DE2307390B2 - Verfahren zur Behandlung bzw. Verwertung des in einem Transportschiff für Erdgas durch Verdunsten aus dem Flüssiggasbehälter anfallenden Gases und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Behandlung bzw. Verwertung des in einem Transportschiff für Erdgas durch Verdunsten aus dem Flüssiggasbehälter anfallenden Gases und Anlage zur Durchführung des Verfahrens

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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung bzw. Verwertung des in einem Transportschiff für Erdgas durch Verdunsten aus dem Flüssiggasbehälter anfallenden Gases, bei dem das gesamte anfallende Gas komprimiert und ein erster Teilstrom einer Kraftanlage als Brennstoff zugeführt, der verbleibende zweite Teilstrom weiter komprimiert und nach Abkühlung durch das gesamte verdunstete Gas expandiert und in einen Abscheider zur Trennung des gasförmig bleibenden Anteiles von dem rückverflüssigten Anteil geleitet wird und der verflüssigte Anteil dem Flüssiggasbehälter zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Das durch bei bester Isolierung der Flüssiggasbehälter durch Wärmeeinfall verdunstete teure Erdgas bedeutet einen erheblichen wirtschaftlichen Verlust sowie eine Verminderung des realen, d. h. tatsächlich M nutzbaren Transportraumes.
Es ist bereits bekannt (Shipbuilding and Shipping Record, 1969, S. 742-744), das aus den Flüssiggasbehältern verdunstete brennbare Flüssiggas abzusaugen, zu komprimieren und als Brennstoff einer Kraftanlage zuzuführen. Die andere Möglichkeit, die Rückverflüssigung der Gesamtmenge (US-PS 32 29 473), ist unwirtschaftlich, da sie nur mit hohen Investitionen zu verwirklichen ist und außerdem zum Betrieb große Energiemengen erfordert Eine dritte Möglichkeit bietet die Rückverflüssigung einer Teilmenge des verdampften Flüssiggases (US-PS 29 40 268). Dies ist wirtschaftlicher als die beiden erstgenannten Verfahren.
Es liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der Teilrückverflüssigung der eingangs definierten Art noch wirtschaftlicher zu gestalten, indem bei einfacher Ausbildung der Einrichtungen zur Rückverflüssigung, möglichst viel Kälte zurückgewonnen wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der im Abscheider anfallende gasförmige Anteil ebenfalls zur Kühlung des zweiten Teilstromes vor dessen Expansion herangezogen wird und anschließend direkt dem der Kraftanlage zugeführten ersten Teilstrom zugefügt wird.
Aus der US-PS 29 40 268 ist eine Landanlage zum Verflüssigen von Erdgas bekannt, das anschließend in Behälter eines Flüssiggas-Tankschiffes eingefüllt werden solL Das bei Umgebungstemperatur von der Quelle herantransponierte Erdgas wird nach Reinigung in einem Kältekreislauf mittels einer arbeitsleistenden Expansionsmaschine verflüssigt Das bei einem Durchgang durch die Expansionsmaschine noch nicht verflüssigte Gas wird komprimiert und aufgeteilt Ein erster Teilstrom wird einer Kraftanlage als Brennstoff zugeführt, der verbleibende zweite Teilstrom weiter komprimiert und nach Abkühlung durch das gesamte Gas expandiert und in einen Abscheider zur Trennung des gasförmig verbleibenden Anteils von dem rückverflüssigten geleitet Da die Expansionsmaschine keine Flüssigkeit verarbeiten kann, ist dafür zu sorgen, daß das komprimierte Gas, im Gegensatz zur Erfindung, nicht im Wärmetauscher rückverflüssigt wird. Die Folge ist daß die Verflüssigungsrate nur niedrig ist, höchstens 5—10%, was bedeutet, daß das Verfahren für die Rückverflüssigung von auf einem Flüssiggastanker anfallenden verdunsteten Gas nicht brauchbar wäre. Demgegenüber ist die Verflüssifcurigsrate bei der vorliegenden Erfindung groß. Auch ist in der Anlage nach der US-Patentschrift 29 40 268 das verflüssigte Gas kein durch Wärmeeinfall im Transportbehälter verflüssigtes Gas, sondern der nichtverflüssigte Anteil des Gases, das die Expansionsmaschine durchströmt und in Rezirkulation in der Expansionsmaschine verflüssigt werden soll. Hinsichtlich des Tankschiffes, das das Flüssiggas transportiert, ist von einem Aufteilen des verdunsteten Gases zum Antrieb und zur Rückverflüssigung nicht die Rede; es wird dort nur gesprochen von dessen Verbrennung in einer stationären Kesselanlage. Eine Rückverflüssigung auf hoher See ist nicht in Betracht gezogen.
