Odorierung von großen Erdgas-Mengen an Drehkreuzen im Verteilnetz

An Knotenpunkten im Gasverteilnetz bedeutender Energieversorger werden große Mengen an Erdgas aus dem Hochdrucknetz in unterschiedliche Teilnetze weitergeleitet. Dabei sind Gasruckregel- und Messanlagen notwendig, die für die entsprechenden Sicherheitsbedingungen sorgen. Das Gas wird je nach Anwendung zentral im Hochdruck oder dezentral an unterschiedlichen Ortsnetzen odoriert, d. h. das eigentlich geruchlose Erdgas wird mit einem geruchsintensiven Stoff versetzt.

Hierfür liefert LEWA maßgeschneiderte Odorieranlagen. Für eine zentrale Odorierung im Hochdruckbereich entwickelte LEWA im Jahr 2015 eine Anlage zur effektiven und effizienten Odorierung von immensen Mengen an Gas (bis zu 1.000.000 Nm³/h bei einem Gasdruck von 70 bar).

Grösste Odorieranlage

Anwendung

Höchstleistungen mit LEWA Odorieranlagen. 1.000.000 Normkubikmeter pro Stunde.

Über riesige Erdgas-Transportnetze befördern Netzbetreiber Erdgas zu Kraftwerken, Industriebetrieben und über Ortsnetze bis zum privaten Haushalt in ganz Deutschland. An bestimmten „Drehkreuzen“ bzw. Knotenpunkten kommen große Mengen an Gas an, die anschließend in unterschiedliche Teilnetze und verschiedene Richtungen weitergeleitet werden. Eine Gasdruck-Regel- und Messanlage sorgt für die Einhaltung vorgeschriebener Sicherheitsregelungen, einen reibungslosen Prozessablauf und regelt den Eingangsdruck auf die benötigte Druckstufe im Ausgang. Hierbei wird das Gas üblicherweise odoriert – eine Maßnahme, die dazu dient, unbeabsichtigten Gasaustritt für jedermann frühzeitig erkennbar zu machen. So können Sicherheitsrisiken und Unfälle vermieden sowie Gas-Leckagen rechtzeitig diagnostiziert werden.

An dieser Stelle kommt LEWA ins Spiel. Seit Jahrzehnten baut LEWA Systeme und Anlagen zur Gasodorierung und hat sich auf diesem Gebiet ein einmaliges Prozess- und Anwendungs-Know-how erarbeitet.

Im Jahr 2015 nahm ein großer Erdgas-Netzbetreiber diese Expertise in Anspruch: Mithilfe einer speziell für den Kunden angefertigten Odorieranlage vom Typ OD 4200 konnte unter Berücksichtigung der Bedingungen vor Ort eine Lösung entwickelt werden, die die schwierigen Prozess-Anforderungen des Kunden optimal erfüllt. Als Odormittel wird Tetrahydrothiophen (THT) eingesetzt, eine geruchsintensive organische Schwefel-Verbindung. Mit der OD 4200 werden THT-Mengen von bis zu einer Million Normkubikmeter pro Stunde odoriert.

Die OD 4200 ist nicht nur das größte jemals von LEWA hergestellte Odoriersystem, sondern auch die zurzeit größte Anlage dieser Art in Deutschland.

Lösung

Der Odorier-Riese OD 4200. Eine maßgeschneiderte Lösung, viele Vorteile.

Die folgenden Eigenschaften machen die OD 4200 zur optimalen Lösung für die Anwendung am Gasnetz-Drehkreuz.

  • 3 druckstoßfeste Vorratsbehälter mit einer Kapazität von 4.200 l Odoriermittel (3 x 1.400 l)
  • Umsetzung der geforderten Gasmengen mithilfe von 4 LEWA ecoflow Membrandosierpumpen vom Typ LDB
  • Umsetzung von bis zu 1.000.000 Nm³/h gegen einen Druck von 70 bar
  • Hohe Dosiergenauigkeit und automatische Abschaltung bei Störungen durch Druckschalter
  • Alle 100 Stunden wechseln sich Pumpe 1 und 4 als Reservepumpe ab, um u.a. das Verkleben der Ventile zu verhindern
  • Automatische Meldung von Störungen an die kundenseitige Leitzentrale
  • Dosier-Regelung mithilfe einer elektronischen Steuerung im Schaltschrank
  • 4 LEWA OCU Odor-Steuerungen (über kundenseitige SPS angesteuert) inklusive 4 Netz- und Leistungsteile SPU und SIOU sowie 4 Ex-Eingangskarten EXU
  • Bestimmung des Füllstands der Vorratsbehälter mit kapazitiver Sonde
  • Verhindern von Überlaufen der Behälter mithilfe einer Magnetventilsteuerkarte (automatisches Abschalten des Magnetventils)
  • Erfassung des Odormittelstroms durch 4 Durchflussmesser an Odorieranlage bzw. in der Druckleitung zur Impfstelle
  • Fluidberührte Teile aus 1.4404-, 1.4571-, 316SS-Stahl, PTFE, Perfluor-Elastomer bzw. Glas
  • Reinigung der Pumpenköpfe sowie Saug- und Druckleitungen mithilfe von 4 Spülvorrichtungen
  • Im Fall einer Leckage wird das austretende Odoriermittel in einer in Anlehnung an die Stahlwannenrichtlinie geprüften Wanne aufgefangen
  • Aktivkohlefilter als Geruchssperre in den Belüftungsleitungen der Behälter (einschließlich 3-Wege-Hahn für den Anschluss einer Pendelleitung)
  • Flammschutzfilter als Explosionsschutz in der Entlüftungsleitung
Odorieranlage im Gasverteilernetz

Einbaumaße der OD 4200

L [m] B [m] H [m]
4,50 1,95 3,10
Gasverteilernetz

Hintergrund

Warum wird Erdgas odoriert? Welche Anforderungen muss das Odormittel erfüllen?

Erdgas-Odorierung ist eine wichtige Sicherheitsmaßnahme, nicht nur für Gasabnehmer. Die früher verwendeten Stadt- oder Kokerei-Gase wiesen einen starken Eigengeruch auf und machten eine Odorierung nur selten erforderlich. Dagegen ist das heute übliche Erdgas gereinigt und dadurch nahezu geruchlos. Um Leckagen im Gasnetz sofort wahrnehmen zu können, ist die Erdgas-Odorierung als Sicherheitsmaßnahme vorgeschrieben. Die im Zuge der Odorierung hinzugefügten Gase erzeugen spezifische Warngerüche. Dies verhindert, dass sich unbemerkt explosive Gas-/Luft-Gemische bilden, von denen ein hohes Gefahrenpotential ausgeht.

Die Odormittel, die bei der Odorierung von Erdgas eingesetzt werden, müssen besondere Sicherheitsansprüche erfüllen: Ihr Geruch muss auch noch bei großer Verdünnung wahrnehmbar sein und unverkennbar die Assoziation mit Gasaustritt hervorrufen. Der Odorstoff muss also unangenehm und unverwechselbar riechen.

In Deutschland werden häufig leichtflüchtige organische Schwefelverbindungen eingesetzt, deren typischer Geruch an den fauler Eier erinnert. Oft wird der geruchsintensive gesättigte Schwefel-Heterocyclus Tetrahydrothiophen (THT) in Konzentrationen von 12 bis 25 mg/m³ eingesetzt, häufig auch Mercaptangemische.

Es gibt zudem auch schwefelfreie Odoriermittel. Diese haben den Vorteil, dass bei der zweckbestimmten Verbrennung des Erdgases keine zusätzlichen Schwefeloxide entstehen – anders als nach der Odorierung mit den schwefelhaltigen Stoffen THT oder Mercaptan. Beispiele für schwefelfreie Odormittel sind Gemische aus Acrylsäureethylester (> 50 %), Acrylsäuremethylester und 2-Ethyl-3-methylpyrazin. Diese Stoffe rufen einen lösungsmittelartigen Geruch hervor, der laut einer Studie des DVGW von Anwendern trotzdem mit Erdgas assoziiert wird. Die Wirksamkeit dieser Mittel ist allerdings noch umstritten.

(Quelle: Wikipedia.de, „Odorierung“, 10/2016).

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