JP6338589B2 - Natural gas liquefaction - Google Patents
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- F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
- F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
- F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
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Description
関連出願の相互参照
本願は、全体が参照によって本明細書に組み込まれる、天然ガスの液化という発明の名称である2012年11月16日出願の米国仮特許出願第61/727,577号の利益を主張するものである。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is a benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 727,577 filed November 16, 2012, which is the title of the invention of natural gas liquefaction, which is incorporated herein by reference in its entirety. Is an insistence.
本発明の技術は、概して、炭化水素の回収および処理プロセスの分野に関し、より詳細には、窒素冷蔵サイクルまたはメタン自動冷蔵サイクルの上流に2つのフッ化炭素冷蔵サイクルを含む冷蔵プロセスを介して、液化天然ガス(LNG)を形成する方法およびシステムに関する。 The technology of the present invention relates generally to the field of hydrocarbon recovery and treatment processes, and more particularly via a refrigeration process that includes two fluorocarbon refrigeration cycles upstream of a nitrogen refrigeration cycle or a methane auto refrigeration cycle. The present invention relates to a method and system for forming liquefied natural gas (LNG).
この節は、本発明の技術の例示的な実施形態に関連し得る、当技術分野の様々な態様について概説することを企図する。この議論は、本発明の技術の特定の態様をより良好に理解するのを促進するための骨格を提供する一助になると考えられる。したがって、この節は、この観点から読まれるべきであり、必ずしも先行技術についての承認として読まれるべきでないことを理解されたい。
天然ガスの処理および液化のために使用される多くの低温冷蔵システムは、炭化水素成分および窒素を含む冷媒を使用して外部冷蔵を提供することに頼っている。このような炭化水素成分として、メタン、エタン、エチレン、プロパンなどを挙げることができる。しかし、多くの場合、不燃性冷媒を使用する冷蔵システムを供することが望ましい。
Fogliettaらの米国特許第6,412,302号は、液化天然ガスストリームを生成するためのプロセスを記載している。そのプロセスは、独立な冷蔵サイクルで使用される第1および第2の膨張した冷媒との熱交換接触によって、加圧天然ガス供給ストリームの少なくとも一部を冷却することを含む。第1の膨張した冷媒は、メタン、エタン、および処理し加圧した天然ガスから選択され、第2の膨張した冷媒は、窒素である。しかし、本明細書で論じる通り、不燃性冷媒を使用する冷蔵システム内でLNGストリームを生成することが望ましい場合がある。
This section is intended to outline various aspects of the art that may be associated with exemplary embodiments of the present technology. This discussion is believed to help provide a framework for facilitating a better understanding of certain aspects of the technology of the present invention. Therefore, it should be understood that this section should be read from this perspective and not necessarily as an admission for the prior art.
Many low temperature refrigeration systems used for natural gas processing and liquefaction rely on providing refrigerants containing hydrocarbon components and nitrogen to provide external refrigeration. Examples of such hydrocarbon components include methane, ethane, ethylene, propane, and the like. However, in many cases, it is desirable to provide a refrigeration system that uses a non-flammable refrigerant.
Foglietta et al., US Pat. No. 6,412,302, describes a process for producing a liquefied natural gas stream. The process includes cooling at least a portion of the pressurized natural gas feed stream by heat exchange contact with first and second expanded refrigerants used in independent refrigeration cycles. The first expanded refrigerant is selected from methane, ethane, and natural gas that has been treated and pressurized, and the second expanded refrigerant is nitrogen. However, as discussed herein, it may be desirable to generate an LNG stream in a refrigeration system that uses a non-flammable refrigerant.
一実施形態は、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システム、および第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システムを含む。炭化水素処理システムはまた、窒素冷媒を使用して天然ガスを冷却して、LNGを生成するように構成されている窒素冷蔵システム、およびLNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニットを含む。
別の実施形態は、LNGを形成するための方法を提供する。該方法は、第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、窒素冷蔵システムで天然ガスを液化してLNGを形成するステップと、窒素除去ユニットでLNGから窒素を除去するステップとを含む。
別の実施形態は、LNGを形成するための炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷却するように構成されている第1の冷蔵システムを含み、この第1の冷蔵システムは、天然ガスと第1のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第1の熱交換器を含む。炭化水素処理システムは、第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第2の冷蔵システムを含み、この第2の冷蔵システムは、天然ガスと第2のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第2の熱交換器を含む。炭化水素処理システムはまた、窒素冷媒を使用して天然ガスからLNGを形成するように構成されている第3の冷蔵システムを含み、この第3の冷蔵システムは、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第3の熱交換器を含む。炭化水素処理システムは、さらに、LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニットを含む。
One embodiment provides a hydrocarbon processing system for forming liquefied natural gas (LNG). The hydrocarbon treatment system includes a first fluorocarbon refrigeration system configured to cool a natural gas using a first fluorocarbon refrigerant, and a natural gas using a second fluorocarbon refrigerant. A second fluorocarbon refrigeration system configured to further cool the refrigeration. The hydrocarbon treatment system also includes a nitrogen refrigeration system configured to cool natural gas using nitrogen refrigerant to produce LNG, and a nitrogen removal unit configured to remove nitrogen from the LNG including.
Another embodiment provides a method for forming LNG. The method includes the steps of: cooling the natural gas with a first fluorocarbon refrigeration system; cooling the natural gas with a second fluorocarbon refrigeration system; and liquefying the natural gas with a nitrogen refrigeration system. Forming and removing nitrogen from the LNG with a nitrogen removal unit.
