NO312262B1 - Anlegg for ekstrahering, magnetisk kjöleinnretning, samt anvendelse av kjöleinnretningen, og en fremgangsmåte forkondensering av naturgass - Google Patents

Description

Foreliggende opprinnelse angår et anlegg og en magnetisk kjøleinnretning for ekstrahering av naturgass, og omfatter midler for avkjøling og kondensering av den ekstraherte naturgassen. Den angår også en fremgangsmåte for kondensering av en naturgass, og omfatter trinnet med avkjøling av naturgassen. Videre angår oppfinnelsen anvendelse av den magnetiske kjøleinnretningen for avkjøling og kondensering av en gass.

Anlegget er primært et anlegg for industriell ekstraksjon av naturgass, for eksempel et offshoreanlegg.

Fremgangsmåten er også tilpasset for kondensering av ekstrahert naturgass på et industrielt nivå.

Oppfinnelsen er særlig anvendelig i tilfeller der det er vanskelig eller umulig å skaffe tilveie en rørledning eller liknende for føring av den ekstraherte naturgassen direkte, i gassformig tilstand, fra utviriningsområdet til forbrukeren eller forbrukerne. I slike tilfeller blir gassen fortrinnsvis avkjølt inntil den blir kondensert, og deretter transportert i flytende tilstand fra utvmningsområdet til forbrukerne.

I henhold til den kjente teknikken blir flytende naturgass utvunnet fra naturgass ved anvendelse av kondensasjonsprosesser, absorbsjonsprosesser som benytter hydrokarbon væsker lik bensin eller kerosen som absorberingsolje, eller faststoff-sjikt absorbsjonsprosesser som anvender absorbenter som silika, molekylære sikter eller aktivert trekull. For kondensasjonsprosesser kan avkjøling bli tilveiebragt med avkjølingsenheter som ofte anvender damp-sammenpressing sykluser med propan som kjølemedium, eller ved anvendelse av ekspansjonsturbiner som både reduserer temperaturen i gassen og oppnår arbeid for anvendelse ved andre punkter i utvinning og separasj onsprosessen.

Kondensajonsprosessene er generelt foretrukket for utvinning av flytende naturgasser. Dersom tilførselsgassen er meget rik når det gjelder væsker, kan anlegg basert på enkle avkjølingssykluser bli anvendt. Når væskeinnholdet i tilførselsgassen er relativt lavt, kan anvendelse av ekspansjonsturbin være gunstig. Under betingelser som tilveiebringer et meget lavt innløpstrykk, kan Joule-Thompson ekspansjon være mer økonomisk. Lave innløpstrykk begunstiger særlig et ekspandert anlegg eller rett-avkjøling. Meget lave strørnningshastigheter krever en relativt enkel prosess og kan være gunstig for en automatisk drevet Joule-Thompson enhet.

Absorberingsolje enhetene gir den fordelen at væsker bare kan bli fjernet på bekostning av et lite trykktap i absorbsjonskolonnen. Dersom tilførselsgassen er tilgjengelig ved rørledningstrykk, er lite, om noe rekompresjon nødvendig for å innføre prosessert naturgass inn i overføringssystemet. Absorbsjon og etterfølgende absorbsjonsolje regenereringsprosess har tendens til å være kompleks, og begunstiger et enklere, mer effektivt ekspanderingsanlegg.

Slike innretninger har tendens til å bli umåtelig store og er derfor lite egnet i offshore anvendelser. På land er det vanskelig å flytte slike innretninger mellom forskjellige utvinningssteder. Kompressorinnretninger med kjent teknikk for kondensasjon av ekstrahert naturgass er derfor ikke egnet for små gassfelter der kondensasjon er nødvendig for å utnytte gassen.

Et formål med oppfinnelsen er å skaffe tilveie et anlegg for ekstrahering av naturgass hvilken omfatter midler for avkjøling og kondensering av den ekstraherte naturgassen og som kan bli laget kompakt og er derfor særlig egnet for offshoreanvendelser, små natogassutvinningsfelt på land, og i alle disse anvendelsene der naturgass blir ekstrahert som et biprodukt, for eksempel i forbindelse med ekstraksjon av olje i oljefelter på land så vel som offshore. Det er et særlig mål å redusere størrelsen og kostnadene på midlene for avkjøling og kondensering av den ekstraherte naturgassen sammenliknet med tilsvarende midler i henhold til kjent teknikk. Avkjølings- og kondensasjonsmidlene skal være av en slik type at de kan enkelt bli transportert og anvendt på båter, lastebiler, etc. og er på den måten flyttbare mellom forskjellige utvinningssteder.

