EP3746725A1 - Erzeugung von flüssiggas in einem gasspeicher - Google Patents

Erzeugung von flüssiggas in einem gasspeicher

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EP3746725A1
EP3746725A1 EP19701598.5A EP19701598A EP3746725A1 EP 3746725 A1 EP3746725 A1 EP 3746725A1 EP 19701598 A EP19701598 A EP 19701598A EP 3746725 A1 EP3746725 A1 EP 3746725A1
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EP
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gas
natural gas
storage
liquefied
stored
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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration

Definitions

  • Exemplary embodiments of the invention relate to the generation of LPG in a gas storage.
  • LPG liquefied petroleum gas
  • LPG liquid petroleum gas
  • the present object is the object of providing a solution to generate liquefied gas as inexpensively as possible.
  • a method, in particular for producing liquefied gas, carried out by one or more devices comprising the method:
  • the method according to the first aspect can be carried out in particular by a device (for example device for producing liquefied gas).
  • the method according to the first aspect may also be used in particular by a plurality of devices, e.g. B. a device for the purification of natural gas and another device for generating LPG are performed together.
  • the one or more Devices are arranged for carrying out and / or controlling the method according to the first aspect of the invention or comprise respective means for
  • the respective apparatuses may respectively have respective means for execution and / or control of each of the corresponding device (eg.
  • an apparatus arranged to carry out and / or control the method according to the first aspect of the invention or comprising respective means for carrying out and / or controlling the steps of the method according to the first aspect of the invention.
  • either all steps of the method can be controlled, or all steps of the method can be executed, or one or more steps can be controlled and one or more steps can be executed.
  • One or more of the means may also be executed and / or controlled by the same unit.
  • one or more of the means may be formed by one or more processors.
  • a system which comprises one or more devices arranged to carry out and / or control the method according to the first aspect of the invention or means for carrying out and / or controlling the steps of the method according to the first aspect of the invention. Either all steps of the Method are controlled, or all steps of the method are executed, or one or more steps are controlled and one or more steps are executed.
  • expansion is understood to mean in particular a relaxation of natural gas, wherein after the expansion of the natural gas is at least under lower pressure than before expansion.
  • liquefied petroleum gas is understood to mean in particular liquefied natural gas, also referred to as liquid natural gas (LNG), in particular not the so-called liquefied petroleum gas (LPG), which for example is frequently replaced by automobiles, for example by means of a corresponding conversion of the liquefied natural gas Vehicle is usable as a fuel
  • a “gas storage” is understood to mean a natural gas storage. Such natural gas storage are particularly large, mostly underground
  • the gas network is for example a transport network in which natural gas with a predefined pressure of z. B. is transported about 30 bar.
  • the amount of energy that was used to increase the pressure prior to the storage of natural gas in the gas storage is achieved when the gas is exhausted.
  • the gas network eg., Transport network
  • this amount of energy, for the production of liquefied natural gas (LNG) is used or used.
  • a gas storage with, for example, two caverns with different pressures (eg 50 bar and 200 bar) or a cavern or storage in the pore rock (eg 200 bar) with a connection to the natural gas transport network (eg 30-50 bar) can be used for example objectively.
  • the Joule-Thompson effect can be used to generate cold and thus reduce the temperature of the natural gas. This resulting expansion energy is used in the storage or removal of natural gas objectively at least partially to produce liquefied petroleum gas (LNG).
  • the pressure reduction takes place in order to have a so-called constant system in the context of the production of liquefied gas, so that always with the one or more devices, the process in which as a result LPG is produced, can be performed.
  • the pressure reduction may be necessary, for example, since the prevailing pressure in the gas storage (z, B. cavern pressure) changes during the year. This can be done for example by external and naturally conditioned environmental influences. In particular, gas reservoirs designed as cavern storage are subject to such pressure fluctuations.
  • the pressure reduction can be carried out, for example, by means of a pressure regulating valve, an expander, or a vortex tube, to name just a few non-limiting examples.
  • the purification of the natural gas may include a drying of the natural gas. Such drying of the natural gas changes the natural gas such that sometimes water taken from the natural gas is taken out of the natural gas. The cleaning and drying of the natural gas can take place, for example, in a single step. Alternatively, the purification and drying of the natural gas may each be separate steps of the method according to the first aspect of the invention.
  • the purification and drying of the natural gas may be performed by a single device, or alternatively by two separate devices.
  • the order of the steps may be changed. Accordingly, for example, the first purification of the natural gas, and then its drying. Alternatively, you can
  • the cleaning and / or drying of the natural gas stored in the gas reservoir comprises or is carried out, for example, by plants which
  • Components such. As water and carbon dioxide, which the production of
  • the method further comprises:
  • Cooling of the purified natural gas prior to the production of the liquefied gas wherein the cooling of the purified natural gas by means of a first heat exchanger takes place and condenses, and wherein a first portion of the cooled natural gas is passed to a second heat exchanger and through
  • the cooling is done for example by means of a pre-cooling and
  • a differential pressure of at least 50 to 55, 51 to 54, 52 to 53, preferably at least 55 bar is required in order to be able to produce liquefied gas in a cost-effective manner using this process according to the first aspect of the invention.
  • This differential pressure can be found in subsurface spokes - as stated above.
  • the generation of the liquefied gas takes place, for example, such that no negative influence on the usual storage operation takes place.
  • an existing gas storage can take on new tasks in the liquefied gas generation in addition to its previous tasks in the gas network.
  • the expansion by which the liquefied gas is generated for example, such that the natural gas is cooled after the expansion so that it is in his Changes state of aggregation and accordingly changes from a gaseous state in a liquid state.
  • This state of aggregate change which is to
  • Gas storage stored natural gas is performed.
  • the generation of the liquefied gas takes place, for example, based on in the
  • Gas storage stored natural gas for example, to compensate for
  • the liquefied gas is generated after passing through at least two heat exchangers, in particular a Jouie-Thompson expansion of the natural gas.
  • the liquefied gas is generated by a total of two heat exchangers.
  • a temperature change of the natural gas used for producing LPG occurs at a pressure reduction.
  • a predetermined temperature about -160 ° C
  • the natural gas is liquefied, whereby the liquefied gas (LNG) is generated
  • the liquid gas produced is stored at least temporarily in a liquid gas storage
  • boil-off gas arising at least during storage must be removed from the storage tank.
  • the BOG can be used to refuel CNG (compressed natural gas) vehicles or fed back into the gas grid. Accordingly, produced liquefied gas should be continuously consumed, since during storage just this boil-off gas is produced
  • required refrigeration is at least partially also obtained based on that natural gas, which is to be stored on the one hand, and on the other hand to be generated from the liquefied gas (by a corresponding
  • the energy required for the generation which is needed especially for cooling the natural gas, so that the natural gas changes its state of aggregation from gaseous to liquid, whereby liquefied gas is generated.
  • An embodiment according to all aspects provides that the first part of the cooled natural gas can be ausssenbar after a reduction in pressure in a gas network
  • Reducing pressure in particular ensures that cold is created This cold is used, for example, to generate liquid gas.
  • a pressure reduction is also required in order to be able to store natural gas, which is stored in the gas storage, in a pipeline of the gas network.
  • the stored natural gas in the gas storage is brought, for example, by the pressure reduction to the pressure present in a gas network into which the natural gas is to be stored.
  • the storage of the generated liquefied gas causes leakage (eg, escape) of a quantity of natural gas, wherein the amount of natural gas exiting the liquefied gas storage by heating the stored liquefied gas is usable for further use.
  • boil-off gas fizzling instead of leaving this boil-off gas unused, for example by the boil-off gas fizzling, this can be used, for example, for further use.
  • this amount of natural gas escaping (or vaporizing) from a reservoir in which the generated LPG is stored may be subject to further use. For example, after a sometimes required
  • Pressure adjustment (eg by compression) of this vaporized natural gas are stored in the gas network.
  • Pressure adjustment eg by compression of this vaporized natural gas
  • Evaporated natural gas usually has a lower pressure than the pressure prevailing in the gas network connected to the gas storage, which includes the liquid gas storage. Accordingly, a compression of the natural gas may be necessary to be able to store this natural gas in the gas network can. Accordingly, a further embodiment according to all aspects, that the amount of natural gas for further use of a third heat exchanger for
  • Heating of natural gas is feedable (or is supplied).
  • the third heat exchanger heats, for example, natural gas before a storage of the stored natural gas in the gas storage in the gas network or in a pipeline of the gas network. Accordingly, the third heat exchanger, for example, z. B. connected via an interface with the gas network or the pipeline of the gas network.
  • the amount of liquid gas in a corresponding (eg mobile) memory for.
  • a corresponding (eg mobile) memory for.
  • the amount of gasified LPG from this mobile tank as a fuel to be supplied to a motor can be fed.
  • This amount may be used, for example, for vehicles (eg, trucks, locomotives, ships, to name just a few non-limiting examples).
  • the boil-off gas may also be used as fuel for traffic.
  • Gas storage are u. a. Underground storage, also referred to as Underground Gas Storage (UGS), where natural gas can be stored in natural or artificial cavities beneath the surface of the earth by means of such underground storage.
  • UGS Underground Gas Storage
  • Such gas reservoirs are, for example, aquifer and pore reservoirs,
  • Tube stores are medium sized Natural gas storage to compensate for fluctuations in demand, for example, tube storage is used to cover daily demand peaks, as they have high extraction and feed-in capacities.
  • LNG liquefied natural gas
  • the one or more devices are included in the gas storage or part of the gas storage.
  • the one or more devices that perform and / or control the method according to the first aspect are in particular in the immediate vicinity of the gas storage, or are even within the gas storage, which is in this case designed in particular as underground storage, arranged
  • one or more devices are arranged between the interface via which the gas storage can store stored natural gas (for example into a pipeline) and the interface via which natural gas stored in the gas storage can be stored out of the storage. Further details can be found in the "Detailed description of some exemplary
  • a further embodiment according to all aspects provides that the cooling is performed at least partially by cooling the natural gas by a refrigeration system.