Another embodiment provides a hydrocarbon processing system for forming LNG. The hydrocarbon treatment system includes a first refrigeration system configured to cool the natural gas using a first fluorocarbon refrigerant, the first refrigeration system including the natural gas and the first refrigeration system. It includes a number of first heat exchangers configured to cool natural gas through indirect heat exchange with a fluorocarbon refrigerant. The hydrocarbon treatment system includes a second refrigeration system configured to cool the natural gas using a second fluorocarbon refrigerant, the second refrigeration system including the natural gas and the second fluorine. A number of second heat exchangers configured to be capable of cooling natural gas via indirect heat exchange with the carbonized refrigerant. The hydrocarbon treatment system also includes a third refrigeration system configured to form LNG from natural gas using a nitrogen refrigerant, the third refrigeration system comprising a natural gas and a nitrogen refrigerant. A number of third heat exchangers configured to be able to cool the natural gas through indirect heat exchange. The hydrocarbon treatment system further includes a nitrogen removal unit configured to remove nitrogen from the LNG.
別の実施形態は、LNGを形成するための炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システム、第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、および天然ガスを冷却してLNGを生成するように構成されているメタン自動冷蔵システムを含む。 Another embodiment provides a hydrocarbon processing system for forming LNG. The hydrocarbon treatment system includes a first fluorocarbon refrigeration system configured to cool a natural gas using a first fluorocarbon refrigerant, and a natural gas using a second fluorocarbon refrigerant. A second fluorocarbon refrigeration system configured to further cool, and an automatic methane refrigeration system configured to cool natural gas to produce LNG.
本発明の技術の利点は、以下の詳細な説明および添付の図を参照することによって、より良好に理解される。 The advantages of the techniques of the present invention will be better understood with reference to the following detailed description and accompanying drawings.
以下の詳細な説明の節では、本発明の技術の具体的な実施形態を記載する。しかし、この実施形態は、以下の説明が本発明の技術の特定の一実施形態または特定の一使用に特有であるという程度まで、単に例示を目的とするものであることが企図されており、例示的な実施形態を単に説明するものである。したがって、本発明の技術は、本明細書に記載の具体的な実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の精神および範囲に含まれるあらゆる代替形態、改変形態および均等形態を含む。
最初に、容易に参照できるように、本願で使用した特定の用語および本文脈で使用されるそれらの意味を説明する。本明細書で使用した用語が本明細書で定義されない場合においては、その用語には、少なくとも1つの刊行物または発行された特許に表されているような、当業者がその用語に与えた最も広範な定義が与えられるべきである。さらに、本発明の技術は、本明細書に示されている用語の用法によって制限されず、同じまたは類似の目的を果たすあらゆる均等物、同義語、新しい開発、および用語または技術が、本発明の特許請求の範囲に含まれると解される。
In the following detailed description section, specific embodiments of the technology of the present invention are described. However, this embodiment is intended to be illustrative only to the extent that the following description is specific to one particular embodiment or one particular use of the technology of the present invention, The exemplary embodiments are merely described. Accordingly, the technology of the invention is not limited to the specific embodiments described herein, but includes all alternatives, modifications and equivalents that fall within the spirit and scope of the appended claims.
First, for ease of reference, certain terms used in this application and their meanings used in this context will be described. Where a term used herein is not defined herein, that term is the most given to those terms by those skilled in the art as represented in at least one publication or issued patent. A broad definition should be given. Further, the techniques of the invention are not limited by the usage of the terms set forth herein, and any equivalents, synonyms, new developments, and terms or techniques that serve the same or similar purposes are It is understood that it falls within the scope of the claims.
本明細書で使用される場合、「自動冷蔵」は、生成物ストリームの一部が冷蔵目的で使用されるプロセスを指す。自動冷蔵は、冷蔵能力を提供する目的で、最終的な冷却の前に生成物ストリームの画分を抽出することによって達成される。この抽出されたストリームは、弁または膨張器内で膨張し、膨張の結果、ストリームの温度は低下する。このストリームは、熱交換器で生成物ストリームを冷却するために使用される。熱交換した後、このストリームは、再圧縮され、供給ガスストリームとブレンドされる。このプロセスは、オープンサイクル冷蔵としても公知である。
あるいは、「自動冷蔵」は、圧力低下を介して流体が冷却されるプロセスを指す。液体の場合、自動冷蔵は、圧力低下に相当する蒸発によって液体が冷却されることを指す。より具体的には、液体の一部は、絞り調整(throttling)デバイスを通過すると同時に圧力低下を受けるので、フラッシュして蒸気になる。その結果として、蒸気および残留液体の両方が、減圧下で液体の飽和温度まで冷却される。例えば、本明細書に記載の実施形態によれば、天然ガスの自動冷蔵は、天然ガスをその沸点に維持し、したがって、ボイルオフ中に熱が損失して天然ガスが冷却されることによって実施することができる。このプロセスは、「フラッシュ蒸発」と呼ぶこともできる。
As used herein, “automatic refrigeration” refers to a process in which a portion of the product stream is used for refrigeration purposes. Automatic refrigeration is achieved by extracting a fraction of the product stream prior to final cooling in order to provide refrigeration capacity. This extracted stream expands in a valve or inflator, and as a result of the expansion, the temperature of the stream decreases. This stream is used to cool the product stream in a heat exchanger. After heat exchange, this stream is recompressed and blended with the feed gas stream. This process is also known as open cycle refrigeration.
Alternatively, “automatic refrigeration” refers to the process by which a fluid is cooled via a pressure drop. In the case of a liquid, automatic refrigeration refers to the liquid being cooled by evaporation corresponding to a pressure drop. More specifically, a portion of the liquid undergoes a pressure drop as it passes through the throttling device, thus flashing into vapor. As a result, both vapor and residual liquid are cooled to the liquid saturation temperature under reduced pressure. For example, according to the embodiments described herein, the automatic refrigeration of natural gas is performed by maintaining the natural gas at its boiling point and thus cooling the natural gas with loss of heat during boil-off. be able to. This process can also be referred to as “flash evaporation”.