Mer spesifikt er oppfinnelsen rettet mot et anlegg for ekstrahering av naturgass, omfattende midler for avkjøling og kondensering av den ekstraherte naturgassen, nevnte avkjølings- og kondenseirngsmidler innbefatter en magnetisk kjøleinnretning, idet den magnetiske kjøleinnretningen innbefatter minst et kjøleelement som innbefatter et materiale som har en forhøyet magnetokalorisk effekt, nevnte kjøleelementer er anordnet for å avkjøle naturgassen ved påføring av og fjerning av et magnetisk felt på kjøleelementet,

og som innbefatter midler for generering av et magnetisk felt anpasset til å påvirke nevnte minst ene kjøleelement, idet kjøleelementene danner en bane rundt midlene for generering av det magnetiske feltet, idet oppfinnelsen er kjennetegnet ved at midlene for generering av det magnetiske feltet er anordnet for å rotere i den hensikt cyklisk å påføre et magnetisk felt på kjøleelementene.

Det ovenfornevnte målet blir oppnådd ved hjelp av midlene i det innledningsvis definerte anlegget, hvilket er kjennetegnet ved at nevnte avkjølings- og kondenseringsmidler omfatter en magnetisk kjøleinmetning. En slik kjøleinnretning anvender et kjølemedium som ved påføring og fjerning av et magnetisk felt derpå medfører en temperaturnedgang. Temperaturnedgangen i kjølemediet utnytter fordelen med hensikten ved avkjøling av den ekstraherte naturgassen. Hovedfunksjonen til magnetiske kjøleinnretninger er kjent i seg selv, men har så langt søkerne kjenner til, ikke blitt anvendt på anlegg for ekstrahering av naturgass, men bare i forskjellig laboratorieskala anvendelser og i kjøleskap. Imidlertid har søker innsett de store fordelene som kan bli oppnådd ved anvendelse av en magnetisk kjøleinnretning for industriell skala utvinning fra naturgass kilder.

Videre omfatter oppfinnelsen en magnetisk avkjølmgsinnretning innbefattende et mangfold av kjøleelementer anordnet i serier rundt midler for generering av et magnetisk felt for påvirkning av nevnte elementer, og er kjennetegnet ved at midlene for generering av et magnetisk felt er roterbart anordnet i den hensikt å cyklisk påføre et magnetisk felt på hver av nevnte avkjølingselementer.

Den magnetiske avkjølingsinnretningen omfatter således minst et avkjølingselement som omfatter et materiale som har en forhøyet magnetokalorisk effekt, nevnte element er anbragt for å avkjøle naturgassen ved påføring av og fjerning av et magnetisk felt derpå. Nevnte element definerer et kjølemedium av den type som er nevnt over, der materialet som har en forhøyet magnetokalorisk effekt fortrinnsvis omfatter en intermetallisk legering som omfatter lantanider, slik som kvaternære lantanider, AINi intermetalliske legeringer, eller Gd-Ge-Si legeringer. Avkjølingen kan bli gjort direkte gjennom virkningen av kjøleelementet eller indirekte via en separat varmeveksler.

Anlegget omfatter også midler for generering av et magnetisk felt tilpasset til å påvirke nevnte minst ene avkjølingselement for avkjøling av naturgassen. Midlene for generering av det magnetiske feltet er fortrinnsvis tilpasset til å påvirke nevnte minst et element syklisk, og dermed gjøre det mulig å avkjøle naturgassen trinnvis ned til temperaturen der den til slutt er kondensert.

I følge oppfinnelsen omfatter avkjølings- og kondenseringsmidlene minst en varmeveksler og en ledning for føring av naturgassen til og gjennom nevnte minst ene varmeveksler. Avkjølings- og kondenseringsmidlene omfatter fortrinnsvis et mangfold av avkjølingselementer og en eller flere varmevekslere som er tilknyttet til minst et avkjølingselement. Avkjølingselementene og varmevekslerne definerer et antall avkjølingstrinn ordnet i serie og gjennom hvilke varme fra naturgassen blir ledet trinnvis via et hvilket som helst avkjølingsmedium. En effektiv avkjøling av gassen ned til dens kondenserte tilstand blir på den måten oppnådd, enten direkte ved at den blir syklisert gjennom nevnte trinn, eller ved varmeveksling med et hvilket som helst av nevnte trinn via en varmeveksling. Avkjølingselementene i de forskjellige trinnene kan bestå av forskjellige materialer eller være forskjellige på andre måter for å optimalisere ytelsen til innretningen.

