JP2020510797A - 二重目的lng/lin貯蔵タンクのパージ方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本発明は、冷却剤として液体窒素(LIN)を用いて液化天然ガス(LNG)を形成するための天然ガスの液化、さらに詳細には、LNG貯蔵タンクを用いる液体窒素の貯蔵及び/又はLNGの液化場所への輸送に関する。
LNG生産は、天然ガスの豊富な供給のある場所から天然ガスの強い需要のある離れた場所に天然ガスを供給するための急成長している手段である。従来のLNGサイクルは下記を含む:(a)水、硫黄化合物及び二酸化炭素等の混入物を除去するための天然ガス源の初期処理;(b)自己冷却、外部冷却、リーンオイル等を含めた種々の可能な方法によるプロパン、ブタン、ペンタン等のいくつかの重質炭化水素ガスの分離;(c)大気圧近傍の圧力及び約−160℃でLNGを形成するための実質的に外部冷却による天然ガスの冷却;(d)LNG製品を市場に輸送するためにデザインされた船舶又はタンカー内でのLNG製品の輸送;及び(e)天然ガス消費者に配給し得る加圧天然ガスへのLNGの再加圧及び再ガス化。従来のLNGサイクルのステップ(c)は、通常、相当な炭素及び他の放出物を排出する大型ガスタービンドライバーで動力を供給することが多い大型冷却コンプレッサーの使用を必要とする。莫大な資本投資−数十億オーダーのUSドル−及び広範なインフラストラクチャーが液化プラントの一部として必要とされることがある。従来のLNGサイクルのステップ(e)は、一般的に低温ポンプを用いてLNGを所要圧に再加圧してから、中間流体を経て熱交換させるが最終的には海水によって、又は天然ガスの一部を燃焼させてLNGを加熱し、気化させることによってLNGを再ガス化して加圧天然ガスを形成することを含む。一般的に、低温LNGの有効エクセルギーは利用されない。
本発明は、最初に液体天然ガス(LNG)及び該LNG上の蒸気空間を含む低温貯蔵タンクに液化窒素(LIN)を充填するための方法を提供する。第1及び第2の窒素流が供給される。第1の窒素流は第2の窒素流より低い温度を有する。LNGを貯蔵タンクから取り出しながら、第1の窒素ガス流が蒸気空間に注入される。次に第2の窒素ガス流を貯蔵タンクに注入することによって貯蔵タンクがパージされ、それによって蒸気空間の天然ガス含量を5モル%未満に減らす。貯蔵タンクのパージ後、貯蔵タンクがLINで充填される。
本発明は、最初に液体天然ガス(LNG)及び該LNG上の蒸気空間を含む低温貯蔵タンクをパージする方法をも提供する。第1の窒素ガス流が、該第1の窒素ガス流の標準沸点から20℃の範囲内の温度を有して供給される。第2の窒素ガス流が、LNGの温度から20℃の範囲内の温度を有して供給される。第1の窒素ガス流及び第2の窒素ガス流は、窒素液化プロセスからのスリップ流である。第1の窒素ガス流が蒸気空間に注入されながらLNGが貯蔵タンクから積出される。第2の窒素ガス流が貯蔵タンクに注入され、それによって蒸気空間のメタン含量を5モル%未満に減らす。貯蔵タンクへの第2の窒素ガス流の注入後、貯蔵タンクが液体窒素(LIN)で充填される。
以下、本開示で採用する好ましい態様及び定義を含め、本開示の種々の特定の態様及びバージョンについて述べる。下記詳細な説明は特定の好ましい態様を与えるが、当業者は、これらの態様は単なる例示であり、本発明は他の方法で実施できることを認めるであろう。「発明」へのいずれの言及も、特許請求の範囲で定義した態様の1以上であるが、必ずしも全てでない態様を指す。表題の使用は便宜上のためだけであり、本発明の範囲を限定するものではない。明瞭さと簡便さのため、いくつかの図中の同様の参照番号は、同様のアイテム、ステップ、又は構造体を表し、どの図でも詳述するとは限らない。
本開示の詳細な説明及び特許請求の範囲内の全ての数値は、「約」又は「およそ」で指定値が修飾され、当業者が予測するであろう実験誤差及びバリエーションを考慮する。
