WO2019020135A1

WO2019020135A1 - Refrigeration supply plant coupled to regasification apparatus of a liquefied natural gas terminal

Info

Publication number: WO2019020135A1
Application number: PCT/DE2017/000352
Authority: WO
Inventors: Rainer Braun; Peter Otto; Lothar BIHL
Original assignee: Eco ice Kälte GmbH
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-01-31
Also published as: ES2902015T3; DE112017007785A5; DE102017007009A1; EP3658816B1; EP3658816A1

Abstract

The invention relates to a plant for refrigeration supply which is coupled to the LNG (Liquefied Natural Gas) regasification apparatus of an LNG terminal and which transfers the high-quality refrigeration power widely available here to both local and remote usage locations in a secure, energy-saving and cost effective manner. Proposed as the refrigerant is liquid CO2 which, conveyed by a refrigerant pump, is cooled to a minimum value of -50°C in the closed circuit and then arrives at the refrigeration usage location in the supercooled state. To avoid the risk of solidification of the CO2 propane serves as an intermediate medium which, by evaporation and condensing at a safe average temperature level by natural circulation in a closed circuit, absorbs the heat from the refrigerant and transfers it to the LNG. Employed for this purpose are two superposed, horizontally aligned tube bundle heat exchangers between which the phases, gaseous and liquid propane, are transported separately and in generously dimensioned conduits with minimal pressure drops. Three measures serve to achieve security of supply: 1. That the refrigerant temperature does not fall below the minimum allowable value is ensured by process control means directly by detecting said temperature at the point of lowest cooling and indirectly by detecting the pressure, and the correlated temperature, of the intermediate medium. 2. The detecting of the pressure of the intermediate medium also safeguards against any leaks in the refrigerant - propane intermediate medium - LNG heat transfer system. 3. Finally, a backup refrigeration plant coupled to the refrigerant collector and separator by natural circulation of the refrigerant finally prevents an undue pressure increase in the refrigerant circuit in case of an interruption to the LNG flow and/or in case of a heat input in the refrigeration usage location that exceeds the intended limits.

Description

Beschreibung description

Titel title

Kälteversorgungsanlage, gekoppelt an die Regasifizlerungseinrichtung eines Liquified Natural Gas Terminals Refrigeration system, coupled to the Regasifizlerungseinrichtung a Liquified Natural Gas Terminal

Anwendungsgebiet field of use

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Kälteversorgung, die an die LNG (Liquified Natural Gas)- Regasifizlerungseinrichtung eines LNG Terminals gekoppelt ist und die hier zur Verfügung stehende hochwertige, niedrigtemperierte Kälteleistung nutzt. The invention relates to a system for refrigeration, which is coupled to the LNG (Liquefied Natural Gas) - Regasifizlerungseinrichtung an LNG terminal and uses the available here, high-quality, low-temperature refrigeration capacity.

Die Bereitstellung entsprechend großer Kälteleistungen an sowohl nahliegende als auch fern- und verzweigt liegende Bedarfsstellen erfolgt energieeinsparend, kostensparend und versorgungssicher. The provision of correspondingly large cooling capacities to both remote as well as remote and branched demand points is energy-saving, cost-saving and safe to supply.

Stand der Technik Erdgas lässt sich unter atmosphärischem Druck nach Abkühlung auf -162X und anschließender Abfuhr der Kondensationswärme aus der gasförmigen in die flüssige Phase überführen. Damit ist die Reduktion des Volumens auf das PRIOR ART Natural gas can be converted from the gaseous to the liquid phase under atmospheric pressure after cooling to -162 ° C. and subsequent removal of the heat of condensation. This is the reduction of the volume on the

Sechshundertstel des bei 1 ,013 bar und 15°C gegebenen Wertes verbunden. Verflüssigtes Erdgas ist somit auf attraktive Weise lagerbar und über große Strecken transportierbar. Die zu realisierende, gleichermaßen kostenaufwändige wie wertschöpfende Prozesskette reicht von der Förderung und Aufbereitung über die Verflüssigung, die Lagerung, den Ferntransport mit Tankschiffen, die erneute Lagerung in Großtanks und den nochmaligen Transport zum Verwender. Six hundredths of the value given at 1, 013 bar and 15 ° C. Liquefied natural gas can thus be stored in an attractive manner and transported over long distances. The equally costly and value-adding process chain to be realized ranges from extraction and processing to liquefaction, storage, long-distance transport by tanker, re-storage in large tanks and re-transport to the user.

Den Abschluss bildet die Regasifizierung, die im Bereich der Großtanks in sogenannten Terminals, oder auch beim Verwender in sogenannten The conclusion is the regasification, which in the area of large tanks in so-called terminals, or even in the user in so-called

Satellitenanlagen erfolgt. Satellite systems done.

Die bei der Regasifizierung des LNG auf tiefem Temperaturniveau zuzuführende Wärme besitzt ein hohes, als Kälteleistung nutzbares exergetisches Potential, das jedoch weltweit nahezu vollständig ungenutzt bleibt. Die für die Regasifizierung benötigte Wärme in den Sattelitenanlagen, die relativ kleine LNG- Mengen lagern, wird aus der Umgebungsluft bezogen und große Terminals nutzen Meerwasser als Wärmequelle, oft sogar fügen sie mit Hilfe eingetauchter Brenner eine Energie verschwendende Erdgasverbrennung zur Unterstützung hinzu. Zwei Gründe sind für diesen, das Kältepotential unbeachtet lassenden Stand der Technik anzuführen. The heat to be supplied at low temperature during regasification of the LNG has a high exergetic potential which can be used as a cooling power, but which remains almost completely unused worldwide. The heat needed for regasification in the satellite systems, which store relatively small quantities of LNG, is sourced from the ambient air, and large terminals use seawater as a source of heat, often even adding energy-wasting CNG to support with the help of submerged burners. There are two reasons for this state of the art, which ignores the potential for refrigeration.

Erstens: Angesichts der gewaltigen, mit dem LNG verfügbaren Brennstoffenergie findet die zusätzlich verfügbare Kälteleistung, deren energetischer Umfang deutlich kleiner ist, keine Beachtung. Diese Relativierung ist jedoch zu verwerfen, denn absolut gesehen ist offensichtlich weltweit ein großer Bedarf an hochwertiger Kälteleistung vorhanden, deren bisherige, mit Hilfe elektrischer Energie Firstly, given the huge amount of fuel energy available with the LNG, the additional available refrigeration capacity, the energy level of which is much smaller, is ignored. However, this relativization must be rejected, because in absolute terms there is obviously a great need worldwide for high-quality cooling capacity, the previous one, with the help of electrical energy

umweit- und ressourcenbelastend erfolgende Erzeugung bei deutlich geringeren Kosten substituiert werden kann. umweit- and resource-stressing production can be substituted at significantly lower cost.

Zweitens: Eine bei der LNG- Regasifizierung vom Temperaturniveau -162°C ausgehende Auskoppelung von Kälteleistung stellt hohe Anforderungen an den Kälteträger, der einerseits hohe Kälteleistungen über meist große Distanzen übertragen muss und der andererseits den tiefen Temperaturen standhalten muss, ohne vom flüssigen in den festen Aggregatzustand überzugehen. Secondly, a decoupling of refrigeration capacity from the temperature level -162 ° C in LNG regasification places high demands on the refrigerant, which on the one hand has to transfer high cooling capacities over very large distances and, on the other hand, has to withstand the low temperatures, without moving from liquid to solid To change state of aggregation.

Die Überwindung dieser Restriktionen ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, welche zurückgreifend auf verfügbare Detaillösungen eine Overcoming these restrictions is the aim of the present invention, which goes back to available detailed solutions

Kälteversorgungsanlage betrifft, die gekoppelt an die Regasifizierung eines großen LNG Terminals in innovativer Weise hochwertige Kälteleistung Refrigeration system related to the regasification of a large LNG terminal in an innovative way high-quality refrigeration capacity

energieeinsparend, kostensparend und versorgungssicher bereitstellt. energy-saving, cost-saving and supply-safe.

