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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung von Fluiden
mit Kreiselpumpen, wobei vor einer Kreiselpumpe Maschinen und/oder
Apparate angeordnet sind, welche den Druck und/oder die Temperatur
des Fluids beeinflussen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren
zur Sequestrierung von Kohlendioxid, wobei das Kohlendioxid auf
einen für eine vorgesehene Lagerstätte geeigneten
Druck und/oder Temperatur gebracht wird und in die Lagerstätte
gefördert wird.
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Bei
der Verbrennung von fossilen Brennstoffen in Kraftwerken entsteht
Kohlendioxid, das maßgeblich für den Treibhauseffekt
verantwortlich ist. Ziel ist es daher, den Ausstoß von
Kohlendioxid in die Atmosphäre zu reduzieren. Eine wirkungsvolle
Maßnahme stellt die Sequestrierung von Kohlendioxid dar.
Dabei wird das in den Kraftwerken entstandene Kohlendioxid separiert
und einer Deponierung zugeführt. Als Lagerstätten
gelten geologische Formationen wie Erdöllagerstätten,
Erdgaslagerstätten, salzhaltige Grundwasserleiter oder Kohleflöze.
Auch eine Lagerung in der Tiefsee wird untersucht.
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Bei
herkömmlichen Verfahren erfolgt die Förderung
von gasförmigem Kohlendioxid mittels Kompressoren. Die
Kompression erfolgt in mehreren Stufen, wobei diverse Zwischenkühlungen
des komprimierten Gases notwendig sind. Sowohl die Kompression als
auch die Kühlung sind sehr energieintensiv. Die Kompression erfolgt
vom gasförmigen Zustand direkt in den überkritischen
Zustand.
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Vereinzelt
wurde flüssiges Kohlendioxid auch mit Membranpumpen gefördert.
Wird flüssiges Kohlendioxid gepumpt so muss gewährleistet
werden, dass es in der Pumpe nicht zu Kavitation kommt. Das Kohlendioxid
darf nur Zustände annehmen bei denen der Dampfdruck nicht
erreicht oder unterschritten wird. Ansonsten kommt es zur Bildung
von Dampfblasen, die bei einem Druckanstieg in der Pumpe implodieren
und zu massiven Schäden führen. Die Dampfdruckkurve
stellt somit eine Grenzlinie für die Förderungen
von flüssigem Kohlendioxid dar.
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Bei
der Förderung von flüssigem Kohlendioxid kann
es in der Pumpe zu einem unvermeidbaren Wechsel in einen überkritischen
Zustand kommen. Dies liegt an dessen verhältnismäßig
niedrigen kritischen Temperatur, von nur 31,0°C, und dessen
verhältnismäßig niedrigen kritischen
Druck, von nur 73,8 bar. Weiterhin gibt es Verfahren, bei denen
das Kohlendioxid bereits beim Eintritt in die Pumpe überkritisch
vorliegt.
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Prinzipiell
ist die Förderung von überkritischem Kohlendioxid
mit Kreiselpumpen bekannt. In der
WO 2005/052365 A2 wird eine einstufige Spaltrohrmotorpumpe
beschrieben, die das überkritische Kohlendioxid im Kreislauf
fördert. Das Fluid wird mit einem Laufrad gefördert,
welches auf einer Welle befestigt ist, die in korrosionsbeständigen
Lagern angeordnet ist. Damit soll die Bildung von abrasiven Partikeln
verhindert werden, welche den hochtourigen Spaltrohrmotor zerstören
können.
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In
der
WO 00/63529 wird
ein Pumpensystem zur Förderung von flüssigem oder überkritischem
Kohlendioxid beschrieben. Das Pumpensystem umfasst eine mehrstufige
Pumpe, nach Art einer Unterwassermotorpumpe, die in einem Topfgehäuse
angeordnet ist. Diese Anordnung ist auf ein geschlossenes Fördersystem angewiesen,
in dem sehr hohe Pumpeneintrittsdrücke vorherrschen. Aufgrund
der genannten Randbedingungen liegt das zu fördernde Kohlendioxid
ausschließlich in der flüssigen Phase vor. Das
System wird zur Enhanced Oil Recovery, EOR, eingesetzt, wobei Kohlendioxid
in Ölfelder injiziert, um die Ausbeute an gefördertem Öl
zu steigern. Das System dient auch zur Sequestrierung von Kohlendioxid.