本明細書で使用される場合、「カスケードサイクル」は、2つ以上の冷媒を用いるシステムを指し、ここで冷却された第2の冷媒は、より温かい第1の冷媒によって凝縮される。したがって、低温は、ある冷媒から別の冷媒へと「カスケード式」に伝わることができる。カスケードにおける各冷媒は、節約装置内の段階的な蒸発圧力に基づいて、複数レベルで冷やすことを提供できる。カスケードサイクル内では、単一冷媒のシステムよりも低い温度が達成され得るので、カスケードサイクルは、単一冷媒のシステムと比較してLNGの生成に有益であると解される。
「圧縮器」または「冷媒圧縮器」は、冷媒ストリームの圧力を増大することができる任意のユニット、デバイスまたは装置を含む。これは、単一の圧縮プロセスもしくはステップを有する冷媒圧縮器、または多段階の圧縮もしくはステップを有する冷媒圧縮器を含み、より詳細には、単一のケーシングもしくはシェル内に多段階の冷媒圧縮器を含む。圧縮されるべき、蒸発した冷媒ストリームは、異なる圧力の冷媒圧縮器に提供することができる。炭化水素冷却プロセスのいくつかの段階またはステップは、2つ以上の冷媒圧縮器を、並列、直列またはその両方で含むことができる。本発明は、特に任意の冷媒回路における、1つまたは複数の冷媒圧縮器のタイプまたは配置またはレイアウトによって制限されない。
As used herein, “cascade cycle” refers to a system that uses two or more refrigerants, where the cooled second refrigerant is condensed by the warmer first refrigerant. Thus, low temperatures can be transmitted in a “cascade fashion” from one refrigerant to another. Each refrigerant in the cascade can be provided with multiple levels of cooling based on the stepwise evaporation pressure in the economizer. It is understood that cascade cycles are beneficial for the production of LNG compared to single refrigerant systems, since lower temperatures can be achieved within a cascade cycle than single refrigerant systems.
A “compressor” or “refrigerant compressor” includes any unit, device, or apparatus that can increase the pressure of a refrigerant stream. This includes refrigerant compressors having a single compression process or step, or refrigerant compressors having multi-stage compression or steps, and more particularly multi-stage refrigerant compressors in a single casing or shell including. The evaporated refrigerant stream to be compressed can be provided to different pressure refrigerant compressors. Some stages or steps of the hydrocarbon cooling process may include two or more refrigerant compressors in parallel, in series, or both. The present invention is not limited by the type or arrangement or layout of one or more refrigerant compressors, particularly in any refrigerant circuit.
本明細書で使用される場合、「冷却」は、広範に、物質の温度および/または内部エネルギーが、例えば任意の適切な量だけ低減および/または低下することを指す。冷却は、少なくとも約1℃、少なくとも約5℃、少なくとも約10℃、少なくとも約15℃、少なくとも約25℃、少なくとも約50℃、少なくとも約100℃などの温度低下を含み得る。冷却には、任意の適切なヒートシンク、例えば、蒸気発生、温水加熱、冷却水、空気、冷媒、他のプロセスストリーム(統合)、およびそれらの組合せを使用することができる。冷却の1つまたは複数の供給源は、所望の出口温度を得るために組み合わせ、かつ/またはカスケード式にすることができる。冷却ステップでは、任意の適切なデバイスおよび/または装置を備えた冷却ユニットを使用することができる。一実施形態によれば、冷却は、1つまたは複数の熱交換器などによる間接的な熱交換を含み得る。熱交換器は、任意の適切な設計、例えばシェルおよび管、ろう付けアルミニウム、渦巻き形などを含むことができる。代替として、冷却には、蒸発による(気化熱)冷却、顕熱冷却、および/または直接的な熱交換、例えばプロセスストリームに直接的に噴霧される液体を使用することができる。 As used herein, “cooling” broadly refers to the reduction and / or reduction of a material's temperature and / or internal energy, eg, by any suitable amount. Cooling may include a temperature decrease such as at least about 1 ° C., at least about 5 ° C., at least about 10 ° C., at least about 15 ° C., at least about 25 ° C., at least about 50 ° C., at least about 100 ° C. Any suitable heat sink may be used for cooling, such as steam generation, hot water heating, cooling water, air, refrigerant, other process streams (integrated), and combinations thereof. One or more sources of cooling can be combined and / or cascaded to obtain the desired outlet temperature. In the cooling step, a cooling unit with any suitable device and / or apparatus can be used. According to one embodiment, cooling may include indirect heat exchange, such as by one or more heat exchangers. The heat exchanger can include any suitable design, such as shells and tubes, brazed aluminum, spirals, and the like. Alternatively, the cooling can use evaporation (heat of vaporization) cooling, sensible heat cooling, and / or direct heat exchange, for example liquid sprayed directly into the process stream.
「極低温」は、約−50℃以下の温度を指す。
本明細書で使用される場合、「脱エタン塔」および「脱メタン塔」という用語は、天然ガスストリーム内の成分を分離するために使用できる蒸留カラムまたは塔を指す。例えば、脱メタン塔は、エタンおよびより重質な成分からメタンおよび他の揮発性成分を分離するために使用される。メタン画分は、典型的に、少量の不活性ガス、例えば窒素、CO2などを含有している精製ガスとして回収される。
“Cryogenic” refers to temperatures below about −50 ° C.
As used herein, the terms “deethanizer” and “demethanizer” refer to a distillation column or tower that can be used to separate components in a natural gas stream. For example, demethanizer towers are used to separate methane and other volatile components from ethane and heavier components. The methane fraction is typically recovered as a purified gas containing a small amount of inert gas such as nitrogen, CO 2 and the like.