  • the first part of the cooled natural gas is subject to a pressure increase by means of a compressor.
  • an amount of the natural gas, on which at least partially based on the generation of the liquefied gas is carried out for the withdrawal from the
  • Gas storage in the gas storage has too low pressure, the pressure of the natural gas can be increased by means of the compressor. Too low a pressure may arise, for example, that during evaporation of the liquefied gas, in which the natural gas is heated (in its temperature is increased by the storage), too much expanded. This may for example be the case when needed to produce the liquefied gas Cold to cool the natural gas could not be fully generated by expansion of natural gas. Accordingly, in this case, a further expansion of the natural gas take place in order to generate this required refrigeration for the production of the liquefied gas.
  • Heat exchanger s the first part of the cooled natural gas for compression by the compressor and / or for a discharge of the first part of the cooled natural gas in the gas network.
  • the temperature of the natural gas by the pressure of the natural gas to the gas network or to a connected to the gas storage pipeline into which the natural gas is stored, for example by means of the fourth heat exchanger, the temperature of the natural gas to the gas network or to a connected to the gas storage pipeline into which the natural gas is stored, for example by means of the fourth heat exchanger, the temperature of the natural gas to the gas network or to a connected to the gas storage pipeline into which the natural gas is stored, for example by means of the fourth heat exchanger, the temperature of the natural gas to the gas network or to a connected to the gas storage pipeline into which the natural gas is stored, for example by means of the fourth heat exchanger, the temperature of the natural gas to the gas network or to a connected to the gas storage pipeline into which the natural gas is stored, for example by means of the fourth heat exchanger, the temperature of the natural gas to the gas network or to a connected to the gas storage pipeline into which the natural gas is stored, for example by means of the fourth heat exchanger, the temperature of
  • the one or more devices together execute and / or control an objective method according to the first aspect of the invention.
  • the one or more devices together execute and / or control an objective method according to the first aspect of the invention.
  • the system comprises at least one natural gas storage facility, and at least one apparatus for producing liquefied petroleum gas, wherein the at least one apparatus for generating liquefied petroleum gas is adapted thereto or comprises corresponding means for carrying out a method according to the first aspect of the invention and / or to control.
  • the one device is for example a single device.
  • the method according to the first aspect of the invention is performed by a plurality of devices (i.e., at least two devices, e.g., each formed as plant parts).
  • such and / or includes such means to perform a natural gas purification eg, natural gas purification system
  • another device of the plurality of devices is, for example, configured and / or includes such means to generate a liquefied gas (eg
  • the apparatus for producing liquefied gas may comprise, for example, one or more of the following components i) to viii):
  • booster units eg compressor, or a booster with radiator
  • one or more stores for storage eg storage
  • Liquefied gas in a gas storage can be designed, for example, as follows:
  • a first pressure reduction is to be built or to use an existing one.
  • a natural gas cleaning and an optional drying plant, which, for. B. of the natural gas purification plant is included,] is to be erected;
  • a liquefaction plant is to be built
  • a container for the storage of LNG must be set up;
  • a bottling plant is to be set up (the use of a mobile LNG filling station and / or CNG filling station is optional);
  • Process step also be the corresponding step disclosed.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention
  • FIG. 2a, b are each a schematic representation of a first part of the embodiment of a system according to the invention shown in FIG. 6;
  • FIG. 6 is a schematic representation of a first part of the embodiment of a system according to the invention shown in FIG. 6;
  • FIG. 6 is a schematic representation of a first part of the embodiment of a system according to the invention shown in FIG. 6;
  • FIG. 6 is a schematic representation of a first part of the embodiment of a system according to the invention shown in FIG. 6;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second part of FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a third part of FIG. 6
  • Figure 5 is a schematic representation of a fourth part of the embodiment shown in Figure 6 of a system according to the invention, which has been expanded based on the part shown in Figure 4 ..;
  • Fig. 6 is a schematic representation of another embodiment of a
  • Fig. 7 is a flowchart of an embodiment of a method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention.
  • the system 100 includes a gas storage 110, a natural gas purification device 120, a liquefied gas production device 130, and an optional one
  • the devices 120 and 130 included in the system 100 are each devices according to the second aspect of the present invention.
  • natural gas is derived from the
  • Gas storage 110 stored out.
  • the natural gas to be spewed off is used by the
  • liquid gas is subsequently generated by the device 130, whereby the purified natural gas is cooled by supplying cold [cooling of the purified natural gas], whereby the purified natural gas changes the state of aggregation from gaseous to liquid, whereby liquefied gas (LNG) is generated becomes.
  • the liquid gas produced can optionally be stored or stored in a corresponding liquid gas storage.
  • Natural gas, that was not used for the production of liquefied gas can be in a gas network (not shown in Fig. 1), with which the gas storage 110 is connected, are stored out.
  • the natural gas not used to generate LPG may be re-stored in the gas storage 110. For this purpose, it may be necessary for the natural gas to be compressed for storage in the gas reservoir 110.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of another embodiment of a system according to the invention.
  • the system 600 comprises - analogous to the system 100 according to FIG. 1 - a
  • Gas storage 610 (in the present case a underground storage, which is designed as a cavern with a pressure of about 85 to 200 bar), a device for natural gas cleaning and natural gas drying 620, and a device for generating liquefied gas 630.
  • the system 600 further comprises a device for preheating natural gas and pressure reduction 615, a storage 640 for storage of the generated liquefied gas, as well as a connection to a pipeline 650 of a gas network (eg a transport network). Prior to the withdrawal of natural gas into the pipeline 650 may optionally be a natural gas measurement from a corresponding device for
  • Natural gas measurement 660 be performed.
  • the apparatus for producing liquefied gas is comprised by the gas reservoir 610 in such a way that generation of liquefied gas can be carried out, in particular in the context of the withdrawal of natural gas stored in the gas storage 610.
  • the present differential pressure which is used between the natural gas stored in the gas storage 610 and the required pressure of the natural gas for the withdrawal into the gas network or into the pipeline 650 of the gas network, via a
  • the apparatus 630 for producing liquefied gas in the present case comprises five
  • Heat Exchangers 630-1 through 630-5 a first Joule-Thompson Expansion 630-8, a second Joule-Thompson Expansion 630-9, a third Joule-Thompson Expansion 630-10, a chiller 630-6, and a compressor 630-6. 7
  • the device for preheating 615 comprises a heat exchanger by means of which the natural gas withdrawn from the gas reservoir 610 is preheated. After preheating, a first Joule-Thompson expansion, wherein the natural gas is reduced in pressure, z. B. from 200 bar in the stored state in the gas storage 610 to about 85 bar after performing the Joule-Thompson expansion.
  • the natural gas can be purified in the device 620 for natural gas purification.
  • the natural gas (or the volume or mass flow of the natural gas) is split up, a first part of the natural gas being conducted to a heat exchanger 630-2 and a second part of the natural gas to a heat exchanger 630-1 become.
  • the greater part of the mass flow (eg 75%) of the natural gas is present as the first part (to the heat exchanger 630-2), and the smaller part (eg 25%) as the second part (to the heat exchanger 630-1
  • the second part of the natural gas is cooled by means of the heat exchanger 630-1, the natural gas condensing to a temperature after cooling.
  • the refrigeration used by the heat exchanger 630-1 to cool the second portion of the split natural gas is based at least in part on the first portion of the split natural gas.
  • the first part of the split natural gas is by means of the heat exchanger 630-2 and
  • Natural gas measurement 660 be performed, for example, in the pipeline 650, since by energy required in the cooling by an expansion of the introduced into the heat exchangers 630-2, and 630-4 natural gas is related.
  • the expansion means that the natural gas, for example, has a pressure of about 30 bar, so that it can be fed into the pipeline.
  • FIG. 6 also shows the mass flow m passing through the system 600, which is initially generated by a pressure quantity control 615-3. As a result, there is a mass flow m at a constant pressure.
  • the mass flow m passes through the natural gas purification plant 620, which in the present case also performs natural gas drying.
  • This mass flow m is divided into the mass flows ml (about 25% of the total mass flow m) and 2 (about 75% of the total mass flow m).
  • the mass flow m2 serves as the first cooling for ml.
  • the mass flow 2 is pre-cooled by the heat exchangers 630-2 and 630-4 and brought to a low temperature by a refrigeration system.
  • the subsequent natural gas expansion 630-9 uses the cooled natural gas to cool the mass flow ml in the heat exchanger 630-1. Thereafter, the mass flow m2 is further heated via the heat exchanger 630-2 and led to gas purification in order to be used as regeneration in the
  • the mass flow ml cooled in the heat exchanger 630-1 condenses and divides into the mass flows m3 (about 15% of the total mass flow m) and m4 (about 10% of the total mass flow m).
  • the mass flow m4 will continue down cooled by expansion 630-10 and serves for the second cooling of the mass flow m3.
  • the mass flow m4 is mixed after heating in the heat exchanger 630-3, the BOG and heated via the heat exchanger 630-4 and by means of a
  • Compressor brought to the required pipeline pressure. From there, the mass flow m4 is supplied to the gas network 650 via a natural gas measurement.
  • the LNG can z.
  • the BOG be used for CNG refueling.
  • That part of the natural gas is further cooled by means of the refrigeration system 630-6, which obtains its energy for cooling, for example, from an external energy source (eg propylene).
  • this is carried out by means of the heat exchanger 630-5, which is connected to the refrigeration system 630-6.
  • This thus cooled natural gas is introduced after expansion in the heat exchanger 630-1, whereby, as already stated above, the second part of the divided natural gas can be cooled.
  • Heat exchanger 630-1 has already passed through.
  • the energy generated by this Joule-Thompson expansion 630-10 is utilized by the heat exchanger 630-3 to further cool the natural gas introduced into the heat exchanger 630-3.
