DE2438443C2 - Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas - Google Patents

Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas durch Wärmeaustausch zunächst mit einem ersten und dann mit einem zweiten Mehrkomponentengemisch, welche jeweils in einem geschlossenen Kältekreislauf verdichtet, zumindest teilweise verflüssigt und entspannt werden, wobei das erste Mehrkomponentengemisch nach seiner teilweisen Verflüssigung einer Phasentrennung unterzogen, die dabei anfallende flüssige Fraktion entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas, der bei der Phasentrennung anfallenden gasförmigen Fraktion und dem zweiten Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verdampft und die bei der Phasentrennung anfallende gasförmige Fraktion nach ihrer hierbei erfolgten Verflüssigung entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und dem sich ibei diesem Wärmeaustausch zumindest teilweise verflüssigenden zweiten Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verdampft wird.
Ein Verfahren dieser Art ist bereits aus der GB-PS 1314174 bekannt. Es handelt sich dabei um ein typisches Verfahren mit Gemischkreisläufen, bei dem die Vorkühlung durch ein Kühlmittelgemisch aus Pentan, Butan, Propan, Äthan, Äthylen und eventuell auch noch Methan, also einem Gemisch aus sechs
Komponenten, erfolgt. Kondensate, die sich bei der teilweisen Verflüssigung dieses Kühlmittels bilden, sind selbst wieder Gemische, die bei ihrer Verdampfung den Nachteil mit sich bringen, daß in den Wärmetauschern Probleme mit der Temperaturstabilität auftreten, weil das !Condensatgemisch bei einer nicht fest definierten Temperatur verdampft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energetisch günstiges Verfahren zur Verflüssigung von Erdgas zu entwickeln, bei dem auch die Temp^raturstabilität in den Wärmetauschern verbessert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die aus riem aus Cy und Ci-Kohlenwasserstoffen bestehenden ersten Mehrkomponentengemisch bei der Phasentrennung erhaltene, stark mit Cy Kohlenwasserstoffen angereicherte flüssige Fraktion derart mehrstufig entspannt wird, daß nach jeder Entspannungsstufe eine weitere Phasentrennung erfolgt und die bei jeder weiteren Phasentrennung anfallende flüssige Fraktion -teils im Wärmeaustausch mit den zu kühlenden Medien -. verdampft, teils der nächstfolgenden Entspannungsstufe . zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist energetisch sehr gunstig, da durch die getrennte Verdampfung der bei der Phasentrennung des partiell kondensierten ersten Mehrkomponentengemisches anfallenden Fraktionen bereits im Bereich der Vorkühlung eine sehr gute Anpassung der Anwärmkurve des Mehrkomponentengemisches an die Abkühlkurve des Erdgases erzielt wird. Außerdem wird in den Wärmeaustauschern eine gute Temperaturstabilisierung erreicht, da durch die Phasentrennung des Mehrkomponentengemisches innerhalb des Kreislaufes in den jeweiligen Wärmeaustauschern Flüssigkeiten verdampfen, die teilweise stark mit der CrKomponente des Gemisches, bei Verwendung eines Äthan-Propan-Gemisches ist dies Propan, und teilweise stark mit der C2-Komponerite, beispielsweise Athan angereichert sind.
Mit Vorteil erfolgt die Verdampfung der bei der Phasentrennung des ersten Mehrkomponentengemi-Sc hes anfallenden flüssigen Fraktion mehrstufig, d. h. bei abnehmenden Drücken und somit auch abnehmenden Temperaturen, wobei nach einem weiteren Merkmal die flussige Fraktion nach jeder Entspannungsstufe einer Phasentrennung unterzogen wird. Ein Teil der bei einer Phasentrennung anfallenden Flüssigkeit wird unter dem vorliegenden Druck im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und dem zweiten Mehrkomponentengemisch verdampft und daraufhin zusammen mit dem bei der Entspannung anfallenden »flash-gas« der entsprechenden Verdichtungsstufe des Kreislaufkompressors zugeführt, während der Rest der Flüssigkeit weiter entspannt und ebenfalls einer Phasentrennung unterzogen wird, dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die letzte Entspannungsstufe erreicht ist. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahme innerhalb der Wärmeaustauscher eine sehr gute Temperaturstabilisierung erreicht wird, da trotz der Verwendung eines Mehrkomponentengemisches als Kreislaufmedium in den ersten Wärmeaustauschern der Anlage eine nahezu reine Propanfraktion verdampft wird. Die bei der Phasentrennung des Mehrkomponentengemisches anfallende gasförmige Fraktion, die bei Verwendung eines Äthan-Propan-Gemisches sehr stark mit Äthan angereichert ist, liefert ausreichend Kälte bei einem so tiefen Temperaturniveau, daß es möglich ist, das zweite Mehrkomponentengemisch, welches mit Vorteil aus Stickstoff, Methan, Äthan und Propan besteht, bereits stark zu verflüssigen, was sich thermodynamisch als sehr günstig erweist.
Fills das Erdgas im Zuge der Abkühlung einer Vorzerlegung unterzogen wird, bei der Äthan und •j höhere Kohlenwasserstoffe abgetrennt werden, erfolgt die Kopfkühlung der Vorzerlegungssäule im Wärme austausch mit der bei der Phasentrennung des ersten Mehrkomponentengemisches anfallenden gasförmigen Fraktion. Da diese Fraktion Kälte bei ausreichend
hi tiefem Temperaturniveau zur Verfügung stellt, ist innerhalb -*er Vorzerlegungssäule eine scharfe Zerlegung des Erdgases mit hoher Ausbeute an Äthan. Propan und höhersiedenden Kohlenwasserstoffen möglich.
Γι Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind den in den F I g. 1 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Für gleiche Vorrichtungsteile sind jeweils die gleichen Bezugsziffern vorgesehen.
ψ. |, Gemäß F i g. 1 wird zu verflüssigendes Erdgas, das in
2H äiesem Beispiel im wesentlichen aus Stickstoff, Methan, Äthan, Propan und höhersiedenden Kohlenwasseistof-
·■ fen besteht, über eine Leitung 1 unter einem Druck von etwa 44 ata der Anlage zugeführt. Im Wärmeaustau-
- scher 2 erfolgt eine erste Abkühlung des Erdgases.
wobei bereits höhere Kohlenwasserstoffe mit fünf und mehr Kohlenstoffatomen und Wasser auskondensieren. Diese Kohlenwasserstoffe und das kondensierte Wasser werden in einer Vorrichtung 3 aus dem Erdgas abgetrennt und über eine Leitung 4 aus der Anlage abgezogen. Das verbleibende Erdgas wird zunächst vollständig getrocknet und über eine Leitung 5 aus der Vorrichtung 3 abgezogen, in den Wärmetauschern ή und 7 weiter gekühlt und partiell kondensiert und daraufhin in eine Rektifiziersäule 8 eingespeist. Im Sumpf der Säule 8, der mittels einer Heizvorrichtung 9 beheizt wird, fällt als Sumpfprodukt eine Flüssigkeit an, die nahezu ausschließlich aus Äthan, Propan und höhersiedenden Kohlenwasserstoffen besteht. Dieses Sumpfprodukt wird über eine Leitung 10 einer hier nicht gezeigten Aufbereitungsanlage zugeführt, aus der die einzelnen Komponenten des Sumpfproduktes in nahezu reiner Form gewonnen werden, die somit zur Deckung der Leckverluste in cLn noch zu beschreibenden Gemischkreisläufen zur Verfügung stehen.
Das gasförmige Kopfprodukt der Säule 8, das im wesentlichen nur noch aus Stickstoff, Methan und Äthan sowie geringen Mengen Propan und Butan besteht, wird im Wärmeaustauscher 11 partiell kondensiert und im Abscheider 12 einer Phasentrennung unterzogen.
