Proses Pembuatan Cavern Storage

PROSES PEMBUATAN CAVERN STORAGE

Permulaan

Proses dimulai dengan menggambar gas alam pipa berkualitas dari satu atau lebih jalur transmisi gas alam, yang mungkin dikira fasilitas. Gas ini pertama kali diukur dengan pengalihan tahanan-jenis orifice meter, yang sepenuhnya dijalankan secara otomatis dan dapat mengirimkan data pengukuran melalui telepon, sistem microwave dan satelit.

Penghisap terdiri dari empat tabung meteran 12-inci yang dikeendalikan dengan suatu instrumen. Penghisap adalah sebuah mesin yang dijalankan dengan sedikit tenaga manusia. Aliran gas ke penghisap dikendalikan oleh katup skid switching, yang mengarahkan aliran gas untuk mengatur gas yang disuntikkan ke cavern atau ditarik.

Kompresi

Karena gas yang masuk diharapkan pada tekanan sekitar 400-600 psig, gas harus dikompresi agar dapat disimpan dalam cavern dengan tekanan 1.250 psig. Dalam studi tertentu, dua Solar Turbines (Caterpillar) kompresor sentrifugal, masing-masing digerakkan oleh 90 turbin gas. Kemampuannya lebih dari 20 kHP. Persyaratan maksimum tenaga yang dibutuhkan selama injeksi ke cavern tergantung pada kedalaman gua. Persyaratan tenaga maksimum selama injeksi dari sekitar 4.500 HP untuk cavern kedalaman 1.500 kaki dan 17.000 HP untuk cavern kedalaman 3.000 kaki.

Untuk kompresi dari 350 psig ke 1125 psig yang dibutuhkan untuk penyimpanan, akan membutuhkan 16.900 HP. Kompresor ini juga akan digunakan selama penarikan gua setiap kali tekanan gua lebih rendah dari tekanan pengiriman pada satu atau lebih sambungan pipa transmisi. Sebuah laju alir maksimum 250 MMscfd akan terjadi selama penarikan gas dari gua. Pada laju aliran ini, sekitar 15.000 HP (maksimum) dari recompression akan diperlukan, dengan asumsi psig minimum tekanan cavern 250 (225 psig di hisap kompresor) dan psig maksimum tekanan pipa transmisi 600 (650 psig kompresor debit tekanan).

Setiap kompresor / turbin unit sepenuhnya berkerja otomatis dan didorong dengan pipa gas alam berkualitas. Unit ditempatkan di suara-mematikan dan terisolasi oleh bangunan. Sebelum memasuki masing-masing dua kompresor, gas yang masuk akan melewati dua pemisah vertikal, yang menggosok gas cairan. Kompresor gas dirancang untuk mengkompres gas dan tidak bisa mentolerir cairan.

Setelah aliran gas dikompresi, didinginkan oleh pendingin udara jenis fine-fan. Pada tekanan yang lebih tinggi, cairan seperti air dan hidrokarbon berat, mungkin mengembun. Cairan ini dapat merusak bahan molecular sieve yang digunakan untuk mengeringkan aliran gas, sebelum menjadi dingin, karena itu dua pemisah vertikal ditempatkan di hilir setelah kompresor  pendingin.

Dehydration

Gas diambil dari pipa transmisi dikondisikan untuk kondisi operasi pipa tertentu, namun gas tidak mungkin cukup dikondisikan untuk operasi cold storage. Secara umum, pipa berkualitas gas alam mengandung terlalu banyak air untuk suhu penyimpanan yang diharapkan minus (-) 20⁰F atau lebih rendah. Jika kadar air dalam gas terlalu tinggi dapat menyebabkan pembentukan hidrat metana, kristal hybrid struktur air dan molekul metana. Hidrat metana ("hidrat") adalah zat yang stabil pada tekanan tinggi (500-1000 psig atau lebih) dan suhu dari sekitar 60⁰F atau di bawahnya.

