DE19717267A1

DE19717267A1 - Verfahren zur Aufbereitung von tiefgekühltem Flüssiggas

Info

Publication number: DE19717267A1
Application number: DE19717267A
Authority: DE
Inventors: Mircea Fetescu; Lutz Loewel
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: DE59813668D1; JPH10332090A; EP0874188B1; EP0874188B2; DE19717267B4; EP0874188A3; EP0874188A2; US6079222A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von tiefgekühltem Flüssiggas, wie beispielsweise Flüssig-Erdgas (LNG) bzw. Flüssig-Propangas (LPG) oder auch technische Gase, für einen nachgeordneten, verfahrenstechnischen Pro zeß, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Neben Erdöl und seinen Spaltprodukten sowie Kohle werden heute auch gasför mige Energieträger, wie z. B. Erdgas und Propangas, als Brennstoffe für Kraftwer ke oder in Prozessen der Stahl- und der chemischen Industrie eingesetzt. Weil Gase im allgemeinen ein relativ großes Volumen besitzen, müssen sie ausrei chend komprimiert werden, um einen effektiven Transport und eine ebensolche Lagerhaltung zu realisieren. Da jedoch zur Verdichtung von Gasen wesentlich mehr Energie als zur Verdichtung von Flüssigkeiten erforderlich ist, werden das Erdgas bzw. das Propangas zunächst verflüssigt. Dabei entsteht sogenanntes Flüssig-Erdgas (LNG) bzw. Flüssig-Propangas (LPG). Sowohl der Transport als auch die Lagerhaltung dieser Flüssiggase werden unter atmosphärischem Druck und bei Temperaturen von etwa minus 160°C durchgeführt. Demnach muß das jeweilige, tiefgekühlte Flüssiggas vor seinem Einsatz als Brennstoff verdampft, d. h. rückvergast werden.

Gemäß S. 9 des Prospekts 100-332 MCI der Firma CHIODA, gedruckt im Mai 1995 in Japan, mit dem Titel "CHIODA in LPG/LNG recieving terminals", sind für jedes der verwendeten, tiefgekühlten Flüssiggase eine Reihe von Verdampfungs einrichtungen bekannt, bei denen die zur Verdampfung des Niedrigtemperatur- Brennstoffs erforderliche Energie in Form von Warmwasser, Meerwasser oder zu sätzlichem Brennstoff zugeführt wird. Nach Abgabe der zum Verdampfungsvor gang benötigten Wärmemenge wird das jeweilige Wärmetauschmedium wieder abgeführt, wodurch seine Kälteleistung für den Prozeß verloren geht.

Demgegenüber ist bei vielen Teilprozessen in Kraftwerken, in der Stahl- und der chemischen Industrie eine Kühlung erforderlich. Entsprechend dem Artikel "Re frigerated inlet cooling for new and retrofit installations" in der Zeitschrift Gas Tur bine World, Jahrgang 23, Nr. 3, vom Mai/Juni 1993, führt die Senkung der Luft eintrittstemperatur einer Gasturbinenanlage, d. h. der Eintrittstemperatur der vom Verdichter angesaugten Verbrennungsluft, zu einer deutlichen Verbesserung der abgegebenen Leistung und des Wärmeverbrauchs. Dazu werden externe Kühl mittel wie gelagertes Eis, Ammoniak, Freone, Glycol usw. eingesetzt. Die Bereit stellung, die Handhabung sowie die umweltgerechte Entsorgung dieser zusätzli chen Kühlmittel verursacht jedoch einen nicht unerheblichen Arbeitsaufwand und damit Kosten.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von tiefgekühltem Flüssiggas zwecks Ge winnung von Prozeßenergie für einen nachgeordneten verfahrenstechnischen Prozeß zu schaffen, mit dem auch die Kälteleistung des tiefgekühlten Flüssig gases im nachgeordneten Prozeß genutzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die Kälteleistung des tiefgekühlten Flüssiggases zumindest über ein Wärmetauschmedium zumindest einem der Teilschritte des nachgeordneten, verfahrenstechnischen Prozesses als Wärmesenke zugeführt wird. Mit diesem Verfahren kann die auf das Wärmetauschmedium übertragene Kälteleistung des tiefgekühlten Flüssiggases im nachgeordneten Prozeß genutzt und daher die Verwendung extern er Wärmetauschmedien, einschließlich der mit ihnen verbundenen Nachteile, deutlich verringert werden. Bei Nichtverfügbarkeit dieses Wärmetauschmediums wird das tiefgekühlte Flüssiggas mit einem zusätz lichen Wärmetauschmedium rückvergast. Dieser Verfahrensschritt dient vorwie gend dem Anfahren des nachgeordneten, verfahrenstechnischen Prozesses und wird ebenso bei anderweitiger Nichtverfügbarkeit des ersten Wärmetauschmedi ums, wie beispielsweise bei Reparaturarbeiten, aktiviert. Für sich betrachtet ähnelt er dem herkömmlichen Verfahren, bei dem das Wärmetauschmedium nach der Rückvergasung des tiefgekühlten Flüssiggases ungenutzt aus dem Prozeß abge führt wird.

Zur Realisierung dieses Verfahrensschrittes ist es besonders zweckmäßig, wenn das tiefgekühlte Flüssiggas zunächst in zwei Teilströme unterteilt, der erste Teil strom mit einem externen Wärmetauschmedium erwärmt, rückvergast, anschlie ßend gezündet und unter Bildung des zusätzlichen Wärmetauschmediums ver brannt wird. Schließlich wird der zweite Teilstrom des abgezweigten, tiefgekühl ten Flüssiggases im Wärmetausch mit dem zusätzlich gebildeten Wärmetausch medium rückvergast, so daß die Versorgung des nachgeordneten, verfahrens technischen Prozesses mit dem benötigten gasförmigen Medium jederzeit ge währleistet ist.

