DE2604304A1 - Energy recovery from liquefied gas expansion - by heat exchangers with recycled gas, expansion turbines and closed brine circuit - Google Patents
Energy recovery from liquefied gas expansion - by heat exchangers with recycled gas, expansion turbines and closed brine circuitInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Energierückgewinnung Energy recovery method
aus verflüssigten Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energierückgewinnung aus verflUssigten Gasen durch deren Anwärmung im Wärmetausch mit einem Kreislaufmedium, welches dabei gekUhlt, anschließend verdichtet, erwärmt und arbeitsleistend entspannt wird. from liquefied gases The invention relates to a method for Energy recovery from liquefied gases by heating them up in heat exchange with a circulating medium, which is cooled, then compressed, heated and is relaxed while doing work.
Derartige Verfahren werden häufig zur Wiederverdampfung von flüssigem Erdgas eingesetzt, welches am Erzeugungsort für den Schiffstransport verflüssigt wurde. Such processes are often used for re-evaporation of liquid Natural gas is used, which is liquefied at the point of generation for transport by ship became.
Nach einem bekannten Verfahren (DT-OS 2 407 617) wird die Kälte des flüssigen Erdgases an ein gasförmiges Kreislaufmedium übertragen. Das Kreislaufmedium wird danach verdichtet, im Gegenstrom mit sich selbst angewärmt und vor seiner arbeitsleistenden Entspannung durch Zufuhr von Fremdwärme weiter erhitzt. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß der große Teil der Kälteexergie, die in dem Kreislaufmedium vor seiner Erhitzung enthalten ist, vernichtet und die effektive Leistung im wesentlichen aus Brennstofrwärme erzeugt wird. Darüber hinaus führt die zusätzliche Erhitzung des Erdgases, die meist durch Verbrennen eines Teils des Erdgases selbst erreicht wird, zu einer nicht unerheblichen Abgasenentwicklung, die von den Betreibern von Erdgaslöschhäfen als lästig empfunden wird. According to a known method (DT-OS 2 407 617) the cold of the transfer liquid natural gas to a gaseous cycle medium. The circulating medium is then condensed, warmed in countercurrent with itself and before his work-related relaxation by supplying external heat heated. This method has the disadvantage that most of the cold exergy, which is contained in the circulating medium before it is heated, destroyed and the effective power is generated essentially from fuel heat. Furthermore leads to the additional heating of the natural gas, mostly by burning a part of the natural gas itself is reached, to a not inconsiderable exhaust gas development, which is perceived by the operators of natural gas discharge ports as a nuisance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein umweltfreundliches Verfahren zur Erzeugung von Energie aus Flüssiggaskälte zu entwickeln, das sich durch optimale Nutzung allein der Kälteexergie auszeichnet. The invention is based on the object of an environmentally friendly To develop a method for generating energy from liquefied gas refrigeration characterized by optimal use of the cold exergy alone.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die höchste im Kreislauf erreichte Temperatur nicht wesentlich über Umgebungstemperatur liegt. This object is achieved in that the highest achieved in the cycle Temperature is not significantly above ambient temperature.
Durch die erfindungsgemäße Verfahrenskonzeption werden einerseits die Umweltbelastungen, die bei herkömmlichen Anlagen durch die zusätzliche Erhitzung hervorgeruren werden, vermieden. The process concept according to the invention on the one hand the environmental pollution caused by the additional heating in conventional systems are avoided.
Andererseits wird folgender entscheidender thermodynamischer Vorteil erzielt: Die gesamte in dem FlUsslggas enthaltene Kältemenge, vermehrt um die bei der arbeitsleistenden Entspannung des Kreislaufmediums entstehende Kältemenge, fällt bei einem Temperaturniveau im Bereich zwischen etwa 223 K bis 243 K an. Kälte auf diesem Temperaturniveau ist für vielerlei Zwecke zu verwerten. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es somit neben der Energiegewinnung die gesamte im Erdgas enthaltene Kältemenge auf ein höheres und trotzdem noch sehr wertvolles Temperaturniveau zu transformieren.On the other hand, there is the following decisive thermodynamic advantage achieved: The total amount of cold contained in the liquefied gas, increased by the amount of cold produced during the work-performing expansion of the circulating medium, occurs at a temperature level in the range between approx. 223 K to 243 K. cold at this temperature level it can be used for a variety of purposes. By application the method according to the invention thus succeeds in addition to the generation of energy total amount of cold contained in natural gas to a higher and still very valuable Transform temperature level.
