WO2008000103A1 - Road-transportable installation for liquefying and temporarily storing natural gas and refueling vehicles therewith - Google Patents

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WO2008000103A1
WO2008000103A1 PCT/CH2007/000301 CH2007000301W WO2008000103A1 WO 2008000103 A1 WO2008000103 A1 WO 2008000103A1 CH 2007000301 W CH2007000301 W CH 2007000301W WO 2008000103 A1 WO2008000103 A1 WO 2008000103A1
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Jean-Elie Tornare
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Jean-Elie Tornare
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    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/42Modularity, pre-fabrication of modules, assembling and erection, horizontal layout, i.e. plot plan, and vertical arrangement of parts of the cryogenic unit, e.g. of the cold box

Definitions

  • CNG compressed natural gas
  • the plant receives natural gas from this line or pipeline, which is first liquefied and cached and then available for refueling in liquid or gaseous form.
  • Caching in separate, larger tanks can also serve to bunk natural gas for periods of scarcity, whether due to political machinations, terrorist acts or force majeure.
  • the plant should also be used for liquefaction to bunker natural gas in separate LPG tanks to ensure filling of demand or demand peaks.
  • This plant should be able to operate anywhere where gaseous or liquid natural gas is available, ie along existing natural gas pipelines or natural gas pipelines allow the practical, safe and rapid refueling of natural gas operated vehicles.
  • the system should be designed so that it can be put into operation quickly and inexpensively wherever there is a CNG filling station. And the plant should be suitable as a indivisible whole road transport, so on site for setting up no major assembly work is needed, but the system as a whole just needs to be placed and connected.
  • a road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station to a pipeline, and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas consisting of a frame or container containing a supply line for connecting the Plant to the delivery line of the compressor of a CNG filling station, further comprising a compressed natural gas liquefaction device (CNG), a cryogenic phase separator and storage tank, and a cryogenic pump with motor drive and bleed line with feed counter for connecting the same to the liquefied gas tank of a vehicle or tanker by the delivery line downstream of the cryopump is a flexible conduit with closure for tight connection to a liquid tank.
  • CNG compressed natural gas liquefaction device
  • LNG liquid
  • LCNG Liquid Compressed Natural Gas
  • the plant can also be used for the simple provision of liquid natural gas for bunkering in separate liquid tanks.
  • a typical such system is housed as indivisible whole in a steel frame or container and thus road transport suitable.
  • Usual mass of a frame or container are for example B 243cm x H 260cm x L 915cm.
  • larger frames or containers may be used, 20ft, 30ft, 40ft containers or even larger ones.
  • Figure 1 A system with a combined Phasenseparatortank and storage tank, with liquefaction by using a Joule-Thompson valve;
  • Figure 2 A system with a phase separator tank and separate Storage tank, with liquefaction through the use of three heat exchangers, of which the middle includes a refrigeration unit at the same time, and a downstream injector;
  • Figure 3 A system with a phase separator tank and separate storage tank, with liquefaction by a heat exchanger and a downstream injector;
  • Figure 4 A system with a phase separator tank and separate storage tank, with liquefaction by using an injector and a downstream Joule-Thompson valve;
  • Figure 5 A system with a phase separator tank and separate storage tank, with liquefaction by using a vortex tube and a downstream injector.
  • the invention is based on the fact that the compressors of CNG filling stations are not permanently in operation. Especially at night they are turned off. During the day, they are used to fill gas cylinders with natural gas at 200 to 300 bar. When this task is done and the gas cylinder racks are full, in many cases the compressor is shut down prematurely and then not operated at night anyway. This circumstance benefits from the plant presented here. In a smallest version, it is designed for compressors that deliver about 100 m 3 natural gas to normal pressure per hour, that is, 100 Nm 3 / h. From this, about 30 liters of liquid natural gas per hour can be obtained, which accounts for about 18% of the natural gas consumed. The remainder returns to the pipeline in gaseous form.
  • the 30 liters corresponding but an energy equivalent of 18O00 liters of natural gas to normal atmosphere or 18 Nm 3 .
  • Larger systems are then designed for compressor capacities of up to 1200 Nm 3 / h and more, and accordingly, 360 liters of natural gas and more can be obtained per hour.
  • the cryotank associated with the system is then filled correspondingly more rapidly or larger or more tanks can be filled and the natural gas is available for refueling or for temporary storage for one Bunkering ready.
  • FIG 1 a simplest embodiment of the system is shown schematically with their components. Everything that is shown above the dividing line 1 does not belong to the plant, but to an already existing CNG filling station. Such filling stations are along natural gas pipelines, as such is shown schematically here and is designated 2.
  • the CNG filling station has a compressor 3 to compress natural gas coming from Pipeline 2 via bleed line 4 to a higher pressure of 200 to 300 bar and to fill pressurized bottles 5 provided with this compressed natural gas (CNG). From the pressure bottles 5 a tapping point 6 (CNG dispenser) is fed, on which a valve own vehicle pressure tank can be filled with natural gas.
  • CNG compressed natural gas
  • the system has a line connection 7, which branches off from the compressor high-pressure line 8 of the compressor 3 and leads via a feed line 9 to a heat exchanger 10.
  • a molecular sieve 11 is optionally installed for the elimination of CO 2 and water, if not already such a separator is present at the filling station.
  • the natural gas in the supply line 9 has at a pressure of 200 to 300 bar, a temperature of up to 35 ° C. After being passed through the heat exchanger 10, it is pressed through a Joule-Thompson valve 12 and expanded, whereby the pressure is reduced to about 15 bar and the temperature of the gas simultaneously to 135K (-138 0 C) decreases, whereby a proportion in the liquid state changes state and flows into a cryogenic tank 13 as a phase separator and storage tank.
  • This cryotank 13 is in reality, and unlike the scheme shown, made of a horizontal cylindrical vessel with hemispherical ends and has superinsulation. For example, the cryotank 13 has a capacity of 3050 liters, of which 2875 liters are actually usable.
  • the flowing through the Joule-Thompson valve 12 natural gas is liquefied there to about 18%.
  • the remaining gas phase passes into the phase separator and storage tank 18.
  • This gaseous natural gas is passed through the return line 16 in the opposite direction to the supply line 9 through the heat exchanger 10 and takes there from the supply line 9 heat, but only when the cryotank 13 contains liquid natural gas.
  • the tank 13 can not be pumped out or emptied to the last drop in practice.
  • a certain amount of residue evaporates before and is returned to the gas phase via the return line 16.
  • the supply line 9 is thus cooled in the heat exchanger by the flowing back natural gas and supports the subsequent liquefaction.
  • the gas in the return line 16 is heated and finally flows back into the pipeline 2.
  • the working pressure of Cryotankes 13 is up to 15 bar.
  • this tank has a length of 4640mm, a height of 1600mm and a diameter of 1350mm. Its empty weight is 2300 kg or 22563 N and its total weight at full tank about 3493 kg or 34266 N. It is understood that this mass may vary depending on capacity.
  • Its inner shell is made of stainless steel, while the outer shell is made of carbon steel, treated with a suitable protective coating, which prevents corrosion and protects against mechanical damage.
  • All supply and connection lines from the liquefaction station to the tank and from the same to the cryogenic pump are made of stainless steel. Due to the excellent isolation of the cryotank 13, which otherwise corresponds to a conventional cryotank, the evaporation rate is only 0.6% of the tank contents per day.
  • a bleed line 14 is connected below, which leads to a cryopump 15, by means of which a liquefied gas tank of a vehicle can be filled by a suitable line connection.
  • the liquefied gas tank of the natural gas vehicle may have a few bar more than the working pressure of the cryotank 13 of up to 15 bar, and it has a pressure relief valve which opens at 16 bar.
  • the cryopump 15 conveys the liquid natural gas to up to 15 bar pressure in the liquefied gas tank of the vehicle.
  • the cryopump 15 downstream delivery line is a flexible conduit with closure for tight connection to the liquid tank of a vehicle powered by LNG.
  • cryopump 15 in the form of a piston pump for a delivery rate of 30 l / min at an input pressure of 1-5 bar and a delivery pressure of 16 bar absorbs about 2.34 kW of power and is operated at 380V / 50Hz high current. At its intake end at the cold end, the pressure during pumping is reduced to up to 1 bar.
  • This whole unit of all these above-mentioned components is preferably installed in a steel frame or in a standard container, which is then road transportable by being loaded onto a truck and can be delivered to the destination and there just needs to be parked. After connecting the supply line 9 to the compressor high-pressure line of the compressor of the CNG filling station and the connection of the return line 16 to the pipeline 2, the system is ready for operation.
  • Figure 2 shows a plant variant with a phase separator for the tank 24 separate storage tank 20 for the generated liquid natural gas.
  • a total of three downstream high-pressure heat exchangers 21, 23, 22 are installed, the intermediate circuit including a cooling unit 23, instead of being cooled by the recirculation line 26.
  • This LNG is then in the Phasenseparatortank 24, from which it is pressed at a pressure of 15 bar or more through the existing gas phase through the down-flowing Nachêtieitung 25, if necessary, in a separate cryogenic storage tank 20, in which the pressure is lower.
  • a cryopump 15 for refueling a vehicle.
  • the cryopump 15 downstream delivery line is a flexible conduit with closure for tight connection to the liquid tank of a vehicle powered by LNG.
  • the line can also be used to fill a tanker or a separate storage tank for bunkering natural gas as LNG.
  • vaporized LNG flows via the return line 26 through the two heat exchangers 22,21, where it receives heat in two stages, first in the heat exchanger 22, then in the heat exchanger 21, and finally flows back into the pipeline 2.
  • the in the cryogenic storage tank 20 vaporized LNG can not return to the pipeline 2 by itself because of its lower pressure.
  • the gas phase is conducted from the storage tank 20 via a coupling line 27 into the injector 28.
  • the gas is entrained by the gas flowing out through the high-speed gas discharge from the supply line 9 and gets back into the phase separator tank 24.
  • This system is therefore without Joule-Thompson valve, but works only with an injector 28th
  • FIG. 3 shows a plant variant with a separate also to the phase separator tank 24 storage tank 20 for the generated liquid natural gas.
  • only one single high-pressure heat exchanger 40 is used instead of the three downstream heat exchangers and the cooling unit of the middle one.
  • the supply line 9 leads after this heat exchanger 40 to an injector 28, where the CNG is released.
  • the massive cooling takes place and in the course of the same occurs at a temperature of 135K (-138 0 C), the phase change and a proportion is liquid natural gas.
  • vaporized LNG flows via the return line 26 through the single heat exchanger 40, where it absorbs heat, and finally flows back into the pipeline 2.
  • the LNG evaporated in the cryogenic storage tank 20 can not enter the pipeline by itself because of its lower pressure 2 back to flow. For this reason, the gas phase is conducted from the storage tank 20 via a coupling line 27 into the injector 28. There, the gas is entrained by the gas flowing out of the high-speed expansion gas from the supply line 9 and gets back into the phase separator tank 24.
  • This system also comes without Joule-Thompson valve, but works only with an injector 28th
  • the system of Figure 4 combines an injector with a Joule Thompson valve. It comes with a single high-pressure heat exchanger 30, and does not necessarily require a cooling unit. However, with a refrigeration unit, a higher efficiency is achieved for a 40% LNG yield from the CNG, rather than just 18%.
  • the supply line 9 leads here first to a molecular sieve 11 for the elimination of CO 2 and water. This is followed by an injector 38, in which a first relaxation of the gas takes place. The gas flows at a reduced pressure and already cooled by one stage through a heat exchanger 30 and gives off more heat. Then, it is passed through a Joule-Thompson valve 32, whereby it partially changes to the liquid phase and flows into the phase separator tank 33.
