DE1501748A1 - Verfahren zum Transportieren von Gas - Google Patents
Verfahren zum Transportieren von GasInfo
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- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
- F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
- F17C9/04—Recovery of thermal energy
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Description
SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N.V., 30, Carel van Bylandtlaan, The Hague, a Netherlands Comp.
betreffend
Verfahren zum Transportieren von Gas
Verfahren zum Transportieren von Gas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transportieren von Gas, insbesondere von Methan oder Erdgas in
flüssigem Zustand.
Zur Erleichterung des Transports kann Gas bekanntlich am Erzeugungsort durch Tiefkühlen verflüssigt
werden. Bei Gasen mit einem relativ niedrigen Siedepunkt bei Atmospharendruck, wie z.B. Methan oder Erdgas,
sind für das Verflüssigen verhältnismäßig große Energiemengen notwendig. Polglich sind auch die Kosten für die
Verflüssigungsanlage verhältnismäßig hoch. Es ist daher erstrebenswert, Hilfsmittel für eine Verringerung
der zur Verflüssigung des Gases am Erzeugungsort notwendigen Energiemenge ausfindig zu machen.
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Für diesen Zweck würde bereits ein Verfahren zum Transportieren von Gas in flüssigem Zustand angewendet
das die folgenden Stufen umfaßt«
a) Das Gas wird am Erzeugungsort durch Kühlen verflüssigt
und in flüssigem Zustand in einen Behälter eingeleitet;
b) dieser gefüllte Vorratsbehälter wird zum Ort des Verbrauchs transportiert;
c) am Ort des Verbrauchs wird das verflüssigte Gas durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel in den gasförmigen
Zustand übergeführt;
d) das während Verfahren^stufe c) heruntergekühlte Kühlmittel wird in einen Vorratsbehälter eingebracht;
e) der gemäss Stufe d) mit dem heruntergekühlten Kühlmittel
gefüllte Vorratsbehälter wird zum Erzeugungsort transportiert;
f) am Erzeugungsort wird das Gas gemäss Stufe a) durch Wärmeaustausch mit dem nach Verfahrensstufe e) zur
Verfügung gestellten Kühlmittel gekühlt.
Als "Erzeugungsort" wird in dieser Anmeldung der Ort bezeichnet, an dem das Gas verflüssigt wird, während
unter "Ort des Verbrauchs" der Ort zu verstehen ist, an dem das verflüssigte Gas nach seiner Ankunft für den
Verbrauch in den gasförmigen Zustand übergeführt wird.
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In dem obigen Verfahren wird also das Kühlmittel und aamit die zur Gasverflüssigung eriorderlicne
.energie zum Erzeugungsort zurückgebracht. Das Kühlmittel
sollte große Kiiltemengen je Volumeinheit aufnehmen können, sodai? der für den Transport des Kühlmittels
erforderliche Eehälterraum so klein wie möglich sein kann. Für diesen Zweck sollte also das Kühlmittel
eine relativ hohe spezifische 7/ärme und eine relativ hohe Dichte aufweisen. Außerdem muß das Kühlmittel noch
folgenden Anforderungen genügens es muß leicht zu handhaben
und zu transportieren sein, es sollte leicht verfügbar und billig sein und günstige Gefrier- und
Siedepunkte besitzen.
Gemäss der Erfindung soll nun ale Kühlmittel Wasser,
gmischt mit wenigstens einem I-uittel zur Gefrierpur.ktserniedrigung
verwendet werden. ieei~nete Kühlmittel sind
z.B. Wasser, gemischt mit Ammoniak (2.Ή,); oier Wasser.,
gemischt mit wenigstens einem Alkohol, z.r. nasser mit einem Zusatz von Methanol (CH,OH) oder Äthanol
p; oder »asser, das mit ,-wei oder mehreren Alkoholen
oder anderen Surstanzen gemischt ist. Ulit einem
Glykol, z.~. mit Diäthylenglyjcoi C2h\ (OH)2 versetztes
WaSSCr4 kann ebenfalls als Kühlmittel verwendet werden.
Es wurde festgestellt, iai ein Jemisch aus 66 J£ol-^
H2O und 34 Llolfi NH, einen Gefrierpunkt von -1000C hat;
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BAD ORIGINAL'
dies ist annähernd die Kondensationstemperatur von
Erdgasen bei 30 bis 4-0 ata, wie z.B. Erdgas aus der Sahara, Libyen oder Groningen.
Das verflüssigte Gas kann in dem Vorratsbehälter bei einem Druck von einer Atmosphäre transportiert
werden; in vielen Fällen sind jedoch höhere Drucke angebracht.
Das heruntergekühlte Kühlmittel wird am Erzeugungsort zur Verflüssigung einer Gasmenge verwendet, indem
man das Kühlmittel das Gas bis zur Verflüssigung abkühlen läßt. Als Folge davon steigt die Temperatur des
Kühlmittels an, es wird also z.B. bis auf Umgebungstemperatur erwärmt. Gegebenenfalls kann das Kühlmittel
nun am Erzeugungsort verbraucht werden, z.B. für Verfahren der chemischen Industrie, die am Erzeugungsort
durchgeführt werden. Das Gemisch aus Wasser und Ammoniak kann z.B. für die Herstellung von Düngemitteln verwendet
werden. Man kann auch das Ammoniak, die Alkohole oder andere zur Gefrierpunktserniedrigung verwendete
Kittel am Erzeugungsort vom Wasser abtrennen. Diese isolierten Mittel zur Gefrierpunktserniedrigung können
entweder an Ort und Stelle verbraucht oder zum Ort des Verbrauchs zurückgebracht werden. In letzterem Falle
können die Mittel zur Gefrierpunktserniedrigung erneut mit einer bestimmten Wassermenge gemischt werden zur
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Herstellung des notwendigen Kühlmittels, das nach Ankunft von verflüssigtem Gas am Ort des Verbrauchs
dazu verwendet wird, dieses in den Gaszustand überzuführen; daraufhin wird dann das heruntergekühlte
Kühlmittel wieder zum Erzeugungsort zurückgebracht. Es ist natürlich auch möglich, die Mittel zur Gefrierpunkts
erni edr igung am Erzeugungsort nicht zu isolieren, sondern das "erwärmte" Kühlmittel als Ganzes in einen
Behälter zu leiten und diesen vom Erzeugungsort zum Verbrauchsort zu transportieren. In den meisten Fällen
bevorzugt man das Kühlmittel bei Atmosphärendruck oder etwa Atmosphärendruck zum Verbrauchsort zu" bringen,
obwohl natürlich auch höhere Drucke angewandt werden können. In vielen Fällen kann das am Verbrauchsort
heruntergekühlte Kühlmittel zum Erzeugungsort vorteilhafterweise in dem gleichen Behälter transportiert
werden, der für den Transport des verflüssigten Gases vom Erzeugungsort zum Verbrauchsort verwendet wurde.
Das hat den Vorteil, daß der Behälter unverändert bei niedriger Temperatur gehalten wird und daher am Erzeugungsort
nicht gekühlt werden muß. Infolge der hohen Dichte und der hohen spezifischen Wärme des vorgeschlagenen
Kühlmittels ist der Raum des Vorratsbehälters, in welchem das verflüssigte Gas vom Erzeugungsort zum
Ort des Verbrauchs transportiert worden ist, in vielen Fällen groß genug, um darin das heruntergekühlte Kühlmittel
vom Ort des Verbrauchs zum Erzeugungsort zu transportieren.
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Selbstverständlich können die Behälter für den Transport des verflüssigten Gases und/oder des Kühlmittels
in ein Schiff, einen Eisenbahnwaggon, eine Lore oder ein anderes Fahrzeug eingebaut sein oder
einen Teil desselben darstellen.
Das beschriebene Verfahren kann für den Transport von verflüssigtem Erdgas, Methan, Äthan, Propan,
Butan oder anderen verflüssigten Gasen verwendet werden. Die gewählten Konzentrationen des gefrierpunktserniedrigenden
Mittels in dem Waseer sind davon abhängig, welches Gas verflüssigt werden soll· Bei
Erdgas und Methan müssen in der Regel größere Mengen verwendet werden.da eine niederensTemperatur zur Verflüssigung
notwendig ist, wobei natürlich auch der angewendete Druck eine Rolle spielt.
Anhand von Beispielen soll nachfolgend ein Oberblick
gegeben werden über den Transport von Erdgasen unter Verwendung verschiedener Kühlmittel.
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Zu transportierende Erdgasmenge: 6000 t je Produktionstag
Kühlmittel Isopentan Gemisch aus Gemisch aus
CbH12 Methanol und Wasser Ammoniak und Wasser
0 CH.OH und HgO HH, und HgO
Zustand des Erdgases Temperatur in 0C 160° -82° -90°
Druck in ata» 1 40 30
Volumen in mVTag 13,000 17.600 . 16.900
| O cn |
III | Zustand des | "kalten" | m | Temperatur in 0C | -157° |
| cn | Kühlmittels | Druck in ata. | 1 | |||
| cn | Volumen in m /Tag | 17,300 | ||||
co II Zustand des ^erwärmten" Temperatur in 0C +20° +20° +20°
oo Kühlmittels Druck in ata» 1 1 1
» Volumen in mVTag 21.700 13,600 7,500
Volumen in mVTag 21.700 13,600
-85° -95°
1 1
12,500 7,000
Volumen von I + II in m5/Tag Pall A Pall B Pall C
34,700 31.200 24,400
Es wird nun angenommen, daß das Kühlmittel ständig zwischen dem Erzeugungsort und dem Ort des Verbrauchs
hin und her transportiert wird, d.h. also in kaltem »
Zustand vom Verbrauchsort zum Erzeugungsort und im "erwärmten" Zustand vom Erzeugungsort zum Verbrauchsort.
Im Pall A (bei Verwendung von Isopentan als Kühlmittel)
werden 13·000 m verflüssigtes Erdgas zum
Verbrauchsort geliefert. Die Menge an "kaltem·* Kühlmittel,
die zum Erzeugungsort transportiert werden muß, beträgt 17.300 nr, wovon 13.000 m* in dem Behälter, in
welchem das verflüssigte Erdgas geliefert wurde, transportiert werden können. Pur den Unterschiedsbetrag von
4.300 nr "kaltem" Kühlmittel ist für den Transport vom Verbrauchsort zum Erzeugungsort ein besonderer Behälterraum
erforderlich. Für den Transport des "erwärmten·· Kühlmittels und des verflüssigten Erdgases vom Erzeugungsort zum Verbrauchsort werden 21.700 nr Behälterraum
für das "erwärmte" Kühlmittel und 13.000 nr für da· verflüssigte Erdgas benötigt. Der insgesamt benötigte
Behälterraum beträgt demnach 34.700 m ; es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß keine Wärmeisolierung oder
Anwendung von Druck beim Transport des erwärmten Kühlmittels erforderlich sind.
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Im Fall B (bei Verwendung eines Gemisches von Methanol und Wasser als Kühlmittel) werden 17.600 m5
verflüssigtes Erdgas an den Verbrauchsort geliefert. Die Menge an "kaltem11 Kühlmittel, die zum Erzeugungsort transportiert werden muß, beträgt 12.500 nr; da
dies ein geringeres Volumen ist als 17.600 m , kann das Kühlmittel vollständig in dem Behälter transportiert
werden, in welchem das verflüssigte Erdgas angeliefert wurde. Pur den Transport des "kalten" Kühlmittels
vom Verbrauchsort zum Erzeugungsort ist demnach kein besonderer Behälterraum erforderlich. Für den Transport
des "erwärmten" Kühlmittels und des Erdgases vom Erzeugungsort
zum Verbrauchsort werden 13.600 m Behälterraum für das "erwärmte" Kühlmittel und 17.600 nr für
das verflüssigte Erdgas benötigt. Der insgesamt erforderliche Behälterraum beträgt demnach 31.200 m ; es soll
jedoch angemerkt werden, daß keine Wärmeisolierung oder Anwendung von Druck beim Transport des "erwärmten"
Kühlmittels erforderlich sind.
Im Fall C (bei Verwendung eines Gemisches von
Ammoniak und Wasser als Kühlmittel) werden 16.900 m
verflüssigtes Erdgas zum Verbrauchsort geliefert. Die Menge an "kaltem" Kühlmittel, die zum Erzeugungsort
transportiert werden muß, beträgt 7.000 m ; da dies ein geringeres Volumen ist als 16.900 m , kann es vollständig
in dem Behälter, in welchem das verflüssigte Erdgas angeliefert wurde, transportiert werden. ?ür den Transport
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des "kalten" Kühlmittels vom Verbrauchsort zum
Erzeugungsort ist demnach kein besonderer Behälterraum erforderlich. Für den Transport des •♦erwärmten"
Kühlmittels und des Erdgases rom Erzeugungsort zum Verbrauchsort werden 7*500 m Behälterraum für das
"erwärmte" Kühlmittel und 16,900 nr für das verflüssigte
Erdgas benötigt. Der insgesamt erforderliche Behälterraum beträgt demnach 24,400 nr j es soll jedoch
darauf hingewiesen werden, daß keine Wärmeisolierung oder Anwendung von Druck für den Transport des erwärmten
Kühlmittels erforderlich sind.
Aus obigem geht hervor, daß im Hinblick auf den erforderlichen Behälterraum Pall B günstiger ist als
Fall A und Fall C wiederum günstiger als Fall B.
Es sei darauf hingewiesen, daß die genannten Kühlmittel auch bei der Lagerung von Methan oder Erdgas
für Spitzenbedarf verwendet werden können. Während der Zeiten geringen Bedarfs an Erdgas oder Methan kann
dieses durch Wärmeaustausch mit einem "kalten" Kühlmittel gemäss der Erfindung verflüssigt werden. Das
verflüssigte Methan oder Erdgas kann dann in geeigneten Behältern gelagert und in Zeiten großen Bedarfs an
Erdgas oder Methan durch Wärmeaustausch mit dem "erwärmten" Kühlmittel in den Gaszustand übergeführt
werden. Das heruntergekühlte Kühlmittel wird dann gelagert bis erneut eine Periode geringen Bedarfs an Erdgas oder
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Methan eintritt. Sann wird das kalte Kühlmittel zur
Verflüssigung einer Methan- oder Erdgasmenge verwendet, die man so lange lagert, bis üer Bedarf an Erdgas
oder Methan erneut ansteigt.
Patentansprüche
85TII 909883/0555
Claims (6)
1.7 Verfahren zum Transportieren von Gas, insbesondere
Ton Methan oder Erdgas, in flüssigem Zustand durch Kühlen und Verflüssigen des Gases am Erzeugungsort,
Transportieren des verflüssigten Gases in einem Behälter zum Verbrauchsort, überführen des verflüssigten Gases
in den gasförmigen Zustand durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel am Verbrauchsort, Einbringen des heruntergekühlten Kühlmittels in einen Vorratsbehälter, Transportieren desselben zum Erzeugungsort, wo erneut Gas
durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel gekühlt und verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet ,
daß man als Kühlmittel Wasser, gemischt mit wenigstens einem Mittel zur Gefrierpunktserniedrigung verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man als Kühlmittel Wasser im
Gemisch mit Ammoniak verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man als Kühlmittel Wasser, gemischt mit wenigstens einem Alkohol, vorzugsweise
Methanol, verwendet.
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-V
4. Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß man das verflüssigte
Gas in dem Behälter bei einem Druck von über 1 Atm. transportiert.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch
ge kennzeichnet , daß man das erwärmte Kühlmittel in einen Behälter einleitet und vorzugsweise
bei Atmosphärendruck oder angenähert Atmosphären druck an den Verbrauchsort zurücktransportiert.
6. Verfahren nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet , daß man das beim Überführen
des verflüssigten Gases in den gasförmigen Zustand heruntergekühlte Kühlmittel in dem gleichen
Vorratsbehälter vom Verbrauchsort zum Erzeugungsort transportiert, in welchem das verflüssigte Gas vom
Erzeugungsort zum Verbrauchsort geliefert wurde.
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