DK142273B - Fremgangsmåde til transport af nyttegas, f.eks. naturgas. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1^2273 DANMARK (ευ int. ci.3 i/00 «(21) Ansøgning nr. 46O6/7O (22) Indleveret den 8. Ββρ. 1970 (24) Løbedag 8. S ep. 1970 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesekriftet offentliggjort den O. Okt. 1 98Ο

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

9· s ep. 19^9i 19^5608, DE

<71> HERMANN PAPST, Karl-Maier-Straese 1, St. Georgen, Schwarzwald/ DE. -v, (72) Opfinder*. Samme.

(74) Fuldmægtig under segene behandling:

Ingeniørfirmaet Hof man-Bang & Bout ard._ (54) Fremgangsmåde til transport af nyttegas, f.eks. naturgas.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den i krav l’s indledning angivne art.

Det drejer sig således om transport af gas, f.eks. naturgas eller hydrogen, fra et udgangssted, hvor gassen findes til rådighed, og til et brugssted, hvor gassen skal anvendes.

Ved nyttiggørelse af naturgas foreligger den store vanskelighed, at transporten fra udvindingssteder i almindelighed kræver meget høje investeringer i rørledninger og pumpestationer, der endda ofte kun kan anvendes nogle få år, fordi mange naturgasforekomster udtømmes forholdsvis hurtigt.

2 142273

Det er ganske vist også kendt at kondensere naturgas og at transportere den nedkølet i varmeisolerede tankskibe til forbrugsstederne eller til centrale rørledningstilslutninger i havnene. Bortset fra, at der også ved denne transportform er behov for store rørledninger over land til og fra havnene, medfører kondenseringen og transporten høje investeringer og er trods alt dyr og også risikabel.

Derfor kan det ikke betale sig at udnytte mindre naturgasforekomster på fjerntliggende steder, således at den i forbindelse med mineralolieudvinding fremkommende naturgas må afblusses uden at gøre nytte, selv om den med sit høje indhold af gas-formige alkaner repræsenterer en betydelig værdi, ikke blot som brændsel, men f.eks, også til fremstilling af kunststoffer.

pen foreliggende opfindelse har derfor til formål at angive en fremgangsmåde til transport af nyttegas, navnlig naturgas eller også ren methan eller til særlige anvendelsesformål helium, ved hvilken de ovenfor nævnte ulemper undgås og ved hvilken sådan gas også på økonomisk og ufarlig måde kan transporteres fra fjerntliggende steder til de industrielle anvendelsesområder.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at nyttegassen transporteres ad luftvejen med omfangsrige, lette hullegemer, der under transporten til bestemmelsesstedet bæres ved nyttegassens opdrift, og som efter afgivelse af nyttegassen på bestemmelsesstedet til tilbagerejsen til udgangsstedet fyldes méd en anden opdriftsgas, der atter på udgangsstedet udveksles med en ny ladning nyttegas til transport.

Under transporten kan på i og for sig kendt måde tilsættes en ringe mængde vanddamp til nyttegassen, hvor vanddampen holdes ved en temperatur noget over dens dugpunkt. Ved at styre vanddampens temperatur som anført i krav 2 opnås en stabilisering af opdriften, idet vanddampens høje fordampningsvarme på særlig fordelagtig måde tjener til stabilisering af opdriftsgassens temperatur.

Til afværgelse af den til naturgassen knyttede brandfare holdes mellemrummet i et dobbeltvægget ballonhylster under overtryk med 3 142273 luft eller en Ikke brandbar luftart, f.eks. nitrogen, kuldioxid eller svovlhexafluorid (SFg). Derved kan også mellemvæggen i ballonhylsteret være dobbeltvæggede og afsnitsvis være adskilt indbyrdes, idet der til de enkelte afsnit føres tilledninger for den i mellemrummene indeholdte trykgas.

Fuld sikkerhed mod brand i nyttegassen, endog ved brandstiftelse, kan tilvejebringes ved at vanddamp iblandes nyttegassen i et sådant forhold, at denne blandings kondensationstemperatur (dugpunkt) nedsættes til væsentligt under 100°C.

Hertil vil det være fuldt tilstrækkeligt, at nyttegassen, f.eks. methan, tilsættes ca. 27 % vanddamp, hvorhos der ved det lave partialtryk for vanddampen opretholdes en temperatur på 67°C. Til udvinding af den rene naturgas bliver den tilsatte vanddamp kondenseret på bestemmelsesstedet. Med denne fremgangsmåde er det også muligt at transportere tunge luftarter, som f.eks. ethan, propan, butan osv., idet den nødvendige opdrift tilvejebringes ved en dertil svarende mængde vanddamp.