Die Gefahr, dass in den LNG- Regasifizierungseinrichtungen großer Terminals der wärmeabgebende Stoffstrom im Kontakt mit dem LNG bis zu Erstarrung abkühlt, hat zur Verwendung eines Zwischenmediums geführt, das heißt zu einem sogenannten„Intermediate Fluid Type Vaporizer", in dem die Wärme The risk of cooling the heat-emitting material stream in contact with the LNG to solidification in the LNG regasification devices of large terminals has led to the use of an intermediate medium, that is to say to a so-called "intermediate fluid type vaporizer", in which the heat

kaskadenartig zunächst an ein Fluid übertragen wird, welches einerseits niedriger temperiert ist als die Wärmequelle und andererseits bei der Abkühlung in die Nähe der LNG- Temperatur weit entfernt ist von der Bildung einer festen Phase. Dies ist der Stand der Technik, der in zahlreichen Patentpublikationen cascade is first transferred to a fluid which is on the one hand lower temperature than the heat source and on the other hand, when cooled to near the LNG temperature is far from the formation of a solid phase. This is the state of the art in numerous patent publications

dokumentiert ist, beispielsweise in der EP 0048316A„Verfahren und Anlage zur Rück erdampfung von flüssigem Erdgas" und in der US 6367429„Intermediate fluid type vaporizer", wobei als Zwischenmedium Propan empfohlen wird, das im Naturumlauf die Regasifizierungswärme überträgt. Die dargestellte Technik bezieht sich in allen publizierten Erfindungen auf eine mehr als 40 Jahre zurückliegende und unter US 41701 15A„Apparatus and process for vaporizing liquefied natural gas" veröffentlichte Entwicklung. is documented, for example, in EP 0048316A "method and plant for the re-evaporation of liquid natural gas" and in US 6367429 "intermediate fluid type vaporizer", wherein propane is recommended as an intermediate medium, which transmits the regasification heat in natural circulation. The illustrated technique in all published inventions refers to a development more than 40 years ago and published under US 41701 15A "Apparatus and process for vaporizing liquefied natural gas".

Ferner ist allen Publikationen gemeinsam, dass sie sich auf die Regasifizierung unter Verwendung von Meerwasser als Wärmequelle beschränken, während die mögliche Nutzung der verfügbaren Kälteleistung unbeachtet bleibt. In addition, all publications have in common that they limit themselves to regasification using seawater as the heat source, while ignoring the potential use of available refrigeration capacity.

Eine Ausnahme, nämlich eine effektive Lösung zur Rückgewinnung von Kälte bei der Regasifizierung tiefkalter Flüssigkeiten, wie verflüssigtes Erdgas (LNG), verflüssigter Stickstoff (LN2) oder verflüssigter Sauerstoff (L02), ist im deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2015 008 836 und gleichzeitig in der deutschen An exception, namely an effective solution for the recovery of cold during the regasification of cryogenic liquids, such as liquefied natural gas (LNG), liquefied nitrogen (LN2) or liquefied oxygen (L02), is in the German utility model DE 20 2015 008 836 and at the same time in the German

Offenlegungsschrift DE 10 2016 006 121„Verfahren und Wärmeaustauscher zur Rückgewinnung von Kälte bei der Regasifizierung tiefkalter Flüssigkeiten" angegeben. Sie betrifft allerdings nur kleine Leistungen bis 100 kW, wie sie beispielsweise in Satellitenanlagen zur Verfügung stehen. Es wird vorgeschlagen, die Kälte der tiefkalten Flüssigkeit zunächst auf ein Zwischenmedium, Published patent application DE 10 2016 006 121 "Process and heat exchanger for recovering cold during the regasification of cryogenic liquids", although it only concerns small powers of up to 100 kW, such as those available in satellite systems, for example first to an intermediate medium,

nämlich Propan, und anschließend von diesem auf einen flüssigen Kälteträger zu übertragen. Der eingesetzte Kälteträger bleibt dabei bis hinab zu einem namely propane, and then transfer from this to a liquid refrigerant. The coolant used remains down to one

Temperaturniveau von - 60°C ohne Phasenwechsel. Er ist somit sicher pumpbar. Die Wärmeübertragung erfolgt durch Verdampfen und Kondensieren ohne Temperature level of - 60 ° C without phase change. He is therefore safe to pump. The heat transfer takes place by evaporation and condensation without

Pumpeneinsatz im Naturumlauf in einem Wärmeaustauscher mit speziellen Konstruktionsmerkmalen. Pump insert in natural circulation in a heat exchanger with special design features.

Die Temperatur des vorgeschlagenen Zwischenmediums Propan ist im Bereich von -20°C bis -100°C durch die Konzipierung der Wärmeübertragung und der sie treibenden Temperaturdifferenzen frei wählbar. Der Wärmeaustauscher weist folgende technische Merkmale auf: The temperature of the proposed intermediate propane is freely selectable in the range of -20 ° C to -100 ° C by the design of the heat transfer and the temperature differences driving them. The heat exchanger has the following technical features:

- Verwendung eines Behälters in Vertikalausrichtung, bestehend aus einem - Use of a container in vertical orientation, consisting of a

Zylinder mit einem oberen und einem unteren Klöpperboden, der ganzheitlich mit einer Isolierung ummantelt ist, - Anordnung einer Rohrwendel im Bereich des oberen Klöpperbodens und einer Rohrwendel im Bereich des unteren Klöpperbodens bei Einhaltung eines Abstandes zwischen den Rohrwendeln, Cylinder with upper and lower dished bottom, which is completely encased with insulation Arrangement of a coiled tubing in the region of the upper dished bottom and a coiled tubing in the region of the lower dished bottom while maintaining a distance between the coiled tubing,

- Befüllung des hermetisch geschlossenen Behälters mit dem dadurch - Filling the hermetically sealed container with the thereby

gekapseltem Zwischenmedium zum Zweck des Wärmetransports innerhalb des Behälters mit einem Füllstand zwischen der oberen Rohrwendel und der unteren Rohrwendel, wobei die untere Rohrwendel bei jedem encapsulated intermediate medium for the purpose of heat transfer within the container with a level between the upper tube coil and the lower tube coil, wherein the lower tube coil at each

Betriebszustand mit flüssigem Zwischenmedium im Siedezustand geflutet ist, während die obere Rohrwendel von Sattdampf umgeben ist, der im Operating state is flooded with liquid intermediate medium in the boiling state, while the upper coiled tubing is surrounded by saturated steam in the

Betrieb bei Wärmeabgabe an der Rohrwendel kondensiert, Operation condensed at heat output at the coiled tubing,

- Realisierung des Wärmetransports vom kondensierenden Zwischenmedium an die zu regasifizierende tiefkalte Flüssigkeit durch Zu- und Abfluss der Selben über die obere Rohrwendel, Realization of the heat transfer from the condensing intermediate medium to the deep-cold liquid to be regasified by inflow and outflow of the same via the upper coiled tubing,

- Realisierung des Wärmetransports vom zu kühlenden Kälteträger an das flüssige Zwischenmedium durch Zu- und Abfluss des Kälteträgers über die untere Rohrwendel. - Realization of the heat transfer from the refrigerant to be cooled to the liquid intermediate medium by inflow and outflow of the refrigerant through the lower coiled tubing.

Unbefriedigend im Hinblick auf die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe, nämlich die in großen Terminals verfügbare Kälteleistung zurückzugewinnen, sind die auf kleine Anlagen zugeschnittene Technik der Unsatisfactory in view of the object underlying the present invention, namely to recover the cooling capacity available in large terminals, the technology tailored to small installations is the

Wärmeübertragung mit Kälteleistungen unterhalb 100 kW und der verwendete kostenaufwändige Kälteträger, der für die Kälteversorgung mit großen Heat transfer with cooling capacities below 100 kW and the costly refrigerant used for large-scale refrigeration

Übertragungsleistungen und über große Übertragungsstrecken ungeeignet ist.Transmission services and over long transmission distances is unsuitable.

Der vorbeschriebene Stand der Technik ist als naheliegend für die erfinderische Zielstellung zu betrachten, nämlich die kostengünstige und energieeinsparende Bereitstellung großer Kälteleistungen aus der LNG- Regasifizierungseinnchtung großer Liquified Natural Gas Terminals bei hoher Versorgungssicherheit. The above-described prior art is considered to be obvious for the inventive objective, namely the cost-effective and energy-saving provision of large cooling capacities from the LNG regasification of large liquefied natural gas terminals with high security of supply.

