PROCESS AND INSTALLATION FOR THE REVAPORIZATION OF LIQUEFIED NATURAL GAS

Abstract: 1. A process for re-evaporating liquid natural gas using a heat transfer medium which is circulated in a closed first circuit including a heat donor, in particular a sea water-fed heat exchanger, and a natural gas evaporator, and a second forced-circulation component circuit with a further supply of energy, characterised in that the heat transfer medium is circulated by natural circulation in the first component circuit between the sea water heat exchanger and the natural gas evaporator, and in the second component circuit is fed as a liquid phase to a further heat exchanger as a secondary heat source and to the natural gas evaporator at a pressure equal to the first component circuit in the natural gas evaporator, wherein regulation in respect of the partial amount involved is effected by way of the sea water inlet temperature.

Description: Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Rückverdampfung von flüssigem Erdgas, unter Einsatz eines Wärmeübertragungsmediums, welches in einem geschlossenen, über einen von einem Wärmespender, insbesondere meerwasserbeaufschlagten Wärmetauscher geführten ersten Teilkreislauf und einem zweiten Teilkreislauf mit einer weiteren Energiezufuhr geführt ist sowie auf eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens. Bei einem bekannten Verfahren (DE-AS 27 51 642) wird ein Wärmeübertragungsmedium in zwei Druckstufen kondensiert, wobei ein Hauptstrom in einem meerwasserbeaufschlagten Verdampfer verdampft und unter Wärmeabgabe an einen vom Erdgas durchströmten Wärmetauscher kundensiert und ein von diesem Hauptstrom abzweigender Nebenstrom des Wärme übertragungsmediums von einer Druckerhöhungseinrichtung auf ein höheres Druckniveau gebracht und seine Energie in einem Erdgasüberhitzer abgibt und anschliessend in einer Druckminderungseinrichtung wieder auf den Druck des Hauptstromes gebracht und diesem zugeführt wird. Das bekannte Verfahren hat insbesondere den Nachteil, dass es nicht im gewünschten Masse den jeweiligen Standortbedingungen einer solchen Anlage anpassbar ist und insbesondere sehr schwerfällig auf unterschiedliche Temperaturen des meerwasserbeaufschlagten Verdampfers reagieren kann. Darüber hinaus verbrauchen Druckerhöhungs- und Druckerniedrigungsanlagen Energie, die dem Gesamtprozess verlorengeht. Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Durchführung eines eingangs bezeichneten Verfahrens anzugeben, bei dem eine Anpassung an Meerwassertemperaturschwankungen in einfacher Weise möglich und die Zufuhr von Fremdenergie auf ein Mindestmass reduzierbar ist. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, dass das Wärmeübertragungsmedium im ersten Teilkreislauf zwischen Erdgasverdampfer und Wärmetauscher im Naturumlauf und im zweiten Teilkreislauf zwischen Wärmetauscher und Erdgasverdampfer im Natur- oder Zwangsumlauf bei zum ersten Teilkreislauf gleichem Druckniveau derart geführt ist, dass in dem Erdgasverdampfer und in dem Wärmetauscher für die beiden Teilmengen des Wärmeübertragungsmediums gleiche Drücke herrschen. Durch das Vorsehen von Teilkreisläufen, bereits im Bereich des Erdgasverdampfers, mit neben der Möglichkeit der bekannten Wärmezufuhr durch Meerwasser gesonderter Wärmezufuhr in einem Teilkreislauf in gleichem Druckniveau, kann je nach Aussenbedingungen der Gesamtprozess ohne externe Wärmezufuhr, d.h. ausschliesslich mit Meerwasser betrieben werden, wenn dessen Anlageneinlauftemperatur entsprechend hoch ist. Wenn beispielsweise