Die dabei gewissermaßen als "Abkälte" anfallenden Kältemengen werden mit Vorteil mit Hilfes eines KUhlmittelkreislaufes zu weiteren Verwendungsstellen gefUhrt. So können beispielsweise mit der "Abkälte" KUhlhäuser versorgt werden, die häufig in unmittelbarer Nähe von Häfen anzutreffen sind. The amount of cold occurring as a kind of "cooling down" will be advantageously with the help of a coolant circuit to other points of use guided. For example, cold stores can be supplied with "cooling down", which are often found in the immediate vicinity of ports.
Dies ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung, da bei Slimaanlagen die Kosten fUr die Erzeugung einer Gcal Kälte bei rund 100,-- DM liegen und aus einer Million Nm3 stündlich "verdampfen Erdgases nach dem erfindungsgemäßen Verfahren rund 160 Geal pro Stunde an wertvoller "Abkälte" gewonnen werden können. Das aus einem derartigen KUhlhaus zl kströmende KUhlmittel besitzt eine Temperatur von etwa 263 K bis 288 K, wodurch die höchste Temperatur im Erdgasanwärmkreislauf ebenfalls auf diesen Wertebereich festgelegt ist.This is of great economic importance, as it is in the case of Slima systems the costs for the production of a Gcal cold are around 100 DM one million Nm3 per hour "evaporate natural gas according to the method according to the invention around 160 geal per hour of valuable "cold" can be obtained. The end A coolant flowing into such a KUhlhaus zl has a temperature of approximately 263 K to 288 K, which is also the highest temperature in the natural gas heating circuit is set to this range of values.
Ferner ist es von Vorteil die Abkälte zur VorkWhlung von Gasströmen zu verwenden, die in verfahrenstechnischen iage verdichtet werden, da bekanntlich die Verdichtung eines kalten Gasstromes weniger Energie erfordert. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch von verfahrenstechnischen Anlagen erheblich gesenkt werden. Dabei kann außerdem Uber denselben oder einen anderen KUhlmittelkreislauf sonst nutzlose Abwärme dem Erdgasanwärmbeislauf zugefUhrt werden. Die hdchste Temperatur im Erdgasanwärmkreislauf ist somit Je nach der Temperatur der zur VerfUgung stehenden Abwärme auf etwa 293 K bis 323 K festgelegt. It is also advantageous to use the cooling function to pre-cool gas flows to use, which are condensed in procedural iage, as is well known compressing a cold gas stream requires less energy. In this way the energy consumption of process engineering systems can be reduced considerably. This can also be done via the same or a different coolant circuit useless waste heat can be fed to the natural gas heating system. The highest temperature in the natural gas heating circuit is therefore depending on the temperature of the available Waste heat set at around 293 K to 323 K.
Durch dieses angehobene obere Temperaturniveau des Erdgaswärmekreislaufes wird der thermodynamische Wirkungsgrad bei der Energieerzeugung aus verflUssigtem Erdgas weiter gesteigert.Due to this raised upper temperature level of the natural gas heat cycle is the thermodynamic efficiency when generating energy from liquefied Natural gas further increased.