Darüber hinaus ist als weiterer Nachteil der bekannten Anordnung festzuhalten, daß der Stickstoffgehalt des Erdgases in dem Verflüssigungskreislauf ständig ansteigt, weil die leichtflüchtigen Bestandteile, in der Hauptsache Stickstoff, nicht abgetrennt werden. Demgegenüber liegt bei der Erfindung der bedeutende Vorteil vor, daß die leichtflüchtigen Bestandteile teilweise abgetrennt werden; sie kehren nicht vollständig nach der Rückverflüssigung des verdunsteten Gases zu den Behältern zurück, sondern werden über die Kraftanlage abgeführt und entweichen ins Freie; sie stören die Kraftanlage dabei nicht. Es steigt somit der Verbrennungswert des transportierten Flüssiggases.
Bei der Anlage zum Durchführen des Verfahrens, die einen ersten Kompressor aufweist zur Verdichtung des gesamten verdunsteten Gases, der saugseitig über einen
Wärmetauscher mit dem Flüssiggasbehälter in Verbindung steht und druckseitig einerseits mit einer Kraftanlage, der ein erster Teilstrom des ausgedampften Gases zuführbar ist, und andererseits mit der Saugseite eines zweiten Kompressors zur Verdichtung eines verbleibenden zweiten Teilstromes verbunden ist, wobei die Druckseite des zweiten Kompressors über den Wärmetauscher und über eine Expansionseinrichtung mit einem Abscheider in Verbindung steht, dessen Flüssigkeitsablauf mit dem Flüssiggasbehälter verbunden ist, ist die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Gasraum des Abscheiders über den Wärmetauscher mit der Abzweigung zur Kraftanlage in Verbindung steht
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.
In der gezeichneten Anlage strömt aus den Flüssiggasbehältern 10 verdunstetes Erdgas, durch die Leitung 11 mit einer Temperatur von z. B. —150cC und etwa Atmosphärendruck in die Kühlschlange 12 des Wärmetauschers 13, in welchem es auf snäter zu beschreibende Weise in Wärmetausch mit dem zweiten Teilstrom gebracht wird. Dabei erwärmt sich Jas Gas auf beispielsweise 100C und strömt durch die Leitung 14 in den Kompressor 15, in welchem es auf einen Druck von etwa 2 ata komprimiert wird und sich dabei auf etwa 600C erwärmt. Die Förderleitung 16, in welcher sich vorteilhaft ein Nachkühler 17 befindet, teilt sich in die beiden Zweigleitungen 18 und 19. Der Nachkühler 17 ist über die Leitung 38 an eine Kühlmittelquelle, z. B. Kühlwasser, angeschlossen. In der Leitung 38 befindet sich das Regelventil 38a, welches vom Regler 39 nach Maßgabe von Temperaturänderungen des komprimierten Gases in der Leitung 16 in dem Sinne beeinflußt wird, daß ein Ansteigen der Temperatur eine verstärkte Kühlung zur Folge hat und umgekehrt. Die Leitung 18 führt das im Nachkühler 17 auf etwa 400C abgekühlte Gas mit dem genannten Druck einer nichtgezeichneten Feuerung eines Dampferzeugers zu, in welchem Dampf für die zum Schiffsantrieb dienenden Turbinen erzeugt wird. In der Leitung 18 befinden sich ein Rückschlagventil 20 und ein Druckregelventil 21, das den Di uck in der Leitung 18 mit Hilfe des Reglers 21a auf dem vorbestimmten Wert hält.
Der Kompressor 15 besitzt einen Antriebsmotor 22, dessen Drehzahl über den Regler 23 nach Maßgabe des Druckes in der Leitung 11 gesteuert wird. Die Verhältnisse sind so eingerichtet, daß bei steigendem Druck in der Leitung 11 infolge Gasverdunstung in den Behältern 10 die Drehzahl erhöht wird und umgekehrt.
Die Zweigleitung 19 führt den zweiten Teilstrom in einen als dreistufige Kolbenmaschine ausgebildeten zweiten Kompressor 24, der von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 25 angelrieben wird. Zwischen den einzelnen Stufen und am Austritt des Gasteilstromes aus der letzten Stufe sind Kühler 26 vorgesehen.