Allgemein kann diese Lösung für Prozesse in der Energieversorgung (Kraftwerke, Energieverteilung) in der Stahlindustrie oder der Chemischen Industrie genutzt werden, bei denen tiefgekühlte Flüssiggase, wie LNG oder LPG oder technische Gase (z. B. N₂, O₂, NH₃ usw.) verdampft werden müssen und bei denen gleich zeitig das Erfordernis der Prozeßkühlung besteht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als erstes Wärmetauschmedium ein Arbeits medium des der Rückvergasung nachgeordneten Prozesses eingesetzt und die ses Arbeitsmedium im direkten Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas abgekühlt wird. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird durch die Rückvergasung aus dem flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand umge wandelter Brennstoff schließlich einem Gasturbinenprozeß zugeführt, dort zu ei nem Rauchgas verbrannt und letzteres zum Zweck der Arbeitsleistung entspannt. Dabei wird als erstes Wärmetauschmedium im Gasturbinenprozeß zu verdich tende Umgebungsluft verwendet.

Die damit verbundene Senkung der Lufteintrittstemperatur des Verdichters führt zu einer deutlichen Verbesserung der abgegebenen Leistung und des Wärme verbrauchs im Gasturbinenprozeß. Da bei Verwendung des tiefgekühlten Flüssig gases als Kühlmedium für die anzusaugende Umgebungsluft keine zusätzliche Energie zur Bereitstellung eines externen Kühlmittels erforderlich ist, kann der Energieverbrauch des Gasturbinenprozesses trotz der höheren Leistung gesenkt werden. Neben den Kosten für externe Kühlmittel entfallen auch die mit deren Ein satz verbundenen Umweltbelastungen.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zum ersten ein zweiter Wärmetausch des tiefgekühlten Flüssiggases mit einem zweiten Wärmetauschmedium erfolgt. An schließend wird jedes Wärmetauschmedium einem separaten Teilschritt des nachgeordneten Prozesses zugeführt. Dabei wird rückvergaster, gasförmiger Brennstoff in einen Gasturbinenprozeß eingebracht, dort zu einem Rauchgas verbrannt und letzteres zum Zweck der Arbeitsleistung entspannt. Als erstes Wär metauschmedium wird ebenfalls im Gasturbinenprozeß zu verdichtende Umge bungsluft verwendet. Das zweite Wärmetauschmedium wird als Wärmesenke ei nes mit dem Gasturbinenprozeß verbundenen Dampfturbinenprozesses einge setzt.

Diese Lösung ist insbesondere für Fälle geeignet, bei denen das tiefgekühlte Flüssiggas ein Kältepotential besitzt, welches durch die Kälteleistung des ersten Wärmetauschmediums nicht vollständig nutzbar ist. Durch Einsatz des zweiten Wärmetauschmediums als Wärmesenke des Dampfturbinenprozesses kann der für diesen Teilprozeß vorgesehene Kühlaufwand deutlich verringert werden. Auf grund der größeren Anzahl von Schaltungsmöglichkeiten steigt sowohl die Va riabilität des Gesamtprozesses als auch die Anzahl der möglichen Nutzer des Käl tepotentials des tiefgekühlten Flüssiggases. Infolge der Aufteilung des Verdamp fungsprozesses in zwei Verfahrensschritte und der somit zumindest teilweisen, räumlichen Trennung des Verdampfungsvorgangs des tiefgekühlten Flüssiggases vom Kühlvorgang der angesaugten Umgebungsluft, wird der Explosionsschutz der Gasturbinenanlage verbessert.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dieser Lösung Wasser als zweites Wärme tauschmedium verwendet wird. Dabei wird die Temperatur dieses Wassers im Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas auf nahe 0°C abgesenkt und das Wasser in Eiswasser umgewandelt. Gleichzeitig wird eine turbulente Strömung im Eiswasser erzeugt.

Durch den Einsatz von Wasser als zweites Wärmetauschmedium und die Absen kung der Temperatur des Wassers bis zum Gefrierpunkt entsteht mit dem Eis wasser ein Wärmetauschmedium, welches vorteilhaft einen hohen Wärmeüber gang beim Wärmetausch mit der im Gasturbinenprozeß zu verdichtenden Um gebungsluft gewährleistet. Dabei sorgt die turbulente Strömung des Eiswassers dafür, daß sich das Eis in den Rohrleitungen des Zwischenkühlkreislaufs nicht festsetzt. Außerdem kann bei Verwendung von Wasser auf den Einsatz von Kühlmitteln wie Ammoniak, Freone, Glycol usw. verzichtet werden, was sowohl die Sicherheit des gesamten Prozesses erhöht als auch die Umwelt schont.

Bei Zugabe eines Additivs kann die Temperatur dieses Wassers im Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas ohne Gefahr der Vereisung der entsprechenden Rohrleitungen weiter abgesenkt werden. Dadurch wird ein weitaus größerer Teil vom Kältepotential des tiefgekühlten Flüssiggases für die Kühlung des nachgeord neten Prozesses nutzbar.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird als Wärmesenke zu mindest eines der Teilschritte des der Rückvergasung des tiefgekühlten Flüssig gases nachgeordneten Prozesses ein Arbeitsmedium dieses nachgeordneten Prozesses eingesetzt. Dieses Arbeitsmedium wird zuvor im Wärmetausch mit ei nem ersten Wärmetauschmedium abgekühlt und letzteres nach diesem Wärme tausch zum Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas rezirkuliert. Durch die Rückvergasung aus dem flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand umge wandelter Brennstoff wird einem Gasturbinenprozeß zugeführt, dort zu einem Rauchgas verbrannt und letzteres zum Zweck der Arbeitsleistung entspannt. Wie in der ersten Ausführungsform wird dabei als abzukühlendes Arbeitsmedium im Gasturbinenprozeß zu verdichtende Umgebungsluft eingesetzt. Aufgrund der vollständigen Trennung der Verdampfung des tiefgekühlten Flüssiggases vom Kühlvorgang der angesaugten Umgebungsluft kann der Explosionsschutz der Gasturbinenanlage bei Leckagen deutlich verbessert werden.

