DE3836060A1 - Verfahren zum verdampfen von fluessigem erdgas - Google Patents
Verfahren zum verdampfen von fluessigem erdgasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdampfen von
flüssigem Erdgas unter Energiegewinnung, indem das
flüssige Erdgas im Wärmetausch mit in voneinander
getrennten Kreisläufen geführten Fluiden, welche
arbeitsleistend entspannt, kondensiert und wieder
verdampft werden, auf Umgebungstemperatur angewärmt
wird, wobei das Fluid eines ersten Kreislaufs Erdgas
ist, welches von dem auf Umgebungstemperatur angewärmten
Erdgas abgezweigt, arbeitsleistend entspannt, im
Wärmetausch mit flüssigem Erdgas kondensiert und dem
flüssigen Erdgas wieder zugemischt wird, und das Fluid
eines zweiten Kreislaufs mehrstufig arbeitsleistend
entspannt wird.
Die zur Verdampfung von flüssigem Erdgas notwendige
Wärme wird generell von einem Wärmeträger wie Luft,
Meer- oder Flußwasser geliefert. Wird nun zusätzlich
über Hilfskreisläufe mit Expansionsturbinen die
LNG-Kälte genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen,
so erniedrigt sich die vom Wärmeträger Wasser benötigte
Energie um den gleichen Betrag. Damit reduzieren sich
die benötigte Wassermenge bzw. die Betriebskosten für
die Wasserversorgung. Je mehr Hilfskreisläufe aber
installiert werden, um so höher werden die
lnvestitionskosten für Wärmetauschflächen und Maschinen.
Das wirtschaftliche Optimum liegt deshalb bei zwei
(drei) Hilfskreisläufen.
Ein Verfahren, welches mit zwei im Kreislauf geführten
Fluiden als Wärmetauschmittel arbeitet, ist in der DE-OS
26 33 713 beschrieben. Dort wird ein flüssiger
Erdgasstrom in mehreren Wärmetauschstufen zunächst
erwärmt und dann verdampft. Einen ersten Fluidkreislauf
bildet ein Teil des verdampften Erdgases selbst. Ein
Teil des verdampften Erdgases wird vom Erdgasstrom
abgezweigt, arbeitsleistend entspannt, gegen
anzuwärmendes flüssiges Erdgas kondensiert, auf Flüssig-
Erdgas-Druck komprimiert und dem flüssigen Erdgasstrom
wieder zugemischt.
Als Fluid des zweiten Kreislaufs wird bei dem bekannten
Verfahren Ethan verwendet. Dabei wird ein gegen
Flußwasser, Meerwasser oder Luft verdampfter Ethanstrom
arbeitsleistend entspannt. Der entspannte Strom wird
geteilt, wobei ein erster Teil weiterer
arbeitsleistender Entspannung, anschließender
Kondensation im Gegenstrom zum Erdgas, erneuter
Erwärmung und, vereinigt mit dem zweiten Teil des
Ethanstromes, einer Wiederverdampfung zugeführt wird.
Der zweite Teil des Ethanstromes wird gegen
anzuwärmendes Erdgas kondensiert und dem ersten
Ethanstrom wieder zugemischt. Bedingt durch die
zweimalige Entspannung des Wärmetauschmittels sowie zur
Aufrechterhaltung des arbeitsleistenden
Entspannungsprozesses werden beide Ethanströme, nach
ihrer Kondensation im Wärmetausch mit anzuwärmendem
Erdgas, auf einen gemeinsamen Druck gepumpt.
Die Energieausbeute dieses Verfahrens ist gut, doch ist
die Verwendung von Ethan als Kreislauffluid mit
Energieaufwand behaftet, da für dessen Lagerung, auch
unter Druck, Fremdkälte notwendig ist.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so
weiterzubilden, daß ein geringerer Investitionskosten
aufwand und/oder eine bessere Energierückgewinnung
gewährleistet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
für den zweiten Kreislauf ein Fluid verwendet wird,
welches unter einem Druck bis 20 bar bei
Umgebungstemperatur flüssig lagerbar ist.