  • the natural gas is usually not quite the temperature required for the production of liquefied gas (LNG), so that a further Joule-Thompson expansion 630-8 of the natural gas this in temperature reduced so that subsequently liquefied gas is generated.
  • This generated LPG may be stored in the LPG storage 640, for example.
  • Liquid gas reservoir 640 produces boil-off gas, denoted by the abbreviation BOG in FIG. 6. As can be seen from FIG. 6, this BOG can continue to be used. In the present case, this can be done after passing through the compressor 630-7 into the pipeline 650 the gas network are initiated or fed.
  • the produced liquefied gas is stored.
  • This storage can take place, for example, in such a way that a truck or a suitably designed container transported by the lorry is used as storage. In this way, the produced liquefied gas (LNG) can be transported, e.g. B. for further use.
  • the container used for transport must be tight and insulated.
  • the container is
  • a passive container which therefore in particular performs no active cooling of the stored liquefied gas. This enables in particular a flexible supply of various customer groups.
  • LNG production liquefied gas
  • the remaining approximately 15% (25% divided into 10% and 15%) of the natural gas are converted into liquefied petroleum gas. It is particularly advantageous that the quantities of natural gas used for refrigeration (eg about 85%) are not lost, but continue to be used can be stored, for example, after the cold production in the gas network. From there, the natural gas, for example, back into the gas storage, from the natural gas used to produce the liquefied gas
  • FIGS. 2a to 5 correspond to the reference numerals used in FIG. It is understood that this is not limiting to the subject matter. All of the entities shown in Figures 2a to 5 and used by the respective systems according to Figures 2a to 5 (e.g.
  • Preheating 615, natural gas cleaning and drying 620, liquefied gas production 630) may each be independent of one another according to FIGS. 2 a to 5 as well as of the entities of FIG. 6.
  • the entities shown schematically in Figures 2a to 6 may be the same, for example, and not the same, respectively.
  • FIG. 2a shows a schematic representation of a first part of the embodiment of a system according to the invention shown in FIG. Fig. 2b shows the part of the system shown in Fig. 2a, with respect to Fig. 2a after the pressure reduction arranged a heat exchanger which uses at least a portion of the gas before the pressure reduction for the corresponding heat exchange.
  • Aus Grande two pressure reductions are provided. The first one serves to generate a constant mass flow. After natural gas cleaning and drying, the second pressure reduction takes place, during which the expansion (expansion) causes cold.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second part of the embodiment of a system according to the invention shown in FIG. 6, which has been expanded on the basis of the part shown in FIG.
  • the condensed mass flow is cooled and condensed (see FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a third part of the embodiment of a system according to the invention shown in FIG. 6, which has been expanded on the basis of the part shown in FIG.
  • the mass flow condensed through the second mass flow is then expanded by a fourth pressure reduction.
  • the resulting cold of - 160 ° C is reached and LPG (LNG) can then be stored.
  • the BOG can z. B. are used for CNG refueling or re-stored in the gas storage.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a fourth part of the embodiment of a system according to the invention shown in FIG. 6, which has been expanded on the basis of the part shown in FIG.
  • FIG. 7 shows a flow chart of an embodiment of a method according to the invention.
  • the flowchart 700 is performed and / or controlled by the devices 120 and 130 of FIG. 1
  • a gas stored in a gas store (z, B. a gas storage formed as an underground storage, for example gas storage 110 according to FIG.
  • liquefied gas is generated based on the purified natural gas.
  • the generation of liquefied gas can be carried out and / or controlled, for example, by means of the apparatus for producing liquefied gas 130 according to FIG.
  • the production of the liquefied gas takes place in the context of
  • an expansion of the natural gas stored in the gas storage is required, wherein the natural gas stored in the gas storage is reduced in its pressure.
  • this is used to use at least part of the natural gas stored in the gas storage to generate liquefied gas.
  • the stored liquefied gases are stored: Storage of the liquefied gas in a separate store, which is for example covered by the gas storage Alternatively or additionally, the produced liquefied gas or at least a part of the produced liquefied gas can be stored in a container which is transportable a truck or train.
  • a container which is transportable a truck or train.
  • Embodiment encompassed feature - unless explicitly explained to the contrary in the present case not be understood that the feature for the function of the embodiment is essential or essential.
  • the sequence of the method steps described in this specification in the individual flowcharts is not mandatory, alternative sequences of the method steps are conceivable.
  • Process steps may be implemented in a variety of ways, such as implementation in software (by program instructions), hardware, or a combination of both to implement the method steps.

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Abstract

Es wird insbesondere ein Verfahren, durchgeführt von einer oder mehreren Vorrichtungen offenbart, das Verfahren umfassend: Reduzierung eines Drucks von in einem Gasspeicher gespeicherten Erdgas, wobei nach der Reduzierung das Erdgas einen vorbestimmten konstanten Druck aufweist; Reinigung von in einem Gasspeicher gespeicherten Erdgas; und Erzeugung von Flüssiggas basierend auf dem gereinigten Erdgas, wobei die Erzeugung des Flüssiggases im Rahmen der Ausspeicherung von in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgas in ein mit dem Gasspeicher verbundenes Gasnetz durchgeführt wird. Ferner werden eine Vorrichtung und ein System offenbart.

Description

Erzeugung von Flüssiggas in einem Gasspeicher
Gebiet
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen die Erzeugung von Flüssiggas in einem Gasspeicher.
Hintergrund
In Europa wird in den kommenden Jahren ein Zuwachs an Flüssiggas erwartet. In den Medien wird Flüssiggas als Brückentechnologie bei der Dekarbonisierung gehandelt. Besonders im Fernverkehr wird Flüssiggas als möglicher Ersatz für Dieselkraftstoffe genannt Sofern Flüssiggas als Alternativkraftstoff zum Diesel, für den
Schwerlastverkehr oder auch für die Schifffahrt [insbesondere die Binnenschifffahrt) an Akzeptanz gewinnt, wäre ein technisches Versorgungskonzept wünschenswert.
Flexible Versorgung diverser Kundengruppen (z. B. Binnenschifffahrt, Tankstellen für den Schwerlastverkehr, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen) mit Flüssiggas als Brennstoff wäre wünschenswert, wobei insbesondere wegfallende Erdgasmengen in Gasnetzen und Handel reduziert werden könnten.
Die konventionelle Erzeugung von Flüssiggas ist sehr energieintensiv. Wesentlicher Kostentreiber sind die Betriebskosten. Bedingt durch die Kosten findet Flüssiggas als Energieträger bisher nur in ausgewählten Nischen Anwendung.
Des Weiteren ist bekannt, dass bei der Auslagerung von Erdgas in einem Gasspeicher entstehende Kälte kostenintensiv und ungenutzt vernichtet wird.
Es wäre wünschenswert, eine Lösung bereitstellen zu können, um Flüssiggas kostenoptimiert erzeugen zu können. Zusammenfassung einiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik liegt dem vorliegenden Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine Lösung bereitzustellen, um Flüssiggas möglichst kostengünstig erzeugen zu können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Gemäß einem ersten beispielhaften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren, insbesondere zur Erzeugung von Flüssiggas, durchgeführt durch eine oder mehrere Vorrichtungen beschrieben, das Verfahren umfassend:
Reduzierung eines Drucks von in einem Gasspeicher gespeicherten Erdgas, wobei nach der Reduzierung das Erdgas einen vorbestimmten konstanten Druck aufweist;
Reinigung von in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgas; und
Erzeugung von Flüssiggas basierend auf dem gereinigten Erdgas, wobei die Erzeugung des Flüssiggases im Rahmen der Ausspeicherung von in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgas in ein mit dem Gasspeicher verbundenes Gasnetz durchgeführt wird.
Benötigt wird ein Differenzdruck von etwa 55 bar, um Erdgas als Ausgangsmaterial in Flüssiggas durch eine Expansion umzuwandeln. Dieser Differenzdruck ist regelmäßig bereits als Unterschied von in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgas und einer Pipeline eines Transportnetzes zum Transport des Erdgases z. B. zu Verbrauchern vorhanden. Um Flüssiggas kostenoptimiert erzeugen zu können, wird folglich die bestehende Druckdifferenz in einem Gasspeicher genutzt.
Das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt kann insbesondere von einer Vorrichtung (z. B. Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas) durchgeführt werden. Das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt kann ferner insbesondere von mehreren Vorrichtungen, z. B. einer Vorrichtung zur Reinigung von Erdgas und einer weiteren Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas zusammen durchgeführt werden. Die eine oder mehreren Vorrichtungen sind zur Ausführung und/oder Steuerung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung eingerichtet oder umfassen jeweilige Mittel zur
Ausführung und/oder Steuerung der Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Für den Fall, dass das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung von einer oder mehreren Vorrichtungen (z. B. Vorrichtung zur Reinigung von Erdgas und einer weiteren Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas) zusammen durchgeführt wird, können die jeweiligen Vorrichtungen entsprechend jeweilige Mittel zur Ausführung und/oder Steuerung der jeweils von der entsprechenden Vorrichtung (z. B.
Vorrichtung zur Reinigung von Erdgas oder einer weiteren Vorrichtung zur
Erzeugung von Flüssiggas) durchgeführten Schritte umfassen. Beispielsweise werden von einer der Vorrichtungen nicht alle Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchgeführt
Gemäß einem zweiten beispielhaften Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart, die zur Ausführung und/oder Steuerung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung eingerichtet oder jeweilige Mittel zur Ausführung und/oder Steuerung der Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Dabei können entweder alle Schritte des Verfahrens gesteuert werden, oder alle Schritte des Verfahrens ausgeführt werden, oder ein oder mehrere Schritte gesteuert und ein oder mehrere Schritte ausgeführt werden. Ein oder mehrere der Mittel können auch durch die gleiche Einheit ausgeführt und/oder gesteuert werden. Beispielsweise können ein oder mehrere der Mittel durch einen oder mehrere Prozessoren gebildet sein.
