NO953797L - Fremgangsmåte og anlegg for behandling av en brönnström som produseres fra et oljefelt til havs - Google Patents

Description

Teknisk område.

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et anlegg for behandling av en brønnstrøm som produseres fra et oljefelt til havs. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for å omdanne en naturgass, spesielt en assosiert naturgass, til en syntetisk råolje via en Fischer-Tropsch-syntese, spesielt for utførelse offshore på et skip, en plattform eller annen installasjon. Oppfinnelsen angår dessuten et anlegg for utfø-relse av en slik fremgangsmåte, plassert på lett utskiftbare rammer, spesielt for installasjon på et FPSO-skip (FPSO = "Floating Production, Storage and Offloading").

Bakgrunn for oppfinnelsen.

Ved produksjon av råolje fra et oljefelt til havs foretas en separasjon av brønnstrømmen i vann, olje og gass. Naturgassen som følger med den produserte råolje i brønnstrømmen, og som gjerne betegnes "assosiert gass", må etter separasjonen hånd-teres på den ene eller den annen måte. Ofte skjer håndteringen ved brenning av gassen eller reinjisering av gassen i oljefel-tet, men den kan også føres til land for videre behandling. Brenning er blitt en uakseptabel metode for å kvitte seg med gassen, da slik brenning representerer en sløsing med stadig avtagende hydrokarbonressurser og dessuten er en kilde for luftforurensning. Reinjisering, som medfører tilleggskostnader ved r åoljeu tvinningen, vil ofte være uakseptabelt både på grunn av kostnadene og på grunn av eventuelle uheldige virk-ninger på råoljeutvinningen fra feltet. Den tredje løsning på problemet, transport av gassen vekk fra feltet, f.eks. gjennom en rørledning, for behandling i et landbasert anlegg, vil i en del tilfeller på fjerntliggende felter være en kostbar og lite hensiktsmessig løsning.

Omdannelse av en naturgass til syntesegass (CO + H2) og omdannelse av denne til syntetisk råolje ved en Fischer-Tropsch-syntese er i seg selv en velkjent prosess, som er beskrevet i en omfattende litteratur, se f.eks. G. A. Mills, "Status and future opportunities for conversion of synthesis gas to liquid fuels", Fuel Vol. 73 (8), pp. 1243-79 (1994). På slutten av 80-tallet ble prosessen gjenstand for fornyet interesse, for behandling av gass som ble ført i land fra petroleumsfelter til havs, bl.a. i Sør-Afrika og Malaysia. Så vidt oppfinnerne bak den foreliggende oppfinnelse har kunnet bringe i erfaring, er anlegg basert på Fischer-Tropsch-teknologien hittil ikke blitt installert offshore, f.eks. på plattformer, oppjekkrig-ger, FPSO-enheter (FPSO = "Floating Production, Storage and Offloading") omfattende bl.a. produksjonsskip og skytteltankere; FSU-enheter (FSU = "Floating Storage Unit"), halvt neddykkede plattformer, o.l..

I den senere tid er det blitt kjent skytteltankere som er innrettet for å kople seg opp mot undervannslastebøyer og som samtidig holder skipet forankret. Slike undervannslastebøyer danner et samlingspunkt for ett eller flere fleksible stigerør og kontrollkabler fra f.eks. et produksjonssystem på sjøbunnen. Bøyene er tilpasset til å heves og fastgjøres i et opptaksrom i det aktuelle fartøy, for å etablere et transportsys-tem for petroleumsproduktene fra systemet på sjøbunnen til f.eks. lastetanker i fartøyet.

Med utgangspunkt i denne teknikk er det i den senere tid blitt utviklet fartøyer som ved hjelp av enkle midler kan veksle mellom å operere som: a) en skytteltanker som kopler seg til en undervanns-lastebøye, b) et lagerskip som er permanent tilkoplet til en undervannslastebøye, og som samtidig har losseutstyr ved skipets akterende for å losse olje, og c) et produksjonsskip som er tilkoplet til en under-vannslastebøye som omfatter en svivelanordning.

Et fartøy av denne art, som er basert på samvirke med en neddykket, bunnforankret lastebøye som kan omfatte en svivelenhet med flere rørløp, er beskrevet i NO 940352. Fartøyet har nær sin fremre ende et neddykket opptaksrom for opptak av under-vannsbøyen og en servicesjakt som strekker seg mellom opptaksrommet og fartøyets dekk. Undervannsbøyen har en ytre oppdriftsdel som er innrettet for innføring og frigjørbar fast- gjøring i det neddykkede, nedad åpne opptaksrom i fartøyet, og en i den ytre del roterbart lagret, sentral del som er forankret til sjøbunnen og er forbundet med minst én overførings-ledning som strekker seg fra en respektiv produksjonsbrønn opp til bøyen.

Når en bøye av denne type er fastgjort i opptaksrommet i et fartøy, er fartøyet stivt festet til bøyens ytre oppdriftsdel og er dreibart om bøyens sentrale del som er forankret til sjøbunnen ved hjelp av et passende forankringssystem. Selve bøyen utgjør således et dreielegeme ("turret") om hvilket far-tøyet tillates å dreie under påvirkning av vind, bølger og vannstrømmer.

Denne bøyekonstruksjon medfører en rekke vesentlige fordeler. Bøyens sentrale del har liten diameter og liten masse, slik at det oppnås tilsvarende liten diameter på dreielegemet, dvs. bøyens ytre oppdriftsdel, og dermed liten rotasjonsmasse og rotasjonsmotstand. Tilkopling og fråkopling mellom fartøy og bøye kan utføres på enkel og rask måte, selv i dårlig vær med forholdsvis høye bølger. Videre kan bøyen forbli tilkoplet til fartøyet i nesten allslags vær, idet en rask fråkopling kan foretas dersom en værbegrensning skulle bli overskredet.

I et fartøy som er tilpasset for bruk sammen med den omtalte bøyekonstruksjon, er som nevnt opptaksrommet og den over dette anordnede sjakt hensiktsmessig anordnet i fartøyets baugparti. Dette muliggjør en forholdsvis enkel og rimelig ombygging av eksisterende fartøyer for tilpasning til et slikt bøyelas-tingssystem, for anvendelse f.eks. som skytteltankere. Kom-binasjonen av neddykket opptaksrom og en sjakt som strekker seg mellom opptaksrommet og fartøyets dekk, muliggjør dessuten et system som gir høy sikkerhet ved drift og lav risiko for forurensende utslipp.

For nærmere beskrivelse av den ovenfor omtalte bøyekonstruk-sjon og av et fartøy av ovennevnte type, kan det henvises til internasjonale patentsøknader nr. PCT/N092/00054, PCT/N092/- 00055 og PCT/NO92/00056.

En fordelaktig tilpasning av et slikt bøyelastingssystem for offshore olje- og gassproduksjon på et produksjonsskip er beskrevet i NO 922043. I den der beskrevne utførelse omfatter systemet en svivelenhet som er innrettet for å nedsenkes til eller oppheises fra en driftsstilling ved sjaktens nedre ende og for i driftsstillingen å tilkoples til et rørsystem på far-tøyet. Svivelenheten omfatter indre og ytre, innbyrdes drei-bare sviveldeler. Ved bøyens øvre ende er det anordnet en kop-lingsenhet i hvilken det aktuelle antall overføringsledninger er avsluttet, og denne koblingsenhet er innrettet for tilkopling til, henholdsvis frigjøring fra, en tilsvarende koplings-enhet på svivelenhetens underside.

I en fordelaktig utførelse av systemet er svivelenheten an-brakt på et løfte- og senkeverktøy som er glidbart montert i en føringsskinneanordning som strekker seg mellom sjaktens øvre og nedre ender. Derved kan svivelenheten med sin kop-lingsenhet på enkel måte plasseres i riktig posisjon i et kop-lingsrom ved sjaktens nedre ende. Som de mest kritiske komponenter vil svivel- og koplingsenhetene være lett tilgjenge-lige for vedlikehold eller utskifting. Tilkopling til og fråkopling fra bøyens overføringsledninger kan utføres som en ett-trinns operasjon, med automatiske stengeventiler på begge sider av koplingsenhetene. Vertikalbevegelse av svivelenheten ved til- og fråkopling opptas hensiktsmessig av fleksible rør som er montert vinkelrett på svivelenhetens akse.

En vesentlig fordel med dette system er at det gir små system-dimensjoner på grunn av bruken av den spesielle bøye som selv utgjør et dreielegeme. Dette resulterer i vektbesparelse og redusert utstyrsomfang, hvilket gir vesentlig reduserte kostnader.

Et slikt system vil kreve minimal ombygging av skytteltankere som er tilpasset for det ovenfor omtalte bøyelastingssystem, for overgang til produksjonsskip. Med et slikt produksjonsskip vil også sesongbetonte operasjoner kunne utføres, i tillegg til kontinuerlig produksjon fra marginale felter, og også prø-veproduksjon. Skipet kan f.eks. benyttes for prøveproduksjon i sommerhalvåret i en periode med eventuelt overskudd av skytteltankere.

Ved at fartøyets styrehus og dettes maskinrom er plassert i fartøyets baugparti og servicesjakten opp fra fartøyets opptaksrom er plassert like bak styrehuset vil servicesjakten befinne seg i le av styrehuset. I tillegg til den sikkerhet dette gir for mannskap som skal utføre oppdrag i sjakten opp-når man med et slikt arrangement et stort dekksareal fra den bakre del av styrehuset og bakover til det bakre dekksområde. Når fartøyet skal anvendes som produksjonsskip, vil dette område kunne benyttes for nødvendig prosessutstyr og for utstyr for brønnkontroll.

Da fartøyet skal kunne veksle mellom forskjellige virksomhet-sområder, er det å foretrekke at hele prosessanlegget er inn-delt i mindre, flyttbare moduler.

Et fartøy som ovenfor beskrevet vil være meget velegnet som bærer av et anlegg for omdannelse av assosiert naturgass til f.eks syntetisk råolje og/eller voks. Et slikt arrangement vil i tillegg medføre fordeler ved at systemet med svivelenhet også vil være velegnet for anvendelse i forbindelse med vann-injeksjon, drift av vannrenseanlegg, brønnstimulering, etc, hvilket gir en stor fleksibilitet i bruken av fartøyet. Systemet vil også være egnet for anvendelse i farvann med drivis og isfjell, idet det ved behov muliggjør rask fråkopling, uten fare for beskadigelse av den neddykkede bøye.

Som nevnt innledningsvis kjenner ikke oppfinnerne bak den foreliggende oppfinnelse til at anlegg basert på Fischer-Tropsch-teknologien er blitt installert offshore. Det er imidlertid blitt beskrevet modulære gassomdannelsesanlegg eller

-systemer for omdannelse av assosiert gass eller avsides gass til syntetisk råolje, for installasjon på skip, offshore-plattformer og andre offshore-installasjoner, se Dr. David D.J. Antia og Dr. Duncan Seddon "Exploiting New Opportunities for Cost Reduction and Addition of Value through Conversion of Offshore Gas to Crude Oil", fremlagt på SECONS 1994 (Strategy

and Economics in the North Sea), London, 28-29 November 1994.

I den ovennevnte publikasjon beskrives modulære gassomdannelsesanlegg eller -systemer som kan føyes til nye og eksisterende produksjonssystemer offshore. De modulære anlegg er an-vendelige for omdannelse av naturgass til syntetisk råolje, voks eller metanol. I publikasjonen fokuseres det spesielt på anlegg beregnet for felter som produserer fra 5 til 50 MMCF/D (0,14 - 1,42 Mill. m<3>/døgn) assosiert gass. To typer anlegg vurderes i artikkelen: (a) anlegg utformet for å trekke ut verdier av gassen, før denne reinjiseres i feltet, og (b) anlegg utformet for en fullstendig behandling av gassen ved omdannelse av denne til lettere håndterbare og verdifulle produkter, for derved å unngå å måtte brenne, reinjisere eller transportere gassen

vekk.

I begge typer anlegg omfatter prosessen to hovedtrinn: (1) naturgassen omdannes til en syntesegass bestående av en blanding av karbonmonoksid, hydrogen og karbondioksid i en enhet hvor det foretas partiell oksidasjon, og (2) syntesegassen omdannes i en Fischer-Tropsch-reaktor (FT-reaktor) til en syntetisk råolje. Prosessen angis å være en fleksibel prosess som tillater omstilling under drift til andre sluttprodukter innenfor området fra lette kondensater til mikrokrystallinsk voks.

Apparaturen for prosessens to hovedtrinn kan anbringes i sepa-rate ranunemonterte moduler eller modulgrupper. Oppbyggingen av anlegget på modulbasis oppgis å gi fleksibilitet som blant annet gir seg til kjenne ved at anleggets kapasitet kan opp-graderes eller nedgraderes etter behov, eller at anlegget kan drives med parallelle strømmer som gir ulike produkter, f.eks. syntetisk råolje, voks og metanol.

For fremstilling av en syntesegass fra naturgassen i prosessens første hovedtrinn omtales flere metoder i publikasjonen av Antia et al.. De viktigste av disse er partiell oksidasjon, dampreformering, autotermisk katalytisk reformering og kombi nert reformering. Partiell oksidasjon foretrekkes på grunn av fordeler som angis å være knyttet til prosessens virknings-grad, kostnader, fleksibilitet i valget av produktsammenset-ning, anleggets størrelse, produktutbytte, logistikk og økonomisk drift.

For fremstilling av syntetisk råolje og/eller voks i prosessens annet hovedtrinn, FT-syntesen, kan det benyttes en rekke forskjellige typer reaktor, nemlig MTFB-reaktorer, som er flerrørsreaktorer med stasjonært katalysatorsjikt (MTFB "Multitubular Fixed Bed"), reaktorer med fluidisert katalysator sjikt, reaktorer med ringformet katalysatorsjikt, slurry-reaktorer og Lindes isotermiske reaktor. Av disse foretrekkes i.h.t. Antia er al. MTFB-reaktoren, med den begrunnelse at den er velprøvet og billig og dessuten er fleksibel, idet den kan virke over et bredt temperaturområde. Om slurry-reaktoren sies det i publikasjonen at denne har vært gjenstand for omfattende forskning men ikke har slått igjennom kommersielt.

I FT-reaktoren benyttes jern-, kobolt- eller rutheniumkatalysatorer. Alle disse katalysatortyper oppgis å kunne gi produkter som i sammensetning kan varieres fra lette kondensater til tunge parafiniske oljer eller mikrokrystallinske eller parafiniske vokser.

Selv om mye av grunnlaget således er lagt for en økonomisk forsvarlig og miljøvennlig håndtering av assosiert naturgass ved omdannelse av denne til lettere håndterbare og verdifulle produkter, er det behov for forbedrede løsninger for å oppnå sikrere og mer lønnsom drift.

Ikke minst er den ovennevnte MTFB-reaktor, som Antia et al. anser å være den foretrukne reaktor for bruk i FT-syntesen, beheftet med ulemper pga. stor vekt, kostbar og komplisert konstruksjon og et smalt driftstemperaturområde. For å holde trykkfallet gjennom katalysatorsjiktet i MTFB-reaktoren aksep-tabelt må det dessuten benyttes store katalysatorpartikler, hvilket medfører diffusjonsbegrensninger. Av denne grunn og på grunn av vanskeligheter med temperaturreguleringen i reaktoren blir omsetningen av syntesegass pr. gjennomgang lavere enn ønskelig. Utskifting av katalysatoren er også komplisert med denne reaktortype, og den passer dessuten ikke for høyaktive katalysatorer.

Siktemål med oppfinnelsen.

Mot den ovenstående bakgrunn er det et siktemål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et anlegg for ombord i et skip å behandle en brønnstrøm som produseres på et oljefelt til havs, ved bruk av et skip som samarbeider med en under-vannsbøye som både skipet og stigerørene fra feltet er forankret til.

Videre er det et siktemål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for omdannelse av en naturgass, spesielt en assosiert naturgass, til en syntetisk råolje og/eller voks, hvilken fremgangsmåte egner seg for utførelse på lokaliteter med begrenset plass, f.eks. offshore på et skip, en plattform eller annen installasjon.

Det er ytterligere et siktemål med oppfinnelsen å tilveiebringe et enkelt, kompakt og driftssikkert anlegg for omdannelse av en naturgass til en syntetisk råolje og/eller voks. Spesielt er det et siktemål å tilveiebringe et slikt anlegg for omdannelse av en assosiert naturgass, plassert på rammer som kan festes lett utskiftbart til et skip, en offshore-plattform eller annen offshore-installasjon, spesielt et FPSO-skip (FPSO » "Floating Production, Storage and Offloading").

Et ytterligere siktemål er å tilveiebringe et anlegg av den angitte type som er lett omstillbart med henblikk på fremstilling av produkter med ulike spesifikasjoner, og som dessuten er lett omstillbart med hensyn til dets kapasitet.

Sammenfatning av oppfinnelsen.

I henhold til et første aspekt av oppfinnelsen tilveiebringes det nå en fremgangsmåte for ombord i et skip å behandle en brønnstrøm som produseres på et oljefelt til havs, ved bruk av et skip som samarbeider med en undervannsbøye som både skipet og stigerørene fra feltet er forankret til, idet det i skipet, på oversiden av bøyen, er anordnet en svivelenhet. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at brønnstrømmen først føres til et prosesseringsanlegg som er plassert på lett utskiftbare rammer festet til skipets dekk på hver side av en i skipets lengderet-ning sentralt plassert rørgate, at vann, olje og gass skilles fra hverandre i dette prossesseringsanlegg, at fraseparert, stabilisert olje lagres i det minste i noen av skipets tanker, og at den fraseparerte gass føres til et anlegg for omdannelse av gassen til syntetisk råolje og/eller voks, som deretter lagres i tanker i skipet, idet den syntetiske råolje eventuelt blandes med den stabiliserte olje.

I henhold til et andre aspekt av oppfinnelsen tilveiebringes

et anlegg for behandling av en brønnstrøm som produseres fra et oljefelt til havs, hvilket anlegg er anordnet for montering ombord i et skip og omfatter et prosesseringsanlegg hvor olje, gass og vann skilles fra hverandre. Anlegget er kjennetegnet ved at det også omfatter et anlegg for omdannelse av den utskilte gass til syntetisk råolje og/eller voks, og at dette omdannelsesanlegg i det minste omfatter en syntesegassenhet og en Fischer-Tropsch-enhet, og at det totale anlegg (prosesseringsanlegg og omdannelsesanlegg) er plassert på rammer som kan festes lett utskiftbart til skipets dekk.

I henhold til ytterligere et aspekt av oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte, spesielt for utførelse offshore på et skip, en plattform eller annen installasjon, for omdannelse av en naturgass, spesielt en assosiert naturgass, til en syntetisk råolje og/eller voks i to trinn, hvor (1) naturgassen omdannes til en syntesegass bestående av en blanding av karbonmonoksid, hydrogen og karbondioksid i en syntesegassenhet, og (2) syntesegassen omdannes til en syntetisk råolje og/eller voks i en Fischer-Tropsch-syntese. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at syntesegassen fra trinn (1) for utførelse av Fischer-Tropsch-syntesen innføres i en slurry bestående av væskeformige produkter, findelte katalysatorpartikler og syntesegass i en reaksjonssone i en slurryboblekolonnereaktor

(SBCR-reaktor) hvor det foretas en intern fraskillelse av de væskeformige produkter fra resten av slurryen.

En foretrukken utførelse av denne fremgangsåte går ut på at syntesegassen fra trinn (1), etter avkjøling og utskillelse av vann, innføres i bunnen av reaksjonssonen i slurryboblekolonnereaktoren, idet reaksjonssonen er anordnet både for å romme slurryen bestående av væskeformige produkter, findelte katalysatorpartikler og tilført syntesegass og for å romme et volum gass over slurryfasen, at væskeformig produkt fraskilles fra resten av slurryen ved hjelp av en filtreringsseksjon innbefattende et kammer og et filterelement som sammen avgrenser en filtratsone med et uttak for produktfiltratet, hvilket filterelementet er anordnet slik at det er i kontakt med slurryen i reaksjonssonen, at fluidkommunisering opprettes mellom filtratsonen og den del av reakssjonssonen som inneholder gassvolumet over slurryfasen, og at det opprettes en midlere trykkdifferanse over filterelementet.

I henhold til enda et aspekt av oppfinnelsen tilveiebringes et anlegg for omdannelse av naturgass, spesielt en assosiert naturgass, til en syntetisk råolje og/eller voks i to trinn, i hvilket (1) naturgassen omdannes til en syntesegass bestående av en blanding av karbonmonoksid, hydrogen og karbondioksid i en syntesegassenhet, og (2) syntesegassen fra denne enhet omdannes til en syntetisk råolje og/eller voks i en Fischer-Tropsch-enhet. Anlegget er kjennetegnet ved at Fischer-Tropsch-enheten omfatter én eller flere slurryboblekolonnereaktor er (SBCR-reaktorer) omfattende en reaktorsone anordnet for å inneholde en slurry bestående av væskeformige produkter, findelte katalysatorpartikler og syntesegass, og at reaktorene e) er anordnet for intern fraskillelse av væskeformige produkter fra resten av slurryen.

i En foretrukken utførelse av dette anlegg er kjennetegnet ved at hver reaktor omfatter: en beholder som avgrenser en reaksjonssone anordnet for å romme både slurryfasen og et volum gass over slurryfasen; innretninger for innføring av syntesegassen i slurryfasen i den nedre del av beholderen; en filtre-

ringsseksjon anordnet for å skille væskeformige produkter fra slurryfasen, innbefattende et kammer som i det minste delvis omgir beholderen, og et filterelement som sammen med kammeret avgrenser en filtratsone med et uttak for produktfiltratet, idet f ilterelementet er anordnet slik at det er i kontakt med slurryen i slurrysonen; innretninger for å opprette fluidkommunisering mellom filtratsonen og den del av reaksjonssonen som under drift vil inneholde gassvolumet over slurryfasen; og innretninger for å opprette en midlere trykkdifferanse over filterelementet.

I foretrukne utførelser er anlegget plassert på rammer som kan festes lett utskiftbart til et skip, en offshore-plattform eller annen offshore-installasjon, spesielt et FPSO-skip (FPSO = "Floating Production, Storage and Offloading").

Kort beskrivelse av tegningene.

Fig. 1 er et forenklet strømningsdiagram for en utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et skjematisk snitt gjennom en slurryboblekolonnereaktor for bruk i FT-synteseenheten ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, Fig. 3 er en perspektivskisse, delvis i snitt, av et laste- og produksjonsskip med bøyelastesystem for lasting av hydrokarboner, med plass for installasjon av et anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig 4 er en perspektivskisse av et et produksjonsskip méd et modulært anlegg ifølge oppfinnelsen montert om bord.

Nærmere beskrivelse av oppfinnelsen.

Med henvisning til den vedføyde fig. 1 skal det først i hoved-trekkene beskrives en foretrukken utførelse av en fremgangsmåte og et anlegg ifølge oppfinnelsen for omdannelse av en naturgass, spesielt en assosiert naturgass, til en syntetisk råolje og/eller voks i to trinn. En assosiert gass med et trykk på ca. 40 bar oppvarmes til ca. 400 °C og innføres i et absorpsjonstårn 1, hvor svovel, som kun vil være til stede i form av H2S, absorberes i et sjikt av ZnO-partikler. Den av-svovlede gass fra absorpsjonstårnet blandes med damp, og blan-dingen oppvarmes til ca. 500 °C og føres inn i en autoterm reformer 2. Oksygen utvunnet fra luft blandes med vanndamp og innføres ved ca. 300 °C i den autoterme reformer. I reformeren innføres likeledes en resirkulasjonsgass fra FT-syntesen, opp-varmet til ca. 300 "C. Den autoterme reformer omfatter en brenner hvor reaktantene blandes, en forbrenningssone hvor hydrokarboner forbrennes med oksygen til CO og H20, en termisk sone og en påfølgende katalysatorfylt sone hvor gjenværende hydrokarboner og vann omdannes til CO og H2, og hvor likevekten mellom CO og H20 på den ene side og mellom C02og H2på den annen side innstiller seg (vannskiftreaksjonen). Forholdet mellom reaktantene og reaksjonsbetingelsene for øvrig innstil-les slik at molforholdet mellom H2og CO i utløpet fra den autoterme reformer 2 blir i området fra 1,6:1 til 2,0:1.

Syntesegassen som tas ut fra den autoterme reformer, bråkjøles til ca. 300 °C gjennom direkte innsprøytning av vann i gassen. Syntesegassen kjøles videre i en varmeveksler, og vann fraskilles (ikke vist). Syntesegassen innføres så ved ca. 200 °C i FT-synteseenheten, som i anlegget vist på figuren utgjøres av to reaktorer 3. Bestanddelene av syntesegassen reagerer med hverandre under dannelse av hydrokarboner og vann i en ekso-term prosess. FT-reaktorene er av typen slurryboblekolonnereaktor ("Slurry Bubble Column Reactor" = SBCR), og det benyttes en katalysator på Co-basis på en aluminiumoksidbærer. Uttrykket "slurry" betegner her en trefaseblanding av faste katalysatorpartikler, flytende hydrokarboner bestående av produkter fra FT-syntesen, og gass bestående av uomsatte reaktanter og gassformige hydrokarboner dannet ved FT-syntesen.

Overskuddsvarmen fjernes ved varmeveksling med vann gjennom varmevekslerrør plassert inne i SBCR-reaktorene 3. Hydrokar-bonene vil foreligge både i gassfase og i flytende fase under reaksjonsbetingelsene, som omfatter en temperatur på ca. 230 °C. Uomsatt syntesegass og gassformig hydrokarbonprodukt tas ut på toppen av reaktorene 3. I den øvre del av reaktoren er det anordnet et filtersystem som skiller katalysatoren fra de flytende produkter.

De gassformige produkter fra reaktorene 3 kjøles (ikke vist) og innføres i en separasjonsenhet 4 hvor det skilles ut vann,

og hvor det dessuten skilles ut en væskestrøm bestående av syntetisk råolje som det ønskede produkt. En del av det utskilte vann resirkuleres til reformerens 2 innløp. En del av den ukondenserte gass som fås fra separasjonsenheten 4, resirkuleres til reformerens 2 innløp, mens resten av denne gass kan anvendes som fyrgass for oppvarmning av føden til den autoterme reformer og/eller anvendes for energiproduksjon i elektriske generatorer eller for fremstilling av ferskvann fra sjøvann. Det er også mulig å anvende deler av denne utkonden-serte gass for injiseringsformål.

De to SBCR-reaktorer 3 som er vist på figuren, er koblet i serie, men de kan også parallellkobles, hvilket er antydet ved prikkede linjer på figuren. Ved kobling av reaktorene i serie kan det være aktuelt å fjerne reaksjonsvann og væskeformige hydrokarboner (C5+) fra produktstrømmen etter den første reaktor for å forbedre virkningsgraden i den andre reaktor. Hver av reaktorene 3 kan også kjøres separat, når dette ønskes.

Enhver katalysator som egner seg for anvendelse i en Fischer-Tropsch-syntese for fremstilling av syntetisk råolje og/eller voks vil kunne benyttes i SBCR-reaktorene i anlegget ifølge oppfinnelsen, f.eks. én av de kjente jern-, kobolt-, nikkel-eller rutheniumkatalysatorer for denne anvendelse. En foretrukken katalysator er en kobolt-rhenium-katalysator på en aluminiumoksidbærer. Katalysatoren kan eventuelt også være aktivert med metall fra gruppen av sjeldne jordmetaller. Eksempelvis kan det benyttes en kobolt-rhenium-katalysator inneholdende 20 vekt% Co og 1 vekt% Re på y_a12°3- En slik katalysator er beskrevet i US patentskrift nr. 4.801.573 og kan fremstilles ved impregnering av y- Al203 med en vandig opp-løsning av Co(N03)2-6H20 og HRe04etter porefyllingsmetoden ("incipient wetness method").

Med foretrukne FT-katalysatorer er det blitt oppnådd mer enn 85% omsetning av CO pr. gjennomgang (opptil 98% er mulig), en C5+-selektivitet > 88% og en polymerisasjonssannsynlighet a i henhold til Anderson-Schultz-Flory-fordelingen på 0,9-0,95.

En kombinasjon av de foretrukne katalysatorer og de beskrevne SBCR-reaktorer gir høy C54.-selektivitet, høy omsetning av CO pr. gjennomgang, stabil aktivitet og regenererbarhet av FT-katalysatoren.

I en autoterm reformeringsprosess, slik som den benyttet i det ovenfor beskrevne anlegg ifølge oppfinnelsen, kombineres partiell oksidasjon og adiabatisk dampreformering. Produktgassen foreligger i kjemisk likevekt ved reaktorens utgangstempera-tur, som bestemmes av inngangstemperaturen og den adiabatiske temperaturøkning. Prosessen utføres i en reaktor med et stasjonært katalysatorsjikt. Autoterm reformering krever mindre utstyr enn konvensjonell dampreformering og er dessuten en fleksibel prosess som er i stand til å produsere syntesegass av ulik sammensetning, avhengig av innstillingen av driftsbetingelsene.

For fremstilling av syntesegassen fra naturgassen som tilføres anlegget, vil det imidlertid også kunne benyttes andre utfø-relser av reformeringsprosessen. Blant disse kan nevnes dampreformering; kombinert reformering, bestående i en dampreformering med påfølgende autoterm reformering; kombinert reformering med prereformering; partiell oksidasjon; og gassoppvarmet reformering, bestående i en autoterm reformering og en påføl-gende dampreformering. Andre muligheter vil f.eks. være en kombinert autoterm reformering eller reformering i et Kellogg reformer-varmevekslingssystem.

Slurrvboblekolonnereaktoren ( SBCR)

Blant trefasesystemreaktorer som er i bruk i landbaserte Fischer-Tropsch-anlegg, skal nevnes mekanisk omrørte slurry-reaktorer og kretsløps- og slurryboblekolonnereaktorer. I alle disse benyttes små katalysatorpartikler som er dispergert i væsken, og i de fleste tilfeller vil derfor væsken måtte skil les ut fra slurryen for å fjerne væskeprodukter eller for katalysatorregenereringsformål.

Driften av slurryboblekolonnereaktorer er enkel, da mekanisk bevegelige deler unngås. Derfor, og på grunn av lav diffu-sjonsmotstand og effektiv varmeoverføring er disse reaktorer attraktive for mange industrielle prosesser. Imidlertid blir faststoff-væske-separasjon vanligvis foretatt utenfor reaktoren i omstendelige filtrerings- og bunnfellingssystemer. Katalysatorslurryen må resirkuleres til reaktoren, av og til ved hjelp av en slurrypumpe. Således kan det oppstå alvorlige problemer ved kontinuerlig drift av slurryboblekolonnereaktorer.

I en rapport som nylig er blitt gitt ut av de Forente Staters energidepartement, har man tatt for seg spørsmålet om separasjon av katalysator og voks i Fischer-Tropsch-slurryreaktor-systemer. I rapporten konkluderes det med følgende: "Interne filtere neddykket i reaktorslurryen, som benyttes i enkelte enheter i laboratorieskala eller halvindustriell skala, virker ikke tilfredsstillende som følge av problemer ved driften. En reaktor i hvilken en seksjon av veggen tjener som et filter, kan være anvendelig i et anlegg i halvindustriell målestokk, men er ikke anvendelig som en kommersiell reaktor. Interne filtere er utsatt for risiko for tilstopping, hvilket kan forårsake en for tidlig stans i driften, og i kom-mersielle anlegg kan det ikke tas sjanser."

I rapporten angis det et annet sted at et internt filter i reaksjonsslurryen er blitt benyttet i et forskningsprosjekt. Skjønt det til å begynne med var mulig å opprettholde en strøm av filtrat ved å benytte en trykkdifferanse, ble imidlertid filteret snart tilstoppet, og det ble konkludert med at kontinuerlig drift ikke ville være praktisk, og at det for drift i kommersiell målestokk ville være nødvendig å foreta faststoff /væske-separasjonen utenfor reaktoren.

Nyere utvikling av slurryboblekolonnereaktoren, som patent-søkeren har foretatt, og som er beskrevet bl. a. i internasjo nal patentsøknad PCT/N094/00023 (svarende til norsk patentsøk-nad nr. 952956), har imidlertid vist at det til tross for den ovennevnte lære er mulig å tilveiebringe et kontinuerlig reak-sjonssystem for en Fischer-Tropsch-syntese, i hvilket system det ikke er nødvendig å utføre faststoff/væske-separasjonen i en ekstern filterenhet, og hvor det oppnås en tilstrekkelig høy filtratstrømningshastighet for kommersiell drift.

En slurryboblekolonnereaktor for et slikt kontinuerlig reak-sjonssystem for en Fischer-Tropsch-syntese, som er velegnet for anvendelse i anlegget ifølge oppfinnelsen, er en reaktor hvor et væskeprodukt skilles fra en slurryfase inneholdende findelt katalysator i et væskemedium, og som omfatter: en beholder som avgrenser en reaksjonssone anordnet for å romme slurryfasen og et volum gass over slurryfasen; innretninger for innføring av syntesegassen i slurryfasen i den nedre del av beholderen; en filtreringsseksjon anordnet for å skille væskeproduktet fra slurryfasen, innbefattende et kammer som i det minste delvis omgir beholderen, og et filterelement som sammen med kammeret avgrenser en filtratsone med et uttak for produktfiltratet, idet filterelementet er anordnet slik at det er i kontakt med slurryen i slurrysonen; innretninger for å opprette fluidkommunisering mellom filtratsonen og den del av reaksjonssonen som under drift vil inneholde gassvolumet over slurryfasen; og innretninger for å opprette en midlere trykkdifferanse over filterelementet.

Det har vist seg at den kommunisering mellom filtratsonen og reaksjonssonen som oppnås med den ovenfor beskrevne utformning av reaktoren, hindrer opphopning av faste stoffer på filterelementet. Virkemåten anses å være som følger: Slurryens turbulente bevegelse, oppstått ved at gassbobler passerer opp gjennom slurryen, forårsaker fluktuasjoner eller oscillasjoner i trykket i filterelementet. Fluidkommuniseringen mellom reaksjonssonen og filtratsonen letter eller forbedrer disse trykk-fluktuasjoner eller -oscillasjoner. Et slikt system er derfor relativt enkelt men likevel effektivt. Separasjonstrinnet, som vanligvis anses å være spesielt problematisk, gjennomføres uten unødige komplikasjoner, og under velvalgte driftsbetin-

geiser er fIlterelementet selvrensende.

Viktige fordeler som oppnås med en slik SBCR-reaktor sammen-lignet med en MTFB-reaktor er bl.a. de følgende: - Det kan oppnås forbedret varmeregulering av den ekso-terme FT-reaksjon ved bruk av effektive varmevekslere integrert i reaktoren. Den forbedrede varmeregulering muliggjør høy produktivitet for både katalysator og reaktor. - Reaktoren er kompakt og enkel, med få deler i reaktorens indre. Installasjonskostnadene for reaktoren er 50-70% lavere enn for reaktorer med stasjonære kata-lysators j ikt (MTFB-reaktorer). - Det foretas en intern utskillelse av katalysatoren fra FT-produktet, hvilket eliminerer behovet for utstyr for ekstern fraskillelse av katalysatoren. - Fordi katalysatoren foreligger suspendert i en slurry i reaktoren, muliggjøres en kontinuerlig utskifting av katalysatoren under drift. - Fordi reaktoren inneholder en slurry av små katalysatorpartikler, er den godt egnet for bruk av høyaktive katalysatorer.

Ikke mindre viktig er den store fleksibilitet som oppvises av SBCR-reaktoren hva angår driftstemperatur, produktsammenset-ning, produksjonsmengder og driftssituasjoner.

Den lineære gasshastighet, katalysatorkonsentrasjonen og tem-peraturen kan varieres i en SBCR-reaktor, uten at dette medfø-rer noen større driftsproblemer. Både den produserte mengde og omsetningen pr. gjennomløp vil dermed kunne varieres. I en MTFB-reaktor er det derimot nødvendig å opprettholde meget høye lineære gasshastigheter for å oppnå en gunstig varmeover-gang mellom det stasjonære katalysatorsjikt og reaktorveggen. Omsetningsgraden og den produserte mengde kan derfor ikke varieres i særlig stor grad.

Produktsammensetningen (forholdet voks/væske) kan i en SBCR-reaktor varieres innenfor vide grenser ved at reaktortempera- turen endres. Dette kan ikke gjøres i en MTFB-raektor, fordi reaksjonshastigheten (for en gitt katalysator) er bestemt av varmebalansen. MTFB-reaktoren vil derfor primært bare kunne benyttes i det lavere temperaturområde, f.eks. i området 180-220 °C, dvs. i et område som gir et høyt forhold voks/væske. Også for SBCR-reaktoren er riktignok reaksjonshastigheten pr. enhet effektivt reaktorvolum bestemt av varmebalansen, men i dette tilfelle kan en konstant varmeproduksjon opprettholdes gjennom en samtidig endring i katalysatorkonsentrasjonen.

En SBCR-reaktor vil være mer robust enn en MTFB-reaktor i uforutsette driftssituasjoner, som f.eks. en total stans i naturgasstilførselen til anleggets syntesegassenhet. For en SBCR-reaktor vil dette ikke medføre noen større problemer, fordi væskefasen som er til stede i en SBCR-reaktor, har meget høy varmekapasitet og derfor vil virke effektivt dempende på temperaturvariasjoner, også ved andre mulige driftsforstyrrel-ser. En MTFB-reaktor vil derimot måtte spyles med inert gass for å unngå skader på katalysatoren som følge av overtempera-tur. Ved ny oppstarting av anlegget vil katalysatoren i en SBCR-reaktor ganske enkelt resuspenderes når syntesegasstil-førselen startes opp igjen, mens en MTFB-reaktor vil kreve en mer omstendelig oppstartingsprosedyre for å unngå ukontroller-te temperaturøkninger.

Fig. 2 viser skjematisk en egnet utførelse av en slurryboblekolonnereaktor, angitt ved 11, som innbefatter en reaktorbe-holder 12 og en filtreringsseksjon 13. Reaktorbeholderen 12 innbefatter en generelt rørformet seksjon 14 og over denne en omvendt kjegleformet del 15. Den rørformede seksjon 14 avgrenser slurrysonen 20, som skal romme en slurry av findelt katalysator i et væskemedium av f.eks. produkthydrokarbon. Den kjegleformede del 15 tjener som et ekspansjonskammer for å hindre slurryen i å skumme over og avgrenser et gassrom 16 over reaksjonssonen. Den kjegleformede del 15 kan inneholde ytterligere innretninger (ikke vist) for å bryte opp skummet eller redusere skumdannelsen.

I bunnen av beholderen 12 er det anordnet et gassinntak 17 og en gassfordeler 18 gjennom hvilken gass kan innføres i slurrysonen. På toppen av beholderen 12 er det anordnet et gassuttak 19 fra gassrommet 16. En rekke varmeoverføringsrør 21 er anbragt inne i reaktorbeholderen og strekker seg mellom et felles inntak 22 og et felles uttak 23 for et varmevekslings-medium. Apparatet 11 vil bli regulert ved hjelp av et stort antall transduktorer, reguleringsventiler, pumper, osv., blant hvilke én (en trykk- eller temperaturføler) er angitt ved henvisningstall 24 som et eksempel.

Filtreringsseksjonen 13 omfatter et ringformet kammer 25 som omgir beholderen 12 like under den kjegleformede del 15. Inne i kammeret 25 er en del av beholderveggen gjort av sintret metall og utgjør således et filterelement 26. Ikke-porøse deler 27 av beholderveggen strekker seg inn i kammeret 25 ved kammerets topp og bunn. Kammeret 25 og beholderveggen avgrenser effektivt en filtratsone 28 og, over denne, et gassrom 29.

Et uttak fra filtratsonen 28 tjener som en konstant-nivå-innretning for filtratet. Et rør 31 strekker seg oppad fra en utløpsåpning 32 nær bunnen av kammeret 25. En horisontal for-bindelsesseksjon 33 bestemmer filtratets nivå 34 i filtratsonen 28 og strekker seg nedad til en uttaksventil 35. Ventilen 35 åpnes for å tømme det oppsamlede væskeprodukt i rørets nedadrettede del. Selvfølgelig kan den nedadrettede del erstattes med en oppsamlingstank for væskeproduktet. Uttaks-røret 31 er fylt med væskeprodukt mellom åpningen 32 og den horisontale seksjon.

Et forbindelsesrør 38 forbinder de to gassrom 16 og 29 med hverandre. Røret 38 har en ventil 39. Forbindelsesrøret 30 er også forbundet med røret 31 og tilveiebringer således fluid-kommunikasjon mellom gassrommene 16 og 29 og utløpsrøret 31. Kammeret 25 har også et inntak 36 nær toppen, med en ventil 37.

I drift innføres gassformige reaktanter i slurryen av katalysator og væskeprodukt via gassfordeleren 18, idet katalysator- partiklene holdes i suspensjon. Den riktige temperatur for reaksjonen opprettholdes ved hjelp av de forskjellige følere, f.eks. 24, og varmeoverføringssystemet 21, 22, 23. Væskeprodukt filtreres gjennom filterelementet 26 og strømmer inn i filtratsonen 28. Denne filtrering fremmes av en trykkdifferanse over filterelementet, forårsaket av et hydrostatisk trykk som følge av nivåforskjellen mellom slurryen og filtratet. Filtratnivået 34 holdes konstant som følge av den verti-kale stilling av den horisontale seksjon 33 av utløpsrøret 31.

Slurryens turbulente bevegelse bidrar til å hindre oppbygging av noen filterkake og tenderer til å hindre at filterelementet 26 tilstoppes med katalysatorpartikler ved at den avstedkommer fluktuasjoner eller oscillasjoner i trykket over filterelementet 26, hvor ventilen 39 står åpen.

Gassformige produkter og eventuelle uomsatte reaktantgasser tas ut via uttaket 19. Opphopning av gass over filtratet i rommet 29 unngås som følge av tilstedeværelsen av forbindel-sesrøret 38.

Filtratseksjonen 13 kan spyles, enten med en egnet gass som f.eks. syntesegass, eller en egnet væske, som f.eks. renset produkt, ved at ventilen 37 åpnes og ventilene 35 og 39 åpnes. Dette tvinger spylefluidet tilbake gjennom filterelementet 26.

Under normal drift vil en del av katalysatoren kunne fjernes og erstattes enten med ny katalysator eller med regenerert katalysator. For oversiktens skyld er det på fig. 3 ikke vist innretninger for dette formål, og det vil forstås at et hvilket som helst standard system for å foreta slik utskifting vil kunne benyttes.

Fortrinnsvis omgir kammeret reaktorbeholderen rundt hele om-kretsen i det minste i en del av reaktorbeholderens utstrek-ning. Filterelementet kan som vist på fig. 3 utgjøres av en del av reaktorbeholderens vegg, idet denne utgjøres av et fil-termateriale. I en alternativ utførelse er filterelementet anordnet på beholderens utside, og beholderen er da diskonti- nuerlig i området ved filterelementet. I et annet alternativ er filterelementet anordnet inne i beholderen, idet kammeret utgjøres av en del av beholderveggen. Fortrinnsvis skjer fluidkommuniseringen mellom gassvolumet over slurryfasen og et gassvolum over filtratet.

Kommuniseringen mellom rommet over slurryen i reaksjonssonen og rommet over filtratet i filtratsonen hindrer oppbygging av trykkdifferensialer utover det som svarer til det hydrosta-tiske trykk. Kommuniseringen kan hensiktsmessig finne sted via et rør som strekker seg mellom toppen av reaksjonssonen og toppen av filtratsonen og som er åpent til begge. Fortrinnsvis er røret som forbinder de to gassvolumer anordnet for å lette unnslipping av eventuell gass som måtte opphopes i den øvre del av filtratsonen.

Fortrinnsvis vil amplituden eller størrelsen av fluktuasjonene eller oscillasjonene i trykkdifferansen over filterelementet være omtrent den samme eller større enn middelverdien av den statiske trykkdifferanse. Fortrinnsvis bør den midlere trykkdifferanse over filterelementet holdes på et relativt lavt nivå, i typiske tilfeller lavere enn 6 mbar (600 Pa). Dersom den midlere trykkdifferanse er lavere enn en kritisk verdi (f.eks. 6 mbar), vil filteret være selvrensende.

Trykkfluktueringsverdien kan være av samme størrelsesorden som trykkdifferansen, f.eks. fra 10 til 200% av trykkdifferansen. Den aktuelle verdi av trykkdifferansen kan være fra 1 til 100 mBar, fortrinnsvis fra 2 til 50 mBar.

Innretningen for innføring av gassformige reaktanter eller komponenter kan omfatte en hvilken som helst egnet innretning, som f.eks. en klokkeplate, et sett av dyser, en fritteplate, osv., fortrinnsvis anbragt i bunnen av reaksjonsbeholderen.

For en mer detaljert beskrivelse av SBCR-reaktoren vises det til internasjonal patentsøknad PCT/N094/00023 (svarende til norsk patentsøknad nr. 952956), som inntas heri i sin helhet ved henvisning. Det vises også til internasjonale patentsøk- nader nr. PCT/NO93/00030 (svarende til norsk patentsøknad nr. 943121) og PCT/NO93/00031 (svarende til norsk patentsøknad nr. 943122) samt til norsk patentsøknad nr. 943084.

Installasjon av anlegget på en FPSO- enhet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig anvendelig for utførelse i et anlegg installert om bord i en såkalt FPSO-enhet (FPSO = "Floating Production, Storage and Offloading"), som vil kunne være et skip konstruert og utstyrt for lasting/- lossing av hydrokarboner ved olje- og gassproduksjonsbrønner til havs, lagring av slike hydrokarboner, samt produksjon, først og fremst omdannelse og foredling av hydrokarboner pro-dusert fra brønnene.

Patentsøkeren har i en rekke patentskrifter og -søknader vist og beskrevet en type skip av den ovenfor omtalte art, som her skal benevnes MST-skip (MST = "Multipurpose Shuttle Tanker"). Skip av denne type er særlig velegnede som bærere av et anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og vil gjøre det mulig å utnytte i størst mulig grad den fleksibilitet og mulighet for integrering som ligger implisitt i et slikt anlegg.

Et fartøy som ovenfor omtalt er skjematisk vist i sideriss på fig. 3. Ved fartøyets fremre ende er det anordnet et neddykket, nedad åpent opptaksrom 2 for opptak av en undervannsbøye 3, og en servicesjakt 4 strekker seg mellom opptaksrommet 2 og fartøyets dekk 5. Arrangementet er utformet slik at det i opptaksrommet kan trekkes opp og fastgjøres en neddykket bøye for lasting/lossing av hydrokarboner, slik som nærmere vist og beskrevet i de norske patentsøknader nr. 923814, 923815 og 923816, og videre slik at det kan opptrekkes og fastgjøres en bøye som er innrettet til å samvirke med en svivelenhet som er anordnet ved sjaktens nedre ende, for benyttelse av fartøyet som produksjonsskip, slik som nærmere vist og beskrevet i de norske patentsøknader nr. 922043, 922043 og 922045. Det henvises her til de nevnte søknader for nærmere beskrivelse av de aktuelle utførelser.

Slik det fremgår, er fartøyets styrehus 6 plassert nær fartøy-ets baug 7, og videre er maskinrommet 8 med dettes dieselek-triske hovedmaskineri plassert under styrehuset. Service-sj akten 4, som strekker seg mellom bøyen 3 og fartøyets dekk 5, er plassert like bak styrehuset, slik at mannskap som skal ned i sjakten, vil være i le bak styrehuset.

Over bøyen er det vist å være anordnet en lastemanifold/svivel 9 for tilkopling til bøyen 3, og videre et tilkoplingsrør med en oljeledningsventil 10. Det er videre vist overvåkingsanord-ninger 11, f.eks. TV-kameraer, en luke 12 for avstenging av sjakten 4 over opptaksrommet, og en ledeanordning 13 for bruk i forbindelse med opptrekking av bøyen. På dekket er det videre vist anordnet en trekkevinsj 14, en lagringsenhet 15 og en servicekran 16 for benyttelse i forbindelse med blant annet vedlikehold. I fartøyets baug er det anordnet to baugpropeller 17.

Prosessutstyr for prosessering av olje er plassert på rammer på dekket mellom den fremre og den bakre del av fartøyet. Brønnstrømmen som produseres på feltet, og som føres opp til skipet via stigerørene fra feltet og undervannsbøyen 3, blir her separert i vann, olje og gass. Dette utstyr er vist i form av et antall flyttbare moduler 26. Mellom den fremre og den bakre del inneholder fartøyet et antall lasterom eller tanker 28. I det bakre område er det også vist anordnet en flammebom 27.

Fig. 4 er et perspektivriss av et 'produksjonsskip påmontert et anlegg ifølge oppfinnelsen for omdannelse av assosiert naturgass til en syntetisk råolje og/eller voks. Anlegget er montert bakenfor et styrehus 30 i skipets baugparti og bak et eventuelt opptaksrom (ikke vist) for opptak av en undervanns-lastebøye. Henvisningstallene 1, 2 og 3 viser til samme pro-sessapparatur som de tilsvarende henvisningstall på fig. 1, nemlig en absorpsjonsenhet 1 hvor svovel fjernes fra naturgassen, en syntesegassreaktor 2, bestående av en autoterm reformer, og to slurryboblekolonnereaktorer 3 for utførelse av Fischer-Tropsch-syntesen. Et anlegg for gjenvinning av hydro gen fra en del av syntesegassen er vist ved 31, og et oksygen-anlegg for utvinning av oksygen for tilførsel til den autoterme reaktor er vist ved 32. Prosessapparaturen 1, 2, 3, 31 og 32 samt annen apparatur som er direkte knyttet til anlegget (antydet på figuren uten anvgivelse av henvisningstall) er montert på standardiserte, utskiftbare rammekonstruksjoner 33 festet til skipets dekk. Disse rammekonstruksjoner kan lett fjernes, slik at skipets dekk frigjøres for annen bruk.

Det er et viktig aspekt ved en foretrukken utførelse av anlegget ifølge oppfinnelsen at anlegget er fullt ut tilpasset til og integrert i den teknologi som ligger til grunn for det MST-skip som i en foretrukken utførelse vil være anleggets hoved-base. Dette innebærer blant annet at anleggets utformning og konstruksjon vil være tilpasset til produksjonsskipets ram-meverkdimensjoner for modulmontering, at det er tilpasset in-frastrukturen på produksjonsskipet, omfattende f.eks. en sentral rørgate, og at det er tilpasset til de ulike hjelpesys-temer som tilveiebringer kjølevann, damp, oksigen, m.m.. Videre bør anlegget i utgangspunktet være best mulig tilpasset til oljeproduksjonen i ethvert gitt tilfelle, spesielt mengden av assosiert gass som produseres og omfanget av gassinjeksjon. Fordeler som oppnås ved å integrere anlegget med hjelpesyste-mene om bord i et produksjonsskip er bl.a. at uomsatt gass fra anlegget kan utnyttes for produksjon av elektrisk kraft i en elektrisk generator, eller for produksjon av ferskvann fra sjøvann. Videre er det en fordel at den relativt store vann-mengde som skilles ut fra produktet fra FT-reaktorene, og som inneholder syre (f.eks. eddiksyre) og alkohol (f.eks. metanol), vil kunne være anvendelig for injeksjonsformål på feltet. En ytterligere fordel er den lette tilgang til sjøvann for kjøling.

Anlegget ifølge oppfinnelsen vil hensiktsmessig ha en produksjonskapasitet i området 420-21.000 bbl C5t/døgn (53,5-2675 tonn C5+/døgn), svarende til en tilførsel av naturgass på 0,1-5,0 Mill. Sm<3>/døgn, fortrinnsvis en produksjonskapasitet i området 2100-8400 bbl C5+/døgn (267,5-1070 tonn C5t/døgn), svarende til 0,5-2,0 Mill. Sm<3>naturgass pr. døgn. I en særlig aktuell størrelse av anlegget vil dette ha en produksjonskapasitet på ca. 4200 bbl C5+/døgn (ca. 535 tonn C5t/døgn), svarende til ca. 1,0 Mill. Sm<3>naturgass pr. døgn.

Den syntetiske råolje og/eller voks som fås som produkt fra anlegget, kan blandes med den råolje som produseres fra brøn-nene) og således skipes sammen med denne. Alternativt kan produktet fra anlegget tas ut til egne produkttanker for separat lossing fra produksjonsskipet og markedsføring/raffine-ring. Dette kan i mange tilfeller være lønnsomt, fordi produktet som fås fra anleggets syntesegass, vanligvis vil være overlegent i forhold til konvensjonell råolje med hensyn til kvalitet og egenskaper, bl.a. inneholder det praktisk talt intet svovel, og det kan f.eks. være egnet som utgangsmater-iale for fremstilling av dieselbrennstoffer med høyt cetantall og diverse høygradige smøreoljebestanddeler.

Det er ytterligere en fordel med det rammemonterte anlegg at det kan monteres på dertil egnede innretninger på land for å produsere syntetisk råolje i de perioder da det ikke er i bruk på produksjonsskipet.

Tilsvarende anlegg, men som ikke er tilpasset for et MST-skip, vil kunne anvendes på dedikerte skip, på faste installasjoner offshore eller på steder på land hvor f.eks. avsides gass kan være aktuell som føde til anlegget.

Nedenfor beskrives som et utførelseseksempel en simulert utfø-relse av Fischer-Tropsch-delen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, i et anlegg som vist på fig. 2 og beskrevet generelt ovenfor.

Utførelseseksempel

Ved hjelp av en matematisk simuleringsmodell for slurryboblekolonnereaktorer (SBCR-reaktorer), utviklet av patentsøkeren og basert på reaksjonskinetiske data for den nedenfor beskrevne katalysator og anerkjente korrelasjoner for masseoverføring og hydrodynamikk i slurryboblekolonner, ble det fremskaffet data for driften av Fischer-Tropsch-delen av et anlegg ifølge oppfinnelsen som vist på fig. 2, omfattende to seriekoblede SBCR-reaktorer, med utkondensering av vann og C5+mellom reaktorene, for fremstilling av væskeformige hydrokarboner (C5+) fra en syntesegass.

I reaktorene ble det benyttet en kobolt-rhenium-katalysator inneholdende 20 vekt% Co og 1 vekt% Re på y~A1203. Katalysatoren er beskrevet i US patentskrift nr. 4.801.573 og var blitt fremstilt ved impregnering av y-Al^a me(^ en vandig oppløsning av Co(N03)2-6H20 og HRe04etter porefyllingsmetoden ("incipient wetness method").

En syntesegass av sammensetning som angitt i den nedenstående tabell 1 ble innført i den første av de to seriekoblede reaktorer (reaktor 1) i en mengde av ca. 153.000 Sm<3>/h. Den til-førte mengde syntesegass tilsvarer ca. 1 Mill. Sm<3>/døgn naturgass tilført anleggets reformerdel + resirkulert syntesegass fra SBCR-reaktor 2. Sammensetningen av syntesegassen er typisk for en syntesegass for en avsides gass.

Driftsbetingelsene og de viktigste data for de to reaktorer 1 og 2 er gitt i tabell 2 nedenfor.

De ulike massestrømmer til og fra reaktorene 1 og 2 er gitt i tabell 3.

Den totale omsetningsgrad for CO i de to reaktorer viste seg å være 89% pr. gjennomløp.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for ombord i et skip å behandle en brønnstrøm som produseres på et oljefelt til havs, ved bruk av et skip som samarbeider med en undervannsbøye som både skipet og stigerørene fra feltet er forankret til, idet det i skipet, på oversiden av bøyen, er anordnet en svivelenhet, KARAKTERISERT ved at brønnstrømmen først føres til et prosesseringsanlegg som er plassert på lett utskiftbare rammer festet til skipets dekk på hver side av en i skipets lengderet-ning sentralt plassert rørgate, at vann, olje og gass skilles fra hverandre i dette prosesseringsanlegg, at fraseparert, stabilisert olje lagres i det minste i noen av skipets tanker, og at den fraseparerte gass føres til et anlegg for omdannelse av gassen til syntetisk råolje og/eller voks, som deretter lagres i tanker i skipet, idet den syntetiske råolje eventuelt blandes med den stabiliserte olje.

2. Anlegg for behandling av en brønnstrøm som produseres fra et oljefelt til havs, hvilket anlegg er anordnet for montering ombord i et skip og omfatter et prosesseringsanlegg hvor olje, gass og vann skilles fra hverandre, KARAKTERISERT ved at det også omfatter et anlegg for omdannelse av den utskilte gass til syntetisk råolje og/eller voks, og at dette omdannelsesanlegg i det minste omfatter en syntesegassenhet og en Fischer-Tropsch-enhet, og at det totale anlegg (prosesseringsanlegg og omdannelsesanlegg) er plassert på rammer som kan festes lett utskiftbart til skipets dekk.

3. Fremgangsmåte, spesielt for utførelse offshore på et skip, en plattform eller annen installasjon, for omdannelse av en naturgass, spesielt en assosiert naturgass, til en syntetisk råolje og/eller voks i to trinn, hvor (1) naturgassen omdannes til en syntesegass bestående av en blanding av karbonmonoksid, hydrogen og karbondioksid i en syntesegassenhet, og (2) syntesegassen omdannes til en syntetisk råolje og/eller voks i en Fischer-Tropsch-syntese, KARAKTERISERT ved at synte segassen fra trinn (1) for utførelse av Fischer-Tropsch-syntesen innføres i en slurry bestående av væskeformige produkter, findelte katalysatorpartikler og syntesegass i en reaksjonssone i en slurryboblekolonnereaktor (SBCR-reaktor) hvor det foretas en intern fraskillelse av de væskeformige produkter fra resten av slurryen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, KARAKTERISERT ved at syntesegassen fra trinn (1), etter avkjøling og utskillelse av vann, innføres i bunnen av reaksjonssonen i slurryboblekolonnereaktoren, idet reaksjonssonen er anordnet både for å romme slurryen bestående av væskeformige produkter, findelte katalysatorpartikler og tilført syntesegass og for å romme et volum gass over slurryfasen, at væskeformig produkt fraskilles fra resten av slurryen ved hjelp av en filtreringsseksjon innbefattende et kammer og et filterelement som sammen avgrenser en filtratsone med et uttak for produktfiltratet, hvilket filterelementet er anordnet slik at det er i kontakt med slurryen i reaksjonssonen, at fluidkommunisering opprettes mellom filtratsonen og den del av reakssjonssonen som inneholder gassvolumet over slurryfasen, og at det opprettes en midlere trykkdifferanse over filterelementet.

5. Anlegg for omdannelse av naturgass, spesielt en assosiert naturgass, til en syntetisk råolje og/eller voks i to trinn, i hvilket (1) naturgassen omdannes til en syntesegass bestående av en blanding av karbonmonoksid, hydrogen og karbondioksid i en syntesegassenhet, og (2) syntesegassen fra denne enhet omdannes til en syntetisk råolje og/eller voks i en Fischer-Tropsch-enhet, KARAKTERISERT ved at Fischer-Tropsch-enheten omfatter én eller flere slurryboblekolonnereaktorer (SBCR-reaktorer) omfattende en reaktorsone anordnet for å inneholde en slurry bestående av væskeformige produkter, findelte katalysatorpartikler og syntesegass, og at reaktorene) er anordnet for intern fraskillelse av væskeformige produkter fra resten av slurryen.

6. Anlegg ifølge krav 5, KARAKTERISERT ved at hver slurryboblekolonnereaktor omfatter: en beholder som avgrenser en reaksjonssone anordnet for å romme både slurryfasen og et volum gass over slurryfasen; innretninger for innføring av syntesegassen i slurryfasen i den nedre del av beholderen; en filtreringsseksjon anordnet for å skille væskeformige produkter fra slurryfasen, innbefattende et kammer som i det minste delvis omgir beholderen, og et filterelement som sammen med kammeret avgrenser en filtratsone med et uttak for produktfiltratet, idet filterelementet er anordnet slik at det er i kontakt med slurryen i slurrysonen; innretninger for å opprette fluidkommunisering mellom filtratsonen og den del av reaksjonssonen som under drift vil inneholde gassvolumet over slurryfasen; og innretninger for å opprette en midlere trykkdifferanse over filterelementet.

7. Anlegg ifølge krav 6, KARAKTERISERT ved at det er plassert på rammer som kan festes lett utskiftbart til et skip, en offshore-plattform eller annen offshore-installasjon.

8. Anlegg ifølge krav 7, KARAKTERISERT ved at det er tilpasset for installasjon på et FPSO-skip (FPSO = "Floating Production, Storage and Offloading").