NO300936B1 - Fremgangsmåte og anlegg for fremstilling av et hydrokarbonmettet produkt, samt et produkt - Google Patents

Fremgangsmåte og anlegg for fremstilling av et hydrokarbonmettet produkt, samt et produkt Download PDF

Info

Publication number
NO300936B1
NO300936B1 NO951670A NO951670A NO300936B1 NO 300936 B1 NO300936 B1 NO 300936B1 NO 951670 A NO951670 A NO 951670A NO 951670 A NO951670 A NO 951670A NO 300936 B1 NO300936 B1 NO 300936B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
hydrate
cooling
zone
temperature
product
Prior art date
Application number
NO951670A
Other languages
English (en)
Other versions
NO951670D0 (no
NO951670L (no
Inventor
Otto Skovholt
Geir B Lorentzen
Original Assignee
Norske Stats Oljeselskap
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Norske Stats Oljeselskap filed Critical Norske Stats Oljeselskap
Priority to NO951670A priority Critical patent/NO300936B1/no
Publication of NO951670D0 publication Critical patent/NO951670D0/no
Priority to CA 2219196 priority patent/CA2219196A1/en
Priority to PCT/NO1996/000099 priority patent/WO1996034227A1/en
Priority to GB9722663A priority patent/GB2315774A/en
Priority to JP8532404A priority patent/JPH11505600A/ja
Priority to AU57053/96A priority patent/AU5705396A/en
Publication of NO951670L publication Critical patent/NO951670L/no
Publication of NO300936B1 publication Critical patent/NO300936B1/no
Priority to DK122097A priority patent/DK122097A/da

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/108Production of gas hydrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013Controlling the temperature of the process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1862Stationary reactors having moving elements inside placed in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/007Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrocarbon gases, such as methane or natural gas, propane, butane or mixtures thereof [LPG]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00054Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00058Temperature measurement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00054Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00065Pressure measurement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00121Controlling the temperature by direct heating or cooling
    • B01J2219/00123Controlling the temperature by direct heating or cooling adding a temperature modifying medium to the reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/0015Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2219/00155Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00159Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162Controlling or regulating processes controlling the pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164Controlling or regulating processes controlling the flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/185Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1943Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et hydrokarbonprodukt samt en fremgangsmåte og et anlegg for fremstilling av dette.Oppfinnelsen angår særlig en fremgangsmåte og et anlegg for fremstilling av et hydrokarbonprodukt som har form av en suspensjon som dels omfatter hydratpartikler som er mettet med minst ett hydrokarbon, og dels omfatter et væskeformet, hydrokarbonmedium som hydratpartiklene er omgitt av eller suspendert i, samt selve dette hydrokarbonproduktet.
Det er tidligere kjent å fremstille gasshydrat ved å bringe gass og vann i forbindelse med hverandre under egnede temperatur- og trykkforhold. I denne forbindelse kan det f.eks. vises til norske patenter nr. 149.976,175.656 og 172.080, samt til de dermed beslektede WO 93/01153 og WO 94/00713. Det kan også vises til US-patent nr. 2.356.407.
Tidligere hydratproduksjon har foregått ved nærvær av uspesifiserte mengder vann, og resultatet har vært dannelse av "vått" hydrat, det vil si hydrat som inneholder relativt store mengder fritt forekommende vann, det vil si vann som ikke er blitt omsatt til hydrat under genereringsprosessen.
Dette overskudd av vann kan skyldes ulike forhold, f.eks. at vann har vært benyttet som kjølemiddel under hydratgenereringen og derfor er blitt tilført i svært store mengder, eller at reaksjonstiden, det vil si tiden som vann har stått i kontakt med gass, har vært så kort at ikke alt vann har rukket å bli omsatt til hydrat. Ytterligere problemer kan være at direkte uheldige eller noe vilkårlige trykk-og/eller temperaturbetingeIser råder under genereringsprosessen eller rett og slett at det har vært overskudd av vann tilstede under store deler av genereringsprosessen.
Et viktig formål med foreliggende oppfinnelse er å generere hydrat under betingelser som styres slik at hydratet som dannes blir"tørt", det vil si uten fritt vann, idet alt vann som inngår i genereringsprosessen er blitt omsatt til hydrat allerede før hydratet oppsamles og benyttes i den videre prosessering for fremstilling av det ferdige hydrokarbonprodukt .
Ved å sørge for at det eller de hydratdannende hydrokarboner hele tiden forekommer i overskudd i forhold til tilført mengde vann, vil det dessuten oppnås at hydratet som dannes får en pakningstetthet som ligger nær opp til den maksimale, teoretiske grense på noe over 180 Sm<3>gass pr. m<3>ferdig hydrat, (som gjelder maksimal pakningstetthet for metangass i gasshydrat). Når uttrykket "mettet" benyttes i foreliggende sak, siktes nettopp til at den omsatte vannmengde, det vil si hydratet, er helt mettet med de forekommende hydrokarboner.
For at tørt hydrat skal kunne dannes, kan det være svært fordelaktig at tilstrekkelig kjøling oppnås på annen måte enn bare ved tilførsel av kaldt vann. Isteden bør kaldt vann tilføres reaktorbeholderen i en mengde som bare såvidt er tilstrekkelig for dannelse av hydrat. Sagt med andre ord, bør det under genereringsprosessen alltid være overskudd av det eller de hydratdannende hydrokarboner og aldri overskudd av vann. Dette medfører at den genererte hydratmasse får høy pakningstetthet, stort energi-innhold og får en redusert tilbøyelighet til sintring.
Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et nytt hydrokarbonprodukt fortrinnsvis med høyt energi-innhold, og fortrinnsvis med et volumforhold mellom gassinnhold og faststoff innhold på minst 130 Sm<3>gass pr. m<3>faststoff.
Et formål med oppfinnelsen er dessuten å frembringe en ny fremgangsmåte for fremstilling av et slikt hydrokarbonprodukt i store mengder på rimelig måte.
Et ytterligere formål er å frembringe et nytt anlegg for gjennomføring av ovennevnte fremgangsmåte, fortrinnsvis et enkelt, robust og likevel rimelig anlegg som kan bygges opp av velkjente og gjennomprøvede komponenter og enheter.
Det skal bemerkes at foreliggende søknad ikke er begrenset til anvendelse av gass når hydrat skal dannes. Et-hvert hydratdannende hydrokarbon eller enhver blanding av hydratdannende hydrokarboner kan benyttes uavhengig av om hydrokarbonene foreligger i gassfase eller i væskefase eller i en blanding av slike faser.
Foreliggende oppfinnelse angår også hvordan et hydrokarbonprodukt som både omfatter partikler av tørt hydrat og et hydrokarbonmedium, fortrinnsvis flytende, men også dette uten forekomster av fritt vann, skal kunne genereres. De angitte produktegenskaper er viktige for at hydrat skal kunne fremstilles, lagres, transporteres og behandles i store mengder.
