Verfahren und Anlage zur Erzeugung eines verflüssigten Kohlenwasserstoffprodukts

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung eines verflüssigten Kohlenwasserstoffprodukts gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Hintergrund

Verfahren und Anlagen zur Verflüssigung von Erdgas sind bekannt und beispielsweise im Artikel "Natural Gas" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlinepublikation 15. Juli 2006, DOI: 10.1002/14356007. a17_073.pub2, insbesondere Abschnitt 3, "Liquefaction", oder bei Wang und Economides, "Advanced Natural Gas Engineering", Gulf Publishing 2010, DOI: 10.1016/C2013-0-15532-8, insbesondere Kapitel 6, "Liquefied Natural Gas (LNG)", beschrieben.

Insbesondere können bei der Erdgasverflüssigung Gemischkältemittel aus unterschiedlichen Kohlenwasserstoffbestandteilen und Stickstoff zum Einsatz kommen. Beispielsweise können dabei ein, oder zwei oder drei Gemischkältemittelkreisläufe eingesetzt werden (engl. Single Mixed Refrigerant, SMR; Dual Mixed Refrigerant, DMR; Mixed Fluid Cascade, MFC). Auch Gemischkältemittelkreisläufe mit Propanvorkühlung (C3MR) sind bekannt.

Beispielsweise ist aus der WO 2010/121752 A2 ein Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoffgemischs bekannt, bei dem ein Gemischkältemittelkreislauf zum Einsatz kommt. Das Gemischkältemittel wird darin nach einer Verdichtung mittels eines Reinstoffkältemittelkreislaufs verflüssigt. Das verflüssigte Gemischkältemittel wird zur Verflüssigung des Kohlenwasserstoffgemischs eingesetzt und im Zuge dessen verdampft. Das verdampfte Gemischkältemittel wird zur Kühlung des Kohlenwasserstoffgemischs vor seiner eigentlichen Verflüssigung eingesetzt und anschließend der Verdichtung wieder zugeführt.

Die vorliegende Erfindung kann insbesondere im Zusammenhang mit der Verflüssigung von Erdgas nach einer geeigneten Aufbereitung zum Einsatz kommen, eignet sich jedoch auch für die Verflüssigung anderer Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere methanreicher Kohlenwasserstoffgemische mit einem Gehalt von mehr als 80% Methan, oder auch ggf. entsprechender Reinstoffe.

Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Verflüssigung von Kohlenwasserstoffgemischen der erläuterten Art erweisen sich häufig in der Praxis aus den nachfolgend erläuterten Gründen als verbesserungsbedürftig.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Verflüssigung eines Kohlenwasserstoffgemischs der erläuterten Art zu verbessern.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung eines verflüssigten Kohlenwasserstoffprodukts mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.

Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einige Grundlagen der vorliegenden Erfindung näher erläutert und nachfolgend verwendete Begriffe definiert.

Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau", wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 10% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste ein. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus.

Ein "Wärmetauscher" zum Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann in jeglicher fachüblichen Art ausgebildet sein. Er dient zur indirekten Übertragung von Wärme zwischen zumindest zwei z.B. im Gegenstrom zueinander geführten Fluidströmen. In letzterem Fall handelt es sich um einen "Gegenstromwärmetäuscher". Ein entsprechender Wärmetauscher kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, z.B. aus einem oder mehreren gewickelten Wärmetauschern oder entsprechenden Abschnitten.

Neben einem Gegenstromwärmetäuscher, der insbesondere als ein (gelöteter) Rippen- Platten-Wärmetauscher aus Aluminium (Brazed Aluminium Plate-Fin Heat Exchanger, PFHE; Bezeichnungen gemäß der deutschen und englischen Ausgabe der ISO 15547- 2:3005) ausgebildet sein kann, kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auch ein Wärmetauscher zum Einsatz, in dem ein abzukühlendes Fluid in entsprechenden Leitungen (beispielsweise einem Rohrbündel) durch einen Mantelraum geführt wird, in den ein zur Kühlung verwendetes Fluid entspannt wird, welches in dem Mantelraum teilweise verdampft wird.