Alternativt kan man i særlige tilfælde under transporten anvende en bestemt mængde vanddamp, der holdes adskilt fra nyttegassen og stadig holdes ved dugpunktet til opvarmning af opdriftsgassen til højere bæreevne. Da der praktisk taget ingen trykforskel er mellem det med naturgas fyldte og det med vanddamp fyldte rum, kan de tilsvarende skillevægge være svage og tilsvarende lette.

Som tidligere anført kan ballonhylsteret være opdelt i kamre og ved at udøve fremgangsmåden ifølge krav 4 opnås en variation med hidtil uopnåelige ydergrænser for kamrenes volumen, nemlig fra praktisk taget nul til opdriftslegemets fulde volumenindhold.

Den ovennævnte volumenvariation kan underbygges yderligere ved at udøve fremgangsmåden ifølge krav 5.

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den følgende beskrivelse af nogle udførelsesformer, idet der henvises til tegningen, hvor fig. 1-3 viser luftskibe, hvis indre vægge er vist med streglinier, i faserne under fyldning og tømning, 4 142273 fig. 4 et snit gennem agterenden af et sådant luftskib, fig. 5 et skematisk tværsnit gennem en køldrager med tætninger langs undersiden, fig. 5a i stor målestok et udsnit af det varmeisolerende, dobbelt-væggede ballonhylster, medens fig. 6 skematisk viser et luftskib med forskellige luftarter i symmetrisk fyldte kamre, der er begrænset ved fleksible vægge.

Det i fig. 1-5 viste luftskibsformede transporthullegeme med stævn 1, cylindrisk midterdel 2 og agterdel 5, har et dobbelt-vægget ballonhylster 40, der er vist i større målestok i fig.

5a. Denne fig. viser ballonhylsterets to vægge, henholdsvis 41 og 42 - 44. Disse vægge er forbundet radialt indbyrdes ved trækforbindelser 45, anbragt med mellemrum på ca. 5 cm, og mellem de to vægge opretholdes der ved hjælp af luft eller en anden ikke brændbar luftart, f.eks. nitrogen eller kuldioxid, et tillægstryk, der er højere end det fra opdriftsgassen hidrørende indre tryk. Herved sikres den til flyvningen nødvendige stabilitet af hullegemet 40, og derfor opretholdes der stadig et gasfyldt mellemrum 13 mellem de enkelte vægge. Foruden dette Tarmeis derende mellemrum er vægfladerne forsynet med et kompakt og diffusionstæt metallag 42, der er så tyndt, at det ikke påvirker ballonhylsterets fleksibilitet. Desuden findes der i mellemrummet mellem væggene, ikke viste, lagdelte eller foldede, tynde metalfolieplader, der med kanterne er fastgjort ved ydervæggen og indervæggen, og som frembyder et flertal af foldede spejlflader, f.eks. i sik-sak-form. Tarmestrålingen bliver reflekteret, således at varmeisoleringen på denne måde forbedres. Disse folieflader er ikke forbundet med hinanden i længderetningen, således at der kan ske trykudligning i mellemrummene. Ted den snævre afstand mellem de enkelte foliestrimler og mellembåndene forhindres varmekonvektions-strømning.

5 142273

Opdriftsvoluminet inden for ballonhylsteret 40 kan være af-rænset mod stævnen 1, 4 og agterpartiet 3 ved bevægelige vægge 7, der er isoleret på lignende måde som ballonhylsteret 40.

De indre afsnit 3a og 4a, der inden for ballonhylsteret 40 af-grænses af væggene 7, henholdsvis imod agterpartiet 3 og stævnen 4, står i forbindelse med den ydre luft, enten direkte eller eventuelt over hjælpeblæsere, eller lejlighedsvis over drivblæserne, der frembringer en konstant trykforskel. Da væggene 7 har langt større overfladeareal end tværsnittet i ballonhylsteret 40, kan de alt efter trykforskellen mellem opdriftsgassen og atmosfæren enten bule ud mod ballonhylsterets ender, som vist med dobbelte streglinier i fig. 1, eller også bøjes ind imod opdriftsgasrummet, som vist ved enkelte streglinier i fig. 2. Derved kan de i hovedsagen kegleformede enderum i ballonhylsteret 40 også virke som trimme- og stabiliserings-celler.

Ved hjælp af bæltestropper 31, fig. 5, er der under ballonhylsteret 40 fastgjort en køldrager 10, i hvilken der, foruden opholdsrum for mandskab og passagerer samt eventuelle lastrum, også findes samtlige maskiner. Køldrageren kan være udformet sødygtig, således at luftskibet kan gå ned på vandet.

luftskibet drives af dyser 9 ved agterenden 3, se fig. 4. Fra disse dyser udstødes luft, der gennem ledninger 5 leveres fra motordrevne blæsere 6 i køldrageren 10. Blæserne kan drives af dieselmotorer eller naturgasmotorer.

Styringen af luftskibet sker derved, at et dyselegeme 22 kan forskydes radialt og aksialt i forhold til længderetningen gennem hullegemet 1-3, fortrinsvis ved hjælp af hydrauliske indstillingsled 8, hvorve'd dysens ringspalte 9 ændres. Denne styring giver den fornødne manøvreevne.

Som vist i fig. 5 er køldrageren 10 opbygget som en rørkonstruktion 23, i hvis indre brændselsolie kan optages på sikker måde.

6 142273 Køldrageren har i det mindste på en del af undersiden slange-pudeformede eller i tværsnit halvcirkelformede tætningsvulster 24, der er bestemt til at hvile på en landingsflade. Inden for den således afspærrede bundflade udmunder en sugeledning fra en blæser 6f, med hvilken køldrageren suges fast mod jorden indtil start og ved landing. I stedet for en særlig blæser 6* kan der også ske sugning ved de her ikke viste drivblæsere 6, til tilvejebringelse af øjeblikkelig fastholdelse.

I køldrageren 10 findes der også anlæg til frembringelse af vanddamp, f.eks. dampkedler eller varmevekslere. Herved udnyttes også udstødsvarmen fra drivmotorerne. Overskuddet herfra føres bort med drivdyseluften. Endelig findes i køledrageren 10 på passende steder tilslutningsstudse 15, 16 og 17 til fyldning og tømning af de enkelte kamre for opdriftsgassen.

Den naturgas, der skal transporteres, kan, som vist i fig. 1, indeholdes i en i sig selv afsluttet beholder 14, der fyldes og tømmes gennem studsen 16. Denne beholder 14 er afgrænset mellem de bevægelige vægge 7 og indersiden af ballonhylsteret 40.

Beholderen 14 er omgivet med vanddamp, således at naturgassen ved en lækage i beholderen 14 blot vil blive blandet med vanddamp. Til transport bliver beholderen 14 fyldt med naturgas på bekostning af det med vanddamp fyldte omgivende rum, idet vanddampen enten bliver suget ud gennem studsene 15 og 17 eller også bliver kondenseret ved afkøling, hvortil det varmeisolerende mellemrum i væggene 7 bliver sammentrykket ved ophævelse af overtrykket, idet de tomgående hjælpeblæsere bliver udkoblet.

Hår naturgassen skal udtømmes på bestemmelsesstedet, føres der gennem studsene 15 og 17 vanddamp 29 eller varm luft 28 ind i opdriftsrummet, medens samtidig en tilsvarende mængde nyttegas, såsom naturgas eller hydrogen eller helium, suges ud gennem studsen 16.

142273

Tynde sammenfoldelige vægge 33 er fastgjort gastæt ved fastgørelsesstederae for væggene 7 inden for ballonhylsteret 40.

Disse vægge 33 danner sammen med væggene 7 to kamre, der kan fyldes og tømmes gennem studsene 15 og 17* Så snart der indføres gas gennem studsen 16, og indholdet i de af væggene 33 omsluttede kamre drives ud eller suges ud gennem studsene 15 og 17, bliver væggene 33, som vist i fig. 1-3, trykket imod ballonhylsteret, således at praktisk taget hele rammet inden for ballonhylsteret kan fyldes gennem studsen 16.

I fig o 1 er der i stævnafsnittet 3a og agteraf snittet 4a f oraden de bevægelige vægge 7 på den mod midten vendende side vist en tynd skillevæg 33, således at der mellem de to vægge 33 omsluttes et indre ram, beholderen 14. Ifølge fig. 3 er der desuden ved hver ende indsat en yderligere væg 33. Med væggene 33 dannes adskilte kamre, der efter valg kan fyldes med forskelligartede luftarter, naturgas 27 eller f.eks. hydrogen eller helium eller blandinger heraf. Fyldning og tømning af de forskellige kamre ved gensidig fortrængning og udvidelee af de enkelte kamre er vist skematisk i fig. 6.

Rummene for opdriftsgas vil også i stedet, ved hjælp af vandrette skillevægge, kunne være delt i kamre til de luftarter, der skal holdes adskilt, og forsynet med særskilte tilslutningsstudse.

Et sådant hullegeme til gastransport kan uden vanskeligheder udføres med en diameter over 100 meter.

