DE1501757C - Verfahren zur Speicherung und zum Trans port einer Naturgas Mischung - Google Patents
Verfahren zur Speicherung und zum Trans port einer Naturgas MischungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung dieser Grenzen erreicht ist, wird das Gas unter diesen
und zum Transport von natürlichen Kohlenwasser- Bedingungen in einen Behälter gegeben, damit es sich
stoffgas-Mischungen, und zwar speziell ein Verfahren, nicht ausdehnen kann, und gegen eine Wärmezufuhr
bei welchem die Naturgasmischung unter minimalen thermisch isoliert, so daß sein Zustand während der
Aufwendungen für die Kompression und die Kühlung 5 Dauer der Speicherung in dem Behälter im Bereich
sowie bei geringsten Behälterkosten — bezogen auf der genannten Zustandsbedingungen erhalten bleibt,
die Gewichtseinheit der Mischung — in einem dichten Auf diese Weise verbleibt die Gasmischung in einem
Zustand erhalten wird, in welchem die Gasmischung dichten Zustand, der für die Speicherung und den
für den Transport, besonders per Schiff, geeignet ist. Transport unter minimalen Kosten für die Verdich-
In Gebieten mit Gas- und Ölfeldern stehen unge- io timg, die Kühlung und die Behälter je Gewichtseinheit
heure Mengen an Kohlenwasserstoffgasen zur Ver- des Gases geeignet ist.
fügung, doch sind diese Gebiete von den Stellen, an Aus wirtschaftlichen Erwägungen ist es vorteilhaft,
welchen diese Gase gebraucht werden könnten, oft die obere Speicherungstemperatur bei—90°C und den
sehr weit entfernt oder durch größere Gewässer ge- oberen Speicherungsdruck 7 at über dem Siedepunkts-
trennt, so daß große Mengen dieser Gase bislang noch 15 druck der Gasmischung bei der Speicherungstempe-
keiner wirtschaftlich nutzbringenden Verwendung zu- ratur festzulegen.
geführt werden konnten. Bestimmte schwerere Gas- Optimale Ergebnisse innerhalb dieses Bereiches
mischungen, die reich an Propan und/oder Butan sind, werden erzielt, wenn die Dichte der Gasmischung im
werden gelegentlich gewonnen und als Flüssigkeiten Speicherungszustand 400- bis 575mal größer ist als
transportiert (LPG oder Flüssiggas), die leichteren ao ihre Dichte bei Atmosphärendruck und -temperatur.
Naturgase jedoch, die im wesentlichen aus Methan Unter die oben gegebene Definition der Naturgasbestehen,
werden oft abgefackelt oder verbrannt oder Mischungen, die sich für die Speicherung nach dem
an der Quelle abgeblasen. Das wesentliche Ziel der vorliegenden Verfahren eignen, fallen die Gase der Öl-Erfindung
ist ein neuartiges Verfahren zur Speicherung quellen, die Gase, die auf dem Ölfeld vom rohen Öl
und zum Transport dieser leichteren Kohlenwasser- 35 abgeschieden werden, sowie Abgase der Ölraffinerien
stoffgase, die reich an Methan sind, um die in ihnen und anderer Anlagen; nicht betroffen sind dagegen
enthaltene Energie in allen Teilen der Welt verfügbar Mischungen von Propan und Butan, die üblicherweise
zu machen. Das neue Verfahren ist insbesondere für im flüssigen Zustand als »Flüssiggase« gehandhabt
Schiffe vorgesehen, mit derer Hilfe Gasmischungen in werden, und künstlich hergestellte Lösungen von
dichter Form befördert werden können. 3° reinem Methan in einem schwereren Trägermedium,
Zwar sind schon früher von anderer Seite ver- wie z. B. Äthan. Enthält die Mischung ursprünglich
schiedene Verfahren zur Speicherung und Beförderung einen' höheren Anteil an inerten Komponenten als
von leichten methanreichen Kohlenwasserstoffmi- oben angegeben (bis zu tO Molprozent), so sollte dieser
schungen vorgeschlagen worden, doch hat sich keines entsprechend herabgesetzt werden; dadurch wird nicht
davon als vollständig zufriedenstellend erwiesen. Das 35 nur der Heizwert der Ladung erhöht, sondern bei Ansogenannte
L NG-Verfahren, bei welchem das methan- Wesenheit eines Kohlendioxidüberschusses auch die
reiche Naturgas unter Atmosphärendruck bei seiner Abscheidung von festen Produkten verhindert und bei
Verflüssigungstemperatur (—161,5° C) gehalten wird, Anwesenheit eines Stickstoffüberschusses der Dampfwurde
offenbar häufiger angewandt als die übrigen, druck der Mischung herabgesetzt. Die hier zur Diskusdoch
hat es für den Transport im kommerziellen 40 sion stehenden Gasmischungen sind insgesamt etwas
Rahmen wegen der erheblichen Kosten, welche für die magerer, verglichen mit dem Bereich der nach dem
Abkühlung und die Aufrechterhaltung der extrem früheren Verfahren zu behandelnden Mischungen, da
tiefen Kältetemperaturen aufzuwenden sind, nicht zu sie hier in keinem Fall weniger als 60 Molprozent
übersehende Nachteile. Methan und 80 Molprozent Methan + Äthan ein-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das 45 schließen. Eines der wichtigsten Merkmale der Erfin-
früher vorgeschlagene Verfahren zur Speicherung und dung ist, daß diese leichteren Mischungen genau die-
zum Transport von Naturgasen hinsichtlich der Wirt- jenigen sind, die an entlegenen öl- und Gasfeldern ab-
schaftlichkeit, insbesondere für methanreiche Gas- gefackelt werden, da die Meinung vorherrscht, sie
mischungen und große zu bewältigende Entfernungen, könnten nicht mehr unter wirtschaftlichen Bedin-
zu verbessern. 5° gungen transportiert werden. Zu den verschiedenen
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Naturgasen, die sich für die praktische Anwendung
aus mindestens 60 Molprozent Methan und minde- der vorliegenden Erfindung verwenden lassen, gehört
stens 80 Molprozent Methan + Äthan sowie einem ein typisches Sahara-Gas mit einer kritischen Tempe-Rest
aus schwereren Kohlenwasserstoffen und bis zu ratur von ungefähr —57° C und einem kritischen
10 Molprozent inerten Komponenten bestehenden 55 Druck von ungefähr 68 at sowie einem Heizwert von
Naturgas mit einem oberen Heizwert von 7500 bis ungefähr 10 695 kcal/Nm3, das die folgende typische
15 000 kcal/Nm3 der Speicherungszustand erfindungs- Zusammensetzung (in Molprozent) aufweist:
gemäß durch die folgenden Temperatur- und Druckbedingungen bestimmt ist: Methan 88,80
gemäß durch die folgenden Temperatur- und Druckbedingungen bestimmt ist: Methan 88,80
Die Temperatur ist maximal ungefähr die kritische 60 Atnan 5,02
Temperatur des Methans, und die untere Temperatur- Propan 2,71
grenze liegt bei ungefähr -1300C; der Speicherungs- ^utan ^,43
druck liegt im Maximum ungefähr 21 at über dem Pentan ),Ui
Siedepunkts-Taupunkts-Druck der Gasmischung und i1 e*^n · · ·
|'^
im Minimum ungefähr I at unter dem Siedepunkts- «5 Stickstoff . 0,J4
Taupunkts-Druck der Gasmischung jeweils bei der Kohlendioxid 0,66
Speicherungstemperatur. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich an Hand
Sobald ein Druck und eine Temperatur innerhalb der Zeichnung, die ein schematisches Druck-Tempe-
3 4
ratur-Diagramm (ohne Angabe der Koordinaten- die notwendigen absoluten Drücke unverhältnismäßig
skalen) für eine repräsentative Naturgas-Mischung im hohe Behälterkosten. Im Diagramm ist auch die untere
hier definierten Zustandsbereich darstellt, näher er- Speicherungstemperatur angegeben; sie entspricht der
läutern. gestrichelten Linie, welche die Punkte 1 und 5 mitein-
In diesem Diagramm sind keine absoluten Angaben 5 ander verbindet, und liegt bei ungefähr -13O0C. Bei
gemacht, doch ist die Form der einzelnen Kurvenäste allen Ausführungsformen des hier beschriebenen Verbeispielhaft
für eine typische Naturgas-Mischung der fahrens ist daher eine weitere Abkühlung erforderlich,
weiter oben beschriebenen Art. Die Kurve A-B-C als dies bei dem früheren Verfahren der Fall war,
grenzt das Gebiet ab, in welchem die Gasmischung doch wird die Gasmischung nicht auf die tiefen Temzweiphasig,
d. h. teilweise flüssig und teilweise gas- io peraturen abgekühlt, wie sie für das LNG-Verfahren
oder dampfförmig, vorliegt. Der Punkt A gibt die erforderlich sind, da unter ungefähr —130° C die
Verflüssigungstemperatur der Gasmischung unter Kosten für die Abkühlung steil ansteigen, der Gewinn
Atmosphärendruck an; in Zahlenwerten ausgedrückt an Dichte zurückgeht und ein Punkt erreicht wird, an
kann diese z.B. bei ungefähr —161°C liegen. Der welchem die wirtschaftlichen Vorteile in bezug auf die
Punkt B ist der wahre kritische Punkt der Gasmi- 15 Behälterkosten wieder geringer werden, wie weiter
schung, bei welchem die verschiedenen Linien gleicher unten noch ausführlicher dargelegt wird.
Konzentrationen in der Flüssigkeit und im Dampf Die gestrichelte Linie, welche im Diagramm die innerhalb des Zweiphasengebietes konvergieren. Der Punkte 4 und 5 miteinander verbindet, kennzeichnet Kurvenast A-B wird allgemein als die Siedepunkts- den maximalen Speicherungsdruck von ungefähr 21 at kurve bezeichnet, da sie z.B. bei der isothermen Ex- 20 über dem Siedepunkts-Taupunkts-Druck der Gaspansion der Gasmischung die definierten Gleichge- mischung. Für die Gasmischungen, wie sie für das wichtszustände angibt, bei. welchen Dampfblasen zu vorliegende Verfahren in Frage kommen, ist der maxierscheinen beginnen. Der Kurvenast vom kritischen male Speicherungsdruck unter der wärmsten Zustands-Punkt B zum Punkt C wird im allgemeinen als Tau- bedingung (Punkt 4) von der Größenordnung von punktskurve bezeichnet, da sie die Zustandsbedingun- 25 ungefähr 70 ata, während er bei der niedrigsten gen angibt, bei welchen z. B. bei der isobaren Abküh- Speicherungstemperatur (Punkt 5) in der Gegend von lung der Gasmischungen Flüssigkeit zu kondensieren ungefähr 35 ata liegt. Da der vorgesehene Bereich der beginnt. Die kritischen Punkte für repräsentative Temperaturbedingungen in den meisten Fällen unter Naturgas-Mischungen, wie sie für das vorliegende der kritischen Temperatur B der in Frage kommenden Verfahren in Frage kommen, liegen im Druckbereich 30 Mischungen liegt, ergibt sich aus dieser Definition des zwischen ungefähr 47,5 und 126,5 ata und im Tempe- maximalen Speicherungsdrucks zwangläufig eine sehr raturbereich zwischen ungefähr —90 und ungefähr mäßige absolute Kompression. Daher können die Ge- +250C. fäße oder Behälter, in welchen die Gasmischung bei
Konzentrationen in der Flüssigkeit und im Dampf Die gestrichelte Linie, welche im Diagramm die innerhalb des Zweiphasengebietes konvergieren. Der Punkte 4 und 5 miteinander verbindet, kennzeichnet Kurvenast A-B wird allgemein als die Siedepunkts- den maximalen Speicherungsdruck von ungefähr 21 at kurve bezeichnet, da sie z.B. bei der isothermen Ex- 20 über dem Siedepunkts-Taupunkts-Druck der Gaspansion der Gasmischung die definierten Gleichge- mischung. Für die Gasmischungen, wie sie für das wichtszustände angibt, bei. welchen Dampfblasen zu vorliegende Verfahren in Frage kommen, ist der maxierscheinen beginnen. Der Kurvenast vom kritischen male Speicherungsdruck unter der wärmsten Zustands-Punkt B zum Punkt C wird im allgemeinen als Tau- bedingung (Punkt 4) von der Größenordnung von punktskurve bezeichnet, da sie die Zustandsbedingun- 25 ungefähr 70 ata, während er bei der niedrigsten gen angibt, bei welchen z. B. bei der isobaren Abküh- Speicherungstemperatur (Punkt 5) in der Gegend von lung der Gasmischungen Flüssigkeit zu kondensieren ungefähr 35 ata liegt. Da der vorgesehene Bereich der beginnt. Die kritischen Punkte für repräsentative Temperaturbedingungen in den meisten Fällen unter Naturgas-Mischungen, wie sie für das vorliegende der kritischen Temperatur B der in Frage kommenden Verfahren in Frage kommen, liegen im Druckbereich 30 Mischungen liegt, ergibt sich aus dieser Definition des zwischen ungefähr 47,5 und 126,5 ata und im Tempe- maximalen Speicherungsdrucks zwangläufig eine sehr raturbereich zwischen ungefähr —90 und ungefähr mäßige absolute Kompression. Daher können die Ge- +250C. fäße oder Behälter, in welchen die Gasmischung bei
Im Zweiphasenbereich A-B-C läßt sich eindeutig an- der praktischen Anwendung des Verfahrens gespei-
geben, daß die Gasmischung in Form einer Flüssigkeit 35 chert wird, besonders groß sein und aus einem Material
und als Dampf vorhanden ist; außerhalb dieses Be- bestehen (z. B. aus stark nickelhaltigem Stahl oder
reichs betrachtet man sie am besten als ein korn- einer hochfesten Aluminiumlegierung), bei dessen
pressibles fiuides Medium ohne Rücksicht auf Druck Wahl der Gesichtspunkt der Beständigkeit gegen tiefe
und Temperatur, da ihr physikalischer Zustand in Temperaturen mehr in den Vordergrund gerückt wer-
erster Linie in bezug auf die Dichte variiert. Wird die 40 den kann als derjenige der Beständigkeit gegen höhere
Gasmischung z. B. von dem Zustand des Punktes X Drücke.
auf den des Punktes Y komprimiert und dann auf den Der minimale Speicherungsdruck, der bei dem vordes
Punktes Z abgekühlt, so ändert sich ihre Dichte liegenden Verfahren einzuhalten ist, wird im Diagramm
ganz erheblich, ohne daß eine Änderung der Phase ein- durch die gestrichelte Linie dargestellt, welche die
tritt. Nur wenn die Temperatur-und Druckänderungen 45 Punkte 1 und 3 miteinander verbindet; dieser Druck
in der Weise vorgenommen werden, daß dabei Zu- liegt im gesamten vorgesehenen Temperaturbereich
stände erreicht oder durchschritten werden, die im durchweg ungefähr 1 at unter der Grenze des zwei-Zweiphasengebiet
A-B-C liegen, wie z. B. beim direk- phasigen Gebietes der Gasmischung. Für praktisch
ten Übergang von X nach Z, tritt die Auftrennung in alle Gasmischungen, bei welchen das vorliegende Vereine
flüssige und eine Gasphase ein, die an der Aus- 50 fahren angewandt wird, ist der minimale Speicherungsbildung
einer Grenzfläche erkennbar ist. Daher wird druck, der unter der Bedingung der geringsten Kühdas
Verhalten von Naturgas in der vorliegenden Be- lung anzuwenden ist (Punkt 3) von der Größenordschreibung
als das eines fluiden Mediums bezeichnet, nung von ungefähr 35 ata, und bei der Bedingung der
wenn sich sein Zustandspunkt außerhalb des Zwei- stärksten Abkühlung (Punkt 1) von der Größenordphasenbereiches
A-B-C des Diagramms befindet, wor- 55 nung von ungefähr 7 ata. Unterhalb dieser Grenze des
unter ein kompressibles einphasiges fiuides Material minimalen Drucks wird die mittlere Dichte der im
zu verstehen ist. Behälter eingeschlossenen Mischung für eine wirt-
Bei der allgemeinsten Ausführungsform des vor- schaftliche Arbeitsweise zu gering,
liegenden Verfahrens wird die Gasmischung in einen Es ist darauf hinzuweisen, daß praktisch die gesamte Speicherungszustand komprimiert und abgekühlt, der 60 Fläche des Speicherungsbereiches im Phasendiagramm durch die gestrichelten Linien, welche die Punkte 1-3, oberhalb der Siedepunkts-Taupunkts-Kurve liegt und 3-4, 4-5 und 5-1 im Diagramm miteinander verbinden, daß die Mischung somit als ein einphasiges dichtes eingegrenzt ist. Somit wird die Gasmischung auf eine fluides Medium vorliegt, ohne daß eine Grenzfläche Speicherungstemperatur gebracht, die unterhalb der auftritt oder ein anderes Merkmal zu beobachten ist, gestrichelten Linie liegt, weiche die Punkte 3 und 4 im 65 das auf die Koexistenz einer flüssigen und einer Gas-Diagramm miteinander verbindet; diese ist ungefähr phase hinweisen würde. Da der minimale Speichedie kritische Temperatur des Methans (ungefähr rungsdruck jedoch unterhalb der Siedepunkts-Tau- -82,20C). Oberhalb dieser Temperatur verursachen punkts-Kurve liegt, ist bei den vorgesehenen Arbeits-
