Verfahren zur periodischen Entnahme und Speicherung von Tiefkälte
für die Verflüssigung bzw. Wiederverdampfung von Heizgasen, insbesondere von Erdgas
Im Gegensatz zur nahezu konstanten Ergiebigkeit von Erdgasvorkommen und ähnlichen
natürlichen oder künstlichen Gaserzeugungsstätten liegt der Gasverbrauch während
des Sommerhalbjahres meist erheblich unterhalb, hingegen während des Winterhalbjahres
meist oberhalb des Jahresdurchschnittes. Es ist bekannt, zum Ausgleich solcher periodischer
Schwankungen den sommerlichen Produktionsüberschuß in flüssiger Phase zu speichern
und ihn im Winter wiederverdampft zur Deckung des Mehrverbrauches zu verwenden.
Dieses bekannte Verfahren ist wegen der mit der periodischen Kälteerzeugung und
der ebenfalls periodischen Wiederverdampfung entstehenden Kosten meist nicht rentabel.
Es ist weiterhin bekannt, diese Koten dadurch erheblich zu senken, indem man die
bei der Wiederverdampfung frei werdende \'erduristungskälte nicht durch Wärme vernichtet,
sondern auf einen intermediären Hilfskälteträger überträgt, diesen speichert und
die in ihm initgespeicherte Kälte im Bedarfsfalle auf ein neues, zu verflüssigendes
Gas-<Iuantum überträgt, um es so zu verflüssigen und speicherbar zu machen.Process for the periodic withdrawal and storage of cryogenic cold
for the liquefaction or re-evaporation of heating gases, especially natural gas
In contrast to the almost constant productivity of natural gas deposits and the like
natural or man-made gas production sites, the gas consumption lies during
during the summer half of the year is usually considerably lower, but during the winter half of the year
mostly above the annual average. It is known to compensate for such periodic
Fluctuations to store the summer production surplus in the liquid phase
and to use it evaporated again in winter to cover the additional consumption.
This known method is because of the periodic refrigeration and
the also periodic re-evaporation costs are usually not profitable.
It is also known to reduce these feces significantly by reducing the
During re-evaporation, the permanent cold that is released is not destroyed by heat,
but transfers it to an intermediate auxiliary refrigerant, stores it and
the cold stored in it, if necessary, to a new one to be liquefied
Gas- <Iuantum transmits in order to liquefy it and make it storable.
Als Hilf skälteträger sind mit Rücksicht auf die kältetechnischen
Bedingungen Gase mit höherem Siedepunkt als Erdgas ui. dgl, vorgeschlagen worden.
Älit Rücksicht auf die bekannte Unfallverhütungsvorschriften sollte zudem, da mit
brennbaren Gasen manipuliert wird, ein mit diesen chemisch nicht reagierender Hilfskälteträger
verwendet werden. Diese Bedingung wird zwar von dem als Hilfskälteträger gelegentlich
vorgeschlagenen Alkohol erfüllt. Um aber Alkohol zu verwenden, muß man zusätzlich
zu den Flüssiggasbehältern für das zu verflüssigende Heiz-oder Erdgas noch separate
Alkoholbehälter anordnen, da man wegen des hohen Preises dieses Stoffes ihn auch,
wenn er eben nicht als Kälteträger verwendet wird, speichern muß. Dieser -Nachteil
ist besonders dann sehr störend, wenn es sich um die Speicherung sehr großer Mengen,
größenordnungsmäßig beispielsweise von Milliarden Litern handelt.As auxiliary refrigeration carriers are with consideration for the refrigeration
Conditions Gases with a higher boiling point than natural gas ui. like, has been proposed.
Älit consideration of the known accident prevention regulations should also, as with
flammable gases is manipulated, an auxiliary refrigerant that does not react chemically with them
be used. This condition is occasionally used as an auxiliary refrigerant
suggested alcohol met. But to use alcohol, you have to add it
to the liquefied gas containers for the heating gas or natural gas to be liquefied still separate
Arrange alcohol containers, because because of the high price of this substance you can also use it,
if it is not used as a coolant, it has to save. This disadvantage
is particularly annoying when it comes to storing very large amounts,
in the order of magnitude, for example, of billions of liters.
Es ist ferner vorgeschlagen worden, als Hilfskälteträger Luft zu verwenden
und sie im Gegenstrom mit wiederzuverdampfendem Erdgas zu verflüssigen. Dieser Vorschlag
hätte den Vorteil, daß inan die später wieder rückverdampfte Luft abblasen könnte.
Er ist indes dennoch praktisch nicht durchführbar, weil Flüssigluft auch Flüssigsauerstoff
enthält, der trotz der sehr tiefen Temperaturen, sollte er mit Erdgas in Berührung
kommen, mit diesem explosible Gemische bilden könnte. Schon im Hinblick auf die
Unfallverhütungsvorschriften wäre es untragbar, für Flüssigluft und Flüssigerdgas
hintereinander ein und dieselben Flüssiggasbehälter als Speicher zu verwenden. Diese
Forderung muß aber, gemäß der vorliegenden Erfindung, zur Rentabilisierung des Verfahrens
unbedingt erfüllt werden. Sie wird indes von keinem der bekanntgeworden Vorschläge
erfüllt.It has also been proposed to use air as the auxiliary refrigerant
and to liquefy them in countercurrent with natural gas to be re-evaporated. This suggestion
would have the advantage that inan the later re-evaporated air could be blown off.
However, it is not practicable because liquid air is also liquid oxygen
which, despite the very low temperatures, should come into contact with natural gas
could form explosive mixtures with this. Already with regard to the
Accident prevention regulations would be prohibitive for liquefied air and liquefied natural gas
to use one and the same liquefied gas tank as a storage tank in a row. These
However, according to the present invention, a requirement must be made in order to make the process profitable
must be met. However, it is not recognized by any of the proposals that have come to light
Fulfills.