Gemäß einem dritten beispielhaften Aspekt der Erfindung wird ein System offenbart, das eine oder mehrere Vorrichtungen umfasst, die eingerichtet sind zur Ausführung und/oder Steuerung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder Mittel zur Ausführung und/oder Steuerung der Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweisen. Dabei können entweder alle Schritte des Verfahrens gesteuert werden, oder alle Schritte des Verfahrens ausgeführt werden, oder ein oder mehrere Schritte gesteuert und ein oder mehrere Schritte ausgeführt werden.
Diese drei Aspekte der vorliegenden Erfindung weisen u. a. die nachfolgend beschriebenen - teilweise beispielhaften - Eigenschaften auf.
Unter dem Begriff„Expansion" wird gegenständlich insbesondere eine Entspannung von Erdgas verstanden, wobei nach der Expansion das Erdgas zumindest unter geringerem Druck steht als vor der Expansion.
Unter dem Begriff„Flüssiggas" wird gegenständlich insbesondere Flüssigerdgas, auch mit Liquid Natural Gas (LNG) bezeichnet, verstanden. Insbesondere fällt hierrunter nicht das sogenannte Liquified Petroleum Gas (LPG), das beispielsweise häufig von PKWs z. B. durch eine entsprechende Umrüstung des Fahrzeugs als Brennstoff nutzbar ist
Unter einem„Gasspeicher“ wird gegenständlich ein Erdgasspeicher verstanden. Derartige Erdgasspeicher sind insbesondere große, meist unterirdische
Speicheranlagen, mit denen beispielsweise jahreszeitliche Bedarfsschwankungen durch ein Ausspeichem von zuvor in dem Speicher eingespeichertem Erdgas möglich ist.
Das Gasnetz ist beispielsweise ein Transportnetz, in dem Erdgas mit einem vordefinierten Druck von z. B. etwa 30 bar transportiert wird.
In einem Gasspeicher liegt insbesondere ein ausreichender Druckunterschied (Differenzdruck Dr; auch mit delta p bezeichnet) zwischen dem Erdgas, das in dem Gasspeicher gespeichert ist und dem Gasnetz, in das gespeichertes Erdgas von dem Gasspeicher ausgespeichert werden kann, vor, um eine Erzeugung von Flüssiggas (LNG) in derartigen Gasspeichern im Rahmen der Ausspeicherung durchführen zu können.
Derart ist es möglich, Flüssiggas durch eine Gasexpansion in einem Gasspeicher zu erzeugen. Erzeugtes Flüssiggas kann zudem zumindest temporär gelagert werden.
Diejenige Energiemenge, die zur Druckerhöhung vor der Einspeicherung von Erdgas in den Gasspeicher (z. B. ein als Kaverne ausgebildeter U ntergrundspeicher) aufgewendet wurde, geht bei einem Ausspeichem des Gases z. B. in das Gasnetz (z. B. Transportnetz) nicht gänzlich verloren, da bei einem Durchführen des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung diese Energiemenge , für die Erzeugung von Flüssiggas (LNG) eingesetzt bzw. genutzt wird.
Der Erzeugung von Flüssiggas, insbesondere durch eine Expansion von Erdgas, das in einem Gasspeicher gespeichert ist, liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der
Druckunterschied, z. B. in Kavernen großer Gasspeicher oder bei der Auslagerung ins Transportnetz zur Erzeugung von Flüssigerdgas nutzbar ist. Ein Gasspeicher mit beispielsweise zwei Kavernen mit unterschiedlichen Drücken (z. B. 50 bar und 200 bar) oder eine Kaverne bzw. Speicher im Porengestein (z. B. 200 bar) mit einem Anschluss an das Erdgastransportnetz (z. B. 30-50 bar) kann beispielsweise gegenständlich genutzt werden. Bei der Expansion (d.h. Entspannung) von der einen in die andere Kaverne oder in das Erdgastransportnetz kann der Joule-Thompson Effekt zur Erzeugung von Kälte und damit der Reduzierung der Temperatur des Erdgases genutzt werden. Diese dabei entstehende Expansionsenergie wird bei der ümlagerung oder Auslagerung von Erdgas gegenständlich zumindest teilweise dazu genutzt, Flüssiggas (LNG) herzustellen. Da eine derartige Umlagerung und/oder Expansion in das Transportnetz im regelmäßigen Betrieb des Gasspeichers durchgeführt wird, kann folglich das Flüssiggas insbesondere kostengünstig erzeugt werden. Die Druckreduzierung erfolgt, um ein sogenanntes konstantes System im Rahmen der Erzeugung von Flüssiggas vorliegen zu haben, so dass stets mit der einen oder den mehreren Vorrichtungen das Verfahren, bei dem als Ergebnis Flüssiggas erzeugt ist, durchgeführt werden kann. Die Druckreduzierung kann beispielsweise erforderlich sein, da sich der herrschende Druck in dem Gasspeicher (z, B. Kavernendruck) im Laufe des Jahres verändert. Dies kann beispielsweise durch äußere und natürlich bedingte Umwelteinflüsse geschehen. Insbesondere unterliegen als Kavernenspeicher ausgebildete Gasspeicher derartigen Druckschwankungen. Die Druckreduzierung kann beispielsweise mittels eines Druckregelventil, eines Expanders, oder eines Wirbelrohrs durchgeführt werden, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen. Die Reinigung des Erdgases kann eine Trocknung des Erdgases umfassen. Eine derartige Trocknung des Erdgases verändert das Erdgas derart, dass mitunter von dem Erdgas umfasstes Wasser aus dem Erdgas rausgebracht wird. Die Reinigung und die Trocknung des Erdgases können beispielsweise in einem einzigen Schritt erfolgen. Alternativ können die Reinigung und die Trocknung des Erdgases jeweils separate Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung sein.
Entsprechend kann die Reinigung und die Trocknung des Erdgases von einer einzigen Vorrichtung, oder alternativ von zwei separaten Vorrichtungen durchgeführt werden. Für den Fall, dass die Reinigung und die Trocknung des Erdgases als Schritte getrennt voneinander durchgeführt werden, kann die Reihenfolge der Schritte beispielsweise verändert werden. Entsprechend kann beispielsweise zuerst die Reinigung des Erdgases erfolgen, und anschließend dessen Trocknung. Alternativ kann
beispielsweise zuerst die Trocknung des Erdgases erfolgen, und anschließend dessen Reinigung.
Die Reinigung und/oder die Trocknung des in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgases umfasst oder wird beispielsweise von Anlagen durchgeführt, die
Komponenten wie z. B. Wasser und Kohlendioxid, welche die Erzeugung von
Flüssiggas erschweren, dem Erdgas entziehen. Dies ermöglicht eine stabile anschließende Erzeugung des Flüssiggases. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung nach allen Aspekten umfasst das Verfahren ferner:
Kühlen des gereinigten Erdgases vor der Erzeugung des Flüssiggases, wobei das Kühlen des gereinigten Erdgases mittels eines ersten Wärmetauschers erfolgt und dabei kondensiert, und wobei ein erster Teil des gekühlten Erdgases an einen zweiten Wärmetauscher geleitet wird und durch
Unterkühlung und Expansion Flüssiggas erzeugt wird; und
wobei das Kühlen des Erdgases durch eine Expansion mittels eines
Differenzdrucks, der bei einem Einspeichern des in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgases aufgebracht wird, erfolgt
Die Kälteerzeugung erfolgt beispielsweise mittels einer Vorkühlung und
Erdgasexpansion. Zur Erzeugung des Flüssiggases, wird ein Differenzdruck von mindestens 50 bis 55, 51 bis 54, 52 bis 53, bevorzugt mindestens 55 bar benötigt, um mit diesem Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung insbesondere kostengünstig Flüssiggas erzeugen zu können. Dieser Differenzdruck kann bei Untergrundspeichem - wie vorstehend ausgeführt - vorgefunden werden.
Die Erzeugung des Flüssiggases findet beispielsweise derart statt, dass kein negativer Einfluss auf den gewöhnlichen Speicherbetrieb stattfindet.
Außer der Stellfläche für die nachzurüstende Vorrichtung bzw. Vorrichtungen (z. B. Anlagen und/oder Komponenten) findet im Gegensatz zur konventionellen Flüssiggas Produktion kein weiterer Landschaftsverbrauch statt.
Mit der Flüssiggas-Erzeugung im Gasspeicher (z. B. Untergrundspeicher) kann ein bestehender Gasspeicher zusätzlich zu seinen bisherigen Aufgaben im Gasnetz noch neue Aufgaben in der Flüssiggas-Erzeugung übernehmen.
Die Expansion, durch die das Flüssiggas erzeugt wird, ist beispielsweise derart, dass das Erdgas nach der Expansion derart gekühlt ist, dass es sich in seinem Aggregatzustand verändert und entsprechend von einem gasförmigen Zustand in einem flüssigen Zustand wechselt. Diese Aggregatszustandsänderung, die zur
Erzeugung des Flüssiggases notwendig ist, erfolgt etwa bei einer Temperatur von - 160°C. Die Kühlung des Erdgases zur Erreichung dieser Temperatur erfolgt zumindest teilweise mittels der Expansion. Es ist vorgesehen, dass dieser Differenzdruck bereits bei der Einspeicherung von Erdgas in den Gasspeicher entsteht Durch die
Verlagerung der Erzeugung des Flüssiggases in einen Prozess der Ausspeicherung von Erdgas aus dem Gasspeicher kann die bereits aufgewendete Energie, um Erdgas bei einem gegenüber dem Gasnetz erhöhten Druck in dem Gasspeicher komprimiert (d.h. im Volumen verringert) einspeichern zu können, zur Erzeugung von Flüssiggas verwendet werden. Diese Energie würde ansonsten bei einer gewöhnlichen
Ausspeicherung von Erdgas aus dem Gasspeicher durch die Expansion des Erdgases zur Angleichung des Drucks, den das Erdgas in dem Gasspeicher aufweist, zu dem Druck des Gasnetzes, ungenutzt vernichtet werden.