本開示で使用する場合、用語「コンプレッサー」は、仕事を加えることによってガスの圧力を高める機械を意味する。「コンプレッサー」又は「冷媒コンプレッサー」には、ガス流の圧力を高めることができるいずれのユニット、デバイス、又は装置も含まれる。これには、単一の圧縮プロセス若しくはステップを有するコンプレッサー、又は多段階圧縮若しくはステップを有するコンプレッサー、さらに特に単一のケーシング若しくはシェル内の多段階コンプレッサーが含まれる。圧縮すべき蒸発流を様々な圧力でコンプレッサーに供給することができる。冷却プロセスのいくつかの段階又はステップは、並行、連続、又は両方の2つ以上のコンプレッサーを必要とすることがある。本発明は、特にいずれの冷媒回路内においてもコンプレッサー又は複数のコンプレッサーのタイプ又は配列又はレイアウトによって限定されない。
例えば、弁、制御弁、ジュール・トムソン(J−T)弁、又はベンチュリデバイスが挙げられる。天然ガスの等エントロピー膨張に適したデバイスは技術上周知であり、一般的に該膨張から仕事を引き出すか又は導き出すエキスパンダー又はターボエキスパンダー等の機器が挙げられる。液体流の等エントロピー膨張に適したデバイスは技術上周知であり、一般的に該膨張から仕事を引き出すか又は導き出すエキスパンダー、水力学的エキスパンダー、液体タービン、又はターボエキスパンダー等の機器が挙げられる。等エントロピー手段と等エンタルピー手段の両方の組み合わせの例は、並行のジュール・トムソン弁及びターボエキスパンダーであってよく、これはJ−T弁とターボエキスパンダーのどちらか一方のみを使用するか又は両方を同時に使用する能力を提供する。等エンタルピー又は等エントロピー膨張は、全液相内で、又は全蒸気相内で、又は混合相内で行なうことができ、蒸気流又は液体流から多相流(気相と液相の両方を有する流れ)又はその初期相と異なる単相流への相変化を促進するように行なうことができる。本開示の図面の説明において、いずれの図面中でも1つより多くの膨張デバイスへの言及は、必ずしも各膨張デバイスが同じタイプ又はサイズであることを意味しない。
「熱交換器」は、広く熱エネルギー又は冷却エネルギーをある媒体から別の媒体に、例えば少なくとも2つの別々の流体間で伝達できるいずれのデバイスをも意味する。熱交換器には、「直接熱交換器」及び「間接熱交換器」がある。従って、熱交換器は、いずれの適切なデザインのものであってもよく、例えば並流又は逆流熱交換器、間接熱交換器(例えば渦巻き形熱交換器又はプレートフィン熱交換器、例えばアルミろう付プレートフィン型)、直接接触熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器、渦巻き、ヘアピン、コア、コアアンドケトル、プリント基板、二重パイプ又はいずれの他のタイプの公知熱交換器であってもよい。「熱交換器」は、その中を通って1種以上の流れが通過できるように適応し、冷媒の1つ以上のライン間、及び1つ以上の供給流間の直接又は間接的熱交換に影響を及ぼすように適応したいずれのカラム、塔、ユニット又は他の配列をも指す。
本開示で使用する場合、用語「間接熱交換」は、2つの流体を、流体の互いの如何なる物理的接触又は混合もなく、熱交換関係に至らせることを意味する。コアインケトル(Core−in−kettle)熱交換器及びアルミろう付けプレートフィン熱交換器は、間接熱交換を促進する機器の例である。
本出願で引用した全ての特許、試験手順、及び他の文書は、参照することにより該開示が本出願と矛盾しない範囲まで完全に組み込まれ、該組み込みが許容される全ての管轄権のために組み込まれる。
本開示には、LNG輸送タンクを、その後に該タンクを用いてLINを輸送できるように窒素ガスを用いてパージする方法及びプロセスが記載する。開示発明の特定態様には、下記パラグラフで図を参照して説明するものが含まれる。1つの図だけを特に参照していくつかの特徴を記載しているが、それらの特徴は他の図にも等しく当てはまり、他の図又は前述の考察と組み合わせて利用し得る。