Ved praktisk drift kan d^t være fordelagtigt at starte med den størst mulige gasladning med et overskud af opdrift for hurtigt at nå op i stor højde, således at der kræves mindre fremdrivningsenergi. Hår en del af transportgassen forbruges i blæsermotorerne, aftager opdriften langsomt, således at der lige vil være balance ved ankomsten til bestemmelsesstedet. Til løbende forsyning af industri ved bestemmelsesstedet og andre 8 142273 gasforbrugere indrettes hensigtsmæssigt en regelmæssig pendultrafik med et antal luftskibe til gastransport.

Transportforbruget Ted luftskibe falder omtrent med kvadratet på hastigheden ved givne afstande. Det tilrådes derfor at fastlægge en optimal skønnet hastighed på ca. 150 km/h og at anvende store luftskibe. Med tiltagende dimensioner stiger den nødvendige driveffekt kun med tværsnitsarealet, medens indholdet tiltager kubisk, således at store luftskibe er mest fordelagtige. Halvstive luftskibe har ingen principiel grænse for størrelsen, da hylsterets vægt med en given hastighed kun vokser lineært med indholdet.

Til bevarelse af en konstant flyvehøjde, respektive konstant tyngde, af luftskibet forsynes drivmotoreme fortrinsvis med omtrent lige dele brændselsolie og nyttegas (methan), således at opdriften nedsættes med brændselsolieforbruget.

Når drivmotorerne drives med olie alene, tilvejebringes opdriftsnedsættelsen ved kondensering af damp hensigtsmæssigt først mod slutningen af rejsen, hvorved man vil flyve i større højde og også med noget højere gennemsnitshastighed.

Som en særlig fordel ved gastransport med luftskibe skal fremhæves, at der såvel under transporten som også under returrejsen kan befordres betydelige mængder af tillægsfragt, f.eks. sand, råolie og andre varer (tunge maskiner, boreudstyr) eller også - som følge af den eksplosionssikrede gasladning - passagerer. Et sådant transportmiddel kan lande lodret og i de mest uvejsomme egne og er også i stort omfang uafhængigt af vejrforholdene, idet det varmeisolerende ballonhylster i væsentlig grad begrænser ydertemperaturens indvirkning på bæregassen.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnås ikke blot, at de hidtil nødvendige, omfangsrige og kostbare rørledninger og tankskibe kan undgås, men også at transport af nyttegas kan ske til ethvert bestemmelsessted uden de med de tidligere fremgangsmåder forbundne forsinkelser. Et sådant gastransportluftskib kan f.eks. have en diameter på 106 meter og en længde på 364 meter.

Claims (4)

9 142273 Det nyttige transportvolumen for naturgas ligger (ved 90% trans-portgasfyldning med fradrag af egetforbrug) på ca. 1 900 000 methan (CH^) (ved 100°C), den ekstra frie fragtkapacitet andrager 1 200 t, f.eks. til olie. På denne basis udgør transportom-kostningeme 0,222 DPfg pr. Nnr naturgas og 1 000 km transportvej, når der samtidigt transporteres 1 200 t olie med samme beregning af brændværdien. Der er dermed opnået en så økonomisk mulighed for en geografisk fleksibel naturgastransport, at den endnu sædvanlige afblusning af naturgaskildeme dermed skulle kunne ophøre.

1. Fremgangsmåde til transport af nyttegas, f.eks. naturgas eller hydrogen, fra et udgangssted, hvor gassen er til rådighed, til et forbrugssted, kendetegnet ved, at nyttegaseen transporteres ad luftvejen med omfangsrige, lette hullegemer, der under transporten til bestemmelsesstedet bæres ved nyttegassens opdrift, og som efter afgivelse af nyttegassen på bestemmelsesstedet til tilbagerejsen til udgangsstedet fyldes med en anden opdriftsgas, der atter på udgangsstedet udveksles med en ny ladning nyttegas til transport.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, og hvor der under transportrejsen foruden nyttegas som opdriftsgas anvendes en andel af vanddamp, som holdes i et temperaturområde noget over dens dugpunkt, kendetegnet ved, at vanddampens temperatur styres således, at der opnås en blanding af kondensat og så meget vanddamp, at vanddampen er tilstrækkelig til stabilisering af opdriften.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, hvor vanddamp iblandes nyttegassen, kendetegnet ved, at dette sker i et sådant forhold, at denne blandings kondensationstemperatur (dugpunkt) nedsættes til væsentligt under 100°C.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, og hvor der anvendes et transport-hullegeme, som inden for et opdrifts-