JP2020507736A - 高圧圧縮及び膨張による天然ガスの予冷 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、引用によってその全体が本明細書に組み込まれている2017年2月13日出願の「高圧圧縮及び膨張による天然ガスの予冷」という名称の米国特許出願第62/458,127号の優先権利益を主張するものである。
1.天然ガスサプライから天然ガスストリームを与える段階と、圧縮天然ガスストリームを形成するために少なくとも2,000psiaの圧力まで少なくとも2つの直列に配置された圧縮器で天然ガスストリームを圧縮する段階と、冷却圧縮天然ガスストリームを形成するために周囲温度空気又は水との間接熱交換によって圧縮天然ガスストリームを冷却する段階と、追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成するために周囲温度よりも低い温度まで冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却する段階と、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで追加冷却圧縮天然ガスストリームを少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する段階と、液化天然ガス及び温かい冷媒を形成するために冷媒との間接熱交換によって冷えた天然ガスストリームを液化する段階とを含み、冷却圧縮天然ガスストリームが、温かい冷媒を使用して追加冷却される液化天然ガス(LNG)を生成する方法。
2.冷えた天然ガスストリームを液化する段階が、1又は2以上の単一混合冷媒(SMR)液化トレイン内で行われる段落1の方法。
3.冷えた天然ガスストリームを液化する段階が、1又は2以上の膨張器ベースの液化モジュール内で行われ、膨張器ベースの液化モジュールが、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュール及び給送ガス膨張器ベースの液化モジュールのうちの一方である段落1の方法。
4.給送ガス膨張器ベースの液化モジュールが、開ループ給送ガス膨張器ベースの液化モジュールであり、開ループ給送ガス膨張器ベースの工程の再循環冷媒ストリームが、圧縮段階の前に天然ガスストリームと組み合わされる段落3の方法。
5.冷えた天然ガスストリームが、第1の冷えた天然ガスストリームであり、方法が、第1の冷えた天然ガスストリームを第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離する段階と、第1の温度を有する第1の冷却ストリームを給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から放出する段階と、第2の温度を有する第2の冷却ストリームを給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から放出する段階とを更に含み、第1の温度が、第2の温度よりも高い段落4の方法。
6.暖端膨張器内で第1の冷媒ストリームを膨張させて第1の冷却ストリームを生成する段階と、冷端膨張器内で第2の冷媒ストリームを膨張させて第2の冷却ストリームを生成する段階とを更に含む段階5の方法。
7.第1の温度を有する第1の冷却ストリームを給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から放出する段階と、第2の温度を有する2相ストリームを給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から放出し、第1の温度が第2の温度よりも高い段階と、暖端膨張器内で第1の冷媒ストリームを膨張させて第1の冷却ストリームを生成する段階と、冷端膨張器内で第2の冷媒ストリームを膨張させて2相ストリームを生成する段階と、2相ストリームを第2の冷却ストリームと第1の加圧LNGストリームに分離する段階とを更に含む段落4の方法。
8.第1の冷却ストリームの圧力が、第2の冷却ストリームの圧力と同じか又は類似である又は第2の冷却ストリームの圧力よりも高いのうちの一方である段落5〜7のいずれかの方法。
9.液化する段階が、第1の冷却ストリーム及び第2の冷却ストリームと熱交換して第1の温かい冷却ストリーム及び第2の温かい冷却ストリームを形成することにより、第2の冷えた天然ガスストリームを冷却して第2の加圧LNGストリームを形成する段階を含む段落5〜7のいずれかの方法。
10.第2の加圧LNGストリームが、第2の加圧LNGストリームを膨張させる前に第1の加圧LNGストリームと混合される段落9の方法。
11.第2の加圧LNGストリームが圧力低下の少なくとも1つの段を受けるように、第2の加圧LNGストリームの圧力を低減する段階と、減圧の第2の加圧LNGストリームをエンドフラッシュガスストリームとLNGストリームに分離する段階と、エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却する段階とを更に含む段落9の方法。
12.エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却した後に、エンドフラッシュガスストリームを圧縮し、かつ圧縮エンドフラッシュガスストリームを1又は2以上の再循環冷媒ストリームと混合する段階を更に含む段落11の方法。
13.エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却した後に、エンドフラッシュガスストリームを圧縮し、かつ燃料として圧縮エンドフラッシュガスストリームを使用する段階を更に含む段落11の方法。
14.第1の温かい冷却ストリームが、温かい冷媒として使用され、冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段落9の方法。
15.第2の温かい冷却ストリームが、温かい冷媒として使用され、冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段落9の方法。
16.膨張器ベースの液化モジュールが、第1の気相冷凍回路内に第1の膨張冷媒と、第2の気相冷凍回路内に第2の膨張冷媒とを含む段落3の方法。