図4は、最初に液体天然ガス(LNG)及び該LNG上の蒸気空間を含む低温貯蔵タンクに液化窒素(LIN)を充填するための方法400である。ブロック402で第1の窒素ガス流及び第2の窒素ガス流が供給される。第1の窒素流は、第2の窒素ガス流の温度より低い温度を有する。第1の窒素ガス流を蒸気空間に注入しながらブロック404でLNGが貯蔵タンクから積出される。第2の窒素ガス流を貯蔵タンクに注入することによってブロック406で貯蔵タンクがパージされ、それによって蒸気空間のメタン含量を5モル%未満に減らす。貯蔵タンクのパージ後、ブロック408で貯蔵タンクがLINで充填される。
図5は、最初に液体天然ガス(LNG)及び該LNG上の蒸気空間を含む低温貯蔵タンクのパージ方法500である。ブロック502で第1の窒素ガス流が、該第1の窒素ガス流の標準沸点から20℃の範囲内の温度を有して供給される。ブロック504で第2の窒素ガス流が、LNGの温度から20℃の範囲内の温度を有して供給される。第1の窒素ガス流及び第2の窒素ガス流は、窒素液化プロセスからのスリップ流である。第1の窒素ガス流が蒸気空間に注入されながら、ブロック506でLNGが貯蔵タンクから積出される。ブロック508で第2の窒素ガス流が貯蔵タンクに注入され、それによって蒸気空間のメタン含量を5モル%未満に減らす。貯蔵タンクへの第2の窒素ガス流の注入後、ブロック510で貯蔵タンクが液体窒素(LIN)で充填される。
1. 最初に液体天然ガス(LNG)及び該LNG上の蒸気空間を含む低温貯蔵タンクに液化窒素(LIN)を充填するための方法であって、下記:
第1の窒素ガス流及び第2の窒素ガス流を供給すること(第1の窒素流は、第2の窒素ガス流の温度より低い温度を有する);
第1の窒素ガス流を蒸気空間に注入しながら貯蔵タンクからLNGを積出すること;
第2の窒素ガス流を貯蔵タンクに注入することによって貯蔵タンクをパージし、それによって蒸気空間のメタン含量を5モル%未満に減らすこと;及び
貯蔵タンクのパージ後、貯蔵タンクをLINで充填すること
を含む方法。
2. 第1の窒素ガス流の温度が、第1の窒素ガス流の標準沸点から5℃の範囲内である、パラグラフ1に記載の方法。
3. 第2の窒素ガス流の温度が、LNGの温度から5℃の範囲内である、パラグラフ1又はパラグラフ2に記載の方法。
4. 第1の窒素ガス流及び第2の窒素ガス流が、窒素液化プロセスからのスリップ流である、パラグラフ1〜3のいずれか1つに記載の方法。
5. LNGの再ガス化からの利用可能な低温を用いて窒素液化プロセスで窒素を液化することをさらに含む、パラグラフ4に記載の方法。
6. 窒素液化プロセスで加圧液化窒素ガス流を膨張させてLIN及びボイルオフ窒素ガス流(ボイルオフ窒素ガス流の一部は第1の窒素ガス流である)を生成することをさらに含む、パラグラフ4に記載の方法。
7. 加圧液化窒素ガス流の膨張前に、ボイルオフ窒素ガス流を用いて加圧液化窒素ガス流を冷却して温かいボイルオフ窒素ガス流(温かいボイルオフ窒素ガス流の一部は第2の窒素ガス流である)を生成することさらに含む、パラグラフ6に記載の方法。
8. LIN充填中に貯蔵タンクから排出されるガス流を窒素液化プロセス内の窒素ガス流と混合することをさらに含む、パラグラフ4に記載の方法。
9. 窒素液化プロセス内の窒素ガス流が第2の窒素ガス流を含む、パラグラフ8に記載の方法。
10. LIN充填中に貯蔵タンクから排出されるガス流をボイルオフ天然ガス流と混合する、パラグラフ1〜9のいずれか1つに記載の方法。
11. 貯蔵タンクのパージにより貯蔵タンクから排出されるガス流をLNGボイルオフガス流と混合する、パラグラフ1〜10のいずれか1つに記載の方法。
12. 第2の窒素ガス流注入前の蒸気空間内のガスのメタン含量が20モル%未満である、パラグラフ1〜11のいずれか1つに記載の方法。
