DE2515169A1 - Verfahren und anlage zur verarbeitung von erdgas - Google Patents

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler + 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Seifing, Köln

Ke/Ax

5 Köln i, 7. April 1975

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF TAPIOLA AG, Gartenstraße 2. Zug (Schweiz)

Verfahren und Anlage zur Verarbeitung von Erdgas

Die Erfindung betrifft die Verarbeitung von Erdgas oder Naturgas und die hierbei erhaltenen Produkte.

Das in Erdgas enthaltene Methan dient als Ausgangsmaterial für die Ammoniaksynthese nach einem allgemein bekannten Verfahren. In Industrieländern besteht jedoch ein Wettbewerb zwischen Energieverbrauchern und Ammoniakfabriken um ein Naturprodukt, das knapper als in früheren Zeiten wird. Gleichzeitig ist in weniger industrialisierten Erdgaserzeugerländern ein Überschuss an Gas verfügbar, der wegen mangelnden Bedarfs oder wegen mangelnder Nachfrage häufig verbrannt wird.

Es wäre offensichtlich erwünscht, Ammoniaksyntheseanlagen, Anlagen, die dieses Ammoniak für weitere Synthesen verwenden, und Gasverflüssigungsanlagen in den Gebieten der Erde zu errichten, wo Methan heute nutzlos vernichtet wird. In vielen dieser Gebiete ist es jedoch aus Gründen der natürlichen Gegebenheiten und

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der verfügbaren Menschen unmöglich, Anlagen in üblicher Weise zu errichten. In Wüstengebieten zerstören Sand und Staub die Anlageteile während der Anlieferung und während der Errichtung der Anlage und schließlich die Anlage selbst. Geschultes technisches Personal muß mit ' ungeheuren Kosten für die Errichtung der Anlagen angeworben werden. Häufig ergeben sich fast unüberwindliche Probleme im Zusammenhang mit dem Bauingenieurwesen bei der Grundsteinlegung der Anlagen. ;

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Teil der verlorenen Methanvorräte in annehmbar wirtschaftlicher Weise nutzbar zu machen.

Gegenstand der Erfindung ist die Verarbeitung eines Erdgasprodukts nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Produkt einem Schiff zuführt und das Produkt in einer Anlage, die auf diesem Schiff vorhanden ist, verarbeitet, wobei das Schiff auf dem Wasser beweglich' ist und einen Liegeplatz in der Nähe der Quelle des Produkts zu erreichen und während der Verarbeitung flott zu bleiben vermag.

Der hier gebrauchte Ausdruck "Erdgasprodukt" umfaßt Erdgas, wie es in der Natur vorkommt, aus einem Ölfeld gewonnenes Erdgas, gereinigtes Erdgas und ein aus Erdgas hergestelltes Produkt, z.B. Ammoniak.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Hochseeschiff, das mit einer Anlage zur Verarbeitung eines Erdgasprodukts versehen ist, während des Betriebs der Anlage flott bleiben kann und mit Mitteln, die das Schiff mit einer Quelle des Gasprodukts verbinden, versehen ist.

Die Erfindung ist ferner auf die Kombination von zwei Schiffen gerichtet, von denen das zweite Schiff das auf dem ersten Schiff erzeugte Produkt zu verarbeiten vermag. Bei dieser Kombination können die beiden Schiffe

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mit Mitteln, die den Übergang von Produkten, Dienstleistungen, Energie und Personal von Schiff zu Schiff ermöglichen, starr miteinander verbunden sein.

Es ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, daß das Schiff oder die Schiffe Hochseeschiffe sind. Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, daß sie in der Lage sein müssen, auf dem Meer mit eigenem Antrieb von Ort zu Ort zu fahren, obwohl dies bevorzugt wird. Beispielsweise könnten hochseefeste Schleppschiffe-mit Yerarbeitungsanlagen ausgerüstet und mit geeigneten Schleppern von Ort zu Ort geschleppt werden. Da in den meisten Fällen große Kraftwerke an Bord des Schiffs installiert würden, erschiene es als Verschwendung, sie für die !Fortbewegung durch einen Schlepper auszulegen.

Als Verarbeitungsanlagen sind im Rahmen der Erfindung Gasverflüssigungsanlagen, Ammoniakfabriken und Harnstoff abriken vorgesehen. Für die Praxis faßt die Erfindung weitgehend Ammoniakanlagen mit Methan als Ausgangsmaterial häufig mit einer Harnstoffanlage auf einem anderen Schiff, das Ammoniak vom ersten Schiff übernimmt, ins Auge.

Auf dem Land errichtete Verarbeitungsanlagen der hier ^: in Frage kommenden Art unterscheiden sich von Anlage zu Anlage erheblich je nach der Vorliebe des Konstrukteurs und weitgehend in Abhängigkeit von der zur £eit der Planung und Errichtung der Anlage verfügbaren Technologie. Das gleiche gilt für die Anlagen gemäß der Erfindung. Im Verlauf der Planung und selbst während der Errichtung der Anlage ändert sich die Konstruktion so, daß die beste Technologie verfügbar wird.

Einige vorgeschlagene Bauarten sind in den Abbildungen dargestellt. Hierbei ist Fig.1 eine Draufsicht auf ein Schiff, daß mit einer Anlage zur Ammoniaksynthese ausgestattet ist.

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Fig.2 ist ein Längsschnitt durch das in Fig.1 dargestellte Schiff.

Fig.3 zeigt schematisch eine andere Ausführungsforra. j

Fig.1 und Fig.2 stellen ein Schiff mit einer Anlage dar, die gemäß den Lehren der Erfindung gebaut ist. Die ; Anlage umfaßt einen primären Reformer 12, der in den vorderen Laderäumen des Schiffs angeordnet ist. Ein

sekundärer Reformer 14, eine Konvertierung 16 und ein Kohlendioxydentfernungsteil 18 sind in den Schiffsräumen" von mittschiffs unmittelbar nach vorn angeordnet. Es ist zu bemerken, daß die Kolonnen für den sekundären Reformer und den Kohlendioxydentfernungsteil· zweige- ^: teilt sind, so daß die Kolonnen 16a, 16b, 18a und 18b erhalten werden und die maximale Höhe jeder Kolonne über dem Boden des Schiffsraums in der Größenordnung '. von 30 m liegt. Normalerweise haben diese Kolonnen eine ' Höhe von etwa 60 m. Bei Verwendung solcher Kolonnen auf einem Schiff würde dieses jedoch instabil werden. Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung wird d-er Schwerpunkt des Schiffs so niedrig wie möglich gehalten. ;

J Die Kompressoren 20 für Betriebsluft, Synthesegas und ' Kältemaschinen sind mittschiffs angeordnet. Der Ammoniaksyntheseteil, der allgemein mit 22 gekennzeichnet ist, liegt achtern in den Schiffsräumen. Ein Lagertank für das erzeugte Ammoniak ist bei 24 dargestellt. '

Eine flexible Schlauchleitung oder ein Rohrleitungssystem 26 mit Gelenkverbindungen ist für den Anschluß an eine Erdgaspipeline vorgesehen. Diese.Schlauchleitung oder Rohrleitung ist so angeordnet, daß der Anschluß mittschiffs vorgenommen wird.

Ein Tank für Kohlendioxyd oder ein ähnliches Brandbekämpf ungsmitt el ist bei 28 angeordnet. Geeignete Rohrleitungen (nicht dargestellt) können vorgesehen werden,

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um sicherzustellen, daß im Falle eines Brandes die Anlage und das Schiff schnell und wirksam mit dem Brandbekämpfungsmittel überflutet werden können.