「フッ化炭素」は、「ペルフルオロカーボン」または「PFC」とも呼ばれ、FおよびC原子を含む分子である。フッ化炭素は、F−C結合を有しており、化学種の炭素原子の数に応じてC−C結合を有する。フッ化炭素の一例として、ヘキサフルオロエタン(C2F6)が挙げられる。「ヒドロフルオロカーボン」または「HFC」は、H、FおよびC原子を含む特定のタイプのフッ化炭素である。ヒドロフルオロカーボンは、H−CおよびF−C結合を有しており、化学種の炭素原子の数に応じてC−C結合を有する。ヒドロフルオロカーボンのいくつかの例として、類似の化学的構造の他の化合物の中でも、フルオロホルム(CHF3)、ペンタフルオロエタン(C2HF5)、テトラフルオロエタン(C2H2F4)、ヘプタフルオロプロパン(C3HF7)、ヘキサフルオロプロパン(C3H2F6)、ペンタフルオロプロパン(C3H3F5)、およびテトラフルオロプロパン(C3H4F4)が挙げられる。 “Fluorocarbon”, also called “perfluorocarbon” or “PFC”, is a molecule containing F and C atoms. Fluorocarbon has an F—C bond and has a C—C bond depending on the number of carbon atoms of the chemical species. An example of fluorocarbon is hexafluoroethane (C 2 F 6 ). “Hydrofluorocarbon” or “HFC” is a specific type of fluorocarbon containing H, F and C atoms. Hydrofluorocarbons have H—C and F—C bonds, and have C—C bonds depending on the number of carbon atoms in the chemical species. Some examples of hydrofluorocarbons include fluoroform (CHF 3 ), pentafluoroethane (C 2 HF 5 ), tetrafluoroethane (C 2 H 2 F 4 ), among other compounds of similar chemical structure, Examples include heptafluoropropane (C 3 HF 7 ), hexafluoropropane (C 3 H 2 F 6 ), pentafluoropropane (C 3 H 3 F 5 ), and tetrafluoropropane (C 3 H 4 F 4 ).
「ガス」という用語は、「蒸気」と交換可能に使用され、液体または固体状態と区別される気体状態の物質または物質混合物と定義される。同様に、「液体」という用語は、気体または固体状態と区別される液体状態の物質または物質混合物を意味する。
「熱交換器」は、広範に、ある媒体から別の媒体に熱を伝達することができる、特に任意の構造を含む任意のデバイス、例えば一般に熱交換器と呼ばれるデバイスを意味する。熱交換器には、「直接的な熱交換器」および「間接的な熱交換器」が含まれる。したがって、熱交換器は、シェル−アンド−チューブ(shell-and-tube)、らせん、ヘアピン、コア、コア−アンド−ケトル(core-and-kettle)、二重管、ろう付けアルミニウム、渦巻き形、または任意の他のタイプの公知の熱交換器であってもよい。「熱交換器」は、1つまたは複数のストリームを熱交換器に通過させ、冷媒の1つまたは複数のラインと1つまたは複数の供給ストリームとの間の直接的または間接的な熱交換に影響を及ぼすように適合された、任意のカラム、塔、ユニットまたは他の配置を指すこともできる。
The term “gas” is used interchangeably with “vapor” and is defined as a gaseous substance or substance mixture that is distinct from the liquid or solid state. Similarly, the term “liquid” means a substance or mixture of substances in a liquid state that is distinguished from a gas or solid state.
“Heat exchanger” refers broadly to any device that can transfer heat from one medium to another, particularly including any structure, such as a device commonly referred to as a heat exchanger. Heat exchangers include “direct heat exchangers” and “indirect heat exchangers”. Therefore, heat exchangers are shell-and-tube, helix, hairpin, core, core-and-kettle, double tube, brazed aluminum, spiral, Or any other type of known heat exchanger. A “heat exchanger” allows one or more streams to pass through a heat exchanger for direct or indirect heat exchange between one or more lines of refrigerant and one or more feed streams. It can also refer to any column, tower, unit or other arrangement adapted to influence.
「炭化水素」は、元素である水素および炭素を主に含む有機化合物であるが、窒素、硫黄、酸素、金属、または任意の数の他の元素が、少量存在していてもよい。本明細書で使用される場合、炭化水素は、一般に、天然ガス、油、または化学処理施設に見出される成分を指す。
「液化天然ガス」または「LNG」は、一般に、高い割合のメタンを含むことが公知の天然ガスである。しかし、LNGは、微量の他の化合物を含むこともできる。他の元素または化合物は、限定されるものではないが、エタン、プロパン、ブタン、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、硫化水素、またはその組合せを含むことができ、これらは、1つもしくは複数の成分(例えばヘリウム)または不純物(例えば、水および/もしくは重質な炭化水素)を除去するために処理され、次に、ほぼ大気圧において冷却によって液体に凝縮されている。
“Hydrocarbons” are organic compounds that primarily contain the elements hydrogen and carbon, although nitrogen, sulfur, oxygen, metals, or any number of other elements may be present in small amounts. As used herein, hydrocarbon generally refers to a component found in natural gas, oil, or chemical processing facilities.
“Liquefied natural gas” or “LNG” is a natural gas that is generally known to contain a high proportion of methane. However, LNG can also contain trace amounts of other compounds. Other elements or compounds can include, but are not limited to, ethane, propane, butane, carbon dioxide, nitrogen, helium, hydrogen sulfide, or combinations thereof, which include one or more components ( E.g. helium) or impurities (e.g. water and / or heavy hydrocarbons) are removed and then condensed into a liquid by cooling at approximately atmospheric pressure.
