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DE69920147T2 - Erdgasverflüssigung mit Hilfe zweier Kühlmittelgemischkreisläufe - Google Patents

Erdgasverflüssigung mit Hilfe zweier Kühlmittelgemischkreisläufe Download PDF

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DE69920147T2
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Air Products and Chemicals Inc
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Description

  • Die Verflüssigung von Erdgas an entfernten Orten, der Transport des verflüssigten Erdgases (LNG) hin zu Populationszentren, und die Lagerung und die Verdampfung von LNG zum lokalen Verbrauch wurden erfolgreich über viele Jahre hinweg rund um die Welt durchgeführt. LNG-Produktionsorte sind üblicherweise auf Land an entfernten Orten vorhanden und haben Anlegeeinrichtungen für große LNG-Tanker, welche das LNG zu den Endverbrauchern transportieren.
  • Es wurden eine Vielzahl von Prozesskreisläufen zur LNG-Produktion entwickelt, um die großen Kühlanforderungen für die Verflüssigung zur Verfügung zu stellen. Solche Kreisläufe verwenden üblicherweise Kombinationen von Komponentenkühlsystemen, die Propan oder einzelne Fluorchlorkohlenwasserstoff-Kühlmittel benutzen und die in Kombination mit einem oder mehreren Mischkühlmittelsystemen (MR)-Systemen arbeiten. Bekannte Mischkühlmittel umfassen typischerweise leichte Hydrogencarbonate und optional Stickstoff und verwenden Zusammensetzungen, die auf die Temperatur und Druckniveaus von spezifischen Ablaufschritten (Prozessschritten) maßgeschneidert sind.
  • Die Ziele bei dem Entwurf und dem Betrieb von gegenwärtigen LNG-Prozesskreisläufen und ihren Anlagen waren, den Energieverbrauch zu minimieren und die LNG-Produktion zu maximieren, während der Betrieb bei wechselnden Produktanforderungsraten und variierenden Umgebungstemperaturbedingungen stattfand. Da die LNG-Produktionsfabriken typischerweise landbasiert in entfernten Orten sind, war die Bodenfläche, die für den Anlagenplatzbedarf erforderlich war, kein kritischer Faktor beim Fabrikentwurf und beim Lay-out.
  • Verschiedene Mischkühlmittel (MR für Mixed Refrigerant)-LNG-Kreisläufe wurden im Stand der Technik offenbart. Diese Kreisläufe verwenden üblicherweise ein erstes Kühlmittel, welches bei einer höheren Temperatur (d.h. das Warm- oder Hoch-Niveau MR) in einem ersten Wärmetauscher (d.h. der Warm- oder Hoch-Niveau- Tauscher) verdampft, und ein zweites Kühlmittel, welches bei einer geringeren Temperatur, (d.h. das Kalt- oder Nieder-Niveau MR) in einem zweiten Wärmetauscher (d.h. dem Kalt- oder Niederniveau-Tauscher) verdampft. Die US-A-4,274,849 beschreibt einen Prozess mit zweifachen Kühlmittelgemischkreislauf, bei dem Einspeisegas zuerst in einem separaten Tauscher unter Verwendung des Kühlmittelfluids, welches den Kalt- oder Nieder-Niveau MR-Wärmetauscher verlässt, gekühlt wird. Das vorgekühlte Einspeisegas wird dann weiter gekühlt und verflüssigt in dem Kalt-MR-Tauscher. Das verdampfte Niederniveau-Kühlmittel wird nach einer Komprimierung gegen das Warm- oder Hoch-Niveaukühlmittel in dem Warm- oder Hoch-Niveau-MR-Tauscher gekühlt. Ein Nachteil dieses Prozesses ist, dass ein separater Wärmetauscher zur Einspeisegasvorkühlung notwendig ist.
  • Die US-A-4,112,700 offenbart einen zweifachen MR-Prozess, bei dem das Hoch-Niveau-MR bei drei verschiedenen Druckniveaus mit Zwischenkompression gesiedet bzw. gekocht wird. Dies erfordert die Verwendung von vielen Wärmetauschern oder vielen Wärmetauscherzonen, was viele Rückströme zum Kompressor nötig macht. Solche vielfachen Wärmetausch-Verdichtungsstufen haben aus einer thermodynamischen Perspektive einen Nachteil, weil Nichtgleichgewichts-Ströme unterschiedlicher Zusammensetzungen in dem warmen Mischkühlmittelverdichtungszug untergemischt werden. Das Mischen der Ströme verursacht eine thermodynamische Irreversibilität, welche eine verminderte Kreislaufeffizienz verursachen wird.
  • Ein zweifacher Kühlmittelgemischprozess wird in der US-A-4,525,185 beschrieben, wobei das Hoch-Niveau-MR bei drei verschiedenen Druckniveaus gesiedet wird. Dies erfordert die Verwendung von vielen Wärmetauschern oder Wärmetauscherzonen und führt zu vielen Kesseln, Ventilen und Rohrleitungen, welche mit den Zwischenstufeneinspeisungen zum Hoch-Niveau-MR-Kompressor verbunden sind und steigert die Fläche, die für die Fabrik benötigt wird. In diesem Prozess wird die Einspeisung zuerst unter Verwendung eines Nieder-Niveau-MRs, welches den Nieder-Niveau-MR-Wärmetauscher verlässt, gekühlt. Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass ein separater Wärmetauscher, wie in der US-A-4,274,849, die oben zitiert ist, notwendig ist. In diesem Prozesszyklus werden Nichtgleichgewichts-Ströme in dem Hoch-Niveau-Kühlmittelgemischverdichtungszug untergemischt, was eine thermodynamische Irreversibilität verursacht und die Kreislaufeffizienz reduziert.
  • Die US-A-4,545,795 offenbart einen zweifachen MR-Prozess, wobei das Hochniveau-MR bei drei verschiedenen Temperatur-Niveaus gesiedet wird. Dies erfordert die Verwendung von vielen Wärmetauschern oder Wärmetauscherzonen in dem Hoch-Niveau-MR-Wärmetauscher. In diesem Prozess wird die Einspeisung zuerst unter Verwendung des Fluids, welches den Niederniveau-MR-Austauscher verlässt, gekühlt, und das verlangt einen zusätzlichen Wärmetauscher, wie nach der US-A-4,274,849, die oben zitiert ist. Dieser Ablaufplan hat auch aus einer thermodynamischen Perspektive einen Nachteil, weil Nichtgleichgewicht-Ströme in dem Hoch-Niveau-MR-Verdichtungszug untergemischt werden, was eine thermodynamische Irreversibilität, wie vorher diskutiert, verursacht.
  • Ein zweifacher Kühlmittelgemischkreislauf wird in der US-A-4,539,028 beschrieben, bei dem das Hoch-Niveau-MR bei drei verschiedenen Druckniveaus gesiedet wird, was die Verwendung von vielen Wärmetauschern und Wärmetauscherzonen erforderlich macht. Das Niederniveau-Misch-MR wird bei zwei verschiedenen Druckniveaus gesiedet, was auch die Verwendung von vielen Wärmetauschern oder Wärmetauscherzonen erforderlich macht. Bei diesem Prozess wird die Einspeisung zuerst unter Verwendung des Nieder-Niveau-MRs, welches einen separaten Wärmetauscher erforderlich macht, gekühlt, was ein Nachteil ist, der von mehreren der oben zitierten Prozesse geteilt wird. Dieser Kreislauf hat auch den Nachteil aus einer thermodynamischen Perspektive, weil Nichtgleichgewichts-Ströme in den Mischkühlmittelverdichtungszug untergemischt werden. Dieses Mischen verursacht eine thermodynamische Irreversibilität, welche zu einer reduzierten Kreislaufeffizienz führen wird.
  • Eine Veröffentlichung mit dem Titel "Liquefaction of Associated Gases" von H. Paradowski et al, welche auf der 7. Internationalen Konferenz über LNG, 15. bis 19. Mai 1983 vorgestellt wurde, beschreibt einen zweifachen MR-Prozess, bei dem das Hoch-Niveaumischkühlmittel bei drei verschiedenen Druckniveaus gesiedet wird. Dies erfordert die Verwendung von vielen Wärmetauschern oder Wärmetauscherzonen. Zusätzlich wird die Einspeisung zuerst unter Verwendung des Nieder-Niveau-MRs, welches den Nieder-Niveau-MR-Tauscher verlässt, gekühlt, und dies erfordert einen zusätzlichen Wärmetauscher. Dieser Prozess hat ebenso den Nachteil aus einer thermodynamischen Perspektive, weil Hoch-Niveau-MR-Ströme üblicherweise nicht im thermischen Gleichgewicht mit dem Zwischenstrom sind, bevor die Hochniveau- und Zwischen-MR-Ströme in dem Kühlmittelverdichtungszug gemischt werden. Dieses Mischen der Ströme in dem Hauptstrom des Kompressors verursacht eine thermodynamische Irreversibilität, welche zu einer reduzierten Kreislaufeffizienz führen wird.
  • Die US-A-4,911,741 offenbart einen zweifachen MR-Prozess, bei dem das Hochniveau-MR bei drei verschiedenen Druckniveaus gesiedet wird. Dies erfordert die Verwendung von vielen Wärmetauschern oder Wärmetauscherzonen und hat ebenso den Nachteil aus einer thermodynamischen Perspektive, wie oben bereits diskutiert, da Ströme, welche potentiell auf verschiedenen Temperaturen sind, in den Hochniveau-Mischkühlmittelverdichtungszug untergemischt wurde. Dieses Mischen der Ströme verursacht eine thermodynamische Irreversibilität, welche zu einer reduzierten Kreislaufeffizienz führt.
  • Ein zweifacher MR-Prozess wird in der US-A-4,339,253 beschrieben, bei dem das Hochniveau-MR bei zwei verschiedenen Druckniveaus gesiedet wird. Zusätzlich wird ein Zwischenflüssigstrom des Hoch-Niveau-MRs bei einem dritten Druck gesiedet. Dies erfordert die Verwendung von vielen Wärmetauschern oder Wärmetauscherzonen. Bei diesem Prozess wird das Einspeisegas anfänglich vor der Entfernung von schwereren Kohlenwasserstoffe durch Wärmetauschung mit dem Nieder-Niveau-MR-Dampf, der das warme Ende des Nieder-Niveau-MR-Tauschers verlässt, gekühlt. Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass ein weiterer Wärmetauscher notwenig ist. Dieser Wärmeaustausch steigert ebenso den Druckabfall des Nieder-Niveau-MR-Stroms vor der Verdichtung. Wie in mehreren der oben beschriebenen Prozessen hat dieser Prozess einen thermodynamischen Nachteil, weil Nicht-Gleichgewichts-Ströme in den Hoch-Niveau-MR-Verdichtungszug untergemischt werden. Die Mischung der Ströme in den Hauptstrom verursacht eine thermodynamische Irreversibilität, welche zu einer reduzierten Kreislaufeffizienz führt.
  • Die US-A-4,094,655 beschreibt einen zweifachen MR-Prozess, wobei das Nieder-Niveau-MR bei zwei verschiedenen Druckniveaus gesiedet wird, was die Verwendung von vielen Wärmetauschern oder Wärmetauscherzonen erfordert. Bei diesem Prozess wird das Hoch-Niveau-MR zuerst unter Verwendung des Fluids aus den Nieder-Niveau-MR-Tauschern vorrangig vor einer Kühlung durch die Schleife des Hoch-Niveau-Mischkühlmittels selbst gekühlt. Nachteil dieses Ansatzes ist, dass ein weiterer Wärmetauscher notwendig ist. Wie in mehreren der oben beschriebenen Prozessen, hat dieser Prozess einen thermodynamischen Nachteil, weil Nichtgleichgewichtsströme in den Hoch-Niveau-MR-Verdichtungszug untergemischt werden. Das Mischen der Ströme in den Hauptstrom verursacht eine thermodynamische Irreversibilität, welche eine reduzierte Kreislaufeffizienz bewirkt.
  • Weitere zweifache MR-Prozesse, bei denen das Hoch-Niveau-MR bei verschiedenen Druckniveaus gesiedet wird, werden in der US-A-4,504,296, der US-A-4,525,185, der US-A-4,755,200 und der US-A-4,809,154 beschrieben.
  • Die LNG-Prozesse, die oben beschrieben wurden, werden üblicher Weise bei landbasierten Orten verwendet, und der Bodenbedarf, der für den Anlagen-Platzbedarf notwendig ist, ist üblicherweise beim Fabrikentwurf und Lay-out kein kritischer Faktor. In letzter Zeit stieg das wirtschaftliche Interesse an der potentiellen Ausbeute von Gasreserven, welche nicht für landbasierte Verflüssigungsprozesse, wie oben beschrieben, zugänglich sind. Solche Reserven werden in offshore-Orten gefunden, und die Ausbeutung dieser Reserven hat ein wachsendes Bedürfnis für Gasverflüssigungssysteme erzeugt, welche für eine Installation auf Schiffen (eingeschlossen Schleppzügen und offshore-Plattformen) geeignet ist.