Eine Ausgestaltung gemäß allen Aspekten sieht vor, dass die Erzeugung des
Flüssiggases im Wesentlichen simultan zu einer Ausspeicherung von in dem
Gasspeicher gespeicherten Erdgas durchgeführt wird.
Die Erzeugung des Flüssiggases erfolgt beispielsweise basierend auf in dem
Gasspeicher gespeichertem Erdgas, das beispielsweise zur Ausgleichung von
Verbrauchsschwankungen in dem Gasnetz in das Gasnetz ausgespeichert werden soll.
Der gewöhnliche Betrieb des zur Erzeugung des Flüssiggases verwendeten
Gasspeichers wird folglich nicht gestört.
Eine weitere Ausgestaltung gemäß allen Aspekten sieht vor, dass
wobei das Flüssiggas nach Durchlaufen von zumindest zwei Wärmetauschern, wobei insbesondere eine Jouie-Thompson Expansion des Erdgases durchführt, erzeugt ist.
Insbesondere wird das Flüssiggas durch insgesamt zwei Wärmetauscher erzeugt. Bei der Joule-Thompson Expansion erfolgt eine T emperaturänderung des Erdgases, das zur Erzeugung von Flüssiggas verwendet wird, bei einer Druckminderung. In der Folge bei Unterschreiten einer vorbestimmten Temperatur (etwa -160°C) bleibt das Erdgas verflüssigt, wodurch das Flüssiggas (LNG) erzeugt ist
In einer Ausgestaltung gemäß allen Aspekten ist das erzeugte Flüssiggas in einem Flüssiggasspeicher zumindest temporär gespeichert
Erzeugtes Flüssiggas kann insbesondere zumindest temporär gelagert werden. Nach dieser temporärer Speicherung muss zumindest bei der Lagerung entstehendes Boil- Off-Gas (BOG) aus dem Speicher weggeschafft werden. Das BOG kann zur Betankung von CNG (Compressed Natural Gas) -Fahrzeugen verwendet oder ins Gasnetz zurückgespeist werden. Entsprechend sollte erzeugtes Flüssiggas kontinuierlich verbraucht werden, da bei Lagerung eben dieses Boil-Off-Gas entsteht
In einer weiteren Ausgestaltung gemäß allen Aspekten wird zur Erzeugung des Flüssiggases benötigte Kälte zumindest teilweise basierend auf demjenigen Erdgas erzeugt, das zum einen ausgespeichert werden soll, und zum anderen aus dem Flüssiggas erzeugt werden soll.
Entsprechend wird benötigte Kälte zumindest teilweise ebenfalls basierend auf demjenigen Erdgas gewonnen, das zum einen ausgespeichert werden soll, und zum anderen aus dem Flüssiggas erzeugt werden soll (durch eine entsprechende
Umwandlung zumindest eines Teils des zweiten Teils des gekühlten Erdgases).
Entsprechend wird die zur Erzeugung notwendige Energie, die insbesondere zum Kühlen des Erdgases benötigt wird, so dass das Erdgas seinen Aggregatzustand von gasförmig in flüssig ändert, wodurch Flüssiggas erzeugt wird. Eine Ausgestaltung gemäß allen Aspekten sieht vor, dass der erste Teil des gekühlten Erdgases nach einer Druckreduzierung in ein Gasnetz ausspeicherbar ist Die
Druckreduzierung sorgt insbesondere dafür, dass Kälte entsteht Diese Kälte wird beispielsweise genutzt um Flüssiggas zu erzeugen. Eine Druckreduzierung ist zudem erforderlich, um Erdgas, das in dem Gasspeicher gespeichert ist, in eine Pipeline des Gasnetzes ausspeichern zu können. Das in dem Gasspeicher gespeicherte Erdgas wird beispielsweise durch die Druckreduzierung auf den Druck gebracht, der in einem Gasnetz vorliegt, in das das Erdgas ausgespeichert werden soll.
In einer Ausgestaltung gemäß allen Aspekten bedingt die Speicherung des erzeugten Flüssiggases ein Austreten (z. B. entweichen) einer Menge von Erdgas, wobei die Menge von Erdgas, die durch Erwärmung des gespeicherten Flüssiggases aus dem Flüssiggasspeicher austritt, zur weiteren Nutzung nutzbar ist.
Bei der Lagerung von Flüssiggas erhöht sich die Temperatur des gelagerten
Flüssiggases. Diese Temperaturerhöhung des gelagerten Flüssiggases führt zu einem Entweichen zumindest eines Teils des gelagerten Flüssiggases, das auch als sogenanntes Boil-Off-Gas (BOG) bezeichnet wird.
Anstatt dieses Boil-Off-Gas ungenutzt zu lassen, beispielsweise indem das Boil-Off-Gas verpufft, kann dieses beispielsweise zur weiteren Nutzung nutzbar sein.
Diese Menge von Erdgas, die aus einem Speicher, in dem das erzeugte Flüssiggas gespeichert ist, entweicht (bzw. verdampft), kann beispielsweise einer weiteren Nutzung unterliegen. Beispielsweise kann nach einer mitunter erforderlichen
Druckanpassung (z. B. durch eine Kompression) dieses verdampfte Erdgas in das Gasnetz ausgespeichert werden. Dabei weist aus einem Flüssiggasspeicher
verdampftes Erdgas in der Regel einen geringeren Druck auf, als derjenige Druck, der in dem an den Gasspeicher, der den Flüssiggasspeicher umfasst, angeschlossenen Gasnetz herrscht. Entsprechend kann eine Kompression des Erdgases notwendig sein, um dieses Erdgas in das Gasnetz ausspeichern zu können. Entsprechend sieht eine weitere Ausgestaltung gemäß allen Aspekten vor, dass die Menge von Erdgas zur weiteren Nutzung einem dritten Wärmetauscher zur
Erwärmung von Erdgas zufuhrbar ist (bzw. zugeführt wird).
Der dritte Wärmetauscher erwärmt beispielsweise Erdgas vor einer Ausspeicherung des in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgases in das Gasnetz bzw. in eine Pipeline des Gasnetzes. Entsprechend ist der dritte Wärmetauscher beispielsweise, z. B. über eine Schnittstelle mit dem Gasnetz bzw. der Pipeline des Gasnetzes verbunden.
Eine Ausgestaltung gemäß allen Aspekten sieht vor, dass eine Menge von Flüssiggas zur weiteren Nutzung als Brennstoff nutzbar ist
Hierzu kann beispielsweise die Menge von Flüssiggas in einem entsprechenden (z. B. mobilen) Speicher, z. B. nach der Art eines Tanks, gespeichert werden, so dass die Menge von vergastem Flüssiggas aus diesem mobilen Tank als zu brauchender Brennstoff einem Motor zuführbar ist. Diese Menge kann beispielsweise für Fahrzeuge (z. B. LKW, Lokomotive, Schiffe, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen) genutzt werden.
Das Boil-Off-Gas kann beispielsweise ferner als Brennstoff für den Verkehr eingesetzt werden.
In einer Ausgestaltung gemäß allen Aspekten ist der Gasspeicher ein
Untergrundgasspeicher.
Gasspeicher sind u. a. Untergrundspeicher, auch als Underground Gas Storage (UGS) bezeichnet, wobei Erdgas in natürlichen oder künstlichen Hohlräumen unter der Erdoberfläche mittels derartiger Untergrundspeicher gespeichert werden kann.
Derartige Gasspeicher sind beispielsweise Aquifer- und Porenspeicher,
Kavernenspeicher oder auch Röhrenspeicher. Röhrenspeicher sind mittelgroße Erdgasspeicher für den Ausgleich von Bedarfsschwankungen, Röhrenspeicher werden beispielsweise zum Abdecken von täglichen Abnahmespitzen verwendet, da sie über hohe Aus- und Einspeiseleistungen verfügen. ln dem Untergrundspeicher liegt ein ausreichender Druckunterschied (zwischen dem Erdgas, das in dem Untergrundspeicher gespeichert ist und dem Gasnetz, in das gespeichertes Erdgas von dem Untergrundspeicher aus gespeichert werden kann), vor, um eine Erzeugung von Flüssiggas (LNG) in derartigen Gasspeichern durchführen zu können.
In einer weiteren Ausgestaltung gemäß allen Aspekten sind die eine oder mehreren Vorrichtungen von dem Gasspeicher umfasst oder Teil des Gasspeichers.
Die eine Vorrichtung oder die mehreren Vorrichtungen, die das Verfahren nach dem ersten Aspekt durchführen und/oder steuern, sind insbesondere in unmittelbarer Nähe von dem Gasspeicher umfasst, oder sind sogar innerhalb des Gasspeichers, der in diesem Fall insbesondere als Untergrundspeicher ausgebildet ist, angeordnet Die eine Vorrichtung oder die mehreren Vorrichtungen sind beispielsweise zwischen der Schnittstelle, über die der Gasspeicher gespeichertes Erdgas ausspeichern kann (z. B. in eine Pipeline), und der Schnittstelle, über die in dem Gasspeicher gespeichertes Erdgas aus der Bevorratung ausgespeichert werden kann, angeordnet. Weitere Details hierzu sind dem Abschnitt„Detaillierte Beschreibung einiger beispielhafter
Ausführungsformen der Erfindung" zu entnehmen.
Eine weitere Ausgestaltung gemäß allen Aspekten sieht vor, dass das Kühlen zumindest teilweise durch ein Kühlen des Erdgases durch eine Kälteanlage durchgeführt wird.