Ifølge foreliggende oppfinnelse bør selve genereringen av hydrat fra vann og hydrokarboner foregå ved en temperatur som er så høy at tilstedeværende vann overhodet ikke, eller bare i liten grad fryser til is, mens blandingen senere avkjøles til en temperatur som er lavere enn ca. 0°C, men hvor denne nedkjøling til temperatur under vannets frysepunkt altså ikke finner sted før etter at alt tilstedeværende vann er omsatt til hydrat og fortrinnsvis etter at hydratpartiklene er blitt suspendert i hydrokarbonmediet og sammen med dette danner et sluttprodukt. Sluttproduktet vil derfor omfatte et vann- eller isfritt hydrat, fortrinnsvis i partikkelform, hvor partiklene er omgitt av en større eller mindre mengde vannfritt hydrokarbon(er), fortrinnsvis i væskeform, og hydrokarbonet(ene) vil dermed fungere som et smøremiddel mellom hydratpartiklene. Dette sluttproduktet eller denne suspensjon, som under lagring og transport vil foreligge ved en temperatur under 0°C, vil være vesentlig enklere å håndtere enn en lignende blanding som i tillegg inneholder fritt vann. Sluttproduktet kan ha form av en slurry eller en pasta som kan transporteres og lagres ved hjelp av tidligere kjente transportmekanismer og lagringsbeholdere. Sluttproduktet kan dermed også kompakteres eller oppspees ytterligere med flytende hydrokarboner, og det forhold at fritt vann og dermed heller ikke is ikke forefinnes i produktet, reduserer eller fjerner risikoen til sintring og dannelse av fast masse under den videre behandling. Dessuten utgjør den flytende hydrokar-bonkomponent et særdeles velegnet medium for temperaturregu-lering av store masser hydrat, både fordi de flytende hydrokarboner står i meget god temperaturoverførende kontakt med hydratpartiklene, og fordi en hydrokarbonvæske kan adskilles fra hydratpartiklene på ulike måter og for ulike formål, f.eks. for temperaturreguleringsformål. Dermed blir det enkelt, både å opprettholde en lav temperatur, f.eks. -20°C, på produktet ved lagring og transport og å varme opp produktet og dermed hydratet når gassen som er bundet i hydratet ønskes frigitt.
Et formål med foreliggende oppfinnelse er derfor også å frembringe et nytt hydrokarbonprodukt hvor en stor del av energi-innholdet er bundet i hydrat som lett kan temperatur-reguleres, lagres, transporteres og dissosieres.
For å få en enkel forståelse av hvordan tort og vått gasshydrat oppfører seg, kan det sammenlignes med tørr og våt snø, idet den sistnevnte langt lettere klumper seg og fester seg til alle overflater. Det vil være åpenbart for de fleste at tørr snø er enklere å håndtere, transportere og lagre enn våt snø.
Forekomster av fritt, uomsatt vann i hydratet eller i hydrokarbonmediet, vil redusere energiinnholdet, gjøre hydratmassen vanskelig håndterbar og vil skape store problemer når hydratmassen kjøles ned under 0°C, idet det frie vannet lett fryser til is, hvorpå massen sintrer og f.eks. tetter kanaler og rør, samt danner en uhåndterlig, hard eller klump-et masse.
For nærmere å spesifisere hvilke betingelser som må tilfredsstilles for at tørt hydrat skal kunne sikres, gis nedenfor en detaljert gjennomgang av mengdeforhold som må tilfredsstilles for at varme-energibalanse skal oppnås i genereringsprosessen.
Tilførsel av nødvendig mengde kjølemedium i forhold til hydratvanntilførselen kan bestemmes gjennom oppstilling av en varme-energibalanse. Generelt kan en varmebalanse over reaktorbeholderen oppstilles som følger (når man ser bort i fra enthalpi-endringer som forårsakes av eventuelle trykk-endringer i gassen)
hvor q står for varmetransport i varmemengde pr. tidsenhet og indeksene angir hver enkelt av komponentene, slik at f.eks. -medium an<?ir kjølemediets bidrag i varmebalansen.<q>sygtem angir varmetransporten mellom reaktorbeholderen og omgivelsene. Nedenfor vil disse betegnelser forkortes til qv, qg, osv.
De enkelte leddene i varmebalansen (1) kan uttrykkes som funksjon av massetransport, spesifikk varmekapasitet og temperaturdifferanser, eventuelt som entalpi-endring (for hydratdannelse) og varmeoverføringstall (for varmetrans porten) mellom reaktorbeholder og omgivelser. Dersom man som en første tilnærming antar at verdiene for varmekapasitet og varmeoverføringstall er konstante med hensyn på temperatur-endringer, kan varmebalansen (1) skrives som følger:
Symbolene i uttrykket (2) har følgende betydning:
m^nig etc. = massetransport for de enkelte kompo nenter, inn i systemet (positiv verdi) og ut av systemet (negativ
verdi).
Cv,Cg og Cjj= spesifikk varmekapasitet for vann,
gass og kjølemedium.
Tv,Tg og Tm = tilførselstemperatur til vann, gass
og kjølemedium.
Td = gjennomsnittlig driftstemperatur i hydratgenereringsreaktoren, mer spesifikt slutt-temperaturen i blandingen av gasshydrat og kjøle-medium i nedre del av reaktoren.
Th = likevektstemperatur for dannelse/desintegrering av hydrat
AHh= dannelses-entalpi for gasshydrat
Driftstemperaturen, Td, vil ligge et sted mellom temperaturen for vannets frysepunkt (ca. 0°C) og den teoretiske hydratdannelsestemperaturen, Th. Under mange omstendigheter hvor fremstilling av gasshydrat ifølge foreliggende oppfinnelse kan være aktuelt, vil Td ligge svært nær omgivelses-temperaturen, T0. Varmetransporten, qs, overfor omgivelsene vil følgelig være en liten verdi sammenlignet med enkelte andre bidrag til varmebalansen uttrykt ved (2) .
Varme-energibalansen over hydratgeneratoren, gitt ved (1) eller (2), dikterer relasjonene mellom de ulike variab-lene (massetransport og temperatur for de ulike komponenter). Av (2) kan man f.eks. stille opp følgende betingelser for fremstilling av vannfritt gasshydrat: Siden man ifølge oppfinnelsen forutsetter at alt vann skal omdannes til hydrat, må
Forholdet mellom gass og vann i gasshydrat vil være bestemt av den såkalte pakningstettheten, a, som er et ut-trykk for antall volumenheter i standard kubikkmeter gass (Sm<3>) som inneholdes i 1 kubikkmeter (m<3>) gasshydrat. Pakningstettheten, a, vil i alminnelighet ligge på mellom 150og 180. Naturgass har en spesifikk vekt på ca. 0,735 kg pr. standard kubikkmeter (15°C og 1 atm.) og dette betyr da at gasshydrat i tørr tilstand vil inneholde mellom 110 (a=150) og 132 kg (a=180) pr. kubikkmeter gasshydratmasse. Nøyaktig verdi for mengde gass (i vektenheter) som bindes pr. kubikkmeter tørr gasshydratmasse, må i praksis fastlegges på grunn-lag av målinger av oppnådd pakningsgrad, a. Forholdet mellom massestrømmene av hydrat, vann og gass, gitt ved (4) , vil således være bestemt med ønskelig nøyaktighet når en av strømmene, f.eks. tilført mengde vann, er gitt.
Varmevekslingen med omgivelsene, qs, vil være avhengig av en rekke faktorer som anleggets størrelse, design og valg av materialer, og vil dermed måtte beregnes eller fastslås eksperimentelt i hvert enkelt tilfelle.
I mange anvendelser av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil temperaturforskjellen mellom omgivelsene og det indre av hydratgenereringsreaktoren være liten og følgelig vil også varmetransporten ut av eller inn i reaktoren, qa, være liten i forhold til andre ledd i varmebalansen, slik at man i innledende overslagsberegninger kan se bort fra dette bidraget.
Driftstemperaturen, Td, vil i alminnelighet ligge noe under likevektstemperaturen, Th, for hydratdannelse/desinte-grering, eksempelvis 3-4°C lavere enn Th ved 60 bar. En kraftigere kjøling under hydratdannelsen vil naturligvis føre til en lavere driftstemperatur. Under selve hydratdannelsen bør selvsagt ikke driftstemperaturen senkes vesentlig lavere enn 0°C, for at man ikke skal få dannelse av is i stedet for hydrat på dette trinn i prosessen. Likevektstemperaturen for hydratdannelse/desintegrasjon kan finnes i litteraturen eller anslås ved beregning.
Opplysninger om dannelses-entalpi for gasshydrat av ulike hydratdannende gasser, kan likeledes finnes i litteraturen, eventuelt beregnes eller fastslås eksperimentelt. For mange formål er det tilstrekkelig å anslå dannelses-entalpien til ca. 95 kcal/kg.
De øvrige variabler i uttrykket (3) er enten konstanter (Cv etc.) eller temperaturverdier (Tv etc.) som er gitt ut fra forholdene eller som kan reguleres etter ønske. Den minimale tilførsel av kjølemedium kan dermed med ønskelig nøyaktighet bestemmes med utgangspunkt i relasjonen (3) .
De dominerende størrelsene i relasjonen (3) vil i mange tilfeller være AHmhog Cm(Tm-Td) . Dersom Tv og Tg ligger noe under Td, er det grunn til å anta at bidragene fra vann- og gasstilførsel i stor grad vil oppveies av bidraget fra kjøl-ingen av dannet gasshydrat, mhCh(Th-Td) .
I de tilfellene der disse forutsetningene innfris, kan dermed reaksjonen (3) forenkles til
Uttrykket (5) kan i disse tilfellene brukes til overslagsberegninger for forholdet mellom tilførsel av vann og kjølemedium ut fra kjølemediets spesifikke varmekapasitet, temperaturdifferansen mellom inngående og utgående kjøle-medium, Td - Tm, massebalansen (4) og sammensetningen av gasshydratmassen gitt ved pakningstettheten. Verdier for hydratdannelsesvarmen, AH, finnes i litteraturen.
Følgende eksempel illustrerer anvendelsen av uttrykket
(5) for beregning av nødvendig tilførsel av et kjølemedium: Som kjølemedium anvendes en kondensatfraksjon med spesifikk varmekapasitet 1,58 kJ/°K kg. Kjølemediet tilføres hydratiseringssonen med en temperatur på -35°C. Driftstempe- råturen, Td, i hydratiseringssonen vil være ca. 10°C ved et trykk på 60 bar. Beregnet eller oppnådd pakningstetthet er175, hvilket innebærer at gasshydratmassen inneholder 175x0,735=129 kg gass pr. m<3>.
Dannelses-entalpien for gasshydrat er som tidligere nevnt ca. 95 kcal/kg eller ca. 398 kJ/kg. Innsatt for AH etc. i (5) gir dette:
for fremstilling av 1 m<3>(=940kg) gasshydrat. Gasshydratmassen vil inneholde 940-129 = 811 kg vann. Kondensat ved -35°C må derfor tilføres med en rate som overskrider 5262/811«6,5i forhold til vektmengde vann for at tørt hydrat skal fremstilles.
Det har ikke tidligere vært erkjent hvor viktig det er at hydratet ikke inneholder fritt vann. Nettopp denne erkjen-nelse kan sies å være et hovedmoment ved foreliggende oppfinnelse. Foreliggende oppfinnelse, slik den fremgår av nedenstående patentkrav, omfatter fremgangsmåte for fremstilling av "tørt" hydrat, fremgangsmåte for fremstilling av et hen-siktsmessig, sammensatt hydrokarbonprodukt av det tørre hydratet, et anlegg for gjennomføring av denne fremgangsmåte samt selve produktet; og oppfinnelsen fører til alle de fordeler og innfrir alle de mål som er angitt i denne fremstilling.
En foretrukken fremgangsmåte legger vekt på å benytte et første kjølemedium som ikke inneholder fritt vann, og fortrinnsvis et væskeformet hydrokarbon eller en væskeformet hydrokarbonblanding, til direkte nedkjøling, fortrinnsvis til en temperatur like over 0°C, under generer ingsprosessen, og deretter benytte et andre kjølemedium som heller ikke inneholder fritt vann, til ytterligere nedkjøling av produktet til en temperatur godt under 0°C. Det første og det andre kjølemedium kan være én og samme væske eller to forskjellige væsker.
For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelseseksempel av et anlegg for fremstilling av tørt gasshydrat, det vil si hydrat uten fritt, uomsatt vann og en omtale av selve produktet. Når anleggets virkemåte blir forklart, gir dette samtidig en beskrivelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. I denne forbindelse vises til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser en enkel prinsipputførelse av et anlegg i
henhold til foreliggende oppfinnelse,
fig. 2 viser en noe anderledes utførelse av anlegget i-følge foreliggende oppfinnelse, hvor hydratgenereringssonen er inndelt i to kamre i samme beholder,
og
fig. 3 viser i noe mer detalj et realistisk anlegg med angivelse av endel spesifikasjoner, særlig av mengdeforhold.
Det skal nevnes at det er benyttet de samme henvisnings-tall for alle figurer så langt dette er funnet hensikts-messig. Dessuten må nevnes at figurene ikke viser anleggene i detalj, men bare de deler av prosessen som er essensielle for å forstå foreliggende oppfinnelse, slik at tegningene ikke skal bli overlesset. Dessuten må nevnes at de ulike figurer og deler av disse ikke nødvendigvis er vist i samme måle-stokk.
Det skal først gis en kort beskrivelse av hovedkompo-nentene som inngår i anlegget slik dette er vist på fig. 1.
Anlegget omfatter en reaktorbeholder 2 med en tilfør-selskanal 5 for vann og to andre tilførselskanaler 7 og 15 for ett eller flere hydratdannende hydrokarboner. Som regel er disse hydrokarboner, i hvert fall delvis, i gassform. Alle tilførselskanaler er fortrinnsvis forsynt med nødvendige ventiler slik som 10 og styrings- eller reguleringsanordninger for disse, slik som 11. I nær tilknytning til reaktorbeholderen 2 finnes et utvendig temperatur-reguleringssystem som omfatter en varmeveksler 24 som er tilknyttet en kjøle-middelkilde 25, minst en tilførselskanal 13, 14 for et kjøle-middel, fortrinnsvis i flytende form, et uttak 20 for kjøle-middel fra reaktorbeholderen 2, samt nødvendige pumper, slik som 21, ventiler, slik som 18,19, og styrings- eller reguleringsanordninger for disse, slik som 20,21 og lignende konven sjonelle komponenter. Den del av anlegget som foreløpig er omtalt, betegnes tilsammen som hydratgenereringssonen 1.
Nedenfor hydratgenereringssonen 1 er det en kjølesone80som først og fremst omfatter en kjøletank 81 med inntak 8 for et mellomprodukt fremstilt i reaktorbeholderen 2, forsynt med en inntaksventil 9. Nederst er kjøletanken 81 forsynt med et utløp 90 for det ferdige hydrokarbonprodukt eller sluttprodukt. Dette uttaket 90 er forsynt med en egnet utløpsven-til 91.
I nær tilknytning til kjøletanken 81 foreligger en ytterligere temperaturregulerende, utvendig anbragt sirkuler-ingssløyfe som omfatter en varmeveksler 87, som er tilknyttet en kjølemiddelkilde 79 (som eventuelt kan være den samme som ovenfor omtalte kjølemiddelkilde 25) , og som er forbundet med kjøletanken 81 via utløp 82, inntak 86, samt de nødvendige pumper 88 og ventiler 92, 93, 94, 95, 96. Kjølevæsken som benyttes, kan tilføres via inntaksledningene 16 og/eller 84.
Anlegget omfatter videre en lagringstank 51 som øverst er forsynt med et inntak 90 og nederst med et utløp 54.Lagringstanken 51 kan fortrinnsvis være forsynt med et meka-nisk røreverk 55 drevet av en motor 56, og kan dessuten være tilknyttet et utvendig temperaturreguleringssystem som på figuren bare er antydet ved hjelp av utløp 53 og inntak 52, idet det er underforstått at den substans som fjernes fra lagringstanken 51 via uttaket 53 kan sirkulere gjennom en ikke vist varmeveksler og returnere til lagringstanken 51 via inntaket 52 etter at riktig temperatur er oppnådd, i likhet med kjølesløyfene som er vist i forbindelse med hydratgenereringssonen 1 og kjølesonen 80.
For oversiktens skyld vil prosessen nedenfor deles opp i to trinn:
TRINN a: HYDRATGENERERING
I anlegget ifølge fig. 1 føres vann (ved 5) og gass eller annet hydratdannende, hydrokarbonholdig fluid (ved 7) til reaktorbeholderen 2 under slike trykk- og temperaturbetingelser at hydrat 12 dannes, men som nevnt slik at det ikke er vannoverskudd i beholderen. Dette kan f.eks. sikres ved at det benyttes en regulerings-sløyfe idet en detektor ved bunnen av beholderen avgir styringssignal så snart spor av vann opptrer der, og et slikt styringssignal kan kobles tilbake til styrings-enhetene 11 som påvirker ventilene 10. Eller det kan være forutbestemt kriterier for innstilling av de ulike ventiler slik at vann aldri vil opptre ved beholderens bunn. Et første, avkjølt, væskeformet kjølemedium, som ikke inneholder vann, f.eks. kondensat av naturgasser, tilføres reaktorbeholderen 2 i en styrt mengde og ved en styrt temperatur, ved sløyfene 16, 24, 13, 14 slik at temperaturen i reaktorbeholderen 2 holdes innenfor det hydratdannende område sett i relasjon til trykket som foreligger i reaktorbeholderen. Mengdeforholdet mellom tilført vann ved 5; det avkjølte første kjølemedium som tilføres, og gassen som tilføres ved 7, reguleres eller styres, som allerede antydet, slik at alt vann som tilføres reaktorbeholderen 2 omdannes til hydrat. Det første kjølemediet som oppvarmes gjennom hydratdannelsen eller i hvert fall en del av dette, skilles om nødven-dig, f.eks. ved filtrering, ut fra det dannede hydrat (eller behandles eventuelt sammen med hydratet), ledes ut av reaktorbeholderen 2 ved 20 og avkjøles i den ut-vendige varmeveksler 24, hvorpå dette første kjølemediet resirkuleres via forbindelsene 13 og 14 tilbake til reaktorbeholderen 2 for ytterligere nedkjøling av innholdet av reaktorbeholderen fortrinnsvis ved direkte kontakt med produktet deri. Hydratet 12 vil allerede på dette stadium i prosessen foreligge som en partikkelformet blanding eller suspensjon av "tørt" hydrat, det vil si hydrat uten forekommende fritt vann, og det nevnte første kjølemedium som altså heller ikke omfatter vann. Temperaturen på denne blandingen eller dette mellomprodukt, ligger et sted mellom temperaturen til det avkjølte første kjølemediet og temperaturgrensen eller likevektsgrensen for hydratdannelse ved det aktuelle driftstrykk som råder i reaktorbeholderen 2. Nor-malt vil trykket under hydratgenereringsprosessen være høyt, f.eks. 60 bar. Og alle tanker, rør og styrings-komponenter må selvsagt være dimensjonert for å tåle slike trykk.
TRINN b: HYDRATKJØLING
Når mellomproduktet er blitt overført til kjøletanken 80 via forbindelsen 8 og den styrbare ventilen 9, foretas en videre nedkjøling ved hjelp av en utvendig kjøle-sløyfe 82,88,85,87,86,96 for et andre kjølemedium. Det første kjølemedium i mellomproduktet som er dannet i trinn a, skiftes ut, helt eller delvis, med et andre enda kaldere andre kjølemedium. Det andre, kaldere kjølemedium har fortrinnsvis en slik temperatur og tilføres i en slik mengde at hydratet vil holde seg stabilt helt ned til atmosfæretrykk, det vil si ca. 1 bar a. Dermed oppnås et andre mellomprodukt, som omfatter tørt gasshydrat i partikkelform og avkjølt, vannfritt kjølemedium (eventuelt en blanding av det første og det andre kjølemedium), overføres via forbindelsen 90 og ventilen 91 til lagringstanken 51 og lagres nedkjølt, fortrinnsvis ved atmosfæretrykk. Mengdeforholdet mellom dette kjølemediet og partikkelformet - hydrat holdes lavt, dog ikke lavere enn at en viss andel av kjølemediet lar seg fjerne fra dette andre mellomprodukt for sirkulasjon og kjøling. Dette er på fig. 1 antydet ved at lagringsbeholder 51 mottar det andre mellomprodukt via forbindelsen 90 og ventilen 91, mens deler av det andre kjølemediet kan resirkuleres og temperaturstyres via utløp 53, inntak 52 og en ikke vist varmeveksler. Det andre kjølemediet kan eventuelt ha samme eller en likeartet sammensetning som det første kjølemediet, slik at bare temperaturene adskiller disse to medier. Men de to kjølemediene kan også ha forskjel-lig sammensetning. Særlig skal nevnes at ett eller begge medier kan omfatte hydratdannende komponenter.
Prosessen som er omtalt svært kortfattet ovenfor, vil nedenfor bli forklart mer detaljert med utgangspunkt i to utføringsformer, vist henholdsvis i fig. l og fig. 2.
Ved et enkelt produksjonsanlegg kan det benyttes hoved-komponenter som alle er vist i fig. 1, nemlig reaktorbeholderen 2, kjøletanken 80 og lagertanken 51.
Hydratdannende hydrokarbon (fortrinnsvis hovedsakelig i gassform) føres inn i reaktorbeholderen 2 gjennom ledningen 7, mens vann tilfores gjennom ledning 5. Mengden av vann som tilfores styres, og begrenses i avhengighet av andre para-metre slik som trykk og temperatur; slik at fortrinnsvis alt tilført vann omdannes til hydrat i reaktorbeholderen2. I denne forbindelse vises til likevektbetingelsene i formlene 3 og 4 ovenfor. Hydratet dannes, dersom vannet forstøves inn gjennom dysene 6, som små, krystallinske partikler som daler ned i beholderen 2, lik snøfnugg. Bort-transportering av varme-energi som frigjøres under hydratdannelsen, skjer ved direkte innsprøyting av det første kjølemedium, fortrinnsvis kondensat, som i kald tilstand tilføres gjennom en ledning 13 og fortrinnsvis også gjennom en sprededyse 17 i reaktorbeholderen 2, eventuelt også gjennom en ledning 14, som munner ut nær bunnen av reaktorbeholderen 2. Det kan nevnes at gass og vann kan føres sammen på en annen måte, idet små gass-bobler kan bobles opp gjennom et vannbad. Det essensielle er at vann og gass står i direkte kontakt med hverandre, har stor felles overflate og gis lang reaksjonstid. I begge disse eksempler er derfor høyden på beholderen 2 viktig. Jo høyere beholder, jo lenger reaksjonstid kan oppnås.
Oppvarmet kjølemedium dreneres eller trekkes ut av reaktorbeholderen 2 gjennom et rør 20, og kjøles i en varmeveksler 24 før det returneres til reaktorbeholderen 2 via rørene 13 og/eller 14. Det første kjølemedium som tilføres reaktorbeholderen 2, kan, om ønsket, inneholde en fraksjon lette hydrokarboner som sammen med den tilførte gass kan omsettes til hydrat når det kommer i kontakt med vann.
Det dannes dermed en suspensjon eller "slurry" av hydrat og et flytende første kjølemedium ved bunnen av reaktorbeholderen 2. Blandingen vil ha en relativt høy temperatur, f.eks. 10-15°C, men vil ikke inneholde fritt, uomsatt vann. At denne blanding, som kan betegnes som et første mellomprodukt, ikke inneholder noe fritt vann, sikres både ved at tilført vannmengde styres og/eller begrenses som forklart, og eventuelt også ved at det tilførte første kjølemediet inneholder noen hydratdannende komponenter som vil sørge for at eventuelt forekommende små restmengder fritt vann også omsettes til hydrat.
Etter at ønsket mengde av dette mellomprodukt er dannet 1 reaktorbeholderen 2, ledes et volum av mellomproduktet ut via røret 8 og ventilen 9 til en kjølebeholder 81 i kjøle-sonen 80. Mellomproduktets innhold av det oppvarmede, første Icjølemedium erstattes helt eller delvis av et andre, sterkt nedkjølt kjølemedium, og dette kalde andre, kjølemediet til-føres kjøletanken 81, (ved en temperatur på f.eks. -10 til - 2 0°C eventuelt enda lavere), gjennom en ledning 86 og ventilen 96. Rester av det relativt varme første kjølemedium 102, vil ved fortrengning erstattes av det andre, kalde Icjølemedium og returneres til reaktorkretsløpet 1 via rør og ventiler 92, 82, 93 og 83.
Etter nedkjøling av mellomproduktet i kjølesonen 80, ledes det via et rør 90 og en ventil 91 til en lagertank 51
hvor produktet (som nå betegnes som sluttproduktet når stabil slutt-temperatur er nådd) fortrinnsvis lagres ved en temperatur som medfører at sluttproduktet er stabilt ved atmosfæretrykk, og ved en spesifisert temperatur f.eks. -10°C eller lavere, helt ned til -40°C.
For å unngå store trykkpulser i det øvrige prosess-anlegg, bør ledningene til og fra kjøletanken 81, som er det første sted hvor et lavere trykk foreligger, utstyres med ventiler 92, 96 som kan stenges når ventilen 91 åpnes.
En noe anderledes utførelse av foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 2. Fremgangsmåten som følges blir her likevel i grove trekk den samme som allerede forklart, men anlegget blir noe enklere i utførelsen. I anlegget ifølge fig. 2 utføres både fremstilling og kjøling av hydratsuspensjonen i én og samme beholder 2'. En innsnevring 3 5 sørger, sammen med en tilstrekkelig tilførsel av et kaldt andre kjølemedium, for at den nedre del (kjølesonen 80) av reaktorbeholderen 2' hele tiden holdes fylt av et kaldt andre mellomprodukt. Et sluse-arrangement 60 sørger fortrinnsvis for at overføringen av hydratblanding fra høytrykksonen 1 (øverst i reaktorbeholderen 2') til lavtrykksonen i lagertanken 51 kan foregå uten nevneverdig generering og forplantning av trykkpulser i anlegget. Det skal bemerkes at det andre, kalde kjølemedium kan tilføres slusevolumet 65 gjennom ledningen 68 fra et lavtrykks-reservoar, ledes ut av slusevolumet 65 gjennom ledningen 69 og føres derfra f.eks. inn i kjølekretsløpet for nedre del, det vil si kjølesonen 80, av beholderen 2', via ledningen 84.
Reaktorbeholderen 2' samt tankene 81 og 51 kan med fordel ha vegger som er termisk isolert på i og for seg kjent måte.
Reaktorbeholderen 2' kan med fordel være forsynt med vanndetektorer nær bunn-nivået, for deteksjon av ansamlinger av vann, eventuelt være forsynt med et observasjonsglass for visuell observasjon av utfelling eller bunnfelling av vann. Slike detektorer kan være innrettet til å avgi signal for styring av ventiler for tilførsel av vann og/eller avkjølt hydrokarbonmedium, slik at betingelsene for fremstilling av vannfritt hydrat opprettholdes eller gjenopprettes. Eventuelt kan en operatør foreta de nødvendige korreksjoner av strøm-ningsratene etter indikasjon på forekomster av uomsatt vann ved bunnen av reaktorbeholderen2'.
Inerte gasskomponenter, det vil si gasskomponenter som ikke lar seg omdanne til hydrat under de aktuelle prosess-betingelser, såsom nitrogen, oksygen, edelgasser, hydrogen og lignende, bør tas ut av reaktorbeholderen 2 eller 2', f. eks. kan en mindre gass-strøm tas ut ved toppen 3 av reaktorbeholderen 2 gjennom et utløpsrør 22, fortrinnsvis anbragt helt øverst i reaktorbeholderen 2 eller 2'.
Rørene 5 for vanntilførsel og 13, 14 for kondensat/- kjølemedium, bør utstyres med strømningsregulatorer, f.eks. justerbare ventiler 10 eller pumper med justerbare strøm-ningsrater, og tilhørende styre-enheter 11; slik at disse strømmene kan styres slik at man oppnår hensiktsmessige mengdeforhold mellom vanntilførsel og hydrokarbontilførsel, fortrinnsvis i henhold til tidligere angitte varmebalanse.
Kjøletanken 81 kan med fordel utstyres med et termometer eller en annen temperaturføler 99som avgir et signal om temperaturen i suspensjonen eller blandingen av hydrat og hydrokarboner som finnes i tanken, samt eventuelle trykksen-sorer for avføling av trykket, slik at de utledede signalene kan påvirke styringen av fylling/kjøling og/eller tømming av kjøletanken 81 og eventuelt andre prosesstrinn. I grove trekk kan det antydes at temperaturen i hydratgenereringssonen er ca. 2-4 °C under likevekt st emperatur en for hydratgenereringen ved det rådende trykk, som her er relativt høyt, f.eks. 10-40bar. Temperaturen i kjølesonen 80 kan være ca. -10°c eller lavere, og trykket samme sted f.eks. 1 bar. I lagringstanken kan temperaturen være enda lavere, f.eks. ned til -35°C og trykket kan da være lik omgivelsestrykket.
I den beskrivelse som er gitt ovenfor, er bare de helt nødvendige komponenter nevnt og mengdeforholdene er ikke nøye presisert.
Nedenfor følger, under henvisning til fig. 3, en mer nøyaktig og fullstendig beskrivelse av et komplett anlegg for kjøling av gasshydrat med resirkulert kondensat. I forbindelse med den nedenstående beskrivelse er det tatt med en del spesifiserte tallverdier i form av beregningseksempler, som bare må betraktes som omtrentlige verdier, uten begrensende virkning på oppfinnelsens utførelse.
I den her viste hydratiseringsprosess brukes ferskvann som hydratbasis, og resirkulert kondensat som kjølemedium. Såvel hydratdannelse som produktuttak foregår kontinuerlig.
Ferskvannet kan dannes ved avsalting av sjøvann i en ferskvannsgenerator 105. Selve ferskvannsgeneratoren 105 består av én eller flere sjøvannspumper og batterier av semipermeable membraner, hvor avsaltingen foregår. Sjøvannet pumpes opp til 60 bar før føding til membranene. Ferskvannet kommer ut ved 15 bar a.
Hydratvannet fødes sammen med nedkjølt og resirkulerende kondensat ved 0°C til flere beholdere 2 som er antatt koblet 1 parallell (bare én er vist), hvor disse fødestrømmene spres jevnt utover hele volumet og kommer i kontakt med naturgass-føden som tilføres via ledningen 7, ved hjelp av dyser 6 in-stallert i taket og på sylinderveggene. Hydratdannelsen finner sted ved 60 bar a og en suspensjon eller slurry av hydrat og kondensat legger seg på bunnen av reaktorbeholderne 2 hvor temperaturen er 15°C, som her er likevektstemperaturen. Naturgassmengden som fødes til reaktorene via inntaks-røret 7 er anslått til 700.000 m<3>/døgn.
Kondensatet, som tar opp varme-energi frigjort under hydratiseringsprosessen, tappes ut av reaktorene 2, kjøles ned fra +13°-0°C i resirkulasjonskjøleren 24, som f.eks. er tilknyttet en propankjølekrets 25, og resirkuleres tilbake til reaktorene 2. Mengden av hydratiseringsvarme som nåfjernes, vil være ca. 21 MW. Resirkulasjonssløyfen drives av en resirkulasjonspumpe 21 for kondensat.
Hydratsuspensjonen 100 som representerer et mellomprodukt, tas ut i bunnen av reaktoren(e) 2 og sendes til en kjøletank 81, hvor hydratsuspens jonen 100 kjoles ned til -2 0°C. Denne nedkjølingen drives av en kald kondensatkrets 87 , knyttet til kjøletanken 81, hvor filtrert kondensat levert fra kjøletanken ved -20°C kjøles ned til -30°C i kondensat-sirkulasjons-kjøleren 87, og returneres til kjøle-tanken 81. I kjøleren 87 skjer nedkjølingen ved fordampning av propan ved -40°C. Propanstrømmen er tilknyttet en propan-kjølekrets 79, som består av en kjølekrets-kompressor og en propankondensator som kan være sjøvannsbasert. Denne kjøle-kretsen 79 kan eventuelt levere kulde, det vil si nedkjølt propan, til både resirkulasjonskjøleren 24 og kondensatkjoler en 87.
Den nedkjølte suspensjon fra kjøletanken 81 fødes til en hydrat/kondensatseparator 111, hvor sluttproduktet skilles ut i form av en hydratpasta som omfatter ca. 20 volum-% kondensat og ca. 80 volum-% hydrat, og lagres ved atmosfærisk trykk. Utskilt kondensat (ved 111) blandes sammen med påfyll-ingskondensat fra et kondensatlager 106 og med resirkulerende kondensat i kjølesløyfen 2, 24 for reaktorbeholderen, og fødes sammen til resirkulasjonskjøleren 24.
Det viste anlegg omfatter dessuten følgende komponenter som behandler de nedenfor angitte stoffer ved de opplistede betingelser:
sjøvannsinntak (ved 5) 913 m3/t
gassinntak (ved 7) 700.000 Sm<3>/d
hydratgenerator (2A) 60 bar, 13°C
uttak for sjøvann (fra 2A) 1098 m<3>/t
slurryventil (fra 2A') 673 m<3>/t, 0°C, 15 bar kjøletank (81) 15 bar
sirkulasjonspumpe (for 87) 274 kW
kondensatkjoler (87) 5350 kW, -20°C til -30°C
Det første mellomproduktet består av hydratpartikler uten forekomster av fritt, uomsatt vann, suspendert i et første kjølemedium/bærevæske som f.eks. utgjøres av et kondensat med spor av hydratdannende hydrokarboner. Mengden av hydrat kan her f .eks. være ca. 50% av det totale volum til mellomproduktet. Mellomproduktet er derfor gjerne lawiskøst. Sluttproduktet omfatter likeledes hydratpartikler. Disse partiklene er fortsatt suspendert i en bærevæske eller et andre kjølemedium. Det må bemerkes at det andre hydrokarbonmedium ikke inneholder nevneverdige deler av hydratdannende hydrokarboner, heller ikke stoffer som lett utskilles som voks eller andre flytende eller faste komponenter og selvsagt ikke fritt vann. Endelig må nevnes at mengden av hydrokarbonmediet i forhold til mengden hydrat, fortrinnsvis er mindre i sluttproduktet enn i mellomproduktet, f.eks. ca. 2 0 volum-%, slik at sluttproduktet nærmest er pastaformet. Imidlertid er søknaden ikke begrenset til disse volumforhold. Og et foretrukket volumforhold kan være 70 volum-% hydrat og 3 0 volum-% faststoffer.
Ved bruk og lagring kan hydrokarbonproduktet være relativt fast og pastaformet og kan endog kompakteres for å oppnå øket energi-innhold pr. volumenhet.
Ved transport kan produktet eventuelt uttynnes ved tilsetning av mer av det andre kjølemedium og kan da bli enda enklere å håndtere med pumper og lignende.
Anlegget kan forøvrig bygges opp på flere ulike måter. Det kan f .eks. omfatte bare én reaktorbeholder som kan arbeide satsvis selv om det for store anlegg foretrekkes at det benyttes to eller flere reaktorbeholdere 2 som er koblet i parallell og til enhver tid arbeider i ulike stadier i prosessen. Ved et anlegg med flere, parallellarbeidende reak-tortanker kan én felles eller flere separate, parallelle kjøletanker 81 benyttes selv om det er mest naturlig å la alle generatorene levere til en felles lagringstank 51. Sammensetningen av de ulike kjølemedier kan også være iden-tisk slik at bare temperaturen adskiller disse medier, selv om det foretrekkes at bare det første kjølemediet omfatter hydratdannende komponenter mens det andre kjølemediet fortrinnsvis er helt fritt for hydratdannende komponenter. Forøvrig kan alle kjølekretser som er beskrevet erstattes av tilsvarende konvensjonelle kjølekretser av andre typer.

Claims (35)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et hydrokarbonholdig produkt, som omfatter et hydrat av minst ett hydratdannende hydrokarbon, hvor de hydratdannende hydrokarboner og vann bringes sammen i en hydratgenereringssone (1) under hydratdannende trykk- og temperaturbetingelser;karakterisert vedat den varme-energi som frigjøres under hydratdannelsen fjernes ved hjelp av et første, væskeformet og vannfritt kjølemedium som bringes til å strømme gjennom hydratgenereringssonen (1) i slike mengder og med en første temperatur Tl som er så lav at hydrat dannes, men som ikke er lavere enn at det på irreversibel måte dannes kun uvesentlige mengder frosset vann; idet forholdet mellom tilført mengde vann og tilført mengde av det første kjølemedium innstilles slik at i det vesentligste alt vann omdannes til hydrat; hvorved det dannes et mellomprodukt som utgjøres av partikler av et hydrokarbonmettet og i alt vesentlig vann- og isfritt hydrat omgitt av eller suspendert i det første kjølemedium, og at mellomproduktet tilføres et væskeformet og vannfritt andre kjølemedium i en kjølesone (80) ved en andre temperatur T2som er lavere enn vannets frysepunkt, for ytterligere avkjøl-ing av mellomproduktet, for dannelse av et sluttprodukt som utgjøres av partikler av isfritt, mettet gasshydrat omgitt av eller suspendert i det første og/eller det andre kjølemedium, hvorpå sluttproduktet trykkavlastes og tas ut av kjølesonen (80) .
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat partialtrykket av de hydratdannende hydrokarboner i hydratgenereringssonen (1) er på over 15 bar, fortrinnsvis over 30 bar; og at den midlere temperatur i hydratgenereringssonen (1) holdes på et nivå som er minimum 2°C, fortrinnsvis ca. 4°C under likevektstemperaturen for dannelse/dissosiasjon av hydrat ved angjeldende partialtrykk av gassformede, hydratdannende hydrokarboner; men over vannets frysepunkt.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat mengden av hydratdannende hydrokarboner under hele genereringsprosessen i gene-reringssonen (1) holdes i overskudd i forhold til tilført vannmengde i hydratgenereringssonen (1).
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat det andre kjølemedium tilføres kjølesonen (80) i en slik mengde og ved en slik temperatur T2at hydratet nedkjøles til en temperatur T3hvor hydratet er stabilt ved et trykk som tilsvarer det omgivende lufttrykk.
5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4,karakterisertvedat hydratgenereringen og nedkjølingen av mellomproduktet gjennomføres i adskilte beholdere (2,81,'fig. 1).
6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat hydratgenereringen og nedkjølingen av mellomproduktet gjennomføres i rekkefølge i én og samme trykkbeholder (2',81' i fig. 2).
7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6,karakterisert vedat sluttproduktet etter at hydratgenereringen og nedkjølingen av mellomproduktet er gjennomført, innføres i en trykksluse (60) innrettet for overføring av sluttproduktet til en lagringstank (51 ) med lavere trykk enn driftstrykket i kjølesonen (80), fortrinnsvis omkring 1 atmosfæres trykk.
8 . Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat hydratgenereringen og nedkjølingen av mellomproduktet gjennomføres i én todelt, men sammenhengende trykkbeholder (2, fig. 2) som er utformet med en innsnevring (35) mellom den hydratgenererende sone (1) og kjølesonen (80), som begrenser utveksling/transport av kjøle-medium mellom de to sonene.
9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-8,karakterisert vedat i det minste deler av det: andre kjølemedium skilles ut fra hydratet og føres til avKjøling f.eks. i en utvendig varmeveksler (87) hvorpå det avKjølte, andre kjølemedium dels resirkuleres tilbake til kjølesonen (80), dels føres over til eller tillates å strømme inn i og blandes med det første kjølemedium i hydratgenereringssonen (1) .
10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-9,karakterisert vedat de hydratdannende hydrokarboner omfatter hydrokarbonkomponenter som inneholdes i naturgass, og da særlig metan.
11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-10,karakterisert vedat det første kjølemedium omfatter hydratiserbare hydrokarboner.
12. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-11,karakterisert vedat nedkjølingen av det andre mellomproduktet utføres i nærvær av hydratdannende hydrokarboner inntil temperaturen i hydratmassen har oppnådd en temperatur som er lavere enn vannets frysepunkt, fortrinnsvis en temperatur hvorved hydratet er stabilt.
13. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-12,karakterisert vedat destabiliserende mengder av lettflyktige komponenter som forefinnes i hydratmassen etter nedkjølingen til en temperatur hvorved hydratet i all hovedsak er stabilt, fjernes slik at det oppnås et sluttprodukt hvor hydrokarbonbæremediet har et damptrykk som ved slutt-temperaturen er lavere enn slutt-trykket.
14. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-13,karakterisert vedat forekommende ikke-hydratiserbare hydrokarboner i det første og/eller det andre kjølemedium, inneholder ingen eller bare uvesentlige mengder av komponenter som vil felles ut som et fast eller tyktflyt- ende stoff, som f.eks. voks, ved medienes laveste temperatur i prosessen.
15. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat andelen av ikke-hydratiserbare hydrokarboner i det første og/eller det andre kjølemedium, i det vesentlige utgjøres av en C5til C10-pe-troleumsfraksjon, fortrinnsvis en kondensatfraksjon.
16. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-15,karakterisert vedat prosessbetingelsene for hydratgenereringen innstilles slik at det oppnås et sluttprodukt hvor det faste, hydratholdige materialet har et gassinnhold som tilsvarer en pakningstetthet på minimum 130 Sm<3>/m<3>, fortrinnsvis på mer enn 150 Sm<3>/m<3>fast stoff, når metan anvendes som hydratdannende hydrokarbon.
17. Anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende midler (7) innrettet for tilførsel av hydratdannende hydrokarboner, - midler (5,6) innrettet for tilførsel av vann, og midler (13,14,17) innrettet for tilførsel og eventuell resirkulering av et første kjølemedium, karakterisert vedat anlegget er inndelt i 1) en hydratgenererende sone (1) som er tilknyttet de ovennevnte midler, samt midler (10) innrettet for innstilling av forholdet mellom tilført vannmengde og tilført mengde av det første kjølemedium slik at når hydratdannende hydrokarboner og vann bringes sammen i hydratgenereringssonen (1) under hydratdannende betingelser, vil i det vesentligste alt vann omdannes til hydrat, og styringsmidler innrettet for å regulere en første temperatur i den hydratgenererende sone (1) til en første temperatur T: som er over eller lik fryse-punktet til vann, men under eller lik likevektstemperaturen Tcfor dannelse/dissosiasjon av hydrat; og for å regulere trykket i den genererende sone (1),2) en kjølesone (80) som er tilknyttet midler (16,93,88,87,86,96) innrettet for tilførsel og eventuell resirkulering og kjøling av et andre kjølemedium som skal tilføres kjølesonen (80) ved en andre temperatur T2som ligger under vannets frysepunkt, og midler (90,91,51) innrettet for trykkavlastning og uttak av et sluttprodukt som omfatter partikulært, så godt som isfritt hydrat suspendert i et flytende, men vannfritt hydrokarbonmedium som omfatter rester av det første og/eller det andre kjøle-medium.
18. Anlegg ifølge krav 17, karakterisert vedat det dessuten omfatter midler (8,9) som er innrettet for overføring av et mellomprodukt, som omfatter et hydrokarbonmettet og i det vesentligste vann- og isfritt hydrat suspendert i det første kjøle-medium, fra hydratgenereringssonen (1) til kjølesonen (80).
19. Anlegg ifølge krav 17 eller 18,karakterisert vedat hydratgenereringssonen (1) og kjølesonen (80) hovedsakelig består av to separate, trykkfaste beholdere eller tanker (2,81).
20. Anlegg ifølge et av kravene 17-19,karakterisert vedat hydratgenereringssonen (1) og kjølesonen (80) omfatter én eneste trykkfast beholder eller tank (2<1>) som i alternerende perioder er innrettet til å fungere som hydratgenereringssone (1), respektivt kjølesone (80) .
21. Anlegg ifølge et av kravene 17-20,karakterisert vedat hydratgenereringssonen (1) omfatter to eller flere parallelle hydratgenererende soner som omfattende hver sine trykkfaste beholdere og inn- rettet til å arbeide samtidig, men i sine egne, tidsf orsk jøv-ne prosess-sykluser.
22. Anlegg ifølge et av kravene 17 eller 18,karakterisert vedat hver hydratgenereringssone (1) og kjølesone (80) omfatter én eneste trykkfast beholder eller tank (2<1>) hvor beholderen eller tankens øvre del er innrettet til å fungere som hydratgenereringssone (l) og den nedre del er innrettet til å fungere som kjølesone (80) .
23. Anlegg ifølge et av kravene 17-22,karakterisert vedat hver kjølesone (80) er tilknyttet en sluse (60) innrettet for overføring av sluttproduktet til en lagrings/bruks/transport-sone (50) med lavere trykk enn driftstrykket i kjølesonen (80).
24. Anlegg ifølge et av kravene 18-23,karakterisert vedat midlene (8,9,35,36) for overføring av mellomproduktet fra hydratgenereringssonen (1) til kjølesonen (80) utgjøres av en innsnevring (35,36), som er innrettet til å begrense transporten av det første kjøle-medium fra hydratgenereringssonen (1).
25. Anlegg ifølge et av kravene 17-24,karakterisert vedat det omfatter midler (31,32;97,98;55,56) innrettet for blanding og omrøring av komponentene i væskefasen i hydratgenereringssonen (l), i kjølesonen (80), og/eller i lagringssonen (50).
26. Anlegg ifølge et av kravene 17-25,karakterisert vedat midlene (87,88) til kjøling av det andre kjølemedium er innrettet til å frembringe et kaldt, andre kjølemedium i en slik mengde og med en slik temperatur T2at hydratet nedkjøles til en temperatur T3, hvor hydratet er stabilt ved omgivende lufttrykk.
27. Anlegg ifølge et av kravene 17-26,karakterisert vedat midlene for tilførsel av det første kjølemediet omfatter i og for seg kjente separate, finfordelende dyser (17).
28. Anlegg ifølge et av kravene 17-27,karakterisert vedat det omfatter midler innrettet for å separere en del av det første kjølemiddel fra mellomproduktet og/eller en del av det første og andre kjølemedium fra sluttproduktet, midler innrettet for nedkjøling av de fraseparerte mengder av kjølemiddel, samt - midler innrettet for resirkulering av det første og/eller det andre kjølemiddel, direkte avkjøling av det respek-tive produkt.
29. Hydrokarbonmettet produkt i form av et hydrat av minst ett hydratdannende hydrokarbon suspendert i en hydrokarbonholdig væske, fremstilt ifølge krav 1,karakterisert vedat produktet foreligger som suspensjon av fast, hydratholdig materiale i et flytende hydrokarbon-bæremedium ved en lagringstemperatur T4som er lavere enn vannets frysepunkt, idet det flytende hydrokarbon-bæremediet har et damptrykk som ved lagringstemperatur en er lavere enn et lagringstrykk som tilsvarer det omgivende atmosfærestrykket.
