DE4431424C2 - Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Rohren, die für Rohrleitungen bei der Gewinnung von Erdgas eingesetzt werden.

Bei der Gewinnung von Erdgas treten neben dem Erdgas Nebenprodukte aus der Lagerstätte in die für die Gewinnung des Erdgases eingesetzte Rohrleitung aus. Im Laufe des Betriebes korrodieren diese Rohrlei­ tungen an ihrer Innenseite. An der Rohrwandung bilden sich Korrosionsprodukte, Risse und Vertiefungen. Au­ ßerdem kommt es zu Inkrustationen und Ablagerungen von aus der Lagerstätte stammenden Nebenprodukten. An solchen Fehlstellen und Ablagerungen setzt sich Quecksilber fest, das ebenfalls mit dem Erdgas aus der Lagerstätte in die Rohrleitung gelangt.

Nach Beendigung der Ausbeutung einer Lagerstätte müssen die Rohrleitungen, die von der Bohrung zu den Aufbereitungs- bzw. zentralen Verteilungsstationen führen, wieder entfernt werden. Solche Rohrleitungen sind oft viele Kilometer lang. Eine wirtschaftliche Ent­ sorgung bzw. Wiederverwertung der Rohre erfordert eine Reinigung der Rohre von Schadstoffen.

Es ist bekannt, derartige Rohrleitungen mit Hochdruckwasser oder mechanisch zu reinigen. Anhaftungen von Quecksilber in Mikroris­ sen können dabei jedoch nicht zuverlässig beseitigt werden. Nachteilig ist außerdem, daß das Reinigungsgut sowie das Spül­ wasser wegen der Schadstoffbelastung auf Deponien gelagert wer­ den müssen, was zu zusätzlichen Kosten führt.

Aus der DE 42 10 455 C1 sind zwei Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Erdgasleitungen bekannt. Bei dem ersten Verfah­ ren muß die Leitung zunächst durch kalt ausgeführte Schnitte in einzelne Rohre zerlegt werden. Anschließend bringt man jedes Rohr in eine Schräg- oder Vertikallage und läßt den Inhalt an Fest- und Flüssigstoffen in ein unter das niedrigere Rohrende gestelltes Gefäß auslaufen. Dann werden die Rohrenden durch Stopfen verschlossen und man transportiert das Rohr zu einer Ausdampfstation, in der man durch Leitungsstutzen in den Stopfen das Rohr mit Inertgas füllt, das mit Inertgas gefüllte Rohr erhitzt und dabei vorhandene Quecksilberverbindungen spaltet und das vorhandene Quecksilber verdampft. Schließlich wird das er­ hitzte, Quecksilberdampf enthaltende Inertgas in einen Kondensa­ tor übergeführt, in dem man das quecksilberdampfhaltige Inertgas so weit abkühlt, bis das Quecksilber aus dem Inertgas ausfällt.

Bei dem zweiten in der DE 42 10 455 C1 beschriebenen Verfahren wird die Rohrleitung nicht in einzelne Stücke zerlegt, sondern abschnittsweise gereinigt. Dazu muß die Rohrleitung zunächst zu beiden Seiten der zu reinigenden Rohrstrecke abgesperrt werden, z. B. durch Absperrblasen. Anschließend werden die Gase aus der abgesperrten Rohrstrecke evakuiert und durch ein Inertgas er­ setzt. Dann wird die Rohrstrecke abschnittsweise erhitzt und dabei mit dem Inertgas unter Normaldruck oder unter Unterdruck gespült, wonach man dem Inertgas den in ihm vorhandenen Queck­ silberdampf durch Kondensation entziehen kann. Dabei findet die Kondensation in einer außerhalb der Rohrleitung angeordneten Behandlungskammer statt. Zum Erwärmen der Rohrstrecke kann eine auf einem Fahrzeug montierte Wärmequelle benutzt werden, die außen an der Rohrstrecke entlang bewegt wird. Dazu muß eine Grube um die zu behandelnde Rohrstrecke ausgehoben werden.

Beide vorbekannten Verfahren sind aufwendig und teuer. Während bei dem ersten Verfahren die Rohrleitung in einzelne Rohrab­ schnitte zerlegt werden muß, kann auch beim zweiten Verfahren nur abschnittsweise vorgegangen werden, wobei die Rohrleitung zu beiden Seiten der zu reinigenden Rohrstrecke abgesperrt werden muß. Bei dem zweiten Verfahren muß zudem noch das vorhandene Gas aus der abgesperrten Rohrstrecke evakuiert werden.