  • the cryopump 15 downstream delivery line is a flexible conduit with closure for tight connection to the liquid tank of a vehicle powered by LNG.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the plant. It has a phase separator tank 24 and separate storage tank 20, and for liquefaction a vortex tube 39 is used, and further downstream is a downstream injector 28 for the actual liquefaction.
  • the vortex tube and its functional principle was invented in 1930 and its function will be briefly explained here. Inside, a fluid revolves around the axis of the tube like a tornado, from which the word vortex is derived. As a result of the vortex generated by compressed air or gas, two separated gas streams are created inside the tube, one hot and one cold. The compressed air or compressed gas enters a cylindrical generator which is proportionately larger than the hot long pipe. The gas is thereby rotated.
  • the rotating gas is then forced to flow along the inner walls of the hot tube downward, reaching high rotational speeds, up to 1OOO 1 OOO rpm
  • At the end, here at the lower end of the tube passes a small portion of this gas through a needle nozzle of -. the hot exhaust gas or Fall of hot air from hot exhaust air.
  • the remaining gas must flow back in the center of the pipe in the opposite direction to the incoming gas, at a lower speed. In this case, heat is released from the slower flowing gas to the faster flowing, incoming gas.
  • the afterwards super-cooled gas flow passes through the center of the generator and leaves it through a cold air outlet.
  • a vortex tube By using such a vortex tube can be achieved with, for example, air to 6 bar, a temperature of -40 ° C on the cold side, and thus a liquefaction process can be drastically improved.
  • the captivating properties of a vortex tube are that it does not contain any moving parts, that neither chemicals nor electrical energy are needed to achieve significant gas cooling, and that a vortex tube does not incur operating costs and maintenance costs.
  • the cold side of a vortex tube can reach liquefaction temperatures for natural gas (LNG), ie -135 ° C and below, and that on memory pressures of 5 bar.
  • LNG natural gas
  • FIG. 5 shows such a system variant with a storage tank 20, which is likewise separate from the phase separator tank 24, for the liquid natural gas produced.
  • a vortex tube 39 is used here to assist the liquefaction.
  • the supply line 9 leads to a molecular sieve 11 by three series-connected heat exchangers 41, 42,43 and then to an injector 28, where the CNG is released.
  • the massive cooling takes place and in the course of the same occurs at a temperature of 135K (-138 0 C), the phase change and a proportion is liquid natural gas.
  • vaporized LNG flows via the return line 26 through the third heat exchanger 43, where it absorbs heat, and then through the first heat exchanger 41, and finally flows back into the pipeline 2.
  • the LNG evaporated in the cryogenic storage tank 20, on the other hand, due to his lower pressure does not return to the pipeline 2 by itself.
  • the gas phase is conducted from the storage tank 20 via a coupling line 27 into the injector 28.
  • the gas is entrained by the gas flowing out through the high-speed expansion gas from the supply line 9 and gets back into the phase separator tank 24.
  • a heat exchanger by means of the cold end of a vortex tube 39 is cooled.
  • This vortex tube is fed by compressed air or compressed natural gas. The compressed gas flows tangentially in the center of the vortex tube into it creating a vortex in its interior, as described above for the function of a vortex tube.
  • the frame or container can measure in its outer dimensions, for example, W 243cm x H 260cm x L 915cm and is a Iso road transportable. If necessary, it can also be fixed to a trailer or a semi-trailer, so that the system can be moved very quickly. It is understood that the system can be built larger, but always it should be road transportable. The size of a unit is limited only by the road transport laws and regulations of each country.
  • the delivery line Downstream of the cryopump, the delivery line is a flexible conduit with closure for tight connection to the liquid tank of a LNG-powered vehicle.
  • This system makes it possible to compact the filling station network for liquefied gas-powered vehicles very cost-effectively and quickly. It also makes it possible to quickly liquefy a considerable amount of natural gas for bunkering purposes, so that it is available in the event of bottlenecks. Such arise on the demand side, preferably in the cold season, but can also occur on the part of the provider through political machinations, but also as a result of natural disasters such as earthquakes, storm surges or hurricanes, or even as a result of terrorist or belligerent acts. The plant thus makes it possible to increase the security of supply with natural gas efficiently.

Abstract

The installation consists of a frame or a container and contains a supply line (9) for connecting the installation to the high-pressure line (8) of the compressor (3) of a CNG filling station. The installation also contains liquefying equipment for compressed natural gas (CNG), a cryogenic phase separator and storage tank (13), as well as a cryogenic pump (15) with a motor drive and a discharging line (14) with a pump counter for connecting to the liquefied gas tank of a vehicle or tanker. The liquefying device consists of a heat exchanger (10), downstream of which there is a Joule Thomson valve (12), from which the liquefied natural gas is passed into a cryogenic phase separator and storage tank (13). From said storage tank, a discharging line (14) with a cryopump (15) leads to a flexible discharging hose with a seal for connection to a liquefied gas tank of a vehicle. Moreover, a return line (16) for the gas phase from the phase separator tank and storage tank (13) leads through the heat exchanger (10), for taking up heat from the return line (9) and subsequently back into the pipeline (2). If necessary, the gas phase is compressed for this purpose by means of a separate low-pressure compressor.

Description

Strassentransportfähiqe Anlage zum Verflüssigen und Road transportable plant for liquefying and
Zwischenspeichern von Erdgas undCaching of natural gas and
Betanken von Fahrzeugen damitFueling vehicles with it
[0001] Diese Erfindung betrifft eine mobile, das heisst strassentransport-taugliche Anlage, welche an eine CNG-Füllstation (CNG = Compressed Natural Gas - komprimiertes Erdgas) nahe einer Erdgasleitung angeschlossen werden kann. Mit der Anlage wird Erdgas von dieser Leitung oder Pipeline bezogen, das zunächst verflüssigt und zwischengespeichert wird und hernach zum Betanken in flüssiger oder auch gasförmiger Form zur Verfügung steht. Die Zwischenspeicherung kann in gesonderten grosseren Tanks auch dazu dienen, Erdgas für Perioden von Knappheit zu bunkern, sei es infolge von politischen Machenschaften, oder wegen terroristischer Akte oder infolge höherer Gewalt.This invention relates to a mobile, that means road transport-capable system, which can be connected to a CNG filling station (CNG = compressed natural gas) near a natural gas line. The plant receives natural gas from this line or pipeline, which is first liquefied and cached and then available for refueling in liquid or gaseous form. Caching in separate, larger tanks can also serve to bunk natural gas for periods of scarcity, whether due to political machinations, terrorist acts or force majeure.
[0002] Durch den Einsatz von Erdgas als Treibstoff für Fahrzeuge lässt sich eine beeindruckende Einsparung erzielen. Weil Erdgas jedoch mit ca. 10000C eine höhere Zündtemperatur als Diesel mit ca. 5000C aufweist, entzündet es sich in einem konventionellen Dieselmotor mit Direkteinspritzung nicht von selbst. Es wird deshalb in Bezug auf das Energieäquivalent und je nach Einstellung und Belastung des Motors zunächst pro Einspritzung etwa 5-10% als Diesel eingespritzt, und unmittelbar hernach werden die restlichen 90-95% als Erdgas eingespritzt. Diese Massnahme stellt die Zündung des Gemisches im Rahmen einer Hochdruck-Direkteinspritzung (HPDI = High Pressure Direct Injection) sicher. Diese zweiphasige und zweikomponentige Einspritzung erfolgt über eine duale konzentrische Einspritzdüse. Der Diesel wirkt also sozusagen als flüssige „Zündkerze". Seine Zündung bewirkt die Zündung des komprimierten Erdgases. Je nach Einstellung und Belastung kann Erdgas also 90 bis 95% des Diesels ersetzen, immer in Bezug auf sein Energieäquivalent gerechnet. Ausserdem werden durch den Einsatz von Erdgas bessere Klopfeigenschaften erzielt. Solchermassen betriebene Dieselfahrzeuge weisen eine 25-35%ig bessere Treibstoff-Effizienz auf und ausserdem auch eine bessere Leistungs-Charakteristik als mit reinem Erdgas betriebene Fahrzeuge. Im Vergleich zu Dieselfahrzeugen stossen mit Erdgas betriebene Fahrzeuge etwa 50% weniger NOx aus, etwa 85% weniger Russpartikel und etwa 25% weniger CO2.By using natural gas as a fuel for vehicles, an impressive saving can be achieved. However, because natural gas with about 1000 0 C has a higher ignition temperature than diesel with about 500 0 C, it does not ignite in a conventional direct injection diesel engine by itself. It is therefore in terms of energy equivalent and depending on the setting and load of the First injected per injection about 5-10% as diesel, and immediately thereafter, the remaining 90-95% are injected as natural gas. This measure puts the ignition of the mixture in the frame a high-pressure direct injection (HPDI = High Pressure Direct Injection) safe. This two-phase and two-component injection takes place via a dual concentric injection nozzle. Its ignition acts as a liquid "spark plug." Its ignition causes the ignition of the compressed natural gas, so natural gas can replace 90 to 95% of the diesel, depending on its setting and load, always calculated in terms of its energy equivalent natural gas provides better knock properties. such mass-powered diesel vehicles have a 25-35% strength better fuel efficiency and also a better performance characteristics than with pure natural gas powered vehicles. compared to diesel vehicles encounter with natural gas powered vehicles about 50% less NOx about 85% less soot particles and about 25% less CO 2 .
[0003] Es stehen gigantische Erdgasvorkommen unter der Erdoberfläche zur Verfügung, vor allem in Russland, West- und Nordafrika, im Nahen Osten sowie in Südamerika. Diese Vorkommen machen etwa die Hälfte aller bekannten Kohlenwasserstoff-Reserven der Erde aus. Erdgas besticht weiter als besonders sauberer Energieträger. Bei seiner Verbrennung entsteht hauptsächlich CO2 und Wasserdampf, die gleichen Substanzen, welche im wesentlichen die ausgeatmete Luft von Säugern ausmachen. Es entsteht aber weit weniger CO2 als mit anderen brennbaren Energieträgem wie etwa mineralischen ölen oder Kohle. Weil Erdgas meistens dort vorkommt, wo nur wenig gebraucht wird, muss es über grosse Distanzen zu den Verbrauchern transportiert werden. Hierzu werden Gaspipelines eingesetzt, und über sehr grosse Distanzen transportieren Schiffe das Erdgas in flüssiger Form (LNG = Liquid Natural Gas). Beim Verflüssigen durch Kühlen auf eine Temperatur von 111K wird das Volumen um das 600-fache reduziert und am Bestimmungsort muss das Erdgas durch Wärmezufuhr vergast werden um hernach über Leitungssysteme feinverteilt zu werden.There are gigantic natural gas deposits below the surface of the earth, especially in Russia, West and North Africa, the Middle East and South America. These deposits account for about half of all known hydrocarbon reserves in the world. Natural gas continues to impress as a particularly clean source of energy. When burned, it produces mainly CO 2 and water vapor, the same substances that essentially make up the exhaled air of mammals. However, far less CO 2 is produced than with other combustible energy sources such as mineral oils or coal. Because natural gas is usually found where it is needed only a little, it has to be transported over long distances to the consumers. For this purpose, gas pipelines are used, and ships transport the natural gas in liquid form (LNG = liquid natural gas) over very long distances. When liquefying by cooling to a temperature of 111K, the volume is reduced by 600 times and at the place of destination, the natural gas must be gasified by supplying heat and then be finely distributed via piping systems.
[0004] Der Einsatz von Erdgas zum Betreiben von Fahrzeugen wäre also in jeder Beziehung sehr sinnvoll. Die Umsetzung wird jedoch vor allem deswegen behindert, weil nur sehr wenige Tankstellen zur Verfügung stehen, im Vergleich zu Benzin- oder Dieselzapfstellen sogar nur marginal wenige. Dieser Umstand führt dazu, dass bisher weitgehend bloss lokal verkehrende Lkw und Busse mit Erdgas betrieben werden. Sie haben einen überschaubaren Aktionsradius und können immer wieder zur gleichen Tankstelle zurückkehren, das heisst sie brauchen nicht auf langer Reise und weit von ihrer Heimbasis weg Tankstopps einzulegen. Die Technologie zum Betreiben von Erdgasfahrzeugen ist aber grundsätzlich verfügbar und steht da und dort bereits im Einsatz, jedoch fehlt es an einem flächendeckenden Tankstellennetz.The use of natural gas for operating vehicles would therefore be very meaningful in every respect. The implementation is hampered, however, mainly because there are very few gas stations available, compared to gasoline or diesel fueling even marginally few. This circumstance leads to the fact that so far largely only locally driven trucks and buses are operated with natural gas. They have a manageable radius of action and can always return to the same gas station, which means they do not need to take long stops and refuel stops far from their home base. However, the technology for operating natural gas vehicles is basically available and is already in use there and there, but it lacks an area-wide filling station network.
[0005] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Tankstellennetz für Erdgas wesentlich zu verdichten und hierzu eine mobile, das heisst strassentransportfähige Anlage zum flüssigen oder gasförmigen Betanken von Fahrzeugen mit Erdgas zu schaffen. Die Anlage soll auch zum Verflüssigen zwecks Bunkerung des Erdgases in separaten Flüssiggastanks dienen, um das Füllen von Bedarfslücken oder Bedarfsspitzen sicherzustellen Diese Anlage soll überall betreibbar sein, wo gasförmiges oder flüssiges Erdgas zur Verfügung steht, also namentlich längs bestehender Erdgaspipelines oder Erdgasleitungen, und sie soll das praktische, sichere und rasche Betanken von mit Erdgas betreibbaren Fahrzeugen erlauben. Die Anlage soll so konstruiert sein, dass sie überall rasch und kostengünstig in Betrieb genommen werden kann, wo eine CNG-Füllstation steht. Und die Anlage soll als unteilbares Ganzes strassentransporttauglich sein, sodass vor Ort zum Einrichten keine grossen Montagearbeiten nötig sind, sondern die Anlage als Ganzes bloss platziert und angeschlossen zu werden braucht.It is the object of the present invention to substantially compress the gas station network for natural gas and this purpose to create a mobile, that is road transportable system for liquid or gaseous refueling of vehicles with natural gas. The plant should also be used for liquefaction to bunker natural gas in separate LPG tanks to ensure filling of demand or demand peaks. This plant should be able to operate anywhere where gaseous or liquid natural gas is available, ie along existing natural gas pipelines or natural gas pipelines allow the practical, safe and rapid refueling of natural gas operated vehicles. The system should be designed so that it can be put into operation quickly and inexpensively wherever there is a CNG filling station. And the plant should be suitable as a indivisible whole road transport, so on site for setting up no major assembly work is needed, but the system as a whole just needs to be placed and connected.
[0006] Die Aufgabe wird gelöst von einer strassentransportfähigen Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline, und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas, bestehend aus einem Rahmen oder Container, enthaltend eine Zuleitung zum Anschliessen der Anlage an die Förderleitungleitung des Kompressors einer CNG-Füllstation, weiter enthaltend eine Verflüssigungsvorrichtung für komprimiertes Erdgas (CNG), einen cryogenen Phasenseparator- und Speichertank, sowie eine cryogene Pumpe mit motorischem Antrieb und Zapfleitung mit Förderzähler zum Anschliessen derselben an den Flüssiggastank eines Fahrzeuges oder Tankfahrzeuges, indem die Förderleitung nachgeschaltet nach der Cryopumpe eine flexible Leitung mit Verschluss zum dichten Anschliessen an einen Flüssigkeitstank ist.The object is achieved by a road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station to a pipeline, and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas, consisting of a frame or container containing a supply line for connecting the Plant to the delivery line of the compressor of a CNG filling station, further comprising a compressed natural gas liquefaction device (CNG), a cryogenic phase separator and storage tank, and a cryogenic pump with motor drive and bleed line with feed counter for connecting the same to the liquefied gas tank of a vehicle or tanker by the delivery line downstream of the cryopump is a flexible conduit with closure for tight connection to a liquid tank.
[0007] Die Erfindung geht von der Tatsache aus, dass an vielen Tankstellen für komprimiertes Erdgas (CNG = Compressed Natural Gas) die Kompressoren nur zeitweise benötigt werden, und vor allem nachts abgestellt werden. Mit der hier vorgeschlagenen Anlage kann das ausgenützt werden, indem der Kompressor und somit das von ihm erzeugte komprimierte Erdgas aus dieser Station zur Bereitstellung von LNG eingesetzt wird, das dann für die Betankung von Einzel- Fahrzeugen verwendet werden kann, oder auch zum Betanken von Tankfahrzeugen, welche das flüssige Erdgas zu dezentralen Tankstellen bringen, wo es flüssig (LNG) oder gasförmig (LCNG = Liquid Compressed Natural Gas) getankt werden kann. Die Anlage kann aber auch zum einfachen Bereitstellen von flüssigem Erdgas zwecks Bunkerung in gesonderten Flüssigtanks eingesetzt werden.The invention is based on the fact that at many gas stations for compressed natural gas (CNG = Compressed Natural Gas), the compressors are needed only temporarily, and are parked especially at night. With the system proposed here, this can be exploited by the compressor and thus the compressed natural gas generated by him from this station for the provision of LNG is used, which can then be used for the refueling of individual vehicles, or for refueling tankers , which bring the liquid natural gas to decentralized filling stations where it can be liquid (LNG) or gaseous (LCNG = Liquid Compressed Natural Gas) fueled. The plant can also be used for the simple provision of liquid natural gas for bunkering in separate liquid tanks.
[0008] Eine typische solche Anlage ist als unteilbares Ganzes in einem Stahlrahmen oder Container untergebracht und somit strassentransporttauglich. Übliche Masse eines Rahmens oder Containers sind dabei zum Beispiel B 243cm x H 260cm x L 915cm. Je nach Strassenzulassungsordnung können grossere Rahmen oder Container eingesetzt werden, 20ft, 30ft, 40ft-Container oder noch grossere. Die Komponenten einer solchen Anlage sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und anhand dieser Zeichnungen wird die Anlage nachfolgend im Einzelnen beschrieben und ihre Funktion wird erläutert.A typical such system is housed as indivisible whole in a steel frame or container and thus road transport suitable. Usual mass of a frame or container are for example B 243cm x H 260cm x L 915cm. Depending on the street registration regulations, larger frames or containers may be used, 20ft, 30ft, 40ft containers or even larger ones. The components of such a system are shown schematically in the drawings and with reference to these drawings, the system will be described in detail below and its function will be explained.
Es zeigt:It shows:
Figur 1 : Eine Anlage mit einem kombinierten Phasenseparatortank und Speichertank, mit Verflüssigung durch Einsatz eines Joule- Thompson Ventils;Figure 1: A system with a combined Phasenseparatortank and storage tank, with liquefaction by using a Joule-Thompson valve;
Figur 2: Eine Anlage mit einem Phasenseparatortank und separatem Speichertank, mit Verflüssigung durch Einsatz dreier Wärmetauscher, wovon der mittlere gleichzeitig ein Kühlaggregat einschliesst, sowie einem nachgeschaltetem Injektor;Figure 2: A system with a phase separator tank and separate Storage tank, with liquefaction through the use of three heat exchangers, of which the middle includes a refrigeration unit at the same time, and a downstream injector;
Figur 3: Eine Anlage mit einem Phasenseparatortank und separatem Speichertank, mit Verflüssigung durch einen Wärmetauscher und einem nachgeschalteten Injektor;Figure 3: A system with a phase separator tank and separate storage tank, with liquefaction by a heat exchanger and a downstream injector;
Figur 4: Eine Anlage mit einem Phasenseparatortank und separatem Speichertank, mit Verflüssigung durch Einsatz eines Injektors und eines nachgeschalteten Joule-Thompson Ventils;Figure 4: A system with a phase separator tank and separate storage tank, with liquefaction by using an injector and a downstream Joule-Thompson valve;
Figur 5: Eine Anlage mit einem Phasenseparatortank und separatem Speichertank, mit Verflüssigung durch Einsatz eines Vortex-Rohres und eines nachgeschaltetent Injektors.Figure 5: A system with a phase separator tank and separate storage tank, with liquefaction by using a vortex tube and a downstream injector.
[0009] Die Erfindung geht von der Tatsache aus, dass die Kompressoren von CNG-Füllstationen nicht permanent in Betrieb sind. Vorallem nachts werden sie abgestellt. Tagsüber werden sie eingesetzt, um Gasflaschen auf 200 bis 300 bar mit Erdgas abzufüllen. Wenn diese Aufgabe erledigt ist, und die Gasflaschen- Racks voll sind, wird in vielen Fällen der Kompressor vorzeitig abgestellt, und dann in der Nacht ohnehin nicht betrieben. Diesen Umstand nützt die hier vorgestellte Anlage aus. In einer kleinsten Ausführung ist sie ausgelegt auf Kompressoren, die etwa 100 m3 Erdgas auf Normaldruck pro Stunde liefern, das heisst also 100 Nm3/h. Daraus lassen sich pro Stunde ca. 30 Liter flüssiges Erdgas gewinnen, was einen Anteil von ca. 18% des bezogenen Erdgases ist. Der Rest gelangt gasförmig zurück in die Pipeline. Die 30 Liter entsprechend aber einem Energieäquivalent von 18O00 Litern Erdgas auf Normalatmosphäre bzw. 18 Nm3. Grossere Anlagen sind dann auf Kompressor-Kapazitäten von bis zu 1200 Nm3/h und mehr ausgelegt, und entsprechend kann pro Stunde 360 Liter Erdgas und mehr gewonnen werden. Der zur Anlage zugehörige Cryotank ist dann entsprechend rascher gefüllt oder es können grossere oder mehrere Tanks befüllt werden und das Erdgas steht zum Tanken oder zum Zwischenlagern für eine Bunkerung bereit.The invention is based on the fact that the compressors of CNG filling stations are not permanently in operation. Especially at night they are turned off. During the day, they are used to fill gas cylinders with natural gas at 200 to 300 bar. When this task is done and the gas cylinder racks are full, in many cases the compressor is shut down prematurely and then not operated at night anyway. This circumstance benefits from the plant presented here. In a smallest version, it is designed for compressors that deliver about 100 m 3 natural gas to normal pressure per hour, that is, 100 Nm 3 / h. From this, about 30 liters of liquid natural gas per hour can be obtained, which accounts for about 18% of the natural gas consumed. The remainder returns to the pipeline in gaseous form. The 30 liters corresponding but an energy equivalent of 18O00 liters of natural gas to normal atmosphere or 18 Nm 3 . Larger systems are then designed for compressor capacities of up to 1200 Nm 3 / h and more, and accordingly, 360 liters of natural gas and more can be obtained per hour. The cryotank associated with the system is then filled correspondingly more rapidly or larger or more tanks can be filled and the natural gas is available for refueling or for temporary storage for one Bunkering ready.
[0010] In Figur 1 ist eine einfachste Ausführung der Anlage mit ihren Komponenten schematisch dargestellt. Alles was oberhalb der Trennlinie 1 eingezeichnet ist, gehört nicht zur Anlage, sondern zu einer bereits existierenden CNG Füllstation. Solche Füllstationen gibt es längs von Erdgas-Pipelines, wie eine solche hier schematisch eingezeichnet ist und mit 2 bezeichnet ist. Die CNG Füllstation verfügt über einen Kompressor 3, um Erdgas, das über die Zapfleitung 4 von der Pipeline 2 kommt, auf einen höheren Druck von 200 bis 300 bar zu komprimieren und mit diesem komprimierten Erdgas (Compressed Natural Gas CNG) bereitgestellte Druckflaschen 5 abzufüllen. Aus den Druckflaschen 5 wird eine Zapfstelle 6 (CNG Dispenser) gespiesen, an welcher über ein Ventil ein fahrzeugeigener Drucktank mit Erdgas befüllt werden kann. Diese Komponenten sind alle bereits vorhanden, und von dieser Situation geht die vorliegende Erfindung aus. Sie stellt eine strassentransportaugliche Einheit zur Verfügung, welche an Ort und Stelle einer existierenden CNG-Füllstation unter Einsatz des dort bereits vorhandenen Kompressors flüssiges Erdgas bereitstellt und in einen Speichertank abfüllt, ab welchem dann Fahrzeuge mit Flüssig-Erdgas-Tanks betankt werden können, oder über eine Leitung eine separater Speichertank zur Bunkerung gefüllt werden kann. Die Anlage weist einen Leitungsanschluss 7 auf, der von der Kompressor-Hochdruckleitung 8 des Kompressors 3 abzweigt und über eine Zuleitung 9 zu einem Wärmetauscher 10 führt. In diese Zuleitung ist optional ein Molekularsieb 11 zur Ausscheidung von CO2 und Wasser eingebaut, falls bei der Füllstation nicht schon ein solcher Abscheider vorhanden ist. Hernach wird das Erdgas über die Leitung 9 durch den Hochdruck-Wärmetauscher 10 geführt, in welchem es abgekühlt wird, sobald flüssiges Erdgas bereits zur Verfügung steht. Dann nämlich strömt die restliche Gasphase aus dem Flüssigtank in Gegenstromrichtung durch den Wärmetauscher, wie das noch erklärt wird.In Figure 1, a simplest embodiment of the system is shown schematically with their components. Everything that is shown above the dividing line 1 does not belong to the plant, but to an already existing CNG filling station. Such filling stations are along natural gas pipelines, as such is shown schematically here and is designated 2. The CNG filling station has a compressor 3 to compress natural gas coming from Pipeline 2 via bleed line 4 to a higher pressure of 200 to 300 bar and to fill pressurized bottles 5 provided with this compressed natural gas (CNG). From the pressure bottles 5 a tapping point 6 (CNG dispenser) is fed, on which a valve own vehicle pressure tank can be filled with natural gas. These components all already exist, and the present invention is based on this situation. It provides a road transportable unit which provides liquid natural gas in place of an existing CNG filling station using the existing compressor and fills it into a storage tank from which vehicles can then be refueled with liquid natural gas tanks, or via a line a separate storage tank for bunkering can be filled. The system has a line connection 7, which branches off from the compressor high-pressure line 8 of the compressor 3 and leads via a feed line 9 to a heat exchanger 10. In this supply line, a molecular sieve 11 is optionally installed for the elimination of CO 2 and water, if not already such a separator is present at the filling station. After that, the natural gas is passed via the line 9 through the high-pressure heat exchanger 10, in which it is cooled as soon as liquid natural gas is already available. Then, namely, the remaining gas phase flows from the liquid tank in the counterflow direction through the heat exchanger, as will be explained.
[0011] Das Erdgas in der Zuleitung 9 weist bei einem Druck von 200 bis 300 bar eine Temperatur von bis zu 35°C auf. Es wird nach Durchströmen des Wärmetauschers 10 durch ein Joule-Thompson-Ventil 12 gepresst und expandiert, wodurch der Druck auf ca. 15 bar reduziert wird und die Temperatur des Gases gleichzeitig auf 135K (-1380C) sinkt, wodurch ein Anteil in den flüssigen Aggregatzustand wechselt und in einen Cryotank 13 als Phasenseparator- und Speichertank strömt. Dieser Cryotank 13 besteht in der Realität und anders als im Schema gezeigt aus einem horizontalen zylindrischen Gefäss mit halbkugelförmigen Enden und er weist eine Superisolierung auf. Beispielsweise weist der Cryotank 13 ein Fassungsvermögen von 3050 Litern auf, wobei davon 2875 Liter tatsächlich nutzbar sind. Das durch das Joule-Thompson-Ventil 12 strömende Erdgas wird dort zu etwa 18% verflüssigt. Die verbleibende Gasphase gelangt mit in den Phasenseparator- und Speichertank 18. Dieses gasförmige Erdgas wird über die Rückführleitung 16 in Gegenströmrichtung zur Zuleitung 9 durch den Wärmetauscher 10 geführt und nimmt dort von der Zuleitung 9 Wärme auf, was aber erst dann erfolgt, wenn der Cryotank 13 flüssiges Erdgas enthält. Der Tank 13 kann in der Praxis ausserdem nicht bis zum letzten Tropfen ausgepumpt bzw. entleert werden. Eine gewisse Restmenge verdampft vorher und wird mit der Gasphase über die Rückführleitung 16 zurückgeführt. Die Zuleitung 9 wird im Wärmetauscher also vom zurückfliessenden Erdgas gekühlt und das unterstützt die anschliessende Verflüssigung. Das Gas in der Rückführleitung 16 wird erwärmt und strömt schliesslich zurück in die Pipeline 2. Das setzt jedoch voraus, dass der Arbeitsdruck im Cryotank 13 stets höher ist als jener in der Pipeline 2, in welche das verdampfte Erdgas zurückgeführt wird. Der Pipelinedruck ist je nach Situation verschieden hoch und somit muss die Anlage an diesen Druck angepasst werden. Wenn es nicht gelingt, den Druck des Phasensepartor- und Speichertanks auf einem höheren Wert als den Pipelinedruck zu halten, wird ein Niederdruck-Kompressor in der Rückführleitung benötigt. Dieser muss etwa 80% des der Anlage zugeführten CNG-Volumens komprimieren, um es zurück in die Pipeline zu drücken. Hierzu kann ein elektrischer Kompressor dienen, der jedoch recht gross ist und dann vorzugsweise in einem gesonderten Container untergebracht wird, weil sonst der Raum im einzigen Container, indem ansonsten die vollständige Anlage untergebracht ist, für den Spichertank allzu sehr eingeschränkt würde.The natural gas in the supply line 9 has at a pressure of 200 to 300 bar, a temperature of up to 35 ° C. After being passed through the heat exchanger 10, it is pressed through a Joule-Thompson valve 12 and expanded, whereby the pressure is reduced to about 15 bar and the temperature of the gas simultaneously to 135K (-138 0 C) decreases, whereby a proportion in the liquid state changes state and flows into a cryogenic tank 13 as a phase separator and storage tank. This cryotank 13 is in reality, and unlike the scheme shown, made of a horizontal cylindrical vessel with hemispherical ends and has superinsulation. For example, the cryotank 13 has a capacity of 3050 liters, of which 2875 liters are actually usable. The flowing through the Joule-Thompson valve 12 natural gas is liquefied there to about 18%. The remaining gas phase passes into the phase separator and storage tank 18. This gaseous natural gas is passed through the return line 16 in the opposite direction to the supply line 9 through the heat exchanger 10 and takes there from the supply line 9 heat, but only when the cryotank 13 contains liquid natural gas. In addition, the tank 13 can not be pumped out or emptied to the last drop in practice. A certain amount of residue evaporates before and is returned to the gas phase via the return line 16. The supply line 9 is thus cooled in the heat exchanger by the flowing back natural gas and supports the subsequent liquefaction. The gas in the return line 16 is heated and finally flows back into the pipeline 2. However, this presupposes that the working pressure in the cryogenic tank 13 is always higher than that in the pipeline 2, in which the evaporated natural gas is recycled. Depending on the situation, the pipeline pressure varies and therefore the system has to be adapted to this pressure. Failure to maintain the phase sense and storage tank pressure higher than the pipeline pressure requires a low pressure compressor in the return line. This must compress about 80% of the CNG volume supplied to the plant to push it back into the pipeline. For this purpose, an electric compressor can be used, which is however quite large and is then preferably housed in a separate container, because otherwise the space in the single container, otherwise the complete system would be housed, would be too much restricted for the storage tank.
[0012] Der Arbeitsdruck des Cryotankes 13 beträgt bis zu 15 bar. Bei Überschreiten der 15bar durch zum Beispiel übermässige Wärmezufuhr, etwa infolge extremer Hitze und Sonneneinstrahlung öffnet das Überdruckventil und entlässt etwas Gas in die Atmosphäre, bis der Druck wieder auf das zulässige Mass gefallen ist. Dieser Tank weist bei der genannten Kapazität von 3050 Litern eine Länge von 4640mm, eine Höhe von 1600mm und einen Durchmesser von 1350mm auf. Sein Leergewicht beträgt 2300 kg bzw. 22563 N und sein Gesamtgewicht bei vollem Tank ca. 3493 kg bzw. 34266 N. Es versteht sich, das diese Masse je nach Kapazität abweichen können. Seine innere Schale ist aus rostfreiem Stahl gefertigt, während die Aussenschale aus Kohlenstoff-Stahl besteht, behandelt mit einem geeigneten Schutzanstrich, welcher eine Korrosion verhindert und vor mechanischen Beschädigungen schützt. Alle Zu- und Verbindungsleitungen von der Verflüssigungsstation zum Tank und von demselben zur cryogenen Pumpe bestehen aus rostfreiem Edelstahl. Durch die hervorragende Isolation des Cryotanks 13, der ansonsten einem üblichen Cryotank entspricht, beträgt die Verdampfungsrate bloss 0.6% des Tankinhaltes pro Tag. An diesem Cryotank 13 ist unten eine Zapfleitung 14 angeschlossen, die zu einer Cryopumpe 15 führt, mittels welcher durch eine geeignete Leitungsverbindung ein Flüssiggastank eines Fahrzeuges befüllt werden kann. Der Flüssiggastank des Erdgas-Fahrzeuges kann ein paar bar mehr aufweisen als der Arbeitsdruck des Cryotanks 13 von bis zu 15 bar, und er weist ein Überdruckventil auf, das bei 16 bar öffnet. In der Praxis kommt dieses jedoch kaum in Funktion, weil ja ständig gefahren wird und Erdgas aus den Tank entnommen wird. Nur wenn ein Fahrzeug wochenlang unbenutzt in der heissen Sonne stehen würde, müsste mit einem Anstieg des Tankdrucks auf über 16 bar gerechnet werden. Weil der Druck im Flüssigkeitstank des zu betankenden Fahrzeuges in der Regel höher als jener im Cryotank 13, kann nicht ohne Pumpe aus dem Cryotank 13 getankt werden kann. Die Cryopumpe 15 fördert das flüssige Erdgas auf bis zu 15 bar Druck in den Flüssiggastank des Fahrzeuges. Die der Cryopumpe 15 nachgeschaltete Förderleitung ist eine flexible Leitung mit Verschluss zum dichten Anschliessen an den Flüssigkeitstank eines mit LNG betriebenen Fahrzeuges. Sobald flüssiges Erdgas in einen Fahrzeugtank fliesst, der nahezu leer ist und deshalb Gas auf einem hohen Druck enthält, wird das eingefüllte LNG durch die Gasphase im Tank geführt. In der Folge bricht die Gasphase zusammen, das Tankinnere wird abgekühlt und der Druck reduziert sich wieder auf bis zu 5 bar hinunter. Eine solche Cryopumpe 15 in Form einer Kolbenpumpe für eine Förderleistung von 30 l/min bei einem Eingangsdruck von 1-5 bar und einem Förderdruck von 16 bar nimmt etwa 2.34 kW Leistung auf und wird mit 380V/50Hz Starkstrom betrieben. An ihrem Ansaugstutzen am kalten Ende wird der Druck beim Pumpen auf bis zu 1 bar reduziert.The working pressure of Cryotankes 13 is up to 15 bar. at Exceeding the 15 bar by, for example, excessive heat, for example due to extreme heat and sunlight, opens the pressure relief valve and releases some gas into the atmosphere until the pressure has fallen back to the permissible level. At the mentioned capacity of 3050 liters, this tank has a length of 4640mm, a height of 1600mm and a diameter of 1350mm. Its empty weight is 2300 kg or 22563 N and its total weight at full tank about 3493 kg or 34266 N. It is understood that this mass may vary depending on capacity. Its inner shell is made of stainless steel, while the outer shell is made of carbon steel, treated with a suitable protective coating, which prevents corrosion and protects against mechanical damage. All supply and connection lines from the liquefaction station to the tank and from the same to the cryogenic pump are made of stainless steel. Due to the excellent isolation of the cryotank 13, which otherwise corresponds to a conventional cryotank, the evaporation rate is only 0.6% of the tank contents per day. At this cryotank 13, a bleed line 14 is connected below, which leads to a cryopump 15, by means of which a liquefied gas tank of a vehicle can be filled by a suitable line connection. The liquefied gas tank of the natural gas vehicle may have a few bar more than the working pressure of the cryotank 13 of up to 15 bar, and it has a pressure relief valve which opens at 16 bar. In practice, however, this hardly comes into function, because it is constantly driven and natural gas is taken from the tank. Only if a vehicle were to remain unused for weeks in the hot sun would one have to expect an increase in the tank pressure to over 16 bar. Because the pressure in the liquid tank of the vehicle to be refueled is generally higher than that in the cryotank 13, it is not possible to refuel from the cryotank 13 without a pump. The cryopump 15 conveys the liquid natural gas to up to 15 bar pressure in the liquefied gas tank of the vehicle. The cryopump 15 downstream delivery line is a flexible conduit with closure for tight connection to the liquid tank of a vehicle powered by LNG. As soon as liquid natural gas flows into a vehicle tank, which is almost empty and therefore contains gas at high pressure, the filled LNG is passed through the gas phase in the tank. As a result, the Gas phase together, the tank interior is cooled and the pressure is reduced again down to 5 bar. Such a cryopump 15 in the form of a piston pump for a delivery rate of 30 l / min at an input pressure of 1-5 bar and a delivery pressure of 16 bar absorbs about 2.34 kW of power and is operated at 380V / 50Hz high current. At its intake end at the cold end, the pressure during pumping is reduced to up to 1 bar.
[0013] Diese ganze Einheit aus all diesen oben erwähnten Komponenten wird vorzugsweise in einen Stahlrahmen oder in einen Standartcontainer verbaut, der dann strassentransportfähig ist, indem er auf einen Lkw verladen werden und an den Bestimmungsort geliefert werden kann und dort bloss abgestellt zu werden braucht. Nach dem Anschliessen der Zuleitung 9 an die Kompressor- Hochdruckleitung des Kompressors der CNG Füllstation und dem Anschluss der Rückführieitung 16 an die Pipeline 2 ist die Anlage betriebsbereit.This whole unit of all these above-mentioned components is preferably installed in a steel frame or in a standard container, which is then road transportable by being loaded onto a truck and can be delivered to the destination and there just needs to be parked. After connecting the supply line 9 to the compressor high-pressure line of the compressor of the CNG filling station and the connection of the return line 16 to the pipeline 2, the system is ready for operation.
[0014] Figur 2 zeigt eine Anlagenvariante mit einem zum Phasenseparator-Tank 24 getrennten Speichertank 20 für das erzeugte flüssige Erdgas. Im Unterschied zur Anlage gemäss Figur 1 sind hier ingesamt drei einander nachgeschaltete Hochdruck-Wärmetauscher 21 ,23,22 eingebaut, wobei der zwischengeschaltete ein Kühlaggregat 23 einschliesst, anstatt dass die Kühlung durch die Rückführieitung 26 erfolgt. Die Zufuhrieitung 9 führt dann nach dem Hindurchführen durch den dritten Wärmetauscher 22 zu einem Injektor 28, wo das CNG entspannt wird. Dadurch erfolgt eine massive Abkühlung und in Zuge derselben geschieht auf einer Temperatur von 135K (-1380C) der Phasenwechsel und ein Anteil wird verflüssigt. Dieses LNG befindet sich dann im Phasenseparatortank 24, von welchem es auf einem Druck von 15 bar oder mehr durch die darin vorhandene Gasphase durch die unten herausmündende Nachförderieitung 25 bedarfsweise in einen gesonderten cryogenen Speichertank 20 gepresst wird, in welchem der Druck niedriger ist. An diesen Speichertank 20 angeschlossen ist über eine Zapfleitung 14 wiederum eine Cryopumpe 15 zum Betanken eines Fahrzeuges. Die der Cryopumpe 15 nachgeschaltete Förderleitung ist eine flexible Leitung mit Verschluss zum dichten Anschliessen an den Flüssigkeitstank eines mit LNG betriebenen Fahrzeuges. Die Leitung kann auch zum Befüllen eines Tankfahrzeuges oder eines gesonderten Speichertankes zum Bunkern von Erdgas als LNG genutzt werden. Vom Phasenseparatortank 24 fliesst verdampftes LNG über die Rückführleitung 26 durch die beiden Wärmetauscher 22,21 , wo es in zwei Stufen Wärme aufnimmt, zunächst im Wärmetauscher 22, dann im Wärmetauscher 21 , und schliesslich strömt es zurück in die Pipeline 2. Das im cryogenen Speichertank 20 verdampfte LNG vermag hingegen aufgrund seines tieferen Druckes nicht von selbst in die Pipeline 2 zurückzuströmen. Deswegen wird die Gasphase aus dem Speichertank 20 über eine Kopplungsleitung 27 in den Injektor 28 geführt. Dort wird das Gas vom durch die Entspannung unter hoher Geschwindigkeit ausströmenden Gas aus der Zufuhrleitung 9 mitgerissen und gelangt wieder in den Phasenseparatortank 24. Diese Anlage kommt also ohne Joule-Thompson Ventil aus, sondern arbeitet einzig mit einem Injektor 28.Figure 2 shows a plant variant with a phase separator for the tank 24 separate storage tank 20 for the generated liquid natural gas. In contrast to the system according to FIG. 1, a total of three downstream high-pressure heat exchangers 21, 23, 22 are installed, the intermediate circuit including a cooling unit 23, instead of being cooled by the recirculation line 26. The supply line 9, after passing through the third heat exchanger 22, then leads to an injector 28 where the CNG is depressurized. This causes a massive cooling and in the course of the same takes place at a temperature of 135K (-138 0 C), the phase change and a portion is liquefied. This LNG is then in the Phasenseparatortank 24, from which it is pressed at a pressure of 15 bar or more through the existing gas phase through the down-flowing Nachförderieitung 25, if necessary, in a separate cryogenic storage tank 20, in which the pressure is lower. Connected to this storage tank 20 is via a bleed line 14, in turn, a cryopump 15 for refueling a vehicle. The cryopump 15 downstream delivery line is a flexible conduit with closure for tight connection to the liquid tank of a vehicle powered by LNG. The line can also be used to fill a tanker or a separate storage tank for bunkering natural gas as LNG. From the phase separator tank 24, vaporized LNG flows via the return line 26 through the two heat exchangers 22,21, where it receives heat in two stages, first in the heat exchanger 22, then in the heat exchanger 21, and finally flows back into the pipeline 2. The in the cryogenic storage tank 20 vaporized LNG, on the other hand, can not return to the pipeline 2 by itself because of its lower pressure. For this reason, the gas phase is conducted from the storage tank 20 via a coupling line 27 into the injector 28. There, the gas is entrained by the gas flowing out through the high-speed gas discharge from the supply line 9 and gets back into the phase separator tank 24. This system is therefore without Joule-Thompson valve, but works only with an injector 28th
[0015] Die Figur 3 zeigt eine Anlagenvariante mit einem ebenfalls zum Phasenseparator-Tank 24 getrennten Speichertank 20 für das erzeugte flüssige Erdgas. Im Unterschied zur Anlage gemäss Figur 2 ist hier anstelle der drei einander nachgeschalteten Wärmetauscher und dem Kühlaggregat des mittleren bloss ein einzelner Hochdruck-Wärmetauscher 40 eingesetzt. Die Zufuhrleitung 9 führt nach diesem Wärmetauscher 40 zu einem Injektor 28, wo das CNG entspannt wird. Dadurch erfolgt die massive Abkühlung und in Zuge derselben geschieht auf einer Temperatur von 135K (-1380C) der Phasenwechsel und ein Anteil wird flüssiges Erdgas. Vom Phasenseparatortank 24 fliesst verdampftes LNG über die Rückführleitung 26 durch den einzelnen Wärmetauscher 40, wo es Wärme aufnimmt, und schliesslich strömt es zurück in die Pipeline 2. Das im cryogenen Speichertank 20 verdampfte LNG vermag hingegen aufgrund seines tieferen Druckes nicht von selbst in die Pipeline 2 zurückzuströmen. Deswegen wird die Gasphase aus dem Speichertank 20 über eine Kopplungsleitung 27 in den Injektor 28 geführt. Dort wird das Gas vom durch die Entspannung unter hoher Geschwindigkeit ausströmenden Gas aus der Zufuhrleitung 9 mitgerissen und gelangt wieder in den Phasenseparatortank 24. Diese Anlage kommt also ebenfalls ohne Joule-Thompson Ventil aus, sondern arbeitet einzig mit einem Injektor 28. [0016] Die Anlage nach Figur 4 kombiniert einen Injektor mit einem Joule- Thompson-Ventil. Sie kommt mit einem einzigen Hochdruck-Wärmetauscher 30 aus, und benötigt nicht unbedingt ein Kühlaggregat. Mit einem Kühlaggregat wird allerdings ein höherer Wirkungsgrad erzielt, für einen Ertrag von 40% LNG aus dem CNG, anstatt bloss 18%. Das heisst, mit geringfügig höheren Anlagekosten für eine zusätzliches Kühlaggregat kann man den Ertrag etwa verdoppeln. Aus der Kompressor-Förderleitung 8 führt die Zufuhrleitung 9 hier zunächst zu einem Molekularsieb 11 zur Ausscheidung von CO2 und Wasser. Danach folgt ein Injektor 38, in welchem eine erste Entspannung des Gases erfolgt. Das Gas strömt auf einem reduzieren Druck und bereits um eine Stufe abgekühlt durch einen Wärmetauscher 30 und gibt weitere Wärme ab. Dann wird es durch ein Joule-Thompson-Ventil 32 geführt, wodurch es zu einem Teil in die flüssige Phase wechselt und in den Phasenseparatortank 33 strömt. Aufgrund des Gasphasendruckes wird das LNG aus diesen Phasenseparatortank 33 von selbst durch die Nachförderleitung 35 in den separaten Speichertank 20 gefördert, ab dem dann über die Zapfleitung 14 und die Cryopumpe 15 gezapft bzw. ein Fahrzeug aufgetankt werden kann. Die der Cryopumpe 15 nachgeschaltete Förderleitung ist eine flexible Leitung mit Verschluss zum dichten Anschliessen an den Flüssigkeitstank eines mit LNG betriebenen Fahrzeuges.3 shows a plant variant with a separate also to the phase separator tank 24 storage tank 20 for the generated liquid natural gas. In contrast to the system according to FIG. 2, only one single high-pressure heat exchanger 40 is used instead of the three downstream heat exchangers and the cooling unit of the middle one. The supply line 9 leads after this heat exchanger 40 to an injector 28, where the CNG is released. As a result, the massive cooling takes place and in the course of the same occurs at a temperature of 135K (-138 0 C), the phase change and a proportion is liquid natural gas. From the phase separator tank 24, vaporized LNG flows via the return line 26 through the single heat exchanger 40, where it absorbs heat, and finally flows back into the pipeline 2. The LNG evaporated in the cryogenic storage tank 20, by contrast, can not enter the pipeline by itself because of its lower pressure 2 back to flow. For this reason, the gas phase is conducted from the storage tank 20 via a coupling line 27 into the injector 28. There, the gas is entrained by the gas flowing out of the high-speed expansion gas from the supply line 9 and gets back into the phase separator tank 24. This system also comes without Joule-Thompson valve, but works only with an injector 28th The system of Figure 4 combines an injector with a Joule Thompson valve. It comes with a single high-pressure heat exchanger 30, and does not necessarily require a cooling unit. However, with a refrigeration unit, a higher efficiency is achieved for a 40% LNG yield from the CNG, rather than just 18%. This means that with slightly higher investment costs for an additional cooling unit you can approximately double the yield. From the compressor delivery line 8, the supply line 9 leads here first to a molecular sieve 11 for the elimination of CO 2 and water. This is followed by an injector 38, in which a first relaxation of the gas takes place. The gas flows at a reduced pressure and already cooled by one stage through a heat exchanger 30 and gives off more heat. Then, it is passed through a Joule-Thompson valve 32, whereby it partially changes to the liquid phase and flows into the phase separator tank 33. Due to the gas phase pressure, the LNG is conveyed from this phase separator tank 33 by itself through the Nachförderleitung 35 in the separate storage tank 20, from then tapped via the bleed pipe 14 and the cryopump 15 and a vehicle can be refueled. The cryopump 15 downstream delivery line is a flexible conduit with closure for tight connection to the liquid tank of a vehicle powered by LNG.
[0017] Die Figur 5 zeigt eine weitere Ausführung der Anlage. Sie weist einen Phasenseparatortank 24 und separaten Speichertank 20 auf, und zur Verflüssigung wird ein Vortex-Rohr 39 eingesetzt, und weiter ist ein nachgeschalteter Injektor 28 für die eigentliche Verflüssigung nachgeschaltet. Das Vortex-Rohr und sein Funktionsprinzip wurde 1930 erfunden und zunächst wird seine Funktion hier kurz erläutert. In seinem Innern rotiert ein Fluid um die Achse des Rohres, wie ein Tornado, von dem auch das Wort Vortex (Wirbel) abgeleitet ist. Infolge der mit komprimierter Luft oder komprimiertem Gas erzeugten Wirbel entstehen im Innern des Rohres zwei separierte Gasströme, ein heisser und ein kalter. Die komprimierte Luft bzw. das komprimierte Gas tritt in einen zylindrischen Generator ein, der proportional grösser ist als das heisse lange Rohr. Das Gas wird dadurch in eine Rotation versetzt. Das rotierende Gas wird dann gezwungen, längs der inneren Wände des heissen Rohrs nach unten zu strömen, wobei es hohe Rotationsgeschwindigkeiten erreicht, bis zu 1OOO1OOO rpm. Am Ende, hier am unteren Ende des Rohres tritt ein kleiner Teil dieses Gases durch eine Nadeldüse aus - als heisses Abgas oder im Fall von heisser Luft heisser Abluft. Das übrig bleibende Gas muss im Zentrum des Rohres in Gegenrichtung zum einströmenden Gas zurückströmen, auf einer tieferen Geschwindigkeit. Dabei wird Wärme vom langsamer strömenden Gas an das schneller strömende, eintretende Gas abgegeben. Der hernach super-gekühlte Gasstrom gelangt durch das Zentrum des Generators und verlässt diesen durch einen Kaltluft-Auslass. Durch Einsatz eines solchen Vortex-Rohres kann mit zum Beispiel Luft auf 6 bar eine Temperatur von -40°C auf der kalten Seite erreicht werden und damit lässt sich ein Verflüssigungsverfahren drastisch verbessern. Die bestechenden Eigenschaften eines Vortex-Rohres sind, dass es aus keinen beweglichen Teilen besteht, dass weder Chemikalien noch elektrische Energie zur Erzielung einer wesentlichen Gas-Abkühlung nötig sind, und dass ein Vortex-Rohr keine Betriebskosten und keine Unterhaltskosten mit sich bringt. Durch Ausnützung der Druckreduktion von einer Erdgas-Pipeline mit einem Innendruck von 50bar, der dann auf 5 bar hinunter reduziert wird, kann die kalte Seite eines Vortex-Rohres Verflüssigungstemperaturen für Erdgas (LNG) erreichen, das heisst -135°C und darunter, und das auf Speicherdrucken von 5 bar. Aufgrund dieses Sachverhaltes kann ein Vortex-Rohr in einer Anlage ein Kühlgerät (Chilier) ersetzen, indem komprimierte Luft eingesetzt wird und damit die Verflüssigungs-Effizienz um bis zu 40% gesteigert werden kann. Wenn das Vortex-Rohr sogar die Druckreduktion von einer Pipeline ausnützen kann, so lässt sich die Verflüssigungs-Effizienz gar um bis zu 100% steigern, und das ohne besondere Betriebskosten. Wenn komprimierte Luft eingesetzt wird, so wird die zurückströmende Luft, die Wärme aufgenommen hat, in die Atmosphäre entlassen. Wenn Erdgas eingesetzt wird, so wird das heisse Gas mit dem Niederdruck-Erdgasrohr verbunden. Die Figur 5 zeigt eine solche Anlagenvariante mit einem ebenfalls zum Phasenseparator-Tank 24 getrennten Speichertank 20 für das erzeugte flüssige Erdgas. Im Unterschied zu den anderen bisher vorgestellten Anlagen ist hier eine Vortex-Rohr 39 für die Unterstützung der Verflüssigung eingesetzt. Die Zufuhrleitung 9 führt nach einem Molekularsieb 11 durch drei in Serie geschaltete Wärmetauscher 41 ,42,43 und anschliessend zu einem Injektor 28, wo das CNG entspannt wird. Dadurch erfolgt die massive Abkühlung und in Zuge derselben geschieht auf einer Temperatur von 135K (-1380C) der Phasenwechsel und ein Anteil wird flüssiges Erdgas. Vom Phasenseparatortank 24 fliesst verdampftes LNG über die Rückführleitung 26 durch den dritten Wärmetauscher 43, wo es Wärme aufnimmt, und dann durch den ersten Wärmetauscher 41, und schliesslich strömt es zurück in die Pipeline 2. Das im cryogenen Speichertank 20 verdampfte LNG vermag hingegen aufgrund seines tieferen Druckes nicht von selbst in die Pipeline 2 zurückzuströmen. Deswegen wird die Gasphase aus dem Speichertank 20 über eine Kopplungsleitung 27 in den Injektor 28 geführt. Dort wird das Gas vom durch die Entspannung unter hoher Geschwindigkeit ausströmenden Gas aus der Zufuhrleitung 9 mitgerissen und gelangt wieder in den Phasenseparatortank 24. Im wesentlichen Unterschied zu den vorher vorgestellten Anlagen wird hier der eine Wärmetauscher mittels des kalten Endes eines Vortex-Rohres 39 gekühlt. Diese Vortex-Rohr wird von komprimierter Luft oder komprimiertem Erdgas gespeist. Das komprimierte Gas strömt tangential im Zentrum des Vortex-Rohres in dasselbe hinein erzeugt in dessen Innerem einen Wirbel (Vortex), wie oben zur Funktion eines Vortex-Rohres beschrieben. Auf der unteren Seite strömt ein kleiner Teil des komprimierten Gases auf hoher Temperatur aus, und der grösste Anteil der eingtretenden Luft wird im Zentrum des Vortex-Rohres beim Zurückströmen stark abgekühlt und tritt hier im Bild ob, auf der kalten Seiten des Vortex-Rohres aus. Vonr dort wird dieses kalte Gas, auf Temperaturen von bis zu -1400C durch den Wärmetauscher 42 geführt, wo es Wärme aufnimmt, die letztlich dem zugeführten Erdgas in der Zufuhrleitung entzogen wird. Somit wird dieses Erdgas optimal konditioniert für die spätere Verflüssigung im Injektor 28. Diese Anlage kommt damit ebenfalls ohne Joule-Thompson Ventil aus, sondern arbeitet einzig mit einem Vortex-Rohr 39 und einem Injektor 28 für die Verflüssigung, sowie den zugehörigen Wärmetauschern 41 ,42,43.FIG. 5 shows a further embodiment of the plant. It has a phase separator tank 24 and separate storage tank 20, and for liquefaction a vortex tube 39 is used, and further downstream is a downstream injector 28 for the actual liquefaction. The vortex tube and its functional principle was invented in 1930 and its function will be briefly explained here. Inside, a fluid revolves around the axis of the tube like a tornado, from which the word vortex is derived. As a result of the vortex generated by compressed air or gas, two separated gas streams are created inside the tube, one hot and one cold. The compressed air or compressed gas enters a cylindrical generator which is proportionately larger than the hot long pipe. The gas is thereby rotated. The rotating gas is then forced to flow along the inner walls of the hot tube downward, reaching high rotational speeds, up to 1OOO 1 OOO rpm At the end, here at the lower end of the tube passes a small portion of this gas through a needle nozzle of -. the hot exhaust gas or Fall of hot air from hot exhaust air. The remaining gas must flow back in the center of the pipe in the opposite direction to the incoming gas, at a lower speed. In this case, heat is released from the slower flowing gas to the faster flowing, incoming gas. The afterwards super-cooled gas flow passes through the center of the generator and leaves it through a cold air outlet. By using such a vortex tube can be achieved with, for example, air to 6 bar, a temperature of -40 ° C on the cold side, and thus a liquefaction process can be drastically improved. The captivating properties of a vortex tube are that it does not contain any moving parts, that neither chemicals nor electrical energy are needed to achieve significant gas cooling, and that a vortex tube does not incur operating costs and maintenance costs. By exploiting the pressure reduction from a natural gas pipeline with an internal pressure of 50bar, which is then reduced to 5 bar, the cold side of a vortex tube can reach liquefaction temperatures for natural gas (LNG), ie -135 ° C and below, and that on memory pressures of 5 bar. Because of this, a vortex tube in a plant can replace a Chillier by using compressed air, increasing liquefaction efficiency by up to 40%. If the vortex pipe can even exploit the pressure reduction from a pipeline, then the liquefaction efficiency can even be increased by up to 100%, and without any special operating costs. When compressed air is used, the return air that has absorbed heat is released into the atmosphere. When natural gas is used, the hot gas is connected to the low pressure natural gas pipe. FIG. 5 shows such a system variant with a storage tank 20, which is likewise separate from the phase separator tank 24, for the liquid natural gas produced. In contrast to the other systems presented so far, a vortex tube 39 is used here to assist the liquefaction. The supply line 9 leads to a molecular sieve 11 by three series-connected heat exchangers 41, 42,43 and then to an injector 28, where the CNG is released. As a result, the massive cooling takes place and in the course of the same occurs at a temperature of 135K (-138 0 C), the phase change and a proportion is liquid natural gas. From the phase separator tank 24, vaporized LNG flows via the return line 26 through the third heat exchanger 43, where it absorbs heat, and then through the first heat exchanger 41, and finally flows back into the pipeline 2. The LNG evaporated in the cryogenic storage tank 20, on the other hand, due to his lower pressure does not return to the pipeline 2 by itself. For this reason, the gas phase is conducted from the storage tank 20 via a coupling line 27 into the injector 28. There, the gas is entrained by the gas flowing out through the high-speed expansion gas from the supply line 9 and gets back into the phase separator tank 24. Essentially different from the previously presented systems is here a heat exchanger by means of the cold end of a vortex tube 39 is cooled. This vortex tube is fed by compressed air or compressed natural gas. The compressed gas flows tangentially in the center of the vortex tube into it creating a vortex in its interior, as described above for the function of a vortex tube. On the lower side, a small part of the compressed gas flows out at high temperature, and most of the incoming air is strongly cooled in the center of the vortex tube when flowing back, and appears here in the picture ob, on the cold side of the vortex tube , Vonr there is this cold gas, led to temperatures of up to -140 0 C through the heat exchanger 42, where it absorbs heat, which is ultimately withdrawn from the supply of natural gas in the supply line. Thus, this natural gas is optimally conditioned for the subsequent liquefaction in the injector 28. This system is thus also without Joule-Thompson valve, but works only with a vortex tube 39 and an injector 28 for the liquefaction, and the associated heat exchangers 41, 42nd , 43rd
[0018] Weil die ganze Anlage in jeder Ausführung in einem Stahlrahmen oder einem Container untergebracht ist, der an seinen Ecken mit Hebe-Laschen ausgerüstet ist, kann die Anlage zum einfachen Verschieben von einem Autokran angehoben werden und vor Ort leicht platziert und hernach angeschlossen werden. Der Rahmen oder der Container kann in seinen Aussenmassen zum Beispiel B 243cm x H 260cm x L 915cm messen und ist a Iso strassentransportfähig. Bedarfsweise kann er auch fest auf einen Anhänger oder einen Auflieger aufgebaut werden, sodass die Anlage besonders rasch verschoben werden kann. Es versteht sich, dass die Anlage auch grösser gebaut werden kann, immer jedoch soll sie strassentransportfähig sein. Die Grosse einer Einheit wird nur durch die Strassentransport-Gesetze und -Verordnungen der einzelnen Länder begrenzt. Nachgeschaltet nach der Cryopumpe ist die Förderleitung eine flexible Leitung mit Verschluss zum dichten Anschliessen an den Flüssigkeitstank eines mit LNG betriebenen Fahrzeuges. Diese Anlage gestattet es, sehr kostengünstig und rasch das Tankstellennetz für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge wesentlich zu verdichten. Ausserdem ermöglicht sie, rasch eine namhafte Menge von Erdgas zu Bunkerungszwecken zu verflüssigen, sodass dieses bei Engpässen der Versorgung zur Verfügung steht. Solche entstehen bedarfsseitig vorzugsweise in der kalten Jahreszeit, können aber auch auf Seiten der Versorger durch politische Machenschaften auftreten, aber auch infolge von Naturkatastrophen wie etwa Erdbeben, Sturmfluten oder Hurrikane, oder gar infolge terroristischer oder kriegerischer Akte. Die Anlage erlaubt es somit, die Versorgungssicherheit mit Erdgas effizient zu erhöhen. Because the whole system is housed in each version in a steel frame or container, which is equipped at its corners with lifting tabs, the system can be lifted for easy movement of a mobile crane and easily placed on site and connected afterwards become. The frame or container can measure in its outer dimensions, for example, W 243cm x H 260cm x L 915cm and is a Iso road transportable. If necessary, it can also be fixed to a trailer or a semi-trailer, so that the system can be moved very quickly. It is understood that the system can be built larger, but always it should be road transportable. The size of a unit is limited only by the road transport laws and regulations of each country. Downstream of the cryopump, the delivery line is a flexible conduit with closure for tight connection to the liquid tank of a LNG-powered vehicle. This system makes it possible to compact the filling station network for liquefied gas-powered vehicles very cost-effectively and quickly. It also makes it possible to quickly liquefy a considerable amount of natural gas for bunkering purposes, so that it is available in the event of bottlenecks. Such arise on the demand side, preferably in the cold season, but can also occur on the part of the provider through political machinations, but also as a result of natural disasters such as earthquakes, storm surges or hurricanes, or even as a result of terrorist or belligerent acts. The plant thus makes it possible to increase the security of supply with natural gas efficiently.

Claims

Patentansprüche claims
1. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas, bestehend aus einem Rahmen oder Container, enthaltend eine Zuleitung (9) zum Anschliessen der Anlage an die Kompressor-Hochdruckleitung (8) des Kompressors (3) einer CNG-Füllstation, weiter enthaltend eine Verflüssigungsvoπichtung für komprimiertes Erdgas (CNG), einen cryogenen Phasenseparator- und Speichertank (13), sowie eine cryogene Pumpe (15) mit motorischem Antrieb und Zapfleitung (14) mit Förderzähler zum Anschliessen derselben an den Flüssiggastank eines Fahrzeuges oder Tankfahrzeuges, indem die Förderleitung nachgeschaltet nach der Cryopumpe (15) eine flexible Leitung mit Verschluss zum dichten Anschliessen an einen Flüssigkeitstank ist.1. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station on a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas, consisting of a frame or container, containing a supply line (9) for connecting the system to the compressor high-pressure line (8) of the compressor (3) of a CNG filling station, further comprising a compressed natural gas condensing device (CNG), a cryogenic phase separator and storage tank (13), and a motor-driven cryogenic pump (15) Tap line (14) with a delivery counter for connecting the same to the liquefied gas tank of a vehicle or tanker by the delivery line downstream of the cryopump (15) is a flexible conduit with closure for tight connection to a liquid tank.
2. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (9) der Anlage durch eine Verflüssigungsvoπichtung mit einem Wärmetauscher (10) und einem ihm nachgeschalteten Joule-Thompson-Ventil (12) geführt ist und hernach in den cryogenen Phasenseparator- und Speichertank (13) geführt ist, welcher aus einer inneren Schale aus rostfreiem Stahl sowie einer Aussenschale aus Kohlenstoff-Stahl mit Schutzanstrich besteht, und dass aus dem Phasenseparator- und Speichertank (13) eine Rückführleitung (16) für die verbleibende Gasphase aus dem Phasenseparator- und Speichertank (13) durch den Wärmetauscher (10) zur Wärmeaufnahme aus der Zufuhrleitung (9) in die Pipeline (2) zurückführt (gemäss Figur 1 ). 2. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station on a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to claim 1, characterized in that the supply line (9) of the plant by a Verflüssigungsvoπichtung with a heat exchanger (10) and a downstream Joule-Thompson valve (12) is guided and thereafter in the cryogenic phase separator and storage tank (13), which consists of an inner shell made of stainless steel and an outer shell made of carbon steel with protective paint, and that from the phase separator and storage tank (13) a gas phase return line (16) from the phase separator and storage tank (13) through the heat exchanger (10) for heat absorption from the supply line (9) in the pipeline (2) returns (according to Figure 1).
3. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (16) nach dem Wärmetauscher (10) durch einen Niederdruckkompressor (17) geführt in die Pipeline (2) zurückführt ist (gemäss Figur 1).3. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station on a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to one of claims 1 to 2, characterized in that the return line (16) the heat exchanger (10) by a low-pressure compressor (17) guided back into the pipeline (2) is (according to Figure 1).
4. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (9) der Anlage durch eine Verflüssigungsvorrichtung führt, und im Einzelnen durch einen ersten Hochdruck-Wärmetauscher (21 ) geführt ist, dann durch einen ihm nachgeschalteten zweiten Hochdruck-Wärmetauscher mit Kühlaggregat (23) und hernach durch einen dritten Wärmetauscher (22), und dann durch einen Injektor (28) in einen cryogenen Phasenseparatortank (13) geführt ist, dass ein separater cryogener Speichertank (20) vorhanden ist, welcher durch eine unten aus dem Phasenseparatortank (24) mündende Nachförderleitung (25) gespiesen ist, dessen Gasphase über eine Leitung (27) in den Injektor (28) geführt ist, zur Verflüssigung und Rückführung in den Phasenseparatortank (24), und dass eine Rückführleitung (26) für die Gasphase aus dem Phasensepartortank (24) in Gegenstromrichtung zur Zufuhrleitung (9) zuerst durch den dritten Wärmetauscher (22) und hernach durch den ersten Wärmetauscher (21) in die Pipeline (2) zurückgeführt ist (gemäss Figur 2).4. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station to a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to claim 1, characterized in that the supply line (9) of the plant by a liquefaction device leads, and is guided in detail by a first high-pressure heat exchanger (21), then by a downstream him second high-pressure heat exchanger with cooling unit (23) and thereafter by a third heat exchanger (22), and then by an injector (28) in a cryogenic phase separator tank (13) is guided, that a separate cryogenic storage tank (20) is present, which is fed by a down from the Phasenseparatortank (24) emptying Nachförderleitung (25) whose gas phase via a line (27) in the injector ( 28) is guided for liquefaction and recycling in the phase separator tank (24), and that a return line (26) f R is the gas phase from the Phasensepartortank (24) is recycled to a countercurrent direction to the feed line (9) first through the third heat exchanger (22) and thereafter through the first heat exchanger (21) in the pipeline (2) (according to Figure 2).
5. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (9) der Anlage durch eine Verflüssigungsvorrichtung führt, indem sie durch einen Wärmetauscher (40) geführt ist und dann durch einen Injektor (28) in einen cryogenen Phasenseparatortank (24) geführt ist, dass ein separater cryogener Speichertank (20) vorhanden ist, welcher durch eine unten aus dem Phasenseparatortank (24) mündende Nachförderleitung (25) gespiesen ist, und dessen Gasphase über eine Leitung (27) in den Injektor (28) geführt ist, zur Verflüssigung und Rückführung in den Phasenseparatortank (24), und dass eine Rückführleitung (26) für die Gasphase aus dem Phasensepartortank (24) in Gegenstromrichtung zur Zufuhrleitung (9) zuerst durch den Wärmetauscher (40) in die Pipeline (2) zurückgeführt ist (gemäss Figur 3).5. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station on a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to claim 1, characterized in that the supply line (9) of the plant by a liquefaction device by passing it through a heat exchanger (40) and then passing it through an injector (28) into a cryogenic phase separator tank (24) to provide a separate cryogenic storage tank (20) which extends through one of the bottom of the cryogenic storage tank (20) Phasesenseparatortank (24) feeding Nachförderleitung (25) is fed, and whose gas phase via a line (27) in the injector (28) is guided, for liquefaction and recycling in the Phasenseparatortank (24), and that a return line (26) for the Gas phase from the phase separator tank (24) in the counterflow direction to the supply line (9) is first returned by the heat exchanger (40) in the pipeline (2) (according to Figure 3).
6. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (9) der Anlage durch eine Verflüssigungsvorrichtung führt, und im Einzelnen durch einen Injektor (38), dann durch einen Wärmetauscher (30), und hernach durch ein Joule- Thompson-Ventil (32) in einen cryogenen Phasenseparatortank (33) geführt ist, dass ein separater cryogener Speichertank (20) vorhanden ist, welcher durch eine unten aus dem Phasenseparatortank (33) mündende Nachförderleitung (35) gespiesen ist, dessen Gasphase über eine Leitung (37) in den Injektor (38) geführt ist, zur Verflüssigung und Rückführung in die Zufuhrleitung (9), und dass eine Rückführleitung (36) für die Gasphase aus dem Phasenseparatortank (33) in Gegenstromrichtung zur Zufuhrleitung (9) durch den Wärmetauscher (30) in die Pipeline (2) zurückgeführt ist (Figur 4).6. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station on a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to claim 1, characterized in that the supply line (9) of the plant by a liquefaction device is guided, and in detail through an injector (38), then through a heat exchanger (30), and thereafter through a Joule-Thompson valve (32) in a cryogenic phase separator tank (33) that a separate cryogenic storage tank (20) is present, which is fed by a down from the Phasenseparatortank (33) opening Nachförderleitung (35) whose gas phase via a line (37) in the injector (38) is guided, for liquefaction and return to the supply line (9), and a gas-phase recirculation line (36) from the phase separator tank (33) in the counter-current direction to the supply line (9) through the heat exchanger (30) into the pipeline (2) is returned (Figure 4).
7. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (9) der Anlage durch wenigstens einen Wärmetauscher (43) führt, für dessen Kühlung ein Vortex-Rohr (39) eingesetzt ist, wobei eine Druckleitung für Erdgas oder Gas das Vortex-Rohr (39) speist und das an dessen kalter Seite austretende Gas durch den Wärmetauscher (42) geführt ist, und die Zufuhrleitung (9) nach diesem Wärmetauscher (42) durch einen Injektor (28) zur Verflüssigung führt und hernach in einen cryogenen Phasenseparatortank (24), dass ein separater cryogener Speichertank (20) vorhanden ist, welcher durch eine unten aus dem Phasenseparatortank (24) mündende Nachförderleitung (25) gespiesen ist, dessen Gasphase über eine Leitung (27) in den Injektor (28) geführt ist, zur Verflüssigung und Rückführung in den Phasenseparatortank (24), und dass eine Rückführleitung (26) für die Gasphase aus dem Phasenseparatortank (24) in Gegenstromrichtung zur Zufuhrleitung (9) zuerst durch den dritten Wärmetauscher (43), dann durch den mittels Vortex-Rohr gekühlten Wärmetauscher (42) und hernach durch den ersten Wärmetauscher (41) in die Pipeline (2) zurückgeführt ist (gemäss Figur 5).7. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station on a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to claim 1, characterized in that the supply line (9) of the system by at least one Heat exchanger (43), for the cooling of a vortex tube (39) is used, wherein a pressure line for natural gas or gas, the vortex tube (39) feeds and the gas exiting on the cold side through the heat exchanger (42) is guided , and the supply line (9) leads after this heat exchanger (42) through an injector (28) for liquefaction and then into a cryogenic Phasenseparatortank (24) that a separate cryogenic storage tank (20) is present, which by a bottom of the Phasesenseparatortank (24) feeding Nachförderleitung (25) is fed, the gas phase via a line (27) into the injector (28), for liquefaction and recycling in the Phasenseparatortank (24), and that a return line (26) for the gas phase from the phase separator tank (24) in the counterflow direction to the supply line (9) first by the third heat exchanger (43), then by the vortex tube cooled heat exchanger (42) and then returned by the first heat exchanger (41) in the pipeline (2) is (according to Figure 5).
8. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (9) ab der CNG-Füllstation zunächst durch ein Molekularsieb (11) für die Ausscheidung von CO2 und Wasser geführt ist.8. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station on a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line (9) from the CNG Filling station is first passed through a molecular sieve (11) for the excretion of CO 2 and water.
9. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen 20ft- Container eingebaut ist, der an seinen Ecken mit Hebe-Laschen ausgerüstet ist, zum einfachen Verschieben mittels eines Autokrans, und dass der Phasenseparator- und Speichertank (13) eine Länge von 4640mm, eine Höhe von 1600mm und einen Durchmesser von 1350mm aufweist und eine Füllmenge von 3050 Litern auf einem Arbeitsdruck von bis zu 15 bar aufweist, und die zugehörige Cryopumpe eine Förderleistung von mindestens 30 l/min aufweist.9. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station on a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to one of the preceding claims, characterized in that it is installed in a 20ft container equipped with lifting tabs at its corners for easy shifting by means of a car crane, and that the phase separator and storage tank (13) has a length of 4640mm, a height of 1600mm and a diameter of 1350mm and a capacity of 3050 liters at a working pressure of up to 15 bar, and the associated cryopump has a capacity of at least 30 l / min.
10. Strassentransportfähige Anlage zum Verflüssigen und Zwischenspeichern von Erdgas ab einer CNG-Füllstation an einer Pipeline (2), und zum Betanken von Fahrzeugen mit dem gewonnenen flüssigen Erdgas nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen oder der Container in seinen Aussenmassen B 243cm x H 260cm x bis zu L 1220cm misst und daher strassentransportfähig ist, sowie bedarfsweise fest auf einen Anhänger oder Auflieger aufbaubar ist, und der Rahmen oder Container an seinen Ecken mit Hebe-Laschen ausgerüstet ist, zum einfachen Verschieben mittels eines Autokrans. 10. Road transportable system for liquefying and caching of natural gas from a CNG filling station to a pipeline (2), and for refueling vehicles with the recovered liquid natural gas according to any one of the preceding claims, characterized in that the frame or the container in its outer masses W 243cm x H 260cm x up to L 1220cm and is therefore road transportable, and if necessary, firmly on a trailer or semi-trailer can be built, and the frame or container is equipped at its corners with lifting straps, for easy movement by means of a car crane.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009057179A2 (en) * 2007-10-30 2009-05-07 G.P.T. S.R.L. Small-scale plant for production of liquified natural gas
WO2012122620A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Allardyce Bower Consulting Inc. Improved refrigeration apparatus and process in a natural gas processing facility
US8342283B2 (en) 2008-09-29 2013-01-01 Deakin University Pneumatic powertrain for an automotive vehicle
FR3009858A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-27 Cryostar Sas LIQUEFIED GAS FILLING STATION ASSOCIATED WITH A DEVICE FOR THE PRODUCTION OF LIQUEFIED GAS
US9099828B2 (en) 2011-03-28 2015-08-04 Robert Bosch Gmbh Modular electrical plug connector assembly
IT201800009221A1 (en) * 2018-10-05 2020-04-05 Graf Spa SERVICE STATION FOR MEANS OF TRANSPORT
CN113614442A (en) * 2019-03-21 2021-11-05 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 Device and method for storing and supplying fluid fuel
RU2806126C2 (en) * 2018-10-05 2023-10-26 Граф Индастриз С.П.А. Fuel station for vehicles

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2040059A (en) * 1935-03-01 1936-05-05 Union Carbide & Carbon Corp Method and apparatus for dispensing gas material
DE648676C (en) * 1936-04-12 1937-08-06 Rheinmetall Borsig Akt Ges Wer Method for operating a compressor for gas filling stations arranged on a motor vehicle
US3306061A (en) * 1965-08-23 1967-02-28 Air Reduction Blowdown of cryogenic liquid supply vessel
DE29516989U1 (en) * 1995-10-27 1996-01-25 Preussag Anlagenbau Gas refueling system
US5505232A (en) * 1993-10-20 1996-04-09 Cryofuel Systems, Inc. Integrated refueling system for vehicles
DE19511383A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-02 Linde Ag Liquefying natural gases
DE19653731A1 (en) * 1996-11-26 1998-08-13 Mannesmann Ag Tap system for filling mobile gas-tank
DE19914239A1 (en) * 1999-03-29 2000-10-05 Linde Ag Operation of liquefaction process for hydrocarbon-rich fraction, especially of natural gas, during tanker filling, sub-cooled gas to be liquefied in process avoiding costs of recompression and flaring losses
WO2002064395A2 (en) * 2001-02-15 2002-08-22 Linde Aktiengesellschaft Filling station for cryogenic media
EP1562013A1 (en) * 2004-02-03 2005-08-10 Linde Aktiengesellschaft Method of gas reliquefaction

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2040059A (en) * 1935-03-01 1936-05-05 Union Carbide & Carbon Corp Method and apparatus for dispensing gas material
DE648676C (en) * 1936-04-12 1937-08-06 Rheinmetall Borsig Akt Ges Wer Method for operating a compressor for gas filling stations arranged on a motor vehicle
US3306061A (en) * 1965-08-23 1967-02-28 Air Reduction Blowdown of cryogenic liquid supply vessel
US5505232A (en) * 1993-10-20 1996-04-09 Cryofuel Systems, Inc. Integrated refueling system for vehicles
DE19511383A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-02 Linde Ag Liquefying natural gases
DE29516989U1 (en) * 1995-10-27 1996-01-25 Preussag Anlagenbau Gas refueling system
DE19653731A1 (en) * 1996-11-26 1998-08-13 Mannesmann Ag Tap system for filling mobile gas-tank
DE19914239A1 (en) * 1999-03-29 2000-10-05 Linde Ag Operation of liquefaction process for hydrocarbon-rich fraction, especially of natural gas, during tanker filling, sub-cooled gas to be liquefied in process avoiding costs of recompression and flaring losses
WO2002064395A2 (en) * 2001-02-15 2002-08-22 Linde Aktiengesellschaft Filling station for cryogenic media
EP1562013A1 (en) * 2004-02-03 2005-08-10 Linde Aktiengesellschaft Method of gas reliquefaction

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009057179A2 (en) * 2007-10-30 2009-05-07 G.P.T. S.R.L. Small-scale plant for production of liquified natural gas
WO2009057179A3 (en) * 2007-10-30 2009-11-26 G.P.T. S.R.L. Small-scale plant for production of liquified natural gas
US8342283B2 (en) 2008-09-29 2013-01-01 Deakin University Pneumatic powertrain for an automotive vehicle
US9227507B2 (en) 2008-09-29 2016-01-05 Deakin University Pneumatic powertrain for an automotive vehicle
WO2012122620A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Allardyce Bower Consulting Inc. Improved refrigeration apparatus and process in a natural gas processing facility
US9099828B2 (en) 2011-03-28 2015-08-04 Robert Bosch Gmbh Modular electrical plug connector assembly
FR3009858A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-27 Cryostar Sas LIQUEFIED GAS FILLING STATION ASSOCIATED WITH A DEVICE FOR THE PRODUCTION OF LIQUEFIED GAS
WO2015025096A3 (en) * 2013-08-21 2015-04-16 Cryostar Sas Liquefied gas filling station combined with a liquefied gas production device
IT201800009221A1 (en) * 2018-10-05 2020-04-05 Graf Spa SERVICE STATION FOR MEANS OF TRANSPORT
WO2020070683A1 (en) * 2018-10-05 2020-04-09 Graf S.P.A. Filling station for means of transport
RU2806126C2 (en) * 2018-10-05 2023-10-26 Граф Индастриз С.П.А. Fuel station for vehicles
CN113614442A (en) * 2019-03-21 2021-11-05 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 Device and method for storing and supplying fluid fuel

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