  • Die meisten großen LNG-Produktionsfabriken verwenden einen Propankühlmittelkreislauf, um das Einspeisegas vor einer weiteren Kühlung und Verflüssigung durch Einrichtungen von Vielkomponenten oder Mischkühlmittel-(MR)-Kreisläufen vorzukühlen. Der propanvorgekühlte Kreislauf hat, obwohl er sehr effizient und kosteneffektiv bei landbasierten Fabriken ist, Nachteile für Anwendungen an Bord eines Schiffes (Schleppzugmontage eingeschlossen). Die Notwendigkeit des Bereithaltens von relativ großen Mengen von Propan stellt potentielle Sicherheitsbedürfnisse auf, und die vielen Propanverdampfer verbrauchen die rare Fabrikfläche. Mehrere Beispiele von zweifachen Mischkühlmittelkreisläufen, wie oben beschrieben, reduzieren den Propanbestand in den Propanvorkühlsystemen, erfordern jedoch viele Wärmetauscher und Kessel, welche den benötigten Grundstücksplanbereich vergrößern und deswegen nicht für offshore-Anwendungen geeignet sind.
  • Die US-A-3964891, die US-A-4504296 und die WO-A-9960316 (veröffentlicht am 25.11.1999) offenbaren alle Prozesse zum Verflüssigen eines Druckgases, bei dem das Druckeinspeisegas zuerst durch indirekten Wärmeaustausch in einer ersten Wärmetauscherzone mit einem Mischkühlmittel, welches auf hohem Niveau verdampft, gekühlt wird. Dieses Hochniveaukühlmittel wird verdampft, um ein gekühltes Einspeisegas und einen ersten Mischkühlmitteldampf zu ergeben. Das gekühlte Einspeisegas wird weiter durch indirekten Wärmeaustausch in einer zweiten Wärmetauscherzone mit einem Mischkühlmittel, welches bei niedrigen Niveau verdampft, gekühlt und kondensiert um ein flüssiges Produkt und einen zweiten Mischkühlmitteldampf zu ergeben. Der erste Mischkühlmitteldampf wird komprimiert, gekühlt und kondensiert, und das resultierende, kondensierte Kühlmittel wird schlagartig verdampft, um das gemischte Kühlmittel, welches bei hohem Niveau verdampft, zu erhalten. Der Dampf des Nieder-Niveau-Mischkühlmittels wird ebenfalls komprimiert, gekühlt und kondensiert und das resultierende, kondensierende, zweite Mischkühlmittel wird schlagartig verdampft, um das Mischkühlmittel, welches bei niederem Niveau verdampft, zu erhalten. Wenigstens ein Teil des Kältebedarfs für das Kühlen und Kondensieren des Niederniveau-Mischkühlmitteldampfes wird durch indirektem Wärmeaustausch in der ersten Wärmetauscherzone mit dem verdampfenden flüssigen Kühlmittelgemisch zur Verfügung gestellt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Bedürfnis nach einem Erdgasverflüssigungsprozesses mit einem minimalen Anlagenflächenbedarf, welcher für offshore-Anwendungen geeignet ist und welcher bei einer hohen Effizienz ohne Propanvorkühlung in einem Kreislauf, welcher sowohl kompakt und kosteneffektiv ist, arbeiten kann. Ein Erdgasverflüssigungsprozess und ein solches System, welche dieses Ziel erreichen, werden unten beschrieben und sind definiert in den folgenden Ansprüchen.
  • Die folgende Erfindung ist ein effizientes Verfahren und eine Vorrichtung zur Gasverflüssigung, welche besonders für die Verflüssigung von Erdgas auf einem Schiff oder auf einer offshore-Plattform, wo der Platz Priorität hat, nützlich ist. Die Erfindung minimiert sowohl die Größe als auch die Anzahl der benötigten Anlagenelemente.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verflüssigung eines unter Druck gesetzten Einspeisegases zur Verfügung gestellt mit:
    Kühlen des unter Druck gesetzten Einspeisegases durch indirektem Wärmeaustausch in einer ersten Wärmeaustauscherzone mit einem ersten (Hoch-Niveau-) verdampfenden Kühlmittelgemisch, welches bei einem ersten, im wesentlichen konstanten Druck verdampft wird, um ein gekühltes Einspeisegas und einen ersten Kühlmittelgemisch-Dampf zu ergeben;
    weiteres Kühlen und Kondensieren des gekühlten Einspeisegases durch indirekten Wärmeaustausch in einer zweiten Wärmeaustauscherzone mit einem zweiten (Nieder-Niveau-) verdampfenden Kühlmittelgemisch, welches bei einem zweiten, im wesentlichen konstanten Druck verdampft wird, um ein flüssiges Produkt und einen zweiten Kühlmittelgemischdampf zu ergeben;
    Komprimieren des ersten Kühlmittelgemischdampfes in wenigstens zwei Stufen; und
    Kühlen, Kondensieren und schlagartigem Verdampfen (flashing) des resultierenden komprimierten ersten Kühlmittelgemischdampfes, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen;
    Komprimieren des zweiten Kühlmittelgemischdampfes, ohne vorzuheizen; und
    Kühlen, Kondensieren und schlagartiges Verdampfen (flashing) des resultierenden komprimierten zweiten Kühlmittelgemischdampfes, um das zweite verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen, wobei wenigstens ein Teil der Kühlung bzw. der Kälte für das Kühlen und Kondensieren des zweiten Kühlmittelgemischdampfes durch indirekten Wärmeaustausch in der ersten Wärmeaustauscherzone mit dem ersten verdampfenden flüssigen Kühlmittelgemisch zur Verfügung gestellt wird. Die Zwei-Stufen-Verdichtung des ersten Kühlmittelgemischdampfes erzeugt:
    • (a) wenigstens einen zweiphasigen Zwischenstufen-Kühlmittel-Strom, der in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und einer Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit zerlegt wird; der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf wird komprimiert, um ein weiteres, komprimiertes Kühlmittel zu ergeben; das flüssige Zwischenstufen-Kühlmittel wird gepumpt, um ein weiteres, unter Druck gesetztes flüssiges Kühlmittel zu ergeben; das weitere komprimierte Kühlmittel und das weitere, unter Druck gesetzte Kühlmittel werden kombiniert; und das sich ergebende, kombinierte erste Kühlmittelgemisch wird gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt und einer schlagartigen Verdampfung unterworfen, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen; oder
    • (b) ein komprimiertes Zwischenstufen-Kühlmittel, das gekühlt, partiell kondensiert und in einen ersten Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit zerlegt wird; der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf wird komprimiert, um eine weiteres, komprimiertes Kühlmittel zur Verfügung zu stellen, das gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt und einer blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung unterworfen wird, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen; und das flüssige Zwischenstufenkühlmittel wird unterkühlt und bei dem ersten, im wesentlichen konstanten Druck einer blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung unterworfen, um zusätzliche Kühlung bzw. Kälte in der ersten Wärmeaustauscherzone zur Verfügung zu stellen.
  • Gemäß der Erfindung werden Zwei-Komponenten-Kühlmittelgemische verwendet, um dem Prozess die Kälte zur Verfügung zu stellen, und damit kein Propan oder andere einzelne Kohlenwasserstoffvorkühlsysteme nötig sind. Hoch-Niveau- oder wärmere Kühlung kann bei einem optimalen Temperaturbereich zur Entfernung der schwereren Kohlenwasserstoffe aus dem Einspeisegas durch Destillation bewerkstelligt werden, und die Kühlung wird bei einem einzigen Verdampfungsdruck zum gleichzeitigen Vorkühlen des Erdgaseinspeisegases und Kühlen des Nieder-Niveau- oder Kalt-Kühlmittelgemisches zur Verfügung gestellt.
  • Das Nieder-Niveau-Kühlmittelgemisch stellt eine Kühlung bei einem einzigen Verdampfungsdruck zur Verfügung, um das endgültige Kühlen und die Verflüssigung des Einspeisegases zu erreichen. Der Nieder-Niveau-Kühlmittelgemisch-Dampf wird bevorzugt kalt komprimiert bei näherungsweise der Minimumtemperatur, welche durch das Hochniveau-Kühlmittelgemisch zur Verfügung gestellt wird.
  • Die Hoch-Niveau-Kühlung wird zur Verfügung gestellt unter Verwendung eines Mischkomponentenkreislaufes, bei dem ein Hoch-Niveau-Mischkomponentenstrom komprimiert wird, und dann unter Verwendung eines externen Kühlfluids, wie Luft oder Kühlwasser gekühlt wird. Ein Teil des Kühlmittelgemisches wird verflüssigt durch externes Kühlen zwischen den Verdichtungsstufen. In einer effizienten Alternative der Erfindung wird diese Flüssigkeit gepumpt, mit dem Gas, welches die letzte Stufe der Verdichtung verlässt, gemischt und unter Verwendung von externem Kühlmittel gekühlt. Ein Teil des komprimierten Hoch-Niveau-Kühlmittelgemisch-Stroms wird nach dem externen Kühlen verflüssigt.
  • Wenigstens ein Teil des komprimierten und gekühlten Kühlmittelgemischstroms wird weitergekühlt, dann im Druck reduziert und verdampft durch Wärmeaustausch, während das Einspeisegas und das Nieder-Niveau-Kühlmittelgemisch gekühlt werden. Der verdampfte und angewärmte Kühlmittelgemisch-Strom wird komprimiert und rezirkuliert. Der Hoch-Niveau-Kühlmittelgemisch-Kreislauf stellt in geeigneter Art und Weise Kälte bei Temperaturniveaus von –20°C bis –70°C als einen Teil der ganzen Kälte, die für die Erdgasverflüssigung notwendig ist, zur Verfügung.
  • Die Nieder-Niveau-Kühlung wird unter Verwendung eines Mischkomponenten-Kreislaufes, bei dem ein Mischkomponenten-Strom komprimiert und unter Verwendung eines externen Kühlfluids, wie z.B. Luft- oder Kühlwasser gekühlt wird, zur Verfügung gestellt. Wenigstens ein Teil des komprimierten und gekühlten Kühlmittelgemisch-Stroms wird in einem Wärmetauscher unter Verwendung des Hoch-Niveau-Kühlmittelgemischs weiter gekühlt, nach dem weiteren Kühlen im Druck schlagartig reduziert und durch Wärmeaustausch mit dem abkühlenden und kondensierenden Einspeisegasstrom verdampft. Der verdampfte und angewärmte Kühlmittelgemisch-Strom wird ohne weiteren Wärmeaustausch kalt komprimiert und rezirkuliert.
  • Wie oben angezeigt, kann das Verdichten des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes in wenigstens zwei Stufen der Verdichtung ausgeführt werden, welche wenigstens einen Zwischenstufen-Zwei-Phasen-Kühlmittel-Strom erzeugt. Der Zwischenstufen-Zwei-Phasen-Kühlmittel-Strom wird aufgeteilt in einen Zwischenstufen-Zwei-Phasen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Zwei-Phasen-Kühlmittel-Flüssigkeit; der Zwischenstufen-Zwei-Phasen-Kühlmittel-Dampf wird komprimiert, um ein weiteres komprimiertes Kühlmittel zu ergeben; die Zwischenstufen-Zwei-Phasen-Kühlmittel-Flüssigkeit wird gepumpt, um ein weiteres, unter Druck gesetztes, flüssiges Kühlmittel zu ergeben; das weiterverdichtete Kühlmittel und das weiter unter Druck gesetzte, flüssige Kühlmittel werden kombiniert; und das resultierende, kombinierte, erste Kühlmittelgemisch wird gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt, und einer schlagartigen Verdampfung unterworfen, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen.
  • Alternativ kann das Verdichten des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes, falls es benötigt wird, in wenigstens zwei Verdichtungsstufen durchgeführt werden, was ein verdichtetes Zwischenstufen-Kühlmittel generiert; das verdichtete Zwischenstufen-Kühlmittel wird gekühlt, partiell kondensiert und getrennt in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit; der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf wird komprimiert, um ein weiteres verdichtetes Kühlmittel zu ergeben, welches gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt und einer schlagartigen Verdampfung unterworfen wird, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen; und die Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit wird unterkühlt und einer schlagartigen Verdampfung bei dem ersten, im wesentlichen konstanten Druck unterworfen, um zusätzliche Kälte in der ersten Wärmeaustauscherzone zu ergeben.
  • Wenigstens ein Teil der Kälte für die Kühlung und Kondensierung des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes nach der Verdichtung kann durch indirekten Wärmeaustausch in der ersten Wärmeaustauscherzone mit dem ersten verdampfenden, flüssigen Kühlmittelgemisch zur Verfügung gestellt werden. Typischerweise wird das erste verdampfende Kühlmittelgemisch in einem Druckbereich von 1 bis 30 bar absolut (1 bar = 102kPa) verdampft, und das zweite verdampfende Kühlmittelgemisch wird in einem Druckbereich von 1 bis 15 bar absolut verdampft.
  • Der erste Kühlmittelgemisch-Dampf enthält normalerweise zwei oder mehrere Komponenten ausgewählt aus Stickstoff, Methan, Ethan, Ethylen, Propan, Propylen, 1-Butan, Butan, 1-Pentan, chlorierten Kohlenwasserstoffen und fluorierten Kohlenwasserstoffen. Der zweite Kühlmittelgemisch-Dampf enthält normalerweise zwei oder mehrere Komponenten ausgewählt aus Stickstoff, Methan, Ethan, Ethylen, Propan, Propylen, 1-Butan, Butan, 1-Pentan, chlorierten Kohlenwasserstoffen und fluorierten Kohlenwasserstoffen.