In einer Ausgestaltung gemäß allen Aspekten unterliegt der erste Teil des gekühlten Erdgases mittels eines Kompressors einer Druckerhöhung. Für den Fall, dass eine Menge des Erdgases, auf der zumindest teilweise basierend die Erzeugung des Flüssiggases durchgeführt wird, zur Ausspeicherung aus dem
Gasspeicher in den Gasspeicher einen zu geringen Druck aufweist, kann mittels des Kompressors der Druck des Erdgases erhöht werden. Ein zu geringer Druck kann beispielsweise dadurch entstehen, dass während der Verdampfung des Flüssiggases, bei der das Erdgas erwärmt wird (in seiner Temperatur durch die Lagerung erhöht wird), zu stark expandiert Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die zur Erzeugung des Flüssiggases benötigte Kälte zum Kühlen des Erdgases noch nicht vollständig durch Expansion des Erdgases erzeugt werden konnte. Entsprechend kann in diesem Fall eine weitere Expansion des Erdgases stattfinden, um diese benötigte Kälte zur Erzeugung des Flüssiggases zu erzeugen.
In einer weiteren Ausgestaltung gemäß allen Aspekten erwärmt ein vierter
Wärmetauscher den ersten Teil des gekühlten Erdgases für eine Kompression durch den Kompressor und/oder für ein Ausspeichern von dem ersten Teil des gekühlten Erdgases in das Gasnetz.
Insbesondere um den Druck des Erdgases an das Gasnetz bzw. an eine mit dem Gasspeicher verbundene Pipeline, in die das Erdgas ausgespeichert wird, kann beispielsweise mittels des vierten Wärmetauschers die Temperatur des
auszuspeichernden Erdgases erhöht werden. Dies bedingt mittelbar ebenfalls eine Änderung des Drucks, unter dem das Erdgas steht, so dass entsprechend in der Folge durch das Erwärmen der Druck des auszuspeichernden Erdgases an denjenigen Druck des Gasnetzes bzw. der Pipeline angepasst wird bzw. ist.
In einer Ausgestaltung nach dem dritten Aspekt der Erfindung ausführen und/oder steuern die eine Vorrichtung oder die mehreren Vorrichtungen zusammen ein gegenständliches Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung. In einer weiteren Ausgestaltung nach dem dritten Aspekt der Erfindung sind die eine
Vorrichtung oder die mehreren Vorrichtungen nach dem zweiten Aspekt der
Erfindung ausgebildet
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach den dritten Aspekt umfasst das System zumindest eine Erdgasspeicheranlage, und zumindest eine Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas, wobei die zumindest eine Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas dazu eingerichtet ist oder entsprechende Mittel umfasst, ein Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung durchzuführen und/oder zu steuern.
Die eine Vorrichtung ist beispielsweise eine einzelne Vorrichtung. Alternativ wird das Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung von mehreren Vorrichtungen (d.h. mindestens zwei Vorrichtungen, z. B. jeweils ausgebildet als Anlagenteile)
durchgeführt und/oder gesteuert Eine der mehreren Vorrichtungen ist
beispielsweise derart ausgebildet und/oder umfasst derartige Mittel, um eine Erdgasreinigung (z. B. Erdgasreinigungsanlage) auszuführen, und eine weitere Vorrichtung der mehreren Vorrichtungen ist beispielsweise derart ausgebildet und/oder umfasst derartige Mittel, um eine Flüssiggaserzeugung (z. B. eine
Flüssiggaserzeugungsanlage) auszuführen.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas kann beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Komponenten i) bis viii) umfassen:
i) Einen oder mehrere Wärmetauscher;
ii) Einen oder mehrere Druckminderer;
iii) Einen oder mehrere Druckerhöher (z. B. Kompressor, oder ein Druckerhöher mit Kühler);
iv) Eine oder mehrere Kälteanlagen;
v) Eine oder mehrere Speicher zur Speicherung (z. B. Lagerung) von erzeugtem Flüssiggas; vi) Eine oder mehrere Schnittstelle zur Ausspeicherung von während der
Erzeugung des Flüssiggases verwendetem Erdgas in ein Gasnetz (z. B.
Verteilnetz, und/oder Transportnetz);
vii) Einen oder mehrere Reinigungsanlagen; und
viii) eine oder mehrere Trocknungsanlagen
Ein möglicher, grundsätzlicher Aufbau einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Flüssiggas in einem Gasspeicher (z. B. Untergrundspeicher) kann beispielsweise wie folgt ausgestaltet sein:
Um z. B. den Untergrundspeicher für die Erzeugung von Flüssiggas insbesondere vollständig zu ertüchtigen, sollten folgende Anlagen und Komponenten installiert werden:
Eine erste Druckreduzierung ist zu errichten oder eine vorhandene zu nutzen Eine Erdgasreinigungs- und eine optionale Trocknungsanlage, die z. B. von der Erdgasreinigungsanlage umfasst ist,] ist zu errichten;
Eine Verflüssigungsanlage ist zu errichten;
Ein Behälter für die Lagerung von LNG ist aufzustellen;
Eine Abfüllanlage ist aufzubauen (der Einsatz einer mobilen LNG Tankstelle und/ oder CNG-Tankstelle ist optional möglich); und
Schließlich sind Verrohrungen und Steuerung, auch der bestehenden
Komponenten anzupassen.
Entsprechend verfügen beispielsweise heutige Untergrundspeicher bereits über zumindest einen Teil der nötigen Infrastruktur.
Die zuvor in dieser Beschreibung beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden.
Insbesondere sollen beispielhafte Ausgestaltungen in Bezug auf die unterschiedlichen Aspekten offenbart verstanden werden. Insbesondere sollen durch die vorherige oder folgende Beschreibung von
Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen eines Verfahrens auch entsprechende Mitte! zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln einer Vorrichtung zur Durchführung eines
Verfahrensschrittes auch der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.
Weitere vorteilhafte beispielhafte Ausgestaltungen sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. Die Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches dienen. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept beispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil erachtet werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung;
Fig. 2a, b jeweils eine schematische Darstellung eines ersten Teils des gemäß Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung;
Fig.3 eine schematische Darstellung eines zweiten Teils des gemäß Fig.6
gezeigten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, welches basierend auf dem in Fig. 2 gezeigten Teils erweitert wurde;
Fig.4 eine schematische Darstellung eines dritten Teils des gemäß Fig.6
gezeigten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, welches basierend auf dem in Fig. 3 gezeigten Teils erweitert wurde; Fig.5 eine schematische Darstellung eines vierten Teils des gemäß Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, welches basierend auf dem in Fig.4 gezeigten Teils erweitert wurde;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Systems gemäß der Erfindung; und
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung.
Das System 100 umfasst einen Gasspeicher 110, eine Vorrichtung zur Erdgasreinigung 120, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas 130, und eine optionale
Vorrichtung zur Speicherung bzw. Lagerung des erzeugten Flüssiggases 140.
Die von dem System 100 umfassten Vorrichtungen 120 und 130 sind insbesondere jeweils Vorrichtungen nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. ln beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung wird Erdgas von dem
Gasspeicher 110 ausgespeichert. Das auszuspeichemde Erdgas wird von der
Erdgasreinigung 120 gereinigt. Auf Basis des gereinigten Erdgases wird anschließend von der Vorrichtung 130 Flüssiggas erzeugt, wobei das gereinigte Erdgas durch ein Zuführen von Kälte [Kühlen des gereinigten Erdgases) gekühlt wird, wodurch das gereinigte Erdgas den Aggregatzustand von gasförmig in flüssig wechselt, wodurch Flüssiggas (LNG) erzeugt wird. Anschließend kann das erzeugte Flüssiggas optional in einem entsprechenden Flüssiggasspeicher gelagert bzw. gespeichert werden. Erdgas, dass nicht zur Erzeugung von Flüssiggas verwendet wurde, kann in ein Gasnetz (in Fig. 1 nicht dargestellt), mit dem der Gasspeicher 110 verbunden ist, ausgespeichert werden. Alternativ kann das nicht zur Erzeugung von Flüssiggas verwendete Erdgas erneut in den Gasspeicher 110 eingespeichert werden. Hierzu kann es erforderlich sein, dass das Erdgas zur Einspeicherung in den Gasspeicher 110 komprimiert werden muss.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung.
Das System 600 umfasst - analog zu dem System 100 gemäß Fig. 1 - einen
Gasspeicher 610 (vorliegend einen Untergrundspeicher, der als Kaverne ausgebildet ist mit einem Druck von etwa 85 bis 200 bar), eine Vorrichtung zur Erdgasreinigung und einer Erdgastrocknung 620, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas 630. Das System 600 umfasst ferner eine Vorrichtung zur Vorwärmung von Erdgas und Druckreduzierung 615, einen Speicher 640 zur Speicherung bzw. Lagerung des erzeugten Flüssiggases, sowie einen Anschluss an eine Pipeline 650 eines Gasnetzes (z. B. ein Transportnetz). Vor der Ausspeicherung von Erdgas in die Pipeline 650 kann optional eine Erdgasmessung von einer entsprechenden Vorrichtung zur
Erdgasmessung 660 durchgeführt werden.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas ist derart von dem Gasspeicher 610 umfasst, dass insbesondere im Rahmen der Ausspeicherung von in dem Gasspeicher 610 gespeichertem Erdgas eine Erzeugung von Flüssiggas durchführbar ist. Dafür wird der vorliegende Differenzdruck, der zwischen dem in dem Gasspeicher 610 gespeicherten Erdgas und dem benötigten Druck des Erdgases für die Ausspeicherung in das Gasnetz bzw. in die Pipeline 650 des Gasnetzes dazu genutzt, über eine
Expansion des Erdgases dem Erdgas Kälte zuzuführen, so dass in der Folge Flüssiggas (LNG) erzeugt wird. Die Vorrichtung 630 zur Erzeugung von Flüssiggas umfasst vorliegend fünf
Wärmetauscher 630-1 bis 630-5, eine erste Joule-Thompson Expansion 630-8, eine zweite Joule-Thompson Expansion 630-9, eine dritte Joule-Thompson Expansion 630- 10, eine Kälteanlage 630-6, sowie einen Kompressor 630-7
Die Vorrichtung zur Vorwärmung 615 umfasst einen Wärmetauscher mittels dem aus dem Gasspeicher 610 entnommenes Erdgas vorgewärmt wird. Nach der Vorwärmung erfolgt eine erste Joule-Thompson Expansion, wobei das Erdgas in seinem Druck reduziert wird, z. B. von 200 bar in dem eingespeicherten Zustand in dem Gasspeicher 610 auf etwa 85 bar nach dem Durchführen des Joule-Thompson Expansion.