Eine Anlage der dargestellten Art kann in der Lage sein, mehr als 600 t Ammoniak pro Tag zu erzeugen. ;

In Fig.1 und Pig.2 ist das Heck des Schiffs nicht dargestellt. Das Heck wird von den Decksaufbauten und vom Kraftwerk eingenommen, das die Energie für die Verarbeitungsanlage sowie für die Schraube oder Schrauben erzeugt. j

Das dargestellte Schiff (das speziell gebaut oder ein altes, für diesen Zweck umgebautes Schiff sein kann) . wird mit einer Anlage an einem oder mehreren Orten, wo geeignete Arbeitskräfte und Fachleute verfügbar sind, ausgerüstet. Das Schiff fährt dann zu einem Gasfeld, wo eine ausreichende Versorgung mit Erdgas am Ufer oder dicht am Ufer verfügbar ist. Das Schiff wird in einem Hafen - wenn ein solcher verfügbar ist - verankert, oder ein vorübergehend geschützter Liegeplatz wird verfügbar gemacht. Während es unter Anker liegt, ist das Schiff durch das Anschlußsystem 26 mit der Gasversorgung verbunden. Ein geeignetes Transportsystem (nicht dargestellt) ist zur Überführung von verflüssigtem Ammoniak auf andere Sc-hiffe, die zur Aufnahme des Produkts anlaufen, vorgesehen. · j

Als Alternative könnte das Ammoniak einem Schiff zugeführt werden, das seinerseits mit einer Anlage zur '. Herstellung von Harnstoff ausgerüstet ist. Die allgemeine Anordnung dieser Anlage wäre weitgehend die : gleiche wie in Fig.1 und Fig.2, wobei jedoch Raum für einen Granulierturm (prilling tower) und die anderen Einrichtungen einer Harnstoffanlage vorgesehen werden müßte. j

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Gemäß der Erfindung kann auch die in Fig.3 dargestellte Anordnung eingesetzt werden. Hier sind zwei Schiffe und 30 mehr oder weniger starr nach Art eines Katamarans am Liegeplatz so miteinander verbunden, daß eine Allwetterverbindung zwischen den beiden Schiffen für Prozessleitungen, Energieleitungen und Personal vorhanden ist. Das Schiff 10 kann ein Schiff der in Fig.1 und Pig.2 dargestellten Art sein, während in das Schiff

30 die Harnstoffanlage eingebaut ist. i

An einer Seite des Körpers jedes Schiffs 10 und 30 und vorzugsweise über der Wasserlinie sind geeignete Öffnungen vorhanden. Aus Stabilitätsgründen sollten wenigstens zwei solcher Öffnungen, deren Zahl bis zu sechs "betragen kann, vorgesehen werden. Kurze Kastenprofile

31 ragen vom Rand Jeder Öffnung nach außen, und die Kastenprofile eines Schiffes sind so geflanscht, daß sie mit den Kastenprofilen am anderen Schiff zusammenpassen, so daß dann, wenn die Schiffe Seite an Seite liegen, die Profile beispielsweise durch Verschraüben aneinander befestigt werden können, so daß ein durchgehender Tunnel zwischen den Schiffen gebildet wird. Die Kastenabschnitte sind so ausgelegt, daß sie stark genug sind, um den miteinander verbundenen Schiffen die gemeinsame Bewegung unter den schlechtesten zu erwartenden Bedingungen am Liegeplatz zu ermöglichen. Rohrleitungen, Energieleitungen, Verbindungsleitungen und Laufstege sind in diesen Tunnels vorhanden, um die verschiedenen Teile der Anlage auf den beiden Schiffen miteinander zu verbinden.

Es ist offensichtlich, daß mit mehreren verfügbaren Verbindungskanälen der Strom des zu behandelnden Materials mehrmals zwischen den Schiffen hin- und hergehen kann. Man hat somit eine verhältnismäßig freie Wahl in der Entscheidung, wo eine gegebene Komponente so zu führen ist, daß eine richtige Gewichtsverteilung zwischen den Schiffen und die beste Ausnutzung des auf den

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Schiffen verfügbaren Raums sichergestellt sind.