Schließlich wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung Wasser als erstes Wärmetauschmedium verwendet. Dabei wird die Temperatur dieses Wassers im Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas auf nahezu 0°C abgesenkt und das Wasser in Eiswasser umgewandelt. Gleichzeitig wird eine turbulente Strö mung im Eiswasser erzeugt. Die damit verbundenen Vorteile entsprechen denen der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Analog der ersten Ausführungsform kann bei Zugabe eines Additivs die Tempera tur dieses Wassers im Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas ohne Ge fahr der Vereisung der entsprechenden Rohrleitungen weiter abgesenkt werden. Dadurch wird gleichfalls ein weitaus größerer Teil vom Kältepotential des tiefge kühlten Flüssiggases für die Kühlung des nachgeordneten Prozesses nutzbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer An lage zur Aufbereitung von tiefgekühltem Flüssiggas für einen nachgeordneten ver fahrenstechnischen Prozeß dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Aufbereitungsanlage zur Verdamp fung des Flüssiggases;

Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1, bei der die Aufbereitungsanlage sowohl mit einer Gasturbinenanlage als auch mit einer Dampfturbine verbunden ist;

Fig. 3 eine Vorderansicht einer quergeschnittenen Rohrleitung des Zwi schenkühlkreislaufs der Aufbereitungsanlage;

Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 2, jedoch entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt ist beispielsweise der als Verbindung zwischen der Gasturbinen anlage und der Dampfturbine dienende Wasser-Dampf-Kreislauf, d. h. der Strö mungsweg der entsprechenden Arbeitsmittel stromab der Gas- und der Dampftur bine. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Anlage zur Aufbereitung eines tiefgekühlten Flüssiggases 1 besteht haupt sächlich aus einem über eine Haupt-Flüssiggasleitung 2 mit einem Vorratstank 3 verbundenen Hauptverdampfer/Luftkühler 4. An letzteren schließt stromab eine Hauptgasleitung 5 an, welche die Aufbereitungsanlage mit einer nachgeordneten Anlage 6 verbindet (Fig. 1). Diese nachgeordnete Anlage 6 weist einen verfah renstechnischen Prozeß auf, bei dem das tiefgekühlte Flüssiggas 1 als Brenn stoff oder anderweitig in einem physikalischen und/oder chemischen Verfahren verwendet wird und bei dem gleichzeitig das Erfordernis einer Prozeßkühlung be steht. Beispielsweise kann eine Gasturbinenanlage (Fig. 2) oder auch eine Anlage der Stahl- bzw. der chemischen Industrie (nicht dargestellt) mit der Aufbereitungs anlage verbunden sein. Natürlich können auch mehrere Vorratstanks 3 über eine gemeinsame Aufbereitungsanlage mit der Anlage 6 verbunden sein.

Im Inneren des Vorratstanks 3 ist eine Förderpumpe 7 und in der Haupt-Flüssig gasleitung 2, außerhalb des Vorratstanks 3, eine Hochdruck-Speisepumpe 8 an geordnet. Zwischen den beiden Pumpen 7, 8 ist ein Rückschlagventil 9 ausgebil det. Stromab der Hochdruck-Speisepumpe 8 zweigt von der Haupt-Flüssiggas leitung 2 eine Rückflußleitung 10 zum Vorratstank 3 ab. In der Rückflußleitung 10 sind eine Drosselblende 11 und eine Rückschlagklappe 12 angeordnet (Fig. 1).

Weiter stromab zweigen von der Haupt-Flüssiggasleitung 2 eine erste und eine zweite Teilleitung 13,14 ab. In der ersten Teilleitung 13 sind nacheinander ein Absperrventil 15, ein an einen Kühlkreislauf 16 angeschlossener Hilfsverdampfer 17, ein Druckregelventil 18 und ein Brenner 19 ausgebildet. Der Brenner 19 ist Bestandteil eines in der zweiten Teilleitung 14 angeordneten Überflutungsver dampfers 20, dem ein Absperrventil 21 vor- und eine Rückschlagklappe 22 nach geschaltet sind. Letztere ist in einer Hilfsgasleitung 23 ausgebildet, welche strom ab an den Überflutungsverdampfer 20 anschließt und mit ihrem anderen Ende in die Hauptgasleitung 5 mündet.

Sowohl zwischen der Abzweigung der beiden Teilleitungen 13,14 und dem Hauptverdampfer/Luftkühler 4, als auch zwischen letzterem und der Einmündung der Hilfsgasleitung 23, ist in der Haupt-Flüssiggasleitung 2 bzw. in der Hauptgas leitung 5 jeweils ein weiteres Absperrventil 24, 25 angeordnet. Zudem weist die Hauptgasleitung 5 stromauf der Anlage 6 ein Druckregelventil 26 auf. Eine eben falls mit der Anlage 6 verbundene Ansaugleitung 27 für ein erstes Wärmetausch medium 28 ist die Haupt-Flüssiggasleitung 2 im Hauptverdampfer/Luftkühler 4 kreuzend angeordnet. Dabei wird als erstes Wärmetauschmedium 28 Umge bungsluft eingesetzt. Natürlich kann der Wärmetausch anstatt im Kreuzstrom prinzip auch mittels eines anderen Wärmetauschprinzips, beispielsweise im Ge genstrom- oder im Gleichstromprinzip oder in gewickelten Wärmetauschern reali siert werden (nicht dargestellt).

Im Vorratstank 3 wird als tiefgekühltes Flüssiggas 1 Verwendung findendes, bei spielsweise mit Kühltankschiffen angeliefertes Flüssig-Erdgas (LNG) gelagert. Bei normalem Betrieb der mit der Aufbereitungsanlage verbundenen Anlage 6 sind die in der Haupt-Flüssiggasleitung 2 bzw. in der Hauptgasleitung 5 angeordneten Ab sperrventile 24, 25 geöffnet und die Absperrventile 15, 21 der Teilleitungen 13,14 geschlossen.

Das unter atmosphärischem Druck im Vorratstank 3 gelagerte, Flüssig-Erdgas (LNG) 1 wird mit Hilfe der Förderpumpe 7 in die Haupt-Flüssiggasleitung 2 geför dert. Die dort angeordnete Hochdruck-Speisepumpe 8 erhöht den Druck auf den erforderlichen Betriebsdruck und leitet das Flüssig-Erdgas 1 mit diesem Betriebs druck zum Hauptverdampfer/Luftkühler 4 weiter. Dabei verhindert das zwischen den beiden Pumpen 7, 8 angeordnete Rückschlagventil 9 ein Zurückfließen des Flüssig-Erdgases 1 über die Haupt-Flüssiggasleitung 2 in den Vorratstank 3. Die ungenutzte Menge an Flüssig-Erdgas 1 wird über die Rückflußleitung 10 zum Vorratstank 3 zurückgeführt. Die dort angeordnete Drosselblende 11 bewirkt eine Druckreduzierung der ständig zurückfließenden Mindestmenge an tiefgekühltem Flüssig-Erdgas 1, ausgehend vom Druckniveau stromab der Hochdruck-Speise pumpe 8, auf das zum sicheren Rückströmen in den Vorratstank 3 erforderliche Druckniveau. Bei abgeschalteter Hochdruck-Speisepumpe 8 verhindert die Rück schlagklappe 12 ein Zurückströmen des tiefgekühlten Flüssig-Erdgases 1 aus der Rückflußleitung 10 in die Haupt-Flüssiggasleitung 2.

Im Hauptverdampfer/Luftkühler 4 erfolgt ein direkter Wärmetausch zwischen dem Flüssig-Erdgas 1 und in der Ansaugleitung 27 befindlicher Umgebungsluft 28. Da bei wird die zur Rückvergasung des Flüssig-Erdgases 1 erforderliche Verdamp fungsenergie durch Wärmetausch zwischen der angesaugten Umgebungsluft 28 und dem Flüssig-Erdgas 1 gewonnen. Im Ergebnis dessen entsteht einerseits ein gasförmiger Brennstoff 29, in diesem Fall Erdgas, welcher in der Anlage 6 ver brannt wird. Dabei wird mittels des Druckreduzierventils 26 ein den Anforderungen der Anlage 6 entsprechender Gasdruck eingestellt. Andererseits wird die ange saugte Umgebungsluft 28 heruntergekühlt, wodurch der Kühlbedarf der nachge ordneten Anlage 6 befriedigt werden kann. Die als Arbeitsmedium der nachgeord neten Anlage 6 dienende und von dieser angesaugte Umgebungsluft 28 ist damit gleichzeitig das erste Wärmetauschmedium der Aufbereitungsanlage und der Luft kühler 4 wird zu deren Hauptverdampfer.

Beim Start der mit der Aufbereitungsanlage verbundenen Anlage 6 wird von die ser sofort ausreichend gasförmiger Brennstoff 29 benötigt. Zu diesem Zeitpunkt steht jedoch im Hauptverdampfer/Luftkühler 4 noch keine angesaugte Umge bungsluft 28 zur Rückvergasung des in der Haupt-Flüssiggasleitung 2 anliegen den, tiefgekühlten Flüssiggases 1 zur Verfügung. Daher werden zunächst die Ab sperrventile 24, 25 geschlossen, wodurch der Hauptverdampfer/Luftkühler 4 aus der Aufbereitungsanlage herausgenommen wird. Gleichzeitig erfolgt das Öffnen der in den beiden Teilleitungen 13, 14 angeordneten Absperrventile 15, 21. In die Teilleitung 13 strömt ein erster Teilstrom 30 des Flüssig-Erdgases 1 ein, welcher unter Einwirkung eines im Kühlkreislauf 16 zirkulierenden, externen Wärme tauschmediums 31 im Hilfsverdampfer 17 zu einem gasförmigen Brennstoff 29' rückvergast wird. Dabei wird mittels des Druckreduzierventils 18 ein den Anfor derungen des Brenners 19 entsprechender Gasdruck eingestellt. Als externes Wärmetauschmedium 31 wird Seewasser eingesetzt, wobei natürlich auch andere geeignete Medien Verwendung finden können.

Nach dem Einströmen des gasförmigen Brennstoffs 29' in den Brenner 19 wird dieser gezündet, so daß im Überflutungsverdampfer 20 heiße Rauchgase 32 entstehen. Dieses zusätzliche und interne Wärmetauschmedium 32 dient zur Rückvergasung eines über die zweite Teilleitung 14 zugeführten, zweiten Teil stromes 33 des Flüssig-Erdgases 1. Der dabei entstehende gasförmigen Brenn stoff 29'' wird über die Hilfsgasleitung 23 in die Hauptgasleitung 5 geführt und steht damit der nachgeordneten Anlage 6 zur Verfügung. Ein Rückströmen des gasförmigen Brennstoffs 29'' in den Überflutungsverdampfer 20 wird durch die Rückschlagklappe 22 verhindert. Wenn die Anlage 6 angelaufen ist und ausrei chend Umgebungsluft 28 ansaugt, wird der Hauptverdampfer/Luftkühler 4 in die Aufbereitungsanlage geschaltet. Dies geschieht durch Öffnen der zuvor geschlos senen Absperrventile 24, 25 und gleichzeitiges Schließen der in den beiden Teil leitungen 13, 14 angeordneten Absperrventile 15, 21.

Bei einem Ausfall aber auch bei einer planmäßigen Reparatur der Anlage 6 ist der Hauptverdampfer/Luftkühler 4 nicht in Betrieb. In diesem Fall wird die Aufbe reitungsanlage, wie bereits oben beschrieben, auf den Überflutungsverdampfer 20 umgeschaltet und der dort erzeugte gasförmige Brennstoff 29'' über eine in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Gasleitung 34 einem externen Verbraucher (nicht darge stellt) zugeführt. Natürlich kann statt des Überflutungsverdampfers 20 auch ein anderer, geeigneter Hilfsverdampfer eingesetzt werden.

In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die der Aufbereitungsanla ge nachgeordnete Anlage 6 als Gasturbinenanlage, mit einem Verdichter 35, ei ner Brennkammer 36 und einer Gasturbine 37 ausgebildet. Demnach ist die an den Hauptverdampfer/Luftkühler 4 anschließende Hauptgasleitung 5 stromab mit der Brennkammer 36 verbunden, während die Ansaugleitung 27 für die Umge bungsluft 28 in den Verdichter 35 mündet. Die Gasturbine 37 und der Verdichter 35 sind auf einer gemeinsamen Welle 38 gelagert, welche gleichzeitig auch einen Generator 39 aufnimmt (Fig. 2).

Zusätzlich weist die Aufbereitungsanlage einen zweiten, parallel zum Hauptver dampfer/Luftkühler 4 in der Hauptgasleitung 5 angeordneten Verdampfer 40 auf. Dazu verzweigt sich die Haupt-Flüssiggasleitung 2 an einer stromauf des zweiten Verdampfers 40 ausgebildeten Verzweigungsstelle 41 in zwei Flüssiggasteillei tungen 42, 43. In der ersten Flüssiggasteilleitung 42 ist der Hauptverdampfer /Luftkühler 4 im wesentlichen wie bereits oben beschrieben angeordnet. Abwei chend davon weist er austrittseitig eine Zwischenleitung 44 zu einer Einmün dungsstelle 45 in die austrittseitig des zweiten Verdampfers 40 angreifende Hauptgasleitung 5 auf. Das Absperrventil 24 des Hauptverdampfers/Luftkühlers 4 ist in der ersten Flüssiggasteilleitung 42 und das Absperrventil 25 in der Zwischen leitung 44 ausgebildet. Die zweite Flüssiggasteilleitung 43 nimmt den zweiten Ver dampfer 40 auf, wobei zwischen diesem und der Verzweigungsstelle 41 ein Ab sperrventil 46 angeordnet ist. Ein weiteres Absperrventil 47 ist in der Hauptgas leitung 5, zwischen dem zweiten Verdampfer 40 und der Einmündungsstelle 45 der Zwischenleitung 44 ausgebildet. Zudem besitzt die Hauptgasleitung 5 im Be reich zwischen dem zweiten Verdampfer 40 und dem Absperrventil 47 eine Rück schlagklappe 48.

Der zweite Verdampfer 40 ist in einem aus Rohrleitungen 49 bestehenden Zwi schenkühlkreislauf 50 angeordnet, welcher eine Rezirkulationspumpe 51, einen Hochtank 52 und einen Zweitkühler 53 für ein zweites Wärmetauschmedium 54 aufnimmt. Dieser Zweitkühler 53 ist Bestandteil eines Hauptkühlkreislaufs 55 einer an die Gasturbinenanlage 6 angeschlossenen Dampfturbine 56. Der Hauptkühl kreislauf 55 ist mit einem Hauptkühler 57 sowie mit einer Haupt-Kühlwasserpumpe 58 ausgestattet. Er ist über den Hauptkühler 57 mit einer Kühlquelle 59 verbun den, wobei als eine solche ein Kühlturm, ein Luftkühlung oder auch See- bzw. Flußwasser genutzt werden können. Die Rohrleitungen 49 des Zwischenkühl kreislaufs 50 sind in ihrem Inneren mit mehreren spiralförmig ausgebildeten Rip pen 60 versehen (Fig. 3).

Die auf einer gemeinsamen Welle 61 mit einem Generator 62 sitzende Dampftur bine 56 ist sowohl dampfeingangsseitig über eine Frischdampfleitung 63 als auch dampfausgangsseitig über eine Abdampfleitung 64 mit einem nicht dargestellten Wasser-Dampf-Kreislauf und über letzteren mit der Gasturbine 37 verbunden. In der Abdampfleitung 64 ist ein Kondensator 65 angeordnet, an den stromab eine Wasserleitung 66 mit einer integrierten Kondensatpumpe 67 anschließt. Der Kon densator 65 besitzt einen in den Hauptkühlkreislauf 55 mündenden und von die sem abzweigenden Kühlkreislauf 68 (Fig. 2).

Beim Betrieb der Gasturbinenanlage 6 und der Dampfturbine 56 wird das im Vor ratstank 3 gelagerte Flüssig-Erdgas (LNG) 1 in der Aufbereitungsanlage zu einem gasförmigen Brennstoff 29, d. h. zu Erdgas rückvergast. Das Erdgas 29 wird in der Brennkammer 36 der Gasturbinenanlage 6 verbrannt. Dabei entstehen Rauch gase 69, die in der Gasturbine 37 entspannt werden und sowohl deren Antrieb als auch, über die Welle 38, dem Antrieb des Verdichters 35 und des Generators 39 dienen. Anschließend werden die Turbinenabgase in einem nicht dargestellten Wasser-Dampf-Kreislauf mit Hilfe bekannter Verfahren zu Frischdampf umgewan delt. Der über die Frischdampfleitung 63 zur Dampfturbine 56 weitergeleitete Frischdampf wird in dieser entspannt und treibt damit den Generator 62 an. Im Kondensator 65 wird der Abdampf der Dampfturbine 56 kondensiert und das ent standene Wasser in den Wasser-Dampf-Kreislauf rezirkuliert.

Die Rückvergasung des Flüssig-Erdgases 1 erfolgt durch einen direkten Wärme tausch mit der vom Verdichter 35 angesaugten Umgebungsluft 28 im Hauptver dampfer/Luftkühler 4 der Aufbereitungsanlage. Dabei wird die zur Verdampfung erforderliche Energie durch die Kühlung der angesaugten Umgebungsluft 28 mit dem Flüssig-Erdgas 1 gewonnen. Der Einsatz der deutlich heruntergekühlten Umgebungsluft 28 als Arbeitsmedium des Verdichters 35 verbessert dessen Ef fektivität und die der gesamten Gasturbinenanlage 6. Die Umgebungsluft 28 ist damit gleichzeitig das erste Wärmetauschmedium der Aufbereitungsanlage und der Luftkühler 2 wird zu deren Hauptverdampfer.

Die zur Verdampfung des Flüssig-Erdgases 1 aus der angesaugten Umgebungs luft 28 verfügbare Energie schwankt in Abhängigkeit von der Jahreszeit. Zudem kommt, daß bei einer niedrigen Temperatur der angesaugten Umgebungsluft 28, wie das im Winter regelmäßig der Fall ist, keine Notwendigkeit zu deren Kühlung besteht. Demnach wird die erforderliche Verdampfungsenergie bei entsprechen den Betriebsbedingungen dem Hauptkühlkreislauf 55 entnommen. Je nach Bedarf kann die Verdampfung des Flüssig-Erdgases 1 sowohl im Hauptverdampfer/Luft kühler 4 als auch im zweiten Verdampfer 40, oder auch nur in einem von beiden ablaufen. Wenn jedoch das Kältepotential des Flüssig-Erdgases 1 durch die Kälte leistung des ersten Wärmetauschmediums 28 nicht vollständig nutzbar ist, werden beide Verdampfungsvorgänge gleichzeitig genutzt.

Dabei erfolgt im Verdampfer 40, parallel zum im Hauptverdampfer/Luftkühler 4 stattfindenden ersten Wärmetausch, ein zweiter Wärmetausch des Flüssig-Erd gases 1 mit einem zweiten Wärmetauschmedium 54. Dazu fördert die Rezirku lationspumpe 51 im Hochtank 52 als zweites Wärmetauschmedium 54 vorrätiges Wasser zum Hauptkühlkreislauf 55 und anschließend zurück zum Verdampfer 40. Der Hochtank 52 dient neben der Lagerung des Wassers 54 auch zur Steue rung des Ansaugdrucks der Rezirkulationspumpe 51 und zudem als Niveauaus gleichsbehälter. Beim Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssig-Erdgas 1 wird die Temperatur des Wassers 54 auf nahezu 0°C abgesenkt und dadurch ein Teil des Wassers 54 in Eis umgewandelt, so daß sich stromab des Verdampfers 40 Eiswasser 54' im Zwischenkühlkreislauf 50 befindet.

Die spiralförmigen Rippen 60 erzeugen in den Rohrleitungen 49 des Zwischen kühlkreislaufs 50 eine turbulente Strömung des Eiswassers 54', so daß sich im Inneren der Rohrleitungen 49 kein Eis absetzen kann (Fig. 3). Natürlich kann die ser Effekt auch durch andere passive Mittel, wie beispielsweise entsprechende Einsätze bzw. Anti-Haftbeschichtungen, oder durch aktive Mittel, z. B. rotierende Wirbelerzeuger, unterstützt werden (nicht dargestellt). Mit diesem Eiswasser 54' wird eine effektive Kühlung des Kühlmediums 70 des Kondensators 65 ermöglicht.

Alternativ oder auch ergänzend zu den bisher beschriebenen Maßnahmen wer den dem Wasser 54 Additive (z. B. diverse Salze) zugesetzt. Damit läßt sich die Temperatur des beim Wärmetausch mit dem Flüssig-Erdgas 1 entstehenden Eis wassers 54' ohne Gefahr der Vereisung der Rohrleitungen 49 deutlich unter 0°C absenken. Auf diese Weise kann ein weitaus größerer Teil vom Kältepotential des Flüssig-Erdgases 1 für die Kühlung des nachgeordneten Prozesses genutzt werden.

Der Hauptkühler 57 und die Kühlquelle 59 haben die gleiche Funktion wie der Zweitkühler 53. Sie werden dann eingesetzt, wenn das Kältepotential des Flüssig- Erdgases 1 für die erforderlichen Kühlzwecke nicht ausreicht oder wenn die Auf bereitungsanlage für das Flüssig-Erdgas 1 nicht in Betrieb ist und trotzdem ein Kühlbedarf besteht.

Natürlich kann der zweite Verdampfer 40 über den Zwischenkühlkreislauf 50 auch mit anderen Nutzern, beispielsweise mit dem nicht dargestellten Wasser-Dampf- Kreislauf der Dampfturbine 56 verbunden werden. Somit kann das Kältepotential des Flüssig-Erdgases 1 noch besser genutzt werden. Zudem ergeben sich ver schiedene Schaltungsmöglichkeiten, welche die Variabilität der Anlage erhöhen.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die der Aufbereitungsanlage nachge ordnete Anlage 6 ebenfalls als mit einer Dampfturbine 56 zusammenwirkende Gasturbinenanlage ausgebildet. Der Verdichter 35 ist über die Ansaugleitung 27 mit einem Luftkühler 71 verbunden. In der Haupt-Flüssiggasleitung 2 ist ein Hauptverdampfer 72 für das Flüssig-Erdgas 1 angeordnet. Der Hauptverdampfer 72 ist Bestandteil eines Kühlkreislaufs 73, in dem außer dem Hochtank 52 und der Rezirkulationspumpe 51 auch der Luftkühler 71 des Verdichters 35 der Gas turbinenanlage 6 in Reihe angeordnet ist. Stromab des Luftkühlers 71 sind im Kühlkreislauf 73 ein Absperrventil 74 und stromauf des Luftkühlers 71 ein Regel ventil 75 ausgebildet (Fig. 4). Parallel zum Kühlkreislauf 73 ist ein Zwischenkühl kreislauf 76 angeordnet, welcher den Kühlkreislauf 73 mit dem analog dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Hauptkühlkreislauf 55 verbindet. Der Zwi schenkühlkreislauf 76 besitzt zwei Absperrventile 77, 78, mit denen die Aufberei tungsanlage je nach konkreter Betriebssituation vom Hauptkühlkreislauf 55 ge trennt oder mit diesem verbunden werden kann.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird mit vom Verdichter 35 angesaugter Umgebungsluft 28' ein Arbeitsmedium des der Rückvergasung des Flüssig- Erdgases 1 folgenden Prozesses als Wärmesenke dieses nachgeordneten Pro zesses eingesetzt. Die Umgebungsluft 28' wird jedoch zuvor im Wärmetausch mit einem ersten Wärmetauschmedium 79 abgekühlt und letzteres nach diesem Wär metausch zum Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssig-Erdgas 1 rezirkuliert. Als erstes Wärmetauschmedium 79 wird Wasser eingesetzt, welches beim Wär metausch mit dem tiefgekühlten Flüssig-Erdgas 1 analog dem ersten Ausfüh rungsbeispiel zum Teil in Eis umgewandelt wird. Demnach befindet sich stromab des Hauptverdampfers 72 Eiswasser 79' im Kühlkreislauf 73. Mittels der spiral förmigen Rippen 60 werden in den Rohrleitungen 49 des Kühlkreislaufs 73 eben falls Wirbel erzeugt, welche das Eiswasser 79' fließfähig halten und ein Vereisen der Rohrleitungen 49 verhindern (Fig. 3). In Abhängigkeit vom Kühlbedarf der An lage und vom Kältepotential des Flüssig-Erdgases 1 wird eine effektive Kühlung sowohl der Umgebungsluft als auch des Kühlmediums 70 des Kondensators 65 ermöglicht. Dazu kann neben dem Hauptverdampfer 72, durch entsprechendes Schließen bzw. Öffnen der Ventile 74, 75 bzw. der Absperrventile 77, 78, wahl weise entweder der Luftkühler 71 und/oder der Zwischenkühlkreislauf 76 betrie ben werden (Fig. 4).

Der bei der Rückvergasung gewonnene, gasförmige Brennstoff 29 wird ebenfalls der Brennkammer 36 zugeführt, dort zu einem Rauchgas 69 verbrannt und letzte res zum Zweck der Arbeitsleistung in der Gasturbine 37 entspannt. Alle weiteren Verfahrensschritte verlaufen analog dem ersten Ausführungsbeispiel.

Bezugszeichenliste

1

tiefgekühltes Flüssiggas, Flüssig-Erdgas (LNG)

2

Haupt-Flüssiggasleitung

3

Vorratstank

4

Hauptverdampfer/Luftkühler

5

Hauptgasleitung

6

Anlage, Gasturbinenanlage

7

Förderpumpe, Pumpe

8

Hochdruck-Speisepumpe, Pumpe

9

Rückschlagventil

10

Rückflußleitung

11

Drosselblende

12

Rückschlagklappe

13

Teilleitung, erste

14

Teilleitung, zweite

15

Absperrventil

16

Kühlkreislauf

17

Hilfsverdampfer

18

Druckregelventil

19

Brenner

20

Überflutungsverdampfer

21

Absperrventil

22

Rückschlagklappe

23

Hilfsgasleitung

24

Absperrventil

25

Absperrventil

26

Druckregelventil

27

Ansaugleitung

28

erstes Wärmetauschmedium, Umgebungsluft

29

gasförmiger Brennstoff, Erdgas

30

Teilstrom, erster

31

externes Wärmetauschmedium, Seewasser

32

zusätzliches Wärmetauschmedium, Rauchgas

33

Teilstrom, zweiter

34

Gasleitung

35

Verdichter

36

Brennkammer

37

Gasturbine

38

Welle

39

Generator

40

Verdampfer, zweiter

41

Verzweigungsstelle

42

Flüssiggasteilleitung, erste

43

Flüssiggasteilleitung, zweite

44

Zwischenleitung

45

Einmündungsstelle

46

Absperrventil, in

43

47

Absperrventil

48

Rückschlagklappe

49

Rohrleitung

50

Zwischenkühlkreislauf

51

Rezirkulationspumpe

52

Hochtank

53

Zweitkühler

54

zweites Wärmetauschmedium, Wasser

55

Hauptkühlkreislauf

56

Dampfturbine

57

Hauptkühler

58

Haupt-Kühlwasserpumpe

59

Kühlquelle

60

Rippe (in

49

)