17.第1の膨張冷媒が、給送ガスである段落16の方法。
18.第1の気相冷凍回路が、閉ループ冷凍回路である段落16又は段落17の方法。
19.第2の膨張冷媒が、窒素である段落16〜18のいずれかの方法。
20.第2の気相冷凍回路が、閉ループ冷凍回路である段落16〜19のいずれかの方法。
21.少なくとも2つの圧縮器が、3,000psiaよりも高い圧力まで天然ガスストリームを圧縮する段落1〜20のいずれかの方法。
22.天然ガス膨張器が、追加冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させる仕事生成膨張器である段落1〜21のいずれかの方法。
23.浮遊式LNG構造体の上甲板上で圧縮、冷却、追加冷却、膨張、及び液化段階を行う段階を更に含む段落1〜22のいずれかの方法。
24.追加冷却圧縮天然ガスストリームの温度が30℃未満である段落1〜23のいずれかの方法。
25.追加冷却圧縮天然ガスストリームの温度が15℃未満である段落1〜24のいずれかの方法。
26.天然ガスの液化のための装置であって、2,000psiaよりも高い圧力まで天然ガスストリームを圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された冷却要素と、冷却圧縮天然ガスストリームを周囲温度よりも低い温度まで更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成するように構成された熱交換器と、追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインとを含み、液化トレインによって使用された温かい冷媒が、冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却するように熱交換器に向けられる装置。
27.液化トレインが、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュール及び開ループ給送ガス膨張器ベースの液化モジュールのうちの一方を含み、装置が、液化トレインが開ループ給送ガス膨張器ベースのモジュールを含む時に、天然ガスストリームが2又は3以上の直列に配置された圧縮器によって圧縮される前に天然ガスストリームと組み合わされた開ループ給送ガス膨張器ベースのモジュールの再循環冷媒ストリームを更に含み、冷えた天然ガスストリームが、第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離される第1の冷えた天然ガスストリームである段落26の装置。
28.給送ガス膨張器ベースの液化モジュールが、第1の冷媒ストリームを膨張させてそこから放出された第1の温度を有する第1の冷却ストリームを形成するように構成された暖端膨張器と、第2の冷媒ストリームを膨張させてそこから放出される第2の温度を有する第2の冷却ストリーム及び2相ストリームのうちの一方を形成するように構成された冷端膨張器とを含み、第1の温度が、第2の温度よりも高い段落27の装置。
29.天然ガス膨張器が、冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させるように構成された仕事生成膨張器である段落26〜28のいずれかの装置。
30.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、冷却要素、熱交換器、少なくとも1つの仕事生成膨張器、及び液化トレインが、浮遊式LNG構造体上に配置される段落26〜29のいずれかの装置。
31.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、冷却要素、熱交換器、及び少なくとも1つの仕事生成膨張器が、浮遊式LNG構造体の上甲板上の単一モジュール内に配置される段落30の装置。
32.浮遊式LNG構造体であって、2,000psiaよりも高い圧力まで天然ガスストリームを圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された冷却要素と、周囲温度よりも低い温度まで冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成するように構成された熱交換器と、追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインとを含み、液化トレインによって使用された温かい冷媒が、冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却するように熱交換器に向けられる浮遊式LNG構造体。
802:第1の圧縮器
806:中間圧ガスストリーム
816:第2の熱交換器
828:冷媒ストリーム
Claims (32)
- 液化天然ガス(LNG)を生成する方法であって、
天然ガスサプライから天然ガスストリームを供給する段階と、
前記天然ガスストリームを少なくとも2つの直列に配置された圧縮器内で少なくとも2,000psiaの圧力まで圧縮して圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記圧縮天然ガスストリームを周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記冷却圧縮天然ガスストリームを前記周囲温度よりも低い温度まで追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満であって前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する段階と、
前記冷えた天然ガスストリームを冷媒との間接熱交換によって液化して液化天然ガス及び温かい冷媒を形成する段階と、を含み、
前記冷却圧縮天然ガスストリームは、前記温かい冷媒を使用して追加冷却される、
ことを特徴とする方法。 - 前記冷えた天然ガスストリームを液化する段階は、1又は2以上の単一混合冷媒(SMR)液化トレイン内で行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記冷えた天然ガスストリームを液化する段階は、1又は2以上の膨張器ベースの液化モジュール内で行われ、
