EP0394187A2 - Verfahren zur Gewinnung von Erdgas - Google Patents

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EP0394187A2
EP0394187A2 EP90810212A EP90810212A EP0394187A2 EP 0394187 A2 EP0394187 A2 EP 0394187A2 EP 90810212 A EP90810212 A EP 90810212A EP 90810212 A EP90810212 A EP 90810212A EP 0394187 A2 EP0394187 A2 EP 0394187A2
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    • F25J2240/80Hot exhaust gas turbine combustion engine
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    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
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Definitions

  • the invention relates to a process for the production of natural gas from maritime deposits, in which the unpurified gas is obtained on a production platform or ship, is subjected to deacidification and / or purification of carbon dioxide and water, and to an LNG tanker for liquefaction after the joule -Thomson effect is fed.
  • DE-A-32 00 958 shows a process for the extraction of natural gas from maritime deposits, the liquefaction being carried out entirely on the LNG tanker, by means of pressure booster and cooling systems from the energy system of the LNG tanker or from one on the LNG Tanker installed energy source.
  • the further processing of non-liquefied gas components such as nitrogen and methane on the LNG tanker is not shown.
  • the invention provides a remedy here. It solves the task of bunkering cleaned flash gas with existing LNG tankers in liquid form at atmospheric pressure. According to The invention solves the problem in that the pressures and temperatures necessary for liquefaction by pre-cooling and expansion for a clean gas stream are already generated with the power of energy producers on the production platform or ship before the gas reaches the LNG tanker via a high-pressure supply line, and in that at least one compressor on the LNG tanker transports the non-liquefied residual gases back to the production platform or ship via a return line.
  • the natural gas itself can come from both a natural gas source and a well with associated petroleum gas.
  • a production platform or ship A is shown above the sea floor, the crude oil with accompanying gas is fed in a line 1 and releases the oil processed in a production 2 after a temporary storage in the tank 9 via a line 3.
  • the pre-cleaned gas is subjected to a carbon dioxide cleaning 6, a possible deacidification 7 and a dehydration 8 via a feed line 4 and is delivered to an LNG tanker C for liquefaction according to the Joule-Thomson effect.
  • the pressures and temperatures necessary for liquefaction by expansion are given to a clean gas stream 11 by a compression and cooling unit 10, the power of which is fed by energy generators 12 on the production platform or ship A; furthermore, the compressed gas at pressures which are generally higher than the critical pressure of the gas mixture, via a high-pressure supply line 25, which is led directly or via buoyancy elements or buoys B to the LNG tanker, an expansion group 30 for generating approximately 1 bar of liquid LNG supplied; Finally, the non-liquefied residual gases 36, 37 are compressed with a compressor group 40 and returned to the production platform or ship A at approximately 30 bar via a return line 26, which is similar to the high-pressure supply line 25.
  • the compression and cooling unit 10 consists of compressors 13, 14 with drive and energy generator 12, from coolers 17, 22 with cooling media 23, 24 and from liquid separators 15, 16, which convey separated liquid components back into the production area 2 via a return line 5.
  • the expansion group 30 essentially consists of a pre-cooler 28 with a downstream expansion stage 31 and liquid separator 29, which feeds the gaseous part as cooling medium via the pre-cooler 28 into the return line 26 and the liquid portion of a cold box 27, which in this case has two expansion stages 32, 33 with downstream separators 34 and from which the liquid LNG is drawn off.
  • the non-liquefied residual gases from the cold box 27 are drawn off by the compressors 41, 42 via feed lines 36, 37, 39 and compressed through feed line 38 through an aftercooler 48 with cooling medium 49 into a return line 26.
  • the compressor group 40 has two housings 41, 42 and is driven by a back pressure steam turbine 43 in order to keep the space requirements for wet steam lines and for the condenser 46 within reasonable limits.
  • the steam is fed in from the steam boiler of the LNG tanker C via a feed line 44.
  • the condensate is subcooled in a condensate cooler 50 by a liquid cooling medium 53.
  • the condensate is transported back to the steam boiler by a condensate pump 51 with line 47 and by a liquid pump 52 for the cooling medium 53.