61

Welle

62

Generator

63

Frischdampfleitung

64

Abdampfleitung

65

Kondensator

66

Wasserleitung

67

Kondensatpumpe

68

Kühlkreislauf

69

Rauchgas

70

Kühlmedium

71

Luftkühler

72

Hauptverdampfer

73

Kühlkreislauf

74

Absperrventil, in

73

75

Regelventil, in

73

76

Zwischenkühlkreislauf

77

Absperrventil, in

76

78

Absperrventil, in

76

79

erstes Wärmetauschmedium, Wasser

28

' Umgebungsluft, Arbeitsmedium

29

' gasförmiger Brennstoff

29

'' gasförmiger Brennstoff

54

' Eiswasser

79

' Eiswasser

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von tiefgekühltem Flüssiggas für einen nach geordneten, in mehreren Teilschritten ablaufenden, verfahrenstechnischen Prozeß, bei dem das tiefgekühlte Flüssiggas (1) vor seiner Nutzung im nachgeordneten Prozeß, im Wärmetausch mit zumindest einem Wärme tauschmedium (28, 32, 54, 79) rückvergast wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kälteleistung des tiefgekühlten Flüssiggases (1) als Wärmesenke zumindest über ein Wärmetauschmedium (28, 54, 79) zumindest einem der Teilschritte des nachgeordneten Prozesses zugeführt und das tiefgekühlte Flüssiggas (1) bei Nichtverfügbarkeit dieses Wärmetauschmediums (28, 54, 79) mit einem zusätzlichen Wärmetauschmedium (32) rückvergast wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefgekühl te Flüssiggas (1) zunächst in zwei Teilströme (30, 33) unterteilt wird, der er ste Teilstrom (30) mit einem externen Wärmetauschmedium (31) rückver gast, anschließend gezündet und unter Bildung des zusätzlichen Wärme tauschmediums (32) verbrannt wird, während der zweite Teilstrom (33) des tiefgekühlten Flüssiggases (1) im Wärmetausch mit dem zusätzlichen Wär metauschmedium (32) rückvergast wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein er stes Wärmetauschmedium (28) im direkten Wärmetausch mit dem tiefge kühlten Flüssiggas (1) abgekühlt und als erstes Wärmetauschmedium (28) ein Arbeitsmedium des nachgeordneten Prozesses verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum ersten ein zweiter Wärmetausch des tiefgekühlten Flüssiggases (1) mit ei nem zweiten Wärmetauschmedium (54) erfolgt und anschließend jedes Wärmetauschmedium (28, 54) einem separaten Teilschritt des nachgeord neten Prozesses zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wär mesenke des zumindest einen Teilschrittes des nachgeordneten Prozesses ein Arbeitsmedium (28') des nachgeordneten Prozesses eingesetzt, dieses Arbeitsmedium (28') zuvor im Wärmetausch mit einem ersten Wärme tauschmedium (79) abgekühlt und letzteres nach diesem Wärmetausch zum Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas (1) rezirkuliert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefgekühl te Flüssiggas (1) zu einem gasförmigen Brennstoff (29) rückvergast, dieser gasförmige Brennstoff (29) einem Gasturbinenprozeß zugeführt, dort zu einem Rauchgas (69) verbrannt und letzteres zum Zweck der Arbeitslei stung entspannt wird, wobei im Gasturbinenprozeß zu verdichtende Um gebungsluft als erstes Wärmetauschmedium (28) verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefgekühl te Flüssiggas (1) zu einem gasförmigen Brennstoff (29) rückvergast, dieser gasförmige Brennstoff (29) einem Gasturbinenprozeß zugeführt, dort zu einem Rauchgas (69) verbrannt und letzteres zum Zweck der Arbeitslei stung entspannt wird, wobei im Gasturbinenprozeß zu verdichtende Um gebungsluft als erstes Wärmetauschmedium (28) verwendet und das zwei te Wärmetauschmedium (54) als Wärmesenke eines mit dem Gasturbinen prozeß verbundenen Dampfturbinenprozesses eingesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefgekühl te Flüssiggas (1) zu einem gasförmigen Brennstoff (29) rückvergast, dieser gasförmige Brennstoff (29) einem Gasturbinenprozeß zugeführt, dort zu einem Rauchgas (69) verbrannt und letzteres zum Zweck der Arbeitslei stung entspannt wird, wobei im Gasturbinenprozeß zu verdichtende Um gebungsluft als das vom ersten Wärmetauschmedium (79) gekühlte Ar beitsmedium (28') eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Wärmetauschmedium (54) Wasser verwendet wird, die Temperatur dieses Wasser (54) im Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas (1) auf nahezu 0°C abgesenkt, dabei das Wasser (54) in Eiswasser (54') um gewandelt und gleichzeitig im Eiswasser (54') eine turbulente Strömung er zeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser (54) ein Additiv zugefügt und die Temperatur dieses Wassers (54) im Wär metausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas (1) weiter abgesenkt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als er stes Wärmetauschmedium (79) Wasser verwendet wird, die Temperatur dieses Wassers (79) im Wärmetausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas (1) auf nahezu 0°C abgesenkt, dabei das Wasser (79) in Eiswasser (79') um gewandelt und gleichzeitig im Eiswasser (79') eine turbulente Strömung er zeugt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser (79) ein Additiv zugefügt und die Temperatur dieses Wassers (79) im Wär metausch mit dem tiefgekühlten Flüssiggas (1) weiter abgesenkt wird.