Mit Vorteil kann auch die infolge der erfindungsgemäßen VerfahrensfUhrung entstehende Abkälte dazu benutzt werden, den thermodynamischen Wirkungsgrad von Wärmekraftwerken zu steigern, indem durch Kehlung die Differenz zwischen oberem und unterem Temperaturniveau und somit der Wirkungsgrad des Kraftwerkes vergrößert wird. The result of the procedure according to the invention can also be advantageous resulting cold can be used to increase the thermodynamic efficiency of Increase thermal power plants by cooling the difference between the upper and lower temperature level and thus the efficiency of the power plant increased will.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird das verRlUssigte Gas vor seiner Anwärmung auf Uberkritischen Druck gepumpt. Hierdurch werden - bedingt durch den charakteristischen Verlauf der Enthalpie als Funktion der Temperatur - die Temperaturdifferenzen zwischen dem anzuwärmenden verflssigten Gas und den dabei abzukUhlenden Strömen klein gehalten, d.h. Exergieverluste beim Wärmetausch werden somit minimalisiert. Nicht zuletzt aus diesem Grunde wird ein relativ hoher thermodynamischer Wirkungsgrad von rund 40 ç erreicht, mit dem die Kälte in mechanische Arbeit umgesetzt wird. According to a particularly advantageous development of the concept of the invention the liquefied gas is pumped before it is heated to supercritical pressure. As a result - due to the characteristic course of the enthalpy as Function of temperature - the temperature differences between the liquefied to be heated Gas and the streams to be cooled are kept small, i.e. exergy losses during Heat exchanges are thus minimized. Not least for this reason, a relatively high thermodynamic efficiency of around 40 ç achieved, with which the Cold is converted into mechanical work.
Als besonders vorteilhaft hat es sich weiterhin erwiesen, wenn als Kreislaufmedium einTeil des anzuwärmenden gases selbst verwendet wird. Dabei wird das kalte flUssige Gas auf der kalten Seite des Kreislaufes in diesen eingespeist und am warmen Ende wieder abgezogen. Auf diese Weise wird eine konstante chemische Zusammensetzung des Kreislaufmediums erzielt. Verluste an Kreislaufmedium durch chemische Zersetzung oder Leckstellen werden so auf einfache Weise kompensiert. It has also proven to be particularly advantageous if as Circulating medium a part of the gas to be heated is used itself. It will the cold liquid gas is fed into the circuit on the cold side and peeled off again at the warm end. This way it becomes a constant chemical Composition of the circulating medium achieved. Loss of circulating medium through chemical decomposition or leaks are easily compensated for.
In manchen Fällen, insbesondere wenn ein leicht explosibles FlUssiggas angewärmt werden soll, ist es jedoch von Vorteil, als Kreislaurmedium Luft, Stickstoff oder Helium zu verwenden. Das Kreislaurmedium wird dabei in einem geschlossenen Kreislauf gefUhrt. In some cases, especially if a highly explosive liquid gas however, it is advantageous to use air or nitrogen as the circulation medium or helium too use. The circulation medium is in one closed circuit.
Die Druckenergie des erwärmten FlUssiggases wird nach einer weiteren Ausbildungsform des Anmeldungsgegenstandes dadurch in mechanische Energie umgesetzt, daß das erwärmte Flüssiggas in einer oder mehrerer hintereinander geschalteten Turbinen arbeitsleistend auf den gewAnschten Enddruck (z.B. The pressure energy of the heated liquid gas is after a further Form of training of the registration subject thereby converted into mechanical energy, that the heated liquid gas in one or more turbines connected in series working to the desired final pressure (e.g.
Pipelinedruck) entspannt wird. Dabei wird nach jeder Turbinenentspannung das Gas auf die höchste im Kreislauf vorkommende Temperatur angewärmt. Pipeline pressure) is relaxed. After each turbine relaxation the gas is heated to the highest temperature occurring in the circuit.
