DE19511383A1 - Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens mit einem Verdampfungsverfahren für kryogene Flüssigkeiten - Google Patents
Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens mit einem Verdampfungsverfahren für kryogene FlüssigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens mit
einem Verdampfungsverfahren für kryogene Flüssigkeiten. Unter dem Begriff
"kryogene Flüssigkeiten" sind insbesondere verflüssigter Wasserstoff, verflüssigtes
Helium, verflüssigter Stickstoff und verflüssigtes Argon zu verstehen. Die Erfindung
betrifft ferner eine Anlage zum Durchführen der genannten Kombination.
Kryogene Flüssigkeiten, wie die o.g. werden in der Regel im flüssigen Aggregats
zustand in Speicherbehältern zwischengelagert. Eine drucklose Lagerung im
gasförmigen Zustand macht keinen Sinn, da in diesem Falle die Dichten wesentlich
geringer sind, wodurch vergleichsweise große Tank- bzw. Speicherbehältervolumina
notwendig würden. Bei der Abgabe der kryogenen Flüssigkeiten an ein entsprechendes
Leitungsnetz oder bei der Abgabe in Flaschen - in diesem Fall ist eine Hochdruck
pumpe vorzusehen - , werden die kryogenen Flüssigkeiten zunächst verdampft und
angewärmt. Diese Verdampfung und Erwärmung erfolgt in der Regel im Wärmetausch
mit der Umgebungsluft. Die bei der Verdampfung der kryogenen Flüssigkeiten frei
werdende Energie wird bisher nicht genutzt.
Ein Verflüssigungsverfahren für Erdgas ist z. B. aus der US-PS 4 901 533 bekannt.
Hierbei wird ein vorgereinigter Erdgasstrom vor einer Weiterbehandlung, wie z. B.
Zerlegung, etc., im Gegensatz zu im Kreislauf geführten Kältemitteln verflüssigt. Die
Bereitstellung der für die Verflüssigung des Erdgases benötigten Energie erforderte
jedoch einen vergleichsweise hohen energetischen Aufwand.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die Kombination
der beiden genannten Verfahren unter gleichzeitiger Vermeidung der angeführten
Nachteile, ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die bei der Verdampfung der
kryogenen Flüssigkeiten anfallende Kälte für die Verflüssigung des Erdgases
verwendet wird.
Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen davon seien anhand der Figur näher
erläutert.
Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Kombination eines Erdgasverflüssigungsver
fahrens mit einem Verdampfungsverfahren für kryogene Flüssigkeiten. Der Übersicht
lichkeit halber wurde auf die Darstellung von Absperr- und Entspannungsventilen ver
zichtet. Leitung 1 stelle einen Teil eines größeren Erdgasleitungsnetzes dar, aus dem
das zu verflüssigende Erdgas entnommen wird. Die Entnahme des Erdgases erfolgt
über die Leitung 2. Das Erdgas wird hierbei zunächst einem der wechselweise in
Adsorption und Regeneration betriebenen Adsorber A und A′ zugeführt. In diesen
Adsorbern erfolgt eine Abtrennung der beim Verflüssigungsprozeß störenden Kompo
nenten, wie Kohlendioxid, Schwefel-haltige Komponenten, Wasserdampf und Wasser.
Anstelle der adsorptiven Entfernung der störenden Komponenten ist es gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung denkbar, die störenden Komponenten mittels einer
Membran oder mehrerer, ggf. kaskadenartig angeordneter Membranen zu entfernen.
Unabhängig davon, auf welche Weise die Entfernung von störenden Komponenten
erfolgt, werden die Reinheitsanforderungen an das zu verflüssigende Erdgas bzw.