「液化石油ガス」または「LPG」は、一般に、プロパン、ブタン、および原油を精製することによって得られた他の軽質炭化水素の混合物を指す。通常の温度では、LPGはガスである。しかしLPGは、保存および輸送を容易にするために、冷却することまたは圧力をかけることができる。
「混合冷媒プロセス」は、混合冷媒、すなわち2つ以上の化学的成分を含む冷媒を使用する単一の冷蔵システム、炭化水素予冷混合冷媒システム、および二重混合冷媒システムを含み得るが、それらに限定されない。一般に、混合冷媒は、炭化水素および/または非炭化水素成分を含むことができる。混合冷媒に典型的に用いられる適切な炭化水素成分の例として、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタンおよびブチレン異性体、ならびにペンタンを挙げることができるが、それらに限定されない。混合冷媒に一般に用いられる非炭化水素成分として、窒素を挙げることができる。混合冷媒プロセスでは、少なくとも1つの混合成分の冷媒を用いるが、さらに、1つまたは複数の純粋成分の冷媒も同様に用いることができる。
“Liquefied petroleum gas” or “LPG” generally refers to a mixture of propane, butane, and other light hydrocarbons obtained by refining crude oil. At normal temperature, LPG is a gas. However, LPG can be cooled or pressured to facilitate storage and transportation.
A “mixed refrigerant process” can include a single refrigeration system, a hydrocarbon pre-cooled mixed refrigerant system, and a dual mixed refrigerant system that use a mixed refrigerant, ie, a refrigerant that includes two or more chemical components. It is not limited. In general, the mixed refrigerant can include hydrocarbon and / or non-hydrocarbon components. Examples of suitable hydrocarbon components typically used in mixed refrigerants include, but are not limited to, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, butane and butylene isomers, and pentane. Nitrogen can be mentioned as a non-hydrocarbon component generally used for a mixed refrigerant. The mixed refrigerant process uses at least one mixed component refrigerant, although one or more pure component refrigerants can be used as well.
「天然ガス」は、原油井から、または地下のガス保持層(gas-bearing formation)から得られた多成分ガスを指す。天然ガスの組成および圧力は、著しく変わり得る。典型的な天然ガスストリームは、主成分としてメタン(CH4)を含有しており、すなわち、天然ガスストリームの50mol%超がメタンである。天然ガスストリームは、エタン(C2H6)、より高い分子量の炭化水素(例えば、C3−C20炭化水素)、1つもしくは複数の酸性ガス(例えば、二酸化炭素もしくは硫化水素)、またはそれらの任意の組合せを含有している場合もある。天然ガスはまた、少量の汚染物質、例えば、水、窒素、硫化鉄、ろう状物質、原油、またはそれらの任意の組合せを含有している場合がある。天然ガスストリームは、毒物として作用し得るまたは冷却プロセス中に凍結し得る化合物を除去するために、実施形態で使用する前に実質的に精製することができる。 “Natural gas” refers to a multi-component gas obtained from a crude oil well or from an underground gas-bearing formation. The composition and pressure of natural gas can vary significantly. A typical natural gas stream contains methane (CH 4 ) as a major component, ie, more than 50 mol% of the natural gas stream is methane. The natural gas stream may be ethane (C 2 H 6 ), higher molecular weight hydrocarbons (eg C 3 -C 20 hydrocarbons), one or more acid gases (eg carbon dioxide or hydrogen sulfide), or In some cases. Natural gas may also contain small amounts of contaminants such as water, nitrogen, iron sulfide, waxy substances, crude oil, or any combination thereof. The natural gas stream can be substantially purified prior to use in embodiments to remove compounds that can act as poisons or freeze during the cooling process.
本明細書で使用される場合、「天然ガス液体」(NGL)は、成分が、例えば、典型的にはメタンよりも重質であり、天然ガスから凝縮されている、炭化水素の混合物を指す。NGLストリームの炭化水素成分のいくつかの例として、エタン、プロパン、ブタン、およびペンタン異性体、ベンゼン、トルエン、ならびに他の芳香族化合物が挙げられる。
「窒素除去ユニット」または「NRU」は、天然ガス供給ストリームを受け入れ、実質的に純粋な生成物ストリーム、例えば売却できるメタンストリームおよび約30%〜99%のN2を含む窒素ストリームを生成するように構成されている任意のシステムまたはデバイスを指す。NRUのタイプの例として、極低温蒸留、圧力スイング吸着(PSA)、膜分離、リーンオイル吸収、および溶媒吸収が挙げられる。
冷蔵システムにおける「冷媒成分」は、蒸発を介してより低い温度および圧力で吸熱し、凝縮を介してより高い温度および圧力で排熱する。例示的な冷媒成分として、1〜5個の炭素原子を有するアルカン、アルケンおよびアルキン、窒素、塩素化炭化水素、フッ素化炭化水素、他のハロゲン化炭化水素、希ガス、ならびにそれらの混合物または組合せを挙げることができるが、それらに限定されない。
As used herein, “natural gas liquid” (NGL) refers to a mixture of hydrocarbons whose components are typically heavier than methane and condensed from natural gas, for example. . Some examples of the hydrocarbon component of the NGL stream include ethane, propane, butane, and pentane isomers, benzene, toluene, and other aromatic compounds.
The “nitrogen removal unit” or “NRU” accepts a natural gas feed stream and produces a substantially pure product stream, such as a methane stream that can be sold and a nitrogen stream comprising about 30% to 99% N 2. Refers to any system or device configured. Examples of NRU types include cryogenic distillation, pressure swing adsorption (PSA), membrane separation, lean oil absorption, and solvent absorption.
The “refrigerant component” in the refrigeration system absorbs heat at a lower temperature and pressure via evaporation and exhausts heat at a higher temperature and pressure via condensation. Exemplary refrigerant components include alkanes, alkenes and alkynes having 1 to 5 carbon atoms, nitrogen, chlorinated hydrocarbons, fluorinated hydrocarbons, other halogenated hydrocarbons, noble gases, and mixtures or combinations thereof But are not limited to these.
冷媒成分は、しばしば単一成分の冷媒を含む。単一のハロゲン化炭化水素を含む単一成分の冷媒は、2つまたは3つの数字の関連する「R−」記号表示を有し、この記号表示は、その冷媒の化学的組成を反映する。その数に90を加えると、それぞれ炭素、水素、およびフッ素原子の数を表す3桁になる。3つの数字を有する冷媒の最初の桁数は、分子中の炭素原子の数よりも一単位少ない。分子が炭素原子を1つだけ含有している場合には、最初の桁数は省略される。2番目の桁数は、分子中の水素原子の数よりも一単位多い。3番目の桁数は、分子中のフッ素原子の数に等しい。説明されていない残りの結合は、塩素原子によって占有されている。小文字「a」、「b」または「c」の接尾辞は、異性体の非対称度が増大することを示している。特別な場合として、R−400シリーズは、非共沸性ブレンドから構成され、R−500シリーズは、いわゆる共沸性ブレンドから構成されている。最も右側の桁数は、産業組織であるASHRAEによって任意に割り当てられている。 The refrigerant component often includes a single component refrigerant. Single component refrigerants containing a single halogenated hydrocarbon have an associated “R-” symbolic representation of two or three numbers that reflects the chemical composition of the refrigerant. Adding 90 to that number results in three digits representing the number of carbon, hydrogen, and fluorine atoms, respectively. The first digit of a refrigerant with three numbers is one unit less than the number of carbon atoms in the molecule. If the molecule contains only one carbon atom, the first digit is omitted. The second digit is one unit greater than the number of hydrogen atoms in the molecule. The third digit is equal to the number of fluorine atoms in the molecule. The remaining bonds not described are occupied by chlorine atoms. The suffix “a”, “b” or “c” in lower case indicates that the asymmetry of the isomer is increased. As a special case, the R-400 series consists of non-azeotropic blends and the R-500 series consists of so-called azeotropic blends. The rightmost digit is arbitrarily assigned by ASHRAE, which is an industrial organization.
「実質的な」は、材料の含量もしくは量、または材料の特定の特徴に言及して使用される場合、材料または特徴によって提供されることが企図される効果をもたらすのに十分な量を指す。正確な許容偏差度は、ある場合には特定の文脈に応じて変わり得る。
概要
本明細書に記載の実施形態は、炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、天然ガスからLNGを生成するために、カスケード冷却システムなどの冷蔵システムを含む。冷蔵システムは、2つのフッ化炭素冷蔵システム、および窒素またはメタン冷蔵システムを含む。フッ化炭素冷蔵システム、および窒素またはメタン冷蔵システムは、天然ガスを冷却してLNGを生成するために使用される。さらに、炭化水素処理システムは、NRUを含むことができ、これは、生成されたLNGから窒素を除去するために使用できる。
“Substantial”, when used in reference to the content or amount of a material, or a particular characteristic of a material, refers to an amount sufficient to produce the effect intended to be provided by the material or characteristic. . The exact allowable deviation may vary depending on the specific context in some cases.
Overview Embodiments described herein provide a hydrocarbon processing system. The hydrocarbon processing system includes a refrigeration system, such as a cascade cooling system, to produce LNG from natural gas. The refrigeration system includes two fluorocarbon refrigeration systems and a nitrogen or methane refrigeration system. Fluorocarbon refrigeration systems and nitrogen or methane refrigeration systems are used to cool natural gas to produce LNG. Further, the hydrocarbon processing system can include NRU, which can be used to remove nitrogen from the produced LNG.
炭化水素処理システムは、当業者に公知の任意の数のシステムを含む。炭化水素の生成および処理プロセスは、NGLを抽出するために天然ガスを冷やすこと、炭化水素の露点を制御するために天然ガスを冷やすこと、CO2を除去するために天然ガスを冷やすこと、LPGの生成保存、脱エタン塔/脱メタン塔における還流の凝縮、およびLNGを生成するための天然ガスの液化を含むが、それらに限定されない。
炭化水素を処理するために、多くの冷蔵サイクルが使用されているが、LNG液化施設で使用される1つのサイクルが、カスケードサイクルであり、このサイクルでは、ガスの温度を液化温度に漸減するように配置された熱交換器において、単一成分の複数の冷媒を使用する。LNG液化施設で使用される別のサイクルは、多成分冷蔵サイクルであり、このサイクルでは、特別に設計された交換器において多成分冷媒を使用する。さらに、LNG液化施設で使用される別のサイクルは、膨張器サイクルであり、このサイクルでは、ガスを供給ガス圧から低圧にし、対応する温度低下を伴って膨張させる。天然ガス液化サイクルでは、これらの3つのサイクルの変形形態または組合せを使用することもできる。
The hydrocarbon treatment system includes any number of systems known to those skilled in the art. Hydrocarbon generation and treatment processes include cooling natural gas to extract NGL, cooling natural gas to control hydrocarbon dew point, cooling natural gas to remove CO 2 , LPG Production and storage, condensation of reflux in a deethanizer / demethanizer, and liquefaction of natural gas to produce LNG.
Many refrigeration cycles are used to treat hydrocarbons, but one cycle used in an LNG liquefaction facility is a cascade cycle, in which the temperature of the gas is gradually reduced to the liquefaction temperature. In the heat exchanger arranged in the above, a plurality of single component refrigerants are used. Another cycle used in the LNG liquefaction facility is a multi-component refrigeration cycle, which uses a multi-component refrigerant in a specially designed exchanger. In addition, another cycle used in the LNG liquefaction facility is the expander cycle, in which the gas is reduced from the supply gas pressure to expand with a corresponding temperature drop. Natural gas liquefaction cycles may use variations or combinations of these three cycles.