  • the process can be supported by the cooling effect of the evaporators 60, 70, 80 of closed refrigeration circuits, which precede the first compression of the clean gas 11 and / or as an intercooler during the compression and / or as an additional precooler before the first expansion stage 31.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Erdgas aus maritimen Vorkommen, bei dem das ungereinigte Gas auf einer Produktionsplattform oder -Schiff (A) anfällt, einer Entsäuerung (7) und einer Reinigung von Kohlendioxid (6) und von Wasser (8) unterworfen wird und einem LNG-Tankschiff (C) zur Verflüssigung nach dem Joule-Thomson-Effekt durch eine Hochdruckversorungsleitung 25 zugestellt wird. Dabei werden die zur Verflüssigung notwendigen Drücke und Temperaturen durch Energieerzeuger (12) auf der Produktionsplattform (A) erzeugt, während die Expansionsstufen (31, 32, 33) auf dem LNG-Tankschiff (C) installiert sind, um LNG bei etwa 1 bar flüssig auszufällen. Die nicht-verflüssigten Restgase aus einer Cold Box (27) werden auf dem LNG-Tankschiff verdichtet und zusammen mit dem Vorkühlgas (28) über eine Rückführleitung (26) auf die Produktionsplattform (A) zurückgebracht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Erdgas aus maritimen Vorkommen, bei dem das ungereinigte Gas auf einer Produktionsplattform oder -Schiff an­fällt, einer Entsäuerung und/oder einer Reinigung von Kohlendioxid und von Wasser unterzogen wird und einem LNG-Tankschiff zur Verflüssigung nach dem Joule-Thomson Effekt zugeführt wird.
  • Erdgasproduktionsplattformen und die zugehörigen Hand­habungstechniken sind in der Erdöl-Erdgas-Zeitschrift (URBAN-Verlag, Neumann-Reichardtstr. 34, D-2000 Hamburg 70) beschrieben:
    - Offshore-Erdgasverflüssigung in der Nordsee
    93. Jg., August 1977, Seite 268-271;
    - LNG-Transfersystem als Verbindungsleitung zweier schwimmenden Einheiten einer Offshore-Erdgasver­flüssigungsanlage,
    93. Jg., August 1977, Seite 277-282;
    - Erdgasverflüssigungsanlagen auf Produktionsplatt­formen für die Nordsee
    96. Jg., November 1980, Seite 409-413;
    - Nutzung marginaler Erdgasvorkommen mit nennenswerten NGL-Anteil durch Erdgasverflüssigung und Offshore-­Tankerverladung
    97. Jg., September 1981, Seite 314-320.
  • Im weiteren Zeigt die DE-A-32 00 958 ein Verfahren zur Gewinnung von Erdgas aus maritimen Lagerstätten, wobei die Verflüssigung vollständig auf dem LNG-Tankschiff vorgenommen wird, indem Druckerhöhungs- und Kühlsysteme vom Energiesystem des LNG-Tankschiffs oder von einer auf dem LNG-Tankschiff installierten Energiequelle gespiesen werden. Es entstehen damit Einschränkungen für das wirtschaftliche Betanken, indem entweder niedrige Produk­tionsraten und lange Tankzeiten in Kauf genommen werden oder jedes LNG-Tankschiff mit im Vergleich zur Fahran­triebsleistung überdimensionierten Energiequellen ausge­rüstet wird. Im weiteren ist die Weiterverarbeitung von nicht verflüssigten Gasanteilen wie Stickstoff und Methan auf dem LNG-Tankschiff nicht gezeigt.
  • Die wirtschaftliche Situation präsentiert sich heute so, dass einerseits mehr als genügend LNG-Tankschiffe welt­weit vorhanden sind und dass andererseits bei der Erdöl­aufbereitung wesentlich höhere Forderungen bezüglich Umweltverträglichkeit zu erfüllen sind. So wird in bestimmten Ländern beim Erdölfördern auf Plattformen im Meer das Abfackeln von Flash-Gas neuerdings verboten. Plattformen, die beispielsweise 1500 m³/h Oel fördern, müssen mit 200 t/h Flash-Gas fertig werden, was die Existenz der Plattform in Frage stellt, wenn Reinjizieren im Oelfeld und Gaspipelines zum Festland nicht möglich sind.
  • Hier schafft die Erfindung Abhilfe. Sie löst die Aufgabe, gereinigtes Flash-Gas mit vorhandenen LNG-Tankschiffen in flüssiger Form bei Atmosphärendruck zu bunkern. Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, indem die zur Verflüssigung durch Vorkühlung und Expansion notwendigen Drücke und Temperaturen für einen Reingasstrom bereits mit der Leistung von Energieerzeugern der Produktions­plattform oder-Schiff erzeugt sind, bevor das Gas über eine Hochdruckversorgungsleitung auf das LNG-Tankschiff gelangt, und indem mindestens ein Kompressor auf dem LNG-Tankschiff die nicht verflüssigten Restgase über eine Rückführleitung zu Produktionsplattform oder -Schiff zurückfördert.
  • Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass zum einen die Energie für eine spätere Verflüssigung bereits auf Produktionsplattform oder -Schiff aufgebracht wird und die Investition für die dafür notwendige Anlage unab­hängig von der Anzahl und Grösse der LNG-Tankschiffe nur einmal getätigt werden muss. Zum anderen ist auch bei einer befristeten Benutzung von LNG-Tankschiffen deren Einsatz wirtschaftlich gerechtfertigt, da die Anlagenver­änderungen auf den Schiffen mit später wieder demontier­baren Skids auf dem Oberdeck erreicht werden.
  • Das Erdgas selbst kann sowohl aus einer Erdgasquelle als auch aus einer Bohrung mit Erdölbegleitgas stammen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von einem schema­tisch dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Seitenansicht von Produktionsplattform oder -Schiff für eine Bohrstelle mit Erdölbegleitgas mit den Verbindungsleitungen zu einem LNG-Tankschiff;
    • Fig. 2 ein Fliessbild für die Gasverarbeitung ent­sprechend der Anordnung in Fig. 1.
  • In den Figuren ist eine Produktionsplattform oder -Schiff A über dem Meeresboden dargestellt, der Rohöl mit Be­gleitgas in einer Leitung 1 zugeführt wird und die in einer Produktion 2 aufbereitetes Oel nach Zwischen­lagerung im Tank 9 über eine Leitung 3 abgibt. Das vorgereinigte Gas wird über eine Zuleitung 4 einer Kohlendioxidreinigung 6, einer eventuellen Entsäuerung 7 und einer Dehydrierung 8 unterworfen und einem LNG-Tank­schiff C zur Verflüssigung nach dem Joule-Thomson-Effekt zugestellt. Erfindungsgemäss werden die zur Verflüssigung durch Expansion notwendigen Drücke und Temperaturen einem Reingasstrom 11 durch eine Kompressions- und Kühleinheit 10 erteilt, deren Leistung von Energieerzeugern 12 auf Produktionsplattform oder -Schiff A gespeist ist; im weiteren wird das verdichtete Gas bei Drücken, die in der Regel höher sind als der kritische Druck des Gas­gemisches, über eine Hochdruckversorgungsleitung 25, die direkt oder über Auftriebskörper oder Bojen B zum LNG-Tankschiff geführt ist, einer Expansionsgruppe 30 zur Erzeugung von bei etwa 1 bar flüssigen LNG zugeführt; schliesslich werden die nicht-verflüssigten Restgase 36, 37 mit einer Kompressorgruppe 40 verdichtet und gekühlt über eine ähnlich wie die Hochdruckversorgungsleitung 25 geführte Rückführleitung 26 bei ungefähr 30 bar auf Produktionsplattform oder -Schiff A zurückgebracht.
  • Die Kompressions- und Kühleinheit 10 besteht aus Kompres­soren 13, 14 mit Antrieb und Energieerzeuger 12, aus Kühlern 17, 22 mit Kühlmedien 23, 24 und aus Flüssig­keitsabscheidern 15, 16, die abgeschiedene Flüssigkeits­bestandteile über eine Rücklaufleitung 5 in den Produkti­onsbereich 2 zurückfördern. Die Expansionsgruppe 30 besteht im wesentlichen aus einem Vorkühler 28 mit nachgeschalteter Expansionsstufe 31 und Flüssigkeits­abscheider 29, der den gasförmigen Teil als Kühlmedium über den Vorkühler 28 in die Rückführleitung 26 einspeist und der den Flüssiganteil einer Cold Box 27, die in diesem Fall zwei Expansionsstufen 32, 33 mit nachgeschal­teten Abscheidern 34 aufweist und aus der das flüssige LNG abgezogen wird, zugeführt. Die nicht-verflüssigten Restgase aus der Cold Box 27 werden von den Kompressoren 41, 42 über Zuleitungen 36, 37, 39 abgesogen und verdich­tet über Zuleitung 38 durch einen Nachkühler 48 mit Kühlmedium 49 in eine Rückführleitung 26 geführt. Die Kompressorgruppe 40 ist zweigehäusig 41, 42 und wird von einer Gegendruckdampfturbine 43 angetrieben, um den Raumbedarf für Nassdampfleitungen und für den Kondensator 46 in vernünftigen Grenzen zu halten. Der Dampf wird vom Dampfkessel des LNG-Tankschiffes C über eine Zuleitung 44 eingespeist. Das Kondensat wird in einem Kondensatkühler 50 durch ein flüssiges Kühlmedium 53 unterkühlt. Der Transport erfolgt für das Kondensat durch eine Kondensat­pumpe 51 mit Leitung 47 zum Dampfkessel zurück und für das Kühlmedium 53 durch eine Flüssigkeitspumpe 52. Der Prozess kann durch die Kühlwirkung der Verdampfer 60, 70, 80 von geschlossenen Kältekreisläufen unterstützt werden, die vor der ersten Kompression des Reingases 11 und/oder als Zwischenkühler bei der Kompression und/oder als zusätzlicher Vorkühler vor der ersten Expansionsstufe 31 zugeschaltet sind.

Claims (8)

1. Verfahren zur Gewinnung von Erdgas aus maritimen Vorkommen, bei dem das ungereinigte Gas auf einer Produktionsplattform oder -Schiff (A) anfällt, einer Entsäuerung (7) und/oder einer Reinigung von Kohlendioxid (6) und von Wasser (8) unterzogen wird und einem LNG-­Tankschiff (C) zur Verflüssigung nach dem Joule-Thomson Effekt zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verflüssigung durch Vorkühlung und Expansion notwen­digen Drücke und Temperaturen für einen Reingasstrom (11) bereits mit der Leistung von Energieerzeugern (12) der Produktionsplattform oder-Schiff (A) erzeugt sind, bevor dieser über eine Hochdruckversorgungsleitung (25) auf das LNG-Tankschiff gelangt, und dass mindestens ein Kompressor (41,42) auf dem LNG-Tankschiff (C) die nicht-­verflüssigten Restgase über eine Rückführleitung (26) zu Produktionsplattform oder-Schiff (A) zurückfördert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kompressor (13, 14) auf der Produktions­plattform oder dem Produktionsschiff (A) installiert ist, der den höchsten Zustandsdruck für das im System geför­derte Gas erzeugt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeich­net, dass der Antrieb der Kompressoren (13,14) auf Produktionsplattform oder-Schiff (A) zur Druckerhöhung des Reingases (11) durch eine Gasturbine (12) erfolgt, deren Brennkammer auch nicht-verflüssigte Restgase (26) zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem LNG-Tankschiff (C) vor­handene Dampfkesselanlagen zum Antrieb der Kompressoren (41, 42) für nicht-verflüssigte Restgase (26) über Gegen­druckdampfturbinen (43) verwendet sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Expansionsstufe (32, 33) in einer Cold Box (27) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem LNG-Tankschiff (C) selbst­tragende Baugruppen auf dem Oberdeck befestigt werden, die eine Expansionsgruppe (30) für das Ausfällen von LNG und/oder eine Kompressorgruppe (40) mit Antrieb (43) für das Rückfördern der nicht-verflüssigten Restgase enthal­ten.
7. Verfahren zum Gewinnen von Erdgas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung des Verfahrens geschlossene Kältekreisläufe eingesetzt werden, deren Verdampfer (60, 70) auf der Produktionsplattform oder dem Produktionsschiff (A) dem Reingas (11) zusätzlich Wärme entziehen, um schwerere Komponenten für die Aufrechterhaltung des Prozesses auszufällen und um Kompressionsarbeit zu sparen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung des Verfahrens geschlossene Kältekreisläufe eingesetzt werden, deren Verdampfer (80) auf dem LNG-Tankschiff (C) dem verdichteten Gas zur Verflüssigung vor der Cold Box (27) zusätzlich Wärme entziehen.
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