liegenden Verfahrens wird die Gasmischung in einen Es ist darauf hinzuweisen, daß praktisch die gesamte Speicherungszustand komprimiert und abgekühlt, der 60 Fläche des Speicherungsbereiches im Phasendiagramm durch die gestrichelten Linien, welche die Punkte 1-3, oberhalb der Siedepunkts-Taupunkts-Kurve liegt und 3-4, 4-5 und 5-1 im Diagramm miteinander verbinden, daß die Mischung somit als ein einphasiges dichtes eingegrenzt ist. Somit wird die Gasmischung auf eine fluides Medium vorliegt, ohne daß eine Grenzfläche Speicherungstemperatur gebracht, die unterhalb der auftritt oder ein anderes Merkmal zu beobachten ist, gestrichelten Linie liegt, weiche die Punkte 3 und 4 im 65 das auf die Koexistenz einer flüssigen und einer Gas-Diagramm miteinander verbindet; diese ist ungefähr phase hinweisen würde. Da der minimale Speichedie kritische Temperatur des Methans (ungefähr rungsdruck jedoch unterhalb der Siedepunkts-Tau- -82,20C). Oberhalb dieser Temperatur verursachen punkts-Kurve liegt, ist bei den vorgesehenen Arbeits-
bedingungen das Auftreten einer beobachtbaren Grenzfläche zwischen den getrennten Phasen der
Flüssigkeit und des Gases nicht ausgeschlossen. Die meisten Gasmischungen, die nach diesem Verfahren
behandelt werden können, haben eine kritische Temperatur, die über der kritischen Temperatur des
Methans liegt, weshalb dieser kleine Zweiphasenbereich, der in dem Bereich der Zustandsbedingungen
enthalten ist, unterhalb dem Siedepunktsast der Grenze des Zweiphasengebietes liegt, wo eine geringe
Menge Dampf neben einer sehr viel größeren Menge Flüssigkeit vorliegt. In fast allen Fällen beträgt der
Volumenanteil des Gases an der Mischung, die unter den Speicherungsbedingungen in einem Behälter eingeschlossen
ist, nicht mehr als 10°/0, auch bei den niedrigsten Speicherungsdrücken und -temperaturen
entsprechend Punkt 1 im Diagramm. Einer der Hauptgründe, warum bei der vorliegenden Erfindung dieser
kleine Bereich des Zweiphasengebietes vorgesehen ist, ist der, innerhalb der Behälter die Bildung eines kleinen
Gasraums zu ermöglichen, so daß beim raschen Erhitzen der Behälter im Notfall (z. B. beim Eindringen
von Meerwasser in den Raum im Schiffskörper, in dem sich die Behälter befinden) die dadurch verursachte
Drucksteigerung nicht zu rasch erfolgt. Wenn diese Möglichkeit zur Bildung einer Gasblase geschaffen
wird, läßt sich im Behälter etwas weniger Ladung transportieren. Wird jedoch im Einphasengebiet gearbeitet,
so müssen auf dem Schiff aus Sicherheitsgründen leere Ausgleichsbehälter vorgesehen werden,
um der Ausdehnung der Ladung Rechnung zu tragen; diese zusätzlichen Kosten überwiegen den wirtschaftlichen
Nachteil einer geringeren Nettoladung im Zweiphasenzustand.
Bei der praktischen Anwendung der Erfindung werden die günstigsten Kosteneinsparungen bei Temperaturen
erzielt, die um einiges unter der kritischen Temperatur des Methans liegen. Dies ist auch der
Grund dafür, daß als maximale Speicherungstemperatur eine Temperatur bis zur kritischen Temperatur
des Methans und nicht die kritische Temperatur des Methans selbst angegeben ist, und es gibt nur wenige
Umstände, wenn überhaupt welche, die eine Festlegung der Speicherungstemperatur an dieser oberen
Grenze erforderlich machen.
Das vorliegende Verfahren ist weniger aufwendig als das frühere Verfahren als eine Art der statischen
Speicherung, da die Speicherungsdrücke beträchtlich niedriger sind. Beim Transport über See kann es jedoch
unter bestimmten Umständen erwünscht sein, an den Lade- und Entladestellen eine statische Speicherung
zu vermeiden, so daß die Gasmischung für die Verladung mit verhältnismäßig konstanter Geschwindigkeit
vorbereitet und mit ähnlich gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeiten an die Verbraucher abgegeben
werden kann. Um dies zu erreichen, muß stets ein Schiff für die Beladung zur Verfügung stehen,
während ein zweites entladen wird und die übrigen Schiffe der Transportflotte zwischen den Häfen unterwegs
sind. Daher werden für gewöhnlich mindestens vier Schiffe benötigt. Auf diese Weise werden die
Kosten für die Arbeit einer doppelten Verladung und einer doppelten Entladung von statischen Speicherbehältern
vermieden, die sonst an beiden Häfen erforderlich wären.
In Abhängigkeit von einigen Faktoren, wie etwa der speziellen Zusammensetzung der in die Behälter aufzunehmenden
Mischung, der Länge des Transportweges usw., gibt es einen Zustandsbereich mit optimalen oder
bevorzugten Bedingungen innerhalb der oben angegebenen Temperatur- und Druckgrenzen; dieser engere
Zustandsbereich ist in dem Phasendiagramm durch die gestrichelten Linien abgeteilt, welche die Punkte 1-2,
2-7, 7-6 und 6-1 miteinander verbinden. In diesem Fall ist die maximale Speicherungstemperatur (Linie 2-7)
ungefähr —900C, während die minimale Speicherungstemperatur
(Linie 1-6) wie oben festgelegt ist, d. h. bei
ίο ungefähr -13O0C liegt; die Speicherungstemperaturen
liegen also um einiges unter den kritischen Temperaturen der für dieses Verfahren vorgesehenen Gasmischungen.
Der maximale Speicherungsdruck (Linie 6-7) liegt etwa 7 at über dem Siedepunktsdruck der
Gasmischung bei der gewählten Speicherungstemperatur. Der untere Speicherungsdruck (Linie 1-2)
schließlich ist wiederum wie oben festgelegt; er liegt ungefähr 1 at unter dem Siedepunktsdruck der Mischung
bei der Speicherungstemperatur. In diesem Zu-Standsbereich kann die Gasmischung mit einer Dichte
in einen Behälter eingeschlossen werden, die das 400-bis 575fache der normalen Dichte unter den gewöhnlichen
Bedingungen von Atmosphärendruck und -temperatur beträgt.
Die praktische Anwendung der Erfindung kann durch einen typischen Transport der Sahara-Gasmischung,
deren Zusammensetzung weiter vorn angegeben wurde, mit einem spezifischen Gewicht von
0,648, bezogen auf Luft, erläutert werden. Diese Gasmischung kann vom Bohrloch zusammen mit den
darin enthaltenen schweren Kohlenwasserstoffen durch eine Rohrleitung zu einer Separatoranlage geleitet
werden, in welcher das Gas von der begleitenden Flüssigkeit abgetrennt und getrocknet wird. Die Gasmischung
wird dann unter Druck und bei der Temperatur der Umgebung durch Rohrleitungen über Land
gefördert und zum Schiffsanlegeplatz gebracht, wo sie
an Bord eines Schiffes verladen wird. An dieser Stelle werden der Druck und die Temperatur des Gases auf
die gewählten Speicherungszustände von z. B. ungefähr —112°C und ungefähr 15,8 ata (etwa dem Siedepunktsdruck
bei der gewählten Temperatur entsprechend) gebracht, indem es unter einem höheren
Druck auf ungefähr —1000C abgekühlt und dann
durch eine teilweise Entspannung auf die vorgesehenen Speicherungsdruck und -temperaturbedingungen gebracht
wird. Diese Speicherungsbedingungen werden beim Einfüllen der Gasmischung in die Behälter beibehalten,
die sich auf dem Schiff befinden, wobei ungefähr 1 Volumprozent als Gasblase verbleibt, welche
den aus Sicherheitsgründen erforderlichen Ausdehnungsraum ergibt. Eine andere Möglichkeit ist, die
Gasmischung in die Behälter hinein expandieren zu lassen, so daß ihr Druck und ihre Temperatur sich so
verändern, daß der Zustandspunkt der Mischung sich durch den Zweiphasenbereich des Zustandsdiagramms
bewegt, bevor der endgültige Speicherungszustand erreicht ist.
Die Behälter können längere Kessel sein, die in einer wärmeisolierenden Hülle untergebracht sind und die
aus einem Material wie einem 9°/o Nickel enthaltenden Stahl oder einer hochfesten Aluminiumlegierung bestehen
können. Sie können einen Durchmesser von ungefähr 3 m aufweisen und ungefähr 15 m lang sein
und werden am besten liegend durch geeignete Verbindungsleitungen zu ganzen Batterien vereinigt. Die
Dichte dieser Ladung in dem beschriebenen Speicherungszustand (-1120C und ungefähr 15,8 ata) beträgt
ungefähr 384 g/l; dies entspricht ungefähr dem 485fachen der normalen Dichte bei Atmosphärentemperatur
und -druck. Werden alle Kosten verursachenden Faktoren für eine Verschiffung der oben beschriebenen
Art über eine Route durch das Mittelmeer von ungefähr 500 Meilen Länge vom Beginn des Beladens
am Ausgangsort bis zur Beendigung des Entladens am Bestimmungsort in Rechnung gestellt, so
wird die Gasmischung nach dem vorliegenden Verfahren zu bedeutend geringeren Kosten je Gewichtseinheit
befördert als nach dem früher vorgeschlagenen Verfahren, das mit einer höheren Temperatur arbeitet.
Verglichen mit dem LNG-Verfahren sind die Kostenvorteile natürlich noch erheblicher.
Naturgas-Mischungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung transportiert worden sind, können am Bestimmungsort
im wesentlichen in Methan, das kontinuierlich an ein Überland-Leitungssystem abgegeben
wird, und schwerere Rückstände wie Äthan, die Flüssiggase und natürliches Benzin aufgetrennt werden,
die für sich zur Verarbeitungsstelle gefördert werden. Die schwereren Rückstände können auch
durch eine exotherme Umsetzung mit Wasserdampf über einem Nickelkontakt in Methan umgewandelt
werden, um die in das Gasleitungsnetz abgegebene Methanmenge zu erhöhen.
Claims (3)
1. Verfahren zur Speicherung und zum Transport einer Naturgas-Mischung, die mindestens 60 Molprozent
Methan und mindestens 80 Molprözent Methan + Äthan und als Rest schwere Kohlenwasserstoffe
und bis zu 10 Molprozent inerte Bestandteile enthält, und die einen oberen Heizwert
zwischen ungefähr 7500 und ungefähr 15 000 kcal/ Nm3 aufweist, bei welchem das Gas durch Kompression
und Kühlung in einen bestimmten Speicherungszustand gebracht und in diesem Zustand in
wärmeisolierte Behälter eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmischung
auf einen Druck und eine Temperatur gebracht wird, die innerhalb eines Zustandsbereiches
liegen, der wie folgt definiert ist: die obere Temperaturgrenze ist ungefähr die kritische Temperatur
des Methans, und die untere Temperaturgrenze liegt bei ungefähr —130° C; der maximale
Speicherungsdruck liegt ungefähr 21 at über dem Siedepunkts-Taupunkts-Druck der Gasmischung
und der minimale Speicherungsdruck ungefähr 1 at unter dem Siedepunkts-Taupunkts-Druck der Gasmischung
jeweils bei der gewählten Speicherungstemperatur.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Speicherungstemperatur
—90° C ist und der obere Speicherungsdruck 7 at über dem Siedepunktsdruck der Gasmischung bei
der Speicherungstemperatur liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Gasmischung im
Speicherungszustand 400- bis 575mal größer ist als ihre Dichte bei Atmosphärendruck und -temperatur.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 537/246
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