前記膨張器ベースの液化モジュールは、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュール及び給送ガス膨張器ベースの液化モジュールのうちの一方である、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールは、開ループ給送ガス膨張器ベースの液化モジュールであり、
前記開ループ給送ガス膨張器ベースの工程の再循環冷媒ストリームが、前記圧縮する段階の前に前記天然ガスストリームと組み合わされる、
ことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 前記冷えた天然ガスストリームは、第1の冷えた天然ガスストリームであり、
前記方法が、
前記第1の冷えた天然ガスストリームを第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離する段階と、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から第1の温度を有する第1の冷却ストリームを放出する段階と、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から第2の温度を有する第2の冷却ストリームを放出する段階と、を更に含み、
前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い、
ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 前記第1の冷媒ストリームを前記暖端膨張器内で膨張させて前記第1の冷却ストリームを生成する段階と、
前記第2の冷媒ストリームを前記冷端膨張器内で膨張させて前記第2の冷却ストリームを生成する段階と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から第1の温度を有する第1の冷却ストリームを放出する段階と、
前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から第2の温度を有する2相ストリームを放出する段階であって、前記第1の温度が該第2の温度より高い前記放出する段階と、
前記第1の冷媒ストリームを前記暖端膨張器内で膨張させて前記第1の冷却ストリームを生成する段階と、
前記第2の冷媒ストリームを前記冷端膨張器内で膨張させて前記2相ストリームを生成する段階と、
前記2相ストリームを第2の冷却ストリームと第1の加圧LNGストリームとに分離する段階と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 前記第1の冷却ストリームの圧力が、
前記第2の冷却ストリームの圧力と同じか又は類似である、又は
前記第2の冷却ストリームの圧力よりも高い、
のうちの一方である、
ことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の方法。 - 前記液化する段階は、前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームと熱を交換して第1の温かい冷却ストリーム及び第2の温かい冷却ストリームを形成することにより、前記第2の冷えた天然ガスストリームを冷却して第2の加圧LNGストリームを形成する段階を含む、
ことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第2の加圧LNGストリームは、該第2の加圧LNGストリームを膨張させる前に前記第1の加圧LNGストリームと混合される、
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記第2の加圧LNGストリームが圧力低下の少なくとも1つの段を受けるように該第2の加圧LNGストリームの圧力を低減する段階と、
前記減圧第2加圧LNGストリームをエンドフラッシュガスストリームとLNGストリームに分離する段階と、
前記第2の加圧LNGストリーム及び前記第2の冷えた天然ガスストリームを前記エンドフラッシュガスストリームを使用して冷却する段階と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記第2の加圧LNGストリーム及び前記第2の冷えた天然ガスストリームを前記エンドフラッシュガスストリームを使用して冷却した後に、該エンドフラッシュガスストリームを圧縮し、かつ該圧縮エンドフラッシュガスストリームを1又は2以上の再循環冷媒ストリームと混合する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記第2の加圧LNGストリーム及び前記第2の冷えた天然ガスストリームを前記エンドフラッシュガスストリームを使用して冷却した後に、該エンドフラッシュガスストリームを圧縮し、かつ該圧縮エンドフラッシュガスストリームを燃料として使用する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記第1の温かい冷却ストリームは、前記冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成するために前記温かい冷媒として使用される、 ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記第2の温かい冷却ストリームは、前記冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成するために前記温かい冷媒として使用される、
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記膨張器ベースの液化モジュールは、
第1の気相冷凍サイクル内の第1の膨張冷媒と、
第2の気相冷凍サイクル内の第2の膨張冷媒と、を含む、
ことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 前記第1の膨張冷媒は、給送ガスである、
ことを特徴とする請求項16に記載の方法。 - 前記第1の気相冷凍サイクルは、閉ループ冷凍サイクルである、
ことを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の方法。 - 前記第2の膨張冷媒は、窒素である、
