(Bild: Aerzen)
- Boil-off-Gas ist ein gasförmiges Nebenprodukt, das bei der Lagerung und dem Transport von verflüssigten Erdgasen (LNG) entsteht.
- Durch eine Aufbereitung kann es nutzbar gemacht und als Ressource wiederverwendet werden, beispielsweise als Heizgas oder Kraftstoff.
- Verdichter spielen dabei eine zentrale Rolle. Für Boil-off-Gas-Anwendungen eignen sich insbesondere ölfreie Schraubenverdichter.
Erdgas ist vor allem für die Chemieindustrie nach wie vor ein wichtiger Brenn- und Rohstoff. Der Transport des fossilen Energieträgers aus den meist weit entfernten Förderregionen erfolgt in der Regel via Pipelines. Immer öfter gelangt der wertvolle Rohstoff aber auch per Schiff zu den Verbrauchern – und zwar als Liquified Natural Gas (LNG). Dafür wird das Rohgas gereinigt, aufbereitet und bei sehr niedrigen Temperaturen – typischerweise unter -162 °C – verflüssigt. LNG hat nur 1/600 des gasförmigen Volumens. Entsprechend groß sind die Vorteile für den Transport und die Speicherung. Wenn LNG gelagert oder transportiert wird, erwärmt sich das Produkt jedoch allmählich und beginnt zu verdampfen. Dieser Verdampfungsprozess erzeugt das Boil-off-Gas (BOG). Es besteht aus den ursprünglichen Bestandteilen des LNG, hauptsächlich Methan (CH4), und möglicherweise geringen Mengen anderer leichter Kohlenwasserstoffe.
Boil-off-Gas lässt sich noch nutzen
BOG fällt in vielen LNG-Anwendungen in großen Mengen an, auf großen Schiffen sind es beispielsweise rund 2 t täglich. Um einem Zerbersten des Gastanks vorzubeugen, muss das Gas abgesaugt werden. Früher wurden überschüssige Boil-off-Gase einfach in die Atmosphäre abgegeben. Doch ökologische, ökonomische und regulatorische Aspekte zwingen zum Umdenken. Auch rückt das Potenzial von BOG als Ressource verstärkt in den Fokus. In einem geeigneten Verdichtungsprozess wird es wieder verflüssigt und als LNG in den Tank zurückgeführt. Es kann aber auch als Kraftstoff genutzt werden und ermöglicht so den klimafreundlichen Antrieb, beispielsweise von LNG-Tankern, Kreuzfahrtschiffen oder Fähren. Besondere Herausforderungen stellen dabei das Fördermedium CH4, das in Verbindung mit Luft ein zündfähiges Gemisch bilden kann, und die tiefen Temperaturen dar.
2- und 3-stufige ölfreie Verdichter für die BOG-Verdichtung
Für die Handhabung und Verarbeitung von Boil-off-Gas hat das Unternehmen RKR Gebläse und Verdichter, eine 100%ige Tochtergesellschaft von Aerzen und Spezialist für mehrstufige Verdichterlösungen in der Unternehmensgruppe, 2- und 3-stufige ölfreie Verdichter entwickelt, die speziell für die BOG-Verdichtung optimiert sind. Die anwendungs- und kostenoptimierten Schraubenverdichter sorgen für hohe Zuverlässigkeit, Prozesssicherheit sowie Energieeffizienz und stellen einen sinnvollen und sicheren Umgang mit dem BOG sicher.
Die neuen BOG-Verdichter basieren auf der zweistufigen Schraubenverdichter-Baureihe 2C. Sie erfüllen die sicherheitstechnischen Anforderungen nach DIN EN 1012-3 für brennbare Gase und damit auch für BOG und sorgen für eine hohe Anlagenverfügbarkeit. Ein Sperrgassystem und ein duktiler Tieftemperaturwerkstoff (Kugelgrafitguss) mit einer hohen mechanischen Belastbarkeit sorgen für ein Höchstmaß an Prozesssicherheit. Je nach Umgebungsbedingungen ist auch eine Ausrüstung mit Atex-Komponenten möglich.
Ein 100%iges Gasgemisch mit CH4 ist nicht zündfähig. Kommt das BOG jedoch in Kontakt mit der Umgebungsluft, kann um die Maschine herum ein zündfähiges Gemisch entstehen. „Um den Austritt von Gas zu verhindern, haben wir ein Sperrgassystem integriert“, erläutert Bernd Klemme, Technischer Leiter des Verdichterherstellers. Dieses sorgt für 100 % Gasdichtheit und bietet so Schutz vor der Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre. „Für ein zusätzliches Plus an Sicherheit sorgt das Gehäuse aus Kugelgrafitguss“, ergänzt Klemme. Durch seine Duktilität kann sich der Werkstoff unter Belastung plastisch verformen und zerspringt nicht in Tausende Teile. Außerdem ist das Material für tiefe Temperaturen im kryogenen Umfeld geeignet.
Ohne Öl reduziert Kosten
Die 2- und 3-stufigen Kompressoren liefern ölfreies
und absorptionsmittelfreies Prozessgas im Druckbereich von 4 bis 17 bar (g) und sind für Volumenströme von 166 m³/h bis 9.300 m3/h ausgelegt. Kein Öl kann in den Förderraum und damit in die Transportwege gelangen. Ölfreiheit bedeutet aber auch Kostenreduzierung, da aufwendige Filtertechnik und die Aufbereitung ölhaltiger Kondensate entfallen können. Somit lassen sich zusätzliche Wartungsarbeiten und Energieverluste für den Druckabfall in Filtern vermeiden. Mit Ölfreiheit werden somit Ressourcen, Energie und damit die Umwelt geschont.
Je nach Anforderung und Umgebungsbedingungen kommen luft- oder wassergekühlte Ausführungen oder eine Kombination aus beidem zum Einsatz. Das modulare Konzept sorgt für eine hohe funktionale Anpassungsfähigkeit für unterschiedliche Antriebs- und Steuerungskonzepte und gewährleistet größte Flexibilität bei der Anpassung an die applikationsspezifischen Anforderungen und kundenindividuellen Prozessbedingungen. Durch die optimierte Auslegung auf den Betriebspunkt erreichen die Schraubenkompressoren eine hohe Effizienz durch geringe Druckverluste. In Kombination mit passenden Systemen zur Wärmerückgewinnung lässt sich die Energiebilanz weiter verbessern. Beispielsweise kann die Kompressionswärme zur Vorerwärmung des BOG genutzt werden.
Für alle BOG-Anwendungen
Die mehrstufigen ölfreien BOG-Verdichter von Aerzen eignen sich für alle Prozesse, bei denen Boil-off-Gas anfällt und nach einer Aufbereitung wieder nutzbar gemacht werden kann. Beim „Recovery System“ von großen Containerschiffen wird das BOG per Pipeline zu einer Anlage an Land geleitet, um es dort zum Beispiel als Heizgas weiter zu nutzen. Der Kompressor wird zum einen zur Förderung und zum anderen zur Verdichtung des BOG auf ein anderes Druckniveau benötigt.
Das „Fuel Gas Supply System“ dient auf Schiffen dazu, LNG oder andere gasförmige Brennstoffe von den Lagertanks zu den Verbrennungsmotoren oder anderen Verbrauchern zu transportieren. Das dabei entstehende BOG wird vom Verdichter nach Druckanpassung wieder dem Motor zugeführt – nicht nur um Emissionen zu reduzieren, sondern auch um durch den daraus resultierenden Turboeffekt die Energiekosten zu senken. Darüber hinaus kann der Kompressor als Teil des Wiederverflüssigungssystems des BOG eingesetzt werden.
Das „Cargo Handling System“ ist auf LNG-Tankern für den sicheren Transport, die Lagerung und den Umschlag von LNG an Bord des Schiffes verantwortlich. Hier werden die Aggregate zur Verdichtung des BOG und zur Rückführung in die LNG-Lagertanks sowie zur Druckregelung der Ladetanks eingesetzt.