Als für das erfindungsgemäße Verfahren besonders
vorteilhaft hat sich als Fluid des zweiten Kreislaufs
Propan erwiesen.
Erfindungsgemäß wird damit ein Fluid vorgeschlagen, für
dessen Lagerung unter Druck keine Fremdkälte notwendig
ist. So ist beispielsweise eine Lagerung unter einem
Druck von 20 bar bei Umgebungstemperatur problemlos
möglich, womit der Nachteil einer energieaufwendigen
Kühlung entfällt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann als Fluid
des zweiten Kreislaufs Ammoniak verwendet werden. Auch
hier ist eine Lagerung unter Druck bei
Umgebungstemperatur möglich.
Die mehrstufige Entspannung des Fluids des zweiten
Kreislaufs erfolgt bevorzugt, indem das Fluid des
zweiten Kreislaufs in Teilströme aufgespalten wird, die
jeweils auf unterschiedliche Drücke entspannt, danach in
verschiedenen Stufen in Wärmetausch mit anzuwärmendem
und zu verdampfendem Erdgas gebracht und erneut
zusammengeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei weiterhin anhand der
Fig. 1 und 2 beispielhaft beschrieben.
Fig. 1 ist die prinzipielle Darstellung des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein flüssiger Erdgasstrom
1 wird zunächst in einem Wärmetauscher E 1 gegen
kondensierendes Erdgas aus Leitung 2 b angewärmt. In den
Wärmetauschern E 2 A und E 2 B folgt eine weitere Erwärmung
des Erdgasstromes gegen das im Kreislauf der Leitungen
3 a, 3 b und 3 c geführte Wärmetauschmittel, beispielsweise
Propan. Die endgültige Anwärmung des Erdgasstromes wird
in Wärmetauscher E 3 A im Gegenstrom zu abzukühlendem
Meerwasser aus Leitung 4 vorgenommen. Aus dem
gasförmigen Erdgasstrom 1 wird ein Teil über eine
Stichleitung 2 a abgezogen, in Expansionsmaschine X 1
arbeitsleistend entspannt, im Wärmetausch zu
anzuwärmendem Erdgas kondensiert und nach Erhöhung des
Druckes mittels Pumpe P 1 auf den Druck des flüssigen
Erdgasstroms diesem wieder zugemischt. Der Reststrom des
verdampften Erdgases wird in Leitung 6 abgezogen. Das
Fluid des zweiten Kreislaufs bezieht seine Energie zur
Arbeitsleistung und Erdgaserwärmung aus dem in Leitung 4
bereitgestellten Meerwasser. Nach Passieren von
Wärmetauscher E 3 B ist das Fluid in Leitung 3 a
vollständig verdampft und wird in zwei Teilströme
aufgespalten. Ein Teil des verdampften Fluids wird in
Expansionsturbine X 2 B arbeitsleistend entspannt und in
Leitung 3 b zu einem Wärmetauscher E 2 B geführt, wo es
gegen anzuwärmendes Erdgas und Fluid der Leitung 3 a
kondensiert. Das Fluid wird in Pumpe P 2 B komprimiert und
mit flüssigem, komprimiertem Fluid der Leitung 3 d
zusammengeführt, in Wärmetauscher E 2 B erneut angewärmt
und verdampft. Der andere Teil des Fluids wird über
Leitung 3 c der Expansionsmaschine X 2 A zur
arbeitsleistenden Entspannung zugeführt. In Leitung 3 d
wird danach entspanntes Fluid zu Wärmetauscher E 2 A
geleitet, wo es gegen anzuwärmendes flüssiges Erdgas der
Leitung 1 sowie mittels Pumpe P 2 A komprimiertes,
flüssiges Fluid kondensiert wird. Nach Kompression der
Teilströme des Fluids auf einen gemeinsamen Druck durch
die Pumpen P 2 A und P 2 B werden die Ströme wieder
zusammengeführt. Damit ist der zweite Fluidkreislauf
geschlossen. Das zur Energiegewinnung und
Erdgasverdampfung herangezogene Meerwasser wird über
Leitung 4 herangeführt, durch die parallel geschalteten
Wärmetauscher E 3 A (im Wärmekontakt zum anzuwärmenden
Erdgasstrom) und E 3 B (im Wärmekontakt zum zu
verdampfenden Fluid des zweiten Kreislaufs) geleitet und
nach dem Wärmeentzug über Leitung 5 abgezogen.