Anschließend kann das Erdgas in der Vorrichtung 620 zur Erdgasreinigung gereinigt werden.
Im Rahmen der Erdgasreinigung wird vorliegend folgendes durchgeführt:
Erdgasreinigung/Erdgastrocknung u. a. Wasserstoff und Kohlendioxid werden adsorbiert,
Nach der Erdgasreinigung und der Erdgastrocknung 620 erfolgt eine Aufteilung des Erdgases (bzw. des Volumen- bzw. Massenstroms des Erdgases), wobei ein erster Teil des Erdgases an einen Wärmetauscher 630-2 und ein zweiter Teil des Erdgases an einen Wärmetauscher 630-1 geleitet werden. Dabei wird vorliegend größere Anteil des Massenstroms (z. B. 75 %) des Erdgases als erster Teil (zu dem Wärmetauscher 630-2), und kleinerer Anteil (z. B. 25 %) als zweiter Teil (zu dem Wärmetauscher 630- 1) aufgeteilt Der zweite Teil des Erdgases wird mittels des Wärmetauschers 630-1 gekühlt, wobei das Erdgas nach der Kühlung eine Temperatur kondensiert. Die von dem Wärmetauscher 630-1 verwendete Kälte zum Kühlen des zweiten Teils des aufgeteilten Erdgases basiert zumindest teilweise auf dem ersten Teil des aufgeteilten Erdgases. Der erste Teil des aufgeteilten Erdgases wird mitels des Wärmetauschers 630-2 und
630-4 vorgekühlt. Derjenige Teil des Erdgases, aus welchem die Energie zum Kühlen durch den Wärmetauscher 630-2 bzw.630-4 bezogen wird, kann über die
Erdgasmessung 660 beispielsweise in die Pipeline 650 geführt werden, da durch bei dem Kühlen notwendige Energie durch eine Expansion des in die Wärmetauscher 630-2, sowie 630-4 eingeleiteten Erdgases bezogen wird. Die Expansion führt dazu, dass das Erdgas beispielsweise einen Druck von etwa 30 bar aufweist, so dass es in die Pipeline eingespeist werden kann.
In der Fig.6 ist zudem der das System 600 durchlaufende Massenstrom m angegeben, der zunächst durch eine Druckmengenregelung 615-3 erzeugt wird. Im Ergebnis liegt ein Massenstrom m mit konstantem Druck vor.
Danach durchläuft der Massenstrom m die Erdgasreinigungsanlage 620, die vorliegend zudem eine Erdgastrocknung durchführt.
Dieser Massenstrom m teilt sich in die Massenströme ml (etwa 25% des gesamten Massenstroms m) und 2 (etwa 75% des gesamten Massenstroms m) auf. Dabei dient der Massenstrom m2 als erste Kühlung für ml. Der Massenstrom 2 wird durch die Wärmetauscher 630-2 und 630-4 vorgekühlt und durch eine Kälteanlage auf niedrige Temperatur gebracht. Durch die nachfolgende Erdgasexpansion 630-9 wird das gekühlte Erdgas zur Kühlung des Massenstroms ml im Wärmetauscher 630-1 verwendet Danach wird der Massenstrom m2 weiter über den Wärmetauscher 630-2 erwärmt und zur Gasreinigung geführt, um als Regeneration in der
Erdgasreinigungsanlage 620 zu dienen. Von dort wird der Massenstrom m2 dem Gasnetz 650 über eine Erdgasmessung 660 umfasst, zugeführt.
Der im Wärmetauscher 630-1 gekühlte Massenstrom ml kondensiert und teilt sich in die Massenströme m3 (etwa 15% des gesamten Massenstroms m) und m4 (etwa 10% des gesamten Massenstroms m) auf. Der Massenstrom m4 wird weiter herunter gekühlt durch Expansion 630-10 und dient der zweiten Kühlung des Massenstroms m3.
Der Massenstrom m4 wird nach der Erwärmung im Wärmetauscher 630-3 das BOG beigemischt und über den Wärmetauscher 630-4 erwärmt und mittels eines
Kompressors auf den erforderlichen Pipelinedruck gebracht. Von dort wird der Massenstrom m4 dem Gasnetz 650 über eine Erdgasmessung zugeführt.
Der Massenstrom m3 wird nach dem Kühlen im Wärmetauscher 630-3 durch die Expansion 630-8 auf die erforderliche Flüssiggas (LNG) Temperatur herunter gekühlt und danach gelagert. Das LNG kann z. B. zur LNG-Betankung, das BOG zur CNG- Betankung genutzt werden.
Nach Durchlaufen des Wärmetauschers 630-4 wird derjenige Teil des Erdgases mittels der Kälteanlage 630-6, die ihre Energie zum Kühlen beispielsweise aus einer externen Energiequelle (z. B. Propylen) bezieht, weiter gekühlt. Dies wird vorliegend mittels des Wärmetauschers 630-5, der mit der Kälteanlage 630-6 verbunden ist, durchgeführt. Dieses derart gekühlte Erdgas wird nach einer Expansion in den Wärmetauscher 630-1 eingeleitet, wodurch, wie oben bereits ausgeführt, der zweite Teil des aufgeteilten Erdgases gekühlt werden kann.
Um die zur Erzeugung von Flüssiggas (LNG) benötigte Temperatur von etwa -160°C durch Kühlen des Erdgases erreichen zu können, erfolgt eine Joule-Thompson
Expansion 630-10 basierend auf einem weiteren Teil des Erdgases, das den
Wärmetauscher 630-1 bereits durchlaufen hat. Die durch diese Joule-Thompson Expansion 630-10 erzeugte Energie wird seitens des Wärmetauschers 630-3 genutzt, um das in den Wärmetauscher 630-3 eingeleitete Erdgas weiter zu kühlen. Nach den Durchlaufen des Wärmetauschers 630-3 weist in der Regel das Erdgas noch nicht ganz die zur Erzeugung von Flüssiggas (LNG) notwendige Temperatur auf, so dass eine weitere Joule-Thompson Expansion 630-8 des Erdgases dieses in der Temperatur derart verringert, dass anschließend Flüssiggas erzeugt ist. Dieses erzeugte Flüssiggas kann beispielsweise in dem Flüssiggasspeicher 640 gespeichert werden.
Bei der Lagerung bzw. Speicherung des erzeugten Flüssiggases in dem
Flüssiggasspeicher 640 entsteht Boil-Off-Gas, in Fig. 6 mit der Abkürzung BOG bezeichnet Wie der Fig.6 zu entnehmen ist, kann dieses BOG weiter genutzt werden, vorliegend kann dieses beispielsweise nach einem Durchlaufen des Kompressors 630- 7 in die Pipeline 650 des Gasnetzes eingeleitet bzw. eingespeist werden.
Im Rahmen der Erzeugung des Flüssiggases wird vorliegend folgendes durchgeführt:
Nach der Erzeugung des Flüssiggases, wird das erzeugte Flüssiggas (LNG) gelagert Diese Lagerung kann beispielsweise derart erfolgen, dass ein LKW bzw. ein entsprechend ausgebildeter und von dem LKW transportierter Behälter als Speicher genutzt wird. Derart kann das erzeugte Flüssiggas (LNG) transportiert werden, z. B. zur weiteren Verwendung. Der zum Transport verwendete Behälter muss dicht und isoliert sein. Der Behälter ist
beispielsweise ein passiver Behälter, der also insbesondere keine aktive Kühlung des gespeicherten Flüssiggases durchführt. Dies ermöglicht insbesondere eine flexible Versorgung von diversen Kundengruppen.
Für die Erzeugung von Flüssiggas (LNG Produktion) wird insbesondere Kälte benötigt, wobei beispielsweise etwa 85% des Erdgases, auf dem basierend die Erzeugung des Flüssiggases durchgeführt wird, für die Kälteproduktion eingesetzt wird. Die übrigen etwa 15% (25% aufgeteilt in 10 % und 15 %) des Erdgases werden in Flüssiggas umgewandelt Vorteilhaft ist insbesondere, dass die zur Kälteproduktion verwendete Erdgasmengen (z. B. die etwa 85%) nicht verloren gehen, sondern weiter verwendet werden können, da diese beispielsweise nach der Kälteproduktion in das Gasnetz ausgespeichert werden. Von dort aus kann das Erdgas beispielsweise wieder in den Gasspeicher, von dem zur Erzeugung des Flüssiggases verwendete Erdgas
ursprünglich eingelagert war, eingespeichert werden. Die herrschenden Temperaturen und Drücke des Erdgases, das dieses jeweils nach dem Durchlaufen einer von dem System umfassten Vorrichtung (610 bis 660) aufweist, können Fig.6 jeweils durch eine entsprechende Angabe, die an der jeweiligen Vorrichtung in Fig. 6 dargestellt ist, entnommen werden. Diese Angaben von Temperaturen und Drücken sollen ebenfalls im Zusammenhang mit allen
Aspekten der vorliegenden Erfindung als offenbart verstanden werden.
Die in den Fig.2a bis 5 verwendeten Bezugszeichen entsprechen den in der Fig.6 verwendeten Bezugszeichen. Es versteht sich, dass dies nicht einschränkend für den Gegenstand ist. Sämtliche von den in den Fig. 2a bis 5 gezeigten und von den jeweiligen Systemen gemäß der Fig.2a bis 5 verwendeten Entitäten (z. B.