Eines der Schiffe ist mit einer flexiblen Schlauchleitung oder einer mit Gelenkverbindungen ausgestatteten

ι Rohrleitung für den Anschluß an ein Erdgaspipelinenetz ; versehen. Das gleiche Schiff oder das andere Schiff ; ist mit einem gleichen Löschsystem zum Entladen von ^; Produkten auf weitere Verarbeitungsschiffe oder geeig-

i nete Tanker versehen. . J

Das Ausrüsten der Schiffe und die Erstellung der Anlage
können sämtlich an Orten stattfinden, wo die geschultesten und erfahrensten Arbeitskräfte und die besten j Einrichtungen verfügbar sind. Anschließend werden die ; Ausleger an den Schiffen verstaut, und die Schiffe ; fahren zu dem gewählten Ort, wo Erdgas an der Küste verfügbar ist oder verfügbar gemacht werden kann, und wo
eine annehmbar sichere Verankerung der Schiffe möglich
ist.

Die Ausleger werden dann aus dem Laderaum unter Deck
ausgefahren und die Schiffe in eine solche Lage zueinander manövriert, daß die Ausleger gegeneinanderstoßen, worauf die Flansche verschraubt werden. Die Schiffe ; werden in dieser Weise nach Art eines Katamarans mit- i einander verbunden. Sie werden dann an einer geeigneten Stelle verankert. Nach Herstellung der Verbindung werden die verschiedenen Rohrleitungen und Energieleitungen angeschlossen.

In gewissen Fällen werden die Schiffe so gebaut, daß sie sich gemeinsam in der gleichen Richtung bewegen können,
d.h. die Ausleger liegen bei einem Schiff an Steuerbord und beim anderen Schiff an Backbord. Dies ist zweck- · mäßig, wenn kurze Bewegungen vorzunehmen sind. . \

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Andererseits kann es zweckmäßig sein, die Ausleger an äen gleichen Seiten anzuordnen, so daß die Schiffe sich mit eigener Kraft urn einen feststehenden Punkt selbst stabilisieren können.

Wenn das Erdgasfeld erschöpft ist, werden die Schiffe einfach voneinander getrennt und zu einem anderen Feld gefahren, wo der ganze Vorgang wiederholt wird.

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Claims (6)

Patentansprüche '

1) !erfahren zur Verarbeitung eines Erdgasprodukts, ^—^dadurch gekennzeichnet, daß man das-Produkt einem Schiff zuführt und es in einer auf dem Schiff befindlichen Anlage verarbeitet, wobei das Schiff auf dem Wasser beweglich ist und einen Liegeplatz in der Nähe der Quelle des Produkts zu erreichen, und während der Verarbeitung flott zu bleiben vermag. ;

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein auf dem Schiff gemäß Anspruch 1 hergestelltes zweites Produkt einem zweiten Schiff zur Verarbeitung in einer weiteren Anlage zuführt, die auf dem zweiten Schiff vorhanden ist. ΐ

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schiffe während der Verarbeitung starr miteinander verbunden sind und die Produkte zwischen den Schiffen über die hergestellte Verbindung transportiert werden. j

4) Seegehendes Schiff, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Anlage zur Verarbeitung eines Erdgasprodukts ausgestattet ist, während der Verarbeitung des Produkts durch die Anlage flott zu bleiben vermag und mit Einrichtungen, versehen ist, die das Schiff mit einer Quelle des Gasprodukts verbinden.

5) Kombination eines Schiffs nach-Anspruch 4 mit einem anderen Schiff, das ein auf dem Schiff gemäß Anspruch 4 hergestelltes Produkt weiterzuverarbeiten vermag. \

6) Kombination nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Schiffe mit Einrichtungeni die einen Über-

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gang von Produkten, Dienstleistungen,- Energie und Personal von Schiff zu Schiff ermöglichen, starr verbunden sind.

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