Pencegahan pembentukan hidrat metana dapat dilakukan dengan menghilangkan sejumlah air yang cukup untuk suhu penyimpanan minimum. Metode yang digunakan untuk menghilangkan air sebelum penyimpanan di tambang adalah dengan penyerapan fisik dari air dengan menggunakan pengering molekular sieve. Molecular sieve adalah rekayasa aluminium oksida (alumina pelet), yang efisien untuk menyerap molekul air. Air dan gas melewati bejana tekanan yang berisi pelet molekular sieve. Gas diharapkan keluar dengan hampir tidak ada air dan dapat didinginkan tanpa membentuk hidrat.

Kadar air maksimum "pipa berkualitas" gas alam adalah 7 pound (lb)/ 10⁶.ft³.m (MMSCF) gas. Kadar air harus dikurangi menjadi kurang dari £ 1 per MMSCF sebelum gas dapat didinginkan. Penurunan kadar air mudah dicapai dengan menggunakan saringan molekul dehidrasi. Mol saringan dehidrator terdiri dari dua jenis, tekanan pembuluh skid-mount, yang berorientasi vertikal. Dua kapal, sementara satu tempat yang menyerap air, keduanya saling diregenerasi.

Regenerasi Bed dilakukan dengan mengambil aliran samping gas dehidrasi dan pemanasan untuk 550⁰F atau lebih kecil. Karena masing-masing dari dua regenerasi bed harus diregenerasi dengan aliran gas alam dipanaskan (550⁰F), pembuluh tekanan yang mengandung bahan saringan molekuler ditutupi dengan tinggi isolasi suhu. Gas panas memanaskan bahan saringan molekuler, sehingga air yang dibuang dari pengering akan terbawa oleh aliran gas panas.

Setelah keluar dari gas panas bed, didinginkan oleh pendingin udara kecil, sehingga air  terkondensasi.

Air terkondensasi keluar dalam pemisah kecil dan gas tersebut akan dialihkan ke suction dari kompresor inlet.

Pendinginan

Setelah gas cukup dehidrasi, harus didinginkan untuk tujuan mencapai penyimpanan yang lebih besar efisiensi bila dibandingkan dengan konvensional, penyimpanan suhu lingkungan. Dalam kasus sebuah cavern pada 1.500 sampai 3.000 meter di bawah permukaan tanah, ambien (cavern) suhu sekitar 80 sampai 100⁰F atau lebih tinggi. Kuantitas gas yang tersimpan di-20⁰F adalah 77 persen lebih besar dari pada 100⁰F, untuk tekanan penyimpanan tertentu dari 1.250 psig, dan volume gua konstan. Oleh karena itu, gas dingin sebelum penyimpanan akan memungkinkan untuk 5 BSCF gas bekerja penyimpanan di 37 juta kubik kaki gua. Jika gas tidak dingin, sama 5 BSCF gas akan memerlukan Volume gua dari 66 juta kaki kubik.

Gas akan dingin untuk sekitar-20oF sebelum memasuki gua. Chiller akan menggunakan refrigerantgrade propana sebagai refrigeran. Propana refrigeran mampu dingin gas untuk serendah-35oF. Jika -40 oF suhu penyimpanan yang diinginkan, berbagai jenis sistem pendingin dan pendingin (propylene) harus digunakan. Selain itu, pertimbangan harus dibuat untuk metalurgi penanganan peralatan suhu yang lebih rendah.

Sistem pendingin dapat didukung oleh motor listrik atau turbin gas. Dalam studi ini, turbin gas driver diasumsikan. Sistem pendingin adalah sistem jenis kompresi-ekspansi, yang terdiri dari tiga tahap sistem pendinginan evaporative. Setiap evaporator atau "chiller" adalah ketel-jenis shell-dan-tabung panas penukar, dengan melewati aliran gas melalui tabung direndam dalam propana cair mendidih di kulit setiap penukar panas. Setiap chiller beroperasi pada tekanan yang berbeda - tinggi, tekanan sedang dan rendah. Itu chiller tekanan tinggi adalah terpanas dari tiga pendingin, sedangkan chiller tekanan rendah adalah terdingin. Pendinginan gas yang masuk dalam tiga hasil langkah-langkah dalam efisiensi energi yang lebih besar bila dibandingkan dengan satu tahap (satu chiller tekanan rendah) sistem pendinginan.

