[0001] Die Erfindung betrifft ein zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden kohlenwasserstoffreichen
Fraktion, bei dem diese im Wärmetausch mit anzuwärmenden Verfahrensströmen abgekühlt
und verflüssigt wird und anschließend mittels eines Entspannungsventils in einen Speicherbehälter
entspannt wird und wobei das aus dem Speicherbehälter austretende Boiloff-Gas, das
gegebenenfalls einen der anzuwärmenden Verfahrensströme bildet, ein- oder mehrstufig
verdichtet wird.
[0002] Unter dem Begriff "Boiloff-Gas" sei im folgenden das sog. Tankrückgas, also die Summe
aus Boiloff-Gas und dem beim Entspannen der kohlenwasserstoffreichen Fraktion in den
Speicherbehälter entstehenden Flashgas, zu verstehen.
[0003] Es sind eine Vielzahl von Verfahren zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden
kohlenwasserstoffreichen Fraktion, insbesondere Erdgas, bekannt. So ist z.B. aus der
DE-OS 28 20 212 ein Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas bekannt, bei dem ein unter
Druck stehender Erdgasstrom in Wärmetausch mit zwei in geschlossenen Kreisläufen geführten
Kältemitteln gebracht wird. Das Kältemittel des ersten Kreislaufes wird hierbei zur
Vorkühlung des Erdgases sowie des Kältemittels des zweiten Kreislaufes und das Kältemittel
des zweiten Kreislaufes zur Verflüssigung des vorgekühlten Erdgases verwendet. Das
anfallende Flash- bzw. Boiloff-Gas wird bei diesem Verfahren nach dem Wärmetausch
mit dem vorgekühlten Erdgas verdichtet, mindestens teilweise in Wärmetausch mit den
Kältemitteln des ersten und des zweiten Kreislaufes verflüssigt und wieder entspannt.
Bei derartigen Verfahren werden die Boiloff-Gas-Verdichter bisher jedoch unabhängig
von der Anlagenlast betrieben. Das in einem derartigen Verfahren gewonnene flüssige
Erdgas wird in großen Speicherbehältern gelagert. Die Lagerung erfolgt in der Regel
unter Atmosphärendruck. Abhängig von der Umgebungstemperatur wird innerhalb dieser
Speicherbehälter fortwährend das sogenannte Boiloff-Gas gebildet, das aus diesen Speicherbehältern
abgezogen und gegebenenfalls gegen den abzukühlenden Erdgasstrom angewärmt wird, bevor
es einer ein- oder mehrstufigen Verdichtung zugeführt wird. Da, wie bereits erwähnt,
der bzw. die Boiloff-Gas-Verdichter unabhängig von der Anlagenlast betrieben werden,
wird zu Zeiten, in denen weniger Boiloff-Gas gebildet wird, durch den bzw. die Verdichter
der Innendruck in dem Speicherbehälter und damit der Verdichtersaugdruck verringert
bzw. die Verdichter arbeiten unter Teillast oder schalten ab. Dies führt dazu, daß
sich die Menge an verflüssigtem Erdgas, die in den Speicherbehälter geführt wird,
aufgrund des höheren Flashgasanteils bei niedrigerem Speicherbehälterdruck, verringert.
[0004] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem, bei einem
vorgegebenen Kältekreislauf, zu jedem Zeitpunkt die maximal mögliche Menge an einer
kohlenwassertoffreichen Fraktion über ein Entspannungsventil einem Speicherbehälter
zugeführt werden kann.
[0005] Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Durchsatz des Boiloff-Gas-Verdichters
über die Stellung des Entspannungsventils mittels eines dieses Entspannungsventil
regelnden FIC-Reglers konstant auf Vollast gehalten wird, wobei der Druck nach dem
Entspannungsventil konstant gehalten wird.
[0006] Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen davon seien anhand der Figur näher erläutert.
[0007] Über Leitung 1 wird die unter Druck stehende kohlenwassertoffreiche Fraktion einer
Adsorptionsvorrichtung A zugeführt. In dieser wird sie von ausfrierbaren Komponenten,
also insbesondere von Kohlendioxid und Wasser, soweit befreit, daß die noch in ihr
enthaltenen Mengen an diesen Komponenten innerhalb des kalten Anlagenteiles nicht
zu Verlegungen von Leitungen und/oder Ventilen führen können. Die vorgereinigte kohlenwassertoffreiche
Fraktion wird im Gegenstrom zu anzuwärmenden Verfahrensströmen in den Wärmetauschern
E1 und E2 abgekühlt und teilweise verflüssigt. Sie wird nach dem Abzug aus dem Wärmetauscher
E2 einem Abscheider D zugeführt, in dem eine Abtrennung der C₃₊-Kohlenwasserstoffe
sowie der Aromaten erfolgt. Diese werden am Sumpf des Abscheiders über Leitung 3 abgezogen,
im Ventil a kälteleistend entspannt und anschließend im Gegenstrom zu der abzukühlenden
kohlenwassertoffreichen Fraktion durch die Wärmetauscher E2 und E1 geführt. Die von
den erwähnten Komponenten befreite kohlenwassertoffreiche Fraktion wird am Kopf des
Abscheiders über Leitung 4 abgezogen, in den Wärmetauschern E2 und E3 weiter abgekühlt
und letztendlich zur Gänze verflüssigt und unterkühlt. Über das Entspannungsventil
b erfolgt das Entspannen auf den Innendruck des Speicherbehälters S. Der Druck, der
innerhalb des Speicherbehälters S gespeicherten kohlenwassertoffreichen Fraktion,
beträgt ca. 1 bar. Der Abzug von verflüssigter kohlenwassertoffreicher Fraktion aus
dem Speicherbehälter S ist über Leitung 6 möglich. Das innerhalb des Speicherbehälters
S entstehende Boiloff-Gas wird über Leitung 7 aus dem Speicherbehälter S abgeführt
und gegebenenfalls in den Wärmetauschern E3, E2 und E1 gegen die abzukühlende kohlenwassertoffreiche
Fraktion angewärmt. Anschließend wird das Boiloff-Gas einem Verdichter V zugeführt,
wobei es nach jeder Verdichterstufe mittels eines weiteren Wärmetauschers W abgekühlt
wird. Entsprechend dem Design der Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren zur
Anwendung kommt, kann eine ein- oder mehrstufige Verdichtung des angewärmten Boiloff-Gases
sinnvoll sein. Das verdichtete Boiloff-Gas wird anschließend über Leitung 8, zusammen
mit der Fraktion aus der Leitung 3, der Adsorptionsvorrichtung A als Regeneriergas
zugeführt. Das mit den an dem Adsorptionsmittel behafteten Komponenten beladene Regeneriergas
wird mittels Leitung 8' aus der Adsorptionsvorrichtung A abgeführt. Die Deckung des
für die Abkühlung und Verflüssigung der kohlenwasserstoffreichen Fraktion benötigten
Kältebedarfs erfolgt mittels eines zusätzlichen Kältekreislaufes. Dieser Kältekreislauf
sei hier nur schematisch dargestellt, wobei über die Leitungen 9 und 10 das Kältemittel
bzw. Kältemittelgemisch zur Abkühlung und teilweisen Verflüssigung durch die Wärmetauscher
E1, E2 und E3 geführt wird, in den Entspannungsventilen c und d kälteleistend entspannt
und anschließend mittels Leitung 9' im Gegenstrom zu der abzukühlenden kohlenwasserstoffreichen
Fraktion durch die Wärmetauscher E3, E2 und E1 geleitet wird. Als Kältemittel haben
sich Gemische aus Stickstoff und Methan oder Gemische aus Stickstoff, Methan sowie
C₂- bis C₅-Kohlenwasserstoffen bewährt. Derartige Kältekreisläufe gehören jedoch zum
Stand der Technik, sodaß auf sie nicht näher eingegangen werden muß.
[0008] Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, daß der Innendruck des Speicherbehälters
S zu jeder Zeit am Optimum liegt. Dies bedeutet, daß immer die maximal mögliche Menge
an kohlenwasserstoffreicher Fraktion in den Speicherbehälter S geführt und in diesem
gespeichert werden kann.
1. Verfahren zum Verflüssigen einer unter Druck stehenden kohlenwasserstoffreichen Fraktion,
bei dem diese im Wärmetausch mit anzuwärmenden Verfahrensströmen abgekühlt und verflüssigt
wird und anschließend mittels eines Entspannungsventils (b) in einen Speicherbehälter
(S) entspannt wird und wobei das aus dem Speicherbehälter (S) austretende Boiloff-Gas,
das gegebenenfalls einen der anzuwärmenden Verfahrensströme bildet, ein- oder mehrstufig
verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz des Boiloff-Gas-Verdichters (V) über die Stellung des Entspannungsventils
(b) mittels eines dieses Entspannungsventil regelnden FIC-Reglers (F) konstant auf
Vollast gehalten wird, wobei der Druck nach dem Entspannungsventil (b) konstant gehalten
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck stehende kohlenwasserstoffreiche
Fraktion vor der Verflüssigung mittels einer Adsorptionsvorrichtung (A) von ausfrierbaren
Komponenten, insbesondere von Kohlendioxid und Wasser, gereinigt wird und das verdichtete
Boiloff-Gas als Regeneriergas für die Adsorptionsvorrichtung (A) dient.