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Bei
der Förderung von überkritischem Kohlendioxid
mittels Kreiselpumpen treten häufig massive Probleme auf,
da das Kohlendioxid im überkritischen Bereich immer wieder
Zustände annimmt, die zu einem unstetigen Pumpverhalten
und unter Umständen auch zu einer Schädigung der
Kreiselpumpe führen. Bei einer Drucksteigerung in der Kreiselpumpe
treten große Dichteänderungen des Fluids auf,
welche dieses Verhalten verursachen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung
zu stellen, welches die Förderung von überkritischen
Fluiden mit Kreiselpumpen erlaubt, mit der Sicherheit einer Vermeidung
von unzulässigen Dichteänderungen des zu fördernden
Fluids.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass mittels der Maschinen und/oder Apparate der Eintrittszustand
des Fluids in die Kreiselpumpe so eingestellt wird, dass das Fluid
in der Kreiselpumpe nur Zustände annimmt, bei denen der
Realgasfaktor des Fluids bereits sein Minimum erreicht oder überschritten hat.
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Der
Realgasfaktor, der auch als Kompressibilitäts- oder Kompressionsfaktor
bezeichnet wird, ist definiert als
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Hierbei
stehen die einzelnen Formelzeichen für folgende Größen:
| p – Druck, | [p]
= bar |
| V – Volumen, | [V]
= m3
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| n – Stoffmenge, | [n]
= mol |
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Während
für ideale Gase der Realgasfaktor gleich Eins ist, weicht
er für reale Gase in Abhängigkeit von Druck und
Temperatur ab. Dabei nimmt der Realgasfaktor, unterhalb der so genannten
Boyle Temperatur, mit steigendem Druck zunächst ab, erreicht
ein Minimum und steigt dann wieder an. Durch das erfindungsgemäße
Verfahren wird gewährleistet, dass das Fluid nur Zustände
in der Kreiselpumpe annimmt, bei dem der Realgasfaktor sein Minimum
bereits erreicht oder überschritten hat. Arbeitet die Kreiselpumpe
in diesem erlauben Betriebsbereichen, so werden ein unstetiges Pumpverhalten
und eine Schädigung der Kreiselpumpe, bei der Förderung
von überkritischen Fluiden, mit Sicherheit ausgeschlossen.
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Im
flüssigen Bereich ist seit langem eine Grenzlinie für
den Betrieb von Kreiselpumpen bekannt, die bei der Förderung
nicht erreicht oder unterschritten werden darf. Bei Flüssigkeiten
stellt die Dampfdruckkurve diese Grenzlinie dar. Wird sie unterschritten,
so kommt es zu Kavitation. Dagegen gibt es für den überkritischen Bereich
keine Grenzlinie analog zur Dampfdruckkurve, da diese am kritischen
Punkt endet.
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Erfindungsgemäß wird
erstmals für den überkritischen Bereich eine Grenzlinie
für den Betrieb von Kreiselpumpen definiert, die bei der
Förderung nicht unterschritten werden darf. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
wird die Sicherheit einer Vermeidung von unzulässigen Dichteänderungen
des zu fördernden Fluids im überkritischen Bereich
gewährleistet.
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Während
des Pumpvorgangs kommt es in der Kreiselpumpe zu Druckerhöhungen
und Temperatursteigerungen. Die Zustände, welche ein Fluid
in der Kreiselpumpe annimmt, sind von der Fördersituation
und dem Typ der eingesetzten Kreiselpumpe abhängig. Diese
sind dem Betreiber in der Regel bekannt. Die bei dem Verfahren eingesetzten
Maschinen und Apparate konfigurieren den Eintrittszustand des Fluids
so, dass dessen Realgasfaktor zumindest am Eintritt in die Kreiselpumpe
bereits sein Minimum erreicht oder überschritten hat.
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Das
Fluid kann bei dem Verfahren bereits am Eintritt in die Kreiselpumpe
in einem überkritischen Zustand vorliegen. Ebenso ist es
möglich, dass das Fluid beim Eintritt in die Kreiselpumpe
zunächst flüssig vorliegt und erst in der Kreiselpumpe
einen überkritischen Zustand annimmt. Auch in diesem Fall,
ist die erfindungsgemäße Grenzlinie einzuhalten.
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Vorzugsweise
wird mit Kompressoren und Wärmetauschern der Eintrittzustand
des Fluids eingestellt. Dabei erweist es sich als günstig,
wenn das Fluid mindestens eine Kompressions- und eine Kühlungsstufe durchläuft. Über
die Anzahl der Kompressions- und Kühlungsstufen wird der
Eintrittszustand des Fluids in die Kreiselpumpe eingestellt.
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Als
Eintrittszustand gilt in der Regel der Zustand des Fluids am Eintritt
in den Saugstutzen der Kreiselpumpe. Spätestens jedoch
bei Eintritt des Fluids in das Laufrad muss ein erfindungsgemäßer
Eintrittszustand erreicht sein.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
werden die Eintrittstemperatur und/oder der Eintrittsdruck des Fluids
gemessen und an eine Steuer- und/oder Regeleinheit weitergeleitet.
Als Steuer- und/oder Regeleinheit können handelsübliche
Steuerungen oder Regler eingesetzt werden. Denkbar ist auch der
Einsatz eines Prozessleitsystems. Über die Steuer- und/oder
Regeleinheit können die Maschinen und Apparate gezielt
beeinflusst werden, um den Einstrittszustand des Fluids einzustellen.
Dazu sendet die Steuer- und/oder Regeleinheit Signale an die Maschinen
und Apparate. Über die Signale werden die Antriebsmotoren
bzw. die Stellantriebe der Maschinen und Apparate beeinflusst. Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung löst
die Steuer- und/oder Regeleinheit einen Alarm aus, wenn der Realgasfaktor
des Fluids am Eintritt in die Pumpe sein Minimum noch nicht erreicht
hat. Ergänzend oder alternativ kann in diesem Fall auch
die Anlage in eine Sicherheitsstellung gebracht werden. Dabei kann
es auch zu einer Abschaltung der Kreiselpumpe kommen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
anhand von Figuren. Dabei zeigt
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1:
Ein Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2:
Ein Diagramm, bei dem der Realgasfaktor von Kohlendioxid in Abhängigkeit
des Drucks dargestellt ist,
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3:
Ein Diagramm, bei dem das Produkt p·v für Kohlendioxid
als Funktion des Drucks dargestellt ist.
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4a:
Das Phasendiagramm von Kohlendioxid, wobei im überkritischen
Bereich die erfindungsgemäße Grenzlinie für
den Betrieb von Kreiselpumpen eingezeichnet ist und die Betriebskurve
der Kreiselpumpe vollständig im erlaubten Bereich verläuft.
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4b:
Das Phasendiagramm von Kohlendioxid, wobei im überkritischen
Bereich die erfindungsgemäße Grenzlinie für
den Betrieb von Kreiselpumpen eingezeichnet ist und die Betriebskurve
der Kreiselpumpe zunächst vollständig im verbotenen
Bereich verläuft,
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4c:
Das Phasendiagramm von Kohlendioxid, wobei im überkritischen
Bereich die erfindungsgemäße Grenzlinie für
den Betrieb von Kreiselpumpen eingezeichnet ist und der Eintrittpunkt
in erlaubten Bereich liegt, der Austrittpunkt jedoch zunächst
im verbotenen Bereich liegt.
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In 1 ist
ein Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens
als eine schematische Darstellung gezeigt. Das Fluid, hier Kohlendioxid,
tritt zunächst in einen Verdichter 1ein. Der
Verdichter 1 wird mit einem Motor 2 angetrieben.
Diese schematische Darstellung gilt für ein- oder mehrstufige
Verdichterbauformen. In Abhängigkeit vom Eintrittszustand
des Fluids und des Kühlmittels in dem dargestellten Prozess
variiert die Anzahl der Verdichter- und Wärmetauscherstufen.
Aus Übersichtlichkeitsgründen werden hier nur
2 Prozessstufen dargestellt; gewöhnlich sind es jedoch
mehrere.
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Im
Verdichter 1 wird das Fluid auf einen höheren
Druck gebracht, wobei die Temperatur des Fluids ansteigt. Nach dem
Verdichter 1 tritt das Fluid in einen Wärmetauscher 3 ein.
Der von Kühlmittel durchströmte Wärmetauscher 3 nimmt,
Wärme vom Fluidstrom auf und senkt damit dessen Temperatur.
Die Kühlmittelmenge wird mit einem Ventil 4 eingestellt.
Als Stellantrieb wird das Ventil 4 mit einem Motor 5 betrieben.
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Nach
dem Wärmetauscher 3 kann das Kohlendioxid in einen
weiteren Verdichter 6 oder in eine weitere Verdichterstufe
eintreten, der hier mit einem Motor 7 betrieben wird. Im
weiteren Verdichter 6 erfährt das Fluid eine erneute
Druck- und Temperatursteigerung, bevor es in einen weiteren Wärmetauscher 8,
der auch als ein Zwischenkühler ausgebildet sein kann,
eintritt. Im Wärmetauscher 8 wird der Kohlendioxidstrom
erneut gekühlt. Die geschieht ebenfalls mit einem Kühlmittelstrom,
der über ein Ventil 9, das über einen
Motor 10 als Stellantrieb verfügt, reguliert wird.
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Erfindungsgemäß wird über
die Maschinen 1, 6 und Apparate 3, 8 der
Eintrittszustand des Fluids in die Kreiselpumpe 11 so eingestellt,
dass das Fluid in der Kreiselpumpe 11 nur Zustände
annimmt, bei denen der Realgasfaktor bereits sein Minimum erreicht
oder überschritten hat. Dazu werden am Eintritt in die
Kreiselpumpe 11 mittels üblicher Druck- und Temperaturmessstellen 13, 14 die
Aggregatzustände des Fluids erfasst. Die Messstellen 13, 14 sind
mit einer Regeleinheit 15 verbunden, die die Maschinen 1, 6 und
Apparate 3, 8 regelt. Die Regeleinheit 15 gewährleistet,
dass vor der Kreiselpumpe 11 diejenigen Aggregatzustände
eingestellt werden, aufgrund derer die Kreiselpumpe schadlos betrieben
werden kann. Auch der Motor 12 der Kreiselpumpe 11 kann
von der Regeleinheit 15 beeinflusst werden, wenn er entsprechend
ausgebildet ist. Vorteilhaft für den Prozess ist die Verwendung
drehzahlregelbarer Motoren. Dies ist abhängig von den jeweils
gegebenen Randbedingungen des Verfahrens oder dessen Anlage.
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Die
Druckmessstelle 13, gekennzeichnet durch die Abkürzung
PI, misst den Druck des Kohlendioxids. Besteht die Gefahr, dass
das Kohlendioxid innerhalb von der Kreiselpumpe 11 Zustände
im verbotenen Bereich annimmt, bei denen der Realgasfaktor noch
nicht sein Minimum erreicht hat, so werden deren Signale über
die Regelstelle 15 an die Motoren 2, 7 der
Verdichter 1, 6 weitergeleitet, über
die der Druck des Kohlendioxids einstellbar ist.
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Die
Temperaturmessstelle 14, gekennzeichnet durch die Abkürzung
TI, misst die Temperatur des Kohlendioxids. Besteht die Gefahr,
dass das Kohlendioxid innerhalb von der Kreiselpumpe 11 Zustände
im verbotenen Bereich annimmt, bei denen der Realgasfaktor noch
nicht sein Minimum erreicht hat, so werden deren Signale über
die Regeleinheit 15 an die Motoren 5, 10 der
Ventile 4, 9 weitergeleitet, über die
die Temperatur des Kohlendioxids mittels des Kühlmittelstroms,
der durch die Wärmetauscher 3, 8 fließt,
einstellbar ist. Eventuelle weitere Sensoren, die die Maschinen 1, 6 und
Apparate 3, 8 überwachen, sind aus Gründen
einer besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt und
wären ebenfalls mit der Regeleinheit 15 zur Verfahrensbeeinflussung
verbunden.
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Das
Kohlendioxid verlässt die Kreiselpumpe 11 in einem
für den Folgeprozess erforderlichen Zustand. Im Gegensatz
zu herkömmlichen Verfahren, bei dem lediglich Verdichter
zur Förderung von Kohlendioxid zum Einsatz kommen, können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hohe Druckdifferenzen
in der Kreiselpumpe ohne zusätzliche Zwischenkühlung
realisiert werden.
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In 2 ist
ein Diagramm dargestellt, bei dem für ein zu förderndes
Fluid Kohlendioxid dessen Realgasfaktor z als Funktion des Drucks
p aufgetragen ist. Erfindungsgemäß wird der Eintrittszustand
des Fluids mittels der Maschinen 1, 6 und/oder
Apparate 3, 8 so eingestellt, dass das Fluid beim
Durchströmen der Kreiselpumpe 11 nur Zustände
annimmt, bei denen der Realgasfaktor bereits sein Minimum erreicht
oder überschritten hat. Bei einer Erhöhung des
Druckes in der Kreiselpumpe bleibt der Realgasfaktor des Fluids
gleich oder nimmt zu. In 2 ist eine Betriebskurve 16 für
eine Kreiselpumpe 11dargestellt, bei der sowohl der Eintrittszustand
E, als auch der Austrittszustand A des Fluids im erlaubten Bereich
liegen. Das Fluid liegt am Eingang in die Kreiselpumpe 11 in
einem Zustand vor, bei dem der Realgasfaktor z sein Minimum bereits überschritten
hat. In der Pumpe 11 ändern sich der Druck p und
die Temperatur T des Fluids. Das Fluid tritt hier bei einem Druck
von 95 bar in die Pumpe 11 ein und verlässt die
Pumpe 11 bei einem Druck von 300 bar. Die Eintrittstemperatur
des Fluids beträgt ca. 35°C und die Austrittstemperatur
des Fluid beträgt ca. 70°C. Erfindungsgemäß wurde
der Eintrittszustand des Fluids durch die Maschinen 1, 6 und/oder
die Apparate 3, 8 so eingestellt, dass das Fluid
in der Kreiselpumpe 11 nur Zustände annimmt, bei
denen der Realgasfaktor z bereits sein Minimum erreicht oder überschritten
hat.
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Durch
eine Verbindung der Minima einzelner, gestrichelt dargestellter
Isothermen des Fluids in dem Diagramm von 2 ist eine
fette durchgezogene Grenzkurve 17 für pumpbare
Fluide im überkritischen Bereich definiert. Dieser überkritische
Bereich befindet sich rechts vom überkritischen Punkt kP
des Fluids. Erfindungsgemäß wird dadurch für
den überkritischen Bereich die Grenzkurve 17 für
den Betrieb von Kreiselpumpen definiert. Das Kohlendioxid darf in
der Kreiselpumpe 11 nur Zustände annehmen, die
auf dieser Grenzkurve 17 oder rechts davon liegen. In diesem
Bereich hat der Realgasfaktor des Kohlendioxids bereits sein Minimum
erreicht oder überschritten. Die Betriebskurve 16 der
Kreiselpumpe 11 liegt vollständig im erlaubten
Bereich.
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3 zeigt
ein Diagramm, bei dem das Produkt p·v als Funktion des
Drucks p für Kohlendioxid aufgetragen ist. Das Produkt
p·v kann analog zum Realgasfaktor z betrachtet werden.
Während für ideales Gasverhalten die Isothermen
waagerecht verlaufen, zeigen reale Gase ein Verhalten, das in 3 mit
gestrichelten Isothermen dargestellt ist. Zunächst wird
das Produkt p·v auf einer Isotherme mit steigendem Druck
kleiner bis ein Minimum erreicht wird. Nach Durchlaufen des jeweiligen
Minimums, wird das Produkt p·v mit steigendem Druck wieder
größer. Das Produkt p·v nimmt dabei annähernd
linear zu. Erfindungsgemäß wird der Eintrittszustand
des Fluids mit Hilfe von Maschinen 1, 6 und/oder
Apparaten 3, 8 so eingestellt, dass das Produkt p·v
des Fluids in der Kreiselpumpe 11 bereits sein Minimum
erreicht oder überschritten hat. In 3 ist eine Betriebskurve 16 für
eine Kreiselpumpe 11 dargestellt, bei der sowohl der Eintrittszustand
E, als auch der Austrittszustand A des Fluids im erlaubten Bereich
liegen. Das Fluid hat am Eingang in die Pumpe 11 einen
Zustand bei dem der Realgasfaktor z sein Minimum bereits überschritten
hat. In der Pumpe ändern sich der Druck p und die Temperatur
T des Fluids. Das Fluid tritt bei einem Druck von 95 bar in die
Pumpe ein und verlässt die Pumpe bei einem Druck von 300
bar. Die Eintrittstemperatur des Fluids beträgt ca. 35°C.
Die Austrittstemperatur des Fluid beträgt 70°C.
Erfindungsgemäß wurde der Eintrittszustand des
Fluids durch Maschinen 1, 6 und/oder Apparate 3, 8 so
eingestellt, dass das Fluid in der Kreiselpumpe 11 nur
Zustände annimmt, bei denen der Realgasfaktor z des Fluids
bereits sein Minimum erreicht oder überschritten hat. Die
Betriebskurve 16 liegt vollständig im erlaubten
Bereich. Analog zur 2 ist auch hier die Pumpgrenze
als eine fette durchgezogene Grenzkurve 17 dargestellt.
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Die 4a, 4b und 4c zeigen
das Phasendiagramm von Kohlendioxid, das häufig auch als Zustandsdiagramm
oder p-T-Diagramm bezeichnet wird. Neben den üblichen Aggregatzuständen,
gasförmig gf und flüssig fl, ist auch der überkritische
Zustand ük eingezeichnet. Aus dem Diagramm ist ersichtlich,
dass Kohlendioxid bei einem Normdruck von 1,013 bar nicht flüssig
vorliegen kann, sondern lediglich eine Sublimation bei –78,5°C
beobachtet wird. Erst bei höheren Drücken kann
Kohlendioxid flüssig vorliegen. Für die Förderung
von flüssigem Kohlendioxid stellt die Dampfdruckkurve 18 eine
Grenzlinie für die Betriebszustände dar, die das
Fluid in der Kreiselpumpe annehmen darf. Das flüssige Kohlendioxid
darf in der Kreiselpumpe keine Zustände annehmen, bei denen
die Dampfdruckkurve 18 erreicht oder überschritten
wird, da es ansonsten zu Kavitation in der Kreiselpumpe kommt. Die
Dampfdruckkurve 18 ist eingegrenzt vom Tripelpunkt TP und
dem kritischen Punkt kP.
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Bei
der Darstellung in 4a liegt der Eintrittszustand
E des zu fördernden Fluids im erlaubten Bereich. Das Fluid
hat am Eingang in die Kreiselpumpe 11 einen Zustand bei
dem der Realgasfaktor z sein Minimum bereits überschritten
hat. Innerhalb der Kreiselpumpe ändern sich der Druck und
die Temperatur des Fluids. Das Fluid tritt bei einem Druck von 95
bar in die Pumpe ein und verlässt die Pumpe bei einem Druck
von 220 bar. Die Eintrittstemperatur des Fluids beträgt
35°C. Die Austrittstemperatur des Fluid beträgt
59°C. Erfindungsgemäß wurde der Eintrittszustand
des Fluids durch Maschinen 1, 6 und/oder Apparate 3, 8 so
eingestellt, dass das Fluid in der Kreiselpumpe 11 nur
Zustände annimmt, bei denen der Realgasfaktor des Fluids
bereits sein Minimum erreicht oder überschritten hat. Die
Betriebskurve 16 liegt vollständig in dem durch
die Grenzkurve 17 aufgeteilten, erlaubten überkritischen
Bereich. In dieser Darstellung der 4a befindet
sich links von der Grenzkurve 17 der zulässige
Pumpenbereich.
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Im
Beispiel der Darstellung von 4b liegen
weder der Eintrittszustand E noch der Austrittszustand A im erlaubten
Bereich. Die gesamte Betriebskurve 16 liegt rechts von
der Grenzkurve 17 und damit im verbotenen überkritischen
Bereich, da der Realgasfaktor z des zu fördernden Fluids
sein Minimum noch nicht erreicht hat. Erfindungsgemäß wird
nun der Eintrittzustand des Fluids mittels der Maschinen 1, 6 und
Apparate 3, 8 so variiert, dass die gesamte Betriebskurve 16' im
erlaubten Bereich liegt, d. h. dass das Fluid in der Kreiselpumpe 11 nur
Zustände annimmt, bei denen der Realgasfaktor des Fluids
bereits sein Minimum erreicht oder überschritten hat. Dadurch
verschiebt sich die gesamte Betriebskurve 16 und läuft
nun als zulässige Betriebskurve 16' vollständig
im erlaubten Bereich. Der Eintrittszustand wurde durch die Maschinen 1, 6 und/oder Apparate 3, 8 so
variiert, dass das Fluid bei einer niedrigeren Eintritttemperatur
T in die Kreiselpumpe 11 eintritt. Dadurch verschiebt sich
die gesamte Betriebskurve von 16 zu 16, so dass
nun erfindungsgemäß das Fluid in der Kreiselpumpe 11 nur
Zustände annimmt, bei denen der Realgasfaktor z bereits
sein Minimum erreicht oder überschritten hat. Alternativ
dazu kann auch ein höherer Eintrittdruck p eingestellt
werden. Sämtliche Zustände liegen nach dieser
Variation des Eintrittszustandes im erlaubten Bereich.
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Bei
der Darstellung in 4c liegt zwar der Eintrittszustand
E des Fluids im erlaubten überkritischen Bereich, der Austrittszustand
A liegt jedoch im verbotenen Bereich. Dabei liegt das Fluid zunächst
am Eingang in die Pumpe in einem Zustand vor, bei dem der Realgasfaktor
z sein Minimum bereits überschritten hat. Innerhalb der
Pumpe ändern sich der Druck und die Temperatur des Fluids.
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Das
Fluid tritt bei einem Druck von 95 bar in die Pumpe ein und verlässt
die Pumpe bei einem Druck von 220 bar. Die Eintrittstemperatur des
Fluids beträgt 35°C. Die Austrittstemperatur des
Fluid beträgt 130°C. Die Betriebszustände
des Fluids nehmen ab dem Schnittpunkt V der Betriebskurve 16 mit
der fett und durchgezogen gezeichneten Grenzkurve 17 Werte
an, bei denen der Realgasfaktor des Fluids sein Minimum noch nicht
erreicht oder überschritten hat. Ab diesem Schnittpunkt
Punkt V verläuft die Betriebskurve im verbotenen Bereich.
Erfindungsgemäß wird nun der Eintrittzustand des
Fluids mittels der Maschinen 1, 6 und Apparate 3, 8 so
variiert, dass die gesamte Betriebskurve 16 im erlaubten
Bereich liegt, d. h. dass das Fluid in der Kreiselpumpe nur Zustände
annimmt, bei denen der Realgasfaktor des Fluids bereits sein Minimum
erreicht oder überschritten hat. Der Eintrittspunkt E der
Kurve 16 wird weiter nach rechts verschoben, so dass das
Fluid bei einer niedrigeren Eintritttemperatur am Eintrittspunkt
E' in die Kreiselpumpe 11 eintritt. Dadurch verschiebt
sich die gesamte, hier unzulässige Betriebskurve 16 als
neue und zulässige Betriebskurve 16' in den erlaubten überkritischen
Bereich. Alternativ dazu kann auch ein höherer Eintrittdruck
p eingestellt werden. Erfindungsgemäß nimmt nun
das Fluid in der Kreiselpumpe nur Zustände an, bei denen
der Realgasfaktor bereits sein Minimum erreicht oder überschritten.
Sämtliche Zustände liegen nach dieser Variation
des Eintrittszustandes im erlaubten Bereich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/052365
A2 [0006]
- - WO 00/63529 [0007]