LNGは、冷蔵および液化技術によって供給ガスから調製される。任意選択のステップとして、凝縮物除去、CO2除去、脱水、水銀除去、窒素除去、H2S除去などが挙げられる。LNGは、液化した後、販売または輸送のためにタンカーに保存または搭載することができる。通常の液化プロセスとして、APCI Propane予冷混合冷媒;C3MR;DUAL MR;Phillips Optimized Cascade;Prico単一混合冷媒;TEAL二重圧力混合冷媒;Linde/Statoil多流体カスケード;Axens二重混合冷媒、DMR;ならびにShellプロセスC3MRおよびDMRを挙げることができる。
二酸化炭素の除去、すなわちCO2およびより重質なガスからのメタンおよびより軽質なガスの分離は、極低温蒸留プロセス、例えばExxonMobil Corporationから利用可能なControlled Freeze Zone技術を用いて達成することができる。
LNG is prepared from feed gas by refrigeration and liquefaction techniques. Optional steps include condensate removal, CO 2 removal, dehydration, mercury removal, nitrogen removal, H 2 S removal, and the like. Once LNG is liquefied, it can be stored or loaded into a tanker for sale or transportation. Typical liquefaction processes include: APCI Propane precooled mixed refrigerant; C3MR; DUAL MR; Phillips Optimized Cascade; Prico single mixed refrigerant; TEAL dual pressure mixed refrigerant; Linde / Statoil multifluid cascade; Axens double mixed refrigerant, DMR; Mention may be made of the Shell processes C3MR and DMR.
Carbon dioxide removal, ie separation of methane and lighter gases from CO 2 and heavier gases, can be achieved using a cryogenic distillation process such as the Controlled Freeze Zone technology available from ExxonMobil Corporation. .
本明細書に記載の方法およびシステムを、天然ガスからのLNGの形成に関して論じているが、該方法およびシステムは、様々な他の目的で使用することもできる。例えば、本明細書に記載の方法およびシステムは、とりわけ、炭化水素の露点を制御するために天然ガスを冷やし、天然ガス液体(NGL)の抽出を実施し、二酸化炭素およびより重質なガスからメタンおよびより軽質なガスを分離し、LPGを生成するために炭化水素を調製し、または脱エタン塔および/もしくは脱メタン塔で還流ストリームを凝縮するために使用することができる。
冷媒
本明細書に記載の実施形態に従って利用される冷媒は、単一成分の1つもしくは複数の冷媒、または複数成分を含む冷媒混合物であってもよい。冷媒は、輸入し、その場で保存することができ、または冷媒の成分のいくつかは、典型的に炭化水素処理システムと統合した蒸留プロセスによって、その場で調製することができる。フッ化炭素(FC)またはヒドロフルオロカーボン(HFC)を含めた市販の冷媒が、様々な適用で使用される。例示的な冷媒は、ISCEON(登録商標)ファミリーの冷媒、SUVA(登録商標)ファミリーの冷媒、OPTEON(登録商標)ファミリーの冷媒、およびFREON(登録商標)ファミリーの冷媒を含めて、DuPont Corporationから市販されている。
Although the methods and systems described herein are discussed with respect to the formation of LNG from natural gas, the methods and systems can also be used for a variety of other purposes. For example, the methods and systems described herein, among other things, cool natural gas to control the dew point of hydrocarbons, perform extraction of natural gas liquids (NGL), and from carbon dioxide and heavier gases. It can be used to separate methane and lighter gases, prepare hydrocarbons to produce LPG, or condense the reflux stream in a deethanizer and / or demethanizer.
Refrigerant The refrigerant utilized in accordance with the embodiments described herein may be a single component, one or more refrigerants, or a refrigerant mixture comprising multiple components. The refrigerant can be imported and stored in situ, or some of the components of the refrigerant can be prepared in situ, typically by a distillation process integrated with a hydrocarbon treatment system. Commercially available refrigerants including fluorocarbon (FC) or hydrofluorocarbon (HFC) are used in various applications. Exemplary refrigerants are commercially available from DuPont Corporation, including the ISCEON® family of refrigerants, the SUVA® family of refrigerants, the OPTEON® family of refrigerants, and the FReon® family of refrigerants. Has been.
多成分冷媒は、市販されている。例えば、R−401Aは、R−32、R−152a、およびR−124のHCFCブレンドである。R−404Aは、52wt%のR−143a、44wt%のR−125、および4wt%のR−134aのHFCブレンドである。R−406Aは、55wt%のR−22、4wt%のR−600a、および41wt%のR−142bのブレンドである。R−407Aは、20wt%のR−32、40wt%のR−125、および40wt%のR−134aのHFCブレンドである。R−407Cは、R−32、R−125、およびR−134aのヒドロフルオロカーボンブレンドである。R−408Aは、R−22、R−125、およびR−143aのHCFCブレンドである。R−409Aは、R−22、R−124、およびR−142bのHCFCブレンドである。R−410Aは、R−32およびR−125のブレンドである。R−500は、73.8wt%のR−12および26.2wt%のR−152aのブレンドである。R−502は、R−22およびR−115のブレンドである。R−508Bは、R−23およびR−116のブレンドである。 Multicomponent refrigerants are commercially available. For example, R-401A is an HCFC blend of R-32, R-152a, and R-124. R-404A is an HFC blend of 52 wt% R-143a, 44 wt% R-125, and 4 wt% R-134a. R-406A is a blend of 55 wt% R-22, 4 wt% R-600a, and 41 wt% R-142b. R-407A is an HFC blend of 20 wt% R-32, 40 wt% R-125, and 40 wt% R-134a. R-407C is a hydrofluorocarbon blend of R-32, R-125, and R-134a. R-408A is an HCFC blend of R-22, R-125, and R-143a. R-409A is an HCFC blend of R-22, R-124, and R-142b. R-410A is a blend of R-32 and R-125. R-500 is a blend of 73.8 wt% R-12 and 26.2 wt% R-152a. R-502 is a blend of R-22 and R-115. R-508B is a blend of R-23 and R-116.