Aufgabenstellung task

Die erfinderische Aufgabenstellung ist in der Entwicklung von apparativen Merkmalen in Bezug auf eine Anlage zur sicheren Kälteversorgung sowohl naheliegender als auch fernliegender Bedarfsstellen zu sehen, die an die LNG- Regasifizierungseinrichtung eines großen, beispielsweise eines LNG importierenden Terminals, gekoppelt ist und auf diese Weise die sonst erforderliche, ressourcen- und umweltbelastend elektrische Energie The inventive task is to be seen in the development of apparative features in relation to a system for safe cooling supply of both obvious and remote needs, which is coupled to the LNG regasification device of a large, for example, an LNG importing terminal, and in this way the otherwise required, resource and polluting electrical energy

verbrauchende Kälteerzeugung kostengünstig substituiert. Lösung der Aufgabenstellung consuming refrigeration cost-effectively substituted. Solution of the task

Die Lösung der Aufgabenstellung ist im Patentanspruch 1 angegeben. The solution of the problem is specified in claim 1.

Die untergeordneten Ansprüche enthalten zweckmäßige Ausgestaltungen. The subordinate claims contain expedient embodiments.

Das Ziel der Erfindung ist es, die in LNG- Terminals für die Regasifizierung des LNG benötigte Wärme aus verfügbaren Kältebedarfsstellen abzuführen und so als wertvolle Kälteleistung zu nutzen. Voraussetzung hierfür ist die Lösung zwei gewichtiger Probleme. The object of the invention is to dissipate the heat required in LNG terminals for the regasification of the LNG from available refrigeration demand points and thus to use them as valuable refrigeration capacity. The prerequisite for this is the solution of two important problems.

Erstens, es sind große Kälteleistungen, beispielsweise 1 MW, versorgungssicher und kostengünstig an nahliegende, an fernliegende und an weit verzweigt liegende Kältebedarfsstellen zu transportieren. First, there are large cooling capacities, such as 1 MW, supply safe and inexpensive to transport to nearby, remote and widely branched Kältebedarfsstellen.

Zweitens stellt das tiefe Temperaturniveau des LNG, das bis hinab zu -162°C betragen kann, hohe Anforderungen an die Kaltzähigkeit der Werkstoffe, an die Beherrschung großer örtlicher und zeitlicher Temperaturdifferenzen in den Anlagenbauteilen und an die Fließfähigkeit des als Kälteträger dienenden Secondly, the low temperature level of the LNG, which can be as low as -162 ° C, places high demands on the cold toughness of the materials, on the control of large local and temporal temperature differences in the plant components and on the flowability of the refrigerant

Wärmeübertragungsfluids, welches allerdings, berücksichtigt man den einem LNG- Terminal praktischerweise zuzuordnenden Kältebedarf, beispielsweise den eines Kühlhauses, nicht tiefer als -50°C temperiert werden muss. Heat transfer fluids, which, however, taking into account the LNG terminal conveniently assigned refrigeration needs, such as that of a cold store, no lower than -50 ° C must be tempered.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als Kälteträger C0₂ zu verwenden, und zwar, was dessen Abkühlung durch die Wärmeabgabe an das LNG und dessen Wärmeaufnahme an der Kältebedarfsstelle betrifft, ausschließlich im Zustand einer unterkühlten Flüssigkeit. Dies hat im Vergleich zu den bisher bekannten, mit Phasenwechseln betriebenen CO2- Anwendungen den Vorteil der wesentlich einfacheren Realisierung langer Kälteträgertransportwege und damit auch den Vorteil der kostengünstigeren Anlagentechnik. Die tiefste zulässige Temperatur des in einem geschlossenen Kreislauf geführten Kälteträgers C02wird angesichts seiner Tripelpunktkoordinaten 5, 19 bar und -56,6°C mit -50°C festgelegt, was einerseits ausreichende Sicherheit gegen die Bildung einer festen Phase, und andererseits bezüglich der Kälteversorgung ein ausreichend tiefes Temperaturniveau bietet. Die notwendige Einhaltung dieses Temperaturwertes wird durch diversitär redundante anlagentechnische und regelungstechnische Maßnahmen sichergestellt. According to the invention it is proposed to use as a refrigerant C0 ₂ , namely, as regards its cooling by the heat transfer to the LNG and its heat absorption at the refrigeration needs, exclusively in the state of a supercooled liquid. This has the advantage of much simpler implementation of long refrigerant transport paths and thus also the advantage of less expensive plant technology in comparison to the previously known, operated with phase changes CO2 applications. The lowest permissible temperature of the guided in a closed circuit refrigerant C02wird given its triple point coordinates 5, 19 bar and -56,6 ° C set at -50 ° C, which on the one hand sufficient security against the formation of a solid phase, and on the other hand with respect to the refrigeration sufficiently low temperature level offers. The necessary compliance with this temperature value is ensured by diverse redundant plant engineering and control engineering measures.

Flüssiges C0₂, beispielsweise im Zustand -50°C und 10,0 bar, verfügt über sehr gute Stoffwerte Dichte, spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Viskosität, so dass sich entsprechend effektive Wärmeübergänge ergeben und die Umwälzung im Kälteträgerkreislauf eine nur geringe Pumpleistung erfordert. Liquid C0 ₂ , for example in the -50 ° C and 10.0 bar state, has very good material properties of density, specific heat capacity, thermal conductivity and viscosity, so that correspondingly effective heat transfer results and the circulation in the brine circuit requires only a low pumping capacity.

Weitere wichtige Vorteile des CO2 sind: Es ist chemisch inaktiv, nicht korrosiv, nicht brennbar und insgesamt umweltverträglich. Dies begründet, dass die an die Regasifizierungseinrichtung des LNG- Terminals gekoppelte Kälteversorgung die Kälte wesentlich kostengünstiger bereitstellen kann als die konventionelle elektrisch angetriebene Verdichterkältemaschine. Other important advantages of CO2 are: It is chemically inert, non-corrosive, non-flammable and overall environmentally friendly. This justifies that the refrigeration supply coupled to the regasification device of the LNG terminal can provide the refrigeration much more cost-effectively than the conventional electrically driven compressor refrigeration machine.

Erfindungsgemäß werden mehrere Maßnahmen zur Sicherstellung einer die vorgegebenen Betriebsdaten einhaltenden, störungsfreien Kälteversorgung vorgeschlagen. Zur Abwendung der Gefahr, dass das CO₂ in die feste Phase übergeht und nicht mehr pumpbar ist, dient vorrangig die Verwendung des Zwischenmediums Propan, das in einem geschlossenen Kreislauf per Naturumlauf auf einem sicheren mittleren Temperaturniveau in einem Zwischenmediumverdampfer verdampfend die Wärme aus dem Kälteträger übernimmt, um sie dann in einem Zwischenmediumkondensator an das LNG zu übertragen. Hierfür werden zwei übereinander angeordnete, horizontal ausgerichtete tieftemperaturtaugliche Rohrbündelwärmeaustauscher benutzt, in deren Rohren der Kälteträger seine Wärme abgibt, bzw. das LNG die Wärme aufnimmt, und zwischen denen zur Sicherstellung des Naturumlaufes die im Gleichgewicht befindlichen Phasen, Propan als Sattdampf und Propan im Siedezustand, getrennt und in großzügig dimensionierten Leitungen mit minimalen Druckverlusten transportiert werden. Zur Konstanthaltung der Temperatur im siedenden und kondensierenden Propan auf einem sicheren mittleren Niveau, dient eine Drucküberwachung des According to the invention, several measures for ensuring a predetermined operating data compliant, trouble-free refrigeration supply proposed. To avoid the risk that the CO ₂ passes into the solid phase and is no longer pumpable, the use of the intermediate medium propane, which takes over the heat from the brine evaporating in a closed circuit by natural circulation at a safe mean temperature level in an intermediate medium evaporator serves primarily to then transfer them to the LNG in an intermediate medium condenser. For this purpose, two stacked, horizontally oriented low-temperature tubular heat exchangers are used, in the tubes of the refrigerant gives off its heat, or the LNG absorbs the heat, and between them to ensure natural circulation in the equilibrium phases, propane as saturated steam and propane in the boiling state, be separated and transported in generously dimensioned lines with minimal pressure losses. To keep the temperature in boiling and condensing propane at a safe medium level, pressure monitoring of the

Zwischenmediums. Dessen Druck wird mit Hilfe einer computergestützten Intermediate medium. Its pressure is using a computer-aided

Anlagensteuerung und einem LNG- Drosselventil, das als Stellglied den Plant control and a LNG throttle valve, as the actuator

LNG- Fluss und damit die Wärmeübertragung im Zwischenmediumkondensator bestimmt, auf den Sollwert 0,61 1 bar geregelt, was gemäß der Propan- Dampfdruckkurve mit der Temperatur -55°C korreliert. LNG flow and thus determines the heat transfer in the intermediate medium condenser, regulated to the desired value 0.61 1 bar, which correlates with the temperature -55 ° C according to the propane vapor pressure curve.

Dass sich der Kälteträger durch die Wärmeabgabe an das Zwischenmedium möglichst tief, aber nicht unter den minimal zulässigen Wert -50°C abkühlt, wird regelungstechnisch zusätzlich, und zwar diversitär redundant, durch die Erfassung der Temperatur an der Stelle der tiefsten Abkühlung, das heißt am Ausgang des Zwischenmediumverdampfers erreicht. Auch hier erfolgt die The fact that the refrigerant cools as low as possible, but not below the minimum permissible value -50 ° C by the heat transfer to the intermediate medium, is in addition technically redundant, by detecting the temperature at the point of the deepest cooling, ie on Output of the intermediate medium evaporator achieved. Again, the

Regelung mit Hilfe der Anlagensteuerung und dem LNG- Drosselventil, das als Stellglied den LNG-Durchfluss und damit die aus dem Wärmeübergang an das LNG resultierende Abkühlung des Kälteträgers bestimmt. Control by means of the system control and the LNG throttle valve, which as an actuator determines the LNG flow and thus the cooling of the refrigerant resulting from the heat transfer to the LNG.

Die Erfassung des Druckes des Zwischenmediums dient ferner auch der The detection of the pressure of the intermediate medium also serves the

Absicherung einer eventuellen Undichtigkeit im Wärmeübertragungssystem Kälteträger - Zwischenmediumverdampfer - Propanverbindungsleitungen - Zwischenmediumkondensator - LNG. Mit den Komponenten Drucküberwachung, computergestützte Anlagensteuerung und LNG- Drosselventil steht eine sicherheitstechnische Einrichtung zur Verfügung, die eine eventuelle Leckage aus den LNG oder CO2 transportierenden Rohren in die das Zwischenmedium Propan enthaltenen Räume detektiert, nämlich in die Mantelräume der beiden Protection of a possible leak in the heat transfer system Brine - Intermediate medium evaporator - Propane connection lines - Intermediate medium condenser - LNG. With the components pressure monitoring, computer-aided system control and LNG throttle valve is a safety device available that detects any leakage from the LNG or CO2 transporting pipes in the intermediate medium propane contained spaces, namely in the mantle spaces of the two

Rohrbündelwärmeaustauscher und in die Propanverbindungsleitungen. Tube bundle heat exchanger and in the propane connection lines.

Als Gegenmaßnahme wird die LNG- Zufuhr und der Betrieb der Kälteträgerpumpe unterbrochen. Eine zusätzliche Funktion der Drucküberwachung ist es schließlich, aus der Höhe des festgestellten Druckanstiegs zu identifizieren, ob die Leckage eindringendes LNG betrifft, welches üblicherweise vor der Regasifizierung auf den für die Erdgasnutzung erforderlichen hohen, meist überkritischen Druck gepumpt wird, oder eindringendes C0₂, dessen Druck trotz des Zustandes einer As a countermeasure, the LNG supply and the operation of the brine pump is interrupted. Finally, an additional function of pressure monitoring is to identify, from the magnitude of the detected pressure rise, whether the leakage is from penetrating LNG, which is usually pumped to the high, usually supercritical, pressure required for natural gas utilization prior to regasification, or C0 ₂ penetrating Pressure despite the condition of one

unterkühlten Flüssigkeit deutlich geringer ist. Eine weitere Drucküberwachung betrifft schließlich die typisch hohe Drucklage des CO2 im gesamten Kälteträgerkreislauf, der zunächst zu erläutern ist. supercooled liquid is significantly lower. Finally, another pressure monitoring relates to the typically high pressure of the CO2 in the entire brine circuit, which is to be explained first.

Das unterkühlte CO2 wird mittels einer Kälteträgerpumpe in einem geschlossenen aus gut isolierten Rohrleitungen bestehenden Kreislauf umgewälzt, wobei es im Zwischenmediumverdampfer unter Wärmeabgabe an das Zwischenmedium bis -50°C abkühlt, dann in unterkühltem Zustand bis an die zu versorgende, gegebenenfalls fernliegende Kältebedarfsstelle gelangt, um sich hier durch Wärmeaufnahme, was der Kälteleistung entspricht, bis in die Nähe des The supercooled CO2 is circulated by means of a brine pump in a closed circuit consisting of well-insulated pipes, where it cools to -50 ° C in the intermediate medium evaporator with heat release to the intermediate medium, then passes in supercooled state up to the optionally remote refrigeration demand point to be supplied to here by heat absorption, which corresponds to the cooling capacity, to near the

Siedezustandes zu erwärmen und dann einem Kälteträgersammler und Boiling heat state and then a brine collector and

-abscheider zugeführt zu werden. In diesem Sammler und Abscheider wird schließlich Phasengleichgewicht zwischen Kälteträgerkondensat und to be supplied to the separator. In this collector and separator finally phase equilibrium between refrigerant condensate and

Kälteträgersattdampf erreicht, beispielsweise bei -40°C und 10,0 bar. Refrigerant saturated steam reached, for example at -40 ° C and 10.0 bar.

Das Kälteträgerkondensat fließt dann als Rücklauf über eine Kavitation The brine condensate then flows as reflux via a cavitation

verhindernde angemessene Zulaufhöhe zur Kälteträgerpumpe, die es zum prevent adequate inlet height to the brine pump, which leads to the

Zwischenmediumverdampfer fördert, in welchem die Wärme vom hier Intermediate medium evaporator promotes, in which the heat from here

verdampfenden Zwischenmedium aufgenommen wird, welches im Naturumlauf zum Zwischenmediumkondensator gelangt und dort kondensierend die Wärme an das zu regasifizierende LNG überträgt. evaporating intermediate medium is received, which passes in the natural circulation to the intermediate medium condenser and there condensing transfers the heat to the LNG to be regasifizierten.

An das beschriebene Kälteträgersystem ist zum Zweck der Drucküberwachung oberhalb des Kälteträgersammlers und -abscheiders, diesen als Kupplung nutzend, eine konventionelle Verdichterkältemaschine als Ersatzkälteanlage angeschlossen. Die Verbindung ergibt sich durch einen Naturumlauf, in welchem in freier Konvektion aus dem Kälteträgersammler und -abscheider zuströmender Kälteträgersattdampf an dem wie üblich als Oberflächenwärmeaustauscher gestalteten Verdampfer der Verdichterkältemaschine kondensiert und flüssig zurückfließt, und zwar in Verbindungsleitungen, die strömungstechnisch so gestaltet sind, dass keine Umwälzpumpe benötigt wird. Mit Hilfe der Kälteleistung der Ersatzkälteanlage erzielt man eine zweifache Wirkung. Einerseits kann entstandener Kälteträgersattdampf rückverflüssigt und im Kälteträgersammler und -abscheider gespeichert werden und andererseits kann der Druck im To the described refrigerant system is connected for the purpose of pressure monitoring above the brine collector and -abscheiders, using this as a clutch, a conventional compressor chiller as a replacement refrigeration system. The compound results from a natural circulation, in which in free convection from the brine collector and separator inflowing Kälteträgersattdampf condensed on the usual designed as a surface heat exchanger evaporator of the compressor chiller and liquid flows back, in connection lines that are designed fluidically so that no circulation pump is needed. With the help of the cooling capacity of the replacement refrigeration system, you achieve a double effect. On the one hand, the resulting cold saturated steam can be reliquefied and stored in the brine collector and separator and, on the other hand, the pressure in the

Kälteträgerkreislauf gesenkt werden. Die Ersatzkältemaschine, die Druckerfassung im Kälteträgersammler und Brine circulation be lowered. The replacement chiller, the pressure detection in the brine collector and

-abscheider, die computergestützte Anlagensteuerung, die abschaltbare separator, the computerized plant control, the disconnectable

Kälteträgerpumpe und das LNG- Drosselventil bilden dabei ein Sicherheitssystem, das verhindert, dass der Druck im Kälteträgerkreislauf bei einer eventuellen Unterbrechung des LNG- Flusses und/oder bei einer die vorgesehenen Grenzen überschreitenden Wärmezufuhr in der Kältebedarfsstelle über ein festgelegtes Limit hinaus ansteigt, zum Beispiel 25 bar, der Dampfdruck bei -12°C, und deshalb ein Sicherheitsventil betätigt werden muss. The brine pump and the LNG throttle valve thereby form a safety system which prevents the pressure in the brine circuit from rising above a fixed limit in the event of a possible interruption of the LNG flow and / or if the heat supply in the refrigeration demand point exceeds the intended limits, for example 25 bar, the vapor pressure at -12 ° C, and therefore a safety valve must be operated.

Ausführungsbeispiel Die erfindungsgemäße Anlage mit ihren apparativen anlagentechnischen Embodiment The plant according to the invention with its apparatus-related technical

Merkmalen wird nachfolgend an Hand einer Zeichnung, Figur 1 , näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Beispiel der Anlagenausführung. Features will be explained in more detail with reference to a drawing, Figure 1, closer. The drawing shows an example of the system design.

Die an die Regasifizierungseinrichtung eines LNG- Terminals gekoppelte The coupled to the Regasifizierungseinrichtung an LNG terminal

Kälteversorgungsanlage nutzt die für die Regasifizierung des LNG benötigte Wärme als Kälteleistung. Diese wird mit Hilfe eines Kälteträgers (1 ), der mit einer Kälteträgerpumpe (7) in einem geschlossenen, aus gut isolierten Rohrleitungen (8) bestehenden Kreislauf umgewälzt wird, an die gegebenenfalls fernliegende Kältebedarfsstelle (2) übertragen. Der Kälteträger (1) ist flüssiges CO2, das in den Rohren eines Rohrbündelwärmeaustauschers, des sogenannten Refrigeration system uses the heat required for regasification of the LNG as cooling capacity. This is with the aid of a refrigerant (1), which is circulated with a brine pump (7) in a closed, from well insulated pipes (8) existing circuit, transmitted to the optionally remote refrigeration demand point (2). The brine (1) is liquid CO2 contained in the tubes of a shell and tube heat exchanger, the so-called

Zwischenmediumverdampfers (4) bis zum zulässigen Minimalwert -50°C Intermediate medium evaporator (4) up to the minimum value -50 ° C

abgekühlt wird, dann in unterkühltem Zustand an die zu versorgende is cooled, then in the supercooled state to be supplied to the

Kältebedarfsstelle (2) gelangt, um sich dort durch Wärmeaufnahme, was der Kälteleistung entspricht, bis in die Nähe des Siedezustandes zu erwärmen. Refrigeration demand point (2) passes to heat there by heat, which corresponds to the cooling capacity, to near the boiling state.

Die nächste Station im Kreislauf ist der Kälteträgersammler und -abscheider (9), in welchem schließlich das den Druck im Kreislaufsystem bestimmende The next station in the circuit is the brine collector and separator (9), in which finally determines the pressure in the circulatory system

Phasengleichgewicht zwischen Kälteträgerkondensat (10) und Phase equilibrium between refrigerant condensate (10) and

Kälteträgersattdampf (1 1 ) erreicht wird. Das Kälteträgerkondensat (10) fließt dann über eine Kavitation verhindernde angemessene Zulaufhöhe der Kälteträgersattdampf (1 1) is achieved. The brine condensate (10) then flows over a cavitation preventing adequate inlet height of the

Kälteträgerpumpe (7) zu, die es als Rücklauf zum Zwischenmediumverdampfer (4) fördert. Im Zwischenmediumverdampfer (4) wird vom im Mantelraum siedenden Brine pump (7), which promotes it as return to the intermediate medium evaporator (4). In the intermediate medium evaporator (4) is boiling in the shell space

Zwischenmedium (12) Propan die in den Rohren strömenden Kälteträger (1 ) abgegebene Wärme aufgenommen. Das verdampfte Zwischenmedium (12) verlässt dann über eine Zwischenmediumsattdampfleitung (13) den oberen Bereich des Mantelraumes des Zwischenmediumverdampfers (4) und gelangt in den oberen Mantelraumbereich eines weiteren Rohrbündelwärmeaustauschers, den sogenannten Zwischenmediumkondensator (5), der oberhalb des Intermediate medium (12) propane received in the tubes flowing brine (1) heat released. The vaporized intermediate medium (12) then leaves the upper region of the jacket space of the intermediate medium evaporator (4) via an intermediate medium saturated steam line (13) and reaches the upper jacket space region of a further shell and tube heat exchanger, the so-called intermediate medium condenser (5)

Zwischenmediumverdampfers (4) angeordnet und wie dieser horizontal ausgerichtet ist. Intermediate medium evaporator (4) arranged and how it is aligned horizontally.

Das im Mantelraum des Zwischenmediumkondensators (5) kondensierendeThe condensing in the mantle space of the intermediate medium condenser (5)

Zwischenmedium liefert schließlich die Wärme, die für die Regasifizierung des in den Rohren strömenden LNG benötigt wird, und fließt dann aus dem unteren Mantelraumbereich des Zwischenmediumkondensators (5) über die Finally, intermediate medium supplies the heat needed for regasification of the LNG flowing in the tubes, and then flows out of the lower mantle area of the intermediate medium condenser (5)

Zwischenmediumkondensatleitung (14) abwärts zum unteren Mantelraumbereich des Zwischenmediumverdampfers (4). Der mit dem Zwischenmedium (12) gestaltete Wärmetransport vom Kälteträger (1 ) zum LNG erfolgt im Naturumlauf, das heißt, in freier Konvektion ohne Umwälzpumpe, und auf einem sicheren mittleren Temperaturniveau, welches die Gefahr des Erstarrens des Intermediate medium condensate line (14) down to the lower mantle area of the intermediate medium evaporator (4). The transport of heat from the brine (1) to the LNG with the intermediate medium (12) takes place in natural circulation, that is, in free convection without circulating pump, and at a safe medium temperature level, which reduces the risk of solidification of the

Kälteträgers (1 ) ausschließt. Der Naturumlauf des verdampfenden und Excludes refrigerant (1). The natural circulation of the vaporizing and

kondensierenden Zwischenmediums (12) Propan zwischen den beiden condensing intermediate (12) propane between the two

Rohrbündelwärmeaustauschern, dem Zwischenmediumverdampfer (4) und dem Zwischenmediumkondensator (5) wird durch die großzügig dimensionierten minimale Druckverluste aufweisenden Zwischenmediumsattdampfleitung (13) und Zwischenmediumkondensatleitung (14) erreicht, die die Phasen Sattdampf und Kondensat getrennt und zudem bei Bedarf auch in mehreren parallelen Leitungen fördern. Rohrbündelwärmeaustauschern, the intermediate medium evaporator (4) and the intermediate medium condenser (5) is achieved by the generously dimensioned minimum pressure losses Zwischenmediumsattdampfleitung (13) and intermediate medium condensate line (14), which separate the saturated steam and condensate phases and also promote if necessary in several parallel lines.

Die in Figur 1 dargestellte Kälteversorgungsanlage enthält mehrere Maßnahmen zur Sicherstellung einer die vorgegebenen Betriebsdaten einhaltenden The refrigeration system shown in Figure 1 contains several measures to ensure that the given operating data complies

störungsfreien Kälteversorgung. trouble-free cooling supply.

Zur Konstanthaltung der Temperatur des siedenden und kondensierenden Zwischenmediums (12) Propan im Zwischenmediumverdampfer (4) und im Zwischenmediumkondensator (5) auf einem sicheren mittleren Niveau dient eine Zwischenmediumdruckregelung und -Überwachung (17). Der gemessene Druck des im Phasengleichgewicht befindlichen Zwischenmediums (12) wird mit Hilfe einer computergestützten To keep the temperature of the boiling and condensing intermediate medium (12) constant, propane in the intermediate medium evaporator (4) and in the intermediate medium condenser (5) at a safe medium level is used for intermediate medium pressure regulation and monitoring (17). The measured pressure of the phase equilibrium intermediate medium (12) is determined by means of a computer aided

Anlagensteuerung (20) und eines LNG- Drosselventils (16), das als Stellglied den LNG- Durchfluss (3) und damit die Wärmeübertragung im Plant control (20) and a LNG throttle valve (16), the actuator as the LNG flow (3) and thus the heat transfer in

Zwischenmediumkondensator (5) bestimmt, auf einen Sollwert geregelt, beispielsweise 0,61 1 bar, was gemäß der Propan- Dampfdruckkurve mit der Temperatur -55°C korreliert. Intermediate medium condenser (5) determined, regulated to a desired value, for example, 0.61 1 bar, which correlates with the temperature -55 ° C according to the propane vapor pressure curve.

Dass sich der Kälteträger (1 ) durch die Wärmeabgabe an das That the refrigerant (1) by the heat transfer to the

Zwischenmedium (12) möglichst tief, aber nicht unter den minimal zulässigen Wert -50°C abkühlt, wird zusätzlich diversitär redundant mit der Kälteträger- Intermediate medium (12) as low as possible, but not below the minimum permissible value -50 ° C cools, is additionally diversitively redundant with the brine

Austrittstemperaturegelung (15) erreicht. Die Temperatur des Kälteträgers (1 ) wird dabei an der Stelle der tiefsten Abkühlung, das heißt am Ausgang des Outlet temperature control (15) reached. The temperature of the refrigerant (1) is at the point of the deepest cooling, that is, at the output of the

Zwischenmediumverdampfers (4) gemessen. Auch hier erfolgt die Regelung mit Hilfe der Anlagensteuerung (20) und dem LNG- Drosselventil (16), das als Intermediate medium evaporator (4) measured. Again, the control with the aid of the system control (20) and the LNG throttle valve (16), which takes place as

Stellglied den LNG- Durchfluss (3) und damit die aus dem Wärmeübergang an das LNG resultierende Abkühlung des Kälteträgers (1 ) bestimmt. Actuator determines the LNG flow (3) and thus the resulting from the heat transfer to the LNG cooling of the refrigerant (1).

Die Erfassung des Druckes des Zwischenmediums (12) dient ferner auch der Absicherung einer eventuellen Undichtigkeit im Wärmeübertragungssystem The detection of the pressure of the intermediate medium (12) also serves to hedge a possible leak in the heat transfer system

Kälteträger - Zwischenmediumverdampfer - Propanverbindungsleitungen - Zwischenmediumkondensator - LNG. Mit den Komponenten Refrigerant - Intermediate medium evaporator - Propane connection lines - Intermediate medium condenser - LNG. With the components

Zwischenmediumdruckregelung und -Überwachung (17), computergestützte Anlagensteuerung (20) und LNG- Drosselventil (16) steht eine Intermediate medium pressure control and monitoring (17), computerized plant control (20) and LNG throttle valve (16) is one

sicherheitstechnische Einrichtung zur Verfügung, die eine eventuelle Leckage aus den LNG oder CO2 transportierenden Rohren in die das Zwischenmedium (12) Propan enthaltenen Räume detektiert, nämlich in die Mantelräume der beiden Rohrbündelwärmeaustauscher, den Zwischenmediumverdampfer (4) und den Zwischenmediumkondensator (5), sowie in die Propanverbindungsleitungen, die Zwischenmediumsattdampfleitung (13) und die safety device which detects any leakage from the LNG or CO2 transporting pipes into the spaces containing the intermediate medium (12) propane, namely into the shell spaces of the two shell and tube heat exchangers, the intermediate medium evaporator (4) and the intermediate medium condenser (5); the propane connection lines, the intermediate medium steam line (13) and the

Zwischenmediumkondensatleitung (14). Als Gegenmaßnahme wird die LNG- Zufuhr am LNG- Eintritt (3) und der Betrieb der Kälteträgerpumpe (7) Intermediate medium condensate line (14). As a countermeasure, the LNG supply at the LNG inlet (3) and the operation of the brine pump (7)

unterbrochen. Durch die Höhe des festgestellten Druckanstiegs lässt sich zusätzlich interrupted. Due to the height of the detected pressure increase can be in addition

identifizieren, ob die Leckage eindringendes LNG betrifft, welches üblicherweise vor der Regasifizierung auf den für die Erdgasnutzung erforderlichen hohen, meist überkritischen Druck gepumpt wird, oder eindringendes C0₂, dessen Druck trotz des Zustandes einer unterkühlten Flüssigkeit deutlich geringer ist. Identify if the leakage is related to penetrating LNG, which is typically pumped to the high, mostly supercritical, pressure required for natural gas utilization prior to regasification, or penetrating C0 ₂ , the pressure of which is significantly lower despite the condition of a supercooled fluid.

Eine weitere Drucküberwachung betrifft schließlich die typisch hohe Drucklage des CO₂ im gesamten Kälteträgerkreislauf. Zu diesem Zweck ist oberhalb des Another pressure monitoring finally affects the typical high pressure position of CO ₂ in the entire brine circuit. For this purpose is above the

Kälteträgersammlers und -abscheiders (9), diesen als Kupplung nutzend und so in das Kälteträgersystem eingebunden, eine konventionelle Verdichterkältemaschine (VKM) als Ersatzkälteanlage (6) angeordnet. Es ergibt sich ein Naturumlauf, in welchem über eine Kälteträgersattdampfleitung (18) in freier Konvektion zuströmender Kälteträgersattdampf an dem wie üblich als Refrigerant collector and separator (9), this used as a clutch and so involved in the refrigerant system, a conventional compressor chiller (VKM) arranged as a replacement refrigeration system (6). This results in a natural circulation, in which via a Kälteträgersattdampfleitung (18) in free convection inflowing Kühlentägersattdampf on the as usual

Oberflächenwärmeaustauscher gestalteten Verdampfer der Surface heat exchanger designed evaporator the

Verdichterkältemaschine (VKM) kondensiert und danach flüssig über die Compressor chiller (VKM) condenses and then liquid over the

Kälteträgerkondensatleitung (19) zurückgeführt wird, und zwar in Brine condensate line (19) is returned, in

Verbindungsleitungen, die strömungstechnisch so gestaltet sind, dass keine Umwälzpumpe benötigt wird. Mit Hilfe der Kälteleistung der Ersatzkälteanlage (6) ergibt sich eine zweifache Wirkung. Einerseits kann so entstandener Connection lines, which are fluidically designed so that no circulation pump is needed. With the help of the cooling capacity of the replacement refrigeration system (6) results in a double effect. On the one hand, it can be so created

Kälteträgersattdampf (10) rückverflüssigt und im Kälteträgersammler und Refrigerant saturated steam (10) reliquefied and in the brine collector and

-abscheider (9) gespeichert werden, andererseits kann der Druck im -abscheider (9) are stored, on the other hand, the pressure in the

Kälteträgerkreislauf gesenkt werden. Die Ersatzkälteanlage (6), Brine circulation be lowered. The replacement refrigeration system (6),

die Kälteträger- Abscheiderdruckregelung (21 ), die computergestützte the brine separator pressure control (21), the computer-aided

Anlagensteuerung (20), die abschaltbare Kälteträgerpumpe (7) und das System control (20), the disconnectable brine pump (7) and the

LNG- Drosselventil (16) bilden dabei ein Sicherheitssystem, das verhindert, dass der Druck im Kälteträgerkreislauf bei einer eventuellen Unterbrechung des LNG- Durchflusses (3) und/oder bei einer die vorgesehenen Grenzen LNG throttle valve (16) form a safety system that prevents the pressure in the brine circuit in case of any interruption of the LNG flow (3) and / or at one of the intended limits

überschreitenden Wärmezufuhr in der Kältebedarfsstelle (2) über ein festgelegtes Limit hinaus ansteigt, zum Beispiel 25 bar, der Dampfdruck bei -12°C, und deshalb ein Sicherheitsventil betätigt werden muss. Bezugszeichenliste Exceeding heat supply in the refrigeration demand point (2) beyond a set limit addition, for example, 25 bar, the vapor pressure at -12 ° C, and therefore a safety valve must be actuated. LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Unterkühlte Kälteträgerflüssigkeit, Kälteträger,1 subcooled brine, brine,

2 Kättebedarfsstelle, 2 Kättebedarfsstelle,

3 LNG- Eintritt, LNG- Durchfluss, 3 LNG inlet, LNG flow,

4 Zwischenmediumverdampfer, 4 intermediate medium evaporator,

5 Zwischenmediumkondensator, 5 intermediate medium condenser,

6 Ersatzkälteanlage, 6 replacement refrigeration system,

7 Kälteträgerpumpe, 7 brine pump,

8 Isolierte Rohrleitung, 8 insulated pipeline,

9 Kälteträgersammler und -abscheider, 9 brine collector and separator,

10 Kälteträgerkondensat, 10 brine condensate,

1 1 Kälteträgersattdampf, 1 1 refrigerant saturated steam,

12 Zwischenmedium, 12 intermediate medium,

13 Zwischenmediumsattdampfleitung, 13 intermediate medium steam pipe,

14 Zwischenmediumkondensatleitung, 14 intermediate medium condensate line,

15 Kä Iteträger- Austrittstem pe ratu rrege I u ng , 15 Kä Iteträger- Austrittstem pe ratu rrege I u ng,

16 LNG- Drosselventil, 16 LNG throttle valve,

17 Zwischenmediumdruckregelung und -Überwachung, 17 Intermediate medium pressure regulation and monitoring,

18 Kälteträgersattdampfleitung, 18 refrigerant steam line,

19 Kälteträgerkondensatleitung, 19 brine condensate line,

20 Computergestützte Anlagensteuerung, 20 computer-aided system control,

21 Kälteträger- Abscheiderdruckreglung, 21 brine separator pressure control,

VKM Verdichterkältemaschine. VKM compressor chiller.

Claims

Patentansprüche claims

1. Kälteversorgungsanlage, die an die Regasifizierungseinrichtung eines Liquified Natural Gas Terminals gekoppelt ist, zur Nutzung der dort bei der LNG- Regasifizierung auf niedrigem Temperaturniveau verfügbaren, hochwertigen Kälteleistung, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen einem LNG- Eintritt (3) und einer Kältebedarfsstelle (2) folgende miteinander in Wirkverbindung stehende funktionswesentliche Bauteile angeordnet sind, nämlich ein 1. A refrigeration system linked to the Regasification Facility of a Liquefied Natural Gas Terminal, for the use of the high-quality refrigeration capacity available there for LNG regasification at a low temperature, characterized in that between an LNG inlet (3) and a refrigeration demand point (2 ) are arranged in operative connection with each other functionally essential components, namely a

Zwischenmediumkondensator (5), ein Zwischenmediumverdampfer (4), ein Kälteträgersammler und -abscheider (9) für Kälteträgerkondensat (10) undIntermediate medium condenser (5), an intermediate medium evaporator (4), a brine collector and separator (9) for brine condensate (10) and

Kälteträgersattdampf (1 1 ), eine Ersatzkälteanlage (6), eine Kälteträgerpumpe (7), ein LNG- Drosselventil (16) und eine computergestützte Anlagensteuerung (20), die unter Nutzung von Propan als Zwischenmedium (12) derart zusammenwirken, dass unterkühlte Kälteträgerflüssigkeit (1 ) mittels der Kälteträgerpumpe (7) in einem geschlossenen aus gut isolierten Rohrleitungen (8) bestehenden Kreislauf umwälzbar ist, wobei sie im Zwischenmediumverdampfer (4) unter Wärmeabgabe an das Zwischenmedium (12) bis -50°C abkühlt, dann in unterkühltem Zustand bis an die zu versorgende gegebenenfalls fernliegende Kältebedarfsstelle (2) gelangt, um sich hier durch Wärmeaufnahme, was der Kälteleistung entspricht, bis in die Nähe des Siedezustandes zu erwärmen, folgend einem Kälteträgersammler und -abscheider (9) zuführbar ist, in dem schließlich Phasengleichgewicht zwischen Kälteträgerkondensat (10) und Kälteträgersattdampf (1 1) erreicht wird, wobei das Kälteträgerkondensat (10) als Rücklauf wieder dem Refrigerant saturated steam (1 1), a replacement refrigeration system (6), a brine pump (7), an LNG throttle valve (16) and a computer-aided system control (20), which cooperate using propane as the intermediate medium (12) such that undercooled refrigerant liquid ( 1) by means of the brine pump (7) in a closed from well insulated pipes (8) existing circulation is circulated, wherein it cools in the intermediate medium evaporator (4) with heat to the intermediate medium (12) to -50 ° C, then in supercooled state to to be supplied to possibly remote refrigeration demand point (2) passes to here by heat absorption, which corresponds to the cooling power to heat to near the boiling state, following a brine collector and separator (9) can be fed, in the final phase equilibrium between refrigerant condensate (10) and Kälteträgersattdampf (1 1) is achieved, wherein the refrigerant condensate (10) as return to the

Zwischenmediumverdampfer (4) zugeleitet wird, in welchem die Wärme vom hier verdampfenden Zwischenmedium (12) aufgenommen wird, welches dann im Naturumlauf zum Zwischenmediumkondensator (5) gelangt und dort Intermediate medium evaporator (4) is fed, in which the heat is absorbed by the here intermediate intermediate medium (12), which then passes in the natural circulation to the intermediate medium condenser (5) and there

kondensierend die Wärme an das zu regasifizierende LNG überträgt, condensing transfers the heat to the LNG to be regasified,

dass ferner Versorgungssicherheit erreicht wird und zwar mit Hilfe der Furthermore, security of supply is achieved with the help of

Regelungstechnik, die die Unterschreitung der minimal zulässigen Control technology that falls below the minimum allowable

Kälteträgertemperatur verhindert, und zusätzlich mit Hilfe der an den Refrigerant temperature prevented, and in addition with the help of the

Kälteträgersammler und -abscheider (9) gekoppelten Ersatzkälteanlage (6), die einen durch die Unterbrechung des LNG- Durchflusses (3) und/oder durch vorgesehene Grenzen überschreitende Wärmezufuhr in der Kältebedarfsstelle (2) verursachten unzulässigen Druckanstieg im Kälteträgerkreislauf verhindert. Refrigerant collector and separator (9) coupled replacement refrigeration system (6), the one caused by the interruption of the LNG flow (3) and / or limits provided by heat in the refrigeration demand point (2) caused unacceptable pressure increase in the refrigerant circuit prevented.

2. Kälteversorgungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass CO₂ als Kälteträger (1 ) verwendet wird, und zwar so, dass dieser ohne2. Refrigeration system according to claim 1, characterized in that CO _{2 is used} as a refrigerant (1), in such a way that this without

Phasenwechsel, flüssig und unterkühlt die Kälteleistung an die zu versorgende Kältebedarfsstelle (2) transportiert, wobei sich auch große Distanzen Phase change, liquid and undercooled transported the refrigeration capacity to be supplied to the refrigeration demand point (2), which is also large distances

kostengünstig überbrücken lassen, während die Gefahr des Erstarrens des CO₂, dessen Triplepunkt die Koordinaten 5,19 bar und -56,6°C hat, mit der while the risk of solidification of CO ₂ , whose triple point has the coordinates of 5.19 bar and -56.6 ° C, with the

Beschränkung der Abkühlung auf den Mindestwert -50 °C beherrscht wird, die durch die computerunterstützte Anagensteuerung (20) erfolgt, welche das LNG-Drosselventil (16) als Stellglied und die mittels der Temperaturregelung (15) erfasste Kälteträgertemperatur am Austritt aus dem Restriction of the cooling is controlled to the minimum value -50 ° C, which is carried out by the computer-assisted Anagensteuerung (20), which the LNG throttle valve (16) as an actuator and the means of the temperature control (15) detected refrigerant temperature at the exit from the

Zwischenmediumverdampfer (4), wo sie ihren niedrigsten Wert erreicht, als Regelgröße nutzt. Intermediate medium evaporator (4), where it reaches its lowest value, uses as a controlled variable.

3. Kälteversorgungsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, 3. refrigeration system according to claims 1 and 2,

dadurch gekennzeichnet, dass zur Abwendung der Gefahr des Erstarrens des Kälteträgers (1) die Wärmeübertragung mit Hilfe des Zwischenmediums (12) Propan erfolgt, das in Naturumlauf ohne Umwälzpumpe den vom Kälteträger (1 ) abgegebene Wärmestrom zunächst auf einem sicheren mittleren characterized in that in order to avert the risk of solidification of the refrigerant (1) the heat transfer with the aid of the intermediate medium (12) propane takes place in natural circulation without circulating the heat released from the refrigerant (1) heat flow first on a secure medium

Temperaturniveau aufnimmt, um ihn dann an das LNG zu übertragen, Temperature level to then transfer it to the LNG,

was dadurch erreicht wird, dass ein Zwischenmediumkondensator (5) über einem Zwischenmediumverdampfer (4) angeordnet ist und dass beide horizontal ausgerichtete, für die zu beherrschenden tiefen Temperaturen taugliche which is achieved by arranging an intermediate medium condenser (5) over an intermediate medium evaporator (4) and that both are horizontally oriented and suitable for the low temperatures to be controlled

Rohrbündelwärmeaustauscher sind, und zwar der Tube bundle heat exchangers are, and that

Zwischenmediumverdampfer (4), der den Kälteträger (1) in den Rohren führt, während das Zwischenmedium (12) im Mantelraum siedet, und der Intermediate medium evaporator (4), which carries the refrigerant (1) in the tubes, while the intermediate medium (12) boils in the shell space, and the

Zwischenmediumkondensator (5), der das LNG in den Rohren führt, während das Zwischenmedium (12) im Mantelraum kondensiert, wobei die Transporte der gasförmigen und der flüssigen Phasen zur Sicherstellung des Naturumlaufs getrennt und in großzügig dimensionierten Leitungen mit minimalen Intermediate medium condenser (5), which leads the LNG in the tubes, while the intermediate medium (12) condenses in the mantle space, the transports of the gaseous and the liquid phases to ensure the natural circulation separated and in generously dimensioned lines with minimum

Druckverlusten realisiert sind, nämlich in der Zwischenmediumsattdampfleitung (13) und in der Zwischenmediumkondensatleitung (14) in jeweils einer oder mehreren parallelen Leitungen, die den Dampf aus dem oberen Mantelraumbereich des Pressure losses are realized, namely in the Zwischenmediumsattdampfleitung (13) and in the intermediate medium condensate line (14) in each case one or more parallel lines, the steam from the upper mantle area of the

Zwischenmediumverdampfers (4) zum oberen Mantelraumbereich des Intermediate medium evaporator (4) to the upper mantle area of the

Zwischenmediumkondensators (5) führen und das Kondensat über wenigstens eine Zwischenmediumkondensatleitung (14) aus dem unteren Mantelraumbereich des Zwischenmediumkondensators (5) in den unteren Mantelraumbereich des Zwischenmediumverdampfers (4). Intermediate medium condenser (5) lead and the condensate via at least one intermediate medium condensate line (14) from the lower mantle area of the intermediate medium condenser (5) in the lower mantle area of the intermediate medium evaporator (4).

4. Kälteversorgungsanlage nach wenigstens einem der vorgenannten 4. refrigeration system according to at least one of the aforementioned

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer Claims, characterized in that by means of a

Zwischenmediumdruckregelung und -Überwachung (17) im Zwischenmedium (12) Propan, einer computergestützten Anlagensteuerung (20) und eines Intermediate medium pressure control and monitoring (17) in the intermediate medium (12) propane, a computerized plant control (20) and a

LNG- Drosselventils (16) regelungstechnisch diversitär redundant sichergestellt ist, dass sich der Kälteträger (1 ), nämlich CO2, im Zwischenmediumverdampfer (4) möglichst tief, aber nicht unterhalb -50°C abgekühlt und somit nicht in die feste Phase übergeht, wobei als Regelgröße der Propandruck benutzt wird, als dessen Sollwert der minimal zulässige Wert des im Phasengleichgewicht befindlichen siedenden und kondensierenden Propans 0,61 1 bar gesetzt ist, was gemäß der Propan- Dampfdruckkurve mit der Temperatur - 55 °C korreliert, deren Erreichen vom Wärmeübergang an das LNG, also von dessen Durchfluss abhängt, der mit dem LNG- Drosselventil (16) einstellbar ist. LNG throttle valve (16) redundant control technology ensures that the refrigerant (1), namely CO2, in the intermediate medium evaporator (4) as low as possible, but not below -50 ° C and thus does not transition into the solid phase, as Standard value of the Propandruck is used, as its set value of the minimum permissible value of the phase-equilibrium boiling and condensing propane 0.61 1 bar is set, which correlates according to the propane vapor pressure curve with the temperature - 55 ° C, the achievement of the heat transfer to the LNG, that depends on its flow, which is adjustable with the LNG throttle valve (16).

5. Kälteversorgungsanlage nach wenigstens einem der vorgenannten 5. refrigeration system according to at least one of the aforementioned

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus den Komponenten Claims, characterized in that one of the components

Zwischenmediumdruckregelung und -Überwachung (17), computergestützte Anlagensteuerung (20) und LNG- Drosselventil (16) bestehende Intermediate medium pressure control and monitoring (17), computerized plant control (20) and LNG throttle valve (16) existing

sicherheitstechnische Einrichtung zur Drucküberwachung und -regelung des Zwischenmediums (12) angeordnet ist, wodurch eine eventuelle Leckage aus den LNG oder C0₂ transportierenden Rohren in den das Zwischenmedium (12) enthaltenen Raum zu erkennen ist und die LNG- Zufuhr und der Betrieb der Kälteträgerpumpe (7) als Gegenmaßnahme unterbrochen werden kann, wobei durch die Höhe des festgestellten Druckanstiegs zusätzlich identifizierbar ist, ob die Leckage eindringendes LNG betrifft, welches üblicherweise vor der Regasifizierung auf den für die Erdgasnutzung erforderlichen hohen, safety device for pressure monitoring and control of the intermediate medium (12) is arranged, whereby a possible leakage from the LNG or C0 ₂ transporting pipes in the intermediate medium (12) contained space can be seen and the LNG supply and the operation of the brine pump ( 7) can be interrupted as a countermeasure, whereby the level of the ascertained increase in pressure additionally identifies whether the leakage relates to penetrating LNG, which is usually reduced to the high level required for natural gas utilization before regasification,

meist überkritischen Druck gepumpt wurde, oder eindringendes C0₂, mostly supercritical pressure was pumped, or penetrating C0 ₂ ,

dessen Druck trotz des Zustandes einer unterkühlten Flüssigkeit deutlich geringer ist. its pressure is significantly lower despite the condition of a supercooled liquid.

6. Kälteversorgungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine konventionelle Verdichterkältemaschine (VKM) als 6. refrigeration system according to claim 1, characterized in that a conventional compressor chiller (VKM) as

Ersatzkälteanlage (6) oberhalb des Kälteträgersammlers und -abscheiders (9) angeordnet und diesen als Kupplung nutzend in das Kälteträgersystem Spare refrigeration system (6) arranged above the brine collector and separator (9) and this as a clutch using in the brine system

eingebunden ist, wobei in freier Konvektion in Naturumlauf über die is involved, being in free convection in natural circulation over the

Kälteträgersattdampfleitung (18) zuströmender Kälteträgersattdampf (1 1 ) an dem wie üblich als Oberflächenwärmeaustauscher gestalteten Verdampfer der Verdichterkältemaschine (VKM) kondensiert und danach über die Kälteträgersattdampfleitung (18) inflowing Kälteträgersattdampf (1 1) condensed on the usual designed as a surface heat exchanger evaporator of the compressor chiller (VKM) and then on the

Kälteträgerkondensatleitung (19) zurückfließt, so dass mit Hilfe der Kälteleistung der Ersatzkälteanlage (6) eine zweifache Wirkung erzielbar ist, nämlich einerseits kann so entstandener Kälteträgersattdampf (10) rückverflüssigt und im Reflux condensate line (19) flows back so that with the help of the cooling capacity of the replacement refrigeration system (6) a dual effect can be achieved, namely on the one hand can be re-liquefied so condensed hot water (10) and in the

Kälteträgersammler und -abscheider (9) gespeichert werden, andererseits kann der Druck im Kälteträgerkreislauf gesenkt werden, was mit Hilfe der aus der Ersatzkälteanlage (6), der Kälteträger- Abscheiderdruckregelung (21 ), Refrigerant collector and separator (9) are stored, on the other hand, the pressure in the refrigerant circuit can be lowered, which with the aid of the replacement refrigeration system (6), the refrigerant separator pressure control (21),

der computergestützten Anlagensteuerung (20), dem LNG- Drosselventil (16) und der abschaltbaren Kälteträgerpumpe (7) bestehenden sicherheitstechnischen Einrichtung ermöglicht, bei einer eventuellen Unterbrechung des the computer-aided system control (20), the LNG throttle valve (16) and the shut-off brine pump (7) existing safety device allows in a possible interruption of the

LNG- Durchflusses (3) und/oder bei einer die vorgesehenen Grenzen LNG flow (3) and / or at one of the intended limits

überschreitenden Wärmezufuhr in der Kältebedarfsstelle (2) den unzulässigen Druckanstieg des Kälteträgers zu verhindern. Exceeding heat supply in the refrigeration demand point (2) to prevent the inadmissible increase in pressure of the refrigerant.

7. Kälteversorgungsanlage nach wenigstens einem der vorgenannten 7. refrigeration system according to at least one of the aforementioned

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältebedarfsstelle (2) außerhalb der übrigen Anlagenkomponenten angeordnet ist. Es folgt ein Blatt Zeichnung (Figur 1 )! Claims, characterized in that the refrigeration demand point (2) is arranged outside the other system components. This is followed by a sheet drawing (Figure 1)!