Daß Ablagerungen, Schadstoffe und Inkrustationen durch mechani­ sche Reinigung von der Innenwandung einer Rohrleitung abgelöst werden und weggefördert werden können, ist beschrieben in Stein, D., Niederehe, W.: Instandhaltung von Kanalisationen, 2. Aufl., Berlin: Ernst, Verlag für Architektur und technische Wissen­ schaften, 1992, ISBN 3-433-01177-X, S. 243, 244.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Rohren, die für Rohrleitungen bei der Gewinnung von Erdgas eingesetzt werden, zu schaffen, das einfach und ko­ stengünstig durchzuführen ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß werden die Rohre, die für Rohrleitungen bei der Gewinnung von Erdgas eingesetzt werden und zu einer Lagerstätte führen, gereinigt, bevor die Rohrleitung nach Ausbeutung der Lagerstätte auseinandergenommen wird. Dazu wird an einer Öff­ nung, die sich an einer von der Lagerstätte entfernten Stelle der Rohrleitung befindet, ein Fluid in die Rohrleitung einge­ bracht und durch die Rohrleitung zu der Lagerstätte geleitet. Geeignete Öffnungen können z. B. durch einfache Umbauten an Flan­ schen, durch Öffnen von Ventilen oder durch Auftrennen der Rohr­ leitung an einer gewünschten Stelle hergestellt werden. Zumin­ dest ein Teil der Rohrleitung wird im Bereich zwischen der Öff­ nung und der Lagerstätte erwärmt.

Durch die Temperaturerhöhung an der Rohrinnenseite steigt der Dampfdruck des abgelagerten Quecksilbers, und das Quecksilber geht in die gasförmige Phase über. Die Verdampfungsrate steigt mit dem Dampfdruck, also mit wachsender Temperatur. Bereits bei einer Temperaturerhöhung der inneren Wandung der Rohrleitung auf ca. 60°C läßt sich ein wirkungsvoller Reinigungseffekt erzielen.

Die abgelösten Quecksilberatome werden von dem zu der Lagerstätte strömenden Fluid erfaßt und treten am Rohrende zusammen mit dem Fluid in die Lagerstät­ te aus. So gelangen sie dorthin zurück, wo sie ursprüng­ lich herstammen. An der Lagerstätte können sie verblei­ ben, ohne daß Bedenken in ökologischer Hinsicht beste­ hen. Eine aufwendige Entsorgung von quecksilberbela­ steten Rückständen entfällt damit.

Als Fluid kann ein Gas eingesetzt werden, z. B. Was­ serdampf, der auch unter Druck eingeführt werden kann, oder von einem Kompressor erzeugte Preßluft.

Die Verwendung eines flüssigen Fluids, z. B. Wasser, ist ebenfalls denkbar. Auch in diesem Fall lösen sich bei Temperaturerhöhung die Quecksilberatome von der Rohrwandung ab und werden dann in Richtung auf die Lagerstätte zu von der Flüssigkeit wegtransportiert.

Die Rohrleitung kann im Bereich zwischen der Öff­ nung und der Lagerstätte auf verschiedene Weisen er­ wärmt werden. Eine Möglichkeit ist, ein erwärmtes Fluid zu verwenden, z. B. warmes Wasser oder heißes Gas, das beim Durchströmen der Rohrleitung deren in­ nere Wandung erwärmt. Eine Alternative stellt das Be­ fahren der Rohrleitung mit einem Gasbrenner dar, so daß die Rohrleitung abschnittsweise erwärmt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein durch Gasdruck vorwärtsgetriebener, mobiler Molchbrenner verwendet, der sich in der Rohrleitung auf die Lager­ stätte zu bewegt. Weitere Möglichkeiten bestehen im Einsatz von Induktionswärme oder von elektrischen Heizungen. Auch Kombinationen verschiedener Tem­ peraturerhöhungsverfahren sind denkbar.

Um das Fluid auf die Lagerstätte zu zu bewegen, können Pumpen verwendet werden. Eine Pumpe kann z. B. außerhalb der Öffnung, an der das Fluid eingespeist wird, angeordnet sein, falls erforderlich aber auch inner­ halb der Rohrleitung. Alternativ kann das Fluid einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter entnommen werden, z. B. Preßluft dem Druckbehälter eines Kom­ pressors.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden zusätzlich zu der Entfernung von Quecksilber auch Ablagerungen und/- oder Inkrustationen sowie die darin enthaltenen Schadstoffe von der Innenwandung der Rohrleitung abgelöst und zurück in die Lagerstätte gefördert. Das Ablösen geschieht durch mechanische Reinigung, z. B. mit Hilfe von durch die Rohrleitung gezogenen Bürstengeräten, Druckwasser, Sandstrahlen, usw. Zur Förderung dient ein Transportfluid, das mit dem zur Entfernung des Quecksilbers angewandten Fluid identisch sein kann. Als Transportfluid bietet sich im Falle des Einsatzes von Druckwasser das Wasser selbst an, beim Sandstrahlen die dabei verwendete Preßluft. Die mechanische Reinigung kann durch Wär­ mezufuhr unterstützt werden, wobei sich die erwünsch­ te Temperaturerhöhung der Innenwandung der Rohr­ leitung mit den weiter oben bereits erläuterten Mitteln erreichen läßt. Vorzugsweise wird zunächst eine mecha­ nische Reinigung durchgeführt. Anschließend erfolgt ei­ ne Erwärmung der Rohrleitung, um Quecksilberverun­ reinigungen zu beseitigen, wobei von einer Öffnung aus­ gehend ein Fluidstrom durch die Rohrleitung auf die Lagerstätte zu geleitet wird, wie bereits beschrieben. Das Fluid kann dabei so ausgewählt sein, daß die bei der mechanischen Reinigung anfallenden Stoffe gleichzeitig zur Lagerstätte gefördert werden. Alternativ könnten diese Stoffe zuvor zur Lagerstätte transportiert worden sein. Als Ausgangspunkt sowohl für die mechanische Reinigung als auch für die Beseitigung des Quecksilbers kann dieselbe Öffnung an der Rohrleitung dienen.

Abschließend, d. h. nach der Erwärmung zum Entfer­ nen des Quecksilbers, kann die Rohrleitung ein weiteres Mal mechanisch gereinigt werden, wobei wiederum die abgelösten Bestandteile von einem geeigneten Trans­ portfluid zu der Lagerstätte gefördert werden.

Auf diese Weise werden alle Rohrverunreinigungen an den Ursprungsort zurücktransportiert. Beim Ausein­ andernehmen der Rohrleitung fallen keine Schadstoffe mehr an. Die Rohre können problemlos zum Aufbau einer neuen Rohrleitung verwendet werden.

Bei langen Rohrleitungen kann es vorteilhaft sein, das Reinigen abschnittsweise durchzuführen. Dabei fängt man an einer ersten Öffnung an, die am weitesten von der Lagerstätte entfernt ist. Bei diesem Verfahrens­ schritt werden, insbesondere wenn zur Temperaturer­ höhung erwärmtes Fluid benutzt wird, die der ersten Öffnung am nächsten liegenden Rohrleitungsbereiche am besten gereinigt. Anschließend werden das Fluid für die Quecksilberbeseitigung bzw. das Transportfluid zum Wegfördern der mechanisch abgelösten Bestandteile an einer zu schaffenden zweiten Öffnung, die der Lager­ stätte näher ist als die erste Öffnung, eingespeist bzw. eingebracht, usw. Die anfallenden Schadstoffe gelangen dabei immer zurück an die Lagerstätte.

Claims (14)

1. Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Rohren, die für Rohrleitungen bei der Gewinnung von Erdgas eingesetzt werden, wobei von einer Öffnung an der verlegten Rohrleitung an einer von der Lagerstätte entfernten Stelle ein Fluid durch die Rohrleitung zu der Lagerstätte geleitet wird und zumindest ein Teil der Rohrleitung im Bereich zwischen der Öffnung und der Lagerstätte erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fluid ein Gas ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fluid Preßluft aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fluid eine Flüssigkeit ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erwärmtes Fluid verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrlei­ tung durch Befahren mit einem Gasbrenner er­ wärmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rohrleitung von einem gasdruck­ getrieben, mobilen Molchbrenner erwärmt wird, der sich in der Rohrleitung auf die Lagerstätte zu bewegt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Induktions­ wärme eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid durch Pumpen in Richtung auf die Lagerstätte zu geleitet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ablagerun­ gen, Schadstoffe und/oder Inkrustationen durch mechanische Reinigung von der Innenwandung der Rohrleitung abgelöst und von einem Transportfluid zu der Lagerstätte gefördert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mechanische Reinigung durch Wärmezufuhr unterstützt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 nach der mechani­ schen Reinigung durchgeführt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß abschließend eine weitere mechani­ sche Reinigung erfolgt, wobei die abgelösten Be­ standteile von einem Transportfluid zu der Lager­ stätte gefördert werden.