Für den Fall, daß als Kreislaufmedium ein in einem offenen Kreislauf geführter Teil des Flüssiggases selbst 1 verwendet wird, wird mit Vorteil der aus dem Kreislauf als Produkt abzuziehende Teil des Flüssiggases nach der arbeits-Ii leistenden Entspannung abgezogen, so daß die Entspannung des Kreislaufmediums und die Entspannung des angewärmten Produktgases gewissermaßen gemeinsam erfolgen. Dabei muß darauf geachtet werden, daß der entspannte und in den Kreislauf zurückgeführte Teil noch einen ausreichend hohen Druck aufweist. In the event that the circulating medium is an open circuit guided part of the liquefied gas itself 1 is used with advantage of the Part of the liquefied gas to be withdrawn from the circuit as product after the work-Ii performing relaxation deducted, so that the relaxation of the circulatory medium and the expansion of the warmed product gas to a certain extent take place jointly. Included Care must be taken to keep the relaxed and recirculated Part still has a sufficiently high pressure.
Ein zu niedriger Druck dieses zurückgeführten Teils würde in den nachfolgenden Wärmetauschern zu großen Temperaturdifferenzen und somit zu großen Exergieverlusten führen. Wird daher das wiedererwärmte Flüssiggas aufgrund äußerer Randbedingungen unter relativ niedrigen Abgabedrücker, gewünscht, so wird mit Vorteil der in den Kreislauf zurückgefUhrte Teil nach der ersten oder nach einer der ersten Expansionsmaschinen abgezweigt, während nur das aus der Anlage als Produkt abzuziehende erwärmte FlUssiggas sämtliche Expansionsmaschinen durchläuft und dabei auf den gewUnschten Abgabedruck entspannt wird. Too low a pressure of this returned part would result in the downstream heat exchangers too large temperature differences and thus too large Lead to exergy losses. Therefore this will be reheated liquefied petroleum gas due to external conditions under relatively low delivery pressure, desired, in this way, the part returned to the cycle is advantageously used after the first or after one of the first expansion machines branched off, while only that from the plant The heated liquid gas to be withdrawn as product passes through all expansion machines and is relaxed to the desired delivery pressure.
In den Figuren 1 bis 4 ist die Erfindung anhand dreier schematisch dargestellter AusfUhrungsbeispiele und eines Verfahrensdiagrammes näher erläutert. In FIGS. 1 to 4, the invention is shown schematically on the basis of three illustrated exemplary embodiments and a process diagram explained in more detail.
Es zeigen: Figur 1 ein Schema eines Verfahresn zur Wiederverdampfung von flüssigem Erdgas (fUr höhere AbgabedrUcke) Figur la ein Schema eines Verfahrens wie in Figur 1, jedoch mit einer anderen Anordnung der Pumpen für flüssiges Erdgas.The figures show: FIG. 1 a diagram of a method for re-evaporation of liquid natural gas (for higher delivery pressures) Figure la is a scheme of a process as in Figure 1, but with a different arrangement of the pumps for liquid natural gas.
Figur 2 ein Schema eines Verfahrens wie in Figur 1, jedoch für niedrigere AbgabedrUcke geeignet.FIG. 2 shows a scheme of a method as in FIG. 1, but for lower ones Suitable for delivery pressures.
Figur 7 ein Verfahrensdiagramm Figur 4 ein Schema wie in Figur 1 jedoch mit geschlossenem Stickstoffkreislauf Gleiche Teile sind in den Figuren 1,2 und 4 mit gleichen Bezugszeichen versehen.FIG. 7 shows a process diagram; FIG. 4 shows a diagram as in FIG. 1, however with closed nitrogen cycle Same parts are in the Figures 1, 2 and 4 are provided with the same reference numerals.
In Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kommt durch eine Leitung 1 Erdgas unter einem Druck von etwa 1 bar von einem Flüssiggastankschiff oder einem Speicherbehälter. In Pumpe 2 wird das flüssige Erdgas auf überkritischen Druck, vorzugsweise auf einenDruck zwischen 100 und 220 bar gepumpt. The embodiment shown in Figure 1 comes through a line 1 natural gas under a pressure of about 1 bar from a liquid gas tanker or a Storage tank. In pump 2, the liquid natural gas is brought to supercritical pressure, preferably pumped to a pressure between 100 and 220 bar.