Während die bei der Phasentrennung anfallende flüssige Fraktion als Rücklauf in die Säule 8 zurückgeführt wird, wird die gasförmige Fraktion im Wärmeaustauscher 13 verflüssigt und unterkühlt. Daraufhin wird sie mittels eines Ejektors 14 in eine zweite Rektifiziersäule 15 entspannt und einer Stickstoffabtrennung unterzogen. Das stickstoffreiche Kopfprodukt der Säule 15 wird zunächst in einem Wärmeaustauscher 16 und daraufhin in den Wärmeaustauschern 11, 7, 6 und 2 angewärmt und über eine Leitung 17, z. B. als Brenngas, aus der Anlage abgezogen. Die Rektifiziersäule wird bei geringem Überdruck betrieben, der gerade ausreicht, den Druckabfall des Kopfproduktes in den einzelnen Wärmeaustauscherquerschnitten zu kompensieren.
Das flüssige, im 'vesentlichen aus Methan bestehende Sumpfprodukt der Säule 15 wird über ein Ventil 18 in einen weiteren unter etwa atmosphärischem Druck stehenden Abscheider oder Speicherbehälter 19 entspannt und über eine Leitung 20 aus der Anlage
abgezogen. Der im Abscheider oder Speicherbehälter 19 anfallende Dampf, der sich im wesentlichen aus »flash-gas« zusammensetzt, wird über eine Leitung 21 der Saugseite des Ejektors 14 zugeführt und in diesem erneut auf den Betriebsdruck der Säule 15 verdichtet. Auf diese Weise gelingt es, auch die Kälte des im Abscheider 19 anfallenden Dampfes ohne die aufwendige Verwendung eines zusätzlichen Kaltgebläses, bei dem zudem ein Teil der Kälte vernichtet wird, der Anlage zur Verfugung zu stellen.
Die bei tiefster Temperatur anfallende Kälte des stickstoffreichen Kopfprodukies oer Säule 15 wird mit Vorteil unmittelbar auf einen Teil des zu verflüssigenden Erdgases übertragen. Hierzu wird ein Teil der im Abscheider 12 anfallenden gasförmigen Fraktion über eine Leitung 22 abgezogen, im Wärmeaustauscher 16 gegen das kalte Kopfprodukt der Säule 15 verflüssigt und daraufhin über ein Ventil 23 in die Säule 15 entspannt. Ein weiterer Teil der im Abscheider 12 anfallenden gasförmigen Fraktion wird über eine Leitung 24 abgezogen, im Wärmeaustauscher 25 unter Beheizung des Sumpfes der Säule 15 verflüssigt und daraufhin über ein Ventil 26 ebenfalls in die Säule 15 entspannt.
Falls das zu verflüssigende Erdgas nur sehr wenig oder gar keinen Stickstoff enthält, so daß sich eine zusätzliche Stickstoffabtrennung erübrigt, kann bei sonst gleicher Verfahrensführung die Säule 15 durch einen einfachen Abscheider ersetzt werden.
Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Kälte wird durch zwei zur Kaskade geschaltete Gemischkreisläufe zur Verfügung gestellt.
Das Kältemittel des im wesentlichen zur Vorkühlung dienenden ersten Gemischkreislaufes ist ein Gemisch aus Äthan und Propan. Es wird in den Verdichtungsstufen 27, 28 und 29 des Kreislaufkompressors auf den Kreislaufenddruck verdichtet, im Wasserkühler 30 partiell kondensiert und im Abscheider 31 einer Phasentrennung unterzogen. Die im Abscheider 31 anfallend- flüssige Fraktion, die stark mit Propan angereichert ist, wird nach einer weiteren Kühlung im Wasserkühler 60 über ein Ventil 32 in einen ersten Abscheider 33 zwischenentspannt. Ein Teil der im Abscheider 33 anfallenden flüssigen Fraktion, die nunmehr fast nur noch aus Propan besteht, wird im Querschnitt 34 des Wärmeaustauschers 2 verdampft, in den Abscheider 33 zurückgeführt und daraufhin zusammen mit dem bei der Entspannung anfallenden Dampf über eine Leitung 35 der dritten Verdichtungsstufe 29 zugeleitet.
