RO121819B1 - Procedeu şi instalaţie pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu ?i la o instalaţie pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mărilor, unde se află în depozite semistabile, de hidrat metan. Procedeul conform invenţiei cuprinde colectarea gazului metan de pe fundul mării ?i direcţionarea acestuia spre în sus, sub forma unui amestec gaz metan - apă de mare, care este deplasat până într-o incintă în care are loc faza de separare a gazului metan, iar apa de mare este aspirată ?i evacuată înapoi în mare. În continuare, gazul metan umed este separat ?i răcit, pentru a se produce condensarea ultimelor fracţiuni de apă de mare, după care este lichefiat. Instalaţia conform invenţiei în cadrul căreia este aplicat procedeul este constituită din ni?te braţe (A) de ghidare, pe care sunt montate ni?te platforme (B, C ?i 6) intermediară, inferioară ?i superioară, platforma (B) intermediară fiind destinată susţinerii unor trolii (D ?i E) electrice reversibile, utilizate la deplasarea unei conducte (21) flexibile sau telescopice ?i a unor colectoare (K), a unor trolii (F) reversibile duble, cu ajutorul cărora ni?te separatoare (L) ?i o conductă (50) flexibilă pot fiacţionate pe direcţie radială, precum ?i a unor trolii (G) electrice reversibile, duble, folosite la modificarea poziţiilor unor ancore (7) laterale. Platforma (C) inferioară este destinată susţinerii, împreună cu platforma (B) intermediară, a componentelor unei linii (H sau G) tehnologice, iar platforma (6) superioară poate servi ca helioport.

Description

Invenția de față se referă la un procedeu și la o instalație pentru colectarea gazului metan liber de pe fundul mării, destinate captării și lichefierii gazului metan eliberat din depozitele semistabile de hidrat metan situate pe fundul mărilor și oceanelor.

Urmare a creșterii interesului întregii lumi în ce privește eforturile de cercetare pentru obținerea gazului metan, au fost descoperite o mulțime de zone cu formații de hidrați în patul de pe fundul mărilor și oceanelor; dintre acestea au fost găsite zone semistabile de metan hidrat fără acoperirea cu stratul litologic.

Dacă numai o mică fracțiune din acest gaz metan liber, de pe fundul mărilor și oceanelor, ar putea fi colectat, el ar putea constitui o importantă sursă de energie sub formă de combustibil.

Sunt cunoscute un procedeu și o instalație de extragere a gazului metan de pe fundul mării, ce asigură sublimarea criohidratului în gaz metan, prin modificarea condițiilor de mediu.

Procedeul constă în prelevarea gazului metan de pe fundul mării cu o incintă cu posibilitate de deschidere, urmată de ridicarea acesteia până la o adâncime la care presiunea apei permite sublimarea cristalelor de criohidratîn gaz metan și captarea acestuia într-o altă incintă.

Instalația cunoscută este alcătuită dintr-o platformă de lucru cu brațe de ghidare așezate în cruce și sprijinită cu o ancoră centrală la care sunt asamblate brațele pentru ghidare. Niște cabine de colectare, de forma unor corpuri paralelipipedice, sunt suspendate de brațele de ghidare cu niște cabluri acționate cu trolii amplasate pe platforma de lucru, în zonele de deasupra brațelor pentru ghidare. Cabinele de colectare pot fi manevrate pe direcție radială și verticală prin trolii, iar pe direcție circulară, prin intermediul unor elice amplasate diametral opus, astfel încât să se creeze un cuplu de rotire a întregului ansamblu. Gazul este colectat prin niște conducte rezistente și rigide, și este eliberat spre o conductă colectoare racordată la un sistem de criogenie, iar pentru acoperirea unei suprafețe mari de colectare, poziția cabinelor de colectare se modifică cu ajutorul troliilor.

Procedeul pentru colectarea gazului metan liber de pe fundul mării, conform invenției, asigură recuperarea gazului metan din depozitele de pe fundul mărilor și oceanelor, și separarea lui de apa mării prin aceea că, după colectarea gazului metan liber de pe fundul mării și direcționarea lui spre în sus, către o secțiune de curgere a gazului metan, deplasarea amestecului are loc sub forma unui tub de curent până la o primă incintă în care are loc faza de separare, incintă în care amestecul deversează, și fiind la un nivel inferior nivelului mării, unde presiunea este mai mică decât cea de pe fundul mării, are loc o distribuire /împrăștiere gravitațională a lui pe o suprafață mare, pe care curgerea se face la o presiune mai scăzută pentru ceea ce permite separarea gazului metan de apă, gazul metan umed colectându-se la partea superioară a incintei, iar apa de mare curgând liber spre un nivel inferior de unde, în operația următoare, este aspirată și evacuată înapoi în mare, pentru a se asigura diferența de nivel necesară ridicării amestecului, iar în operația următoare, gazul metan umed, captat la partea superioară a incintei, este aspirat spre o altă incintă unde este răcit pentru a se produce condensarea ultimelor fracțiuni de apă de mare, operație în urma căreia se obține apă de mare în stare lichidă, ce se colectează și apoi se evacuează, și gaz metan uscat, în operația următoare procedându-se la răcirea acestui gaz la temperatura necesară trecerii lui în stare lichidă.

Procedeul pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, într-o variantă de realizare, constă în aceea că, într-o primă operație, gazul metan umed, adus la suprafața mării, este răcit într-o incintă, prin aducerea lui în contact cu gazul metan rece și prin amestecarea cu acesta, datorită scăderii temperaturii având loc condensarea ultimelor

RO 121819 Β1 fracțiuni de vapori de apă de mare și obținându-se gaz metan uscat, operație urmată de 1 comprimarea lui, într-o primă treaptă, până la o anumită presiune și temperatură, după care, într-o altă operație, este răcit la temperatura apei de mării, după care are loc o a doua 3 treaptă de comprimare urmată de o nouă răcire la temperatura apei de mare și de cea de a treia treaptă de comprimare, într-o ultimă operație gazul metan refulat în urma acestei 5 ultime comprimări fiind trimis spre o incintă unde, în urma laminării urmate de o destindere adiabatică, trece din faza gazoasă în fază lichidă, în paralel cu operațiile mai sus de- 7 rulându-se o altă fază, în care o parte din gazul metan comprimat în prima treaptă este preluat pentru a produce aspirația gazului metan lichid, obținut conform ultimei operații, aspirație 9 în urma căreia gazul metan comprimat și cald, din prima treaptă de comprimare, se amestecă cu metanul lichid și este refulat spre incinta în care are loc o primă răcire a gazului 11 metan venit în urma operației de separare a lui de apă.

Instalația pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, conform invenției, 13 asigură recuperarea gazului metan din depozitele de pe fundul mărilor și oceanelor, și separarea lui de apa mării prin aceea că este constituită din niște brațe de ghidare, poziționate 15 în cruce, pe care sunt montate o platformă intermediară destinată a susține niște trolii electrice reversibile, utilizate la deplasarea pe direcțiile radială și verticală a unei conducte 17 flexibile sau telescopice, niște colectoare, niște trolii reversibile duble, cu ajutorul cărora niște separatoare și o conductă flexibilă pot fi acționate pe direcție radială, conducta fiind susținută 19 în porțiunea ei orizontală de niște chesoane plutitoare, precum și niște trolii electrice reversibile duble, folosite pentru a modifica pozițiile unor ancore laterale, și o platformă in- 21 ferioară destinată să susțină, împreună cu platforma intermediară, o linie tehnologică și o platformă superioară, pentru aterizarea și decolarea elicopterelor, niște porțiuni înclinate ale 23 brațelor servind la montarea platformelor, iar capetele superioare ale acestora fiind asamblate rigid și susținând un palan de acționare pentru o ancoră centrală. 25

Dedesubtul fiecărui braț este plasat câte un separator, racordat la partea inferioară printr-o conductă la un colector, iar pe platforme sunt plasate, corespunzător separatoarelor 27 și racordate la ele prin intermediul conductelor flexibile, liniile tehnologice.

Brațele de ghidare sunt prevăzute cu niște porțiuni orizontale, susținute de niște ca- 29 sete flotante , la capetele exterioare ale fiecăruia dintre brațele fiind poziționate niște elice, astfel încât, la punerea lor în funcțiune, să se producă un cuplu care să rotească instalația 31 conform invenției în jurul unei axe verticale materializată de un cablu al ancorei centrale, rigidizarea brațelor realizându-se prin niște cabluri de tracțiune întinse între capetele exte- 33 rioare ale porțiunilor orizontale.

Platformele au formă octogonală și sunt prevăzute cu niște deschideri. 35

Fiecare dintre separatoarele de apă este prevăzut cu un corp paralelipipedic închis la partea superioară cu un acoperiș și sprijinit pe o platformă susținută de niște chesoane 37 plutitoare, iar la interior, sunt poziționate o placă orizontală, care delimitează niște incinte și pe care sunt montate un ștuț de deversare racordat la partea de jos la o conductă și niște 39 tuburi de ghidare prin care se deplasează pe verticală cablurile de tracțiune prin care se realizează susținerea conductei și a colectorului, la partea superioară a corpului paralelipipedic 41 fiind montate niște site, pe aceeași platformă fiind poziționate și niște pompe, iar suspendarea separatorului realizându-se prin niște cabluri 48, în timp ce fixarea colectorului K 43 aproape de fundul mării se face prin niște picioare.

Fiecare dintre liniile tehnologice este prevăzută cu un extractorde umiditate racordat 45 la bază cu o conductă și în care este eliminat condensul din gazul metan, iar la partea de sus, prin altă conductă, gazul metan uscat trece spre un lichefiator de gaz metan, din care 47 curge în stare lichidă, prin altă conductă, într-un rezervor de stocare, un compresor de azot

RO 121819 Β1 debitând azotul gaz, printr-un ventil de destindere, spre un rezervor de azot lichid, de unde azotul circulă spre niște serpentine ale lichefiatorului și, respectiv, extractorului, un turbocompresor fiind antrenat de o turbină cu gaze care antrenează și un generator electric.

Troliile electrice reversibile sunt prevăzute cu niște cabluri de tracțiune sprijinite și ghidate cu niște role și un bloc de role.

într-o variantă de realizare, instalația este prevăzută cu o linie tehnologică dotată cu un extractor de umiditate, legat printr-o conductă la un separator, amplasat pe platformă și racordat printr-o conductă la niște turbocompresoare montate pe același ax al unei turbine cu gaze care este cuplată cu un compresor de aer și cu un generator electric, între turbocompresoare fiind intercalate niște răcitoare, unul din turbocompresore fiind conectat printr-o conductă cu un rezervorde metan lichid, prevăzut cu un ventil de laminare, între un extractor și rezervor fiind plasat un ejector în care aspirația este realizată printr-o conductă prin care se aduce metan gazos din alt turbocompresor.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- folosirea unei mari surse de combustibil care va reduce efectele lipsei de energie;

- diminuarea poluării atmosferei.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 ...10, care reprezintă:

-fig. 1, vedere generală, laterală, a instalației pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, conform invenției:

- fig.2, schema cinematică de acționare a ancorelor, a colectoarelor și a separatoarelor de gaz metan, aferentă fiecăruia dintre brațele de ghidare, din alcătuirea instalației conform invenției;

- fig. 3, secțiune verticală prin linia tehnologică de lichefiere a gazului metan, din alcătuirea instalației,conform invenției, aferentă fiecărui ax dintre brațele de ghidare ale instalației;

-fig. 4, vedere laterală a instalației conform invenției, cu evidențierea legăturilor dintre colectorul și separatorul de gaz metan și linia tehnologică, aferente unui braț de ghidare;

- fig. 5, secțiune cu un plan I -1 prin instalația din fig. 4, conform invenției;

- fig. 6, secțiune cu un plan II - II prin instalația din fig. 4, conform invenției;

- fig. 7, secțiune verticală prin colectorul și prin separatorul de gaz metan, din alcătuirea instalației, conform invenției;

- fig. 8, secțiune cu un plan orizontal III - III prin secțiunea din fig. 7;

- fig. 9, secțiune cu un plan vertical IV - IV prin secțiunea din fig. 8;

-fig. 10, secțiune verticală prin linia tehnologică de lichefiere a gazului metan,conform invenției, aferentă fiecăruia dintre brațele de ghidare.

Procedeul pentru colectarea gazului metan liberde pe fundul mării, conform invenției, constă într-o primă operație în care are loc colectarea amestecului saturat, format din apă de mare și gaz metan, și a gazului metan liber, emanat din depozitele nestabile de pe fundul mării, de pe o suprafață-mare, și direcționarea lor în sus, către o secțiune îngustată de curgere, spre suprafața-mării.

Amestecul apă - gaz metan, care se ridică continuu de pe fundul mării, pe principiul vaselor comunicante, deversează în faza următoare într-o incintă, la un nivel inferior nivelului mării, unde presiunea este mai mică decât cea de pe fundul mării și unde are loc o distribuire / împrăștiere gravitațională a lui pe o suprafață mare, pe care curgerea se face într-un strat subțire. în aceste condiții se produce separarea gazului metan de apă, gazul metan umed colectându-se la partea superioară a incintei, iar apa de mare curgând liber spre un nivel inferior, de unde, în operația următoare, este aspirată și evacuată înapoi în mare.

RO 121819 Β1

Gazul metan umed este apoi răcit, într-o altă incintă, prin contactul cu o suprafață ră- 1 cită continuu, pentru a se produce condensarea ultimelorfracțiuni de vapori de apă de mare, operație în urma căreia se obține gaz metan uscat și apă de mare în stare lichidă, apă care 3 se colectează și apoi se evacuează.

în operația următoare se continuă răcirea gazului metan într-o altă incintă în care este 5 adus în contact cu o suprafață răcită continuu, până se ajunge la temperatura necesară pentru a se realiza trecerea lui în stare lichidă, urmată de captarea gazului metan lichefiat 7 astfel obținut și de stocarea lui.

Procedeul pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, într-o variantă 9 de realizare, conform invenției, constă în lichefierea gazului metan prin comprimare și laminare, urmată de o destindere adiabatică. Astfel, gazul metan umed, adus la suprafața 11 mării, este răcit, într-o incintă, prin aducerea lui în contact cu un jet de gaz metan rece și prin amestecarea cu acest gaz rece în interiorul incintei. 13

Datorită scăderii temperaturii are loc condensarea ultimelorfracțiuni de vapori de apă de mare, operație în urma căreia se obține gaz metan uscat și apă de mare în stare lichidă, 15 apă care se colectează și apoi se evacuează.

Gazul metan uscat este aspirat și comprimat, într-o primă treaptă, până la o anumită 17 presiune și temperatură, după care, într-o altă operație, este adus sub nivelului mării unde, în contact cu o suprafață la temperatura mării, are loc răcirea lui. 19

Aceste două operații succesive, de comprimare și răcire a gazului metan se repetă și într-o a doua treaptă de comprimare. Gazul metan astfel comprimat la această a doua fază 21 este răcit de asemenea la temperatura mării și apoi este comprimat din nou, în cea de-a treia treaptă. 23 într-o ultimă operație, gazul metan refulat în urma celei de-a treia comprimări este trimis spre o incintă unde, în urma laminării urmate de o destindere adiabatică, trece din faza 25 gazoasă în fază lichidă.

în paralel cu operațiile mai sus descrise ale procedeului conform invenției, în această 27 variantă de realizare, se derulează o altă fază, în care o parte din gazul metan comprimat în prima treaptă este preluat pentru a produce aspirația gazului metan lichid obținut conform 29 ultimei operații. Gazul metan lichid aspirat este refulat, în amestec cu metanul gazos din prima treaptă de comprimare, spre incinta în care, așa cum s-a arătat mai sus, are loc o 31 primă răcire a gazului metan venit din separatorul de apă.

Instalația pentru colectarea gazului metan liber de pe fundul mării, conform invenției, 33 este constituită din niște brațe de ghidare A, poziționate în cruce și prevăzute cu o porțiune orizontală 1, susținută la nivelul suprafeței mării cu niște casete flotante 2 și care se continuă 35 în zona centrală cu o porțiune înclinată 3. Casetele flotante 2 trebuie să poată prelua sarcinile statice și dinamice date de valuri și de vânt pentru ca instalația conform invenției să se 37 mențină la nivelul suprafeței mării.

Porțiunile înclinate 3 sunt rigidizate între ele la partea superioară și susțin un palan 39 de acționare 4, al unei ancore centrale 5, o platformă superioară 6, destinată aterizării și decolării elicopterelor, o platformă mijlocie B și o platformă inferioară C, care susțin elemente 41 de acționare și diferite utilaje.

Brațele de ghidare A pot fi realizate din țevi din oțel, asamblate în zăbrele, iar plat-43 formele 6, B și C, sunt prevăzute cu grătare din oțel și cu balustradele de protecție a personalului de deservire. Platformele 6, B și C, trebuie rigidizate față de porțiunile înclinate 345 cu ajutorul unor grinzi, stâlpi, bare și diagonale, dar aceste detalii constructive nu fac obiectul acestei invenții fiind, în sine, cunoscute.47

RO 121819 Β1

De asemenea, platformele B și C, care au forma unui octogon și sunt prevăzute cu câte o deschidere a și, respectiv, b, vor fi poziționate la o înălțime suficientă, astfel încât acțiunea valurilor mării să nu împiedice activitatea lucrătorilor și funcționarea echipamentelor situate pe ele.

Pentru ca întreaga instalație conform invenției să nu fie deplasată de curenții marini, de valuri și de vânt, ea este prevăzută, în afara ancorei centrale 5, cu niște ancore laterale 7, câte una pentru fiecare dintre brațele A, legate prin cabluri de tracțiune.

Instalația conform invenției poate fi rotită în plan orizontal în jurul ancorei centrale 5, prin niște elice 8 și 9, acționate de niște electromotoare nepoziționate, elice plasate diametral opus, la capetele exterioare a două din brațele A, în scopul de a crea un cuplu de rotire întregului ansamblu. Frânarea acestei mișcări de rotație poate fi realizată cu ajutorul unor alte elice 10 și 11, plasate la capetele exterioare ale celorlalte două brațe A, diametral opuse, creându-se astfel posibilitatea de a se alege poziția dorită a ansamblului.

Desigur că în timpul operațiilor de rotire a instalației, conform invenției, ancorele laterale 7 trebuie să fie ridicate.

Pentru a se obține o bună rigidizare a brațelor de ghidare A capetele lor exterioare sunt ancorate între ele cu niște cabluri de tracțiune 12.

Pe platforma mijlocie B sunt montate niște grupuri de trolii electrice reversibile, D, E, F și G, plasate deasupra fiecăruia dintre brațele de ghidare A și destinate acționării componentelor suspendate de brațul A respectiv. De asemenea, pe platforma B sunt poziționate și o parte dintre utilajele necesare unei linii tehnologice H.

Primele două trolii, D și E, sunt prevăzute cu câte un cablu de tracțiune 13 și 14, care rulează pe niște role de ghidare 15,16 și 17,18, precum și pe câte o rolă 19 și 20, montate pe un bloc pentru role J, cablurile 13 și 14 susținând și permițând modificarea poziției pe verticală a unui colector de amestec K și a unei conducte 21.

Cel de-al treilea, troliul electric reversibil dublu F, acționează asupra unui cablu de tracțiune 22, ce trece peste niște role de ghidate J, 24 și o ramă 25, montată pe blocul J, de unde un alt cablu de tracțiune 26 rulează pe o rolă de ghidare 27, apoi pe o rolă de ghidare 28, sprijinită pe blocul J și pe niște role de ghidare 29 și 30, cablu 26 care permite deplasarea radiată, în lungul brațelor A, a blocului pentru role J, a unui separator de apă L. Troliul G, de asemenea dublu, acționează un cablu de fracțiune 31 ce se sprijină pe niște role 32 și 33, pe o rolă 34 montată pe blocul J, apoi pe o rolă de ghidare 35, fiind legat la capătul inferior de ancora laterală 7 și permițând acționarea acesteia pe verticală. Un alt cablu de tracțiune 36, al aceluiași troliu G, rulează-pe niște role de ghidare 37 și 38, în scopul deplasării radiale și fixării ancorei laterale 7 de fundul mării.

Separatoarele de apă L sunt plasate sub fiecare dintre brațele de ghidare A, fiind scufundate parțial în apa mării.

Fiecare dintre separatoarele L este prevăzut cu un corp paralelipipedic 39, închis etanș și dotat la partea superioară cu un acoperiș 40, în formă de piramidă. Corpul 39 închide o incintă superioară c, în care sunt montate niște site orizontale 41 și 42, cu ochiuri de mărimi diferite și care sunt pozitonate la o anumită distanță față de cealaltă, având rolul de a contribui la separarea parțială a gazului metan de vaporii de apă.

în centrul corpului 39 este plasat un ștuț de deversare 43, solidar cu o placă orizontală 44, astfel încât capătul superior al ștuțului 43 să se situeze sub nivelul mării și, în același timp, deasupra plăcii 44. Fundul corpului 39 este așezat pe o platformă 45, ce se sprijină pe niște chesoane plutitoare 46 și formează împreună cu placa 44 o incintă inferioară d.

RO 121819 Β1

Amestecul apă de mare - gaz metan care curge din ștuțul 43 și se răspândește pe 1 suprafața plăcii 44 eliberează gazul, iar apa deversează pe la două dintre capetele acesteia, intrând în incinta inferioară d. Niște pompe 47, amplasate în apropierea corpului 39, pe 3 aceeași platformă 45, aspiră apa din incinta d și o refulează în mare.

Colțurile superioare ale corpului paralelipipedic 39 sunt legate cu ajutorul unor ca- 5 bluri 48 de axul blocului de role J, conexiune care permite deplasarea pe direcție radială a separatorului L. 7

Ștuțul de deversare 43 este racordat la partea inferioară cu conducta 21, care poate fi flexibilă sau telescopică și al cărui capăt inferior a fost conectat la colectorul K. Acesta din 9 urmă are forma unei piramide și este prevăzut pe perimetrul bazei cu niște picioare de fixare 49, de o anumită greutate. După pozitionarea-colectorului K deasupra unei zone 11 semistabile e, de hidrometan, pătrunderea picioarelor 49 în stratul de pe fundul mării trebuie să realizeze ancorarea lui în poziția aleasă. 13

Separatoarele de apă L sunt racordate la niște conducte flexibile 50, aeriene, ale căror porțiuni orizontale, aflate dedesubtul brațelor A, se sprijină pe niște chesoane pluti- 15 toare 51.

Cablurile 13 și 14, care susțin colectorul și conducta 21, traversează corpul 39 al se- 17 părătorului L prin niște tuburi de ghidare 52.

La partea sa superioară, aeriană, fiecare conductă flexibilă 50 a fost racordată, prin 19 intermediul unei conducte fixe 53 și al unui robinet 54, la câte un extractor de umiditate M, de tipul unui schimbător de căldură, montat pe platforma mijlocie B. 21

Extractorul M este prevăzut cu o serpentină de răcire 55, racordată prin robinetele 56 și 57 la linia tehnologică H, cu un robinet 58, la partea superioară, și cu un robinet de go- 23 lire 59, la partea de jos. De la robinetul 58, printr-o conductă 60 și un alt robinet 61, extractorul M este racordat la un lichefiator de gaz metan N, dotat cu o altă serpentină de ră- 25 cire 62, prevăzută la capete cu niște robinete 63 și 64, de intrare și, respectiv, de ieșire.

Extractorul de umiditate M și lichefiatoruI de gaz N sunt poziționate pe platforma mij- 27 locie B.

La partea de jos, lichefiatorul N are montat un robinet de golire 65 care, printr-o con- 29 ductă 66 și un alt robinet 67, face legătura la un rezervor de stocare O, prevăzut cu un robinet de golire 68 și montat pe platforma inferioară C. 31

Serpentina 55 a extractorului M este racordată pritr-o conductă de retur 69 la un compresor pentru azot ZO, antrenat de o turbină de gaze XL, iar închiderea acestui traseu prin 33 care circulă azotul se realizează printr-o conductă de tur 72, care face legătura la un rezervor pentru azot lichid P, prevăzut la partea superioară cu un robinet 73 și cu un ventil de lami- 35 nare f pentru destinderea adiabatică a azotului, iar la partea de jos, cu un alt robinet 74, de la care, printr-o conductă 75 și prin robinetul de intrare 63, se face racordarea cu lichefiatorul 37 de gaz N.

Robinetul de ieșire 64 al serpentinei de răcire 62 a lichefiatoruIui N poate fi pus în le- 39 gătură, pe de o parte, cu robinetul de intrare 56 al serpentinei 55 a extractorului M, printr-o conductă 76, iar pe de altă parte, cu conducta de retur 69, printr-o conductă 77 și printr-un 41 robinet 78.

O altă legătură, realizată în scopul purjării de aer a instalației, conform invenției, este 43 aceea prin care conducta 60 dintre robinetele 58 și 61 ale extractorului M și, respectiv, lichefiatorului N a fost racordată cu conducta de tur 72, care leagă compresorul 70 de ro- 45 binetul de intrare 73 și ventilul de laminare fale rezervorului de azot lichid P, racord realizat printr-o conductă 79 și un robinet de purjare 80. 47

RO 121819 Β1

O altă conductă 81 și un robinet 82 fac legătura dintre partea superioară a rezervorului de azot lichid P și conducta de retur 69, pe care mai este prevăzut un racord de umplere 83 cu azot gaz.

Curentul electric necesar alimentării electromotoarelor și a celorlalte subansambluri electrice ale instalației, conform invenției, este furnizat de câte un generator electric 84, plasat pe fiecare dintre brațele de ghidare A și acționat de turbina cu gaze 71.

Instalația pentru colectarea gazului metan liber de pe fundul mării, într-o variantă de realizare, conform invenției, realizează lichefierea gazului metan prin compresie, obiectiv realizat cu o linie tehnologică Q. Gazul metan venit de la separatorul de apă L prin conducta 53 intră prin robinetul 54 într-un extractor de umiditate R, amplasat pe platforma C.

Gazul metan uscat este absorbit printr-un ventil 85, printr-o conductă 86, apoi printr-un ventil 87 de un turbocompresor S, amplasat pe brațul de ghidare A, de unde, după o primă comprimare, este trimis printr-un ventil 88 și o conductă 89, să parcurgă un răcitor g, amplasat în mare la un nivel apropiat de suprafața acesteia. Din răcitorul g, gazul metan este aspirat printr-o conductă 90 și printr-un ventil 91 de un turbocompresor T, montat pe același ax cu turbocompresorul S. în compresorul T are loc cea de-a doua treaptă de comprimare a gazului metan și de unde este refulat, printr-un ventil 92 și printr-o conductă 93 spre un alt răcitor h, situat în aceleași condiții ca și răcitorul g, sub nivelul mării.

După cea de-a doua operație de răcire, gazul metan este absorbit printr-o conductă 94 și printr-un ventil 95 de un turbocompresor U, care execută cea de-a treia treaptă de comprimare în vederea lichefierii. De aici, gazul metan străbate un ventil 96, o conductă 97, un alt ventil 98, după care este laminat printr-un ventil j și apoi se destinde adiabatic, trecând în stare lichidă într-un rezervor V în care se acumulează. Din rezervorul V, gazul metan lichid poate fi livrat la beneficiar printr-o conductă 99 și un ventil 100.

Turbocompresoarele S și U sunt acționate-de o turbină cu gaze W, cuplată cu un compresor de aer Z și cu generatorul electric 84, toate aceste utilaje fiind amplasate pe brațul de ghidare A la intersecția dintre porțiunea orizontală 1 cu porțiunea înclinată 3.

Răcirea și condensarea vaporilor de apă din extractorul de umiditate R se realizează aspirând printr-un ventil 101 și printr-o conductă 102, cu ajutorul unui ejector m, metan lichid din rezervorul V și apoi introducându-l, printr-o conductă 103, în extractorul de umiditate R, în stare gazoasă și la o temperatură potrivită pentru răcirea și condensarea vaporilor de apă veniți cu metanul gazos-prin conducta 53 și ventilul 54. Evacuarea condensului se face printr-o conductă 104 și printr-un ventil 105.

Transformarea metanului din stare lichidă în stare gazoasă are loc în ejectorul m cu ajutorul gazului metan cald, venit printr-un ventil 106, printr-o conductă 107 și printr-un alt ventil 108 de la turbocompresorul S.

Folosirea liniei tehnologice Q pentru lichefierea metanului comportă o supraveghere mai atentă și măsuri de siguranță severe pentru a se evita eventuala explozie a metanului. Ca și în cazul celorlalte componente ale instalației, conform invenției, pe fiecare dintre brațele de ghidare A și pe platforma C este montată câte o linie tehnologică Q.

Instalația conform invenției poate fi adusă pe mare la locul prospectat, unde urmează să aibă loc colectarea gazului metan, fie prin remorcare, fie autopropulsată, fie dezasamblată și apoi montată deasupra depozitului semistabil de gaz hidrat a cărui exploatare se urmărește.

După poziționarea pe coordonatele dorite, punând în funcțiune două câte două și atât cât este necesar, elicele 8, 9,10 și 11, se procedează la ancorarea ansamblului lestând mai întâi ancora centrală 5 cu ajutorul palanului 4 și apoi, pe rând, cate două dintre ancorele

RO 121819 Β1 laterale 7, plasate diametral opus, cu ajutorul cablurilor de tracțiune 31 și 36, și al troliilor 1 electrice duble F și G.

Odată poziționată instalația conform invenției, se pun în funcțiune troliile D și E, ale- 3 gându-se întâi poziția pe direcție radială a separatoarelor de apă L a colectoarelor de amestec K și, respectiv, a conductelor flexibile 50, manevre urmate de lansarea colectoa- 5 retor K și a conductelor 21 până aproape de fundului mării, urmărind buna fixare a picioarelor 49 pentru a da stabilitate colectoarelor K. 7

Se pun în funcțiune pompele 47 pentru a aspira apa din incinta inferioară d a separatorului de apă M, apă care se acumulează aici după ce amestecul apă de mare - gaz 9 metan a deversat din ștuțul 43, și pentru a o evacua continuu în mare. în acest fel se asigură, controlat, un nivel al apei inferior capătului de sus al ștuțului 43. Faptul acesta permite în 11 primul rând curgerea ascendentă a mestecului apă de mare - gaz metan venit de la nivelul zonei semistabile e prin colectorul K și conducta 21. Această diferență de nivel facilitează 13 și distribuirea apei întreaga suprafață a plăcii orizontale 44 pentru a avea loc separarea gravitațională datorată densităților diferite ale gazului metan și apei de mare. 15

Gazul metan umed colectat la partea superioară a incintei c este aspirat prin conducta 53 intră în extractorul de umiditate M unde, datorită serpentinei 55 răcită cu azot, are 17 loc condensarea vaporilor de apă pe suprafața acesteia și apoi colectarea apei și evacuarea ei printr-un racord 86 și prin robinetul 59. Gazul metan uscat iese din extractorul M prin ro- 19 binetul 58 și conducta 60, pătrunde prin robinetul 61 și intră în lichefiatorul de metan N, în care se produce lichefierea lui criogenică datorată contactului cu serpentina de răcire 62, prin 21 care curge azot.

Gazul metan lichid acumulat la partea inferioară a lichefiatorului N traversează robi- 23 netele 65 și 67, precum și conducta 66, intrând în rezervorul de stocare O, de unde evacuarea lui se realizează printr-un racord 87 și robinetul 68. 25

Azotul necesar lichefiatorului N și extractorului M se introduce în instalația conform invenției, în stare gazoasă, prin racordul 83, conducta de retur 69 spre compresorul 70, de27 unde este refulat prin conducta de tur 72, robinetul 73 și ventilul de laminare f, unde are loc o destindere adiabatică, și apoi în rezervorul de azot lichid P.29

De aici azotul lichid circulă prin robinetul de ieșire 74, conducta 75, robinetul de intrare 63, serpentina de răcire 62 a lichefiatorului N și, încălzindu-se, iese în stare de gaz rece 31 prin robinetul 64.

Azotul gaz circulă mai departe prin conducta 76, traversează robinetul de intrare 5633 și intră în serpentina de răcire 55 a extractorului M, produce condensarea vaporilor de apă din gazul metan și pătrunde prin robinetul de ieșire 57 în conducta de retur 69 a corn- 35 presorului 70.

Cea mai mare parte a azotului sub formă de gaz acumulat la partea superioară a re- 37 zervorului P este însă aspirat prin conducta 81, robinetul 82 și, de asemenea, prin conducta 69, spre compresorul 70, de unde este apoi trimis, sub presiune, prin conducta 72, 39 robinetul 73 și ventilul f, în rezervorul P pentru laminare.

Pentru a înlătura eventualitatea amestecării gazului metan cu aerul și, ca urmare, 41 pentru a se evita pericolul major de explozie a instalației, conform invenției, înaintea oricărei puneri în funcțiune este necesar să se facă spălarea și purjarea de aer a traseului ce 43 urmează a fi parcurs de gazul metan prin separatorul L, conductele 50 și 53, extractorul M, conductele 60 și 79, lichefiatorul N, conducta 66, rezervorul O și conducta 87. Pentru 45 realizarea acestei operații se vor închide întâi robinetele 54 și 73.

RO 121819 Β1

Se va lega apoi racordul 83 la un rezervor de azot gaz și, punând în funcțiune compresorul 70, se va pompa azot pe traseul mai sus descris, prin conducta 72, conducta 79, până când se va sesiza prezența azotului la ieșirea din robinetele 68 și 59 procedându-se imediat la închiderea acestora pentru a se asigura etanșeitatea instalației, conform invenției.

Claims (9)

1. Procedeu pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, ce constă în captarea și colectarea metanului, aducerea lui la o adâncime mică, unde diferența de presiune permite separarea amestecului apa de mare - gaz metan după care gazul urmează un traseu ascendent, iar apa este evacuată înapoi în mare, caracterizat prin aceea că, după colectarea gazului metan liber de pe fundul mării și direcționarea lui spre în sus, către o secțiune de curgere a gazului metan, deplasarea amestecului are loc sub forma unei coloane de curent până la o primă incintă în care are loc faza de separare, incintă în care amestecul deversează și, fiind la un nivel inferior nivelului mării, unde presiunea este mai mică decât cea de pe fundul mării, are loc o distribuire / împrăștiere gravitațională a lui pe o suprafață mare, pe care curgerea se face la o presiune mai scăzută pentru ceea ce permite separarea gazului metan de apă, gazul metan umed colectându-se la partea superioară a incintei, iar apa de mare curgând liber spre un nivel inferior de unde, în operația următoare, este aspirată și evacuată înapoi în mare pentru a se asigura diferența de nivel necesară ridicării amestecului, iar în operația următoare, gazul metan umed, captat la partea superioară a incintei, este aspirat spre o altă incintă, unde este răcit pentru a se produce condensarea ultimelor fracțiuni de apă de mare, operație în urma căreia se obține apă de mare în stare lichidă, ce se colectează și apoi se evacuează și gaz metan uscat, în operația următoare procedându-se la răcirea acestui gaz la temperatura necesară trecerii lui în stare lichidă.

2. Procedeu pentru colectarea gazului metan liber de pe fundul mării, conform revendicării 1, într-o variantă de realizare, caracterizat prin aceea că, după aducerea gazului metan umed la suprafața mării, acesta este răcit într-o incintă, prin aducerea lui în contact cu gazul metan rece și prin amestecarea cu acesta, datorită scăderii temperaturii, având loc condensarea ultimelor fracțiuni de vapori de apă de mare și obținându-se gaz metan uscat, operație urmată de comprimarea lui, într-o primă treaptă, până la o anumită presiune și temperatură, după care, într-o altă operație, este răcit la temperatura apei de mării, după care are loc o a doua treaptă de comprimare urmată de o nouă răcire la temperatura apei de mare și de cea de-a treia treaptă de comprimare, într-o ultimă operație gazul metan refulat în urma acestei ultime comprimări este trimis spre o incintă unde, în urma laminării urmate de o destindere adiabatică trece din faza gazoasă în fază lichidă, în paralel cu operațiile mai sus derulându-se o altă fază, în care o parte din gazul metan comprimat în prima treaptă este preluat pentru a produce aspirația gazului metan lichid obținut conform ultimei operații, aspirație în urma căreia gazul metan comprimat și cald din prima treaptă de comprimare se amestecă cu metanul lichid și este refulat spre incinta în care are loc o primă răcire a gazului metan venit în urma operației de separare a lui de apă.

3. Instalație pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, alcătuită dintr-o platformă cu brațe de ghidare poziționate în cruce, prevăzute cu trolii de manevră a subansamblurilorde colectare a gazului metan și cu ancoră centrală de fixare, pentru direcționarea brațelor fiind prevăzute elice, caracterizată prin aceea că brațele de ghidare (A) susțin o platformă intermediară (B) care susține la rândul ei niște trolii electrice reversibile (D și E), utilizate la deplasarea pe direcțiile radială și verticală a unor conducte (21), flexibile

RO 121819 Β1 sau telescopice, prevăzute cu niște colectoare (K), niște trolii reversibile duble (F) cu ajutorul 1 cărora niște separatoare (L) și niște conducte flexibile (50) pot fi acționate pe direcție radială, fiecare conductă (50) fiind susținută, în porțiunea ei orizontală, de niște chesoane plutitoare 3 (51) și tot pe platformă (B) sunt montate niște trolii electrice reversibile duble (G) folosite pentru a modifica pozițiile unor ancore laterale (7) și o platformă inferioară (C), destinată să 5 susțină, împreună cu platforma intermediară (B), o linie tehnologică (H sau Q) și o platformă superioară (6), pentru aterizarea și decolarea elicopterelor, niște porțiuni înclinate (3) ale 7 brațelor (A) servind la montarea platformelor (B, C și 6), iar capetele superioare ale acestora fiind asamblate rigid și susținând un palan de acționare (4) pentru o ancoră centrală (5). 9

4. Instalație pentru colectarea gazului metan liber de pe fundul mării, conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că, sub fiecare braț (A) este plasat câte un separator (L), 11 racordat la partea inferioară prin câte o conductă (21) la un colector (K), iar pe platformele (B și C) sunt plasate, corespunzător separatoarelor (L) și racordate la ele prin intermediul 13 conductelor flexibile (50), liniile tehnologice (H sau Q).

5. Instalație pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, conform reven- 15 dicării 3, caracterizată prin aceea că brațele de ghidare (A) sunt prevăzute cu niște porțiuni orizontale (1) susținute de niște casete flotante (2), la capetele exterioare ale fiecăruia dintre 17 brațele (A) fiind poziționate niște elice (8,9,10 și 11), astfel încât, la punerea lor în funcțiune să se producă un cuplu care să rotească instalația conform invenției, în jurul unei axe ver- 19 ticale materializate de un cablu al ancorei centrale (5), rigidizarea brațelor (A) realizându-se prin niște cabluri de tracțiune (12) întinse între capetele exterioare ale porțiunilor ori- 21 zontale (1).

6. Instalație pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, conform reven- 23 dicării 3, caracterizată prin aceea că platformele (B și C) au formă octogonală și sunt prevăzute cu niște deschideri (a și b). 25

7. Instalație pentru colectarea gazului metan libe.rde pe fundul mării, conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că fiecare dintre separatoarele (L) de apă este prevăzut 27 cu un corp paralelipipedic (39) închis la partea superioară cu un acoperiș (40) și sprijinit pe o platformă (45) susținută de niște chesoane plutitoare (46), iar la interior sunt poziționate 29 o placă orizontală (44) care delimitează niște incinte (c și d) și pe care sunt montate un ștuț de deversare (43) racordat la partea de jos la o conductă (21) și niște tuburi de ghidare (52) 31 prin care se deplasează pe verticală cablurile de tracțiune (22 și 26) prin care se realizează susținerea conductei (21) și a colectorului (K), la partea superioară a corpului paraleli- 33 pipedic (39) fiind montate niște site (41 și 42), pe aceeași platformă (45) fiind poziționate și niște pompe (47), iar suspendarea separatorului (L) realizându-se prin niște cabluri (48), în 35 timp ce fixarea colectorului (K) aproape de fundul mării se face prin niște picioare (49).

8. Instalație pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, conform re- 37 vendicării 3, caracterizată prin aceea că fiecare dintre liniile tehnologice (H) este prevăzută cu un extractor de umiditate (NI) racordat la bază cu o conductă (50) și în care este eliminat 39 condensul din gazul metan, iar la partea de sus, prin altă conductă (60), gazul metan uscat trece spre un lichefiator de gaz metan (N) din care curge în stare lichidă, prin altă con- 41 ductă (66), într-un rezervor de stocare (O), un compresor de azot (70) debitând azotul gaz, printr-un ventil de destindere (f), spre un rezervor de azot lichid (P) de unde azotul circulă 43 spre niște serpentine (62 și 55) ale lichefiatorului (N) și, respectiv, extractorului (M), un turbocompresor (70) fiind antrenat de o turbină cu gaze (71) care antrenează și un generator 45 electric (84).

RO 121819 Β1

1 9. Instalație pentru colectarea gazului metan liber de pe fundul mării, conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că troliile electrice reversibile (D, E, F și G) sunt

3 prevăzute cu niște cabluri de tracțiune (13,14,22,26,31 și 36) sprijinite și ghidate cu niște role (15,16,17,18,19, 20, 23, 24, 25, 27, 28, 29, 30, 32, 33, 34 și 35) și un bloc de role (J).

5 10. Instalație pentru colectarea gazului metan liber, de pe fundul mării, conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că, într-o altă variantă de realizare, este prevăzută

7 cu o linie tehnologică (Q) dotată cu un extractorde umiditate (R), legat printr-o conductă (53) la un separator (L), amplasat pe platformă (C) și racordat printr-o conductă (86) la niște

9 turbocompresoare (S, T și U) montate pe același ax al unei turbine cu gaze (W) care este cuplată cu un compresor de aer (Z) și cu un generator electric (84), între turbocompresoare 11 (S, T și U)fiind intercalate niște racitoare (g și h), unul din turbocompresore (U) fiind conectat printr-o conductă (97) cu un rezervor de metan lichid (V), prevăzut cu un ventil de laminare 13 (j), între un extractor (R) și rezervor (V) fiind plasat un ejector (m) în care aspirația este realizată printr-o conductă (107) prin care se aduce metan gazos din alt turbocompresor (S).