  • Bevorzugt wird das unter Druck gesetzte Einspeisegas durch die Behandlung eines unter Druck gesetzten Stroms von Erdgas zur Verfügung gestellt, um Verunreinigungen beispielsweise von Wasser, Kohlendioxid, Schwefel enthaltende Verbindungen, Quecksilber und Quecksilber enthaltende Verbindungen zu entfernen. Falls notwendig können Kohlenwasserstoffe, die schwerer sind als Methan, aus dem unter Druck gesetzten Einspeisegas entfernt werden durch:
    • (1) Einleiten des gekühlten Einspeisegases in eine Destillationssäule an einem ersten Ort und Entfernen eines methanreichen Überkopfstromes hieraus und eines Grundstromes von Bestandteilen, die schwerer sind als Methan; und
    • (2) Abtrennen des Grundstromes, um jeweils einen Leichtkohlenwasserstoff-Strom, welcher Bestandteile mit bis zu drei oder bis zu vier Kohlenstoffatomen aufweist und einen Schwerkohlenwasserstoffstrom, welcher Bestandteile mit mehr als drei oder vier Kohlenstoffatomen aufweist, zu erhalten.
  • Üblicherweise umfasst dieser Prozess weiterhin:
    • (3) das Abkühlen wenigstens eines Teils des Leichtkohlenwasserstoff-Stroms durch indirekte Wärmeübertragung in der ersten Wärmeübertragungszone; und
    • (4) das Zusammenführen des resultierenden gekühlten Kohlenwasserstoffstroms mit dem methanreichen Überkopfstrom vor dem weiteren Kühlen und kondensieren durch indirekte Wärmeübertragung in einer zweiten Wärmeübertragerzone.
  • Das Verfahren der Erfindung kann das Entfernen von Kohlenwasserstoffen, die schwerer sind als Methan, aus dem unter Druck gesetzten Einspeisegas vor dem weiteren Kühlen und Kondensieren durch indirekte Wärmeübertragung in der zweiten Wärmeübertragerzone aufweisen, durch:
    • (1) das Abkühlen des unter Druck gesetzten Einspeisegases und Einleiten des resultierenden, gekühlten Einspeisegases in eine Destillationssäule an einem ersten Ort und das Entfernen eines methanreichen Überkopfstromes und eines Grundstromes, welcher Bestandteile schwerer als Methan aufweist hiervon;
    • (2) Abtrennen des Grundstromes um jeweils einen Leichtkohlenwasserstoffstrom aufweisend Bestandteile mit bis zu drei oder bis zu vier Kohlenstoffatomen und einen Schwerkohlenwasserstoffstrom aufweisend Bestandteile mit mehr als drei oder vier Kohlenstoffatomen zu erhalten;
    • (3) Abkühlen wenigstens eines Teils des Leichtkohlenwasserstoff-Stromes durch indirekte Wärmeübertragung in der ersten Wärmetauscherzone; und
    • (4) Verwenden wenigstens eines Teils des resultierenden gekühlten Kohlenwasserstoffstroms aus (3) als Rückfluss für die Destillationssäule gemäß (1).
  • Optional kann ein Teil des unter Druck gesetzten Einspeisegases in die Destillationssäule an einem zweiten Ort, welcher unterhalb des ersten Orts ist, eingeleitet werden.
  • Das flüssige Produkt des Verfahrens der Erfindung kann eine methanreiche Flüssigkeit sein, und das methanreiche flüssige Produkt kann einer schlagartigen Verdampfung unterworfen werden und getrennt werden, um ein weiteres angereichertes flüssiges Methanprodukt und einen Abgasstrom, welcher Bestandteile leichter als Methan enthält, erhalten. Ein Teil der Kälte für das Kühlen und Kondensieren des zweiten gemischten Kühlmitteldampfes nach der Verdichtung kann wenigstens teilweise durch indirekte Wärmeübertragung in einer dritten Wärmeübertragerzone mit dem Abgasstrom enthaltend Bestandteile leichter als Methan zur Verfügung gestellt werden.
  • Ein Teil der Kälte für die Kühlung und Kondensierung des zweiten gemischten Kühlmitteldampfes nach der Kompression kann wenigstens teilweise durch indirekte Wärmeübertragung in der zweiten Wärmeübertragerzone mit dem zweiten verdampfenden Kühlmittelgemisch zur Verfügung gestellt werden. Z.B. wird der zweite gemischte Kühlmittel-Dampf nach der Verdichtung und dem Kühlen durch indirekte Wärmeübertragung in der ersten Wärmeübertragerzone bei einer ersten Temperatur hiervon entfernt; der resultierende gekühlte zweite Kühlmittelgemischstrom wird in die zweite Wärmeübertragerzone eingeleitet und hierin weiter durch indirekte Wärmeübertragung gekühlt; der zweite Kühlmittelgemischdampf wird aus der zweiten Wärmetauscherzone bei einer zweiten Temperatur, welche niedriger ist als die erste Temperatur, entfernt und direkt ohne Vorheizung verdichtet.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlen und Kondensieren des zweiten Kühlmittelgemischdampfes im Anschluss an die Verdichtung durch indirekte Wärmeübertragung in der ersten Wärmetauscherzone erfolgen, um einen partiell kondensierten zweiten Kühlmittelgemischstrom zu ergeben, welcher zweiten Kühlmittelgemischzwischendampf und zweite Kühlmittelgemischzwischenflüssigkeit enthält;
    durch Trennen des partiell kondensierten zweiten Kühlmittelgemischstromes, um einen zweiten Kühlmittelgemischzwischendampf und eine zweite Kühlmittelgemischzwischenflüssigkeit zu ergeben;
    durch Kühlen, Kondensieren, wahlweise Unterkühlen und dem schlagartigen Verdampfen des zweiten Kühlmittelgemischzwischendampfes, um das zweite verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen;
    und das Unterkühlen und schlagartige Verdampfen der zweiten Kühlmittelgemischzwischenflüssigkeit bei dem zweiten, im wesentlichen konstanten Druck, um zusätzliche Kälte in der zweiten Wärmetauscherzone zu ergeben.
  • Die Erfindung weist eine Vorrichtung zur Verflüssigung eines unter Druck gesetzten Speisegases durch das Verfahren der Erfindung auf, wobei die Vorrichtung aufweist:
    Eine erste Wärmetauscheranordnung zum Kühlen des unter Druck gesetzten Einspeisegases und des komprimierten zweiten Kühlmittelgemisches, wobei die Kühlung wenigstens teilweise durch indirekten Wärmeaustausch mit dem ersten Kühlmittelgemisch durchgeführt wird, das bei dem ersten, im wesentlichen konstanten Druck verdampft wird;
    eine Anordnung zum Komprimieren, Kühlen und Kondensieren des ersten Kühlmittelgemischdampfes, um das kondensierte erste Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen;
    eine Druckreduktionsanordnung zur schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung des ersten kondensierenden Kühlmittelgemischs, um das erste, verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen;
    eine zweite Wärmeaustauscheranordnung zum weiteren Kühlen und Kondensieren des gekühlten Einspeisegases, wobei die Kühlung wenigstens teilweise durch indirektem Wärmeaustausch mit dem zweiten Kühlmittelgemisch durchgeführt wird, das bei dem zweiten, im wesentlichen konstanten Druck verdampft wird;
    eine Anordnung zum Komprimieren des zweiten Kühlmittelgemischdampfes ohne Vorwärmen und Kühlen sowie Kondensieren des komprimierten zweiten Kühlmittelgemischdampfes, um das zweite kondensierte Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen; und
    eine Druckreduktionsanordnung zur blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung des kondensierten zweiten Kühlmittelgemisches, um das zweite verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen.
  • Die Anordnung zum Komprimieren, Kühlen und Kondensieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes, weist entweder auf:
    • (a) eine Anordnung zum Komprimieren mit wenigstens zwei Kompressorstufen, wobei deren eine Stufe ein zwischenverdichtetes Kühlmittel erzeugt, einen Zwischenkühler, bei dem das zwischenverdichtete Kühlmittel gekühlt wird und teilweise kondensiert wird, wodurch ein Zwei-Phasen-Zwischenkühlmittel erhalten wird, einen Separator, bei dem das Zwei-Phasen-Zwischenkühlmittel in einen Zwischenkühlmitteldampf und eine Zwischenkühlmittelflüssigkeit getrennt wird, eine weitere Kompressorstufe, bei der der Zwischenkühlmittel-Dampf komprimiert wird, um ein weiter komprimiertes Kühlmittel zu ergeben, eine Pumpeneinrichtung zur Unterdrucksetzung der Zwischenkühlmittelflüssigkeit, und Leitungseinrichtungen zum Zusammenführen der resultierenden, unter Druck gesetzten Zwischenkühlmittelflüssigkeit und des weiter verdichteten Kühlmittels, um das erste verdichtete Kühlmittelgemisch zu ergeben; oder
    • (b) wenigstens zwei Kompressorstufen, wobei deren eine Stufe ein zwischenverdichtetes Kühlmittel erzeugt, ein Zwischenkühler, in dem das zwischenverdichtete Kühlmittel gekühlt und partiell kondensiert wird, wobei sich somit ein Zwei-Phasen-Zwischenkühlmittel ergibt, einen Separator, in dem das Zwei-Phasen-Zwischenkühlmittel in einen Zwischenkühlmittel-Dampf und eine Zwischenkühlmittelflüssigkeit getrennt wird, und eine weitere Kompressorstufe, bei der der Kühlmittelzwischendampf komprimiert wird, um ein weiter komprimiertes Kühlmittel zu erhalten, und Rohrleitungsanordnungen, um das weiter komprimierte Kühlmittel als das verdichtete erste Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen. In der letzteren Alternative ist ebenso vorgesehen: dass Rohrleitungsanordnungen die Kühlmittelzwischenflüssigkeit zur ersten Wärmeaustauscheranordnung übertragen, Wärmeübertrageranordnungen innerhalb der ersten Wärmeaustauscheranordnungen zur Kühlung der Kühlmittelzwischenflüssigkeit, eine Druckreduzierungsanordnung, zur blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung der resultierenden gekühlten Kühlmittelzwischenflüssigkeit, um ein zusätzliches verdampfendes Kühlmittelgemisch bei dem ersten im wesentlichen konstanten Druck zur Verfügung zu stellen, und eine Rohrleitungsanordnung, um das zusätzliche verdampfende Kühlmittelgemisch in die erste Wärmeaustauscheranordnung einzuleiten, um hierin eine Kühlung zur Verfügung zu stellen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung auf:
    Eine erste Wärmeaustauscheranordnung zur Kühlung des unter Druck gesetzten Einspeisegases, des verdichteten ersten Kühlmittelgemisches und des verdichteten zweiten Kühlmittelgemisches, wobei das Kühlen wenigstens teilweise durch indirekte Wärmeübertragung zu dem ersten Kühlmittelgemisch bewerkstelligt wird, welches bei dem ersten, im wesentlichen konstanten Druck verdampft wird;
    eine erste Verdichtungsanordnung zum Verdichten des ersten Kühlmittelgemischdampfes, um das erste verdichtete Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen;
    eine Druckreduktionsanordnung zum schlagartigen Verdampfen des kondensierten ersten Kühlmittelgemisches, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen;
    eine zweite Wärmeaustauscheranordnung zur weiteren Kühlung und Kondensierung des gekühlten Einspeisegases und zur weiteren Kühlung und Kondensierung des gekühlten zweiten verdichteten Kühlmittelgemisches, wobei das Kühlen wenigstens teilweise durch indirekte Wärmeübertragung mit dem zweiten Kühlmittelgemisch, welches bei dem zweiten, im wesentlichen konstanten Druck verdampft wird, bewerkstelligt wird;
    eine zweite Verdichtungsanordnung zur Verdichtung des zweiten Kühlmittelgemisch-Dampfes, um das zweite verdichtete Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen, und eine Druckreduktionsanordnung zum schlagartigen Verdampfen des verflüssigten zweiten Kühlmittelgemischs, um das zweite verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen.
  • Die erste Verdichtungsanordnung kann, falls erforderlich aufweisen:
    Wenigstens zwei Kompressorstufen, wobei deren eine Stufe ein zwischenverdichtetes Kühlmittel erzeugt, einen Zwischenkühler, in dem das zwischenverdichtete Kühlmittel gekühlt wird und partiell kondensiert wird, um somit ein Zwei-Phasen-Zwischenkühlmittel zu ergeben;
    einen Separator, in dem das Zwei-Phasen-Zwischenkühlmittel in einen Zwischenkühlmittel-Dampf und eine Zwischenkühlmittelflüssigkeit getrennt wird;
    eine zweite Kompressorstufe, in der der Zwischenkühlmitteldampf komprimiert wird, um ein weiter verdichtetes Kühlmittel zu ergeben,
    eine Pumpenanordnung zum Unterdrucksetzen der Zwischenkühlmittelflüssigkeit, und eine Rohrleitungsanordnung zum Zusammenführen der resultierenden unter Druck gesetzten Zwischenkühlmittelflüssigkeit und des weiter verdichteten Kühlmittels, um das verdichtete erste Kühlmittelgemisch zu ergeben.
  • Alternativ kann die erste Verdichtungsanordnung aufweisen: wenigstens zwei Kompressorstufen, deren eine Stufe ein zwischenverdichtetes Kühlmittel erzeugt,
    einen Zwischenkühler, in dem das zwischenverdichtete Kühlmittel gekühlt wird, und partiell kondensiert wird, wobei hierdurch ein Zwei-Phasen-Zwischenkühlmittel sich ergibt,
    einen Separator, in dem das Zwei-Phasen-Zwischenkühlmittel in einen Zwischenkühlmittel-Dampf und eine Zwischenkühlmittelflüssigkeit aufgeteilt wird, und
    eine weitere Kompressorstufe, in der der Zwischenkühlmittel-Dampf verdichtet wird, um ein weiter verdichtetes Kühlmittel zu ergeben,
    und wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist:
    eine Rohranordnung, um das weiter verdichtete Kühlmittel als das erste verdichtete Kühlmittelgemisch zum Kühlen, Kondensieren und schlagartigen Verdampfen zur Verfügung zu stellen, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen,
    eine Rohrleitungsanordnung, um die Zwischenkühlmittelflüssigkeit zur ersten Wärmeaustauscheranordnung zu leiten,
    eine Wärmeleitanordnung innerhalb der ersten Wärmeaustauscheranordnung zum Kühlen der Zwischenkühlmittelflüssigkeit,
    eine Druckreduktionsanordnung zur schlagartigen Verdampfung der resultierenden gekühlten Zwischenkühlmittelflüssigkeit, um ein zusätzliches verdampfendes Kühlmittelgemisch bei dem ersten, im wesentlichen konstanten Druck zur Verfügung zu stellen, und eine Rohrleitungsanordnung, um das zusätzliche verdampfende Kühlmittelgemisch in die erste Wärmeaustauscheranordnung einzuleiten, um hierin eine Kühlung zu bewirken.
  • Die Vorrichtung kann ebenso enthalten:
    Einen Separator zur Trennung des gekühlten zweiten verdichteten Kühlmittelgemischs, wenn das gekühlten zweite verdichtete Kühlmittelgemisch teilweise kondensiert wird, um einen zweiten Kühlmittelgemisch-Zwischendampf und eine zweite Kühlmittelgemisch-Zwischenflüssigkeit zu ergeben;
    eine Wärmeleitungsanordnung, innerhalb der zweiten Wärmeaustauscheranordnung, um die zweite Kühlmittelgemisch-Zwischenflüssigkeit zu kühlen;
    eine Druckreduktionsanordnung, um die resultierende, unterkühlte zweite Kühlmittelgemisch-Zwischenflüssigkeit schlagartig zu verdampfen, um ein zusätzliches Verdampfen des Kühlmittelgemischs bei dem zweiten, im wesentlichen konstanten Druck zur Verfügung zu stellen, und eine Rohrleitungsanordnung, um das zusätzliche verdampfende Kühlmittelgemisch in die zweite Wärmeaustauschanordnung einzuleiten, um hierin eine Kühlung zu bewirken.
  • Die Vorrichtung kann weiterhin aufweisen:
    • (1) Eine Destillation zur Trennung eines gekühlten, unter Druck gesetzten methanreichen Einspeisegases, welches aus Erdgas erhalten wird, in einen Überkopfstrom, der hinsichtlich Methan weiter angereichert ist und einen Grundstrom, welcher Bestandteile schwerer als Methan enthält;
    • (2) Eine Trennungsanordnung zur Trennung des Grundstromes in einen Leichtkohlenwasserstoffstrom, welcher jeweils Bestandteile mit bis zu drei oder bis zu vier Kohlenstoffatomen enthält und einen Schwerkohlenwasserstoffstrom, welcher Bestandteile mit mehr als drei oder vier Kohlenstoffatomen enthält,
    • (3) Eine Kühlungsanordnung innerhalb der ersten Wärmeaustauscheranordnung zur Kühlung des Leichtkohlenwasserstoffstroms; und
    • (4) eine Rohrleitungsanordnung zum Zusammenführen des resultierenden, gekühlten Leichtkohlenwasserstoffstroms aus (3) mit dem Überkopfstrom aus (1) vor dem weiteren Kühlen und Kondensieren durch indirekten Wärmeaustausch in der zweiten Wärmeaustauscheranordnung.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung aufweisen:
    • (1) eine Destillationsanordnung zur Trennung eines gekühlten, unter Druck gesetzten methanreichen Einspeisegases, welches aus Erdgas erhalten wird, in einen Überkopfstrom, der hinsichtlich Methan weiter angereichert ist und einen Grundstrom, welcher Bestandteile schwerer als Methan enthält;
    • (2) eine Trennungsanordnung zur Trennung des Grundstromes jeweils in einen Leichtkohlenwasserstoffstrom, welcher Bestandteile mit bis zu drei oder bis zu vier Kohlenstoffatomen enthält und einen Schwerkohlenwaserstoffstrom, welcher Bestandteile mit mehr als drei oder vier Kohlenstoffatomen enthält,
    • (3) eine Kühlungsanordnung innerhalb der ersten Wärmeaustauscheranordnung zur Kühlung des Leichtkohlenwasserstoffstroms; und
    • (4) eine Rohrleitungsanordnung zum Einleiten eines Teils des resultierenden, gekühlten Kohlenwasserstoffstroms aus (3) als Rückfluss für die Destillationsanordnung.
  • Optional kann die Vorrichtung weiterhin zur Einleitung eines Teils des unter Druck gesetzten Einspeisegases in die Destillationsanordnung an einem Ort, welcher unterhalb dem Ort ist, bei dem das gekühlte, unter Druck gesetzte Einspeisegas eingeleitet wird, eine Rohrleitungsanordnung aufweisen.
  • Das folgende ist lediglich eine beispielhafte Beschreibung und erfolgt unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen von derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. In den Zeichnungen sind:
  • 1 ein Flussplan einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein schematischer Flussplan einer ersten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist ein schematischer Flussplan einer zweiten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein schematischer Flussplan einer dritten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 5 ein schematischer Flussplan einer vierten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Hauptausführungsform der Erfindung ist in 1 dargestellt. Einspeisegas 90, typischerweise ein Methan enthaltendes Gas und bevorzugt Erdgas, wird bei einem Druck bis zu 300 bar absolut (alle Drücke, die hierin angegeben sind, sind absolute Drücke) getrocknet und gereinigt durch bekannte Verfahren in der Vorbehandlungssektion 100 zur Entfernung von Säuregasen, wie z.B. CO2 und H2S zusammen mit anderen Verunreinigungen, wie z.B. Quecksilber oder Quecksilber enthaltende Verbindungen.
  • Das vorbehandelte Gas 102 gelangt in den ersten Wärmeaustauscher oder die erste Wärmeaustauscherzone 104 und wird hierin auf eine Zwischentemperatur von –20°C bis zu –70°C gekühlt. Das aktuelle Temperaturniveau dieses Kühlschrittes hängt von der Einspeisegaszusammensetzung und der gewünschten LNG-Produktspezifikation (z.B. dem Heizwert) ab und wird manchmal durch einen Wunsch, eine bestimmte Leistungsaufteilung zwischen den Verdichtungsdiensten zu erreichen, vorgegeben. Das Abkühlen im Wärmeaustauscher 104 wird durch das Erwärmen und Verdampfen von dem Hoch-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 110 erreicht, welcher typischerweise einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe aus den folgenden Methan, Ethan, Propan, I-Butan, Butan und möglicherweise I-Pentan und andere Bestandteile wie z.B. Stickstoff enthalten kann.
  • Der gekühlte Speisegasstrom 108 wird in einen Rückverdampfer-Abscheider oder in eine Gaswaschsäule 106 zur Entfernung der Kohlenwasserstoffe, die schwerer sind als Methan, eingeleitet. Der Bodenproduktstrom 112 tritt in die Fraktionierungssektion 114 ein, in der Pentan und schwerere Komponenten abgetrennt werden und in den Strom 116 zurückgeführt werden. Ein Teil des Grundstromes der Gaswaschsäule 106 wird im Heizer 172 verdampft, um für die Säule Verdampfergas oder Abscheidergas zur Verfügung zu stellen. Butan und leichtere Komponenten werden als Strom 118 zurückgeführt, welcher im Wärmeaustauscher 104 gekühlt wird und mit dem Überkopfprodukt der Gaswaschsäule 106 vereinigt wird, um vorgekühlten Speisegasstrom 120 zu ergeben. Alternativ kann die Fraktionierung in Abhängigkeit der LNG-Produktspezifikationen derart ausgeführt werden, dass der Strom 118 Propan und leichtere Bestandteile enthält. Der vorgekühlte Speisegasstrom 120 wird im Wärmetauscher 122 durch indirekten Wärmeaustausch durch Anwärmen und Verdampfen des Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstromes 124 weiter gekühlt und verflüssigt. Der resultierende verflüssigte Produktstrom 121, typischerweise verflüssigtes Erdgas (LNG) wird durch adiabate Druckreduzierung auf einen niedrigen Druck über das Drosselventil 126 schlagartig verdampft. Alternativ kann der Druck des verflüssigten Produktstroms 121 durch Arbeitsexpansion über einen Turboexpander reduziert werden.
  • Der LNG-Produktstrom mit reduziertem Druck wird in einen Speichertank 128 eingeleitet, von dem aus der endgültige verflüssigte Produktstrom 130 abgezogen wird. In einigen Fällen, abhängig von der Zusammensetzung des Erdgasspeisegases und der Temperatur des Stromes 121 vom Wärmetauscher 122 kann sich eine signifikante Menge von Leichtgas 132 nach dem schlagartigem Verdampfen über dem Ventil 126 entwickeln. Der schlagartig verdampfte Gasstrom 132 wird typischerweise z.B. im Wärmetauscher 162 angewärmt und zur Verwendung als Treibstoffgas im Abgaskompressor 134 verdichtet.
  • Die Kälte, um das Erdgasspeisegas von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von –20°C bis –70°C abzukühlen, wird durch eine Hoch-Niveau-Vielkomponenten-Kühlschleife, wie oben erwähnt zur Verfügung gestellt. Der Strom 136 ist das Hoch- Niveau-Kühlmittelgemisch nach der Verdichtung und dem Kühlen und enthält typischrweise einige kondensierte Flüssigkeit. Der Strom tritt mit Umgebungstemperatur und mit einem erhöhten Druck, typischerweise über 3 bar absolut in den Wärmetauscher 104 ein und wird kondensiert, gekühlt und optional unterkühlt, auf eine Temperatur von –20°C bis –70°C und verlässt diesen als Strom 138. Der Strom 138 wird schlagartig auf einen niedrigeren Druck im Bereich von 1 bis 30 bar absolut über das Drosselventil 150 adiabat verdampft und der Strom 110 wird mit reduziertem Druck in das kalte Ende des Wärmetauschers 104 eingegeben. Alternativ kann der Druck des gekühlten Kühlmittelstroms 138 durch Arbeitsexpansion über einen Turboexpander reduziert werden. Der Schritt des schlagartigen Verdampfens, welcher entweder als isenthalpe oder im wesentlichem isentrope Druckreduzierung definiert ist, kann ein Abkühlen oder Verdampfen umfassen und kann entweder durch Drosseln über ein Druckreduzierventil oder durch Arbeitsexpansion in einem Turboexpander oder einem Expansionsmotor erreicht werden.
  • Der schlagartig verdampfte Hoch-Niveau-Kühlmittelstrom 110 wird im Wärmetauscher 104 erwärmt und verdampft und verlässt den Tauscher als Kühlmitteldampfstrom 140 bevorzugt bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur des verdichteten Kühlmittelstroms 136, welcher zum Wärmetauscher 104 zurückkehrt. Der Kühlmitteldampfstrom 140 wird in einem Vielstufen-Zwischenkühl-Verdichter 142 auf einen Druck über 3 bar absolut verdichtet. Die Flüssigkeit 144 kann in den Zwischenkühler(n) des Stufenverdichters 142 erzeugt werden und wenn dies so erfolgt, wird sie bevorzugt gepumpt und mit dem verdichteten Kühlmitteldampf 146 aus der letzten Stufe des Verdichters 142 vereinigt. Der vereinigte Kühlmittelstrom 148 wird auf eine Temperatur nahe der Umgebungstemperatur gekühlt, um einen Hoch-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 136, wie vorher beschrieben, zur Verfügung zu stellen. Wenn gewünscht, können mehr als zwei Verdichtungsstufen verwendet werden.
  • Die kombinierten Schritte des Kondensierens von Flüssigkeit zwischen den Verdichtungsstufen, das Pumpen der kondensierten Flüssigkeit auf den Druck der folgenden Verdichterstufe, die Dampfentnahme, das Zusammenführen der Dampf- und Flüssigkeitsströme und das Abkühlen des zusammengeführten Stromes hebt die Effizienz des Gesamtkreislaufes der Gasverflüssigung an. Dies kann realisiert werden durch eine Reduktion des Massenstroms von Gas, welches durch die nachfolgenden Verdichtungsstufen verdichtet werden muss und eine reduzierte Kühllast im Wärmetauscher 104.
  • Abschließendes Kühlen des Speisegasstroms 120 von –20°C auf –70°C auf die schlussendliche Verflüssigungstemperatur wird unter Verwendung einer Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischschleife enthaltend Kühlmittelkomponenten, wie oben beschrieben, bewerkstelligt. Der verdichtete Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 152 tritt ungefähr bei Umgebungstemperatur und einem Druck größer als 30 bar absolut in den Tauscher 104 ein und wird hierin durch indirekten Wärmeaustausch auf eine Temperatur von –20°C bis –70°C gekühlt und verlässt als gekühlter Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 154 [den Tauscher 104].
  • Der Kühlmittelgemischstrom 154 wird weiter gekühlt und im Wärmetauscher 122 optional unterkühlt, auf eine schlussendliche Temperatur unterhalb von –152°C, und der gekühlte Strom 158 wird schlagartig isenthalp über das Drosselventil 156 auf einem Druck von ungefähr 3,3 bar absolut verdampft. Alternativ kann der Druck des gekühlten Stroms 158 durch Arbeitsexpansion über einen Turboexpander oder einen Kolbenexpansionsmotor (Hubkolbenmotor) bewerkstelligt werden. Ein kleiner Teil des Kühlmittelstroms 154, kann als Strom 160 im Wärmetauscher 162 durch den schlagartig verdampften Gasstrom 132 gekühlt werden.
  • Der schlagartig verdampfte Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 124 wird in das kalte Ende des Wärmetauschers 122 eingeleitet, wo es verdampft, um hierin Kälte zur Verfügung zu stellen. Der verdampfte Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 164 verlässt den Wärmetauscher 122 mit einer Temperatur unterhalb der Temperatur des gekühlten Kühlmittelstromes 154, welcher zum Wärmetauscher 122 zurückkehrt. Der verdampfte Kühlmittelstrom 164 wird anschließend direkt in einem Vielstufen-Zwischenkühl-Verdichter 166 auf einen Druck größer als 5 bar absolut verdichtet, um den Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 152 zur Verfügung zu stellen. Der verdampfte Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 164 wird nicht dafür verwendet, das Speisegas oder andere Prozessströme vorzukühlen und gelangt deswegen ohne Vorheizung direkt zur Verdichtung.
  • Der Wärmetauscher 104 und 122 kann irgendeine geeignete Wärmetauschervorrichtung, wie z.B. ein Kühlwendel-, ein Mantel- und Rohr- oder Platten-Finnen-Tauscher, sein, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden. Austauscher aus gewundenen Heizrohrschlangen werden wegen ihrer kompakten Dimensionen und ihrer effizienten Wärmeübertragungsleistung bevorzugt.
  • Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in 2 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird der Strom 118, enthaltend Butan und leichtere Bestandteile zum Tauscher 104 zurückgeführt, hierin gekühlt und in zwei Teilströme 268 und 270 aufgeteilt. Der Teilstrom 268 wird als Rückfluss in die Gaswaschsäule 106 zur Reduzierung von schwereren Komponenten, wie z.B. Benzol, auf sehr niedrige Niveaus verwendet. Der verbleibende Strom 270 wird mit dem Überkopfprodukt der Gaswaschsäule 106 vereinigt, um einen vorgekühlten Speisegasstrom 120 zu ergeben. Die relativen Flüsse der Ströme 268 und 270 werden von der Speisegaszusammensetzung und dem erforderlichen Grad der Entfernung von Verunreinigungen aus dem Speisgasstrom abhängen. Alternativ kann das System derart betrieben werden, dass der Strom 118 vorwiegend Propan und leichtere Komponenten enthält.
  • Eine zweite alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in 3 gezeigt, wobei ein kleiner Teil 374 des warmen Erdgasspeisegases 102 direkt vorrangig in die Gaswaschsäule 106 unterhalb der obersten Anordnung des Speisestroms 108 zugegeben wird, als im Tauscher 104 gekühlt zu werden. Diese Alternative vermindert die Menge der externen Wärme, die im Rückverdampfertauscher 172 der Gaswaschsäule 106 benötigt wird, um Abscheidedampf zu erzeugen. Diese Alternative vermindert ebenso die Kühllast im Tauscher 104 und ist vorteilhaft, wenn das Speisegas 102 hohe Mengen von schwereren Kohlenwasserstoffen enthält und wenn die Flüssigphase des Stroms 108 groß ist.
  • Eine dritte alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 4 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird Hoch-Niveau-Kühlmittel 144, welches zwischen den Stufen im Verdichter 142 kondensiert, vorrangig direkt in den Tauscher 404 gegeben, als gepumpt und mit der Verdichterentladung vereinigt zu werden, wie in 1 gezeigt. Der verdichtete Kühlmitteldampf 146 wird gekühlt und als Strom 436 dem Tauscher 404 aufgegeben, in welchem dieser gekühlt und optional unterkühlt wird, auf eine Temperatur von –30°C bis –70°C, um den Strom 438 zur Verfügung zu stellen, schlagartig über das Drosselventil 450 verdampft wird, und in dem Tauscher 404 als Strom 410 aufgegeben wird. Der Zwischen-Flüssig-Kühlmittelstrom 144 wird dem Tauscher 404 aufgegeben, hierin gekühlt und optional auf eine Temperatur wärmer als der Strom 438 unterkühlt, schlagartig über das Drosselventil 468 verdampft und in den Tauscher 404 an einer Zwischenposition des Tauscher 404 eingeleitet. Die Druckabfälle über jedes der Drosselventile 450 und 468 sind derart gewählt, dass die schlagartig verdampften Flüssigkeiten bei einen im wesentlichen gleichen Druck verdampfen.
  • Der Ausdruck "im wesentlichen gleicher Druck" wie er hier benutzt wird, bedeutet, dass der Druck des verdampfenden Kühlmittels innerhalb eines Tauschers nur innerhalb der kleinen hydraulischen oder pneumatischen Druckverluste variiert oder Änderungen aufweist, die durch fließende Flüssigkeit oder Dampf hervorgerufen werden. Das Kühlmittel wird nicht in separaten Wärmetauschereinrichtungen oder -zonen bei verschiedenen Drücken verdampft, wie es in vielen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren beschrieben ist.
  • Die Ausführungsform gemäß 4 kann bei einer um 3% bis 4% höheren Effizienz als die Ausführungsform von 1 betrieben werden, dies aber bei höheren Investitionskosten. Ebenso wird der Wärmetauscher 404 für einen vorgegebenen Oberflächenbereich größer sein, was potentiell die Attraktivität für die Anwendungen an Bord eines Schiffes vermindert.
  • Eine vierte alternative Ausführungsform der Erfindung ist in 5 dargestellt, wobei der gekühlte Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 154 ein Zwei-Phasen-Strom ist, welcher in einem Dampfstrom 568 und einem Flüssigkeitsstrom 570 in der Trommel 576 aufgeteilt wird. Diese Kühlmittelströme werden separat in den Wärmetauscher 522 eingeleitet. Der Kühlmitteldampfstrom 568 wird verflüssigt und optional unterkühlt auf eine niedrige Temperatur, um den Strom 558 zur Verfügung zu stellen und wird schlagartig isenthalp über das Drosselventil 556 verdampft, um den Kühlmittelstrom 524 zu ergeben, welcher in das kalte Ende des Wärmetauschers 522 eingeleitet wird, wo er verdampft wird, um einen Teil der Kälte zur Produktverflüssigung zur Verfügung zu stellen. Der Flüssigkühlmittelstrom 570 wird im Wärmetauscher 522 auf eine Temperatur wärmer als die des Stroms 558 unterkühlt und wird dann adiabat über das Drosselventil 572 zum Niederdruck-Kühlmittelstrom 574 verdampft, welcher an einer Zwischenstelle in den Wärmetauscher 522 eingeleitet wird, wo er verdampft wird, um den verbleibenden Teil der Kälte zur Produktverflüssigung zur Verfügung zu stellen. Der Verdampfungsdruck der zwei Kühlmittelströme im Wärmetauscher liegt typischerweise im Bereich von 1 bis 30 bar absolut.
  • Die Ausführungsform nach 5 stellt näherungsweise eine 4% höhere Effizienz als die Ausführungsform von 1 zur Verfügung, hat aber höhere Investitionskosten. Ebenso wird der Wärmetauscher 522 für eine bestimmte Grundfläche größer werden, was potentiell die Attraktivität für eine Benutzung an Bord eines Schiffes vermindert.
  • Beispiel
  • Ein Verfahren zur Verflüssigung von Erdgas gemäß 1 wurde in einer Wärme- und Stoffbilanzberechnung simuliert, um die vorliegende Erfindung zu illustrieren. Erdgasspeisegas 90 wird zuerst gereinigt und getrocknet in der Vorbehandlungssektion 100 für die Entfernung von Säuregasen, wie z.B. CO2 und H2S neben anderen Verunreinigungen, wie z.B. Quecksilber. Das vorbehandelte Speisegas 102 hat bei einer Fließrate von 17,470 kg-mol/h einen Druck von 52 bar absolut und bei einer Temperatur von 38°C eine molare Zusammensetzung, wie sie in Tabelle 1 unten angegeben ist.
  • Beispielhafte Speisegaszusammensetzung Tabelle 1
    Figure 00270001
  • Das vorbehandelte Einspeisegas 102 wird im Wärmetauscher 104 auf eine Temperatur von –36°C vorgekühlt und der vorgekühlte Speisegasstrom 104 tritt in die Gaswaschsäule 106 ein. Die Kühlung im Wärmetauscher 104 wird durch das Anwärmen und das Verdampfen des Hoch-Niveau- Kühlmittelgemischstromes 110 bei einer Flussrate von 25,233 kg-mol/h bewerkstelligt. Die Zusammensetzung des Kühlmittelstromes 110 ist wie folgt (angegeben in Mol-Anteilen): Methan, 0,01; Ethan 0,47; Propan, 0,06; i-Butan, 0,16 und Butan, 0,30.
  • Pentan und schwerere Komponenten des Speisegases werden in der Gaswaschsäule 106 entfernt. Bodenprodukte 112 der Gaswaschsäule 106 treten in die Fraktionierungssektion 114 ein, in der Komponenten, die schwerer sind als Propan, sich als Strom 116 wiederfinden. Propan und leichtere Bestandteile werden als Strom 118 zurückgeführt, welcher auf –36°C im Wärmetauscher 104 gekühlt wird und mit dem Überkopfprodukt der Gaswaschsäule wieder vereinigt wird, um den vorgekühlten Speisegasstrom 120 bei einer Flussrate von 17,315 kg-mol/h zu bilden.
  • Der vorgekühlte Speisegasstrom 120 wird weiter gekühlt und verflüssigt im Wärmetauscher 122 auf eine Temperatur von –162°C durch indirektem Wärmeaustausch mit dem anwärmenden und verdampfenden Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 124, welcher in den Wärmetauscher 122 mit einer molaren Fließrate von 28,553 kg-mol/h bei einer Temperatur von –164°C, einem Druck von 3,35 bar absolut eintritt. Die Zusammensetzung des Kühlmittelstroms 120 ist wie folgt (in Molanteilen): Stickstoff, 0,14; Methan, 0,35; Ethan, 0,41; und Propan, 0,10.
  • Der resultierende flüssige Erdgas-(LNG)Strom 121 wird dann adiabat über das Drosselventil 126 schlagartig entspannt, auf seinen Gasblasendruckpunkt (Siedepunkt) von 1,05 bar absolut. Der entspannte LNG-Strom tritt in den Tank 121 ein, aus dem der endgültige LNG-Produktstrom 130 abgezogen wird. In diesem Beispiel entwickelt sich nach dem schlagartigen Entspannen über dem Ventil 126 kein Leichtgas 132, so dass der Wärmetauscher 162 und der Verdichter 134 nicht notwendig sind.
  • Die Kälte, um das Erdgas-Speisegas 102 von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von –36°C zu kühlen, wird durch eine Hoch-Niveau-Multi-Komponenten-Kühlschleife, wie vorbeschrieben, zur Verfügung gestellt. Der Hoch-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 136 tritt in den Wärmetauscher 104 bei einer Temperatur von 38°C und einem Druck von 24 bar absolut ein. Dieser wird im Wärmetauscher 104 auf eine Temperatur von –36°C gekühlt, anschließend schlagartig über das Drosselventil 150 entspannt, um einen Kühlmittelstrom 110 mit reduziertem Druck bei einer Temperatur von –38°C zu ergeben. Der Strom 110 wird im Wärmetauscher 104 erwärmt und verdampft und tritt aus diesem bei 34°C und 3,8 bar absolut als Kühlmitteldampfstrom 140 aus. Dieser Niederdrück-Kühlmitteldampf wird in einem zweistufigen Zwischenkühlverdichter 142 auf einen endgültigen Druck von 24 bar absolut verdichtet. Die Flüssigkeit 144, die in dem Zwischenkühler des Verdichters erzeugt wird, wird gepumpt und wiedervereinigt mit dem verdichteten Kühlmittel 146 aus der letzten Verdichterstufe. Der Flüssigkeitsfluss des vereinigten Kühlmittelstroms 148 beträgt 12,870 kg-mol/h.