Ist nachfolgend von einem "Reinstoffkältemittel" die Rede, sei hierunter ein Kältemittel verstanden, das mehr als 90 Molprozent, insbesondere mehr als 95 Molprozent oder mehr als 99 Molprozent, einer einzigen Komponente aufweist. Bei der Komponente kann es sich insbesondere um Ethylen, Ethan, Propylen oder Propan handeln. Dagegen zeichnet sich ein "Gemischkältemittel" dadurch aus, dass es mehrere Komponenten aufweist, von denen keine in einem Gehalt von mehr als 80 Molprozent, insbesondere mehr als 70 Molprozent oder mehr als 60 Molprozent, enthalten ist. Bei den Komponenten kann es sich insbesondere um Ethan, Propan, Butan und Pentan sowie ungesättigte Äquivalente dieser Verbindungen handeln. Insbesondere kann ein derartiges Gemischkältemittel aber propanfrei sein oder Propan in einem Gehalt von höchstens 10 Molprozent, insbesondere höchstens 5 Molprozent oder höchstens 1 Molprozent, aufweisen.

Die vorliegende Erfindung kann, wie erwähnt, insbesondere im Zusammenhang mit der Verflüssigung von Erdgas nach einer entsprechenden Aufbereitung zum Einsatz kommen, eignet sich jedoch auch für die Verflüssigung anderer Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere methanreicher Kohlenwasserstoffgemische mit einem Gehalt von mehr als 80% Methan, oder auch ggf. entsprechender Reinstoffe. Ein dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführtes, gasförmiges Kohlenwasserstoffgemisch oder ein entsprechender gasförmiger Reinstoff wird hier als "Kohlenwasserstoffeinsatz" und die durch die Verflüssigung erhaltene Flüssigkeit, die den gesamten oder einen Teil des Kohlenwasserstoffeinsatzes enthalten kann, als "Kohlenwasserstoffprodukt" bezeichnet.

Merkmale und Vorteile der Erfindung

Bei dem in der oben erwähnten WO 2010/121752 A2 beschriebenen

Verflüssigungsverfahren, das auch unten unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert ist, deren Bezugszeichen nachfolgend verwendet werden, erfolgen die Abkühlung (in Wärmetauscher E7) und die Verflüssigung (in Wärmetauscher E8) im indirekten Wärmetausch gegen das Kältemittelgemisch eines Gemischkältemittelkreislaufes. Genauer erfolgt die Abkühlung (in Wärmetauscher E7) im Wärmetausch gegen das vollständige verdampfte Gemischkältemittel des Gemischkältemittelkreislaufes.

Verdichtetes Gemischkältemittel des Gemischkältemittelkreislaufes wird mittels eines Reinstoffkältemittelkreislaufes (umfassend Wärmetauscher E1 bis E4) vorgekühlt und die Zusammensetzung des Gemischkältemittels und/oder der Verdichterenddruck des Gemischkältemittelkreislaufes werden so gewählt, dass das Kältemittelgemisch durch den Reinstoffkältekreislauf vollständig verflüssigt wird. Alternativ dazu führt eine Abkühlung des Gemischkältemittels in E1 bis E4 oberhalb seines kritischen Drucks ebenfalls zu einem einphasigen Zustand nach E4.

In dem in der WO 2010/121752 A2 beschriebenen Verflüssigungsverfahren wird für die Verdichtung des Reinstoffkältemittels ein Verdichter C1 benötigt. Für die Verdichtung des Gemischkältemittels werden zwei weitere Verdichter C1 , C2 eingesetzt. Die Ermittlung der optimalen, d.h. minimalen, Antriebsleistung der Verdichter C1 , C2 und C3 ergibt dabei unterschiedliche Werte für die einzelnen Maschinen, wodurch die Vereinheitlichung der Antriebe erschwert wird. Der für die Verdichtung des Reinstoffkältemittels eingesetzte Verdichter C1 weist ferner aufgrund der verwendeten drei Seiteneinspeisungen einen komplexen Aufbau auf.

Durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung wird insbesondere die Komplexität des für die Verdichtung des Reinstoffkältemittels eingesetzten Verdichters C1 gebrochen und es können ohne spürbaren Effizienzverlust ausschließlich identische Antriebe für alle Verdichter verwendet werden. Die vorliegende Erfindung schlägt dazu ein Verfahren zur Erzeugung eines flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts vor, bei dem ein gasförmiger Kohlenwasserstoffeinsatz zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Gemischkältemittels einer Abkühlung und unter Erhalt des flüssigen Kohlenwasserstoffprodukts einer Verflüssigung unterworfen wird, wobei das Gemischkältemittel zumindest zu einem Teil unter Verwendung eines Reinstoffkältemittels einer Vorkühlung unterworfen wird. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass das Gemischkältemittel in einem Gemischkältemittelkreislauf geführt und in diesem verdichtet wird, und dass das Reinstoffkältemittel in einem Reinstoffkältemittelkreislauf geführt und in diesem verdichtet wird. Erfindungsgemäß umfasst die die Verdichtung des Gemischkältemittels in dem Gemischkältemittelkreislauf die Verwendung eines ersten, eines zweiten und eines dritten Gemischkältemittelverdichters, und die Verdichtung des Reinstoffkältemittels in dem Reinstoffkältemittelkreislauf umfasst die Verwendung eines ersten und eines zweiten Reinstoffkältemittelverdichters.

Abweichend vom beschriebenen Stand der Technik wird also der Reinstoffkältemittelverdichter C1 , wie er zu Figur 1 beschrieben ist, in einen ersten und einen zweiten Reinstoffkältemittelverdichter (C1 und C1 ' gemäß der ebenfalls beigefügten Figur 2) aufgeteilt. Die Aufteilung erfolgt insbesondere dergestalt, dass das verdampfte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E4, der wie zuvor zum Stand der Technik gemäß Figur 1 erläutert ausgebildet sein kann, der Saugseite des ersten Reinstoffkältemittelverdichters C1 und das verdampfte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E2 als Seiteneinspeisung ebenfalls dem ersten Reinstoffkältemittelverdichter C1 zugeführt werden. Analog dazu kann das verdampfte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E3 der Saugseite des zweiten Reinstoffkältemittelverdichters C1 ' und das verdampfte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E1 als Seiteneinspeisung ebenfalls dem zweiten Reinstoffkältemittelverdichter C1 ' zugeführt werden. Weiterhin wird insbesondere die bisherige Hochdruckstufe C3 bzw. ein entsprechender Gemischkältemittelverdichter in einer konventionellen Anordnung, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, in zwei Gemischkältemittelverdichter C3 und C3' aufgeteilt, wie sie in Figur 2 gezeigt sind, nämlich den zweiten und dritten Gemischkältemittelverdichter. Diese Verschaltung wird weiter unten nochmals mit anderen Worten beschrieben. Der erste Gemischkältemittelverdichter wird erfindungsgemäß in mechanischer Kopplung mit dem zweiten Reinstoffkältemittelverdichter und der zweite Gemischkältemittelverdichter in mechanischer Kopplung mit dem ersten Reinstoffkältemittelverdichter betrieben. Die genannten Verdichter können insbesondere mittels einer gemeinsamen Welle angetrieben werden, oder mittels mehrerer Wellen, die drehzahlgleich oder drehzahlunterschiedlich, beispielsweise unter Verwendung eines Getriebes, angetrieben werden.

Die obigen Erläuterungen nochmals mit anderen Worten zusammengefasst wird in dem ersten Gemischkältemittelverdichter vorteilhafterweise zumindest ein Teil des Gemischkältemittels von einem ersten Gemischkältemitteldruckniveau auf ein zweites Gemischkältemitteldruckniveau verdichtet, in dem zweiten Gemischkältemittelverdichter wird vorteilhafterweise zumindest ein Teil des Gemischkältemittels von dem zweiten Gemischkältemitteldruckniveau auf ein drittes Gemischkältemitteldruckniveau verdichtet, und in dem dritten Gemischkältemittelverdichter wird vorteilhafterweise zumindest ein Teil des Gemischkältemittels von dem dritten Gemischkältemitteldruckniveau auf ein Gemischkältemittelenddruckniveau verdichtet. Es erfolgt also insbesondere eine serielle Verdichtung des Gemischkältemittels.

Das erste Gemischkältemitteldruckniveau kann insbesondere bei 5 bis 10 bar, das zweite Gemischkältemitteldruckniveau insbesondere bei 15 bis 30 bar, das dritte Gemischkältemitteldruckniveau insbesondere bei 40 bis 70 bar, und das Gemischkältemittelenddruckniveau insbesondere bei 80 bis 130 bar liegen.

In dem ersten Reinstoffkältemittelverdichter werden vorteilhafterweise Teile des Reinstoffkältemittels von einem ersten Reinstoffkältemitteldruckniveau und von einem zweiten Reinstoffkältemitteldruckniveau auf ein Reinstoffkältemittelenddruckniveau verdichtet, und in dem zweiten Reinstoffkältemittelverdichter werden vorteilhafterweise Teile des Reinstoffkältemittels von einem dritten Reinstoffkältemitteldruckniveau und von einem vierten Reinstoffkältemitteldruckniveau auf das Reinstoffkältemittelenddruckniveau verdichtet.

Das erste Reinstoffkältemitteldruckniveau kann insbesondere bei 1 ,05 bis 2 bar, das zweite Reinstoffkältemitteldruckniveau insbesondere bei 3 bis 5 bar, das dritte Reinstoffkältemitteldruckniveau insbesondere bei 2 bis 3 bar, das vierte Reinstoffkältemitteldruckniveau insbesondere bei 5 bis 10 bar und das Reinstoffkältemittelenddruckniveau insbesondere bei 10 bis 20 bar liegen.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird insbesondere zumindest ein Teil des Gemischkältemittels auf dem ersten Gemischkältemitteldruckniveau gegen zumindest einen Teil des Kohlenwasserstoffeinsatzes verdampft, und die genannten Teile des Reinstoffkältemittels werden vorteilhafterweise auf dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Reinstoffkältemitteldruckniveau gegen zumindest einen Teil des Gemischkältemittels verdampft.

In Fällen, in denen der Kohlenwasserstoffeinsatz für das vorgeschlagene Verfahren aus einer vorgeschalteten Natural Gas Liquids-Abtrennung Abtrennung stammt und/oder bei einem Druck von weniger als 50 bar vorliegt, ist es wünschenswert, den Druck auf mehr als 80 bar, vorzugsweise mehr als 100 bar, mittels eines Rohgasverdichters, hier als "Einsatzverdichter" bezeichnet, zu verdichten, um bei der Abkühlung und anschließenden Verflüssigung das Zweiphasengebiet zu vermeiden.

Insbesondere in solchen Fällen kann die Erfindung umfassen, dass zumindest ein Teil des gasförmigen Kohlenwasserstoffeinsatzes unter Verwendung eines Einsatzverdichters verdichtet wird, und dass der dritte Gemischkältemittelverdichter in mechanischer Kopplung mit dem Einsatzverdichter betrieben wird.

Die Reinstoff- und Gemischkältemittelverdichter werden in der erläuterten Weise paarweise zusammengefasst. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Konfiguration, die ohne spürbare Einschränkung der thermodynamischen Effizienz die Verwendung leistungsgleicher Antriebe für die sich ergebenden drei Stränge erlaubt. Als Freiheitsgrad können die Drücke zwischen den einzelnen Stufen des Gemischkältemittelkreislaufes im gewissen Rahmen (insbesondere ±20%) verschoben werden, ohne dass der gesamte Leistungsbedarf der Verdichter mehr als 2%, vorzugsweise mehr als 1% steigt.

Vorteilhafterweise werden dabei der erste Gemischkältemittelverdichter und der zweite Reinstoffkältemittelverdichter unter Verwendung eines ersten Antriebs angetrieben, der zweite Gemischkältemittelverdichter und der erste Reinstoffkältemittelverdichter werden vorteilhafterweise unter Verwendung eines zweiten Antriebs angetrieben, und der dritte Gemischkältemittelverdichter und der Einsatzverdichter werden vorteilhafterweise unter Verwendung eines dritten Antriebs angetrieben. Hierbei weicht vorteilhafterweise eine (verwendete Antriebs-)Leistung des ersten, zweiten, und dritten Antriebs jeweils um nicht mehr als 3 Prozentpunkte, insbesondere um nicht mehr als zwei Prozentpunkte, von einem Drittel einer Gesamtleistung des ersten, zweiten und dritten Antriebs ab.

Mit anderen Worten liegt der Leistungsbedarf der drei Verdichterstränge - bezogen auf die Gesamtleistung der sechs einzelnen Verdichter - vorteilhafterweise in einem Band von ±3 Prozentpunkten, vorzugsweise in einem Band von ±2 Prozentpunkten, also zwischen 30 1/3 und 36 1/3 Prozent, bzw. 31 1/3 und 35 1/3 Prozent.

Insbesondere können die Gemischkältemittelverdichter und die Reinstoffkältemittelverdichter im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit ersten Drehzahlen betrieben werden, die um nicht mehr als 10%, 5% oder 2% voneinander abweichen, und die insbesondere gleich sind. Der Einsatzverdichter wird vorteilhafterweise mit einer zweiten Drehzahl betrieben, die um nicht mehr als 10%, 5% oder 2% von der ersten Drehzahl abweicht und insbesondere gleich dazu ist. Die zweite Drehzahl kann aber auch um einen vorgegebenen Faktor, der durch ein Getriebe definiert ist, das den dritten Gemischkältemittelverdichter mit dem Einsatzverdichter koppelt, oberhalb der ersten Drehzahlen liegen.

Der erste, zweite und dritte Antrieb können unabhängig voneinander jeweils eine Gasturbine, eine Dampfturbine und/oder einen Elektromotor umfassen.

Der erste, der zweite und/oder der dritte Gemischkältemittelverdichter werden vorteilhafterweise jeweils bei Betriebspunkten betrieben, die mindestens 20 K, insbesondere mindestens 30 K, vom Taupunkt des Gemischkältemittels entfernt sind. Auf diese Weise können der erste, der zweite und/oder der dritte Gemischkältemittelverdichter insbesondere ohne Saugbehälter betrieben werden.

Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Reinstoffkältemittel kann insbesondere Propan, Propylen, Ethan, Ethylen oder Kohlendioxid aufweisen oder allgemeiner mindestens 90 mol% einer Komponente umfassen, deren kritische Temperatur oberhalb von 0 °C liegt.

Zu der erfindungsgemäß bereitgestellten Anlage und ihren Merkmalen sei auf den entsprechenden unabhängigen Vorrichtungsanspruch und die obigen Erläuterungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens ausdrücklich verwiesen, da diese eine entsprechende Vorrichtung in gleicher weise betreffen. Entsprechendes gilt insbesondere für eine Ausgestaltung einer entsprechenden Vorrichtung, die vorteilhafterweise zur Ausführung eines entsprechenden Verfahrens in einer beliebigen Ausgestaltung eingerichtet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren, die eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik veranschaulichen, weiter erläutert.

Kurze Beschreibung der Figuren

Figur 1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Anlage zur Veranschaulichung des Hintergrunds der Erfindung.

Figur 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anlage in schematischer Darstellung.

In der folgenden weiteren Beschreibung werden nicht erfindungsgemäße und gemäß Ausgestaltungen der Erfindung ausgebildete Anlagen und anhand dieser entsprechende Verfahrensschritte beschrieben. Lediglich der Einfachheit halber, und zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen, werden nachfolgend für Verfahrensschritte und Anlagenkomponenten (beispielsweise einen Abkühlschritt und einen hierzu verwendeten Wärmetauscher) dieselben Bezugszeichen und Erläuterungen verwendet.

Ausführliche Beschreibung der Figuren

Einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Anlage zur Erdgasverflüssigung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, wird aufbereitetes Erdgas NG zugeführt. Wie erwähnt, kann die vorliegende Erfindung aber auch im Zusammenhang mit der Verflüssigung anderer Gasgemische eingesetzt werden.

Das Erdgas NG wird in einem Wärmetauscher E7 abgekühlt und danach in einem Wärmetauscher E8 verflüssigt, bevor es über eine Turbine X1 bzw. ein Ventil (nicht dargestellt) entspannt und als Flüssigerdgas LNG aus dem Verfahren ausgeführt wird.

Der Wärmetauscher E8 wird unter Verwendung eines Gemischkältemittelkreislaufs betrieben, in dem ein Gemischkältemittel gasförmig in Verdichtern C2, C3 verdichtet und jeweils in Wärmetauschern bzw. Kühlern E9, E10 nachgekühlt wird. Das verdichtete Gemischkältemittel wird durch Wärmetauscher E1 bis E4 geführt und dabei verflüssigt. Nach anschließender weiterer Abkühlung in dem Wärmetauscher E8 wird das Gemischkältemittel in einer Turbine X2 bzw. einem Ventil (nicht dargestellt) entspannt. Sich in einem Behälter D6 abscheidende Flüssigkeit wird über ein Ventil V5 in den Wärmetauscher E8 eingespeist und dort verdampft. Das verdampfte Gemischkältemittel wird in dem Wärmetauscher E7 weiter erwärmt, wobei es das Erdgas kühlt, und anschließend wieder der Verdichtung in den Verdichtern C2, C3 zugeführt.

Die Wärmetauscher E1 bis E4 werden mittels eines Reinstoffkältemittels betrieben, das in einem Verdichter C1 verdichtet wird, bevor es in Wärmetauschern bzw. Kühlern verflüssigt (E5) und unterkühlt (E6) wird. Der dazwischengeschaltete Behälter D5 dient als Puffer. Das abgekühlte und insbesondere verflüssigte Reinstoffkältemittel wird über ein Ventil V1 in den Wärmetauscher E1 entspannt, wobei ein verdampfter Anteil über einen Behälter D1 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. Ein in dem Wärmetauscher E1 flüssig verbleibender Anteil des Reinstoffkältemittels wird über ein Ventil V2 in den Wärmetauscher E2 entspannt, wobei ein verdampfter Anteil über einen Behälter D2 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. Ein auch in dem Wärmetauscher E2 flüssig verbleibender Anteil des Reinstoffkältemittels wird über ein Ventil V3 in den Wärmetauscher E3 entspannt, wobei ein verdampfter Anteil über einen Behälter D3 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. Ein auch in dem Wärmetauscher E3 flüssig verbleibender Anteil des Reinstoffkältemittels wird über ein Ventil V4 in den Wärmetauscher E4 entspannt, wobei ein verdampfter Anteil über einen Behälter D4 zur Verdichtung in dem Verdichter C1 zurückgeführt wird. In dem Wärmetauscher E4 verbleibt kein flüssiger Anteil des Reinstoffkältemittels. Einer Anlage zur Erdgasverflüssigung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, wie sie in Figur 2 dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet ist, wird ebenfalls aufbereitetes Erdgas NG zugeführt. Wie erwähnt, kann die Erfindung aber auch im Zusammenhang mit der Verflüssigung anderer Gasgemische eingesetzt werden.

Zusätzlich zu den in Figur 1 veranschaulichten Komponenten sind hier Komponenten bzw. Verfahrensschritte, wie sie zur Bearbeitung von Erdgas NG typisch sind, dargestellt. Diese umfassen insbesondere eine Aminwäsche 11 zur Entfernung von Sauergasen, insbesondere Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, stromab derer auch ein Teilstrom des Reinstoffkältemittels über ein Ventil VT durch einen Wärmetauscher ET geführt und zur Abkühlung des in der Aminwäsche 11 erhaltenen teilaufbereiteten Erdgases verwendet werden kann.

Der Aminwäsche 11 schließt sich im dargestellten Beispiel eine Trocknung 12 und eine Abtrennung 13 von Natural Gas Liquids an. Letztere können in einer Fraktionierung 14, insbesondere unter Erhalt einer Fraktion C2/C3 aus Kohlenwasserstoffen mit zwei und drei Kohlenstoffatomen und einer Fraktion C5+ aus Kohlenwasserstoffen mit fünf und mehr Kohlenstoffatomen, unterworfen werden. Wie erläutert, schließt sich hier aus den erläuterten Gründen vorteilhafterweise eine Verdichtung in einem Einsatzverdichter C4 an, dem eine Nachkühlung in einem Wärmetauscher E11 folgt. Nach optionaler Zuspeisung beliebiger leichter Fraktionen aus der Fraktionierung 14 der Natural Gas Liquids wird der gebildete, verdichtete und aufbereitete Erdgasstrom wie zuvor dem Wärmetauscher E7 zugeführt.

Eine weitere Abweichung zu der in Figur 1 veranschaulichten nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, dass die Verdichtung des Gemischkältemittels in dem rechts in Figur 2 dargestellten Gemischkältemittelkreislauf unter verwendung von drei statt zwei Verdichtern, also eines ersten, eines zweiten und eines dritten Gemischkältemittelverdichters C2, C3, C3', vorgenommen wird, wobei der zweite und der dritte Gemischkältemittelverdichter (C3 und C3') den in Figur 1 dargestellten Gemischkältemittelverdichter C3 ersetzen. Wie erwähnt, kann auch eine gewisse Lastverschiebung vorgenommen werden. Die Verdichtung des Reinstoffkältemittels in dem links in Figur 2 dargestellten Reinstoffkältemittelkreislauf umfasst die Verwendung eines ersten und eines zweiten Reinstoffkältemittelverdichters C1 , CT. Abweichend von dem in Figur 1 veranschaulichten Stand der Technik wird also der Reinstoffkältemittelverdichter C1 in zwei unterschiedliche Reinstoffkältemittelverdichter C1 und CT aufgeteilt.

Die Aufteilung erfolgt dergestalt, dass das verdampfte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E4 der Saugseite des Reinstoffkältemittelverdichters C1 und das verdampfte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E2 als Seiteneinspeisung ebenfalls dem Reinstoffkältemittelverdichter C1 zugeführt wird.

Analog dazu wird das verdampfte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E3 der Saugseite des Reinstoffkältemittelverdichters CT und das verdampfte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E1 als Seiteneinspeisung ebenfalls dem Reinstoffkältemittelverdichter CT zugeführt.

Wie lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit nochmals im rechten Teil der Figur 2 gestrichelt veranschaulicht, wird der erste Gemischkältemittelverdichter C2 in mechanischer Kopplung mit dem zweiten Reinstoffkältemittelverdichter CT und der zweite Gemischkältemittelverdichter C3 in mechanischer Kopplung mit dem ersten Reinstoffkältemittelverdichter C1 betrieben. Stromab des ersten, zweiten und dritten Gemischkältemittelverdichters C2, C3, C3' sind im dargestellten Beispiel jeweils Nachkühler E9, E10, E10' angeordnet.

Wie ebenfalls lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit nochmals im rechten Teil der Figur 2 gestrichelt veranschaulicht, wird der dritte Gemischkältemittelverdichter C3', wie hier veranschaulicht über ein Getriebe, in mechanischer Kopplung mit dem Einsatzverdichter C4 betrieben.