30. Produkt som angitt i krav 29,karakterisert vedat lagringstemperaturen er så lav at hydratet er stabilt ved et lagringstrykk som er tilnærmet lik det omgivende trykk,
31. Produkt som angitt i krav 29 eller 30,karakterisert vedat det samlede volum av det faste hydratholdige materialet er vesentlig høyere enn det samlede volum av hydrokarbon-bæremediet, fortrinnsvis lik eller større enn 70 volum-% av det totale volum.
32. Produkt som angitt i et av kravene 2 9 - 31, Karakterisert ved at lagringstemperaturen er lavere enn -7°C, og fortrinnsvis mellom -10°C og -35°C, og at nydrokarbon-bæremediet har et damptrykk som ved lagringstemperaturen er lavere enn ca. 1 bar.
33. Produkt som angitt i et av kravene 29 - 32, Karakterisert ved at det faste, hydratholdige materialet i produktet har et gassinnhold som tilsvarer en pakningstetthet på minimum 130 Sm<3>/m<3>, fortrinnsvis på mer enn 150 Sm<3>gass/m<3>faststoff.
34. Produkt som angitt i et av kravene 29-33, Karakterisert ved at hydrokarbon-bæremediet hovedsakelig inneholder hydrokarboner med minst 5 karbon-atomer i molekylet, fortrinnsvis en C5- til Cio-petroleums-fraksjon, særlig en kondensatfraksjon.
35. Produkt som angitt i et av kravene 29-34,karakterisert vedat det faste, hydratholdige materialet i produktet utgjøres av finfordelte hydratpartikler.
NO951670A 1995-04-28 1995-04-28 Fremgangsmåte og anlegg for fremstilling av et hydrokarbonmettet produkt, samt et produkt NO300936B1 (no)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO951670A NO300936B1 (no) 1995-04-28 1995-04-28 Fremgangsmåte og anlegg for fremstilling av et hydrokarbonmettet produkt, samt et produkt
CA 2219196 CA2219196A1 (en) 1995-04-28 1996-04-26 Method and plant for the manufacture of a hydrocarbon-saturated product as well as the product itself
PCT/NO1996/000099 WO1996034227A1 (en) 1995-04-28 1996-04-26 Method and plant for the manufacture of a hydrocarbon-saturated product as well as the product itself
GB9722663A GB2315774A (en) 1995-04-28 1996-04-26 Method and plant for the manufacture of a hydrocarbon-saturated product as well as the product itself
JP8532404A JPH11505600A (ja) 1995-04-28 1996-04-26 炭化水素で飽和した生成物の製造方法及び装置並びにその生成物
AU57053/96A AU5705396A (en) 1995-04-28 1996-04-26 Method and plant for the manufacture of a hydrocarbon-satura ted product as well as the product itself
DK122097A DK122097A (da) 1995-04-28 1997-10-27 Fremgangsmåde og anlæg til fremstilling af et kulbrintemættet produkt samt et sådant produkt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO951670A NO300936B1 (no) 1995-04-28 1995-04-28 Fremgangsmåte og anlegg for fremstilling av et hydrokarbonmettet produkt, samt et produkt

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO951670D0 NO951670D0 (no) 1995-04-28
NO951670L NO951670L (no) 1997-02-06
NO300936B1 true NO300936B1 (no) 1997-08-18

Family

ID=19898156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO951670A NO300936B1 (no) 1995-04-28 1995-04-28 Fremgangsmåte og anlegg for fremstilling av et hydrokarbonmettet produkt, samt et produkt

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JPH11505600A (no)
AU (1) AU5705396A (no)
CA (1) CA2219196A1 (no)
DK (1) DK122097A (no)
GB (1) GB2315774A (no)
NO (1) NO300936B1 (no)
WO (1) WO1996034227A1 (no)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO961666L (no) * 1996-04-25 1997-10-27 Norske Stats Oljeselskap Fremgangsmåte og system for oppfanging og lagring av lett hydrokarbondamp fra råolje
NO304483B1 (no) * 1996-04-25 1998-12-28 Norske Stats Oljeselskap FremgangsmÕte for oppfanging av lavmolekylµre, flyktige forbindelser fra hydrokarbonholdige vµsker
GB9906731D0 (en) * 1999-03-24 1999-05-19 British Gas Plc Formation,processing,transportation and storage of hydrates
EA012028B1 (ru) * 2005-12-06 2009-06-30 Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед Способ регазификации суспензии газового гидрата
WO2009047837A1 (ja) * 2007-10-09 2009-04-16 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. 混合ガスハイドレートの製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2363529A (en) * 1941-05-06 1944-11-28 Fluor Corp Fractionation of hydrate-forming hydrocarbons
US2356407A (en) * 1941-08-15 1944-08-22 Fluor Corp System for forming and storing hydrocarbon hydrates
US3514274A (en) * 1965-02-18 1970-05-26 Exxon Research Engineering Co Transportation of natural gas as a hydrate
NO172080C (no) * 1990-01-29 1993-06-02 Gudmundsson Jon Steinar Framgangsmaate for framstilling av gasshydrater og apparattil utfoerelse av samme
NO175656C (no) * 1992-06-29 1994-11-09 Norske Stats Oljeselskap Fremgangsmåte for lagring av gass, samt anlegg for gjennomföring av fremgangsmåten

Also Published As

Publication number Publication date
DK122097A (da) 1997-11-26
NO951670D0 (no) 1995-04-28
AU5705396A (en) 1996-11-18
GB9722663D0 (en) 1997-12-24
GB2315774A (en) 1998-02-11
JPH11505600A (ja) 1999-05-21
CA2219196A1 (en) 1996-10-31
WO1996034227A1 (en) 1996-10-31
NO951670L (no) 1997-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101093329B1 (ko) 해양선박의 가스공급장치 및 해양선박의가스공급장치에서의 가스공급방법
Malegaonkar et al. Kinetics of carbon dioxide and methane hydrate formation
US5536893A (en) Method for production of gas hydrates for transportation and storage
TW438718B (en) Process for making gas hydrates
EP0594616B1 (en) Method for production of gas hydrates for transportation and storage
US3126334A (en) Process and apparatus for melting
KR20010101206A (ko) 컨테이너로부터 가압 액화 천연 가스의 출하방법
EP0835406A1 (en) Method of oil and gas transportation
BRPI0419012B1 (pt) Processo para misturar gás natural com um solvente adequado para produzir líquido adequado para o transporte/armazenamento
NO300936B1 (no) Fremgangsmåte og anlegg for fremstilling av et hydrokarbonmettet produkt, samt et produkt
EP1876404A1 (en) Process for producing slush fluid and apparatus therefor
TW446800B (en) Process for unloading pressurized liquefied natural gas from containers
RU2598461C1 (ru) Установка получения аммиачной воды
JP3173611B2 (ja) 輸送及び貯蔵のためのガス水和物の製造方法
Wordu et al. Estimation of boil-off-gas BOG from refrigerated vessels in liquefied natural gas plant
US3271967A (en) Fluid handling
Seiersten et al. Top of line corrosion in gas-condensate pipelines
JP2007024198A (ja) ボイルオフガスの処理方法及び装置
NO311381B1 (no) Fremgangsmåte og apparater for fremstilling, lagring og regassifisering av et hydrokarbonprodukt, det fremstilte produktog anvendelse derav
US2859594A (en) Transfer of volatile liquids and recovery of vapors of same
Cappello Modelling the Weathering Process of Stored Liquefied Natural Gas (LNG).
CA2219244A1 (en) Method and apparatus for the manufacture of a hydrocarbon product as well as the product itself
US3077082A (en) Liquefaction of hydrogen chloride
Wieczorek et al. Optimization of gassing-up operation based on comparative analysis of two twin ethylene carriers
Włodek et al. Selected thermodynamic aspects of Liquefied Natural Gas (LNG) Pipeline Flow during unloading process