Nach der Pumpe 2 besitzt es eine Temperatur von ca. 113 K bis 128 K. In Wärmetauschern 5 und 4 wird es im Gegenstrom zu einem Teil des Erdgases, der in einem offenen Kreislauf geführt wird bis auf etwa 238 K angewärmt. Die weitere Anwärmung des Erdgases bis 283 K erfolgt im Wärmetausch mit einem Solekreislauf 6 in Wärmetauscher 5. Dieser Solekreislauf transportiert die bei 238 K anfallende "AbkElte" zur weiteren Verwendungsstellen wie z.B. Kühlhäusern und Kraftwerken. Nach seiner Anwärmung auf 283 K wird das Erdgas in Turbine 7 auf einen Zwischendruck entspannt. Im Wärmetauscher wiederum auf 283 K angewärmt und in Turbine 8 auf einen Abgabedruck von 70 bar erneut entspannt.After the pump 2, it has a temperature of approx. 113 K to 128 K. In heat exchangers 5 and 4, it is in countercurrent to part of the natural gas, the in an open circuit it is warmed up to about 238 K. The other The natural gas is heated up to 283 K in heat exchange with a brine circuit 6 in heat exchanger 5. This brine circuit transports the water that occurs at 238 K. "AbkElte" for other places of use such as cold stores and power plants. After it has been heated to 283 K, the natural gas in turbine 7 is brought to an intermediate pressure relaxed. Again heated to 283 K in the heat exchanger and on one in turbine 8 Release pressure of 70 bar again relaxed.
Bei Punkt 9 wird der Erdgasstrom in zwei Teilströme 10 und 11 geteilt. Teilstrom 10 wird durch den Wärmetauscher 5 Uber Leitung 19 abgezogen und in das Erdgasnetz eingespeist. Teilstrom 11 wird in den Wärmetauscher 4 und 3 im Gegenstrom zu kaltem Erdgas abgekühlt, in Pumpe 12 auf einen Druck von 100 bis 220 bar gepumpt und danach dem anzuwärmenden Erdgas strom bei Punkt 13 wieder zugemischt.At point 9, the natural gas flow is divided into two partial flows 10 and 11. Partial flow 10 is drawn off through the heat exchanger 5 via line 19 and into the Fed into the natural gas network. Partial flow 11 is in the heat exchangers 4 and 3 in countercurrent too cold Natural gas cooled, in pump 12 to a pressure of 100 pumped up to 220 bar and then the natural gas stream to be heated at point 13 again mixed in.
Erfindungsgemäß arbeitet das Verfahren ohne zusätzliche Heizung, wodurch die höchste im Awärmkreislauf erreichte Temperatur auf etwa 233 K festgelegt ist. According to the invention, the method works without additional heating, whereby the highest temperature reached in the heating circuit is set at around 233 K. is.
Nach dem Verfahrensschema der Figur la, wird das flUssige Erdgas in Pumpe 2 auf den Endabgabedruck von 70 bar verdichtet, in Wärmetauscher 3 angewärmt und nach seiner Vereinigung mit dem Kreislauferdgas bei Punkt 13 zusammen mit diesem auf den hohen Druck zwischen 100 und 220 bar gepunpt. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß von der Pumpe 2 nicht die gesamte Druckdifferenz von 100 oder gar 220 bar Uberwunden werden mu. Daher kann eine entsprechend einfachere und billigere Pumpe, von dem Typ wie sie bei Erdgasverdampfungsanlagen ohne Energierückgewinnung ebenfalls eingesetzt wird, verwendet werden. According to the process scheme of Figure la, the liquid natural gas Compressed in pump 2 to the final delivery pressure of 70 bar, heated in heat exchanger 3 and after its union with the cycle natural gas at point 13 together with this pumped to the high pressure between 100 and 220 bar. This procedure has the advantage that from the pump 2 not the entire pressure difference of 100 or even 220 bar must be overcome. Therefore, a correspondingly simpler and cheaper one can be Pump of the type used in natural gas evaporation systems without energy recovery is also used.
