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DE102012021637A1 - Process for cooling a hydrocarbon-rich fraction - Google Patents

Process for cooling a hydrocarbon-rich fraction Download PDF

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DE102012021637A1
DE102012021637A1 DE102012021637.8A DE102012021637A DE102012021637A1 DE 102012021637 A1 DE102012021637 A1 DE 102012021637A1 DE 102012021637 A DE102012021637 A DE 102012021637A DE 102012021637 A1 DE102012021637 A1 DE 102012021637A1
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nitrogen
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DE102012021637.8A
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German (de)
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Dr. Burmberger Stephan
Bernd Jungfer
Martin Kamann
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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Publication date
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, beschrieben, wobei – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (1) gegen wenigstens einen Kältemittelkreislauf (10–15) abgekühlt wird, – das Kältemittel zumindest Stickstoff, Kohlendioxid, Methan und/oder C2+-Kohlenwasserstoffe aufweist, – die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters (C1) erfolgt, und – dem Turboverdichter (C1) als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden. Erfindungsgemäß wird dem Kältemittelkreislauf (10–15) zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom (21) entnommen.A method for cooling a hydrocarbon-rich fraction, in particular natural gas, is described, wherein - the hydrocarbon-rich fraction (1) is cooled against at least one refrigerant circuit (10-15), - the refrigerant at least nitrogen, carbon dioxide, methane and / or C2 + hydrocarbons, - the refrigerant is compressed by means of at least one, one or more gas-lubricated mechanical seals having a turbocompressor (C1), and - the turbocompressor (C1) as the primary sealing gas, a partial flow of the refrigerant and / or an external gas or gas mixture , comprising essentially nitrogen and / or methane, and nitrogen as a secondary sealing gas. According to the invention, at least one nitrogen-rich stream (21) is withdrawn from the refrigerant circuit (10-15) at least temporarily.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, wobei

  • – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion gegen wenigstens einen Kältemittelkreislauf abgekühlt wird,
  • – das Kältemittel zumindest Stickstoff und/oder Kohlendioxid und/oder Methan und/oder C2+-Kohlenwasserstoffe aufweist,
  • – die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters erfolgt, und
  • – dem Turboverdichter als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden.
The invention relates to a method for cooling a hydrocarbon-rich fraction, in particular natural gas, wherein
  • The hydrocarbon-rich fraction is cooled against at least one refrigerant circuit,
  • The refrigerant comprises at least nitrogen and / or carbon dioxide and / or methane and / or C 2+ hydrocarbons,
  • - The compression of the refrigerant by means of at least one, one or more gas-lubricated sliding ring seals having turbo-compressor takes place, and
  • - The turbo compressor as the primary sealing gas, a partial flow of the refrigerant and / or an external gas or gas mixture, comprising substantially nitrogen and / or methane, and are fed as a secondary barrier gas nitrogen.

Gattungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion kommen insbesondere bei der Verflüssigung von Erdgas zur Anwendung. Für den Verflüssigungsprozess wird Kälte benötigt, die üblicherweise durch einen oder mehrere Kältemittelkreisläufe bereitgestellt wird. Hierbei sind geschlossene und von Turboverdichtern angetriebene Kältemittelkreisläufe von besonderer Bedeutung. Als Kältemittel werden in geschlossenen Kreisläufen teilweise Reinstoffe, zumeist aber Stoffgemische unter Verwendung einer Auswahl der Stoffkomponenten Stickstoff, Methan sowie C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, i/n-C4H10 und i/n-C5H12, etc. in variablen Anteilen eingesetzt. Unter dem Begriff „C2+-Kohlenwasserstoffe” seien im vorliegenden Falle die vorgenannten Komponenten C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, i/n-C4H10 und i/n-C5H12, etc. zu verstehen.Generic processes for cooling a hydrocarbon-rich fraction are used in particular in the liquefaction of natural gas. The liquefaction process requires refrigeration, which is usually provided by one or more refrigerant circuits. Here, closed and driven by turbo compressors refrigerant circuits are of particular importance. As a refrigerant in closed circuits partially pure substances, but usually mixtures using a selection of the components nitrogen, methane and C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , i / nC 4 H 10 and i / nC 5 H 12 , etc. used in variable proportions. In the present case, the term "C 2+ hydrocarbons" means the aforementioned components C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , i / nC 4 H 10 and i / nC 5 H 12 to understand, etc.

Für den stationären Anlagenbetrieb wird das Inventar des Kältekreislaufs bezüglich Menge und molarer Zusammensetzung konstant gehalten. Jedoch kommt es zwangsläufig zu Leckagen des Kältekreislaufs oder zum Eintrag zusätzlicher Stoff- oder Komponentenströme in den Kältekreislauf. Verantwortlich hierfür sind im Wesentlichen die Wellenabdichtungen der für die Verdichtung des Kältemittels vorzusehenden Turboverdichter sowie deren Sperrgasversorgung.For stationary plant operation, the inventory of the refrigeration cycle is kept constant in terms of quantity and molar composition. However, it inevitably leads to leakage of the refrigeration cycle or to the entry of additional material or component streams in the refrigeration cycle. Responsible for this are mainly the shaft seals of the compressor to be provided for the compression of the refrigerant and their barrier gas supply.

Diese Verunreinigung und/oder Leckage des Kältemittels ist zu kompensieren. Während üblicherweise die Verfügbarkeit von Stickstoff innerhalb einer Verflüssigungsanlage sowie die Bereitstellung des Methans aus dem zu verflüssigenden Erdgas gewährleistet ist, ist die permanente Kompensation der C2+-Kohlenwasserstoff-Verluste mit hohem Installationsaufwand, hohen Betriebskosten und ggf. logistischen Problemen verbunden.This contamination and / or leakage of the refrigerant must be compensated. While typically the availability of nitrogen within a liquefaction plant and the provision of methane from the liquefied natural gas is ensured, the permanent compensation of C 2+ hydrocarbon losses is associated with high installation costs, high operating costs and possibly logistical problems.

Es ist folglich darauf zu achten, dass bei der Auswahl der Wellenabdichtung der Turboverdichter sowie dem Design der zur Dichtung zugehörigen Peripherie das Kältemittelinventar des Kältekreislaufs bestmöglich geschützt wird. Hierzu werden gegenwärtig überwiegend gasgeschmierte Gleitringdichtungen in verschiedenen Bauformen eingesetzt. Diese werden mit dem im zugehörigen Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittel als primärem Sperrgas beaufschlagt, um eine prozessseitige Verunreinigung zu vermeiden. Die sekundäre Sperrung erfolgt aus Gründen der Betriebssicherheit stets mit Stickstoff, so dass in der primären Ableitung der Gasdichtung ein Gemisch aus Kältemittel und Stickstoff vorliegt. Dieses Gemisch wird im Allgemeinen zur Anlagenfackel abgeführt, woraus ein Verlust an Kältemittel resultiert.It is therefore important to ensure that when selecting the shaft seal of the turbocompressor and the design of the periphery associated with the seal, the refrigerant inventory of the refrigeration cycle is best possible protection. For this purpose, currently gas-lubricated mechanical seals are used in various designs. These are acted upon by the circulating in the associated refrigerant circuit refrigerant as the primary sealing gas to avoid process-side contamination. For reasons of operational safety, secondary blocking is always carried out with nitrogen, so that a mixture of refrigerant and nitrogen is present in the primary discharge of the gas seal. This mixture is generally removed to the plant torch, resulting in a loss of refrigerant.

Prinzipiell kann zur primären Sperrgasbeaufschlagung auch ein externes Sperrgas herangezogen werden, jedoch liegt in diesem Fall selbst bei geeigneter Auswahl der Dichtungsart stets ein Fremdkomponenteneintrag in den Kältekreislauf und somit eine Verunreinigung des Kältemittels vor. Da eine Verunreinigung unter Umständen zum Verlust größerer Mengen des Inventars führt, wird üblicherweise die Sperrung mittels Kältemittel bevorzugt und die durch geeignete Regelung reduzierten Dichtungsverluste, insbesondere der vergleichsweise wertvollen C2+-Kohlenwasserstoffe bzw. -Komponenten billigend in Kauf genommen.In principle, it is also possible to use an external blocking gas for the primary sealing gas application, but in this case, even with a suitable selection of the type of seal, there is always a foreign component entry into the refrigeration circuit and thus contamination of the refrigerant. Since contamination may lead to the loss of larger quantities of the inventory, the blocking by means of refrigerant is usually preferred and the sealing losses reduced by suitable regulation, in particular the comparatively valuable C 2+ hydrocarbons or components, are accepted as acceptable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet.Object of the present invention is to provide a generic method for cooling a hydrocarbon-rich fraction, which avoids the aforementioned disadvantages.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoffreichen. Fraktion vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Kältemittelkreislauf zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom entnommen wird.To achieve this object, a method for cooling a hydrocarbon-rich. Fraction proposed, which is characterized in that the refrigerant circuit at least temporarily at least one nitrogen-rich stream is removed.

Hierbei wird der Stickstoff-reiche Strom vorzugsweise am kalten Ende des Kältemittelkreislaufes entnommen. Die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes erfolgt insbesondere dann, wenn der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.Here, the nitrogen-rich stream is preferably removed at the cold end of the refrigerant circuit. The removal of the nitrogen-rich stream takes place in particular when the nitrogen and / or methane content of the circulating in the refrigerant circuit refrigerant exceeds a predetermined threshold.

Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann einer Anreicherung des Kältekreislaufes mit Stickstoff- und/oder Methan vorgebeugt werden. Das gewünschte Verhältnis zwischen diesen Komponenten und den C2+-Kohlenwasserstoffen bleibt dadurch im Wesentlichen unverändert. Zur Regulierung der Zusammensetzung des Kältemittels ist es deshalb ausreichend, wenn lediglich diese beiden Komponenten in der bzw. den gewünschten Mengen nachgeführt werden.With the procedure according to the invention, an enrichment of the refrigeration cycle with nitrogen and / or methane can be prevented. The desired ratio between these components and the C 2+ hydrocarbons thus remains essentially unchanged. To regulate the composition of the refrigerant, it is therefore sufficient if only these two Components are tracked in the desired quantities or.

In vorteilhafter Weise weist der entnommene Stickstoff-reiche Strom einen Anteil an C2+-Kohlenwasserstoffen von weniger als 2 Mol-%, vorzugsweise von weniger als 0,5 Mol-% auf.Advantageously, the withdrawn nitrogen-rich stream has a proportion of C 2+ hydrocarbons of less than 2 mol%, preferably less than 0.5 mol%.

Im Vergleich zu den zum Stand der Technik zählenden Verfahren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion eine Reduzierung der Verluste an C2+-Kohlenwasserstoffen bzw. C2+-Kältemittelkomponenten um ca. 99%. Daraus resultieren sowohl eine wesentliche Reduzierung der Betriebskosten durch minimierten Aufwand hinsichtlich Beschaffung und Transport von C2+-Kohlenwasserstoffen als auch eine Reduzierung der Installationskosten für die Bereitstellung dieser Kältemittelkomponenten. Des Weiteren können unerwünschte Emissionen verringert werden, da keine Kohlenwasserstoffe an die Fackel gegeben werden.Compared to the prior art method, the inventive method for cooling a hydrocarbon-rich fraction allows for a reduction in the losses of C 2+ hydrocarbons or C 2+ refrigerant components by about 99%. This results in both a substantial reduction in operating costs through minimized cost of procurement and transport of C 2+ hydrocarbons and a reduction in installation costs for the provision of these refrigerant components. Furthermore, unwanted emissions can be reduced because no hydrocarbons are added to the torch.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion ist dadurch gekennzeichnet, dass, sofern die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion verflüssigt, wenigstens einem Speicherbehälter zugeführt und aus diesem eine Boil-off-Gasfraktion abgezogen wird, der entnommene Stickstoff-reiche Strom zumindest teilweise der Boil-off-Gasfraktion zugemischt und/oder abgefackelt wird. Unter dem Begriff „Boil-off-Gasfraktion” seien hierbei das durch Wärmeeintrag in einen Speicherbehälter verdampfende Flüssig-Erdgas (LNG) und das während der LNG-Einleitung in den Speicherbehälter anfallende Verdrängungsgas zu verstehen.A further advantageous embodiment of the method according to the invention for cooling a hydrocarbon-rich fraction is characterized in that, if the hydrocarbon-rich fraction liquefied, at least fed to a storage tank and from this a boil-off gas fraction is withdrawn, the withdrawn nitrogen-rich stream at least partially admixed with the boil-off gas fraction and / or flared. The term "boil-off gas fraction" is to be understood here as meaning the liquefied natural gas (LNG) evaporating due to heat input into a storage container and the displacement gas arising during the LNG introduction into the storage container.

Sofern die Verdichtung des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels ein- oder mehrstufig erfolgt, ist es besonders vorteilhaft, wenn das aus dem Turboverdichter über die primäre Ableitung der Gasdichtung abgezogene Sperrgasgemisch dem Verdichter bzw. der ersten Verdichterstufe durch eine Anhebung des Sperrgasdruckes saugseitig zugeführt wird.If the compression of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit takes place in one or more stages, it is particularly advantageous if the sealing gas mixture withdrawn from the turbocompressor via the primary discharge of the gas seal is fed to the compressor or the first compressor stage by raising the sealing gas pressure on the suction side.

Sofern dem Turboverdichter als primäres Sperrgas ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, zugeführt wird, wird dieses Gasgemisch) in vorteilhafter Weise aus einer innerhalb des Abkühlprozesses anfallenden und/oder vorhandenen Fraktion erzeugt. Dafür kann bspw. ein Teilstrom der verdichteten Boil-off-Gasfraktion und/oder ein Teilstrom des Prozess-Stickstoffes herangezogen werden.If an external gas or gas mixture comprising essentially nitrogen and / or methane is supplied to the turbocompressor as the primary sealing gas, this gas mixture is advantageously produced from a fraction occurring and / or present within the cooling process. For example, a partial flow of the compressed boil-off gas fraction and / or a partial flow of the process nitrogen can be used.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion sei nachfolgend anhand des in der 1 dargestellten Ausführungsbeispieles, das einen Erdgas-Verflüssigungsprozess zeigt, näher erläutert.The inventive method for cooling a hydrocarbon-rich fraction is described below with reference to in the 1 illustrated embodiment, which shows a natural gas liquefaction process, explained in more detail.

Über Leitung 1 wird das abzukühlende und zu verflüssigende Erdgas einem Wärmetauscher E zugeführt, in dem es gegen das Kältemittel eines Kältekreislaufes, auf den im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, abgekühlt und verflüssigt. Nach erfolgter Verflüssigung und ggf. Unterkühlung wird das verflüssigte Erdgas (LNG) über Leitung 2 einem Speicherbehälter S zugeführt. Die Entnahme von verflüssigtem Erdgas aus dem Speicherbehälter S erfolgt über die Leitung 3. Eine innerhalb des Speicherbehälters S anfallende Boil-off-Gasfraktion wird über Leitung 4 abgezogen, vorzugsweise im Wärmetauscher E gegen das abzukühlende Erdgas 1 angewärmt und anschließend über Leitung 5 – ggf. nach vorheriger Verdichtung durch einen Boil-off-Gas-Verdichter C2 – als sog. Fuelgas-Fraktion über Leitung 22 abgegeben. Ein Teilstrom dieser Fraktion kann über die Leitungsabschnitte 23 und 18 dem noch zu beschreibenden Turboverdichter C1 als primäres Sperrgas zugeführt werden.Via wire 1 the natural gas to be cooled and liquefied is fed to a heat exchanger E, in which it is cooled and liquefied against the refrigerant of a refrigeration cycle, which will be discussed in more detail below. After liquefaction and, if necessary, subcooling, liquefied natural gas (LNG) is sent via pipeline 2 a storage container S supplied. The removal of liquefied natural gas from the storage tank S via the line three , An accumulating within the storage tank S boil-off gas fraction is via line 4 deducted, preferably in the heat exchanger E against the natural gas to be cooled 1 warmed up and then over line 5 - If necessary after prior compression by a boil-off gas compressor C2 - as so-called. Fuel gas fraction via line 22 issued. A partial flow of this fraction can over the line sections 23 and 18 are to be described to be described turbo compressor C1 supplied as a primary sealing gas.

Das innerhalb des Kältekreislaufes zirkulierende Kältemittel weist beispielsweise die Komponenten Stickstoff, Methan und C2+-Kohlenwasserstoffe auf. Die Verdichtung dieses Kältemittels erfolgt in einem ein- oder mehrstufig ausgebildeten, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichter C1. Das auf den gewünschten Kreislaufdruck verdichtete Kältemittel wird über Leitung 10 dem Wärmetauscher E zugeführt und in diesem gegen sich selbst abgekühlt. Über Leitung 11 wird das abgekühlte Kältemittel aus dem Wärmetauscher E abgezogen und im Entspannungsventil a kälteleistend entspannt.The circulating refrigerant within the refrigeration cycle has, for example, the components nitrogen, methane and C 2+ hydrocarbons. The compression of this refrigerant takes place in a one-stage or multi-stage, one or more gas-lubricated sliding ring seals having turbo compressor C1. The compressed to the desired circuit pressure refrigerant is via line 10 fed to the heat exchanger E and cooled in this against itself. Via wire 11 the cooled refrigerant is withdrawn from the heat exchanger E and relaxed in the expansion valve a kälteleistend.

Das entspannte Kältemittel wird anschließend über Leitung 12 einem Abscheider D1 zugeführt und in diesem in eine flüssige C2+-Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion 13 und in eine im Wesentlichen ausschließlich Stickstoff und Methan enthaltende gasförmige Fraktion 14 aufgetrennt. Die beiden vorgenannten Fraktionen werden unmittelbar vor dem Wärmetauscher E wieder vereinigt und im Gegenstrom zu dem abzukühlenden Erdgasstrom 1 sowie dem abzukühlenden Kältemittelstrom 10 durch den Wärmetauscher E geführt. Das dabei angewärmte Kältemittel wird anschließend über Leitung 15 einem dem Turboverdichter C1 vorgeschalteten Behälter D2 zugeführt. Dieser dient der Abtrennung von etwaigen im angewärmten Kältemittelstrom 15 enthaltenen Flüssigkomponenten; die im Behälter D2 anfallende Gasfraktion wird dem Turboverdichter C1 über Leitung 16 zugeführt.The expanded refrigerant is then transferred via line 12 fed to a separator D1 and in this in a liquid C 2+ -hydrocarbon-rich fraction 13 and in a gaseous fraction containing substantially only nitrogen and methane 14 separated. The two aforementioned fractions are reunited immediately before the heat exchanger E and in countercurrent to the natural gas stream to be cooled 1 and the refrigerant flow to be cooled 10 passed through the heat exchanger E. The warmed refrigerant is then via line 15 fed to a turbo-compressor C1 upstream container D2. This serves for the separation of any in the warmed refrigerant flow 15 contained liquid components; the resulting gas fraction in the container D2 is the turbo compressor C1 via line 16 fed.

Dem Turboverdichter C1 wird als primäres Sperrgas ein Teilstrom des im Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, das im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan aufweist, zugeführt. Diese Zuführung eines Teilstromes des Kältemittels erfolgt über Leitung 17, in der ein Regelventil c angeordnet ist. Externes Gas oder Gasgemisch kann dem Turboverdichter C1 über Leitung 18, in der ebenfalls ein Regelventil d angeordnet ist, als primäres Sperrgas zugeführt werden. Des Weiteren wird dem Turboverdichter C als sekundäres Sperrgas Stickstoff bzw. eine Stickstoff-reiche Fraktion zugeführt. Der Übersichtlichkeit halber ist dies in der 1 nicht dargestellt.A partial flow of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle and / or an external gas or gas mixture, which essentially comprises nitrogen and / or methane, are fed to the turbocompressor C1 as the primary seal gas. This supply of a partial flow of the refrigerant via line 17 in which a control valve c is arranged. External gas or gas mixture can the turbo compressor C1 via line 18 in which also a control valve d is arranged to be supplied as a primary sealing gas. Furthermore, the turbo-compressor C is fed as a secondary barrier gas nitrogen or a nitrogen-rich fraction. For the sake of clarity, this is in the 1 not shown.

Kommt es nun innerhalb des Kältekreislaufes zu einer Anreicherung der Komponenten Stickstoff und/oder Methan, können diese über Leitung 21, in der ein Regelventil b angeordnet ist, aus dem Kältekreislauf entnommen werden. Durch das Vorsehen des vorbeschriebenen Abscheiders D1 wird sichergestellt, dass der über Leitung 21 aus dem Kältekreislauf entnommene Stickstoff-reiche Strom 21 praktisch keine C2+-Kohlenwasserstoffe enthält. Deren Verluste innerhalb des Kältekreislaufes sind deshalb vernachlässigbar.If there is now an enrichment of the components nitrogen and / or methane within the refrigeration cycle, these can be supplied via line 21 in which a control valve b is arranged, are removed from the refrigeration cycle. By providing the above-described separator D1 ensures that the via line 21 Nitrogen-rich electricity extracted from the refrigeration cycle 21 contains virtually no C 2+ hydrocarbons. Their losses within the refrigeration cycle are therefore negligible.

Wie in der 1 dargestellt, ist es ggf. zweckmäßig, den Stickstoff-reichen Strom 21 der dem Speicherbehälter S entnommenen Boil-off-Gasfraktion 4 zuzumischen und mit dieser gemeinsam anzuwärmen. Alternativ oder ergänzend kann der Stickstoff-reiche Strom 21 auch abgefackelt werden.Like in the 1 it may be appropriate to use the nitrogen-rich stream 21 the boil-off gas fraction taken from the storage tank S 4 to mix together and warm up with this together. Alternatively or additionally, the nitrogen-rich stream 21 also be flared.

Vorzugsweise erfolgt die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes 21 am kalten Ende des Kältekreislaufes. Alternativ hierzu sind jedoch auch andere Entnahmestellen denkbar. Des Weiteren kann die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes 21 kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes 21 erfolgt insbesondere dann, sobald der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Hierzu ist es erforderlich, die Zusammensetzung des Kältemittels zu überwachen.Preferably, the removal of the nitrogen-rich stream 21 at the cold end of the refrigeration cycle. Alternatively, however, other removal points are conceivable. Furthermore, the removal of the nitrogen-rich stream 21 carried out continuously or discontinuously. The removal of the nitrogen-rich stream 21 takes place, in particular, as soon as the nitrogen and / or methane content of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit exceeds a predetermined threshold value. For this purpose it is necessary to monitor the composition of the refrigerant.

Des Weiteren kann das aus dem Turboverdichter C1 über die primäre Ableitung seiner Gasdichtung abgezogene Sperrgasgemisch dem Verdichter oder, im Falle einer mehrstufigen Verdichtung, der ersten Verdichterstufe saugseitig, vorzugsweise über den vorbeschriebenen Behälter D2, erneut zugeführt werden; dies ist in der 1 durch die Leitung 20 dargestellt. Die vorbeschriebene Rückführung des über die primäre Ableitung abgezogenen Sperrgasgemisches vor den Turboverdichter C1 bzw. dessen erste Verdichterstufe kann direkt durch Anhebung des primären Sperrgasdruckes ohne zusätzlichen apparativen Aufwand erfolgen. Die vorbeschriebene Rückführung des über die primäre Ableitung abgezogenen Sperrgasgemisches vor den Turboverdichter bzw. dessen erste Verdichterstufe kann auch unter Verwendung eines Ejektors oder weiteren Verdichters realisiert werden. Als Treibstrom für den Ejektor kann hierzu Kältemittel von der Druckseite des Turboverdichters C1 verwendet werden.Furthermore, the barrier gas mixture withdrawn from the turbocompressor C1 via the primary discharge of its gas seal can be fed again to the compressor or, in the case of a multistage compression, to the first compressor stage on the suction side, preferably via the above-described container D2; this is in the 1 through the pipe 20 shown. The above-described recirculation of the purge gas mixture withdrawn via the primary discharge before the turbo-compressor C1 or its first compressor stage can be effected directly by raising the primary purge gas pressure without additional equipment expense. The above-described recycling of the purge gas mixture withdrawn via the primary discharge upstream of the turbocompressor or its first compressor stage can also be realized using an ejector or further compressor. As the driving current for the ejector can be used for this purpose refrigerant from the pressure side of the turbo compressor C1.

Es sei ausdrücklich betont, dass die erfindungsgemäße Verfahrensweise nicht nur in Kombination mit dem in der 1 dargestellten Kältekreislauf realisiert werden kann bzw. Sinn macht. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Gedanke in Kombination mit jedem bekannten Kältekreislauf oder Kombinationen von mehreren Kältekreisläufen – unabhängig davon, ob in diesen Reinstoffe oder Gemische zirkulieren – realisiert werden.It should be emphasized that the procedure according to the invention not only in combination with that in the 1 illustrated refrigerant circuit can be realized or makes sense. Rather, the idea according to the invention can be implemented in combination with any known refrigeration cycle or combinations of several refrigeration cycles, irrespective of whether they circulate in these pure substances or mixtures.

Claims (7)

Verfahren zum Abkühlen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion, insbesondere von Erdgas, wobei – die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion (1) gegen wenigstens einen Kältemittelkreislauf (10–15) abgekühlt wird, – das Kältemittel zumindest Stickstoff, Kohlendioxid, Methan und/oder C2+-Kohlenwasserstoffe aufweist, – die Verdichtung des Kältemittels mittels wenigstens eines, eine oder mehrere gasgeschmierte Gleitringdichtungen aufweisenden Turboverdichters (C1) erfolgt, und – dem Turboverdichter (C1) als primäres Sperrgas ein Teilstrom des Kältemittels und/oder ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, und als sekundäres Sperrgas Stickstoff zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kältemittelkreislauf (10–15) zumindest zeitweilig wenigstens ein Stickstoff-reicher Strom (21) entnommen wird.Process for cooling a hydrocarbon-rich fraction, in particular natural gas, wherein - the hydrocarbon-rich fraction ( 1 ) against at least one refrigerant circuit ( 10 - 15 ) is cooled, - the refrigerant comprises at least nitrogen, carbon dioxide, methane and / or C 2+ hydrocarbons, - the compression of the refrigerant by at least one, one or more gas-lubricated sliding ring seals having turbo compressor (C1) takes place, and - the turbo compressor (C1 ) as a primary barrier gas, a partial flow of the refrigerant and / or an external gas or gas mixture, comprising substantially nitrogen and / or methane, and are supplied as a secondary barrier gas nitrogen, characterized in that the refrigerant circuit ( 10 - 15 ) at least temporarily at least one nitrogen-rich stream ( 21 ) is taken. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff-reiche Strom (21) am kalten Ende des Kältemittelkreislaufes (10–16) entnommen wird.Process according to claim 1, characterized in that the nitrogen-rich stream ( 21 ) at the cold end of the refrigerant circuit ( 10 - 16 ) is taken. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der entnommene Stickstoff-reiche Strom (21) einen Anteil an C2+-Kohlenwasserstoffen von weniger als 2 Mol-%, vorzugsweise von weniger als 0,5 Mol-% aufweist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the withdrawn nitrogen-rich stream ( 21 ) has a proportion of C 2+ hydrocarbons of less than 2 mol%, preferably less than 0.5 mol%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme des Stickstoff-reichen Stromes (21) erfolgt, sobald der Stickstoff- und/oder Methan-Gehalt des in dem Kältemittelkreislauf (10–16) zirkulierenden Kältemittels einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the removal of the nitrogen-rich stream ( 21 ) takes place as soon as the nitrogen and / or methane content of the (in the refrigerant circuit ( 10 - 16 ) circulating refrigerant exceeds a predetermined threshold. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kohlenwasserstoff-reiche Fraktion verflüssigt, wenigstens einem Speicherbehälter zugeführt und aus diesem eine Boil-off-Gasfraktion abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der entnommene Stickstoff-reiche Strom (21) zumindest teilweise der Boil-off-Gasfraktion (4) zugemischt und/oder abgefackelt wird.A process according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrocarbon-rich fraction liquefies at least one Storage tank supplied and withdrawn from this a boil-off gas fraction, characterized in that the withdrawn nitrogen-rich stream ( 21 ) at least partially the boil-off gas fraction ( 4 ) is added and / or flared. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verdichtung des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels ein- oder mehrstufig erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Turboverdichter (C1) über die primäre Ableitung der Gasdichtung abgezogene Sperrgasgemisch (20) dem Verdichter bzw. der ersten Verdichterstufe durch Anhebung des Sperrgasdrucks saugseitig zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the compression of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is carried out in one or more stages, characterized in that the from the turbo-compressor (C1) withdrawn via the primary discharge of the gas seal barrier gas mixture ( 20 ) is supplied to the compressor or the first compressor stage by raising the sealing gas pressure suction side. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei dem Turboverdichter als primäres Sperrgas ein externes Gas oder Gasgemisch, aufweisend im Wesentlichen Stickstoff und/oder Methan, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Gas(gemisch) aus einer innerhalb des Abkühlprozesses anfallenden und/oder vorhandenen Fraktion erzeugt wird, vorzugsweise ein Teilstrom der verdichteten Boil-off-Gasfraktion (24) und/oder des Prozess-Stickstoffes ist.Method according to one of the preceding claims 1 to 6, wherein the turbo-compressor as the primary sealing gas, an external gas or gas mixture comprising essentially nitrogen and / or methane, is supplied, characterized in that this gas (mixture) from a resulting within the cooling process and / or existing fraction is produced, preferably a partial flow of the compressed boil-off gas fraction ( 24 ) and / or the process nitrogen.
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