Methan vom weiteren Verwendungszweck des verflüssigten Mediums bestimmt. Des
weiteren ist darauf zu achten, daß etwaige Verunreinigungen zu Verlegungen in
Leitungen und Ventilen führen könnten. Das nunmehr gereinigte Erdgas wird über die
Leitung 3 einem Verdampfer/Kondensator-Behälter B zugeführt. In ihm erfolgt die
Verflüssigung des Erdgases, wobei die dafür benötigte Kälte von dem in Leitung 11 in
den Verdampfer/Kondensator-Behälter B geführten kryogenen Flüssigkeitsstrom, der
ggf. mittels der Pumpe P auf einen höheren Druck gebracht wird und der im
Verdampfer/Kondensator-Behälter B angewärmt und verdampft wird, stammt. Das
verflüssigte Erdgas wird mittels Leitung 4 in einen Kondensator/Sammler-Behälter C
geführt. Aus diesem wird über die Leitung 5 gerade soviel flüssiges Erdgas entnommen
und dem Flüssiggas-Speicherbehälter D zugeführt, wie im Flüssiggas-Speicherbehälter
D zwischengelagert werden soll. Mittels Leitung 6 kann aus dem Flüssiggas-
Speicherbehälter D Flüssig-Erdgas entnommen werden. Über Leitung 7 kann, nach
einer Verdichtung mittels der Hochdruckpumpe P′ und nach Durchlaufen des
Verdampfers/Anwärmers F, Erdgas bei erhöhtem Druck abgegeben werden. Die in den
Flüssiggas-Speicherbehälter D führende Leitung 8 dient der Rückführung von
(verflüssigtem) Erdgas. Auf diesen Teil des Verfahrens bzw. der Anlage wird im
späteren noch näher eingegangen werden. Ein Speicherbehälter E für kryogene
Medien, insbesondere für Sauerstoff, Stickstoff, Argon oder Ethylen kann mittels
Leitung 10 befüllt werden. Diesem Speicherbehälter E wird die anzuwärmende und zu
verdampfende Flüssigkeitsmenge der kryogenen Flüssigkeit über Leitung 11
entnommen und dem bereits erwähnten Verdampfer/Kondensator-Behälter B zuge
führt. In diesem erfolgt die Anwärmung und Verdampfung des aus dem Speicherbe
hälter E entnommenen kryogenen Mediums, welches anschließend über Leitung 12
aus dem Verdampfer/Kondensator-Behälter B entnommen wird. Unter Umständen kann
ein weiterer Verdampfer/Anwärmer H vorgesehen sein, in dem eine vollständige
Erwärmung gegen Umgebungsluft auf die Abgabetemperatur erfolgt. Über Leitung 14
wird das nunmehr gasförmige Medium aus dem Verfahren bzw. aus der Anlage abge
geben. Die Abgabe kann entweder in ein entsprechendes Leitungsnetz oder, nach
einer entsprechenden Verdichtung, auch in Druckflaschen erfolgen. Im
Kondensator/Sammeler-Behälter C anfallendes gasförmiges Medium kann über die
Leitung 9, ggf. nach einer Anwärmung (G), in das Erdgasleitungsnetz 1 zurückgeführt
werden.
Die erfindungsgemäße Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens mit einem
Verdampfungsverfahren für kryogene Flüssigkeiten eignet sich insbesondere bei der
Verwendung in einem Abfüllwerk für technische Gase in Verbindung mit einer Kraft
fahrzeugtankstelle für Flüssig-Erdgas. Während bei Abfüllwerken für technische Gase
bisher die kryogenen Flüssigkeiten ohne Energierückgewinnung verdampft wurden,
kann die bei der Anwärmung und Verdampfung frei werdende Energie nunmehr zur
Verflüssigung des Erdgases verwendet werden. Über die Leitung 6 wird hierbei eine
Verbindung zwischen dem Flüssiggas-Speicherbehälter D und einem mit Flüssig-
Erdgas betriebenen Kraftfahrzeug hergestellt. Da während des Betankungsvorganges
des Kraftfahrzeuges mit flüssigem Erdgas aus dem Erdgas-Speicherbehälter des
Kraftfahrzeuges flüssiges und/oder gasförmiges Erdgas austreten kann, wird dieses
über die Leitung 8 in den Flüssiggas-Speicherbehälter D zurückgeführt.
Claims (5)
1. Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens mit einem Verdampfungsver
fahren für kryogene Flüssigkeiten, insbesondere Wasserstoff, Helium, Stickstoff
und Argon, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verdampfung der
kryogenen Flüssigkeiten anfallende Kälte für die Verflüssigung des Erdgases
verwendet wird.
2. Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens mit einem Verdampfungsver
fahren für kryogene Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das zu verflüssigende Erdgas vor seiner Verflüssigung von störenden
Komponenten, insbesondere von CO₂, Schwefel-haltigen Komponenten und H₂O
befreit wird.
3. Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens mit einem Verdampfungsver
fahren für kryogene Flüssigkeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Entfernung der störenden Komponenten mittels Adsorption erfolgt.
4. Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens mit einem Verdampfungsver
fahren für kryogene Flüssigkeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Entfernung der störenden Komponenten mittels einer Membran oder mehrerer,
kaskadenartig angeordneter Membranen erfolgt.
5. Anlage zum Durchführen der Kombination eines Erdgasverflüssigungsverfahrens
mit einem Verdampfungsverfahren für kryogene Flüssigkeiten, insbesondere
Sauerstoff, Stickstoff, Argon oder Ethylen, nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung der kryogenen Flüssigkeit und die
Verflüssigung des Erdgases in einem gemeinsamen Wärmetauscher erfolgt.
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