NO782394L - Framgangsmaate og anlegg for transport av reale gasser, saerlig jordgass - Google Patents

Description

. Framgangsmåte og anlegg for transport, av re«£Le gasser, særlig jordgass.

Oppfinnelsen vedrører en framgangsmåte og et anlegg for transport av reelle gasser, særlig jordgass, over lange strekninger ved hjelp av en rørledning som består av avsnitt som er koblet etter hverandre, mellom hvilke det er anbragt kompressorstasjoner for å utjevne trykktapet i det forutgående ledningsavsnitt.

Ved en kjent fjerngassledning utgjør trykket for eksempel

ved begynnelsen av hvert rørledningsavsnitt omtrent 75 bar og ved enden av det omtrent 120 km lange ledningsavsnittet omtrent 50 bar. Forut for innløpet i det neste røravsnitt blir gasstrylk-et ved hjelp av totrinns radialkompressorer, som blir drevet av gassturbiner, igjen øket til 75 bar. Transporten skjer etter avgivelsen av kompressjonsvarme til kjølevann omtrent ved om-givelsestemperatur, da ledningene ligger i det omgivende jords-monn uten varmeisolasjon eller med den lave isolasjon som dannes av belegg for korrosjonsbeskyttelse. Ved beregningene blé det hittil generelt antatt, at transporten under disse forhold for-løper isoterm, da det under transporten altså ikke oppstår vesent-lige temperaturendringer i gassen.

Slike rørledningsanlegg med kompressorstasjoner er meget . kostbare, og det såvel i anlegg som i drift, da den energi som kreves i hver kompressorstasjon utgjør en betydelig del av den transporterte energimengde.

Under disse forhold har det ikke manglet på funderinger over hvordan transporten av jordgass kan skje mer økonomisk, enten \ ed reduksjon av kostnadene for ledningsanleggene med alt tilbehør, eller ved lavere relative transportkostninger. Rør med større

diameter, hvormed trykktapene blir redusert og kompressorstasjcn-^ ene kan dimensjoneres tilsvarende mindre eller plasseres i støi re avstand, koster imidlertid ved de lengder som det her dreier seg ™i VP^Pntlig mpr^rrn ri p ph pt£ i kn <; f n t\ ri sr<g>run<gp>llv

et langt tidsrom.

Det er også allerede blitt vurdert (H.Laurien"Taschenbuch Ergas" Oldenburg-Verlag 1970 , s. 628 , 629), e£rgjennomføre transporten av jordgass i flytendegjort tilstand, da det dermed blir oppnådd en reduksjon av det spesifikke volum, hvilket har til følge, at transportmengden blir 2 til 3 ganger så stor som ved en gassledning med samme diameter og transportenergien som kreves blir betydelig lavere på grunn av de lavere friksjonstap. Som det går fram av den nevnte litteraturkilde, er slike rørledninger for flytende jordgass allerede tatt i bruk på korte strekninger. For ledninger over lenger strekninger på hundredevis eller tusen-vis kilometer strarider disse planer på det forhold, at et rør med en lengde på lOOkm og en diameter på 122 cm har en veggflate på omtrent 300.000 m , som må oppfattes som varmevekslerflate og som forårsaker en oppvarming av den flytende jordgass fra omgivelsene. Da en fullstendig varmeisolering ikke er mulig, blir den flytende jordgassen meget hurtig overført i dampformet tilstand, slik at det tilstrebete mål ikke kan oppnås. Som det går fram av den nevnte bok, er man i fagkretser av den oppfatning,

at en temperatursenkning ikke gir avgjørende fordeler ved transport av jordgass, dersom det innenfor en økonomisk temperatursenkning ikke skjer en flytendegjøring av gassen.

At det i fagkretser ikke blir sett noen avgjørende fordel

i transporten av kald gass, kan også føres tilbake på den nær-liggende vurdering, at gassen ved de mellomkomprimeringer som er uunngåelig ved lange rørledninger blir betydelig oppvarmet og at den temperatursenkningen av gassen som kan oppnås etter kompressorene ved hjelp av kjølevann knapt kan gå lavere enn til 293 K, slik at det blir nødvendig å bruke kjølemaskiner. Disse er ikke bare meget omfattende, men krever en energitilførsel som langt overstiger energiinnsparingen som kan oppnås ved kald transport .

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en framgangsmåte, hvormed reelle gasser, særlig jordgass, kan transporteres vesentlig rimeligere over lange strekninger. Oppfinnelsen er basert på den erkjennelse, at en rørledning uten ytre varmetilførsel for-holder seg termodynamisk som en struping. En slik strupevirkning skjer ved konstant ental^pi. Mens temperaturen til en ideell gass ikke endrer seg ved strupingen, skjer det ved strupingen av en reell gass en temperaturforandring på grunn av van der Waal'ske konesjonskrefter mellom molekylene, som også blir betegnet som Joule-Thompson-effekt. Denne effekten bevirker ved bestemte

trykk og temperaturer en betydelig avkjøling av gassen. Dette forhold blir ifølge oppfinnelsen utnyttet for en økonomisk transport av jordgass, da transportmengden ved en rørledning med gitt diameter blir ikke ubetydelig øket ved transporten ved lave temperaturer, på grunn av det lave spesifikke volum.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at

trykk og temperatur for gassen ved begynnelsen av hvert ledningsavsnitt blir valgt slik, at den temperaturreduksjon som skjer på grunn av trykkfallet i et røravsnitt blir brukt til tilbakekjøl-ing av den gass som er blitt oppvarmet ved den kompressjon som skjer ved enden av ledningsavsnitt, før den går inn i det neste rørledningsavsnitt.

Fortrinnsvis ligger trykket ved begynnelsen av hvert ledningsavsnitt mellom 75 og 150 bar og temperaturen under 263 K. Særlig gunstige forhold oppnås ved omtrent 243 K.

Ved hjelp av oppfinnelsen blir det mulig å transportere

en dypkjølt og derfor tilsvarende fortettet gass over lange strekninger uten kjøling med kjølemaskiner, idet man oppnår den ytterligere fordel, at kravene til materialstyrke i kompressoren kan reduseres på grunn av oppvarmingen av gassen før inn-løpet i kompressoren.

I strid med den vanlige oppfatning skjer det ved valg av

det riktige trykk- og temperaturområde, til tross for den frik-sjonsvarme som oppstår og varmetilførselen fra omgivelsene, ikke bare ingen oppvarming av gassen, men også en temperatursenkning, som ifølge oppfinnelsen blir utnyttet på fordelaktig måte til å kjøle av gassen som ved komprimeringen, ved hvilken den igjen blir ført tilbake til utgangstrykket, blir betydelig oppvarmet. Denne kjøling skjer fortrinnsvis i en motstrøms-varmeveksler,

som på den ene siden blir gjennomstrømmet av kald gass fra det innkommende ledningsavsnitt og på den annen side av den oppvarmete gass som strømmer fra kompressoren til det etterfølgende ledningsavsnitt. En gasskjøler som fordelaktig er anordnet mellom kompressoren og varmeveksleren fører hovedsakelig kompressjonsvarmen til vann eller luft og avkjøler gassen til en mellomtemperatur, hvor-fra<fen deretter i motstrøms-varmeveksleren blir avkjølt til den ønskete innløpstemperatur i det følgende ledningsavsnitt.

For å oppnå denne temperatursenkning, må starttrykket og -temperaturen i hvert røravsnitt velges slik, at varmetilførsel-en fra omgivelsene blir overkompensert. Denne varmetilførsel er avhengig av rørets varmeisolering. Denne isoleringen blir, ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen, dimensjonert slik at varme-tilførselen er lavere enn halvparten av den entalxpimengde som ville være nødvendig, for å gjøre temperatursenkningen tilbakegående.

For å kunne gjøre ledningsavsnittene så lange som mulig og derved kunne greie seg med få kompressorstasjoner på en gitt strekning og med gitt rørdiameter, er det hensiktsmessig å

bruke kompressorer som gir et trykkforhold mellom utgangstrykk og inngangstrykk på minst 1.8. Dette trykkforholdet blir for eksempel oppnådd ved hjelp av en to-eller fortrinnsvis tretrinns-radialvifte.

Da trykktapene pr. kilometer som kjent stiger ved synkende trykk, er det hensiktsmessig, å utforme hvert ledningsavsnitt med tverrsnitt som øker med lengden. Dette kan for eksempel oppnås ved trinnvis økning av rørdiameteren eller ved at. det fortrinnsvis i den siste tredel av ledningsavsnittet er koblet flere rør parallelt.

Det skulle være klart, at det ved den foreslåtte framgangsmåte må skje en avkjøling av gassen ved hjelp av en kjølemaskin bare forut for gassens innstrømming i det første rørlednings-avsnitt, fordi jordgassen vanligvis kommer ut av renseanlegget med omtrent 293K. Over hele resten av rørledningen blir det da ikke nødvendig med noen kjølemaskin.

Til og med kjølemaskinen foran det første ledningsavsnitt kan falle bort, når jordgassen foreligger i eller delvis flytendegjort form, slik det siste er tilfellet ved transport med tankere på lossestedet. Herunder blir væsken, som vanligvis står under atmosfærisk trykk, ved hjelp av en pumpe bragt opp på et høyere trykk, for eksempel 50 til 150 bar, og varmet i en fordamper,

for eksempel 243K.

Fordi gassen ved enden av et ledningsavsnitt allerede er meget kald og kan ha en temperatur på for eksempel 228K og lavere, kan den gjøres flytende med forholdsvis lavt ekstrautstyr. Denne forholdsregel er også egnet, når gassen blir transportert fra kilden over lang rørledning til en'havn og skal føres over i et ©Tl/

tankskip i flytendegjort form.

Anlegget kan være utformet slik at inngangstemperaturen

for gassen i hvert ledningsavsnitt er lik, at gassen altså

blir avkjølt i hver mellomstasjon med varmeveksleren til en temperatur som tilsvarer gassens inngangstemperatur i det etterfølgende ledningsavsnitt. Dermed kan det oppnås de like, ideelle forhold over hele lengden av rørledningen. Dette krever imidlertid forholdsvis store varmevekslere, særlig når disse skal være utformet som motstrøms-varmevekslere, fordi temperaturforskjellen i varmeveksleren da blir forholdsvis lav. For å

gjøre framgangsmåten mer økonomisk, særlig med hensyn til anleggs-omkostningene, kan det være.fordelaktig å utforme framgangsmåten slik at inngangstemperaturen til gassen som er avkjølt igjen ved begynnelsen av hvert ledningsavsnitt ligger høyere enn inngangstemperaturen ved det foranliggende ledningsavsnitt.

Dermed blir det oppnådd at det i varmeveksleren, henholdsvis

i hver varmeveksler, hersker en vesentlig større temperaturforskjell, slik at varmevekslerens dimensjoner kan gjøres tilsvarende mindre. På denne måten økes riktignok gasstemperaturen fra ledningsavsnitt til ledningsavsnitt. Denne trinnvise temperaturøkning trenger imidlertid ikke å redusere økonomien i gasstransporten, særlig når det velges en tilstrekkelig lav gasstemperatur ved begynnelsen av rørledningen og/eller rørledningen er forholdsvis kort, for eksempel noen 100 km lang. Selv ved lengere rørledning-er er det imidlertid mulig å bringe gassen på et lavere tempera-turnivå igjen ved en mellomkjøling forut for inngangen i et ledningsavsnitt. En slik omkjøling kan til og med skje på hver mellomstasjon, når det viser seg, at de omkostninger for varmeveksleren som innspares ved økningen av temperaturforskjellen i . varmeveksleren ligger høyere enn omkostningene for kjølingsan-legget. Denne forholdsregel er også brukbar, når gasstempera^. turen ved begynnelsen av hvert ledningsavsnitt er vesentlig lik.

En økning av temperaturforskjellen i varmeveksleren kan ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen også oppnås ved at gassen etter utgangen av et rørledningsavsnitt og forut for varmeopptaket fra gassen som skal kjøles omigjen, blir blandet sammen med en delstrøm, som blir avgrenet av den. avkjølte gassen før inngangen i det etterfølgende ledningsavsnitt og som blir avkjølt under utgangstemperaturen for gassen fra det foranliggende ledningsavsnitt.

Varmeveksleren er fortrinnsvis en motstrøms-varmeveksler, men kan i prinsippet også være en regenerativ varmeveksler.

Den ekstra varmebortførsel etter gassens utgang av en varmeveksler og før inngangen i det etterfølgende ledningsavsnitt kan skje ved hjelp av en kjølemaskin, som blir drevet med varmen fra kompressoren. Alternativt kan det brukes en ekspansjonsmaskin eller, dersom de økonomiske forhold tillater det, en strupjing, hvormed det oppnås en temperatursenkning ved hjelp av Joule-Thompson-effekten.

Alternativt kan det mellom varmeveksleren og det etterfølgende ledningsavsnitt være anordnet en ekstra kjøler, hvis kjølemedium for eksempel er en avgrenet delstrøm av den gass som kommer ut av kjøleren og som blir ført gjennom en strupning for å oppnå temperatursenkning. Når kompressoren blir drevet av en gassturbin, som får sin forbruksgass fra det foranliggende ledningsavsnitt, så kan også denne delstrøm brukes som kjølemedium, idet den før inngangen i kjøleren blir ført gjennom en ekspansjonsmaskin, en strupning eller en annen temperatur- og trykksenkende anordning, slik at det ved en trykksenking,for eksempel fra 80 bar til 3 bar,oppnås en temperatursenkning fra for eksempel 235 til 150K.

Ved den utførelsesform, hvor én delstrøm av gassen som er avkjølt igjen etter varmeuttrekking blir blandet sammen med gassen som kommer ut av det foranliggende ledningsavsnitt,

kan varmeuttrekkingen likeledes skje ved hjelp av de tidligere nevnte midler, fortrinnsvis imidlertid ved hjelp av en strupning, da det ved denne delstrømmen legges høyere vekt på anleggsomkost-ningene enn driftsøkonomien.

En avlastning og dermed en reduksjon av varmeveksleren kan også oppnås ved at gassen etter gjennomstrømming av kompressoren og en normal kjøler som drives med driftsvann, forut for inngangen i varmeveksleren også blir ført gjennom en kaldtvannskjøler, hvor kaldvannet blir oppnådd fortrinnsvis ved hjelp av varme-avgivelsen av kompressoren eller en gassturbin som driver denne.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en skjematisk gjengivelse av et første utførelses-eksempel av et rørledningsanlegg i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 viser en modifikasjon av utførelseseksempelet i fig. 1, fig. 3 viser et Ts-diagram for metan,

fig. 4 viser et diagram som angir ental^piforskjellen ved trykkforandring,

fig. 5 viser en skjematisk gjengivelse av et ytterligere utførelseseksempel av et rørledningsanlegg i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 6 viser et temperatur-entalyrpi-diagram for rørledningen

i fig. 5,

fig. 7 viser en skjematisk gjengivelse av en mellomstasjon med tilbakekjøling av gassen som går inn i et rørledningsavsnitt og innblanding av en tilbakekjølt delstrøm til gassen-som kommer ut av et rørledningsavsnitt, mens

fig. 8 viser en skjematisk gjengivelse av en mellomstasjon med tilbakekjøling av gassen med avspent forbruksgass.

Det blir først henvist til fig. 1, hvor det skjematisk er vist et første og et andre rørledningsavsnitt, henholdsvis 1

og 2, for et rørledningsanlegg ifølge oppfinnelsen. Ved dette rørledningsanlegg, blir det gått ut fra flytendegjort jordgass, som ved hjelp av tankere blir transportert til begynnelsen av en jordgassledning. Transporten til forbruker skjer gjennom en rørledning som består av seriekoblete rørledningsavsnitt, hver med for eksempel 120 km lengde, mellom hvilke det er anordnet kompressorstasjoner for- utligning av trykktapet i det forutgående rørledningsavsnitt. I fig. 1 er det vist to slike rørled-ningsavsnitt 1 og 2, mellom hvilken det er anordnet en kompressor-stasjonsom er generelt betegnet med 3. Ved dette utførelses-eksempel blir den flytende jordgassen fra en varmeisolert be-holder 4, som også kan dannes av tankerens transportrom, ved hjelp av en pumpe 5 bragt på høyt trykk, for eksempel 150 bar og tilført en fordamper 6, som er forsynt med en varmeslange 7 som blir gjennomstrømt av varmt vann som oppvarmes av en varme-kilde 8. Jordgassen forlater fordampen 6 i dampform med en temperatur på eksempelvis 243K og et trykk på 150 bar og når i denne tilstand det første rørledningsavsnitt 1. Temperaturen på dampen som kommer ut av fordamperen 6 kan også være lavere, for eksempel 223K eller 203K.

Ved enden 9 til dette ledningsavsnitt 1'har gassen på grunn av friksjonstapene et trykk på for eksempel bare 80 bar. Som det går fram av diagrammet i fig. 3, ville dette trykktap fra 150

bar til 80 bar ved en transport uten noen varmetilførsel utenfra

langs isentalpen H=13.600 J/mol føre til en temperatursenkning til omtrent 220K.

Da det imidlertid ikke er mulig å isolere ledningsavsnittet absolutt, vil utløpstemperaturen for gassen ved enden 9 til det første ledningsavsnitt 1 i praksis være omtrent 228 K. Jordgassen blir nå tilført kompressorstasjon 3, hvor den igjen blir bragt på begynnelsestrykket på 150 bar og deretter ført inn i det andre ledningsavsnitt 2. Kompressorstasjonen 3 omfatter en motstrøms-varmeveksler 10, en kompressor 11, som i eksempelet er tretrinns, og en gasskjøler 12. Gassen som kommer fra ledningen 1 strømmer med et trykk på 80 bar og en temperatur på 228K inn i varmeveksleren 10, hvor den blir oppvarmet ved varmeopptak fra gassen som er blitt oppvarmet ved kompressjonen, for eksempel.til 285K. I kompressoren 11 skjer deretter en trykkøkning fra 80 bar til 150 bar ved samtidig oppvarming av gassen til 348K. En del av denne kompressjonsvarmen blir tatt ut av gassen, for eksempel med den vanndrevne gasskjøler 12, slik at gassen går inn i varmeveksleren 10 med en temperatur på eksempelvis 298K. Temperaturforskjellen ved den varme ende av varmeveksleren 10 utgjør altså 12°, noe som muliggjør en motstrøms-varmeveksler med økonomiske dimensjoner. Gassen kommer ut av varmeveksleren 10 med 243K og går med et trykk på 150 bar inn i det andre ledningsavsnitt 2. Temperatur- og trykkforholdene ved begynnelsen av det andre ledningsavsnitt 2 er altså omtrent de samme som ved begynnelsen av det første ledningsavsnitt 1. Ved enden 13 til det andre ledningsavsnitt 2 finnes det igjen en kompressorstasjon som tilsvarer kompressorstasjonen 3, for å skaffe omtrent de samme forhold ved gassens inngang i det neste ledningsavsnitt, som ved begynnelsen av det første og det andre ledningsavsnittet.

De angitte trykk og temperaturer må bare oppfattes som eksempel. Begynnelsestemperaturen på 243K ved begynnelsen av hvert ledningsavsnitt er blitt valgt av hensyn til styrken på de materialer som har vært disponible og som kan anvendes økonomisk .

Ikke desto mindre utgjør det spesifikke volumen ved 243K

og 100 bar bare omtrent halvparten av volumet ved omgivelses-temperatur (293K) og atmosfæretrykk, slik at transportkapasiteten til en gitt rørledning blir fordoblet.

Rørledningen, som for eksempel kan bestå av niob-eller tantal- legert stål, er forsynt med en varmeisolering 14, som bør være slik dimensjonert, at varmetilstrømningen fra omgivels-

ene er mindre enn halvparten av ental>pibeløpet, som ville være nødvendig, for å gjøre temperaturreduksjon tilbakegående. En slik varmeisolering er fremdeles gjennomførbar med økonomisk akseptable midler. Den sikrer at temperatursenkningen ved enden av hvert ledningsavsnitt er tilstrekkelig til å muliggjøre en tilbakekjøling av jordgassen før innløpet til det følgende ledningsavsnitt til begynnelsestemperaturen uten kjølemaskin.

I fig. 2 er det bare vist begynnelsen av det første ledningsavsnitt la, og det er her ikke som i eksempelet ifølge fig. 1 gått ut fra flytendegjort jordgass, men fra jordgass, slik den kommer ut av et rense- eller behandlingsanlegg 15. Denne jordgassen blir for eksempel tilført en firetrinns fortetter 16 og etter gjennomstrømning av en mellomkjøler 17 til en tretrinns kompressor 18 og dermed komprimert til det ønskete trykk på for eksempel 150 bar. Gassen blir nå i en gasskjøler 19, som eksempelvis er vanndrevet, avkjølt til en temperatur på omtrent 293K og endelig avkjølt til den ønskete begynnelsestemperatur, eksempelvis på 243K, i en kjølemaskin 20. Jordgassen vil altså som i utførelseseksempelet ifølge fig. 1 gå inn i det første ledningsavsnittet med en temperatur på 243K og et trykk på 150 bar. Videretransporten av jordgassen skjer på samme måte som ved utførelseseksempelet ifølge fig. 1.

Når dette anlegg tjener til transport av jordgass til en havn, hvor gassen skal pumpes i tanker i flytendegjort form,

må det enden av det siste ledningsavsnitt kobles et anlegg som gjør gassen flytende, men dette kan på grunn av det forhold,

at gassen kommer ut med en meget lav temperatur, for eksempel 228K, være forholdsvis lite.

Fig. 3 viser det såkalte TS-diagram for metan, som foreligger med 90 volum! og mer i jordgass. TS-diagrammene for slike metanrike blandinger ligner hverandre og tillater i prinsippet de samme slutninger. De følgende eksempler er referert til rent metan.

I dette TS-diagram er forløpet for tilstandsendringen til gassen ved den foreslåtte framgangsmåte gjengitt med et eksempel: Gassen går inn i rørledningsavsnittet med et trykk på 150 bar

og en temperatur på 246K i punkt 0 og forlater det i punkt 1 med 80 bar og 228K. Dersom røret var så sterkt isolert, at gassen ikke ble tilført varme utenfra, så ville gasstilstanden endre seg langs en isentalpe (H=13.600 J/Mol) til punkt 1'. Dersom varmetilstrømningen på deri annen side var så stor, at tilstands-forandringen forløper isoterm til punkt 1" (H=15.240 J/Mol), ville det kreves en varmemengde på H=1640 J/Mol=102 J/kp.

Denne varmemengden ville altså være nødvendig, for å opp-heve temperatursenkningen fra 246K til 228K. På grunn av isoleringen er varmetilstrømningen imidlertid begrenset. Den virke-lige gasstilstand ved enden av ledningsavsnittet er antatt i punkt 1, og for å oppnå dette punktet må det tilføres istedenfor 1640 J/Mol bare 630 J/Mol, altså under halvparten. Gassen forlater dette ledningsavsnitt og går inn i kompressoranleggets mot-strøms-varmeveksler, hvor den oppvarmes langs 80 bar-isobaren fra punkt 1 til 286K (punkt 2), før den går inn i kompressoren. Ved adiabatisk kompressjon ville temperaturen ved fortetning

fra 80 bar til 150 bar økes til 335K (punkt 3'). I virkeligheten skjer en oppvarming langs en såkalt polytrop til punkt 3 til 346K. I gasskjøleren blir temperaturen senket isobar fra punkt 3 til ca. 298K (punkt 4) og derfra i varmeveksleren til 246K (punkt 0), hvilket er inngangstemperaturen til det neste ledningsavsnitt.

I fig. 4 er det vist hvordan entalipien h oppfører seg ved trykkreduksjon på 1 bar ved forskjellige temperaturer. Ved en ideell gass endrer entallpien seg ikke med trykket og den tilsvarende kurve ville falle omtrent sammen med X-aksen. Ved de temperatur- og trykkforhold som er aktuelle ved gasstransport, ved hvilke metan er en overvarmet damp, spiller de Van der Waal'ske krefter en meget stor rolle og krever betydelige energimengder for overvinnelse av tiltrekningskreftene mellom molekylene, hvilket gir seg utslag i endring i ental<pien. Kurveforløpene for de respektive temperaturparametere går jo høyere, desto lavere gasstemperaturen er. Jo høyere ental/pireduksjonen er, desto mer blir gassen avkjølt ved transporten i den isolerte rørledningen. Av fig. 4 framgår det, at de optimale forutset-ninger foreligger i det aktuelle trykkområde, når ental^pi-forandringen utgjør over 1.2 J/kp.bar.

Ved utførelseseksempelet ifølge fig. 5 er det vist en rør-ledning for transport av jordgass, som består av fem rørlednings- avsnitt 21, 22, 23, 24 og 25.Jordgassen kommer fra et behandlingsanlegg etter en jordgasskilde og blir ved hjelp av en kompressor 26 bragt på et trykk på eksempelvis 120 bar og ved hjelp av en vannkjøler 27a og en kjøler 27b som er drevet av en kjøle-maskin avkjølt til en temperatur på eksempelvis 225K. Med dette trykket og denne temperaturen går jordgassen inn i rørlednings-avsnittet 21. Ved enden av rørledningsavsnittet 21 har gassen,

på grunn av friksjonstapene, et trykk på eksempelvis 80 bar. Denne trykksenkning ville ved et varmetett rør føre til en tempera-tursenking til omtrent 210K. Da det imidlertid ikke er mulig å oppnå en absolutt isolasjon av ledningsavsnittene, vil gassen ved enden av det første ledningsavsnitt 21 i praksis være omtrent 213K. Jordgassen blir nå over en motstrøms-varmeveksler 28 til-ført en kompressor 29, hvor gassen blir bragt på et trykk på

120 bar igjen. Etter gjennomstrømning av en første kjøler 30,

som er drevet med forbruksvann (grunnvann eller vann som blir i kretsløp, og eventuelt.en andre kjøler 31, som blir drevet med kaldtvann (ca. 268-273K) eller med kjølemiddel som fordamper, trer gassen med en temperatur på omtrent 218K inn i varmeveksleren 28 og forlater den med en temperatur på 230K. Denne temperaturen ligger 5° høyere enn innløpstemperaturen

for gassen i ledningsavsnittet 21. Temperaturforskjellen i varmeveksleren 28 utgjør her 17°, slik at dimensjonene på denne varmeveksleren 28 kan holdes forholdsvis små. Gassen trer altså med et trykk på 150 bar og en temperatur på 230K inn i ledningsavsnittet 22. Ved enden av ledningsavsnittet 22 vil gassen ha et trykk på 80 bar og en temperatur på 218K. Som i mellomstasjonen foran vil gassen som kommer ut av ledningsavsnittet 22 bli ført gjennom en motstrøms-varmeveksler 28a til en kompressor 29a, hvor den igjen blir bragt på et trykk av 120 bar. Etter gjennomstrøm-ningen av en kjøler 30a, som er drevet med bruksvann, trer gassen inn i varmeveksleren 22a og forlater denne med en temperatur på 235K. Gassen har ved enden av ledningsavsnittet 23 igjen et trykk av 80 bar, mens temperaturen er sunket til 223K. Etter økning av trykket i kompressoren 29b og tilbakekjøling i kjøleren 30 b og i varmeveksleren 28b, går gassen med et trykk på 120 bar og en temperatur på 240K inn i ledningsavsnittet 24, hvorfra den kommer ut med et trykk på 80 bar og en temperatur på 227K. I den mellomstasjon som nå følger blir gassen med en kompressor 29c igjen

bragt opp på utgangstrykket på 120 bar og ved hjelp av kjøleren 30c og varmeveksleren 28c bragt på en temperatur på 245K, slik at det også her foreligger en høy temperaturforskjell på 18° i varmeveksleren 28c. Da denne temperatur er forholdsvis høy for en økonimisk transport av jordgassen i det etterfølgende ledningsavsnitt 25, blir det mellom varmeveksleren 28c og begynnelsen av ledningsavsnittet 25 anordnet en ekstra kjøler 32, som for eksempel drives av en kjølemaskin som henter energi fra kompressorens 29c avgitte varme og hvor temperaturen på gassen igjen reduseres til for eksempel 225K, før den slippes inn i ledningsavsnittet 25.

Kaldtvannskjøleren 31 i den første mellomstasjon er ikke ubetinget nødvendig, men den reduserer imidlertid dimensjonene på varmeveksleren 28. En slik kaldtvannskjøler kan også brukes i de andre mellomstasjonene. Etterkjøleren 32 er i utførelseseksemp-elet i fig. 4 anordnet foran det femte ledningsavsnitt 25. Den kan imidlertid utelates, når det foreligger tilsvarende temperatur-forhold, eller ved behov anordnes ved en tidligere mellomstasjon eller til og med i hver mellomstasjon.

I fig. 5 er ledningsavsnittene 21 til 25 tegnet like lange.

I virkeligheten blir ledningsavsnittene med økende temperatur kortere, når trykkfallet i hvert avsnitt skal være like stort.

Trykk- og temperaturforholdene til den rørledning som er

vist i fig. 5 er illustrert i diagrammet i fig. 6, idet tilstanden (temperaturen T og entallpien H) ved begynnelsen av hvert ledningsavsnitt er betegnet med ...A^og ved enden av hvert avsnitt med E^... E^.

Tilbakekjølingen av gassen med kjøleren 32 forut for inngangen i avsnittet 25 skjer fra punktet B (tilstanden ved utgangen av varmeveksleren 28c) langs 120 bar-linjen til punkt A5, hvis ko-ordinater er identisk med koordinatene til A-^.

Tilstanden EQ ville foreligge ved enden av avsnittet 21, dersom røret var varmetett, da gassens avspenning ville skje langs en isentalpe. Størrelsen på den vannrette avstanden til punktet B^ t fra vertikalen A1-EQ utgjør den antatte entali-piVinst ved innstrømmingen av varme utenfra gjennom rørisoleringen.

En ytterligere forholdsregel for å redusere dimensjonene på varmeveksleren 28 ... 28c ved økning av temperaturforskjellen i varmevekslerne består i å senke temperaturen til gassen som strøm-mer inn i varmevekslerne fra det foranliggende ledningsavsnitt.

En enkel mulighet for dette er vist i fig. 7. Her blir gassen

som kommer ut av ledningsavsnittet 21' forut for inngangen i varmeveksleren 28<*>gjennom en grenledning 33 og en streket inn-tegnet ledning 35 blandet med en delstrøm som blir avgrenet fra den tilbakekjølte gass som kommer ut av varmeveksleren 28'. Denne delstrøm strømmer gjennom en strupning 34 i grenledningen 33.

Denne strupningen 34 forårsaker på grunn av Joule-Thompson-effekten en temperatursenkning i delstrømmen, slik at denne blir tilsatt gassen som kommer ut av ledningsavsnittet 21' med en lavere temperatur.

På grunn av den større temperaturforskjell på for eksempel

25° kan varmeveksleren 28' gjøres betydelig mindre, sammenlignet med utførelseseksempelet i fig. 5.

Istedenfor strupningen 34 kan det også brukes en kjølemaskin når dette er hensiktsmessigere av økonomiske grunner.

En ytterligere mulighet som er antydet i fig. 7, for økning

av temperaturforskjellen i varmeveksleren 28', er anordningen av en kjøler 36 mellom varmeveksleren 28' og begynnelsen av det etter-følgende ledningsavsnitt 22'. Denne kjøleren 36 blir tilført den avgrenete delstrøm etter-gjennomstrømningen av strupningen 34.

Ved denne tilbakekjøling av gassen kan gassens innløpstemperatur

i varmeveksleren 28' fra kompressoren 29' ligge høyere enn ved utførelseseksempelet ifølge fig. 5, slik at temperaturforskjellen i varmeveksleren blir økt og dens dimensjoner redusert.

Ved utførelseseksempelet ifølge fig. 8, er det som i fig. 7, anordnet en kjøler 39 mellom varmeveksleren 28" og det etter-følgende ledningsavsnitt 22". Kompressoren 29" blir herunder drevet av en gassturbin 37, som får sin drivgass fra det foranliggende ledningsavsnitt 21". Denne drivgassen blir først ført gjennom en ekspansjonsmaskin 38, hvor trykket blir redusert fra for eksempel 80 bar til 3 bar, samtidig som temperaturen blir redusert fra for eksempel 230K til 150K. I denne tilstanden blir den delvis flytendegjorte drivgassen ført gjennom en ledning 40

til kjøleren 39, hvor den avkjøler gassen som kommer fra varmeveksleren 28" under varmeopptak. Deretter når gassen, som nå igjen har fått gassform, gjennom ledningen 41 gassturbinen 31.

Istedenfor ekspansjonsmaskinen 38 kan det i prinsippet også brukes en strupning.

Patentkrav:

1. Framgangsmåte for transport av reelle gasser, særlig jordgass, over lange strekninger ved hjelp av en rørledning som består av etter hverandre koblete avsnitt, hvorimellom det er anordnet kompressorstasjoner for utligning av trykktapet i det forangående ledningsavsnitt,karakterisert vedat trykket og temperaturen på gassen ved begynnelsen av hvert ledningsavsnitt blir valgt slik, at det på grunn av trykkfallet i røravsnittet skjer en temperatursenkning, som blir benyttet til tilbakekjøling av gassen, som er blitt oppvarmet ved kompress-sjonen, forut for inngangen i det neste ledningsavsnitt. 2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat transporten skjer ved et utgangstrykk mellom 75 og 150 bar og en utgangstemperatur under 263K, fortrinnsvis 243K. 3. Framgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat utgangstrykket og utgangstemperaturen til gassen ved innløpet i et ledningsavsnitt ligger i et temperatur-trykkområde, hvori ental^pitilveksten for hver atm. avspenning er større enn 1.2 J/kp.bar. 4. Framgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3,karakterisert vedat inngangstemperaturen til den tilbake-kjølte gassen ved begynnelsen av hvert etterfølgende ledningsavsnitt ligger høyere enn inngangstemperaturen til gassen ved begynnelsen av det foranliggende ledningsavsnitt. 5. Framgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-4,karakterisert vedat gassen forut for inngangen i det etter-følgende ledningsavsnitt blir avtrukket ekstra varme. 6. Framgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-5,karakterisert vedat gassen etter utløp av et ledningsavsnitt og før varmeopptaket fra gassen som skal tilbakekjøles blir blandet med en delstrøm som blir avgrenet av den tilbakekjølte gassen og blir avkjølt under utgangstemperaturen for gassen fra det foranliggende ledningsavsnitt. 7. Rørledningsanlegg for gjennomføring av framgangsmåten i samsvar med et eller flere av kravene 1-6,karakterisert veden motstrøms-varmeveksler (10, 28) som på den ene siden er anordnet mellom enden (9) av et ledningsavsnitt (1, 21-24) og inngangen til kompressoren (11;29) og på den andre siden mellom utgangen fra kompressoren (II;29) og begynnelsen av det etter-følgende ledningsavsnitt. 8. Ledningsanlegg i samsvar med krav 7,karakterisert vedat det mellom utgangen fra kompressoren (11) og varmeveksleren (10) er anordnet en gasskjøler (12). 9. Ledningsanlegg i samsvar med et av kravene 7 og 8,karakterisert veden kompressor (11) som har et trykkforhold på minst 1,8. c 10. Ledningsanlegg i samsvar med et av kravene 7-9,karakterisert vedat enkelte eller alle ledningsavsnitt er forsynt med en varmeisolering (14) , som er dimensjonert slik at varmetilstrømningen er lavere enn halvparten av ental^pibeløpet som ville være nødvendig, for å tilbakeføre temperatursenkningen. 11. Ledningsanlegg i samsvar med et av kravene 7-10,karakterisert vedat enkelte eller alle ledningsavsnitt har tverrsnitt som tiltar med lengden. 12. Ledningsanlegg i samsvar med krav 11,karakterisert vedat det for tverrsnittsøkning er koblet flere rør parallelt, fortrinnsvis i den siste tredel av ledningsavsnittet. 13. Ledningsanlegg i samsvar med et av kravene 7-12,karakterisert, ved at det foran det første ledningsavsnitt er anordnet en fordamper for flytendegjort gass. 14. Ledningsanlegg i samsvar med et av kravene 7-13,karakterisert, ved at det etterdet siste ledningsavsnitt er koblet et anlegg for å gjøre gassen flytende.

15. Ledningsanlegg i samsvar med krav 7, karakte ri-

s e r t ved at det mellom en varmeveksler (28c) og et etter-følgende ledningsavsnitt (25) er anordnet en kjølemaskin (32).

16. Ledningsanlegg for gjennomføring av framgangsmåten i samsvar med krav 3,karakterisert vedat ledningen som forbinder varmeveksleren (28') med begynnelsen av det neste ledningsavsnitt (22') gjennom en grenledning (33) står i forbind-else med ledningen som forbinder enden av det forangående ledningsavsnitt (21') med varmeveksleren (28'), og at det i denne grenledning (33) er anordnet en strupning (34) for å oppnå en temperatursenkning ved hjelp av Joule-Thompson-effekten. 17. Ledningsanlegg i samsvar med et av kravene 7-16, karakterisert vedat det mellom kompressoren henholdsvis mellom hver kompressor (28) og varmeveksleren (28) er innkoblet en kjøler (30) som er drevet med bruksvann, samt en kaldtvannskjøler (31). 18. Ledningsanlegg i samsvar/med et av kravene 7-17,karakterisert vedat det mellom en varmeveksler (28') og det etterfølgende ledningsavsnitt (22') er anordnet en ekstra kjøler (36), hvis kjølemedium er en delstrøm som er avgrenet av den gass som kommer ut av kjøleren (36), idet delstrømmen blir ført gjennom en strupning (34) for temperatursenkning. 19. Ledningsanlegg i samsvar med et eller flere av kravene 7-18,karakterisert vedat kompressoren i minst en stasjon blir drevet av en gassturbin, og at det mellom varmeveksleren (28<m>) og det etterfølgende ledningsavsnitt (22") er anordnet en kjøler (39), hvis kjølemedium er en delstrøm av den gass som kommer ut av de^foranliggende ledningsavsnitt (21") , idet det i tilførselsledningen (40) for denne delstrøm til kjøler-en er anordnet en ekspansjonsmaskin (38) , en strupning eller en liknende temperatur- og trykksenkende innretning, og hvis utløps-ledning (41) fra kjøleren (39) er forbundet med gassturbinen (37).