unmittelbar nach dessen vollständiger Verfe dampfung erneut zugemischt, so daß auch die
?! gespeicherte Kälte der bei der Phasentrennung g>
anfallenden gasförmigen Fraktion dem zu verflüssigen-I-. den Gasgemisch zur Verfügung gestellt werden kann.
ψ- Der wesentlichste der Erfindung zugrundeliegende
:''■ Gedanke, nämlich ein Teil der in einem geschlossenen
;■ i Kreislauf produzierten Kälte bei geringem Kältebedarf
in Form von flüssigem Kreislaufmedium zu speichern ■ und bei größerem Kältebedarf dem Kreislauf erneut in
;/: Form von flüssigem Kreislaufmedium zur Verfügung zu
stellen, ist besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit dem in der Hauptpatentanmeldung offenbarten Kältekreislauf. Er ist jedoch nicht auf diesen speziellen
: Kältekreislauf beschränkt, sondern er ist grundsätzlich auch bei jedem Kältekreislauf zum Verflüssigen eures
tiefsiedenden Gases anwendbar.
Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Gemäß der Figur wird in einem Speicherbehälter 20 für flüssiges stickstoffhaltiges Erdgas verdampftes
Erdgas über Leitung 21 mittels des Gebläses 22 abgezogen auf etwa 13 bar verdichtet, im Wärmetauscher 24 im Wärmeaustausch mit isenthalp und
isentrop entspanntem Kreislaufgas zumindest teilweise verflüssigt und einem Abscheider 25 zugeführt, aus dem
eine bei diesem Wärmeaustausch bis zu einer bestimmten einstellbaren tiefen Temperatur von beispielsweise
95 K nicht verflüssigte stark mit Stickstoff angereicherte Teilfraktion über Leitung 26 z. B. als Brenngas
abgezogen wird, während die flüssige Restfraktion über Leitung 27 erneirt dem Speicherbehälter 20 zugeführt
wird.
Die zur Verflüssigung des anfallenden Erdgases erforderliche Kälte wird in einem geschlossenen
Stickstoffkreislauf erzeugt, wobei der Stickstoff in den Kompressoren 28 und 29 sowie in dem Bremsgebläse 30
auf den im Normalbetrieb erforderlichen Kreislaufdruck von etwa 45 bar verdichtet wird. Zur Abführung
der Kompressionswärme ist jedem Verdichter je ein
Im Wärmeaustauscher 34 wird der komprimierte Stickstoff im Wärmeaustausch mit sich selbst auf etwa
167 K gekühlt und anschließend in zwei Teilströme aufgeteilt
Der eine Teilstrom wird in der Turbine 35 isentrop auf
etwa 4,5 bar entspannt und unter einer Temperatur von etwa 93 K dem Wärmeaustauscher 24 zugeführt, in dem
er unter Abgabe der zum Verflüssigen des Erdgases erforderlichen Spitzenkälte auf etwa 103 K angewärmt
wird.
Aus dem mittleren Bereich des Wärmeaustauschers 24 wird dieser nunmehr teilweise erwärmte Teilstrom
abgezogen, im Wärmeaustauscher 36 weiter angewärmt und schließlich dem Eingang des Niederdruckkompressors 28 zugeführt
Die im Wärmeaustauscher 36 gekühlte zweite Fraktion wird im Drosselventil 37 auf etwa 10 bar
entspannt und anschließend im Abscheider 38 einer Phasentrennung unterzogen.
Die bei der Phasentrennung anfallende flüssige Fraktion wird im Normalbetrieb vollständig über die
Leitung 39 abgezogen und bei einer Temperatur von etwa 103 K dem oberen Abschnitt des Wärmeaustauschers 24 zugeführt, in dem sie im Wärmeaustausch
mit Erdgas zunächst vollständig verdampft und daraufhin mit der im Abscheider 38 anfallenden
gasförmigen Fraktion, die über Leitung 40 abgezogen wird, vereint wird. Beide Fraktionen zusammen werden
im Wärmeaustauscher 34 auf Umgebungstemperatur angewärmt und schließlich dem Eingang des Mitteldruckkompressors 29 zugeleitet, in dem sie gemeinsam
mit dem ersten Teilstrom weiter verdichtet werden.
Für den Fall, daß die zu verflüssigende Erdgasmenge
abnimmt, also der Kältebedarf geringer wird, wird ein Teil der im Abscheider 38 anfallenden flüssigen Fraktion
im Abscheider 38 durch Schließen des Ventils 41 aufgestaut d. h. gespeichert Hierdurch verringert sich
die im Kreislauf umgewälzte Stickstoffmenge, was wiederum zur Folge hat, daß die Kreislaufkompressoren
nur ein niedrigeres Druckniveau erreichen, so daß die Kälteleistung des Kreislaufs insgesamt geringer und
somit an den verminderten Kältebedarf angepaßt ist
Umgekehrt wird, sobald der Kältebedarf steigt, also
sich die zu verflüssigende Erdgasmenge vergrößert gespeicherter flüssiger Stickstoff aus dem Abscheider 38
durch weiteres Öffnen des Ventils 41 in Leitung 39 in den Kreislauf eingespeist Durch diese Maßnahme wird
einerseits dem Kältekreislauf sofort zusätzliche Kälte in Form von flüssigem Stickstoff zur Verfügung gestellt,
während andererseits durch die nunmehr wieder vergrößerte umzuwälzende Menge an Kreislaufmedium
in den Kreislaufkompressoren eine stärkere Kompression des Kreislaufmediums erfolgt, wodurch die
Kälteleistung des Kreislaufs insgesamt wieder erhöht wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Verflüssigen von tief siedenden Gasgemischen, bei denen der Phasenübergang
gasförmig/flüssig in einem Temperaturintervall erfolgt, mit Hilfe eines geschlossenen Kältekreislaufs,
in dem ein Kreislaufmedium verdichtet, gekühlt, entspannt und im indirekten Wärmetausch
mit zu verflüssigendem Gasgemisch und Kreislauf- ι ο medium wieder angewärmt wird und die Verflüssigung
durch zweistufigen Wärmetausch des Gasgemisches mit dem Kreislaufmedium enolgt, wobei
in der ersten Stufe das Gasgemisch durch Wärmetausch mit isenthalp entspanntem, mindestens is
teilweise verflüssigtem Kreislaufmedium zu einem Teil und in der zweiten Stufe das Gasgemisch bei
tieferen Temperaturen als in dir ersten Stufe durch
Wärmetausch mit isentrop entspanntem gasförmigem Kreislaufmedium zu einem weiteren Teil
verflüssigt wird, nach Patent 22 61 886, dadurch
gekennzeichnet, daß das isenthalp entspannte Kreislaufmedium (37) einer Phasentrennung (38)
unterzogen wird und daß bei geringem Kältebedarf ein Teil der in der Phasentrennung anfallenden
flüssigen Fraktion (39) gespeichert wird, während bei großem Kältebedarf mindestens ein Teil der
gespeicherten flüssigen Fraktion erneut in den Kreislauf eingespeist wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Phasentrennung ein Abscheider
(38) herangezogen und bei geringem Kältebedarf ein Teil der bei der Phasentrennung anfallenden
flüssigen Fraktion im Abscheider (38) selbst gespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringem Kältebedarf
zumindest ein Teil der bei der Phasentrennung anfallenden flüssigen Fraktion (39) in einem
gesonderten Speicherbehälter gespeichert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Phasentrennung
anfallende gasförmige Fraktion (40) mit der bei der Phasentrennung anfallenden flüssigen Fraktion
(39) nach deren im Wärmetausch mit dem zu verflüssigenden Gasgemisch erfolgten vollständigen
Verdampfung erneut vermischt wird.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2319803A DE2319803C3 (de) | 1973-04-18 | 1973-04-18 | Verfahren zum Verflüssigen von tiefsiedenden Gasgemischen |
NO2937/73A NO133287C (de) | 1972-12-18 | 1973-07-19 | |
JP8326773A JPS5632539B2 (de) | 1972-12-18 | 1973-07-25 | |
US393331A US3874185A (en) | 1972-12-18 | 1973-08-31 | Process for a more efficient liquefaction of a low-boiling gaseous mixture by closely matching the refrigerant warming curve to the gaseous mixture cooling curve |
NL7315311A NL7315311A (de) | 1972-12-18 | 1973-11-08 | |
FR7341965A FR2210752B1 (de) | 1972-12-18 | 1973-11-26 | |
GB5835673A GB1395270A (en) | 1972-12-18 | 1973-12-17 | Liquefaction of low-boiling point gas mixtures |
SE7317101A SE395315B (sv) | 1972-12-18 | 1973-12-18 | Sett att gora gasblandningar med lag kokpunkt flytande |
IT54375/73A IT1002519B (it) | 1972-12-18 | 1973-12-18 | Procedimento per liquefare miscugli gassosi a basso punto di ebol lizione |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2319803A DE2319803C3 (de) | 1973-04-18 | 1973-04-18 | Verfahren zum Verflüssigen von tiefsiedenden Gasgemischen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2319803A1 DE2319803A1 (de) | 1974-11-07 |
DE2319803B2 DE2319803B2 (de) | 1982-01-07 |
DE2319803C3 true DE2319803C3 (de) | 1982-10-14 |
Family
ID=5878591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2319803A Expired DE2319803C3 (de) | 1972-12-18 | 1973-04-18 | Verfahren zum Verflüssigen von tiefsiedenden Gasgemischen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2319803C3 (de) |
-
1973
- 1973-04-18 DE DE2319803A patent/DE2319803C3/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS-ERMITTELT |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2319803A1 (de) | 1974-11-07 |
DE2319803B2 (de) | 1982-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2438443C2 (de) | Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas | |
DE69527351T2 (de) | Verflüssigungsverfahren | |
DE2800742C2 (de) | Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte oder zum Verflüssigen von Gasen | |
DE952908C (de) | Verfahren zur Zerlegung von Luft | |
DE1960515B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Verfluessigen eines Gases | |
DE1551612B1 (de) | Verfluessigungsverfahren fuer Gasgemische mittels fraktionierter Kondensation | |
DE1915218B2 (de) | Verfahren und vorrichtung zum verfluessigen von erdgas | |
DE555818C (de) | Verfahren zum Zerlegen tiefsiedender Gasgemische unter Verwendung von Kaeltespeichern | |
DE1229561B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen von Luft durch Verfluessigung und Rektifikation mit Hilfe eines Inertgaskreislaufes | |
DE19937623B4 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
DE1289061B (de) | Verfahren zur Tieftemperatur-Kaelteerzeugung | |
WO2003106906A1 (de) | Verfahren zum verflüssigen eines kohlenwasserstoff-reichen stromes mit gleichzeitiger gewinnung einer c3+-reichen fraktion mit hoher ausbeute | |
DE1551557C3 (de) | Verfahren zur Anpassung eines im Normalbetrieb mit konstanter Menge gelieferten Produktgases an schwankenden Bedarf und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE19612173C1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes | |
DE69808087T2 (de) | Zweistufiges kaltekreislauf mit multikomponent kaltemittel | |
DE2440215A1 (de) | Verfahren zum verfluessigen und unterkuehlen eines tiefsiedenden gases | |
DE102006021620B4 (de) | Vorbehandlung eines zu verflüssigenden Erdgasstromes | |
DE2319803C3 (de) | Verfahren zum Verflüssigen von tiefsiedenden Gasgemischen | |
DE1960301B2 (de) | Verfahren und einrichtung zum verfluessigen und unterkuehlen eines methanreichen verbrauchsgasstromes | |
DE3225300C2 (de) | ||
DE69402745T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Sauerstoff und/oder Stickstoff unter Druck | |
DE69410040T2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von wenigstens einem durch Zerlegung von Luft gewonnenem Gas unter Druck | |
DE2009401A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen tiefsie dender Gase | |
DE19707475A1 (de) | Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes | |
DE2260516A1 (de) | Verfahren zur kompensation der kaelteverluste beim speichern von verfluessigten tiefsiedenden gasgemischen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2261886 Format of ref document f/p: P |
|
AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2261886 Format of ref document f/p: P |
|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |