DE2357756A1 - METHOD OF MANUFACTURING AND TRANSPORTING AN ENERGY BASE - Google Patents
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Description
(H 776) η '73/080 (H 776) η '73 / 080
La/bdLa / bd
20. 11. 1973November 20, 1973
Verfahren zur Herstellung und zum Transport eines Energieträgers. Process for the production and transport of an energy carrier.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und zum Transport eines Energieträgers, bei dem Erdgas als Ausgangsstoff auf chemischem Wege umgewandelt wird in Methanol oder vorwiegend methanolhaltiges Syntheseprodukt oder ein anderes Syntheseprodukt und das Methanol oder das Syntheseprodukt transportiert wird.The invention relates to a method for producing and transporting an energy carrier in which natural gas is used as the starting material it is chemically converted into methanol or a predominantly methanol-containing synthesis product or another Synthesis product and the methanol or synthesis product is transported.
Es ist bekannt, Erdgas,einen im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Energieträger, am Ort der Gewinnung zu verflüssigen und im flüssigen Zustand, z.B. in Spezie!tankschiffen, zu einem oder mehreren entfernt gelegenenIt is known to use natural gas, an energy source consisting essentially of hydrocarbons, at the point of extraction to liquefy and in the liquid state, e.g. in special tankers, to one or more remote locations
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Verbrauchern zu transportieren. Der Siedepunkt des verflüssigten Erdgases liegt bei etwa -IbI 0G. Deshalb verlangt sein Transport im flüssigen Zustand eine geeignete Wärmeisolierung gegen die Umgebung. PUr ein Tankschiff erfordert diese Isolierung sehr hohe Investitionen. Trotzdem entstehen bei der Zwischenlagerung und dem langen Transport unvermeidliche Verdampfungsverluste.To transport consumers. The boiling point of the liquefied natural gas is around -IbI 0 G. Therefore, its transport in the liquid state requires suitable thermal insulation from the environment. For a tanker, this insulation requires a very high investment. Nevertheless, there are unavoidable evaporation losses during interim storage and long transport.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es ebenfalls bereits bekannt, Erdgas durch chemische Umsetzung in Methanol oder ein anderes Syntheseprodukt umzuwandeln, das bei Umgebungstemperatur und bei atmosphärischem Druck als Flüssigkeit vorliegt, und nunmehr anstatt des verflüssigten Erdgases das Methanol oder das Syntheseprodukt als Energieträger zu einem Energieverbraucher zu transportieren. Ein Nachteil dieser Methode liegt darin, daß bei der Umwandlung ein Teil der im Erdgas enthaltenen Energie verloren geht. Der thermische Wirkungsgrad der Umwandlung von Erdgas in Methanol liegt z.B. unter 6ö %. Ein weiterer Nachteil liegt in den sehr aufwendigen technischen Anlagen zur Herstellung des Methanols oder des Syntheseproduktes, die z.B. aus Röhrenöfen zur Umsetzung des Erdgases mit Wasserdampf,Kompressoren zur Verdichtung und Umwälzung des Synthesegase«,Synthesereaktoren mit Wärmeaustauschern und Kühlern und Rektifikationseinrichtungen zur Reinigung des Syntheseproduktes sowie weiterei Zusatzeinrichtungen, wie etwa für die Bereitstellung von zusätzlicher Kohlensäure» bestehen.To avoid these disadvantages, it is also already known to convert natural gas by chemical conversion into methanol or another synthesis product that is present as a liquid at ambient temperature and at atmospheric pressure, and now instead of the liquefied natural gas, the methanol or the synthesis product as an energy carrier to an energy consumer transport. A disadvantage of this method is that part of the energy contained in the natural gas is lost during the conversion. The thermal efficiency of the conversion of natural gas into methanol is, for example, less than 6%. Another disadvantage lies in the very complex technical systems for the production of the methanol or the synthesis product, for example tube furnaces for converting the natural gas with water vapor, compressors for compressing and circulating the synthesis gas, synthesis reactors with heat exchangers and coolers and rectification devices for cleaning the synthesis product as well There are other additional facilities, such as the provision of additional carbon dioxide.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung und zum Transport eines Energieträgers mit einem relativ hohen Heizwert zu entwickeln.The invention is based on the object of a method for producing and transporting an energy carrier with a develop a relatively high calorific value.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem produzierten und zu transportierenden Methanol oder Syntheseprodukt Kohlenwasserstoffe gelöst werden.This object is achieved in that hydrocarbons are present in the methanol or synthesis product produced and to be transported be solved.
Der Einfachheit halber wird im folgenden nur noch von Methanol als Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe gesprochen, obwohl, wie bereits erwähnt, auch andere aus Erdgas zu gewinnende Syntheseprodukte, wie z.B. Ammoniak, als Lösungsmittel für die Kohlenwasserstoffe in Frage kommen.For the sake of simplicity, only methanol is used as a solvent for hydrocarbons in the following, although, As already mentioned, other synthesis products to be obtained from natural gas, such as ammonia, as a solvent for the Hydrocarbons come into question.
Durch die Erfindung gelingt es, den Heizwert des zu transportierenden Energieträgers erheblich zu erhöhen. Die entsprechend ihrer Löslichkeit in dem Methanol gelösten Kohlenwasserstoffe besitzen einen auf das Volumen bezogenen höheren Heizwert als das Methanol und tragen somit dazu bei, den Heizwert des in einem Tank transportierten Energieträgers insgesamt zu erhöhen.The invention makes it possible to increase the calorific value of the energy carrier to be transported considerably. The accordingly Hydrocarbons dissolved in their solubility in the methanol have a higher calorific value in relation to the volume than the methanol and thus contribute to increasing the total calorific value of the energy carrier transported in a tank.
Um gleiche Heizwerte zu transportieren, können also die gesamte Anlage zur Synthesegaserzeugung und zur Methanolsynthese mit ihren Zusatzeinrichtungen sowie das Tankfahrzeug selbst,kleiner,also billiger, ausgelegt werden.In order to transport the same calorific values, the entire system for synthesis gas generation and for methanol synthesis can be used with their additional equipment and the tanker itself, smaller, i.e. cheaper.
Die höheren Kohlenwasserstoffe, also solche mit drei und mehr Kohlenstoffatomen,sind im Methanol bei Umgebungstempera-The higher hydrocarbons, i.e. those with three or more carbon atoms, are in methanol at ambient temperatures.
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tür und normalern Atmosphärendruck bereits sehr gut löslich. Es wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe umso besser erfüllt wird, je höher die Zahl der Kohlenstoffatome der im Methanol gelösten Kohlenwasserstoffe und deren Anteil in der Lösung ist.Already very soluble at and under normal atmospheric pressure. It it has been found that the task at hand is all the better, the higher the number of carbon atoms in the methanol dissolved hydrocarbons and their proportion in the solution.
Besonders vorteilhaft ist es, die Kohlenwasserstoffe, die in dem Methanol gelöst werden sollen, dem Erdgas zu entnehmen, das in Methanol umgewandelt werden soll. In diesem Falle wird der überwiegende Anteil des Methans und gegebenenfalls auch Ä'thans zur Methanolerzeugung verwendet, während der größte Teil der höhersiedenden Kohlenwasserstoffe nicht in Methanol umgewandelt, sondern unter Beibehaltung seines vollen Heizwertes in dem erzeugten Methanol gelöst wird.It is particularly advantageous to use the hydrocarbons, which are to be dissolved in the methanol to be taken from the natural gas that is to be converted into methanol. In this case it will the majority of the methane and possibly also Ä'thans used for methanol production, while most of the higher-boiling hydrocarbons are not converted into methanol, but rather while maintaining its full calorific value in the generated Methanol is dissolved.
Die Abtrennung der höhersiedenden Kohlenwasserstoffe aus dem Erdgas kann in an sich bekannter Weise durch partielle Kondensation des Erdgases und anschließender Phasentrennung und/ oder durch Rektifikation erfolgen. Die Kohlenwasserstoffe können anschließend in flüssiger oder gasförmiger Form dem erzeugten Methanol beigemischt werden.The higher-boiling hydrocarbons can be separated off from the natural gas in a manner known per se by partial Condensation of the natural gas and subsequent phase separation and / or take place by rectification. The hydrocarbons can then added to the methanol produced in liquid or gaseous form.
Besonders wirtschaftlich ist es, die höhersiedenden Kohlenwasserstoffe unter Verwendung von bereits erzeugten Methanol als Waschmittel aus dem Erdgas auszuwaschen. Hierbei wird das Erdgas in einer an sich bekannten Waschsäule mit dem Methanol in Kontakt gebracht. Am Kopf der Waschsäule fällt eineIt is particularly economical to use the higher-boiling hydrocarbons that have already been generated To wash out methanol as a washing agent from the natural gas. Here, the natural gas is in a known washing column with the Methanol brought into contact. One falls at the top of the washing column
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im wesentlichen aus Methan bestehende Fraktion an, die in eine Anlage zur Erzeugung des Methanols geleitet wird. Das Sumpfprodukt hingegen, das im wesentlichen aus Methanol und darin gelösten Kohlenwasserstoffen besteht, wird in ein Transportfahrzeug, z.B. in ein Tankschiff, geladen, in dem es als relativ hochwertiger Energieträger zu einem oder mehreren Energieverbrauchern transportiert wird.a fraction consisting essentially of methane, which is fed into a plant for producing the methanol. The bottom product on the other hand, which consists essentially of methanol and hydrocarbons dissolved in it, is put into a transport vehicle, E.g. in a tanker, in which there is a relatively high-quality energy carrier to one or more energy consumers is transported.
Da das Methanol und die gelösten Kohlenwasserstoffe bei etwa atmosphärischem Druck und etwa Umgebungstemperaturen als flüssige Phase vorliegen, können zum Transport übliche unisolierte Tanker verwendet werden, wodurch der Transport so einfach wie bei Methanol selbst bleibt.Because the methanol and the dissolved hydrocarbons at around atmospheric pressure and around ambient temperatures present as the liquid phase, conventional uninsulated tankers can be used for transport, which makes the transport so remains simple as with methanol itself.
Durch anschließendes Entspannen und gegebenenfalls durch Abpumpen kann der Gesamtdruck über der hergestellten Lösung auf bestimmte, zum Transport gewünschte Maximaldrucke eingestellt werden, wobei bevorzugt die weniger löslichen Kohlenwasserstoffe etwa in der Reihenfolge Methan, Ä'than, Propan, entgasen und die besser löslichen sich relativ anreichern.Subsequent relaxation and, if necessary, by pumping out the total pressure above the produced Solution can be adjusted to certain maximum pressures desired for transport, the less soluble hydrocarbons being preferred for example in the order methane, ethane, propane, degas and the more soluble ones accumulate relatively.
Dem Energieverbraucher können das Methanol und die Kohlenwasserstoffe unmittelbar im Gemisch zugeführt werden. Es ist jedoch,auch möglich, die Kohlenwasserstoffe wieder aus dem Methanol auszuscheiden und beide Komponenten, also Methanol und Kohlenwasserstoffe, jeweils speziellen Verbrauchern zuzuführen.The methanol and the hydrocarbons can be fed directly to the energy consumer as a mixture. It however, it is also possible to separate the hydrocarbons again from the methanol and both components, that is to say methanol and Hydrocarbons, each to be fed to specific consumers.
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Auch für diesen Fall, wenn also Methanol und die Kohlenwasserstoffe voneinander getrennt benötigt werden, ist das erfindungsgemäße Transportverfahren vorteilhaft, da während des Transports die Kohlenwasserstoffe in dem Methanol gelöst sind. Würde man demgegenüber die Kohlenwasserstoffe ungelöst transportieren, so wäre dies unter etwa Umgebungsbedingungen nur in der Gasphase möglich, wodurch die effektive Ausnutzung eines gegebenen Transportvolumens erheblich geringer wäre.Even in this case, if that is methanol and the hydrocarbons are required separately from each other, the transport method according to the invention is advantageous because during the Transports the hydrocarbons in the methanol are dissolved. If, on the other hand, the hydrocarbons were transported undissolved, under ambient conditions, for example, this would only be possible in the gas phase, which means that a given transport volume would be considerably lower.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Energieträger bei Temperaturen, die unterhalb der Umgebungstemperatur, aber oberhalb der Schmelztemperatur des Methanols liegen und/oder bei Drücken, die oberhalb dem atmosphärischen Druck liegen, transportiert wird. Aufgrund des Ansteigens der Löslichkeit der Kohlenwasserstoffe im Methanol mit fallender Temperatur bzw. mit steigendem Druck gelingt es, größere Mengen von Kohlenwasserstoffen im Methanol zu lösen, wodurch der angestrebte Erfolg weiter erhöht wird.According to further features of the invention, it is advantageous if the energy carrier according to the invention at temperatures which are below the ambient temperature but above the melting temperature of the methanol and / or at pressures which are above the atmospheric pressure, is transported. Due to the increase in the solubility of the hydrocarbons in the With decreasing temperature or with increasing pressure, methanol succeeds in removing larger amounts of hydrocarbons in the methanol to solve, whereby the desired success is further increased.
Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Further explanations of the invention can be found in the exemplary embodiment shown schematically in the figure.
Gemäß der Figur strömt zu behandelndes Erdgas in der aus der Tabelle 1 ersichtlichen Zusammensetzung mit einem, ebenfalls der Tabelle 1 zu entnehmenden unteren Heizwert Hu über Leitung 1, einen Wärmeaustauscher 2 und einen VerdampfungskühlerAccording to the figure, natural gas to be treated flows in the Composition shown in Table 1 with a lower calorific value Hu above, which can also be found in Table 1 Line 1, a heat exchanger 2 and an evaporative cooler
• A 509821 / 1027 • A 509821/1027
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zu einem Abscheider 4, wo sich die Hauptmenge der Kohlenwasserstoffe mit mehr als drei Kohlenstoffatomen, begleitet von einem geringen Teil der leichteren Kohlenwasserstoffe als Flüssigkeit abscheidet. Der nicht verflüssigte Anteil des Erdgases wird im Wärmeaustauscher 2 wieder angewärmt und geht durch Leitung 5 zur Methanolsynthesegaserzeugung 6. Vorher wird durch Leitung 7 der zur Beheizung der Synthese erforderliche Erdgasanteil abgezweigt. Im Kompressor 8 wird das Synthesegas, ein Gemisch aus Wasserstoff, Kohlenoxid und Kohlendioxid, auf den Synthesedruck verdichtet und der Synthese 9 zugeführt. Das produzierte Methanol verläßt die Synthese 9 durch die Leitung 10 und wird in der Säule 11 mit den gasförmigen schweren Kohlenwasserstoffen, die die Säule 11 durch die Leitung 12 betreten, in Kontakt gebracht. Hierbei lösen sich bei einer Temperatur von 20 0C vernachlässigbare Mengen an Methan und ftthan sowie die in der Tabelle 2 angegebenen Mengen an Kohlenwasserstoffatomen in dem Methanol. Durch die Leitung 13 geht die Lösung zur nicht mehr dargestellten Verladeeinrichtung.to a separator 4, where the majority of the hydrocarbons with more than three carbon atoms, accompanied by a small part of the lighter hydrocarbons, are separated out as a liquid. The non-liquefied portion of the natural gas is warmed up again in the heat exchanger 2 and goes through line 5 to the methanol synthesis gas generation 6. Before this, the natural gas portion required for heating the synthesis is branched off through line 7. In the compressor 8, the synthesis gas, a mixture of hydrogen, carbon oxide and carbon dioxide, is compressed to the synthesis pressure and fed to the synthesis 9. The methanol produced leaves the synthesis 9 through line 10 and is brought into contact in column 11 with the gaseous heavy hydrocarbons entering column 11 through line 12. In this case, negligible amounts of methane and ftthan and the quantities specified in Table 2 of hydrocarbon atoms in the methanol dissolve at a temperature of 20 0 C. The solution goes through the line 13 to the loading facility, which is no longer shown.
Bei einer Temperatur von 20 0C üben diese gelösten Kohlenwasserstoffe einen Rückdruck von 0,88 ata aus der methanolischen Lösung aus. Mit dem Methanolpartialdruck von 0,12 ata ergibt sich ein Gesamtdruck von 1 ata.At a temperature of 20 ° C., these dissolved hydrocarbons exert a back pressure of 0.88 ata from the methanolic solution. The methanol partial pressure of 0.12 ata results in a total pressure of 1 ata.
Die nicht vom Methanol aufgenommenen Kohlenwasserstoffe, vor allem kleine Mengen an Methan, Äthan und Propan, werden zu-The hydrocarbons not absorbed by the methanol, especially small amounts of methane, ethane and propane, are
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sammen mit dem Methanolsyntheserestgas aus Leitung 15 durch Leitung 14 dem Heizgasstrom für die Synthesegaserzeugung zugemischt.together with the residual methanol synthesis gas from line 15 through line 14 admixed with the heating gas stream for the generation of synthesis gas.