13. タンクへのLIN充填前の蒸気空間内のメタン含量が2モル%未満である、パラグラフ1〜12のいずれか1つに記載の方法。
14. 貯蔵タンクに充填された後のLINのメタン含量が100ppm未満である、パラグラフ1〜13のいずれか1つに記載の方法。
15. 第1の窒素ガス流及び第2の窒素ガス流が、1モル%未満の酸素濃度を有する、パラグラフ1〜14のいずれか1つに記載の方法。
16. LIN充填中に貯蔵タンクから排出されるガス流を、LNGの再ガス化によって生じた天然ガス流と混合する、パラグラフ1〜15のいずれか1つに記載の方法。
第1の窒素ガス流の標準沸点から20℃の範囲内の温度を有する第1の窒素ガス流を供給すること;
LNGの温度から20℃の範囲内の温度を有する第2の窒素ガス流を供給すること
(第1の窒素ガス流及び第2の窒素ガス流は、窒素液化プロセスからのスリップ流である);
第1の窒素ガス流を蒸気空間に注入しながら貯蔵タンクからLNGを積出すること;
第2の窒素ガス流を貯蔵タンクに注入し、それによって蒸気空間のメタン含量を5モル%未満に減らすこと;及び
第2の窒素ガス流の貯蔵タンクへの注入後、貯蔵タンクを液体窒素(LIN)で充填すること
を含む方法。
18. 液化天然ガス(LNG)と液体窒素(LIN)を交互に貯蔵するための二重使用低温貯蔵タンクであって、下記:
タンクの低点に配置され、かつタンクから液体を除去できるように構成された液体出口;
タンク上部又はその近傍に配置された1つ以上の窒素ガス入口ポートであって、LNGが液体出口を通ってタンクから除去されるにつれて窒素ガスをタンクに導入するように構成された1つ以上のガス入口ポート;
タンクの底部近傍に配置され、かつ追加窒素ガスをタンクに導入できるように構成された1つ以上の追加窒素ガス入口ポート;
追加窒素ガスがタンクに導入されるにつれてタンクからガスを除去できるように構成された1つ以上のガス出口ポート;及び
追加窒素ガスが1つ以上のガス出口ポートを通ってタンクから除去されるにつれてLIN等の低温液体をタンクに導入できるように構成された1つ以上の液体入口ポート
を含む二重使用低温貯蔵タンク。
Claims (18)
- 液体天然ガス(LNG)及び前記LNG上の蒸気空間を最初に含む低温貯蔵タンクに液化窒素(LIN)を充填するための方法であって、
第2の窒素ガス流と、前記第2の窒素ガス流の温度より低い温度を有する第1の窒素ガス流とを供給すること;
前記第1の窒素ガス流を前記蒸気空間に注入しながら前記貯蔵タンクから前記LNGを積出すること;
前記第2の窒素ガス流を前記貯蔵タンクに注入することによって前記貯蔵タンクをパージし、それによって前記蒸気空間のメタン含量を5モル%未満に減らすこと;及び
前記貯蔵タンクのパージ後、前記貯蔵タンクをLINで充填すること
を含む、前記方法。 - 前記第1の窒素ガス流の温度が、前記第1の窒素ガス流の標準沸点から5℃の範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の窒素ガス流の温度が、前記LNGの温度から5℃の範囲内である、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 前記第1の窒素ガス流及び前記第2の窒素ガス流が、窒素液化プロセスからのスリップ流である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記LNGの再ガス化から得られる低温を利用して前記窒素液化プロセスで窒素を液化することをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記窒素液化プロセスで加圧液化窒素ガス流を膨張させてLIN及びボイルオフ窒素ガス流を生成することをさらに含み、前記ボイルオフ窒素ガス流の一部は前記第1の窒素ガス流である、請求項4に記載の方法。