  • Das abschließende Kühlen des Erdgas-Speisegases von –36°C auf –162°C im Wärmetauscher 122 wird durch eine Nieder-Niveau-Multikomponenten- Kühlungsschleife, wie oben beschrieben, zur Verfügung gestellt. Der verdichtete Nieder-Niveau-Kühlmittelgemischstrom 152 tritt in den Wärmetauscher 104 bei einer Temperatur von 38°C und einem Druck von 55 bar absolut ein, wo er auf eine Temperatur von –36°C als Strom 154 gekühlt wird. Dieses vorgekühlte Nieder-Niveau-Kühlmittel wird auf eine Temperatur von –162°C im Wärmetauscher 122 weiter gekühlt, um den Strom 158 zu ergeben, welcher über das Drosselventil 156 schlagartig entspannt wird. Der Kühlmittelstrom 124 mit vermindertem Druck wird dann angewärmt und im Tauscher 122 verdampft. Schließlich tritt er aus dem Tauscher 122 bei –39°C und 3,25 bar absolut als Strom 164 aus. Dieser Niederdruck-Kühlmitteldampfstrom wird dann im Drei-Stufen-Zwischenkühlverdichter 166 auf den Enddruck von 55 bar absolut verdichtet.
  • Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung zur Verflüssigung von Speisegas eine minimale Anzahl von Wärmetauschern und verwendet Kühlmittelgemische, wobei jedes Kühlmittel in jedem der Tauscher bei einem im wesentlichen konstanten Druck verdampft wird. Diese Eigenschaften vermindern die Prozesskomplexität und die benötigte Fabrikgrundfläche im Vergleich zu bekannten Verflüssigungsprozessen. Jeder der vorbeschriebenen Prozesse des Standes der Technik verwendet wenigstens zwei Kühlmittel-Verdampfungsdruck-Niveaus in wenigstens einem der Wärmetauscher beim Nieder-Niveau- und Hoch-Niveau-Kühldienst. Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung sind insbesondere zur Installation auf Schiffen und Offshore-Plattformen wegen den vereinfachten Verfahrensmerkmalen und der minimalen Anforderungen hinsichtlich des Anlagenplatzbedarfs gut geeignet.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst das Merkmal, wonach das Speisegas-Vorkühlen, das Nieder-Niveau-Kühlmittel-Vorkühlen und das Hoch-Niveau-Kühlmittel-Kühlen in einem einzigen Wärmetauscher gegenüber einem verdampfenden Hoch-Niveau-Kühlmittel bei einem einzelnen, im wesentlichen konstanten Druck erfolgt. Zusätzlich verlangt der Prozess keinen Wärmetauscher zum Speisegasvorkühlen, da das Speisegasvorkühlen in Kombination mit dem Nieder-Niveau-Kühlmittelvorkühlen und Hoch-Niveau-Flüssigkühlmittelkühlen bewerkstelligt wird. Das Nieder-Niveau-Kühlmittel-Gemisch wird nicht verwendet, um das Speisegas vorzukühlen und gelangt somit direkt zur Verdichtung ohne Vorheizen. Dies ergibt einen Verdichter, welcher weniger Zwischenkühler für ein vorbestimmtes Gesamtdruckverhältnis benötigt, da das Druckverhältnis in der ersten Stufe ziemlich hoch sein kann.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Verflüssigung eines unter Druck gesetzten Einspeisungsgases mit den Schritten: Kühlen des unter Druck gesetzten Einspeisungsgases (102) durch indirekten Wärmeaustausch in einer ersten Wärmeaustauscherzone (104; 404) mit einem ersten, verdampfenden Kühlmittelgemisch (110; 410), um ein gekühltes Einspeisungsgas (108) und einen ersten Kühlmittelgemisch-Dampf (140) zu ergeben; weiteres Kühlen und Kondensieren des gekühlten Einspeisungsgases durch indirekten Wärmeaustausch in einer zweiten Wärmeaustauscherzone (122; 522) mit einem zweiten, verdampfenden Kühlmittelgemisch (124; 524), um ein flüssiges Produkt (121) und einen zweiten Kühlmittelgemisch-Dampf (164) zu ergeben; Komprimieren, Kühlen und Kondensieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes (140); und schlag- bzw. blitzartiges Verdampfen (flashing) (150; 450) des sich ergebenden, kondensierten ersten Kühlmittelgemisches (138; 438), um das erste, verdampfende Kühlmittelgemisch (140; 410) zur Verfügung zu stellen; und Komprimieren (166) des zweiten Kühlmittelgemisch-Dampfes (164) ohne Vorwärmen, Kühlen und Kondensieren des komprimierten zweiten Kühlmittelgemisches und schlag- bzw. blitzartiges Verdampfen (flashing) (156; 565) des sich ergebenden, komprimierten zweiten Kühlmittelgemisches (158; 558), um das zweite, verdampfende Kühlmittelgemisch (124; 524) zur Verfügung zu stellen, wobei wenigstens ein Teil der Kühlung bzw. Kälte für das Kühlen und Kondensieren des zweiten Kühlmittelgemisch-Dampfes durch indirekten Wärmeaustausch in der ersten Wärmeaustauscherzone (104; 404) mit dem ersten, verdampfenden, flüssigen Kühlmittelgemisch (110; 410) zur Verfügung gestellt wird; Verdampfen des ersten Kühlmittelgemisches (110; 140) in der ersten Wärmetauscherzone (104; 404) bei einem ersten, im Wesentlichen konstanten Druck; Verdampfen des zweiten Kühlmittelgemisches (124; 524) in der zweiten Wärmetauscherzone (122; 522) bei einem zweiten, im Wesentlichen konstanten Druck verdampft wird; Komprimieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes (140) in wenigstens zwei Kompressions-Stufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompression des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes (140) erzeugt entweder: (a) wenigstens einen zweiphasigen Zwischenstufen-Kühlmittel-Strom, der in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit (144) zerlegt wird; der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf wird komprimiert, um ein weiteres, komprimiertes Kühlmittel (146) zu ergeben; das flüssige Zwischenstufen-Kühlmittel (144) wird gepumpt, um ein weiteres, unter Druck gesetztes flüssiges Kühlmittel zu ergeben; das weitere komprimierte Kühlmittel und das weitere, unter Druck gesetzte Kühlmittel werden kombiniert; und das sich ergebende, kombinierte erste Kühlmittelgemisch (148) wird gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt und einer schlagartigen Verdampfung (flashing) (150) unterworfen, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch (110) zur Verfügung zu stellen, oder (b) ein komprimiertes Zwischenstufen-Kühlmittel, das gekühlt, partiell kondensiert und in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit (144) zerlegt wird; der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf wird komprimiert, um ein weiteres, komprimiertes Kühlmittel (146) zur Verfügung zu stellen, das gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt und einer blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung (flashing) (450) unterworfen wird, um das erste, verdampfende Kühlmittelgemisch (410) zur Verfügung zu stellen; und das flüssige Zwischenstufen-Kühlmittel (144) wird unterkühlt und bei dem ersten, im Wesentlichen konstanten Druck einer blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung (flashing) (468) unterworfen, um zusätzliche Kühlung bzw. Kälte in der ersten Wärmeaustauscherzone (404) zur Verfügung zu stellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Komprimieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes (140) wenigstens einen zweiphasigen Zwischenstufen-Kühlmittel-Strom erzeugt; der zweiphasige Zwischenstufen-Kühlmittel-Strom wird in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit (144) zerlegt; der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf wird komprimiert, um ein weiteres, komprimiertes Kühlmittel (146) zu ergeben; das flüssige Zwischenstufen-Kühlmittel (144) wird gepumpt, um ein weiteres, unter Druck gesetztes flüssiges Kühlmittel zu ergeben; das weitere, komprimierte Kühlmittel und das weitere, unter Druck gesetzte flüssige Kühlmittel werden kombiniert; und das sich ergebende, kombinierte, erste Kühlmittelgemisch (148) wird gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt und einer schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung (150) unterworfen, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch (110) zur Verfügung zu stellen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Komprimieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes (140) ein komprimiertes Zwischenstufen-Kühlmittel erzeugt; das komprimierte Zwischenstufen-Kühlmittel wird unterkühlt, partiell kondensiert und in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufe-Kühlmittel-Flüssigkeit (144) zerlegt; der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf wird komprimiert, um ein weiteres, komprimiertes Kühlmittel (146) zu ergeben, das gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt und einer schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung (450) unterworfen wird, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch (410) zur Verfügung zu stellen; und das flüssige Zwischenstufen-Kühlmittel (144) wird unterkühlt und bei dem ersten, im Wesentlichen konstanten Druck einer schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung (468) unterworfen, um zusätzliche Kühlung bzw. Kälte in der ersten Wärmeaustauscherzone (404) zur Verfügung zu stellen.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil der Kühlung bzw. Kälte für das Kühlen und Kondensieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes nach der Kompression durch indirekten Wärmeaustausch in der ersten Wärmeaustauscherzone (104) mit dem ersten, verdampfenden flüssigen Kühlmittelgemisch (110; 410) zur Verfügung gestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das unter Druck gesetzte Einspeisungsgas (102) durch Behandeln (100) eines unter Druck gesetzten Stroms (19) aus natürlichem bzw. Erdgas zur Verfügung gestellt wird, um die Verunreinigung zu entfernen, die aus Wasser, Kohlendioxid, Schwefel enthaltenden Verbindungen, Quecksilber und Quecksilber enthaltenden Verbindungen ausgewählt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5 mit den weiteren Schritten: (1) Einführen des gekühlten Einspeisungsgases (108) in eine Destillationssäule (106) an einer ersten Stelle und Entnahme eines methanreichen Kopfstroms und eines Bodenstroms (112) von Komponenten, die schwerer als Methan sind, daraus; (2) Zerlegen des Bodenstroms (112), um einen Strom aus leichten Kohlenwasserstoffen (118) mit Bestandteilen von bis zu drei oder bis zu vier Kohlenstoff-Atomen und einen Strom (116) mit schweren Kohlenwasserstoffen mit Bestandteilen aus mehr als drei oder mehr als vier Kohlenstoff-Atomen jeweils zu erhalten; (3) Kühlen wenigstens eines Teils des Stroms von leichten Kohlenwasserstoffen (118) durch indirekten Wärmeaustausch in der ersten Wärmeaustauscherzone (104; 404); und (4) Kombinieren wenigstens eines Teils (217) des gekühlten Stroms aus leichten Kohlenwasserstoffen mit dem methan-reichen Kopfstrom vor dem weiteren Kühlen und Kondensieren durch indirekten Wärmeaustausch in der zweiten Wärmeaustauscherzone (122; 522).
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6 mit: (1) Einführen des gekühlten Einspeisungsgases (108) in eine Destillationssäule (106) an einer ersten Stelle und Entnahme eines methanreichen Kopfstroms und eines Boden-Stroms (112) mit Bestandteilen, die schwerer als Methan sind, daraus; (2) Zerlegen des Boden-Stroms (112), um einen Strom aus leichten Kohlenwasserstoffen (118) mit Bestandteilen von bis zu drei oder bis zu vier Kohlenstoffatomen und einen Strom mit schweren Kohlenwasserstoffen (116) mit Bestandteilen aus mehr als drei oder mehr als vier Kohlenstoff-Atomen jeweils zu erhalten; (3) Kühlen mindestens eines Teils des Stroms aus leichten Kohlenwasserstoffen (118) durch indirekten Wärmeaustausch in der ersten Wärmeaustauscherzone (104; 404); und (4) Nutzen wenigstens eines Teils (268) des gekühlten Stroms aus leichten Kohlenwasserstoffen als Rückfluss für die Destillationssäule (106).
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, weiterhin mit Einführung eines Teils (374) des unter Druck gesetzten Einspeisungsgases (102) in eine Destillationssäule (106) an einer zweite Stelle, die sich unter der ersten Stelle befindet.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das flüssige Produkt (121) einer schlagartigen bzw. blitzartigen Verdampfung (126) unterworfen wird, um ein weiteres, mit Methan angereichertes flüssiges Produkt (130) und einen Abgasstrom (132) mit Komponenten, die leichter sind als Methan, zur Verfügung zu stellen, und wobei ein Teil der Kühlung bzw. der Kälte für das Kühlen und Kondensieren des zweiten Kühlmittelgemisch-Dampfes (164) nach der Kompression teilweise durch indirekten Wärmeaustausch in einer dritten Wärmeaustauscherzone (126) mit dem Abgasstrom (132) zur Verfügung gestellt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teil der Kühlung bzw. Kälte für das Kühlen und Kondensieren des zweiten Kühlmittelgemisch-Dampfes (164) nach der Kompression wenigstens zum Teil durch indirekten Wärmeaustausch in der zweiten Wärmeaustauscherzone (122; 522) mit dem zweiten, verdampfenden Kühlmittelgemisch (124, 524) zur Verfügung gestellt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Kühlmittelgemisch-Dampf (164) nach der Kompression und dem Kühlen durch indirekten Wärmeaustausch in der ersten Wärmeaustauscherzone (104; 404) von dort bei einer ersten Temperatur abgezogen wird, der sich ergebende, gekühlte zweite Kühlmittelgemisch-Strom (154) in die zweite Wärmeaustauscherzone (122; 522) eingeführt und darin weiter durch indirekten Wärmeaustausch gekühlt, daraus abgezogen (158), einer blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung (156) unterworfen und der zweiten Wärmeaustauscherzone zugeführt wird, um das zweite, verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen, und der sich ergebende, zweite Kühlmittelgemisch-Dampf (164) aus der zweiten Wärmeaustauscherzone (122; 522) bei einer zweiten Temperatur, die niedriger als die erste Temperatur ist, entnommen und direkt ohne Vorwärmung komprimiert (166) wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlen und Kondensieren des zweiten Kühlmittelgemisch-Dampfes (152) nach der Kompression durch indirekten Wärmeaustausch in der ersten Wärmeaustauscherzone (104; 404) durchgeführt wird, um einen teilweisen kondensierten, zweiten Kühlmittelgemisch-Strom (154) zu ergeben, der zweiten Zwischen-Kühlmittelgemisch-Dampf und zweite Zwischen-Kühlmittelgemisch-Flüssigkeit enthält, und wobei weiterhin der teilweise kondensierte, zweite Kühlmittelgemisch-Strom (154) zerlegt wird, um einen zweiten Zwischen-Kühlmittelgemisch-Dampf (568) und eine zweite Zwischen-Kühlmittelgemisch-Flüssigkeit (570) zu ergeben; der zweite Zwischen-Kühlmittelgemisch-Dampf (568) gekühlt, kondensiert, optional unterkühlt und einer schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung (556) unterworfen wird, um das zweite verdampfende Kühlmittelgemisch (524) zur Verfügung zu stellen; und die zweite Zwischen-Kühlmittelgemisch-Flüssigkeit (570) unterkühlt und bei dem zweiten, im Wesentlichen konstanten Druck einer schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung (572) unterworfen wird, um zusätzliche Kälte bzw. Kühlung in der zweiten Wärmeaustauscherzone (522) zu ergeben.
  13. Vorrichtung zur Verflüssigung eines unter Druck gesetzten Einspeisungsgases durch ein Verfahren, wie es im Anspruch 1 definiert wird, wobei die Vorrichtung aufweist: eine erste Wärmetauscheranordnung (104; 404) zum Kühlen des unter Druck gesetzten Einspeisungsgases (102) und des komprimierten zweiten Kühlmittelgemisches (152), wobei die Kühlung wenigstens teilweise durch indirekten Wärmeaustausch mit dem ersten Kühlmittelgemisch (110; 410) durchgeführt wird, das bei dem ersten, im Wesentlichen konstanten Druck verdampft wird; eine Anordnung (142, 140) zum Komprimieren, Kühlen und Kondensieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes (140), um das kondensierte erste Kühlmittelgemisch (138; 438) zur Verfügung zu stellen; eine Druckreduktionsanordnung (150; 450) zur schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung (flashing) des ersten kondensierten Kühlmittelgemisches (138; 438), um das erste, verdampfende Kühlmittelgemisch (110; 410) zur Verfügung zu stellen; eine zweite Wärmetauscheranordnung (122; 522) zum weiteren Kühlen und Kondensieren des gekühlten Einspeisungsgases (120), wobei die Kühlung wenigstens teilweise durch indirekten Wärmeaustausch mit dem zweiten Kühlmittelgemisch (124; 524) durchgeführt wird, das bei dem zweiten, im Wesentlichen konstanten Druck verdampft wird; eine Anordnung (166, 104; 166, 404) zum Komprimieren des zweiten Kühlmittelgemisch-Dampfes ohne Vorwärmen, und Kühlen sowie Kondensieren des komprimierten zweiten Kühlmittelgemisch-Dampfes (164), um das zweite, kondensierte Kühlmittelgemisch (158; 558) zur Verfügung zu stellen; und eine Druckreduktionsanordnung (156; 556) zur blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung (flashing) des kondensierten zweiten Kühlmittelgemisches (158; 558), um das zweite, verdampfende Kühlmittelgemisch (124; 524) zur Verfügung zu stellen, wobei die Anordnung (142, 140) zum Komprimieren, Kühlen und Kondensieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes aufweist: eine Kompressionsanordnung mit wenigstens zwei Kompressorstufen, von denen eine Stufe ein komprimiertes Zwischenstufen-Kühlmittel erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (142, 140) zum Komprimieren, Kühlen und Kondensieren des ersten Kühlmittelgemisch-Dampfes weiterhin eine Zwischenstufen-Kühleinrichtung aufweist, in der das komprimierte Zwischenstufen-Kühlmittel gekühlt und teilweise kondensiert wird, wodurch sich ein zweiphasiges Zwischenstufen-Kühlmittel ergibt, eine Zerlegungs- bzw. Separationsanordnung, in der das zweiphasige Zwischenstufen-Kühlmittel in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit (144) zerlegt wird, eine weitere Kompressorstufe, in der der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf komprimiert wird, um ein weiteres, komprimiertes Kühlmittel (146) zu ergeben, und wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist entweder (a) eine Pumpenanordnung, um die Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit (144) unter Druck zu setzen, und eine Rohranordnung (148) zum Kombinieren der sich ergebenden, unter Druck gesetzten Zwischenstufe-Kühlmittel-Flüssigkeit und des weiteren, komprimierten Kühlmittels, um das komprimierte erste Kühlmittelgemisch zu ergeben; oder (b) eine Rohranordnung (436), um das weitere, komprimierte Kühlmittel als das erste, komprimierte Kühlmittelgemisch zum Kühlen, Kondensieren und schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung zur Verfügung zu stellen, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zur Verfügung zu stellen, eine Rohranordnung (144), um die Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit auf die erste Wärmeaustauscheranordnung (404) zu übertragen, eine Wärmeübertragungsanordnung innerhalb der ersten Wärmetauscheranordnung (404), um die Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit zu kühlen, einer Druckreduktionsanordnung (468), um die sich ergebende, gekühlte Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit einer blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung (flashing) zu unterwerfen, um zusätzliches, verdampfendes Kühlmittelgemisch bei dem ersten, im Wesentlichen konstanten Druck zur Verfügung zu stellen, und eine Rohranordnung zur Einführung des zusätzlichen, verdampfenden Kühlmittelgemisches in die erste Wärmetauscheranordnung (404), um darin Kühlung bzw. Kälte zur Verfügung zu stellen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Wärmetauscheranordnung (104; 404) auch das komprimierte, erste Kühlmittelgemisch (148; 438) kühlt und die zweite Wärmetauscheranordnung (122; 522) auch das gekühlte, zweite, komprimierte Kühlmittelgemisch (154) wenigstens teilweise durch indirekten Wärmeaustausch mit dem zweiten Kühlmittelgemisch (124; 524) kühlt und kondensiert.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die erste Kompressionsanordnung (142) aufweist: wenigstens zwei Kompressor-Stufen, von denen eine Stufe ein komprimiertes Zwischenstufen-Kühlmittel erzeugt, eine Zwischenstufen-Kühleinrichtung, in der das komprimierte Zwischenstufen-Kühlmittel gekühlt und dadurch teilweise kondensiert wird, wodurch sich ein zweiphasiges Zwischenstufen-Kühlmittel ergibt, einen Separator, in dem das zweiphasige Zwischenstufen-Kühlmittel in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit (144) zerlegt wird; eine weitere Kompressor-Stufe, in der der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf komprimiert wird, um ein weiteres komprimiertes Kühlmittel (146) zu ergeben; eine Pumpenanordnung, um die Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit (144) unter Druck zu setzen, und eine Rohranordnung (148) zum Kombinieren der sich ergebenden, unter Druck gesetzten Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit und des weiteren, komprimierten Kühlmittels, um das erste komprimierte Kühlmittelgemisch zu ergeben.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die erste Kompressionsanordnung (142) aufweist wenigstens zwei Kompressor-Stufen, von denen eine Stufe ein komprimiertes Zwischenstufen-Kühlmittel erzeugt, eine Zwischenstufe-Kühleinrichtung, in der das komprimierte Zwischenstufen-Kühlmittel gekühlt und dadurch teilweise kondensiert wird, wodurch sich ein zweiphasiges Zwischenstufen-Kühlmittel ergibt, einen Separator, in dem das zweiphasige Zwischenstufen-Kühlmittel in einen Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampf und eine Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit zerlegt wird, und eine weitere Kompressor-Stufe, in der der Zwischenstufen-Kühlmittel-Dampof komprimiert wird, um ein weiteres, komprimiertes Kühlmittel zu ergeben, und wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist, eine Rohranordnung (436), um das weitere, komprimierte Kühlmittel als das erste komprimierte Kühlmittelgemisch zum Kühlen, Kondensieren und schlag- bzw. blitzartigen Verdampfen zur Verfügung zu stellen, um das erste verdampfende Kühlmittelgemisch zu liefern, eine Rohranordnung (144), um die Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit zu der ersten Wärmetauscheranordnung (404) zu übertragen, eine Wärmeübertragungsanordnung innerhalb der ersten Wärmetauscheranordnung (404) zum Kühlen der Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit, eine Druckreduktionsanordnung (468), um die sich ergebende, gekühlte Zwischenstufen-Kühlmittel-Flüssigkeit einer blitz- bzw. schlagartigen Verdampfung zu unterwerfen, um zusätzliches verdampfendes Kühlmittelgemisch bei dem ersten, im Wesentlichen konstanten Druck zur Verfügung zu stellen, und eine Rohranordnung zur Einführung des zusätzlichen, verdampfenden Kühlmittelgemischs in die erste Wärmetauscheranordnung (404) um darin Kühlung bzw. Kälte zur Verfügung zu stellen.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, die weiterhin aufweist: eine Destillationsanordnung (106) zur Zerlegung des gekühlten, unter Druck gesetzten, methan-reichen Einspeisungsgases (108), das aus dem Erdgas erhalten wird, in einen Kopfstrom, der weiter mit Methan angereichert ist, und einen Bodenstrom (112) mit Bestandteilen, die schwerer als Methan sind; eine Zerlegungsanordnung (114) zur Zerlegung des Bodenstroms (112) in einen Strom aus leichten Kohlenwasserstoffen (118) mit Komponenten, die drei oder weniger oder vier oder weniger Kohlenstoff-Atome haben, und einen Strom aus schweren Kohlenwasserstoffen (116) mit Bestandteilen, die mehr als drei oder mehr als vier Kohlenwasserstoff-Atome jeweils haben; eine Kühlanordnung in der ersten Wärmetauscheranordnung (104) zum Kühlen des Stroms aus leichten Kohlenwasserstoffen (118); und eine Rohranordnung zum Kombinieren des sich ergebenden, gekühlten Stroms aus leichten Kohlenwasserstoffen mit dem methan-reichen Kopfstrom vor dem weiteren Kühlen und Kondensieren durch indirekten Wärmeaustausch in der zweiten Wärmetauscheranordnung (122; 522).
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, die aufweist eine Destillationsanordnung (106) zur Zerlegung des gekühlten, unter Druck gesetzten, methan-reichen Einspeisungsgases (108), das aus dem Erdgas erhalten wird, in einen Kopfstrom, der weiter mit Methan angereichert ist, und einem Bodenstrom (112) mit Bestandteilen, die schwerer als Methan sind; eine Zerlegungsanordnung (114) zur Zerlegung des Bodenstroms (112) in einen Strom aus leichten Kohlenwasserstoffen (118), der Bestandteile mit drei oder weniger oder vier oder weniger Kohlenstoff-Atomen enthält, und einen Strom aus schweren Kohlenwasserstoffen (116) mit Bestandteilen mit mehr als drei oder mehr als vier Kohlenstoff-Atomen jeweils; eine Kühlanordnung in der ersten Wärmetauscheranordnung (104) zum Kühlen des Stroms aus leichten Kohlenwasserstoffen (118); und eine Rohranordnung (268) zur Einführung eines Teils des sich ergebenden, gekühlten Stroms aus leichten Kohlenwasserstoffen als Rückfluss für die Destillationsanordnung (106).
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, die weiterhin aufweist eine Rohranordnung zur Einführung eines Teils (374) des unter Druck gesetzten Einspeisungsgases (102) in die Destillationsanordnung (106) an einer Stelle, die sich unter der Stelle befindet, an der das gekühlte, unter Druck gesetzte Einspeisungsgas (108) eingeführt wird.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, die weiterhin aufweist einen Separator (576) zur Zerlegung des gekühlten, komprimierten zweiten Kühlmittelgemisches (154), wenn das gekühlte zweite komprimierte Kühlmittelgemisch (154) teilweise kondensiert wird, um einen zweiten Zwischen- Kühlmittelgemisch-Dampf (568) und eine zweite Zwischen-Kühlmittelgemisch-Flüssigkeit (570) zu ergeben; eine Wärmeübertragungsanordnung in der zweiten Wärmetauscheranordnung (522) zur Kühlung der zweiten Zwischen-Kühlmittelgemisch-Flüssigkeit (570); eine Druckreduktionsanordnung (572) zur schlag- bzw. blitzartigen Verdampfung der sich ergebenden, unterkühlten zweiten Zwischen-Kühlmittelgemisch-Flüssigkeit, um zusätzliches verdampfendes Kühlmittelgemisch bei dem im Wesentlichen konstanten zweiten Druck zur Verfügung zu stellen, und eine Rohranordnung (574) zur Einführung des zusätzlichen, verdampfenden Kühlmittelgemischs in die zweite Wärmetauscheranordnung (522), um darin Kühlung bzw. Kälte zur Verfügung zu stellen.