Rebus propana dikompresi oleh tiga tahap, turbin gas-driven (4.500 HP Surya Centaur 40 – satu 1.300 per satuan ton) kompresor sentrifugal. Hal ini kemudian diembunkan dalam sirip-fan (udara) pendingin sebelum dikurangi tekanan di masing-masing tiga evaporator. Sebanyak 40,7 MMBtu / hr pendinginan akan diperlukan (tiga 1.300 unit ton secara khusus), dengan asumsi laju aliran gas 250 MMscfd, suhu gas masuk 120oF (kompresor discharge) dan 20oF-suhu penyimpanan.

Setelah dingin, aliran gas yang masuk akan memasuki gua melalui riser vertikal 20 inci ditempatkan dalam salah satu akses poros gua. Riser akan membawa gas ke header distribusi bawah tanah, dipasang bersama salah satu ujung gua. Gas dingin akan keluar header, mengalir di ke ujung dari gua ke header dikonfigurasi identik ("kembali header"). Gas kemudian memasuki header kembali dan arus melalui pipa sepanjang lantai gua kembali ke riser vertikal 20-inch kedua ("kembali riser"). Kembalinya riser akan berbagi akses poros gua sama dengan riser yang digunakan untuk injeksi gas.

Tujuan dari distribusi bawah tanah dan header kembali, serta penempatan mereka di gua, adalah untuk memungkinkan bahkan dan menyeluruh distribusi gas dingin sepanjang gua. Hubungi gua permukaan ("batu") dengan gas dingin akan mendinginkan gua dan akan membantu dalam pembekuan air yang terjadi secara alami dalam pori-pori batu. Juga, seperti batu yang dingin, masuknya panas dari pembentukan sekitarnya berkurang. Seiring waktu, ketebalan tertentu pembentukan sekitar gua yang dingin sampai termal ekuilibrium didirikan.

Awalnya, seperti gas dingin diinjeksikan ke gua, gas akan dihangatkan oleh batuan sekitarnya gua. Gas akan, oleh karena itu, harus recooled dan kemudian diinjeksikan kembali. Selama dan setelah gua benar-benar diisi dengan gas, gas dalam gua harus didaur ulang melalui chiller untuk menjaga diperlukan-20oF (atau lebih rendah) gua suhu operasi. Juga, aliran gas daur ulang mungkin memerlukan dehidrasi awalnya sebelum rechilled, karena air mungkin ada dalam gua dan bisa dipetik oleh gas.

Setelah tahun pertama operasi penyimpanan, beban pendinginan yang dibutuhkan untuk menjaga gua pada -20 ° F diperkirakan sekitar 10 juta Btu / jam. Laju pendinginan akan menurun dengan waktu, dan setelah 10 tahun,

Diperkirakan beban pendinginan berkurang menjadi sekitar 3,7 juta Btu / jam. Gua akan mengalami pendinginan selama periode penarikan gas karena ekspansi gas pada saat penarikan. Hal ini diperkirakan sekitar 15,2 juta Btu / hr setelah 1 tahun operasi penyimpanan, dan 13,8 juta Btu / jam setelah 10 tahun penyimpanan operasi. Tergantung pada frekuensi siklus injeksi / penarikan, banyak pendingin gua beban akan disediakan oleh ekspansi gas selama periode penarikan. Selama injeksi dan statis operasi, pendinginan pemeliharaan akan diberikan oleh sirkulasi melalui sistem pendingin.

Sirkulasi gas dicapai melalui penggunaan kompresor sentrifugal dorongan tekanan rendah, terletak di salah satu dari tiga pendingin. Resirkulasi kompresor akan didukung oleh turbin yang sama powering kompresor pendingin utama. Setelah gua penuh, akan ditarik gas melalui satu bawah tanah header, dikompresi oleh kompresor resirkulasi, dingin dan kemudian dimasukkan kembali ke dalam gua melalui sundulan bawah tanah kedua.