Vorwärmung 615, Erdgasreinigung und -trocknung 620, Flüssiggaserzeugung 630) können jeweils sowohl untereinander gemäß der Fig. 2a bis 5 als auch als von den Entitäten der Fig.6 unabhängig sein. Die in den Fig. 2a bis 6 schematisch dargestellten Entitäten können sich beispielsweise gleichen, und entsprechend nicht dieselben sein.
Fig.2a zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Teils des gemäß Fig.6 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung. Fig.2b zeigt den gemäß Fig.2a dargestellten Teil des Systems, wobei gegenüber Fig. 2a nach der Druckreduktion ein Wärmetauscher angeordnet, der zumindest einen Teil des Gases vor der Druckreduktion zum entsprechendes Wärmetausch verwendet.
Im Ausspeicherstrand sind zwei Druckreduzierungen vorgesehen. Die erste dient dazu, einen konstanten Massenstrom zu erzeugen. Nach der Erdgasreinigung und - trocknung erfolgt die zweite Druckreduzierung, bei der durch die Entspannung (Expansion) Kälte entsteht.
Gegenüber Fig. 2a ist in Fig. 2b ein zweiter Massenstrom vorhanden, der nach der Reinigung abgeleitet und über einen Wärmetauscher abgekühlt wird und kondensiert Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Teils des gemäß Fig.6 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, welches basierend auf dem in Fig.2 gezeigten Teils erweitert wurde.
Der kondensierte Massenstrom wird nach der Kühlung und Kondensierung (vgl. Fig.
2b) erneut aufgeteilt, wobei der abgeleitete Massenstrom durch eine dritte
Druckreduzierung weiter abgekühlt wird.
Hierbei entsteht wiederrum Kälte, die über einen Wärmetauscher, der das Flüssiggas (LNG) erzeugen soll, ausgetauscht wird. Danach wird der Massenstrom über einen weiteren Wärmetauscher geführt, der als Vorkühlung für den Massenstrom im Ausspeicherstrang dient. Über einen Kompressor wird dieser Massenstrom wieder auf Pipelinedruck gebracht
Fig.4 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Teils des gemäß Fig.6 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, welches basierend auf dem in Fig. 3 gezeigten Teils erweitert wurde.
Der durch den zweiten abgeleiteten Massenstrom kondensierte Massenstrom wird dann über eine vierte Druckreduzierung entspannt. Die dabei entstehende Kälte von - 160 °C ist erreicht und Flüssiggas (LNG) kann anschließend gelagert werden.
Das BOG kann z. B. für die CNG-Betankung genutzt werden oder wieder in den Gasspeicher eingespeichert werden.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Teils des gemäß Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, welches basierend auf dem in Fig.4 gezeigten Teils erweitert wurde.
Um die Flüssiggaserzeugung anfahren zu können und stabil zu halten, ist eine Kälteanlage im Ausspeicherstrang vorgesehen. Diese Kälteanlage kann ferner zum Aufbringen einer mitunter notwendigen Energie zum Starten des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung, das von dem System 600 durchgeführt wird, verwendet werden.
Fig.7 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der Erfindung. Das Flussdiagramm 700 wird beispielsweise von den Vorrichtungen 120 und 130 nach Fig. 1 durchgeführt und/oder gesteuert
In einem ersten Schritt 701 erfolgt eine Reinigung von in einem Gasspeicher (z, B. ein als Untergrundspeicher ausgebildeter Gasspeicher, z. B. Gasspeicher 110 nach Fig. 1, gespeichertes Erdgas.
In einem zweiten Schritt 702 erfolgt eine Erzeugung von Flüssiggas basierend auf dem gereinigten Erdgas. Die Erzeugung von Flüssiggas kann beispielsweise mittels der Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssiggas 130 nach Fig.1 durchgefuhrt und/oder gesteuert werden. Die Erzeugung des Flüssiggases erfolgt im Rahmen der
Ausspeicherung von in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgas in ein mit dem
Gasspeicher verbundenes Gasnetz, wobei die Ausspeicherung beispielsweise einen entsprechenden Bedarf des Gasnetzes deckt Zur Ausspeicherung ist eine Expansion des in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgases erforderlich, wobei das in dem Gasspeicher gespeicherte Erdgas in seinem Druck reduziert wird. Dies wird vorliegend dazu genutzt, zumindest einen Teil des in dem Gasspeicher gespeicherten Erdgases zur Erzeugung von Flüssiggas zu nutzen.
In einem optionalen dritten Schritt 703 erfolgt eine Speicherung des erzeugten Flüssiggase: ;ine Lagerung des Flüssiggases in einem separaten Speicher, der beispielsweise von dem Gasspeicher umfasst ist Alternativ oder zusätzlich kann das erzeugte Flüssiggas bzw. zumindest ein Teil des erzeugten Flüssiggases in einem Behälter gespeichert bzw. gelagert werden, der transportabel ist Der transportable Behälter kann beispielsweise mittels eines LKWs oder eines Zugs transportiert werden. Die in dieser Spezifikation beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und die diesbezüglich jeweils angeführten optionalen Merkmale und Eigenschaften sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere soll auch die Beschreibung eines von einem
Ausführungsbeispiel umfassten Merkmals - sofern nicht explizit gegenteilig erklärt vorliegend nicht so verstanden werden, dass das Merkmal für die Funktion des Ausführungsbeispiels unerlässlich oder wesentlich ist. Die Abfolge der in dieser Spezifikation geschilderten Verfahrensschritte in den einzelnen Ablaufdiagrammen ist nicht zwingend, alternative Abfolgen der Verfahrensschritte sind denkbar. Die
Verfahrensschritte können auf verschiedene Art und Weise implementiert werden, so ist eine Implementierung in Software (durch Programmanweisungen), Hardware oder eine Kombination von beidem zur Implementierung der Verfahrensschritte denkbar.
In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie "umfassen", "aufweisen",
"beinhalten", "enthalten" und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Unter die Formulierung„zumindest teilweise" fallen sowohl der Fall „teilweise" als auch der Fall„vollständig". Die Formulierung„und/oder" soll dahingehend verstanden werden, dass sowohl die Alternative als auch die
Kombination offenbart sein soll, also„A und/oder B" bedeutet„(A) oder (B) oder (A und B)". Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Vorrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen genannten Einheiten bzw. Vorrichtungen ausführen. In den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte anzusehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren, durchgeführt von einer oder mehreren Vorrichtungen (110, 120, 130, 610, 620, 630), umfassend:
Reduzierung eines Drucks von in einem Gasspeicher (110, 610) gespeicherten Erdgas, wobei nach der Reduzierung das Erdgas einen vorbestimmten konstanten Druck aufweist;
Reinigung von in einem Gasspeicher (110, 610) gespeicherten Erdgas; und Erzeugung von Flüssiggas basierend auf dem gereinigten Erdgas, wobei die Erzeugung des Flüssiggases im Rahmen der Ausspeicherung von in dem
Gasspeicher (110, 610) gespeicherten Erdgas in ein mit dem Gasspeicher (110, 610) verbundenes Gasnetz (650) durchgeführt wird,
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend:
Kühlen des gereinigten Erdgases vor der Erzeugung des Flüssiggases, wobei das Kühlen des gereinigten Erdgases mittels eines ersten Wärmetauscher (630-2) erfolgt und dabei kondensiert, und wobei ein erster Teil des gekühlten Erdgases an einen zweiten Wärmetauscher (630-1) geleitet wird und durch Unterkühlung und Expansion Flüssiggas erzeugt wird; und
wobei das Kühlen des Erdgases durch eine Expansion (630-8, 630-10) mittels eines Differenzdrucks, der bei einem Einspeichern des in dem Gasspeicher (110, 610) gespeicherten Erdgases aufgebracht wird, erfolgt
3 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erzeugung des Flüssiggases im Wesentlichen simultan zu einer Ausspeicherung von in dem Gasspeicher (110, 610) gespeicherten Erdgas durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flüssiggas nach Durchlaufen von zumindest zwei Wärmetauschern (630-1, 630-3), wobei insbesondere eine Joule-Thompson Expansion (630-10) des Erdgases durchführt, erzeugt ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erzeugte
Flüssiggas in einem Flüssiggasspeicher (140, 640) zumindest temporär gespeichert ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erzeugung des Flüssiggases benötigte Kälte zumindest teilweise basierend auf demjenigen Erdgas erzeugt, das zum einen ausgespeichert werden soll, und zum anderen aus dem Flüssiggas erzeugt werden soll.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teil des gekühlten Erdgases nach einer Druckreduzierung (630-8) in ein Gasnetz (650) ausspeicherbar ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Speicherung des
erzeugten Flüssiggases ein Austreten einer Menge von Erdgas bedingt, wobei die Menge von Erdgas, die durch Erwärmung des gespeicherten Flüssiggases aus dem Flüssiggasspeicher (140, 640) austritt, zur weiteren Nutzung nutzbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Menge von Erdgas zur weiteren Nutzung einem dritten Wärmetauscher (630-4) zur Erwärmung von Erdgas zuführbar ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder
mehreren Vorrichtungen (110, 120, 130, 610, 620, 630) von dem Gasspeicher (110, 610) umfasst oder Teil des Gasspeichers (110, 610) sind.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gasspeicher
(110, 610) ein Untergrundgasspeicher ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlen
zumindest teilweise durch ein Kühlen des Erdgases durch eine Kälteanlage (630-
6] durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teil des gekühlten Erdgases mittels eines Kompressors (630-7) einer Druckerhöhung unterliegt.
14. Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist oder entsprechende Mittel umfasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen und/oder zu steuern.
15. System, umfassend eine oder mehrere Vorrichtungen, die zusammen ein
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausführen und/oder steuern.
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