DE19511383C2 - Verfahren und Anlage zur Versorgung von Abnehmern mit Erdgas und kryogenen Flüssigkeiten - Google Patents
Verfahren und Anlage zur Versorgung von Abnehmern mit Erdgas und kryogenen FlüssigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versorgung von Abnehmern mit Erdgas
und kryogenen Flüssigkeiten, jeweils in gasförmiger und/oder in flüssiger Form.
Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Versorgung von Abnehmern mit
Erdgas und kryogenen Flüssigkeiten, jeweils in gasförmiger und/oder flüssiger
Form, umfassend wenigstens einen Speicherbehälter für eine kryogene
Flüssigkeit und wenigstens einen Speicherbehälter für verflüssigtes Erdgas,
Zuführ- und Entnahmeleitungen für die Speicherbehälter und wenigstens einen
Wärmetauscher in wenigstens einer der Entnahmeleitungen des
Speicherbehälters für eine kryogene Flüssigkeit. Unter dem Begriff "kryogene
Flüssigkeiten" sind insbesondere verflüssigter Wasserstoff, verflüssigtes Helium,
verflüssigter Stickstoff und verflüssigtes Argon zu verstehen.
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
DE-OS 15 01 730 bekannt. Hierbei wird ein vorgereinigter Erdgasstrom vor einer
Weiterbehandlung, wie z. B. Zerlegung, etc., im Gegenstrom 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 sowie eine Anlage zur
Versorgung von Abnehmern mit Erdgas und kryogene Flüssigkeiten, jeweils in
gasförmiger und/oder flüssiger Form, anzugeben, das bzw. die eine Kombination
eines Verdampfungsverfahrens für kryogene Flüssigkeiten und eines
Verflüssigungsverfahrens für Erdgas ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei der Abgabe von kryogenen
Flüssigkeiten in gasförmiger Form die beim Übergang vom flüssigen zum
gasförmigen Aggregatzustand freiwerdende Verdampfungskälte über wenigstens
einen Wärmetauscher an einen zu verflüssigenden Erdgasstrom abgegeben wird.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Versorgung von Abnehmern mit Erdgas und
kryogene Flüssigkeiten zeichnet sich dadurch aus, daß die Zuführleitung des
Speicherbehälters für verflüssigtes Erdgas in Wirkverbindung mit dem
Wärmetauscher steht.
Die Figur zeigt das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage
zur Versorgung von Abnehmern mit Erdgas und kryogenen Flüssigkeiten, jeweils
In gasförmiger und/oder flüssiger Form. Der Übersichtlichkeit halber wurde in der
Figur auf die Darstellung von Absperr- und Entspannungsventilen verzichtet.
Leitung 1 stelle einen Teil eines größeren Erdgasleitungsnetzes dar, aus dem das zu
verflüssigende Erdgas entnommen wird. Die Entnahme des Erdgases erfolgt über
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 Komponenten, wie
Kohlendioxid, Schwefel-haltige Komponenten, Wasserdampf und Wasser. Anstelle der
adsorptiven Entfernung der störenden Komponenten ist es 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 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 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 Durchläufen 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. Über Leitung 6 kann hierbei eine Verbindung zwischen
dem Flüssiggas-Speicherbehälter D und einem mit Flüssig-Erdgas betriebenen
Kraftfahrzeug hergestellt werden. 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 Leitung 8 in den Flüssiggas-Speicherbehälter D zurückgeführt.
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 abgegeben. 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.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Anlage eignen sich
insbesondere bei der Verwendung in einem Abfüllwerk für technische Gase in
Verbindung mit einer Kraftfahrzeugtankstelle für Flüssig-Erdgas. Während bei
Abfüllwerken für technische Gase bisher die kryogenen Flüssigkeiten ohne
Energierückgewinnung verdampft wurden, kann die bei der Anwärmung und
Verdampfung freiwerdende Energie nunmehr zur Verflüssigung des Erdgases
verwendet werden.
Claims (2)
1. Verfahren zur Versorgung von Abnehmern mit Erdgas und kryogenen
Flüssigkeiten, jeweils in gasförmiger und/oder in flüssiger Form, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Abgabe von kryogenen Flüssigkeiten in
gasförmiger Form die beim Übergang vom flüssigen zum gasförmigen
Aggregatzustand freiwerdende Verdampfungskälte über wenigstens einen
Wärmetauscher an einen zu verflüssigenden Erdgasstrom abgegeben wird.
2. Anlage zur Versorgung von Abnehmern mit Erdgas und kryogenen
Flüssigkeiten, jeweils in gasförmiger und/oder flüssiger Form, umfassend
wenigstens einen Speicherbehälter für eine kryogene Flüssigkeit und
wenigstens einen Speicherbehälter für verflüssigtes Erdgas, Zuführ- und
Entnahmeleitungen für die Speicherbehälter und wenigstens einen
Wärmetauscher in wenigstens einer der Entnahmeleitungen des
Speicherbehälters für eine kryogene Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuführleitung des Speicherbehälters für verflüssigtes Erdgas in
Wirkverbindung mit dem Wärmetauscher steht.
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