I følge en utførelsesform definerer minst en av nevnte trinn en bane der naturgassen blir ledet gjennom et avkjølingselement og en varmeveksler. Kondenserings- og avkjølingsmidlene omfatter fortrinnsvis midler for føring av naturgassen som, etter et slutt-trinn ennå ikke har blitt kondensert, gjennom en varmeveksler i minst et av nevnte trinn der det er en varmeveksling mellom nevnte ikke-kondenserte gass og gassen som føres gjennom veien i det trinnet.

Alternativt eller i kombinasjon med utførelsesformen som er beskrevet over, definerer minst et av disse trinnene en bane hvori et separat avkjølingsmedium, for eksempel en separat gass, blir ledet gjennom et avkjølingselement og en varmeveksler idet det er en varmeveksling mellom naturgassen og nevnte avkjølingsmedium. Avkjølingsmediet blir således fortrinnsvis sirkulert i en serie av avkjølingselementer, minst ett for hvert trinn, og gjennom en ytterligere varmeveksler der den utveksler varme med et hvilket som helst annet medium slik som vann eller luft. I følge denne utførelsesformen blir ikke noe naturgass ledet gjennom avkjølingselementene, men isteden blir et rent avkjølingsmedium med mindre kontaminering enn i den ekstraherte naturgassen ført gjennom avkjølingselementene som dermed er utsatt for mindre forringelse enn om de hadde vært direkte utsatt for naturgassen.

Avkjølingselementene og varmevekslerne danner fortrinnsvis en bane rundt midlene for generering av det magnetiske feltet, nevnte midler er anordnet for å rotere i den hensikt å syklisk påføre et magnetisk felt på avkjølingselementene. Dermed blir det skaffet tilveie en fordelaktig, sylindrisk anordning med avkjølingselementer og varmevekslere rundt en roterende inmetning for generering av et magnetisk felt. Det er viktig for en serie med avkjølingselementer, at det magnetiske feltet blir påført sekvensielt til avkjølingselementene.

Midlene for generering av det magnetiske feltet kan omfatte en eller flere permanente eller elektromagnetiske magneter, men omfatter fortrinnsvis minst en vikling som omfatter et super-ledende materiale, nevnte vikling er tilpasset til å lede en strøm i den hensikt å generere det magnetiske feltet. På den måten kan det bli generert et sterkt og enkelt anvendbart magnetisk felt.

Det er et ytterligere mål med oppfinnelsen å skaffe til veie en fremgangsmåte for kondensering av en naturgass, omfattende trinnet med avkjøling av naturgassen. Fremgangsmåten er særlig egnet for kondensering av en naturgass i industriell skala, fortrinnsvis i forbindelse med utnyttelse av naturgass felter der små, kompakte og effektive innretninger for avkjøling og kondensering av naturgassen er ønskelig eller nødvendig i offshore anvendelser.

Målet blir oppnådd ved hjelp av den innledningsvis definerte fremgangsmåte, som er kjennetegnet ved at avkjølingen av naturgassen blir utført ved hjelp av en magnetisk avkjølingsinnretning. På den måten blir et magnetisk felt syklisk påført og fjernet fra et element som omfatter et materiale som har en forhøyet magnetokalorisk effekt, med den hensikt å generere en avkjølende effekt på naturgassen. Naturgassen blir enten ledet gjennom minst en varmeveksler og en eller flere avkjølingselementer og direkte avkjølt på den måten, eller ledet gjennom en eller flere varmevekslere knyttet til et respektivt avkjølingselement hvori et separat avkjølingsmedium sirkuleres.

I følge en utførelsesform blir gassen ledet minst en gang gjennom et mangfold med avkjølingstrinn ordnet i serie for trinnvis avkjøling av naturgassen, nevnte naturgass er gjenstand for et varmevekslmgstrinn ved hvert avkjølingstrinn. En slik fremgangsmåte tilsvarer idéen med ordning av avkjølingselementene og varmevekslerne sylindrisk rundt en anordning for generering av det magnetiske feltet som beskrevet over.

Et annet mål med oppfinnelsen er å skaffe til veie en magnetisk avkjølingsinnretning som omfatter et mangfold av avkjølingselementer anordnet i serier rundt en inmetning for generering av et magnetisk felt for påvirkning av nevnte elementer. Avkjølingsinnretningen skal være velegnet for kondensering av gasser generelt, men særlig i industriell skala. Dette målet blir oppnådd ved hjelp av en magnetisk avkjølingsinnretning som er kjennetegnet ved at midlene for generering av et magnetisk felt er roterbart anordnet i den hensikt å syklisk påføring av et magnetisk felt på hver av nevnte avkjølingselementer. Dermed kan avkjølingselementene som fortrinnsvis omfatter et materiale som har en forhøyet magnetokalorisk effekt og som er skjøre, bli holdt i en fast posisjon med et niinimum av mekanisk belastning derpå. Pålitelighet og enkelhet ved konstruksjonen til avkjølmgsinnretningen er således forbedret.

Oppfinnelsen angår også anvendelse av en magnetisk avkjølingsinnretning for avkjøling og kondensering av en gass, og den angår særlig anvendelse av den magnetiske avkjølingsinnretningen i følge oppfinnelsen for avkjøling og kondensering av en gass.

Ytterligere fordeler og trekk ved oppfinnelsen vil bli definert i de etterfølgende kravene og i følgende beskrivelse.

I det etterfølgende vil foretrukkede utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse bli beskrevet ved hjelp av eksempler til de vedlagte tegningene, der

Fig. 1 er et skjematisk perspektivriss som viser et tverrsnitt av en magnetisk

avkjølmgsinnretning i følge oppfinnelsen,

Fig. 2 er et detaljriss av en del av avkjølingsinnretningen i Fig. 1,

Fig. 3 er et skjematisk riss som viser prinsippene for trinnvis avkjøling av

naturgass i følge en første utførelsesform, og

Fig. 4 er et skjematisk riss som viser prinsippene for trinnvis avkjøling av gass i følge en andre utførelsesform i følge oppfinnelsen. Fig. 1 viser en skjematisk presentasjon av den oppfinneriske magnetiske

avkjølingsinnretningen i følge oppfinnelsen. Avkjølmgsinnretningen er særlig tilpasset til å bli benyttet i et anlegg for ekstraksjon av naturgass og i den hensikt å avkjøle og til slutt å kondensere den ekstraherte gassen. Avkjølingsinnretningen omfatter et mangfold av avkjølingselementer 1, hver av disse omfatter et materiale som har en forhøyet magnetokalorisk effekt og en eller flere kanaler for føring av et medium som skal bli avkjølt gjennom nevnte avkjølingselement. Når et magnetisk felt blir påført et slikt materiale, vil det bli oppvarmet, og når det magnetiske feltet blir fjernet, vil dets temperatur gå ned til dets initielle temperatur. Dette blir fordelaktig utnyttet i foreliggende oppfinnelse. Materialet innbefatter fortrinnsvis en lantanide. Her er en Gd-Ge-Si-legering foretrukket.

Avkjølingsinnretningen innbefatter også et middel 2 for generering av et magnetisk felt i den hensikt å påvirke avkjølingselementene 1. For å oppnå en avkjølmgsinnretning som er så kompakt og effektiv som mulig, er avkjølingselementene 1 anordnet i serier, og inneslutter middel 2 for generering av det magnetiske feltet, idet sistnevnte er anordnet roterbart i den hensikt for syklisk og sekvensielt påføring og fjerning av det magnetiske feltet til og fra hvert avkjølingselement 1. Midlet 2 kan omfatte en permanent magnet, være anordnet som en rotor i en generator, eller slik det her er foretrukket, omfatte en kjerne av magnetiserbart materiale, slik som jern, med viklinger eller spoler 3 med et super-ledende materiale ved motsatte ender av kjernen. Viklingene eller spolene er anordnet til å lede en elektrisk strøm, for dermed å definere de motsatte polene til midlet 2.

Hvert avkjølingselement 1 er utformet som en blokk eller legeme som tillater naturgassen eller et hvilket som helst annet avkjølingsmedium å strømme inn i og gjennom det. Avkjølingselementene 1 er generelt anordnet i serie, og avkjølingsinnretningen omfatter et innløp som styrer naturgassen til et første avkjølingselement 1, og et utløp 5 for ekstrahering av kondensert naturgass fra et siste avkjølingselement 1 i nevnte serie. Mellom avkjølingselementene 1 er pumper, ventiler og mulige varmevekslere anordnet for å gjøre det mulig å utføre en trinnvis avkjøling av naturgassen fra innløp 4 til utløp 5 gjennom nevnte serie med avkjølingselementer 1. I Figur 1 er slike ventiler, pumper og varmevekslere bare skjematisk vist ved blokker som er betegnet med 6.

Slik det kan sees fra Fig. 1, er avkjølingselementene forlenget og danner en del av en sylinder som omgir midlet 2 for generering av det magnetiske feltet. Nevnte middel 2 har en lengde som tilsvarer lengden på avkjølingselementene 1 i lengdevis retning av sistnevnte. Hver vikling eller spole 3 strekker seg i nevnte lengdevise retning. Rotasjonsaksen x til midlet 2 er generelt parallell med nevnte lengdevise retning og til en senterakse av sylinderen definert ved avkjølingselementene 1 og blokkene som er betegnet 6.

Et deksel eller bekledning 17 fortrinnsvis laget av elektrisk stål, jern eller jernlegeirngstråder eller annet materiale med tilsvarende magnetiske egenskaper, er anordnet rundt enheten som er omfattet av midlet 2 og avkjølingselementer 1 i den hensikt å virke som en beskytter som forhindrer at menneskelige operatører blir direkte utsatt for det sterke magnetiske feltet som blir skapt av midlet 2.

For kondensering av en naturgass i industriell skala, typisk i et anlegg for ekstrahering av naturgass, kan diameteren til sylinderen som i det minste delvis er definert med avkjølingselementene 1 være i størrelsesorden 5-10 meter, mens lengden på sylinderen kan være i størrelsesorden 10 meter. Det skal understrekes at avkjølingsinnretningen fortrinnsvis er anordnet i forbindelse med og holdt i posisjon med en ramme eller liknende under drift. Ikke desto mindre er det tydelig at en magnetisk avkjølingsinnretning av en slik størrelse har den fordel at den er mobil og er meget liten og kompakt sammenliknet med kompressoranordninger i følge tidligere kjent teknikk for avkjøling og kondensering av ekstrahert naturgass.

Fig. 2 er et noe mer detaljert riss av et snitt av den sylindriske avkjølmgsinnretningen som er vist i Fig. 1, innbefattende en ende av midlet 2 for generering av det magnetiske feltet. I Fig. 2 kan det sees at avkjølingselementene 1 innbefatter et radielt indre rom 7 og et radielt ytre rom 8 som generelt er fri for materiale 9 hvilken har en forhøyet magnetokalorisk effekt. Nevnte rom 7 og 8 er tilpasset til å virke som ledere som fører naturgassen til og fra nevnte materiale 9, men kan også bli betraktet som beholdere for oppsamling av gass i systemet. Avkjølingsmaterialet 9 er definert med et mangfold av små legemer, muligens knyttet sammen med hverandre, eller et pulver, som definerer kanaler gjennom hvilke gassen er tilpasset til å strømme, fortrinnsvis i en generell radiell retning, for eksempel som vist med piler i Fig. 2. Blokkene 6 definerer en meget skjematisk representasjon av varmevekslerne, og kan også, eller alternativt innbefatte andre elementer anordnet mellom hvert avkjølingselement, slik som pumper eller ventiler.

Midlet 2 for generering av det magnetiske feltet innbefatter viklinger eller spoler av en super-ledende leder i motsatte ender derav, en av disse er vist i Fig. 2. Nevnte viklinger eller spoler 3 er innelukket i et rom som fortrinnsvis er fylt med avkjølingsmedium, for eksempel flytende nitrogen. En kanal 10 som innbefatter vakuum er anordnet rundt nevnte viklinger eller spoler 3 og et rom i hvilket de er anordnet for å unngå termisk ledning eller konveksjon.

Fig. 3 viser en utførelsesform der avkjøUngsinmetningen i følge oppfinnelsen innbefatter et antall avkjølingselementer 1, minst en varmeveksler 11, og et mangfold av beholdere 12, alt knyttet til hverandre via et system av ledere 14 for føring av en gass gjennom innretningen. Avkjølingsinnretningen innbefatter også en beholder 13 hvori den kondenserte gassen til slutt blir oppsamlet.

Innretningen innbefatter også et mangfold av pumper 15 og ventiler 16 for utøvelse av trinnvis avkjøling av en sats med gass som går gjennom systemet med avkjølingselementer 1. Nevnte pumper 15 og ventiler 16 er operativt tilknyttet en prosess kontrollinnretning, fortrinnsvis en datamaskin som innbefatter programvare for regulering av prosessen med avkjøling og kondensering av gass i den magnetiske avkjølingsinnretningen.

Her er bare tre avkjølingselementer la - c vist. Det skal imidlertid bemerkes at i de fleste tilfeller kan et større antall avkjølingselementer 1 være nødvendig for å oppnå avkjølingseffekten som er nødvendig for kondensering av en gass.

I følge oppfinnelsen blir en første sats med gass ført inn i den magnetiske avkjølingsinnretningen via et innløp, som tilsvarer innløp 4 i Fig. 1.1 et første avkjølingstrinn, blir nevnte sats med gass sirkulert gjennom en bane som går gjennom et første avkjølingselement la og en varmeveksler 11, mens det magnetiske feltet samtidig blir påført det første avkjølingselementet la. Varmen sprer seg fra avkjølingselementet la til gassen og sprer seg deretter via varmeveksler 11 til et annet medium, for eksempel vann eller luft. Satsen med luft blir deretter oppsamlet i en første beholder 12a forbundet med nevnte bane. Deretter blir det magnetiske feltet fjernet fra det første avkjølingselementet la, og satsen med gass blir ledet gjennom det første avkjølingselement la, hvorved varme fra gassen sprer seg til avkjølingselement la på grunn av den magnetokaloriske effekten. Gassen blir således avkjølt i et første avkjølingstrinn.

Det magnetiske feltet blir nå påført et andre avkjølingselement lb, og satsen med gass blir sirkulert gjennom en bane som innbefatter det første avkjølingselementet la og det andre avkjølingselementet lb. På den måten sprer varme seg fra det andre avkjølingselementet lb til satsen med gass og til det første avkjølingselementet la. Den i noe grad oppvarmede gassen blir oppsamlet i en beholder 12b i nevnte andre bane. Ved fjerning av det magnetiske feltet på det andre avkjølingselementet lb, blir satsen med gassen ledet gjennom det andre avkjølingselementet lb, hvorved varme sprer seg fra gassen til avkjølingselementet lb, og resulterer i en ytterligere avkjøling av satsen med gass. Nå blir gassen ledet gjennom en tredje bane, som definerer et tredje avkjølingstrinn i den magnetiske avkjølingsinnretningen. Nevnte tredje bane omfatter det andre avkjølingselementet lb og et tredje avkjølingselement lc. Når det magnetiske feltet deretter blir påført det tredje avkjølingselementet lc, rett etter at det har blitt fjernet fra det andre avkjølingselementet lb, blir satsen med gass sirkulert gjennom nevnte tredje bane, hvorved gassen og det andre avkjølingselementet lb oppvarmes noe på grunn av varmespredning fra det tredje avkjølingselementet lc. Gassen blir oppsamlet i en tredje beholder 12c. Til slutt blir den tredje banen lukket, og gassen som er oppsamlet i den tredje beholderen 12c blir ledet gjennom det tredje avkjølingselementet lc idet det magnetiske feltet blir fjernet fra det avkjølingselementet lc. Etter dette siste avkjølingstrinnet, er noe av gassen i flytende tilstand, og via et utløp som tilsvarer utløpet 5 i Fig. 1, slik flytende gass blir oppsamlet og oppfanget i beholder 13. Gass som ikke har blitt kondensert blir resirkulert inn i systemet, her inn i det tredje og endelige avkjølingstrinnet, slik avkjølt gass kan, for eksempel bli blandet med en etterfølgende sats av gass og bidra til avkjøling av sistnevnte.

Fig. 4 viser en alternativ utførelsesform der et separat avkjølingsmedium, for eksempel en gass som H2, blir sirkulert gjennom et mangfold av avkjølmgstrinn i den magnetiske avkjølingsinnretningen i følge oppfinnelsen. Avkjølingsmediet kan betraktes som delt i et mangfold av separate satser som blir sirkulert i forskjellige, innbyrdes forbundede baner, og via disse spres varmen fra en første varmeveksler lia, hvori varme utveksles mellom et avkjølingsmedium og en gass som skal bli kondensert, til en endelig, andre varmeveksler 1 lb, lokalisert i motsatt ende av seriene med avkjølingstrinn, og hvori det er en varmeveksling mellom avkjølingsmediet og et annet avkjølingsmedium, slik som vann, luft, etc.

I følge oppfinnelsen blir den første satsen med avkjølingsmedium sirkulert i en bane som innbefatter et første avkjølingselement la og en andre varmeveksler 11b og blir deretter oppsamlet eller oppfanget i en første beholder 12a under anvendelse av et magnetisk felt på første avkjølingselement la. Dermed sprer varmen seg fra avkjølingselement la til avkjølingsmediet og utveksles i varmeveksler 1 lb. Når deretter det magnetiske feltet blir fjernet og påført det andre avkjølingselementet lb, blir satsen med avkjølingsmedium sirkulert gjennom en andre bane som innbefatter de første og andre avkjølingselementene la og lb. På denne måte vil avkjølingsmediet bli avkjølt trinnvis inntil det når et slutt-trinn, der det blir sirkulert gjennom en bane som innbefatter et sluttavkjølingselement lc og den første varmeveksleren lia, der varme blir utvekslet mellom avkjølingsmediet og en gass som skal bli kondensert. Gassen som skal bli kondensert blir ledet eller styrt til beholder 13 via varmeveksler 1 la. I beholderen 13, blir den kondenserte gassen oppsamlet. Gass som ikke har blitt kondensert blir resirkulert og blandet med gassen som blir ført inn i første varmeveksler lia, for derved å bidra til en for-avkjøling av gassen som leveres til varmeveksleren.

Avkjølingselementene 1 har samme funksjon og er utsatt for samme type magnetisk felt som har blitt beskrevet tidligere i beskrivelsen. Utførelsesformen i Fig. 4 kan betraktes som et lukket system, der naturgass aldri går gjennom avkjølingselementene 1, men utveksler kun varme med disse via minst en av varmevekslerne 11. Den ekstraherte naturgassen er normalt kontaminert. Kontaminantene kan muligens ødelegge og senke effekten til avkjølingselementene 1 dersom naturgassen blir ført gjennom elementene 1. Utførelsesformen i følge Fig. 4 har imidlertid den fordel at den utsetter avkjølingselementene 1 for mindre av slike kontaminanter, da avkjølingsmediet som blir anvendt i hvert avkjølingstrinn enkelt kan holdes fri for alle typer kontaminanter eller urenheter som kan skade avkjølingselementene 1.

I Fig. 4 som er en meget skjematisk representasjon av prinsippet som er beskrevet over, er det angitt et mangfold av pumpeinnretning 15, minst en for hvert avkjølingstrinn og minst en for pumping av naturgass gjennom varmeveksleren lia. Det skal imidlertid bemerkes at ytterligere anordninger av pumpeinnretninger og ventiler 16 som kan være nødvendig, ligger innenfor rekkevidden av oppfinnelsen og definerer bare forholdsregler som forventes å bli opptatt av en person med kunnskap innen fagområdet i den hensikt å regulere prosessen.

Naturligvis vil et antall alternative utførelsesformer være åpenbare for en person med kunnskap innefor fagområdet uten å avvike fra oppfinnelsens rekkevidde, slik den er definert i de vedlagte kravene som er støttet beskrivelsen og figurene.

Oppbygninger som for eksempel innbefatter kombinasjoner av prinsippene i utførelsesformene i Fig. 3 og Fig. 4 er innenfor rekkevidden av oppfinnelsen.

Den magnetiske avkjølingsinnretningen i følge oppfinnelsen innbefatter eller er operativt forbundet med en datamaskininnretning for regulering av pumpeinnretninger 15 og ventilinnretninger 16 og andre mulige operative enheter som kan bli innbefattet i et kontrollsystem for regulering av prosessen. Sensorinnretninger for måling av temperaturer og trykk i en eller flere deler av den magnetiske avkjølingsinnretningen er for eksempel fortrinnsvis anordnet som en del av et slikt kontrollsystem.

Det er imidlertid underforstått at den magnetiske avkjølingsinnretningen i følge oppfinnelsen fortrinnsvis blir anvendt for avkjøling og kondensering av et hvilket som helst medium, fortrinnsvis alle typer gasser slik som H2, men mest å foretrekke ekstrahert naturgass i et anlegg for ekstrahering av naturgass i industriell skala for anvendelse innenfor kraftområdet.

Claims (18)

1. Anlegg for ekstrahering av naturgass, omfattende midler (1,2, 3, 6, 9) for avkjøling og kondensering av den ekstraherte naturgassen, nevnte avkjølings- og kondenseringsmidler (1,2, 3, 6, 9) innbefatter en magnetisk kjøleinnretning, idet den magnetiske kjøleinnretningen innbefatter minst et kjøleelement (1) som innbefatter et materiale (9) som har en forhøyet magnetokalorisk effekt, nevnte kjøleelementer er anordnet for å avkjøle naturgassen ved påføring av og fjerning av et magnetisk felt på kjøleelementet, og som innbefatter midler (2) for generering av et magnetisk felt anpasset til å påvirke nevnte minst ene kjøleelement (1), idet kjøleelementene (1) danner en bane rundt midlene (2) for generering av det magnetiske feltet, karakterisert ved at midlene (2) for generering av det magnetiske feltet er anordnet for å rotere i den hensikt cyklisk å påføre et magnetisk felt på kjøleelementene (1).

2. Anlegg i følge krav 1, karakterisert ved at nevnte avkjølings- og kondenseirngsmidler (1, 2, 3, 6, 9) innbefatter minst en varmeveksler (11), og en ledning (14) for å føre naturgassen til og gjennom nevnte minst ene varmeveksler (11).

3. Anlegg i følge krav 2, karakterisert ved at avkjølings- og kondenseringsmidlene (1, 2, 3, 6, 9) innbefatter et antall kjøleelementer og en eller flere varmevekslere (11), nevnte ene eller flere varmevekslere (11) er forbundet med minst et avkj ølingselement (1).

4. Anlegg i følge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at avkjølingselementene (1) og varmevekslerne (11) definerer et mangfold av kjøletrinn anordnet i serier, gjennom hvilke kjøletrinn naturgassen blir ledet og trinnvis avkjølt.

5. Anlegg i følge krav 4, karakterisert ved at minst ett av nevnte trinnene definerer en bane i hvilken naturgass blir ledet gjennom et kjøleelement (1) og en varmeveksler (11).

6. Anlegg i følge krav 5, karakterisert ved at det innbefatter midler (15, 16) for resirkulering av naturgass, som etter et endelig trinn ennå ikke er blitt kondensert, til i det minste en av nevnte trinn der det er en varmeveksling mellom nevnte ikke-kondenserte gass og gassen som passerer gjennom banen til det nevnte trinn.

7. Anlegg i følge et hvilket som helst av kravene 4-6, karakterisert ved at minst et av nevnte trinn definerer en bane i hvilken et separat kjølemedium blir ledet gjennom et kjøleelement (1) og en varmeveksler (11) der det er en varmeveksling mellom naturgassen og det separate kjølemedium.

8. Anlegg i følge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at midlene (2) for generering av det magnetiske feltet består av minst en vikling (3) som innbefatter et super-ledende materiale, nevnte vikling (3) er tilpasset til å lede en strøm.

9. Fremgangsmåte for kondensering av en naturgass, innbefattende trinnet med avkjøling av naturgassen, idet avkjøling av naturgassen blir utført ved hjelp av en magnetisk kjøleinnretning, hvor et magnetisk felt blir cyklisk påført og fjernet fra et mangfold av kjøleelementer (1) som innbefatter et materiale (9) som har en forhøyet magnetokalorisk effekt i den hensikt å generere en avkjølende effekt på naturgassen, karakterisert ved at et middel (2) er anordnet for generering av et magnetisk felt, rundt hvilket middel (2) kjøleelementene (1) er roterende lokalisert i den hensikt cyklisk å påføre et magnetisk felt på avkjølingselementene.

10. Fremgangsmåte i følge krav 9, karakterisert ved at naturgassen som blir avkjølt med nevnte kjøleelementer blir ført gjennom en varmeveksler (11).

11. Fremgangsmåte i følger et hvilket som helst av kravene 9 eller 10, karakterisert ved at naturgassen blir ført minst en gang gjennom et mangfold av kjøletrinn anbragt i serier for en trinnvis avkjøling av naturgassen.

12. Fremgangsmåte i følge et hvilket som helst av kravene 9-11, karakterisert ved at ett eller flere separate avkjølingsmedier blir sirkulert gjennom et mangfold av separate kjøletrinn, som hver innbefatter et avkjølingselement (1) og at naturgassen blir ført gjennom en varmeveksler (11) i den hensikt å utveksle varme med nevnte kjølemedium eller -medier.

13. Magnetisk avkjølingsinnretning innbefattende et mangfold av kjøleelementer (1) anordnet i serier rundt midler (2) for generering av et magnetisk felt for påvirkning av nevnte elementer, karakterisert ved at midlene (2) for generering av et magnetisk felt er roterbart anordnet i den hensikt å cyklisk påføre et magnetisk felt på hver av nevnte avkjølingselementer (1).

14. Magnetisk avkjølmgsinnretning i følge krav 13, karakterisert ved at hvert kjøleelement (1) innbefatter et materiale (9) som har en forhøyet magnetokalorisk effekt og innebærer en eller flere kanaler for føring av et medium som skal bli avkjølt gjennom nevnte kjøleelement (1).

15. Magnetisk avkjøUngsinmetning i følge krav 13 eller 14, karakterisert ved at minst en varmeveksler (11) er forbundet til kjøleelementene (1).

16. Magnetisk avkjølmgsinnretning i følge et hvilket som helst av kravene 13-15, karakterisert ved at midlene (2) for generering av et magnetisk felt som innbefatter minst en vikling (3) i en leder som innbefatter et super-ledende materiale, nevnte vikling (3) er tilpasset til å lede en elektrisk strøm i den hensikt å skape et magnetisk felt som blir påført cyklisk på nevnte elementer.

17. Anvendelse av en magnetisk kjøleinnretning i følge et hvilket som helst av kravene 13 - 16 for avkjøling og kondensering av en gass.

18. Anvendelse i følge krav 17, idet gassen omfatter naturgass.