Wie aus der Tabelle J5 hervorgeht, beträgt der Heizwert von einem nr der Lösung 3*91 Mill.kcal, während der Heizwert derselben Menge Methanol nur 3*69 Mill.koal beträgt. Insgesamt ergibt sich somit auf das Volumen bezogen eine Heizwertverbesserung von fast β %. Betrachtet man gleiche Gewichte von methanolischer Lösung und Methanol ohne gelöste Kohlenwasserstoffe, so ergibt sich eine Heizwertverbesserung von 7,7 f° zu Gunsten der methanolischen Lösung. Dieser zusätzlich in den Energieträger eingebrachte Heizwert ist, da er keiner chemischen Umwandlung in Methanol unterworfen wurde, nicht mit dem Wirkungsgrad dieser Umwandlung von etwa 0,57 belastet. Damit wird durch das Verfahren der Erfindung gemäß dem vorliegenden Beispiel ein Gesamtwirkungsgrad zwischen Erdgas als Ausgangsstoff und methanolischer Lösung als Energieträger von 0,60 erreicht (Tabelle 4).As can be seen from Table J5, the calorific value of one nr of the solution is 3 * 91 million kcal, while the calorific value of the same amount of methanol is only 3 * 69 million kcal. Overall, based on the volume, there is an improvement in the calorific value of almost β %. If one considers equal weights of methanolic solution and methanol without dissolved hydrocarbons, the result is an improvement in the calorific value of 7.7 ° in favor of the methanolic solution. This calorific value, which is additionally introduced into the energy carrier, is not burdened with the efficiency of this conversion of about 0.57, since it was not subjected to any chemical conversion into methanol. With the method of the invention according to the present example, an overall efficiency between natural gas as starting material and methanolic solution as energy carrier of 0.60 is achieved (Table 4).
PUr die Herstellung des Energieträgers "methanolische Lösung" beträgt der kalorische Aufwand nur 95 % des Aufwands, der für die gleiche Wärmemenge im Energieträger "Methanol" notwendig ist. Siehe hierzu Tabelle 4, in der der kalorische Aufwand sowie der Wirkungsgrad der Umwandlung dargestellt sind.For the production of the energy carrier "methanolic solution", the caloric expenditure is only 95 % of the expenditure that is necessary for the same amount of heat in the energy carrier "methanol". See Table 4, which shows the caloric expenditure and the conversion efficiency.
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(kcal)Calorific value Hu
(kcal)
Stoff
material
(kcal)Calorific value Hu
(kcal)
Gelöste Kohlenwasserstoffe pro Tonne Methanol bei 20 0C:Dissolved hydrocarbons per ton of methanol at 20 0 C:
Stoff Nnr5 Substance number 5
Gleichgewichts- Menge Vol. Partialdruck (kg) (1) (ata)Equilibrium Amount Vol.Partial Pressure (kg) (1) (ata)
21,121.1
0,880.88
unterer Heizwert Hu (kcal)lower calorific value Hu (kcal)
5 Cr- -KW- substances
5
57,1 97,3 642 00057.1 97.3 642,000
5 0 9 8 2 1/10 2 75 0 9 8 2 1/10 2 7
- 10 -- 10 -
Tabelle 3 Heizwertverbesserung: Table 3 Improvement in calorific value:
StoffCaloric
material
Mengeexpenditure
lot
(kg) unterer
Heizwert Hu
(kcal), Efficiency:
(kg) lower
Calorific value Hu
(kcal)
Aufwand
(kcal)caloric
expenditure
(kcal)
methanoli
sche LösungMethanol
methanoli
cal solution
10571000
1057
4 660 ooo
+ 642 0004,660,000
4,660,000
+ 642 000
8 18O 000
+ 642 0008 180 000
8 18O 000
+ 642 000
methanoli
sche LösungMethanol
methanoli
cal solution
Aufv/and [%) Caloric
Aufv / and [%)
9271000
927
4 660 0004,660,000
4,660,000
7 750 000 8 180 000
7,750,000
95100
95
509821/1027509821/1027
Claims (6)
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| DE2357756C3 DE2357756C3 (en) | 1977-01-13 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4413153A (en) * | 1982-10-22 | 1983-11-01 | Mobil Oil Corporation | Integrated process for making transportation fuels and lubes from wet natural gas |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2251614A1 (en) | 1975-06-13 |
| FR2251614B1 (en) | 1978-06-16 |
| JPS5084604A (en) | 1975-07-08 |
| GB1466129A (en) | 1977-03-02 |
| NL7415127A (en) | 1975-05-22 |
| JPS5629920B2 (en) | 1981-07-11 |
| DE2357756B2 (en) | 1976-05-26 |
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |