Konzepte für Erdgasverflüssigungsanlagen an Netzknotenpunkten mit Gasdruckminderung

Jens Mischner, Stefanie Tesch und Steffen Päßler

Im Rahmen dieses Beitrags werden Lösungen zur Erdgasverflüssigung vorgestellt, die geeignet sind, im Nebenschluss (parallel) zu Gasdruckminderungsanlagen betrieben zu werden. Wichtige Stoffdaten, die auch Auslegungsparameter der Baugruppen bestimmen, wurden zusammengestellt. Als „primäre Energiequelle“ für den Verflüssigungsprozess wird die Enthalpie des zu verflüssigenden Erdgases genutzt; elektrische Hilfsenergie ist ggf. erforderlich. Die hier entwickelten Verfahrensschemata setzen stets voraus, dass Erdgas in nachgelagerte Netze bzw. Leitungen übergespeist wird; die Verflüssigung eines Teilstromes ist gewissermaßen ein „Koppelprodukt“ der Gasdruckminderung und ohne diese nicht möglich. Thermodynamisch werden Zustandsänderungen genutzt, die im Gasfach eingeführt sind: isentrope Expansion, isenthalpe Drosselung, isentrope Verdichtung, isobare Wärmeübertragung. In den vorgeschlagenen Verfahren werden daher Baugruppen verwendet, die in Gasnetzen grundsätzlich eingeführt und im Netzbetrieb akzeptiert sind: Expansionsmaschinen, Verdichter, Drosselventile („Joule-Thomson-Ventile“), Wärmeübertrager; Kältekreisläufe (Kältemaschinen) werden vermieden. Die entwickelten Lösungsvorschläge können auf andere Netzverhältnisse prinzipiell übertragen werden, bedürfen jedoch stets der individuellen „Kalibrierung“. Eine ausführliche verfahrenstechnisch-thermodynamische Anlagensimulation, die auch zur energetisch-wirtschaftlichen Optimierung dient, ist nach Einschätzung der Verfasser in jedem Einzelfall unerlässlich. Thermodynamische Vorgänge in LNG-Lagerbehältern wurden nicht erörtert.