jedoch im Winter die Meerwassertemperatur absinkt, kann über einen Teilstrom zusätzliche Energie zugeführt werden, wobei die Teilstrom kreisläufe in der Regel über sehr weite Bereiche im Naturumlauf aufrechterhalten werden können. Dies bedeutet, dass die Fremdenergie jeweils den individuellen Umgebungsbedingungen angepasst werden kann. In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass dem Erdgasverdampfer ein Uberhitzer nachgeschaltet wird, der von einem weiteren unabhängigen Wärmeübertragungsmediumkreislauf mit zusätzlicher Energiezufuhr beaufschlagt wird, wobei insbesondere auch vorgesehen sein kann, dass der Wärme übertragungsmediumkreislauf des tberhitzers bei einem höheren Druckniveau betrieben wird als der oder die Teilmengenkreisläufe des Erdgasverdampfers. Aus der eingangs erwähnten DE-OS 27 51 642 ist das Vorsehen eines Uberhitzers bekannt, der von einem Wärmeübertragungsmedium mit höherem Druck beaufschlagt ist. Wesentlich für die Erfindung ist im vorliegenden Fall, dass der Uberhitzungskreislauf des Wärmeübertragungsmediums in sich ge. schlossen auf einem höheren Druckniveau betrieben wird, so dass in einem solchen Kreislauf Druckerhöhungs- bzw. Druckminderungsanlagen entbehrlich sind, die das Wärmeübertragungsmedium den Drücken der Teilkreisläufe der vorgeschalteten Prozesse anpassen müssten. Damit ist eine weitere, gegenüber der bekannten Verfahrensweise wirtschaftlichere Lösung des Prozessablaufes gegeben. Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Energiezufuhr zu dem zweiten Teilkreislauf und/oder zum zusätzlichen Kreislauf des Wärmeübertragungsmediums über eine Sekundärwärmequelle erfolgt, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn das flüssige Erdgas in Rohrbündelwärmetauschern ein- oder zweistufig vom Wärmeübertragungsmedium verdampft wird, wobei in weiterer Ausgestaltung vorgesehen sein kann, dass als Sekundärwärmequelle ein Tauchflammenverdampfer und/oder das Abgas aus einem Kraftwerk eingesetzt wird. Die Erfindung sieht auch eine Anlage zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens vor, welches sich insbesondere durch zwei von Meerwasser beaufschlagte Wärmetauscher als Verdampfer des Wärmeübertragungsmediums sowie in dessen Kreislauf angeordnete Wärmetauscher als Erdgasverdampfer sowie einen Wärmetauschermedium-Samnler auszeichnet. Diese erfindungsgemässe Ausgestaltung der Anlage hat den Vorteil, dass grosse Mengen Meerwasser einsetzbar sind, ebenso wie das Gesamtvolumen der Teilströme des Wärme übertragungsmediums sehr gross gehalten werden kann, so dass sich eine insgesamt sehr grosse Anlagenleistung erreichen lässt. Gleichzeitig kann durch entsprechende Steuerung des Natur- bzw. Zwangsumlaufes bei der gewählten Anordnung ein breiter Bereich von Meerwassertemperaturen gefahren werden, ohne dass es einer externen Energiezufuhr bedarf, wenn das Meerwasser eine entsprechend hohe Eintrittstemperatur in die Anlage aufweist. Es ist auch möglich, z.B. bei Frostgefahr, einen Wärmetauscher wärme übertragungsmediumseitig abzuschalten, wobei das Meerwasser weiterströmt. Dadurch wird das Wärmeübertragungsmedium in den Sammler verlagert und der Wärmetauscher entsprechend vom Meerwasser erwärmt. In Ausgestaltung ist nach der Erfindung vorgesehen, dass in Richtung des Erdgasdurchflusses einem ersten Wärmetauscher ein weiterer Wärmetauscher als Erdgasüberhitzer nachgeschaltet ist, wobei die Wärmetauscher sowie der Sammler des Wärmeübertragungsrnediums mit den weiteren Wärmezuführeinrihtungen in den Kreisläufen zusammengeschaltet sind. Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass als weitere Wärmezuführeinrichtungen für das Wärmeübertragungsmedium Tauchflammenverdampfer vorgesehen und diese mit Erdgas beheizt sind, oder aber dass die Tauchflammenverdampfer fremdbeheizt bzw. im Kreislauf über einen Abgaskühler eines Wärmekraftwerkes geführt sind, was nach der Erfindung auch vorgesehen sein kann. Zur Steuerung der Gesamtanlage ist eine Regelung, die bei Absinken der zulässigen Seewassertemperatur den Wärmeüber- tragungsmittelkreislauf über die Sekundärwärmequelle zuschaltet, wobei der Teilkreislauf über das von einer Kraftwerksabwärme beheizte Warmwasser des Tauchflammenverdampfers geführt und bei zusätzlichem Energiebedarf einen Brenner des Tauchflammenverdampfers zuschaltet bzw. den weiteren zusätzlichen Wärmeübertragungsmittelkreislauf zum Uberhitzer einschaltet. Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemässen Ver fahrens sowie in Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in einem bevor zugten Ausführungsbeispiel. Nach dem in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltbild wird ein Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Propan (im fol- genden wird ausschliesslich das Wärmeübertragungsmedium als Propan bezeichnet) in einem ersten Teilkreislauf I zwischen einem meerwasserbeaufschlagten Propan-Verdampfer 1 und einen Erdgasverdampfer 2 geführt. Das Meerwasser tritt bei 3 in den Propan-Verdampfer 1 ein und verlässt diesen bei 4. Das Erdgas tritt in den Erdgasverdampfer bei 5 ein und verlässt ihn über die Leitung 6. Das im Propan-Verdampfer 1 zu nächst noch flüssige Erdgas wird durch das Meerwasser verdampft und tritt über eine Leitung 7 aus dem Gasdom 8 des Propan-Verdampfers 1 aus und in den Erdgasverdampfer 2 oben ein. Dort kondensiert das Propan unter Wärmeabgabe an den Verdampferschlangen des Erdgasverdampfers 2 und schlägt sich als flüssiges Propan im Sumpf 9 des Erdgasverdampfers 2 nieder, von wo es über eine Leitung 10 flüssig dem Propan Verdampfer 1 unter Schliessung des Kreises I wieder zugeführt wird. Neben dem Propankreislauf I ist ein weiterer Propankreislauf II parallel zum ersteren vorgesehen. Ein Teilstrom des Propans wird über eine Leitung 11 dem Propan-Verdampfer 1 entzogen und ggf. über eine Pumpe 12, insbesondere zur Uberwindung der Rohrleitungsverluste, weiter zu einer Wär-. mequelle, z.B. einem Tauchflammenverdampfer 13, geführt, dort verdampft und über eine Leitung 14 dem Erdgasverdampfer 2 zugeführt, dort kondensiert und als Kondensat über die Leitung 10 unter Schliessung des Kreises II erneut dem Propan-Verdampfer 1 aufgegeben. Bie Kreisläufe I und II können im Naturumlauf gefahren werden, sollten grosse Rohrreibungsverluste oder sonstige Systemverluste auftreten, können beide Kreisläufe im Zwangsumlauf jedoch auf gleichem Druckniveau geführt werden. In Fig. 1 ist noch ein Erdgasüberhitzer 15 mit einer Erd gasleitung 16 dargestellt, der ebenfalls von Propan beaufschlagt ist. Dieser weitere Propankreislauf ist mit III bezeichnet und führt von dem Erdgasüberhitzer 15 über eine Leitung 17, ggf. über eine Pumpe 18 zu einer weiteren Wär manuelle, z.B. einem Tauchflammenverdampfer 19, und eine Leitung 20 zurück zum Erdgasüberhitzer. Die Wärmequelle 19 und die Wärmequelle 13 können identisch bzw. innerhalb eines gleichen Bauteils vorgesehen sein. So können sowohl die Wärmetauscherschlangen der Wärmequelle 19 als auch die der Wärmequelle 13 innerhalb eines gleichen Beckens angeordnet sein. Das zur Uberhitzung erforderliche höhere Er.ergieniveau wird dadurch erreicht, dass der Kreislauf III bei einem höheren Gesamtdruck betrieben wird als die Kreisläufe I und II. Ir. Fig. 2 ist gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 eine modifizierte Prozessführung als Prinzipskizze dargestellt. Zur besseren Identifizierung der unterschiedlichen Kälte mittel-Kreisläufe sind in Fig. 2 zur Bezeichnung der Kreisläufe Grossbuchstaben herangezogen. So entspricht dem Kältemittel-Kreislauf I in Fig. 1 zwei Propankreislaufen "A" und'S"', wobei das Propan über meerwasserbeheizte Pan-Verdampfer 2i und 21' und einen Erdgasver daqSer 22 sowie einen Propansammler 23 geführt ist. Die Kreislaufleitungen der Kreisläufe "A" und "A"' sind nicht näher bezeichnet. Der Meerwassereintritt- und -aus tritt ist entsprechend Fig. 1 mit 3' bzw. 4' bezeichnet, ebenso wie der Eintritt des flüssigen Erdgases mit 5' und der Austritt des gasförmigen überhitzten Erdgases entsprechend Fig. 1 mit 6' bzw. 16' bezeichnet ist. Der der Fig. 1 entsprechende Teilmengenkreislauf II ist in Fig. 2 mit "B" bezeichnet. Das Propan wird bei diesem Kreislauf über eine Leitung 11', eine Pumpe 12' und einenTauchflam- menverdampfer 13' sowie über eine Leitung 14' dem Erdgasverdampfer 22 zugeführt. Der zusätzliche Propankreislauf III nach Fig.- 1 ist in Fig. 2 mit C bezeichnet. Er führt vom Tauchflammenverdampfer 13' über eine Leitung 24 zu einem Erdgasüberhitzer 25 und über den Erdgasverdampfer 22, dem Propansammler 23, die Leitung 11', die Pumpe 12' zurück zum Tauchflammenverdampfer 13'. Das Wasser des TauchflammenveKkmpfers 13' kann über einen weiteren mit "D" bezeichneten Sslauf geführt und ggf. von Abgas aus einem Kraftwerk, dessen Eintritt mit 26 bezeichnet ist, in einem Abgaskühler 27 vorgewärmt sein. Der Brenner 28 des Tauchflammenverdampfers 13' kann von Erdgas über die Leitung 29 beaufschlagt sein. Die Wasserzufuhr zum Tauchflammenverdampfer 13' ist mit 30 bezeichnet. Die Regelung der Anlage -erfolgt dabei in Verbindung mit Fig. 1 wie folgt: Je nach Wassertemperatur am Meerwassereinlauf 3 wird über entsprechende Regler die zusätzliche Wärmezufuhr über den Kreislauf II bei der Wärmequelle 13 geregelt. Die Teilmenge des Kreislaufes II kann von 0 100 % gefahren werden, d.h. der Kreislauf II kann abgeschaltet sein (0 %) oder die gesamte Propanmenge, auch die des Kreislaufes I, über die Sekundärwärmequelle fördern (100 %). Dabei wird zusätzlich die Abgabetemperatur des vergasten Erdgases bei 6 gemessen und ggf. der zusätzliche Kreislauf III zugeschaltet, um bei 16 die erforderliche Erdgastemperatur zu erhalten. Diese Regelung ist grundsätzlich beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die gleiche, dort können durch die Parallelschaltung von mindestens zwei meerwasserbeheizten Propan Verdampfern grössere Mengen umgesetzt werden. Auch kann bei Ausfall eines Gerätes oder bei Vereisung durch entsprechende Massnahmen ein Rückfluss von erwärmtem Propan durch diese Verdampfer und damit die Enteisung erreicht werden. Je nach Anfall von Kraftwerk-Abgasen im Kreislauf "D" kann der Brenner 28 vollständig abgeschaltet sein oder aber mit geringfügigem Uberschuss gefahren werden. Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können neben den paarweise gefahrenen meerwasserbeaufschlagten Propan-Ver dampfern noch weitere Verdampfer ebenso wie weitere Uberhitzer für das Erdgas in vergleichsweiser Schaltung vorgesehen sein. Auch ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte zusätzliche Sekundärenergiequelle beschränkt. Hier können je nach Standort die ortslblichen Zusatzenergiequellen herangezogen werden.

Claims: Ansprüche 1. Verfahren zur Rückverdampfung von flüssigem Erdgas, unter Einsatz eines Wärmeübertragungsmediums, welches in einem geschlossenen, über einen von einem Wärmespender, insbe sondere meerwasserbeaufschlagten Wärmetauscher geführten ersten Teilkreislauf und einem zweiten Teilkreislauf mit einer weiteren Energiezufuhr geführt ist, dadurch gekenn zeichnet, dass das Wärmeübertragungsmedium im ersten Teil kreislauf zwischen Erdgasverdampfer und Wärmetauscher im Naturum'auf und im zweiten Teilkreislauf zwischen Wärme tauscher und Erdgasverdampfer im Natur- oder Zwangsumlauf bei zum ersten Teilkreislauf gleichem Druckniveau derart geführt ist, dass in dem Erdgasverdampfer und in dem Wär metauscher für die beiden Teilmengen des Wärmeübertragungs mediums gleiche Drücke herrschen. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Erdgasverdampfer ein Uberhitzer nachgeschaltet wird, der von einem weiteren, unabhängigen Wµrmeübertragungs- mediumkreislauf mit zusätzlicher Energiezufuhr beauf schlagt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertragungsmediumkreislauf des Uberhitzers bei einem höheren Druckniveau betrieben wird als der oder die Teilmengenkreisläufe des Erdgasverdampfers, 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr zu dem zwei ten Teilkreislauf und/oder zum zusätzlichen Kreislauf des Wärmeübertragungsmediums über eine Sekundärwärme quelle erfolgt. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das flüssige Erdgas in Rohr bündelwärmetauschern ein- oder zweistufig vemWärmeüber- tragungsmedium verdampft wird. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass als Sekundärwärmequelle ein Tauchflammenverdampfer und/oder das Abgas aus einem Kraftwerk eingesetzt wird. 7. Anlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Rückver- dampfung von flüssigem Erdgas unter Einsatz eines Wär, meübertragungsmediums, gekennzeichnet durch zwei von Meerwasser beaufschlagte Wärmetauscher (8 bzw. 21) als Verdampfer des Wärmeübertragungsmediums sowie in dessen Kreislauf (I,II bzw. A) angeordnete Wärmetauscher als Erdgasverdampfer (2 bzw. 22) sowie einen Wärmetauscher medium-Sammler (23). 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des Erdgasdurchflusses einem ersten Wärme tauscher (2 bzw. 22) ein weiterer Wärmetauscher als Erd gasüberhitzer (15 bzw. 25) nachgeschaltet ist, wobei die Wärmetauscher (2,15 bzw. 22,25) sowie der Sammler (23) mit den weiteren Wärmezuführeinrichtungen (13) in den Kreisläufen (II,III bzw. B,C) zusammengeschaltet sind. 9. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Wärmezuführeinrichtungen fOr das Wärmeübertragungsmedium Tauchflammenverdampfer (13) vorgesehen und diese mit Erdgas beheizt sind. 10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tauchflammenverdampfer (13) fremdbeheizt bzw. im Kreis lauf (D) über einen Abgaskühler (27) eines Wärmekraft werkes geführt sind. 11. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch eine Regelung, die bei Absinken der zu lässigen Seewassertemperatur den Wärmeübertragungsmit telkreislauf (II bzw. B) über die Sekundärwärmequelle (13) zuschaltet, wobei der Teilkreislauf (II bzw.B) über de von einer Kraftwerksabwärme beheizte Warmwasser des Tauchflammenverdampfers (13) geführt und bei zusätz lichem Energiebedarf ein Brenner (28) des Tauchflammen verdampfers (13) zuschaltet bzw. den weiteren zusätz lichen Wärmeübertragungsmittelkreislauf (III bzw. C) zum Uberhitzer (15 bzw. 25) einschaltet.

Inventors: BAUER LOTHAR ING-GRAD, BAUER, LOTHAR, ING.-GRAD.
Applicants: UHDE GMBH
Application year: 1981
Main classification: F17C9
IPC codes: F17C9