Das in Figur 2 dargestellte Verfahren ist für niedrigere EndabgabedrUcke geeignet. Es unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten Verfahren durch folgende Punkte: Das in den Wärmetauschern 3,4 und 5 angewärmte Erdgas der Leitung 1 wird in der Turbine 7 auf einen Zwischendruck entspannt und sofort nach dieser ersten Entspannung bei Punkt 14 in zwei Teilstrdme 15 und 16 aufgeteilt. Teilstrom 16 wird auf die gleiche Weise weiterbehandelt wie Teilstrom 11 in dem Verfahren nach Figur 1. Dagegen wird Teilstrom 15 im Wärmetauscher 5 angewärmt, in der Turbine 8 entspannt und verläßt nach seiner erneuten Anwärmung im Wärmetauscher 5 die Anlage. The process illustrated in Figure 2 is for lower final delivery pressures suitable. It differs from the method shown in FIG the following points: The natural gas heated in the heat exchangers 3, 4 and 5 of the management 1 is expanded in the turbine 7 to an intermediate pressure and immediately after this first relaxation at point 14 divided into two substreams 15 and 16. Partial flow 16 is further treated in the same way as substream 11 in the process according to Figure 1. In contrast, partial flow 15 is heated in the heat exchanger 5, in the turbine 8 relaxes and leaves the system after it has been reheated in the heat exchanger 5.
Durch diese Verfahrensweise ist gewährleistet, daß der bei Punkt 14 abgezweigte und im Wärmetauscher 4 zu kühlende Teilstrom einen ausreichend hohen Druck aufweist, wodurch schließlich die Temperaturdifferenzen in den Wärmetauschern 3 und 4 die gewUnschten kleinen Werte annehmen.This procedure ensures that the information given in point 14 branched off and to be cooled in the heat exchanger 4 partial flow a sufficiently high Has pressure, which ultimately reduces the temperature differences in the heat exchangers 3 and 4 assume the desired small values.
In der folgenden Tabelle 1 sind einige wesentliche Betriebsdaten des in Figur 1 dargestellten Verfahrens zusammengestellt, und zwar für die beiden Fälle, in denen das flUssige Erdgas in Pumpe 2 auf einen Druck von 150 bzw. 220 bar gepumpt wird. FUr den letzten der beiden Fälle ist der Berechnung abweichend von Figur 1 eine dreistufige Turbinenentspannung zugrundegelegt worden. In the following table 1 are some essential operational data of the method shown in Figure 1, for the two Cases in which the liquid natural gas in pump 2 has a pressure of 150 or 220 bar is pumped. The calculation is different for the last of the two cases FIG. 1 is based on a three-stage turbine expansion.
T a b e l l e 1 Leistungsdaten zweiter Verfahren nach Figur 1 für
106Nm³/h CH4 gültig für: P0 - 1 ata; pend = 70 ata; @u = 10°C
Die nachfolgende Tabelle 2 gibt einen Nachweis Uber den Exergieverbrauch in den einzelnen Aggregaten des Verfahrens nach Figur 1. The following table 2 provides evidence of the exergy consumption in the individual units of the method according to FIG. 1.