- 前記加圧液化窒素ガス流の膨張前に、前記ボイルオフ窒素ガス流を用いて前記加圧液化窒素ガス流を冷却して温かいボイルオフ窒素ガス流を生成することさらに含み、前記温かいボイルオフ窒素ガス流の一部は前記第2の窒素ガス流である、請求項6に記載の方法。
- LIN充填中に前記貯蔵タンクから排出されるガス流を前記窒素液化プロセス内の窒素ガス流と混合することをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記窒素液化プロセス内の前記窒素ガス流が前記第2の窒素ガス流を含む、請求項8に記載の方法。
- LIN充填中に前記貯蔵タンクから排出されるガス流をボイルオフ天然ガス流と混合する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記貯蔵タンクのパージにより前記貯蔵タンクから排出されるガス流をLNGボイルオフガス流と混合する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の窒素ガス流注入前の前記蒸気空間内のガスのメタン含量が20モル%未満である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンクへの前記LIN充填前の前記蒸気空間内のメタン含量が2モル%未満である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記貯蔵タンクに充填された後の前記LINのメタン含量が100ppm未満である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の窒素ガス流及び前記第2の窒素ガス流が、1モル%未満の酸素濃度を有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- LIN充填中に前記貯蔵タンクから排出されるガス流を、前記LNGの再ガス化によって生じた天然ガス流と混合する、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 液体天然ガス(LNG)及び前記LNG上の蒸気空間を最初に含む低温貯蔵タンクのパージ方法であって、
第1の窒素ガス流の標準沸点から20℃の範囲内の温度を有する第1の窒素ガス流を供給すること;
前記LNGの温度から20℃の範囲内の温度を有する第2の窒素ガス流を供給すること;
(ここで前記第1の窒素ガス流及び前記第2の窒素ガス流は、窒素液化プロセスからのスリップ流である);
前記第1の窒素ガス流を前記蒸気空間に注入しながら前記貯蔵タンクから前記LNGを積出すること;
前記第2の窒素ガス流を前記貯蔵タンクに注入し、それによって前記蒸気空間のメタン含量を5モル%未満に減らすこと;及び
前記第2の窒素ガス流の前記貯蔵タンクへの注入後、前記貯蔵タンクを液体窒素(LIN)で充填すること
を含む、前記方法。 - 液化天然ガス(LNG)と液体窒素(LIN)を交互に貯蔵するための二重使用低温貯蔵タンクであって、
前記タンクの低点に配置され、かつ前記タンクから液体を除去できるように構成された液体出口;
前記タンクの上部又はその近傍に配置された1つ以上の窒素ガス入口ポートであって、LNGが前記液体出口を通って前記タンクから除去されるにつれて窒素ガスを前記タンクに導入するように構成された前記1つ以上のガス入口ポート;
前記タンクの底部近傍に配置され、かつ追加窒素ガスを前記タンクに導入できるように構成された1つ以上の追加窒素ガス入口ポート;
追加窒素ガスが前記タンクに導入されるにつれて前記タンクからガスを除去できるように構成された1つ以上のガス出口ポート;及び
前記追加窒素ガスが前記1つ以上のガス出口ポートを通って前記タンクから除去されるにつれてLIN等の低温液体を前記タンクに導入できるように構成された1つ以上の液体入口ポート
を含む、前記二重使用低温貯蔵タンク。
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