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Families Citing this family (93)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6119479A (en) * 1998-12-09 2000-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Dual mixed refrigerant cycle for gas liquefaction
US6742358B2 (en) 2001-06-08 2004-06-01 Elkcorp Natural gas liquefaction
FR2829569B1 (fr) * 2001-09-13 2006-06-23 Technip Cie Procede de liquefaction de gaz naturel, mettant en oeuvre deux cycles de refrigeration
US6427483B1 (en) 2001-11-09 2002-08-06 Praxair Technology, Inc. Cryogenic industrial gas refrigeration system
ES2254555T5 (es) 2002-05-27 2013-02-15 Air Products And Chemicals, Inc. Intercambiador de calor con serpentines de tubo
US6666046B1 (en) * 2002-09-30 2003-12-23 Praxair Technology, Inc. Dual section refrigeration system
US6945075B2 (en) * 2002-10-23 2005-09-20 Elkcorp Natural gas liquefaction
JP4571934B2 (ja) * 2003-02-25 2010-10-27 オートロフ・エンジニアーズ・リミテッド 炭化水素ガス処理
US6889523B2 (en) 2003-03-07 2005-05-10 Elkcorp LNG production in cryogenic natural gas processing plants
US6742357B1 (en) 2003-03-18 2004-06-01 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
RU2307297C2 (ru) * 2003-03-18 2007-09-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Объединенный многоконтурный способ охлаждения для сжижения газа
US6662589B1 (en) 2003-04-16 2003-12-16 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated high pressure NGL recovery in the production of liquefied natural gas
US7155931B2 (en) * 2003-09-30 2007-01-02 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas processing
JP4912564B2 (ja) * 2003-11-18 2012-04-11 日揮株式会社 ガス液化プラント
DE102004011483A1 (de) * 2004-03-09 2005-09-29 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
US7204100B2 (en) * 2004-05-04 2007-04-17 Ortloff Engineers, Ltd. Natural gas liquefaction
US7866184B2 (en) * 2004-06-16 2011-01-11 Conocophillips Company Semi-closed loop LNG process
CA2566820C (en) * 2004-07-01 2009-08-11 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas processing
WO2006017783A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-16 Bp Corporation North America Inc. Natural gas liquefaction process
US7228714B2 (en) * 2004-10-28 2007-06-12 Praxair Technology, Inc. Natural gas liquefaction system
DE102004054674A1 (de) * 2004-11-12 2006-05-24 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
MY146497A (en) * 2004-12-08 2012-08-15 Shell Int Research Method and apparatus for producing a liquefied natural gas stream
US20070107464A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-17 Ransbarger Weldon L LNG system with high pressure pre-cooling cycle
US20070204649A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-06 Sander Kaart Refrigerant circuit
US8578734B2 (en) 2006-05-15 2013-11-12 Shell Oil Company Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
CA2653610C (en) * 2006-06-02 2012-11-27 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas processing
EP2044376A2 (de) * 2006-07-21 2009-04-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Verfahren und vorrichtung zur verflüssigung eines kohlenwasserstoffstroms
US9435583B2 (en) * 2006-09-22 2016-09-06 Shell Oil Company Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
US20080078205A1 (en) * 2006-09-28 2008-04-03 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon Gas Processing
US8250883B2 (en) * 2006-12-26 2012-08-28 Repsol Ypf, S.A. Process to obtain liquefied natural gas
US8590340B2 (en) * 2007-02-09 2013-11-26 Ortoff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
WO2008136884A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-13 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process
US9869510B2 (en) * 2007-05-17 2018-01-16 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas processing
BRPI0813637B1 (pt) * 2007-07-09 2019-07-09 Lng Technology Pty Ltd Processo e sistema para a produção de gás natural liquefeito
US8919148B2 (en) * 2007-10-18 2014-12-30 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
EP2232169B1 (de) * 2007-12-28 2018-04-04 Johnson Controls Technology Company Dampfkompressionssystem
JP5683277B2 (ja) 2008-02-14 2015-03-11 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイＳｈｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｍａａｔｓｃｈａｐｐｉｊ Ｂｅｓｌｏｔｅｎｖｅｎｎｏｏｔｓｈａｐ 炭化水素流の冷却方法及び装置
US20090282865A1 (en) 2008-05-16 2009-11-19 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas and Hydrocarbon Gas Processing
DE102009018248A1 (de) * 2009-04-21 2010-10-28 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
US20100281915A1 (en) * 2009-05-05 2010-11-11 Air Products And Chemicals, Inc. Pre-Cooled Liquefaction Process
US8434325B2 (en) 2009-05-15 2013-05-07 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas and hydrocarbon gas processing
US20100287982A1 (en) * 2009-05-15 2010-11-18 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas and Hydrocarbon Gas Processing
NO333898B1 (no) * 2009-12-22 2013-10-14 Waertsilae Oil & Gas Systems As Fremgangsmåte og system for lasting av varm cargo
CN102115683A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 中国科学院理化技术研究所 一种生产液化天然气的方法
KR101266675B1 (ko) * 2009-12-31 2013-05-28 엘지전자 주식회사 냉매사이클 연동 물 순환 시스템
US9021832B2 (en) * 2010-01-14 2015-05-05 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
FR2957407B1 (fr) * 2010-03-15 2012-08-17 Inst Francais Du Petrole Procede de liquefaction d'un gaz naturel avec des melanges refrigerants contenant au moins un hydrocarbure insature
US9441877B2 (en) 2010-03-17 2016-09-13 Chart Inc. Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
KR101009892B1 (ko) * 2010-04-30 2011-01-20 한국가스공사연구개발원 천연가스 액화공정
CA2800699C (en) 2010-06-03 2016-01-19 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
CA2803468C (en) * 2010-06-30 2018-07-24 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of treating a hydrocarbon stream comprising methane, and an apparatus therefor
KR101628841B1 (ko) * 2010-07-08 2016-06-10 대우조선해양 주식회사 천연가스 액화방법 및 장치
DE102011015433A1 (de) * 2011-03-29 2012-10-04 Linde Ag Wärmetauschersystem
US10852060B2 (en) 2011-04-08 2020-12-01 Pilot Energy Solutions, Llc Single-unit gas separation process having expanded, post-separation vent stream
CN102954668A (zh) * 2011-08-19 2013-03-06 李志远 一种利用多组分制冷剂双级压缩生产液化天然气的方法
ES2668789T3 (es) * 2011-12-20 2018-05-22 Conocophillips Company Deflector interno para suprimir el chapoteo en un intercambiador de calor del tipo de núcleos dentro de la envuelta
CN102564059A (zh) * 2012-02-19 2012-07-11 中国石油集团工程设计有限责任公司 双级多组分混合冷剂制冷天然气液化系统及方法
US20130269386A1 (en) 2012-04-11 2013-10-17 Air Products And Chemicals, Inc. Natural Gas Liquefaction With Feed Water Removal
CN102706024B (zh) * 2012-06-04 2015-06-17 上海森鑫新能源科技有限公司 一种油气回收的阶梯式制冷系统和制冷方法及除霜方法
FR2993350B1 (fr) * 2012-07-13 2018-06-15 Air Liquide Procede et appareil de refroidissement d'un debit contenant au moins 35% de dioxyde de carbone et du mercure
FR2993643B1 (fr) * 2012-07-17 2014-08-22 Saipem Sa Procede de liquefaction de gaz naturel avec changement de phase
AU2013356460B2 (en) 2012-12-04 2018-04-05 Conocophillips Company Use of low global-warming potential, low ozone depletion potential, low combustibility hydrofluoro-olefin, xenon or iodo compound refrigerants in LNG processing
US20140157822A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Thermal performing refrigeration cycle
US11408673B2 (en) 2013-03-15 2022-08-09 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
MY190894A (en) 2013-03-15 2022-05-18 Chart Energy & Chemicals Inc Mixed refrigerant system and method
US11428463B2 (en) 2013-03-15 2022-08-30 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
US10436505B2 (en) 2014-02-17 2019-10-08 Black & Veatch Holding Company LNG recovery from syngas using a mixed refrigerant
US10443930B2 (en) 2014-06-30 2019-10-15 Black & Veatch Holding Company Process and system for removing nitrogen from LNG
CN104457137B (zh) * 2014-11-19 2015-07-15 杰瑞石油天然气工程有限公司 多组分制冷剂循环制冷液化天然气的系统及方法
WO2016092593A1 (ja) 2014-12-09 2016-06-16 千代田化工建設株式会社 天然ガスの液化システム
US20160187057A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Aspen Engineering Services, Llc Liquefied natural gas from rich natural gas
KR102297865B1 (ko) * 2015-01-26 2021-09-03 대우조선해양 주식회사 부유식 액화천연가스 생산저장하역시설의 증발가스 처리시스템 및 이를 포함하는 부유식 액화천연가스 생산저장하역시설
AR105277A1 (es) 2015-07-08 2017-09-20 Chart Energy & Chemicals Inc Sistema y método de refrigeración mixta
US10443927B2 (en) 2015-09-09 2019-10-15 Black & Veatch Holding Company Mixed refrigerant distributed chilling scheme
WO2017062154A1 (en) * 2015-10-06 2017-04-13 Exxonmobil Upstream Research Company Consolidated refrigeration and liquefaction module in a hydrocarbon processing plant
WO2017177317A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-19 Geoff Rowe A system and method for liquefying production gas from a gas source
US10551118B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10533794B2 (en) 2016-08-26 2020-01-14 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10551119B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10323880B2 (en) * 2016-09-27 2019-06-18 Air Products And Chemicals, Inc. Mixed refrigerant cooling process and system
US10663220B2 (en) * 2016-10-07 2020-05-26 Air Products And Chemicals, Inc. Multiple pressure mixed refrigerant cooling process and system
US11543180B2 (en) 2017-06-01 2023-01-03 Uop Llc Hydrocarbon gas processing
US11428465B2 (en) 2017-06-01 2022-08-30 Uop Llc Hydrocarbon gas processing
US10753676B2 (en) 2017-09-28 2020-08-25 Air Products And Chemicals, Inc. Multiple pressure mixed refrigerant cooling process
US10852059B2 (en) * 2017-09-28 2020-12-01 Air Products And Chemicals, Inc. Multiple pressure mixed refrigerant cooling system
US11268755B2 (en) 2017-12-15 2022-03-08 Saudi Arabian Oil Company Process integration for natural gas liquid recovery
CN109181799B (zh) * 2018-07-30 2020-12-25 杜宏鹏 一种低温脱除天然气中水和co2的装置
TWI746977B (zh) * 2019-01-22 2021-11-21 法商液態空氣喬治斯克勞帝方法研究開發股份有限公司 氣體液化方法及氣體液化裝置
US20220307765A1 (en) 2019-08-02 2022-09-29 Linde Gmbh Process and plant for producing liquefied natural gas
CZ308591B6 (cs) * 2019-10-04 2020-12-16 Siad Macchine Impianti S.P.A. Zařízení pro zpracování zemního plynu
RU2725305C1 (ru) * 2019-11-21 2020-06-30 Игорь Анатольевич Мнушкин Система подвода тепла в ректификационную колонну (варианты)
DE102020004821A1 (de) 2020-08-07 2022-02-10 Linde Gmbh Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Flüssigerdgasprodukts
CN113154796B (zh) * 2021-03-23 2022-12-09 金川集团股份有限公司 一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置及方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3763358A (en) * 1971-10-21 1973-10-02 D Cargille Interweaved matrix updating coordinate converter
US3964891A (en) * 1972-09-01 1976-06-22 Heinrich Krieger Process and arrangement for cooling fluids
US4094655A (en) 1973-08-29 1978-06-13 Heinrich Krieger Arrangement for cooling fluids
DE2438443C2 (de) * 1974-08-09 1984-01-26 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas
FR2292203A1 (fr) * 1974-11-21 1976-06-18 Technip Cie Procede et installation pour la liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
FR2471566B1 (fr) 1979-12-12 1986-09-05 Technip Cie Procede et systeme de liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
FR2545589B1 (fr) 1983-05-06 1985-08-30 Technip Cie Procede et appareil de refroidissement et liquefaction d'au moins un gaz a bas point d'ebullition, tel que par exemple du gaz naturel
US4504296A (en) * 1983-07-18 1985-03-12 Air Products And Chemicals, Inc. Double mixed refrigerant liquefaction process for natural gas
US4525185A (en) 1983-10-25 1985-06-25 Air Products And Chemicals, Inc. Dual mixed refrigerant natural gas liquefaction with staged compression
US4545795A (en) 1983-10-25 1985-10-08 Air Products And Chemicals, Inc. Dual mixed refrigerant natural gas liquefaction
US4541852A (en) * 1984-02-13 1985-09-17 Air Products And Chemicals, Inc. Deep flash LNG cycle
US4809154A (en) 1986-07-10 1989-02-28 Air Products And Chemicals, Inc. Automated control system for a multicomponent refrigeration system
US4755200A (en) 1987-02-27 1988-07-05 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas drier precooling in mixed refrigerant natural gas liquefaction processes
US4911741A (en) * 1988-09-23 1990-03-27 Davis Robert N Natural gas liquefaction process using low level high level and absorption refrigeration cycles
FR2751059B1 (fr) * 1996-07-12 1998-09-25 Gaz De France Procede et installation perfectionnes de refroidissement, en particulier pour la liquefaction de gaz naturel
TW477890B (en) * 1998-05-21 2002-03-01 Shell Int Research Method of liquefying a stream enriched in methane
US6119479A (en) * 1998-12-09 2000-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Dual mixed refrigerant cycle for gas liquefaction

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Publication number Publication date
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