Tabelle 2 AurschlUsselung des Exergieverbrauchs des Verfahren nach Figur 1, für 106 Nm3/h CH4 2-stuRige 3-stuRige Entspannung Entspannung p1=150 atü p1=220 ata MW % MW % effektive Leistung Leff 28,7 36,8 32,0 41,1 Exergie der "Abkälte" in El ERest 15,8 20,3 11,7 15,0 Exergieverlust in E 2 #EE2 18,5 23,7 14,5 18,6 Exergieverlust in E 3 #EE3 1,3 1,7 1,1 1,4 Exergieverlust in den Turbinen #ET 6,9 8,9 9,0 11,6 Exergieverlust in den Pumpen #EP 6,7 8,6 9,6 12,3 gesamter Exergieverbrauch #E 77,9 100 77,9 100 Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die Exergieverluste, gemessen an den großen zu UberbrUckenden Temperaturbereichen, infolge des hohen Erdgasdruckes relativ klein gehalten werden können. Ferner ist ersichtlich, daß eine Erhöhung des Erdgasdruckes von 150 auf 220 bar die Exergieverluste in den Wnrmetauschern um rund ein viertel ihres ursprünglichen Wertes weiter verkleinert. Table 2 A breakdown of the exergy consumption of the process according to Figure 1, for 106 Nm3 / h CH4 2-stage 3-stage relaxation relaxation p1 = 150 atm p1 = 220 ata MW% MW% effective power Leff 28.7 36.8 32.0 41.1 Exergy of the "cold" in El ERest 15.8 20.3 11.7 15.0 exergy loss in E 2 # EE2 18.5 23.7 14.5 18.6 exergy loss in E 3 # EE3 1.3 1.7 1.1 1.4 Exergy loss in the turbines #ET 6.9 8.9 9.0 11.6 Exergy loss in the pumps #EP 6.7 8.6 9.6 12.3 total exergy consumption #E 77.9 100 77.9 100 From table 2 it can be seen that the exergy losses, measured by the large temperature ranges to be bridged, due to the high Natural gas pressure can be kept relatively small. It can also be seen that an increase in the natural gas pressure from 150 to 220 bar reduces exergy losses in the heat exchangers further reduced by around a quarter of their original value.
In Figur 3 ist zur weiteren Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Wärmeinhalt der in den Wärmetauschern ), 4 und 5 abzukühlenden und anzuwärmenden Ströme als Funktion ihrer Temperatur aufgetragen. Diesem Diagramm ist ein Erdgasdruck (hinter Pumpe 2) von 150 bar zugrundegelegt. Als Enddruck des Erdgases ist ein Druck von 70 bar angenommen. Die Kurve 100 stellt den Wärmeinhalt des anzuwärmenden Stromes dar. Durch die waagrechten Striche 102 und 103 ist die Grenze zwischen den Wärmetauschern 3,4 und 5 angedeutet. Kurve 101 stellt den Wärmeinhalt der abzukühlenden Ströme dar, wobei der Teil oberhalb des waagrechten Trennungstriches 103 den Wärmeinhalt eines Solestromes widergibt. In Figure 3 is to further illustrate the invention Method of the heat content of the heat exchangers), 4 and 5 and to be cooled The currents to be heated are plotted as a function of their temperature. This diagram a natural gas pressure (behind pump 2) of 150 bar is assumed. As the final pressure of the Natural gas is assumed to have a pressure of 70 bar. The curve 100 represents the heat content of the current to be heated. The horizontal lines 102 and 103 are the Boundary between the heat exchangers 3, 4 and 5 indicated. Curve 101 represents the heat content of the streams to be cooled, the part above the horizontal dividing line 103 shows the heat content of a brine flow.
Wie zu erkennen ist, sind die beiden Kurven gegenseitig gut einander angepaßt, d.h. die Temperaturdifferenzen sind besonders im kalten Bereich sehr klein. Dies wird dadurch erreicht, daß - entsprechend einem besonderen Merkmal der Erfindung - das flUssige Erdgas vor seiner Anwärmung auf überkritischen Druck verdichtet wird, und daß ferner auch im Kreislauf ein Uberkritischer Druck eingehalten wird. As can be seen, the two curves are mutually good to each other adjusted, i.e. the temperature differences are especially in the cold Area very small. This is achieved in that - according to a special Feature of the invention - the liquid natural gas before it is heated to supercritical Pressure is compressed, and that, furthermore, a supercritical pressure in the circuit is adhered to.
