WIRBELROHR

Das Wirbelrohr (Vortex Tube Separator)

Das Wirbelrohrverfahren zur Trocknung und gleichzeitiger Abscheidung von Kohlenwasserstoffen aus dem Erdgas wurde gemeinsam von der Ruhrgas AG und der FILTAN GmbH über Jahre hinweg zur Marktreife entwickelt und als Patent eingetragen.

Das Wirbelrohrverfahren wird mit einer Glykolinhibierung erstmalig weltweit von der Thyssengas GmbH seit Februar 2001 zur Trocknung von Erdgas in einer Großanlage eingesetzt.

Typisches R+ I Schema der Wirbelrohranlage

Technische Daten

Betriebsdruck max/ min.: 210 / 36 barü
Gasdurchsatz max / min.: 20.000 / 140.000 Nm³/h
Taupunkt: -10°C bei 36barü

Verfahrensbeschreibung (Kurzfassung)

Das Naturgas wird zur Abdeckung von Spitzenlasten in Kavernen gespeichert. In den Kavernen befinden sich Wasser-, Glykolreste und leichte Spuren von Schmiermitteln. (Öle von Kompressoren usw.) Das Erdgas wird bei Bedarf mit dem momentan anstehenden Kavernendruck ausgeschleust und gelangt zuerst in den Eingangsabscheider. In dem Eingangsabscheider werden freie Wasserbestandteile und mechanische Verunreinigungen, wie Staub, metallische Späne etc abgechieden. Anschließend wird das Erdgas in dem Vorwärme auf eine bestimmte Tempeartur erwärmt, um (in diesem Fall) verfahrenstechnische Nachteile durch die spätere Abkühlung in dem Wirbelrohr zu vermeiden. (erhöhter Ausfall von Kohlenwasserstoffen) Das erwärmte Erdgas gelangt nun in das Wirbelrohr, in dem nun eine Druckreduzierung bis auf das Niveau des nachgeschalteten Leitungsnetzes erfolgt. Vor dem Wirbelrohr wird momentan Glykol zur Vermeidung einer möglichen Hydratbildung inhibiert. Der Hauptgasstrom (Kaltgas) gelangt gleich zu einem Nachabscheider, während das Warmgas und die abgeschieden Wasser- und Glykolmengen in den Kaltabscheider verdrängt werden. In dem Kaltabscheider werden mögliche Glykolreste aus dem Warmgas abgeschieden und das Kohlenstoffwassergemisch gesammelt und zur Glykol - Regeneration ausgeschleust. In dem Nachabscheider werden mögliche Restbestände an Glykol im Erdgas abgeschieden. Das Erdgas wird letzten Endes in dem Nacherwärmer auf eine gewünschte Temperatur des nachgeschalteten Leitungsnetzes zum Endverbraucher erhitzt.

Verfahrenstechnische Vorteile der Wirbelrohrtrocknung

Eine "turn down ratio" von 15%. Die Durchsatzmenge der Anlage kann stufenlos von 20.000 bis 140.000 Vnm³/h geregelt werden.
eine extrem kurze Anfahrtsphase. (ein Aufheizen der Regeneration ist nicht erforderlich)
eine sehr geringe Glykolumlaufmenge. (ca. 15% von dem Absorberturm - Verfahren)
eine geringere Umweltbelastung durch das Verbrennen der kleineren Menge an Brüdengasen.
wesentlich geringere Betriebskosten.

Betriebstechnische Vorteile der Wirbelrohrtrocknung

geringere Investitionskosten.
wesentlich geringere Betriebskosten wegen der geringen Glykolumlaufmenge und des niedrigeren Wärmebedarfs der Glykol - Regeneration.
einfacher, robuster verschleissarmer Aufbau. Das Wirbelrohr hat keine rotierenden Teile und ist daher wartungsarm.

Zielsetzung für die Zukunft

Die letzte große Herausforderung wird sein, daß das Wirbelrohr ohne Inhibitoren betrieben wird. Dies würde im Endeffekt bedeuten, dass auf den Einsatz einer Regeneration verzichtet werden kann.

Eine Hydratbildung kann wegen der extrem kurzen Verweilzeit des Erdgases innerhalb des Wirbelrohres und der hohen Gasgeschwindigkeit von ca. Mach 1 nicht erfolgen. Diese Erfahrungen wurden bei dem Einsatz des "Twisters" der Firma Twister BV (ein Unternehmen der Shell Group) gewonnen.

Der Betrieb einer Gastrocknungsanlage ohne Inhibitoren wird die Investitionskosten erheblich senken und wäre ein weiterer Schritt in die Richtung eines vollautomatischen (mannlosen) Betriebes. Es ist eine Reduzierung an Betriebskosten über den gesamten Betriebszeitraum (ca. 25 Jahre) in der Größenordnung von ca. 15 bis 30% zu erwarten.

Detailierte Beschreibung des Wirbelrohrverfahrens.