ことを特徴とする請求項16から請求項18のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第2の気相冷凍サイクルは、閉ループ冷凍サイクルである、
ことを特徴とする請求項16から請求項19のいずれか1項に記載の方法。 - 前記少なくとも2つの圧縮器は、前記天然ガスストリームを3,000psiaよりも高い圧力まで圧縮する、
ことを特徴とする請求項1から請求項20のいずれか1項に記載の方法。 - 前記天然ガス膨張器は、前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させる仕事生成膨張器である、
ことを特徴とする請求項1から請求項21のいずれか1項に記載の方法。 - 浮遊式LNG構造体の上甲板上で前記圧縮する段階、冷却する段階、追加冷却する段階、膨張させる段階、及び液化する段階を行う段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項1から請求項22のいずれか1項に記載の方法。 - 前記追加冷却圧縮天然ガスストリームの温度が、30℃未満である、
ことを特徴とする請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の方法。 - 前記追加冷却圧縮天然ガスストリームの温度が、15℃未満である、
ことを特徴とする請求項1から請求項24のいずれか1項に記載の方法。 - 天然ガスの液化のための装置であって、
天然ガスストリームを2,000psiaよりも高い圧力まで圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、
前記圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された冷却要素と、
前記冷却圧縮天然ガスストリームを周囲温度よりも低い温度まで更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成するように構成された熱交換器と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満であって前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、
前記冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインと、を備え、
前記液化トレインによって使用された温かい冷媒が、前記熱交換器に向けられて前記冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却する、
ことを特徴とする装置。 - 前記液化トレインは、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュール及び開ループ給送ガス膨張器ベースの液化モジュールのうちの一方を備え、
装置が、
前記液化トレインが開ループ給送ガス膨張器ベースのモジュールを含む時に、前記天然ガスストリームが前記2又は3以上の直列に配置された圧縮器によって圧縮される前に該天然ガスストリームと組み合わされる該開ループ給送ガス膨張器ベースのモジュールの再循環冷媒ストリームを更に備え、
前記冷えた天然ガスストリームは、第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離される第1の冷えた天然ガスストリームである、
ことを特徴とする請求項26に記載の装置。 - 前記給送ガス膨張器ベースの液化モジュールは、
前記第1の冷媒ストリームを膨張させてそこから放出される第1の温度を有する第1の冷却ストリームを形成するように構成された暖端膨張器と、
前記第2の冷媒ストリームを膨張させてそこから放出される第2の温度を有する第2の冷却ストリーム及び2相ストリームのうちの一方を形成するように構成された冷端膨張器と、を備え、
前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い、
ことを特徴とする請求項27に記載の装置。 - 前記天然ガス膨張器は、前記冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させるように構成された仕事生成膨張器である、
ことを特徴とする請求項26から請求項28のいずれか1項に記載の装置。 - 前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、前記冷却要素、前記熱交換器、前記少なくとも1つの仕事生成膨張器、及び前記液化トレインは、浮遊式LNG構造体上に配置される、
ことを特徴とする請求項26から請求項29のいずれか1項に記載の装置。 - 前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、前記冷却要素、前記熱交換器、及び前記少なくとも1つの仕事生成膨張器は、前記浮遊式LNG構造体の上甲板上の単一モジュール内に配置される、
ことを特徴とする請求項30に記載の装置。 - 浮遊式LNG構造体であって、
天然ガスストリームを2,000psiaよりも高い圧力まで圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、
前記圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された冷却要素と、
前記冷却圧縮天然ガスストリームを周囲温度よりも低い温度まで更に冷却し、それによって追加冷却圧縮天然ガスストリームを生成するように構成された熱交換器と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを3,000psia未満であって前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、
前記冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインと、を備え、
前記液化トレインによって使用された温かい冷媒が、前記熱交換器に向けられて前記冷却圧縮天然ガスストリームを更に冷却する、
ことを特徴とする浮遊式LNG構造体。
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