Figur 4 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. An die Stelle des offenen Erdgaskreislaufes aus dem Verfahren nach den Figuren 1 und 2 ist ein geschlossener Stickstoffkreislauf getreten. FlUssiges Erdgas tritt Uber Leitung 1 in die Anlage ein, wird in Pumpe 2 auf 220 bar verdichtet, in den Wärmetauschern 3, 4 und 5 auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und in den Turbinen 7 und 8 arbeitsleistend entspannt. Dabei wird das Erdgas nach jeder Entspannung im Wärmetauscher 5 wieder auf Umgebungstemperatur angewärmt. FIG. 4 shows a variant of the method according to the invention. At the point of the open natural gas circuit from the method according to Figures 1 and 2 a closed nitrogen cycle has entered. Liquid natural gas spills over Line 1 enters the system, is compressed to 220 bar in pump 2 in the heat exchangers 3, 4 and 5 warmed to around ambient temperature and working in the turbines 7 and 8 relaxed. The natural gas is restored in the heat exchanger 5 after each expansion warmed to ambient temperature.
Das auf einen Enddruck von 50 bar entspannte Erdgas verläßt mit einer Temperatur von ca. 283 K die Anlage. Die Kälte des flüssigen Erdgases wird in den Wärmetauschern 3 und 4 an einen Stickstoffkreislauf abgegeben. Stickstoff von etwa 100 bar wird dabei in den Wärmetauschern 4 und 3 abgekühlt, in Pumpe 17 auf etwa 200 ata verdichtet, im Wärmetauscher 4 gegen sich selbst und im Wärmetauscher gegen einen Solekreis- lauf 6 angewärmt. Danach wird der Stickstoff zur Arbeitsgewinnung in Turbine 18 entspannt und durchläuft den oben beschriebenen Kreislauf von neuem.The expanded to a final pressure of 50 bar natural gas leaves with a Temperature of approx. 283 K the system. The cold of the liquid natural gas is in the Heat exchangers 3 and 4 delivered to a nitrogen cycle. Nitrogen of about 100 bar is cooled in the heat exchangers 4 and 3, in pump 17 to about 200 ata compressed, in the heat exchanger 4 against itself and in the heat exchanger against a brine circuit run 6 warmed up. Then the nitrogen becomes The work gained in turbine 18 is relaxed and goes through the cycle described above all over again.
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| DE19762604304 DE2604304A1 (en) | 1976-02-04 | 1976-02-04 | Energy recovery from liquefied gas expansion - by heat exchangers with recycled gas, expansion turbines and closed brine circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762604304 DE2604304A1 (en) | 1976-02-04 | 1976-02-04 | Energy recovery from liquefied gas expansion - by heat exchangers with recycled gas, expansion turbines and closed brine circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE2604304A1 true DE2604304A1 (en) | 1977-08-11 |
Family
ID=5969028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762604304 Pending DE2604304A1 (en) | 1976-02-04 | 1976-02-04 | Energy recovery from liquefied gas expansion - by heat exchangers with recycled gas, expansion turbines and closed brine circuit |
Country Status (1)
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2467287A1 (en) * | 1979-10-11 | 1981-04-17 | Osaka Gas Co Ltd | METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICITY USING HEAT EXCHANGE BETWEEN LIQUEFIED NATURAL GAS AND INTERMEDIATE HEAT TRANSMISSION AGENT |
| EP0043212A1 (en) * | 1980-07-01 | 1982-01-06 | Costain Petrocarbon Limited | Producing power from a cryogenic liquid |
| FR2496754A1 (en) * | 1980-12-22 | 1982-06-25 | Chiyoda Chem Eng Construct Co | Energy recovery from natural gas by rankine cycle - uses liquefied natural gas for low temperature in first cycle to drive turbine for second |
| US4444015A (en) * | 1981-01-27 | 1984-04-24 | Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co., Ltd. | Method for recovering power according to a cascaded Rankine cycle by gasifying liquefied natural gas and utilizing the cold potential |
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-
1976
- 1976-02-04 DE DE19762604304 patent/DE2604304A1/en active Pending
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| US10100979B2 (en) * | 2010-12-17 | 2018-10-16 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Liquid air as energy storage |
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| OHN | Withdrawal |