Der Rest der im Abscheider 33 anfallenden flüssigen Fraktion wird über ein Ventil 36 in einen zweiten Abscheider 37 weiterentspannt. Ein Teil der im Abscheider 37 anfallenden flüssigen Fraktion wird nunmehr im Querschnitt 38 des Wärmeaustauschers 6 verdampft, in den Abscheider 37 zurückgeführt und daraufhin zusammen mit dem bei der Entspannung anfallenden Dampf über eine Leitung 39 der zweiten Verdichtungsstufe 28 zugeleitet.
Der Rest der im Abscheider 37 anfallenden flüssigen Fraktion wird schließlich über ein Ventil 40 in einen dritten Abscheider 41 auf den tiefsten Druck des Kreislaufes entspannt. Die im Abscheider 41 anfallende flüssige Fraktion wird im Querschnitt 42 des Wärmeaustauschers 7 verdampft, in Jen Abscheider 41 zurückgeführt und daraufhin zusammen mit dem bei der Entspannung anfallenden Dampf über eine Leitung 43 der ersten Verdichtungsstufe 27 zugeleitet.
Die mehrstufige Entspannung und Verdampfung bei verschiedenen Druckniveaus der im Abscheider 31 anfallenden flüssigen Fraktion erweist sich als energetisch sehr günstig, da hierdurch eine sehr gute Anpassung der Anwärmkurve des Kältemiüels an die Abkühlkurve des Erdgases erreicht wird. Durch die Anordnung der Abscheider 33, 37 und 41 wird mit Sicherheit vermieden, daß nichtverdampftes Kältemittel in die Verdichtungsstufen gelangt, was zu einer
ίο Zerstörung der Kompressoren führen könnte. Ein weiterer entscheidender Vorteil der Anordnung des Abscheiders 31 und auch der Abscheider 33, 37 und 41 liegt jedoch darin, daß trotz der Verwendung eines Gemischkreislaufes in den Wärmeaustauscherquerschnitten 34,38 und 42 nahezu reines Propan verdampft.
Dies ist im Hinblick auf die Temperaturstabilisierung in den Wärmeaustauschern 2,6 und 7 von entscheidender Bedeutung.
Die im Abscheider 31 anfallende gasförmige Fraktion wird in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 verflüssigt und unterkühlt, im Ventil 44 entspannt und im Wärmeaustauscher 11 gegen das Kopfprodukt der Säule 8 und das Gemisch des zweiten Gemischkreislaufes verdampft. Daraufhin wird sie zunächst dem Abscheider 41 und anschließend über die Leitung 43 der ersten Verdichtungsstufe 27 des Kreislaufkompressors zugeleitet. Gegebenenfalls kann die gasförmige Fraktion vor ihrer Entspannung im Ventil 44 im Wärmeaustauscher 11 im Wärmeaustausch mit sich selbst noch weiter unterkühlt werden.
Da die im Abscheider 31 anfallende gasförmige Fraktion aus Äthan und Propan besteht, kann im Wärmeaustauscher 11 Kälte auf relativ tiefem Temperaturniveau übertragen werden. Dies bringt einmal den
j5 Vorteil, daß ein relativ großer Teil des Kopfproduktes der Säule 8 im Wärmeaustauscher 11 kondensiert wird, d. h. daß eine große Menge Rücklauf für diese Säule erzeugt wird. Dies hat zur Folge, daß der Sumpf der Säule 8 mittels der Heizung 9 sehr stark aufgeheizt werden kann. Hierdurch wird das im Sumpf gelöste Methan weitgehend ausgetrieben, wodurch es sich wiederum ergibt, daß in der Zerlegungseinheit, in der die Komponenten des hochsiedenden Sumpfproduktes aufbereitet werden, keine zusätzliche Methanabtrennung mehr erforderlich ist. Außerdem gelingt es durch die Verwendung eines Gemisches aus Äthan und Propan in Wärmeaustauscher 11 bereits einen Großteil des Mehrkomponentengemisches des zweiten Gemischkreislaufes zu verflüssigen, was thermodynamisch sehr günstig ist.