Die vorliegende Erfindung erfüllt diese wichtige Bedingung, indem
der, wie an sich bereits vorgeschlagen, als Hilfskälteträger zu verwendenden Luft
vorher der gefährdende Sauerstoffanteil entzogen und entsprechend den Unfallverhütungsvorschriften
nur der Stickstoffanteil - mit Edelgasspuren - als Hilfskälteträger verwendet wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird neben der angestrebten Unfallverhütung
noch der weitere, gewichtige Vorteil erzielt, daß der bei dem älteren Vorschlage
störende, nunmehr aber ausgeschiedene Sauerstoffanteil ein wirtschaftlich verwertbares,
praktisch fast kostenlos mit anfallendes -Nebenprodukt darstellt, dessen Verwertung
alleirf schon, wie in den bekannten, großtechnischen Sauerstoffanlagen, die ganze
Lufttrennanlage und damit die Darstellung des als Hilfskälteträger dienenden Stickstoffs
rentabilisiert.The present invention fulfills this important requirement by
the, as already proposed, air to be used as an auxiliary refrigerant
the hazardous oxygen content has been withdrawn beforehand and in accordance with the accident prevention regulations
only the nitrogen content - with traces of noble gas - is used as an auxiliary coolant.
In addition to the desired accident prevention, the method according to the invention
still the further, weighty advantage achieved in that of the older proposal
disturbing, but now excreted oxygen content an economically usable,
practically almost free of charge with the by-product, its recovery
Already, as in the well-known, large-scale oxygen systems, the whole
Air separation system and thus the representation of the nitrogen serving as an auxiliary coolant
profitable.
Steht das Erdgas unter starkem Sondendruck zur Verfügung, so kann
die dadurch verfügbare Druckenergie in bekannter Weise, sowohl in Expansionsmaschinen
als auch in Wärmeaustauschern, nutzbar gemacht werden. Es entsteht dann ein Kälteüberschuß,
der gegebenenfalls. wie. nahehegend. zur Darstellung von Flüssigsauerstoff oder
von Trockeneis durch Ausfrieren von Rauchgasen herangezogen werden kann.If the natural gas is available under strong probe pressure, it can
the pressure energy available as a result in a known manner, both in expansion machines
as well as in heat exchangers. There is then an excess of cold,
the possibly. how. near. for displaying liquid oxygen or
dry ice can be used by freezing out smoke gases.
Es ist bereits betont worden, daß bei derartigen Speicheranlagen für
sehr große Quantitäten der Aus-
Bildung der Flüssiggashehälter besondere
Aufmerksamkeit zugewendet werden muß, um sie rentabel zu machen. Sie müssen billig
in der Herstellung sein und nur minimale Kälteverluste zulassen. i-Ian erreicht
<lies in weiterem Ausbau des vorliegenden Erfindtitigsgedankens, indem man unterirdische
Großraumspeicher anordnet. die mit an sich bekannten Schaummassen isoliert sind.
und zwar möglichst mit solchen, die mit Kohlendioxyd statt mit Luft oder Wasserstoff
aufgeschäumt sind, um möglichst zu erreichen. daß das Kohlendioxyd in den Mikroporen
durch die Tiefkälte ausfriert und in diesen ein Vakuum entsteht.It has already been emphasized that in such storage systems for
very large quantities of
Formation of the liquid gas tank special
Attention must be paid to make it profitable. You have to be cheap
be in the making and allow only minimal cooling losses. i-ian reached
<read in further development of the present inventive concept by using underground
Large capacity storage arranges. which are insulated with foam compositions known per se.
and if possible with those with carbon dioxide instead of air or hydrogen
are foamed in order to achieve as much as possible. that the carbon dioxide in the micropores
freezes out due to the cold and creates a vacuum in this.
Schaumbeton, wie er für Wärmeisolierung oder Schalldämpfung verwendet
wird, ist für solche Großraumspeicher besonders geeignet, da er eine niedrige Wärmeleitzahl
finit geringem Gewichte und guter Festigkeit vereinigt.Foam concrete, such as that used for thermal insulation or soundproofing
is particularly suitable for such large storage tanks, as it has a low coefficient of thermal conductivity
finely combined with low weight and good strength.
Zwischenwände aus Beton oder Schaumbeton unterteilen den Großraumbehälter
in beliebig viele Teilbehälter und versteifen den ganzen Baukörper. Jeder Teilbehälter
erhält, wie zu fordern, eine Zuleitung für Gas und eine andere für Flüssiggas. Das
Umfüllen erfolgt. statt wie meist üblich mit Erdgas, besser durch Stickstoffgas,
das in die Gasrohre eingepreßt wird und so aus dem betreffenden Teilbehälter Flüssiggas
durch das Steigrohr herausdrückt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mindestens
ein Teilbehälter mehr angeordnet, als für die Speicherung der vorgesehenen Fliissiggasmengen
einschließlich Reserven erforderlich ist. um den Flüssiggaswechsel zu erleichtern.Partition walls made of concrete or foam concrete subdivide the large-capacity container
in any number of partial containers and stiffen the entire structure. Each partial container
receives, as required, one supply line for gas and another for liquid gas. That
Transfer takes place. instead of natural gas as is usually the case, better nitrogen gas,
which is pressed into the gas pipes and so out of the relevant partial container liquid gas
pushes out through the riser pipe. According to the present invention, at least
one sub-container arranged more than for the storage of the intended liquid gas quantities
including reserves is required. to facilitate the change of liquid gas.