Ein Vergleich des bekannten Verfahrens aus der DE-OS
26 33 713, unter Verwendung von Ethan als
Wärmetauschmittel, mit dem am Beispiel der Fig. 1
beschriebenen Verfahren, wobei erfindungsgemäß Propan
als Wärmetauschmittel verwendet wird, erbrachte für
letzteres Verfahren eine bessere Energieausbeute. Die
Berechnungen für beide Verfahren erfolgten unter der
Annahme gleicher Voraussetzungen:
- - gleiche Erdgaszusammensetzung
- - gleichwertige Maschinen
- - Eingangsdruck des flüssigen Erdgasstroms 82.4 bar
- - Abgabedruck 80 bar
- - Durchsatz an Erdgas 130 t/h
- - Eintrittstemperatur des flüssigen Erdgasstroms 125 K.
Unter obigen Voraussetzungen betrug der Gewinn des
bekannten Verfahrens 3880 kW während mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren 4181 kW Gewinn erzielt
wurden.
Unter Beibehaltung der Zahl der Expansionsturbinen des
Standes der Technik ergibt für diese Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eine Steigerung der
Energieausbeute, zusätzlich entfällt die aufwendige
Lagerung des Kreislaufmediums.
Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens der Fig. 1, bei welcher der auf
Umgebungstemperatur angewärmte Erdgasstrom zweistufig
arbeitsleistend entspannt wird. Der angewärmte
Erdgasstrom wird in Expansionsturbine X 3 erstmalig
arbeitsleistend entspannt und durchläuft zur erneuten
Anwärmung gegen Meerwasser der Leitung 4 den
Wärmetauscher E 3 C, bevor ein Teil zu weiterer
Entspannung in X 1 (analog zu Fig. 1) über Leitung 2 a
abgenommen wird, während der andere Teil des Erdgases
über Leitung 7 abgezogen wird.
Bei einer nicht dargestellten Variante des Verfahrens
wird der angewärmte Erdgasstrom zweigeteilt. Ein
Teilstrom bildet den ersten Fluidkreislauf, während der
andere Teilstrom vor seinem Abzug nochmals
arbeitsleistend entspannt wird.
Claims (3)
1. Verfahren zum Verdampfen von flüssigem Erdgas unter
Energiegewinnung indem das flüssige Erdgas im
Wärmetausch mit in voneinander getrennten
Kreisläufen geführten Fluiden, welche
arbeitsleistend entspannt, kondensiert und wieder
verdampft werden, auf Umgebungstemperatur angewärmt
wird, wobei das Fluid eines ersten Kreislaufs Erdgas
ist, welches von dem auf Umgebungstemperatur
angewärmten Erdgas abgezweigt, arbeitsleitend
entspannt, im Wärmetausch mit flüssigem Erdgas
kondensiert und dem flüssigen Erdgas wieder
zugemischt wird, und das Fluid eines zweiten
Kreislaufs mehrstufig arbeitsleistend entspannt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß für den zweiten
Kreislauf ein Fluid verwendet wird, welches unter
einem Druck bis 20 bar bei Umgebungstemperatur
flüssig lagerbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Fluid des zweiten Kreislaufs Propan
verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Fluid des zweiten Kreislaufs Ammoniak
verwendet wird.
Priority Applications (1)
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| DE3836060A DE3836060A1 (de) | 1987-12-21 | 1988-10-22 | Verfahren zum verdampfen von fluessigem erdgas |
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| DE3836060A1 true DE3836060A1 (de) | 1989-06-29 |
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Family Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1988
- 1988-10-22 DE DE3836060A patent/DE3836060A1/de not_active Withdrawn
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