Das z. B. auf einen Druck von etwa 42 ata komprimierte und eine Temperatur von z. B. 400C aufweisende Gas strömt anschließend durch die Leitung 27 in den die Kühlschlange 12 enthaltenden Raum des
ίο Wärmetauschers 13 und wird hier auf beispielsweise — 1200C abgekühlt Das so verflüssigte Gas wird durch die Leitung 28 aus dem Wärmetauscher 13 in das Entspannungsventil 29 geleitet und hier auf einen Druck von 2 ata, d. h. auf den Förderdruck des ersten Kompressors 15, gedrosselt Das Entspannungsventil wird vom Regler 30 im Sinne einer Aufrechterhaltung des gewünschten Druckes in der Leitung 2& beeinflußt
Aus dem Entspannungsventil strömt das Gemisch von Flüssigkeit und Gas durch die Leitung 31 in den Abscheider 33. Die Flüssigkeit sammp'i sich im Unterteil der Vorrichtung, die auf bekannte SVrise mit einer Niveau-Regelung 34 versehen ist welche auf das Ventil 35 in der Leitung 36 einwirkt, durch welche der rückverflüssigte Teil des Gases mit Hilfe der Pumpe 46 in die Behälter 10 zurückgeführt wird.
Der Abscheider 33 ist durch die Leitung 41 mit der weiteren Kühlschlange 42 im Wärmetauscher 13 verbunden.
Durch die Leitung 41 werden leichtflüchtige, insbesondere stickstoffhaltige Gasbestandteile abgeführt und zur Kühlung des den Wärmetauscher durchströmenden, zur Verflüssigung bestimmten Teilstroms herangezogen. Diese Bestandteile strömen dann durch die Leitung 43 in die Leitung 18, wo sie dem zur Verbrennung bestimmten Teilstrom zugefügt werden.
Es könnte der zur Verbrennung bestimmte Teilstrom anstelle einer Kesselfeuerung einem Dieselmotor, der mit einem Zwei-Brennstoff-System ausgerüstet \ri und dem Antrieb des Schiffes dient, mit einem Druck von beispielsweise 8 ata zugeführt werden. Auch kommt eine Gasturbinenanlage mit einem Zwei-Brennstoff-System in Betracht.
Für den Aufenthalt im Hafen stehe»! mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. So kann der nicht rückverflüssigte Gasanteil verwendet werden für den Antrieb eines Dieselmotors oder Gasturbine zur Erzeugung von elektrischer Energie. Der nicht verwendete Gasanteil kann abgefackelt werden in einer eigens für diesen Zweck entwickelten Abfackelvorrichtung, die
so den diesbezüglichen Sicherheitsvorschriften voll entspricht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;
1. Verfahren zur Behandlung bzw. Verwertung des in einem Transportschiff für Erdgas durch Verdunsten aus dem Flüssiggasbehälter anfallenden Gases, bei dem das gesamte anfallende Gas komprimiert und ein erster Teilstrom einer Kraftanlage als Brennstoff zugeführt, der verbleibende zweite Teilstrom weiter komprimiert und nach Abkühlung durch das gesamte verdunstete Gas expandiert und in einen Abscheider zur Trennung des gasförmig bleibenden Anteiles von dem rückverflüssigten Anteil geleitet wird und der verflüssigte Anteil dem Flüssiggasbehälter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der im Abscheider anfallen- de gasförmige Anteil ebenfalls zur Kühlung des zweiten Teilstromes vor dessen Expansion herangezogen wird und anschließend direkt dem der Kraftanlage zugeführten ersten Teilstrom zugefügt wird.
2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I1 mit einem ersten Kompressor zur Verdichtung des gesamten verdunsteten Gases, der saugseitig über einen Wärmetauscher mit dem Flüssiggasbehälter in Verbindung steht und druckseitig einerseits mit einer Kraftanlage, der ein erster Teilstrom des ausgedampften Gases zuführbar ist, und andererseits mit der Saugseite eines zweiten Kompressors zur Verdichtung eines verbleibenden zweiten Teilstromes verbunden ist, wobei die Druckseite li^s zweiten Kompressors über den Wärmetauscher und nber ei1"! Expansionseinrichtung mit einem Abscheider in Verbindung steht, dessen Flüssigkeitsablauf :nit den Flüssiggasbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum des Abscheiders über den Wärmetauscher mit der Abzweigung zur Kraftanlage in Verbindung steht.
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