Verfahren zum Verdichten von Boil-off-Gas

Abstract

 Es wird Verfahren zum Verdichten von bei der Lagerung von verflüssigtem Erdgas (LNG) anfallendem Boil-off-Gas beschrieben, wobei dieses ein- oder mehrstufig verdichtet und anschließend einer weiteren Verwendung zugeführt wird.
Erfindungsgemäß erfährt das zu verdichtende Boil-off-Gas (1) mittels wenigstens eines Ejektors (Y) eine Druckerhöhung, wird angewärmt (E2) und ein- oder mehrstufig verdichtet (V), wobei als Treibgas (2) für den Ejektor (Y) ein Teilstrom des verdichteten Boil-off-Gases und/oder ein Gas verwendet wird, dessen Zusammensetzung im Wesentlichen identisch oder ähnlich derjenigen des Boil-off-Gases (1) ist und/oder dessen Vermischung mit dem Boil-off-Gas die beabsichtigte Verwendung des verdichteten Boil-off-Gases nicht beeinträchtigt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von bei der Lagerung von verflüssigtem Erdgas (LNG) anfallendem Boil-off-Gas, wobei dieses ein- oder mehrstufig verdichtet und anschließend einer weiteren Verwendung zugeführt wird.

[0002] Flüssiges Erdgas (LNG) wird ab einem Speichervolumen von ca. 3000 m³ üblicherweise in Flachbodentanks gelagert. Diese werden bei einem Druck geringfügig über dem Umgebungsdruck, vorzugsweise bei 100 bis 200 mbar Überdruck, betrieben. In diesen Tanks anfallende Gase, insbesondere Ende-Flash-Gase, Boil-off-Gase, Tank-Return-Gase, werden üblicherweise für eine weitere Verwendung, bspw. als Brenngas, verdichtet oder nach ihrer Verdichtung in das zu verflüssigende Erdgas zurückgeführt. Im einfachsten Fall erfolgt diese Verdichtung mittels eines kaltansaugenden Verdichters, der direkt bei Tankdruck arbeitet. Unter dem Begriff "Boil-off-Gas" seien nachfolgend alle Gase zu verstehen, die sich im Gasraum eines (LNG-)Tanks oberhalb des verflüssigten Erdgases ansammeln.

[0003] Will man diese Lösung wegen der damit verbundenen tiefen Betriebstemperatur des kaltansaugenden Verdichters vermeiden - die Speicherung von LNG erfolgt bei ca. -160 °C -, erfolgt eine Anwärmung des zu verdichtenden Boil-off-Gases bevor dieses durch einen warmansaugenden Verdichter komprimiert wird. Um den Druckabfall im Anwärmer, den Rohrleitungen, etc. kompensieren zu können, ist dem Anwärmer ein kaltansaugendes Gebläse vorgeschaltet; dieses kompensiert den Druckabfall, so dass Vakuum auf der Verdichtersaugseite mit der Gefahr eines Sauerstoffeinbruchs in ein brennbares Gas sicher vermieden werden kann. Eine derartige Verfahrensführung ist bspw. im US-Patent 6,658,892 beschrieben.

[0004] Sämtliche aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrensweisen erfordern jedoch eine kaltansaugende Maschine - also entweder einen kaltansaugenden Verdichter oder ein kaltansaugendes Gebläse - oder gehen im Falle des Verzichts auf ein kaltansaugendes Gebläse das erhöhte Risiko ein, das Verfahren auf der Saugseite eines warmansaugenden Verdichters zumindest zeitweise bei gefährlichen Unterdruckzuständen zu betreiben.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Verdichten von bei der Lagerung von verflüssigtem Erdgas anfallendem Boil-off-Gas anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet, insbesondere eine sichere Verdichtung von Boil-off-Gas ohne Verwendung einer kaltansaugenden Maschine ermöglicht.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Verdichten von bei der Lagerung von verflüssigtem Erdgas anfallendem Boil-off-Gas vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das zu verdichtende Boil-off-Gas mittels wenigstens eines Ejektors eine Druckerhöhung erfährt, angewärmt und ein- oder mehrstufig verdichtet wird, wobei als Treibgas für den Ejektor ein Teilstrom des verdichteten Boil-off-Gases und/oder ein Gas verwendet wird, dessen Zusammensetzung im Wesentlichen identisch oder ähnlich derjenigen des Boil-off-Gases ist und/oder dessen Vermischung mit dem Boil-off-Gas die beabsichtigte Verwendung des verdichteten Boil-off-Gases nicht beeinträchtigt.

[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verdichten von bei der Lagerung von verflüssigtem Erdgas anfallendem Boil-off-Gas ermöglicht die Entnahme und Verdichtung von Boil-off-Gas aus einem bei annähernd atmosphärischem Druck betriebenen LNG- bzw. Flachbodentank ohne Verwendung einer kaltansaugenden Maschine, indem eine Vorverdichtung des Boil-off-Gases mittels eines Ejektors realisiert wird. Die erfindungsgemäße Verfahrensweise vermeidet somit wirkungsvoll die Gefahr eines Sauerstoffeinbruchs in ein brennbares Gas.

[0008] Der Druckgewinn im Ejektor ist im Regelfall mindestens so groß wie der Druckabfall über den dem Ejektor nachgeschalteten und der Verdichtung vorgeschalteten Anwärmer sowie weiterer vorzusehender Anlagenkomponenten, wie bspw. Rohrleitungen und Armaturen.

[0009] Durch die Verwendung eines Ejektors kann auf vergleichsweise teure und wartungsintensive, bewegliche Teile bei kalten Betriebsbedingungen verzichtet werden, ohne das Risiko von unerwünschten und gefährlichen Unterdruckzuständen auf der Saugseite des für die Verdichtung vorzusehenden warmansaugenden Verdichters einzugehen.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verdichten von bei der Lagerung von verflüssigtem Erdgas anfallendem Boil-off-Gas, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass

• die Druckerhöhung zwischen 50 und 500 mbar, vorzugsweise zwischen 100 und 300 mbar beträgt,
• zumindest zeitweilig dem Ejektor zwei unterschiedliche Treibgase zugeführt , werden,
• sofern das verdichtete Boil-off-Gas zumindest teilweise einem Erdgas-Verflüssigungsprozess zugeführt wird, zumindest ein Teilstrom eines geeigneten Prozessstromes des Erdgas-Verflüssigungsprozesses als Treibgas verwendet wird, und/oder
• das Boil-off-Gas vor seiner Verdichtung um wenigstens 80 K, vorzugsweise um wenigstens 160 K angewärmt wird.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verdichten von bei der Lagerung von verflüssigtem Erdgas anfallendem Boil-off-Gas sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand des in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0012] Das in der Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Erdgas-Verflüssigungsverfahren, bei dem das verdichtete Boil-off-Gas erneut dem zu verflüssigenden Erdgasstrom A zugeführt wird. Dieser Erdgasstrom A wird einem lediglich als Black-Box dargestellten Verflüssigungsprozess E1 zugeführt. Bei diesem Verflüssigungsprozess E1 kann es sich um jeden beliebigen Verflüssigungsprozess handeln, der der Verflüssigung und ggf. der Unterkühlung von Erdgas dient. Das verflüssigte und ggf. unterkühlte Erdgas wird über Leitung B aus dem Verflüssigungsprozess E1 abgezogen und einem Speichertank T, bei dem es sich beispielsweise um einen Flachbodentank handelt, zugeführt. Die Entnahme von verflüssigtem Erdgas (LNG) aus diesem Speichertank T erfolgt über Leitung 5, der - sofern erforderlich - eine Pumpe P zugeordnet ist.

[0013] Im Speichertank T anfallendes Boil-off-Gas wird über Leitung 1 aus dem Speichertank T abgezogen und einem Ejektor Y zugeführt. Über Leitung 2 wird diesem Ejektor Y ein geeignetes Treibgas, auf das im Folgenden näher eingegangen werden wird, zugeführt. Das zu verdichtende Boil-off-Gas erfährt im Ejektor Y eine Druckerhöhung zwischen 50 und 500 mbar, vorzugsweise zwischen 100 und 300 mbar.

[0014] Das derart verdichtete Boil-off-Gas/Treibgas-Gemisch - nachfolgend als Boil-off-Gas bezeichnet - wird über Leitung 3 nach Anwärmung im Anwärmer E2 dem ein- oder mehrstufig ausgeführten Boil-off-Gas-Verdichter V zugeführt. Im Anwärmer E2 wird das zu verdichtende Boil-off-Gas 3 gegen den verdichteten Boil-off-Gasstrom 4 um wenigstens 80 K, vorzugsweise um wenigstens 160 K angewärmt. Im Boil-off-Gas-Verdichter V erfolgt eine Verdichtung auf einen Druck, der durch die anschließende Verwendung des Boil-off-Gases bestimmt wird.

[0015] Wird das verdichtete Boil-off-Gas 4, wie in der Figur 1 dargestellt, erneut dem zu verflüssigenden Erdgasstrom A zugeführt, muss das Boil-off-Gas wenigstens auf den Druck des Erdgasstromes A vor dem Verflüssigungsprozess E1 verdichtet werden. Wird das verdichtete Boil-off-Gas hingegen als Brenngas verwendet, kann eine geringere Druckerhöhung ausreichend sein, während andere Verwendungszwecke ggf. eine höhere Verdichtung erfordern.

[0016] Nach der Verdichtung V wird das Boil-off-Gas in einem Wärmetauscher E3 gegen Luft oder Kühlwasser abgekühlt, sofern die Temperatur des Boil-off-Gases nach der Verdichtung V hierfür hoch genug ist. Dies ist bei einer Anwärmung vor der Verdichtung auf in etwa Umgebungstemperatur immer der Fall, da die Tanktemperatur -160 °C beträgt, das zu verdichtenden Boil-off-Gas vorzugsweise um wenigstens 160 K angewärmt wird und die Saugtemperatur des Verdichters V somit höher als 0 °C liegt.

[0017] Im vorliegenden Fall wird das verdichtete Boil-off-Gas 4 nach Durchgang durch den Anwärmer E2, in dem es seine (restliche) Verdichtungswärme an den zu verdichtenden Boil-off-Gasstrom 3 abgibt, dem zu verflüssigenden Erdgasstrom A zugeführt. Hierbei kann das verdichtete Boil-off-Gas 4 dem zu verflüssigenden Erdgasstrom A vor dessen Zuführung in den Verflüssigungsprozess E1 - dargestellt durch die gestrichelt gezeichnete Leitung 4' - und/oder auf einem geeigneten Temperaturniveau des Verflüssigungsprozesses E1 - dargestellt durch die Leitung 4 - zugeführt werden.

[0018] Erfindungsgemäß wird bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Teilstrom 2 des verdichteten Boil-off-Gases 4 dem Ejektor Y als Treibgas zugeführt. Grundsätzlich können als Treibgase alle Gase verwendet werden, deren Zusammensetzung im Wesentlichen identisch oder ähnlich derjenigen des zu verdichtenden Boil-off-Gases ist und/oder deren Vermischung mit dem Boil-off-Gas die beabsichtigte Verwendung des verdichteten Boil-off-Gases nicht beeinträchtigt.

[0019] Soll das verdichtete Boil-off-Gas als Brenngas verwendet werden und ist in der Nähe des Verflüssigungsprozesses ein Luftzerleger vorgesehen, kann als Treibgas für den Ejektor Y auch ein Reststrom dieses Luftzerlegers verwendet werden. Sofern in dem Verflüssigungsprozess E1 eine Abtrennung schwerer Kohlenwasserstoffe integriert ist, kann auch der abgetrennte, an schweren Kohlenwasserstoffen reiche Strom als Treibgas verwendet werden, sofern das verdichtete Boil-off-Gas nicht dem zu verflüssigenden Erdgasstrom A zugeführt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Verdichten von bei der Lagerung von verflüssigtem Erdgas (LNG) anfallendem Boil-off-Gas, wobei dieses ein- oder mehrstufig verdichtet und anschließend einer weiteren Verwendung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verdichtende Boil-off-Gas (1) mittels wenigstens eines Ejektors (Y) eine Druckerhöhung erfährt, angewärmt (E2) und ein- oder mehrstufig verdichtet wird (V), wobei als Treibgas (2) für den Ejektor (Y) ein Teilstrom des verdichteten Boil-off-Gases und/oder ein Gas verwendet wird, dessen Zusammensetzung im Wesentlichen identisch oder ähnlich derjenigen des Boil-off-Gases (1) ist und/oder dessen Vermischung mit dem Boil-off-Gas die beabsichtigte Verwendung des verdichteten Boil-off-Gases nicht beeinträchtigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhung zwischen 50 und 500 mbar, vorzugsweise zwischen 100 und 300 mbar beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweilig dem Ejektor (Y) zwei unterschiedliche Treibgase zugeführt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei das verdichtete Boil-off-Gas zumindest teilweise einem Erdgas-Verflüssigungsprozess zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom eines geeigneten Prozessstromes des Erdgas-Verflüssigungsprozesses als Treibgas verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Boil-off-Gas vor seiner Verdichtung (V) um wenigstens 80 K, vorzugsweise um wenigstens 160 K angewärmt wird (E2).

Zeichnung