Die erfindungsgemäße Konzeption des ersten Gemischkreislaufes bringt somit im wesentlichen zwei entscheidende Vorteile: Einmal gelingt es trotz der Verwendung eines Mehrkomponentengemisches die
Temperaturen in den Wärmeaustauschern 2, 6 und 7 sehr stark zu stabilisieren und zum anderen gelingt es, genügend Kälte auf einem ausreichend tiefen Temperaturniveau zu erzeugen, so daß einerseits eine scharfe Vorzerlegung des Erdgases und andererseits eine
bereits starke Verflüssigung des zweiten Mehrkomponentengemisches möglich ist.
Das Mehrkomponentengemisch des zweiten Gemischkreislaufes, in dem die Kälte zur vollständigen Verflüssigung und Unterkühlung des Erdgases erzeugt
wird besteht im wesentlichen aus Stickstoff, Methan, Äthan und Propan. Es wird im Kreislaufkompressor 45 auf den Kreislaufdruck verdichtet und im Wasserkühler 46 gekühlt. Daraufhin wird es in den Wärmeaustau-
schern 2, 6, 7 und 11 im Wärmeaustausch gegen das Kältemittel des ersten Gemischkreislaufes teilweise verflüssigt. Im Wärmeaustauscher 13 wird das Mehrkomponentengemisch vollständig verflüssigt und unterkühlt. Schließlich wird es im Ventil 59 entspannt, im Wärmeaustauscher 13 gegen Erdgas, das sich hierbei verflüssigt und unterkühlt, und gegen sich selbst verdampft und erneut dem kaltansaugenden Kreislaufkompressor 45 zugeführt. Der besondere Vorteil des zweiten Gemischkreislaufes liegt in seiner Einfachheit, da zur Verflüssigung und Unterkühlung des Erdgases nur ein einziger Wärmeaustauscher, nämlich der Wärmeaustauscher 13, mit nur drei Querschnitten erforderlich ist, so daß ein gewickelter Wärmeaustauscher verwendet werden kann. Außerdem enthält der zweite Gemischkreislauf fast keine apparativ bedingten Puffervolumina, so daß die Leistung eines Turbokompressors als Kreislaufkompressor 45 nicht durch 'Dichteschwankungen des Kreislaufgases beeinträchtigt wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in F i g. 2 dargestellt, das sich von dem in F i g. 1 dargestellten im wesentlichen nur durch die Konzeption des zweiten Gemischkreislaufes unterscheidet.
Gemäß F i g. 2 wird das in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 und gegebenenfalls 11 teilweise verflüssigte Mehrkomponentengemisch in einem Wärmeaustauscher 47 vollständig lerflüssigt und unterkühlt. Die VerP.üssigung und Unterkühlung erfolgt im Wärmeaustausch mit einem Teilstrom des Mehrkomponentengemisches, der über eine Leitung 48 abgezweigt, in Ventil 49 auf einen mittleren Druck entspannt und im Wärmeaustauscher 47 verdampft wird. Daraufhin wird aer auf mittleren Druck entspannte Teilstrom der zweiten Verdichtungsstufe 50 des Kreislaufkompressors zugeführt. Der unterkühlte Reststrom des Mehrkomponentengemisches wird im Ventil 51 auf niedrigeren Druck entspannt und im Wärmeaustauscher 52 gegen Erdgas, das sich bei diesem Wärmeaustausch verflüssigt und unterkühlt, verdampft und daraufhin der ersten Verdichtungssttife 53 des Kreisiaufkempresscrs zugeführt. Falls erforderlich kann der Reststrom vor seiner Entspannung im Ventil 51 im Wärmeaustauscher 52 im Wärmeaustausch mit sich selbst nach erfolgter Entspannung noch weiter unterkühlt werden.
Der Vorteil dieser Konzeption des zweiten Gemischkreislaufes liegt in einem etwas günstigeren Energiebedarf, wobei diesem Vorteil jedoch ein etwas größerer apparativer Aufwand entgegensteht.
Alle anderen in F i g. 2 dargestellten Verfahrensmerkmale wurden bereits ausführlich im Zusammenhang mit der F i g. 1 beschrieben, so daß auf diese nicht noch einmal eingegangen zu werden braucht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des zweiten Gemischkreislaufes ist in Fig.3 dargestellt. Gemäß dieser Figur wird das in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 und 11 teilweise kondensierte zweite Mehrkomponentengemisch im Abscheider 54 einer Phasentrennung unterzogen. Die im Abscheider 54 anfallende flüssige Fraktion wird im Wärmeaustauscher 55 unterkühlt, im Ventil 56 entsannt und im Wärmeaustauscher 55 gegen sich verflüssigendes Erdgas, gegen die sich verflüssigende gasförmige Fraktion aus dem Abscheider 54 und gegen sich selbst verdampft Die verflüssigte gasförmige Fraktion wird im Wärmeaustauscher 57 unterkühlt, im Ventil 58 entspannt und im Wärmeaustauscher 57 gegen sich unterkühlendes Erdgas und gegen sich selbst verdampft. Daraufhin werden beide Fraktionen vereint und erneut dem Kreislaufkompressor 45 zugeführt.
Auch diese Ausführungsform des zweiten Gemischkreislaufes ist energetisch relativ günstig.
In - den F i g. 4 und 5 sind weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, die sich von den bisherigen im wesentlichen durch die Konzeption des ersten Gemisch-
kreislaufes unterscheiden. Die Konzeption des zweiten Gemischkreislaufes zur Tiefkühlung des Erdgases entspricht der von Fig. 1. Selbstverständlich kann sowohl in F i g. 4 als auch in F i g. 5 der zweite Gemischkreislauf jedoch auch gemäß den F i g. 2 oder 3 ausgebildet sein.
Gemäß Fig.4 wird das Äthan-Propan-Gemisch des ersten Gemischkreislaufes ebenso wie in den bisherigen Ausführungsbeispielen in den Verdichtungsstufen 27,28 und 29 verdichtet, im Wasserkühler 30 partiell kondensiert und im Abscheider 31 einer Pha:.':ntrennung unterzogen. Die propanreiche flüssige Fraktion wird im Wasserkühler 60 weitergekühlt und üL··» das Ventil 32 in den ersten Abscheider 33 zwischenentspannt Die hierbei anfallende flüssige Frak «on wird
25. ohne Temperaturerhöhung nunmehr mitteis einer Pumpe 61 erneut auf den Enddruck des Kreislaufes verdichtet, unter diesem Druck im Querschnitt 34 des Wärmeaustauschers 2 angewärmt und verdampft und daraufhin erneut in den Abscheider 31 eingespeis'.. Der Rest der im Abscheider 33 anfallenden flüssigen Fraktion wird über das Ventil 36 in den zweiten Abscheider 37 weilerentspannt Ein Teil der im Abscheider 37 anfallenden flüssigen Fraktion wird mittels der Pumpe 62 auf den Druck des ersten Abscheiders 33 verdichtet, im Querschnitt 38 des Wärmeaustauschers 5 angewärmt und verdampft υηά daraufhin in den Abscheider 33 zurückgeführt. Der Rest der im Abscheider 37 anfallenden flüssigen Fraktion wird über das Ventil 40 in den letzten Abscheider 41 entspannt. Die im Abscheider 41 anfallende flüssige Fraktion wird mittels der Pumpe 63 auf den Druck des zweiter Abscheiders 37 verdichtet, irn Querschnitt 42 des Wärmeaustauschers 7 angewärmt und verdampft und daraufhin in den zweiten Abscheider 37 zurückgeführt Die in den Abscheidern 33,37 und 41 anfallenden gasförmigen Fraktionen werden über die Leitungen 35, 39 und 43 unmittelbar den entsprechenden Verdien tungsstufen 29, 28 und 27 des Kreislaufkompressors zugeleitet
Die im Abscheider anfallende gasförmige äthanreiche Fraktion wird zunächst im Wasserkühler 64 und dann in den Wärmeaustauschern 2, 6, 7 und 11 gekühlt, verflüssigt und unterkühlt, im Ventil 44 entspannt und daraufhin im Wärmeaustauscher 11 gegen Erdgas, gegen das Gemisch des zweiten Gemischkreislaufes und gegen sich selbst verdampft Anschließend wird sie über den Abscheider 41 und die Leitung 43 der ersten Entspannungsstufe 27 des Kreislaufkompressors zugeleitet
Durch die Zwischenverdichtung der in den Abscheidern 33, 37 und 41 anfallenden flüssigen Fraktionen in den Pumpen 61, 62 und 63 ergibt sich der Vorteil, daß nunmehr auch die fühlbare Wärme dieser Fraktionen verwendet werden k^nn.
Hierzu kommt die Energieersparnis, die sich dadurch ergibt, daß das Kreislaufgas teilweise im flüssigen Zustand verdichtet wird.
Die Ausführungsform nach- Fig.5 unterscheidet sich
von der nach F i g. 1 ebenfalls durch die Konzeption des ersten Gemischkreislaufes. Gemäß Fig.5 wird die im Abscheider 31 . anfallende flüssige Fraktion nach Passieren des Wasserkühlers 60 im Ventil 65 zwischenentspannt und im Abscheider 66 einer weiteren Phasentrennung unterzogen. Die weitere Behandlung der im Abscheider 66 anfallenden flüssigen Fraktion erfolgt analog zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. Die im Abscheider 66 anfallende gasförmige Fraktion .wird, ebepso wie die im Abscheider 31 anfallende /gasförmige'Fraktion, in den Wärmeaustauschern^, ,6,7 und 11 verflüssigt und unterkühlt Und'daraufhin? im Ventil 67 entspannt. Zusammen mit'der im Ventil 44
10
entspannten Fraktion aus dem Abscheider 31 wird sie im Wärmeaustauscher 11 gegen Erdgas, das zweite Mehrkomponentengemisch und gegen sich selbst verdampft und über den Abscheider 41 erneut der ersten Verdichtungsstufe 27 des Kreislaufkompressors zugeführt.
Die zusätzliche Entspannung auf Zwischendruck im Ventil 65 und Phasentrennung im Abscheider 66 bringt den Vorteil, daß die im Abscheider 66 anfallende flüssige Fraktion nunmehr aus nahezu reinem Propan besteht, Wodurch eine sehr gute Temperaturstabilität in den Wärmeaustauschern 2,6 und 7, in denen diese Fraktion verdampft wird, gewährleistet wird.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas durch Wärmeaustausch zunächst mit einem ersten und dann mit einem zweiten Mehrkomponentengemisch, welche jeweils in einem geschlossenen Kältekreislauf verdichtet, zumindest teilweise verflüssigt und entspannt werden, wobei das erste Mehrkomponentengemisch nach seiner leiiweisen Verflüssigung einer Phasentrennung unterzogen, die dabei anfallende flüssige Fraktion entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas, der bei der Phasentrennung anfallenden gasförmigen Fraktion und dem zweiten Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verdampft und die bei der Phasentrennung anfallende gasförmige Fraktion nach ihrer hierbei erfolgten Verflüssigung und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und dem sich bei diesem Wärmeaustausch
- zumindest teilweise verflüssigenden zweiten Mehrr^-komponentengemisch zumindest teilweise ver- ^"dampft wird, dadurch gekennzeichnet, ' - "daß die aus dem aus C2- und Ci-Kohlenwasserstoffen , >bestehenden ersten Mehrkomponentengemisch bei der Phasentrennung erhaltene, stark mit Cj-Kohlen-, 'Wasserstoffen angereicherte flüssige Fraktion derart 'mehrstufig entspannt wird, daß nach jeder Entspannungsstufe eine weitere Phasentrennung erfolgt und 'die bei jeder weiteren Phasentrennung anfallende flüssige Fraktion teils im Wärmeaustausch mit den zu kühlenden Medien verdampft, teils der nächstfolgenden Entspannungsstufe zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Phasentrennung anfallenden Fraktionen vor der Entspannung unterkühlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nacu den Entspannungsstufen jeweils anfallenden flüssigen Fraktionen vor dem Wärmeaustausch mit den zu kühlenden Medien auf den Druck der jeweils vorhergehenden Entspannungsstufe gebracht werden (F i g. 4).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mehrkomponentengemisch aus Stickstoff und Ci-, C2- und C(-Kohlenwasserstoffen besteht.
5. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen das erste Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verflüssigte zweite Mehrkomponentengemisch vollständig verflüssigt, unterkühlt, entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und sich selbst verdampft wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen das erste Mehrkomponentengemisch zumindest teilweise verflüssigte zweite Mehr.komponentengemisch im Wärmeaustausch mit einer auf mittleren Druck entspannten Teilfraktion von sich selbst vollständig verflüssigt und unterkühlt wird und daß die Restfraktion auf niedrigeren Druck entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas verdampft wird (F i g. 2).
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das teilweise verflüssigte zweite Mehrkomponentengemisch einer Phasentrennung unterzogen wird, daß die hierbei anfallende flüssige Fraktion unterkühlt, entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas, sich selbst und der sich hierbei verflüssigenden gasförmigen Fraktion
verdampft wird, und daß die verflüssigte gasförmige Fraktion unterkühlt, entspannt und im Wärmeaustausch mit dem Erdgas und sich selbst verdampft wird (F ig. 3).
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas im Wärmeaustausch mit der bei der Phasentrennung des ersten Mehrkomponentengemisches anfallenden flüssigen Fraktion teilweise verflüssigt und in einer ersten Rektifiziersäule vorzerlegt wird und daß die im Kopf der Säule anfallende gasförmige Fraktion im Wärmeaustausch mit der bei der Phasentrennung des ersten Mehrkomponentengemisches anfallenden gasförmigen Fraktion teilweise verflüssigt und einer Phasentrennung unterzogen wird, wobei die hierbei anfallende flüssige Fraktion als Rücklauf in die Säule zurückgeführt wird, während die bei der Phasentrennung anfallende gasförmige Fraktion im Wärmeaustausch mit dem zweiten Mehrkomponentengemisch verflüssigt und unterkühlt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas nach seiner Verflüssigung mittels eines Ejektors in eine zweite Rektifiziersäule entspannt wird und daß der Saugseite des Ejektors das bei der Entspannung des Sumpfproduktes der Säule auf etwa atmosphärischen Druck anfallende Fiash-Gas zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der bei der Phasentrennung des Kopfproduktes der ersten Rektifiziersäule anfallenden gasförmigen Fraktion im Wärmeaustausch mit dem Kopfprodukt der zweiten Rektifiziersäule verflüssigt und in diese entspannt wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teil der bei der Phasentrennung des Kopfproduktes der ersten Rektifiziersäule anfallenden gasförmigen Fraktion im Wärmeaustausch mit dem Sumpf der zweiten Rektifiziersäule verflüssigt und in den oberen Bereich dieser Säule entspannt wird.
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