様々な実施形態では、多数の異なるタイプの炭化水素処理システムのいずれも、本明細書に記載の冷蔵システムのいずれかと併用することができる。さらに、本明細書に記載の冷蔵システムでは、本明細書に記載の冷媒のいずれを利用してもよい。
冷蔵システム
炭化水素システムおよび方法は、しばしば、機械的冷蔵、弁膨張、タービン膨張などを利用する冷蔵システムを含む。機械的冷蔵は、典型的に、圧縮システムおよび吸収システム、例えばアンモニア吸収システムを含む。圧縮システムは、ガス処理工業において様々なプロセスで使用されている。例えば、圧縮システムは、NGLを抽出するために天然ガスを冷やすこと、炭化水素の露点を制御するために天然ガスを冷やすこと、LPGの生成保存、脱エタン塔または脱メタン塔における還流の凝縮、LNGを生成するための天然ガスの液化などのために使用することができる。
In various embodiments, any of a number of different types of hydrocarbon processing systems can be used in conjunction with any of the refrigeration systems described herein. Furthermore, any of the refrigerants described in this specification may be used in the refrigeration system described in this specification.
Refrigeration systems Hydrocarbon systems and methods often include refrigeration systems that utilize mechanical refrigeration, valve expansion, turbine expansion, and the like. Mechanical refrigeration typically includes a compression system and an absorption system, such as an ammonia absorption system. Compression systems are used in various processes in the gas processing industry. For example, a compression system can cool natural gas to extract NGL, cool natural gas to control hydrocarbon dew point, LPG production and storage, reflux condensation in deethanizer or demethanizer tower, It can be used for liquefaction of natural gas to produce LNG.
図1は、単段階冷蔵システム100のプロセスフロー図である。様々な実施形態において、単段階冷蔵システム100では、フッ化炭素などの冷媒を利用する。さらに、様々な実施形態では、単段階冷蔵システム100は、NRUを含む窒素冷蔵またはメタン自動冷蔵システムの上流で実施される。複数の単段階冷蔵システム100は、このような窒素冷蔵システムまたはメタン自動冷蔵システムの上流で、直列により実施することもできる。
FIG. 1 is a process flow diagram of a single
単段階冷蔵システム100は、膨張弁102、冷やす装置(chiller)104、圧縮器106、凝縮器108、および蓄積器(accumulator)110を含む。飽和液体冷媒112は、蓄積器110から膨張弁102へと流れることができ、膨張弁102を通過して等エンタルピーにより膨張することができる。膨張すると、いくらかの気化が発生して、蒸気および液体の両方を含む冷やされた冷媒混合物114を生じ得る。冷媒混合物114は、天然ガスなどのプロセスストリーム116が冷却されるべき温度よりも低い温度の、蒸発器としても公知の冷やす装置104に入ることができる。プロセスストリーム116は、冷やす装置104を介して流れ、冷媒混合物114と熱交換する。プロセスストリーム116は、冷媒混合物114と熱交換すると冷却され、冷媒混合物114は気化して、飽和蒸気冷媒118を生じる。
Single
飽和蒸気冷媒118は、冷やす装置104を出た後、圧縮器106内で圧縮され、次に凝縮器108に流れる。凝縮器108内で、飽和蒸気冷媒118は、飽和した、またはわずかにサブクールされた液体冷媒120に変換される。次に、液体冷媒120は、凝縮器108から蓄積器110に流れることができる。サージタンクまたはレシーバーとしても公知の蓄積器110は、液体冷媒120のためのリザーバーとして働くことができる。液体冷媒120は、蓄積器110内で保存された後、飽和液体冷媒112として膨張弁102を通過して膨張することができる。
図1のプロセスフロー図は、単段階冷蔵システム100が、図1に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、単段階冷蔵システム100は、特定の実施の詳細に応じて、図1に示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、冷蔵システムは、2つ以上の圧縮段階を含むことができる。さらに、冷蔵システム100は、図2に関してさらに論じる通り、節約装置を含むことができる。
The saturated
It should be understood that the process flow diagram of FIG. 1 does not indicate that the single
図2は、節約装置202を含む二段階冷蔵システム200のプロセスフロー図である。番号を付した項目は、図1に関して記載したものと同じである。様々な実施形態において、二段階冷蔵システム200では、フッ化炭素などの冷媒を利用する。さらに、様々な実施形態では、二段階冷蔵システム200は、NRUを含む窒素冷蔵またはメタン自動冷蔵システムの上流で実施される。複数の二段階冷蔵システム200は、このような窒素冷蔵システムまたはメタン自動冷蔵システムの上流で、直列により実施することもできる。
節約装置202は、所与の冷やす装置として必要な圧縮器の電力使用量を低減する、任意のデバイスまたはプロセスの改変であり得る。通常の節約装置202は、例えば、フラッシュタンクおよび熱交換節約装置を含む。熱交換節約装置では、プロセスストリーム間で熱を伝達するために、多数の熱交換器を利用する。これにより、プロセスストリームを互いに熱統合することによって、二段階冷蔵システム200へのエネルギー入力量を低減することができる。
FIG. 2 is a process flow diagram of a two-
The
図2に示されている通り、蓄積器110を出た飽和液体冷媒112は、蒸気および液体が分離され得る中程度の圧力にした膨張弁102を通過して膨張することができる。例えば、飽和液体冷媒112が、膨張弁102を通過してフラッシュすると、飽和液体冷媒112よりも低い圧力および温度で、蒸気冷媒204および液体冷媒206が生成される。次に、蒸気冷媒204および液体冷媒206は、節約装置202に流れることができる。様々な実施形態では、節約装置202は、蒸気冷媒204および液体冷媒206を分離するフラッシュタンクである。蒸気冷媒204は、中程度の圧力の圧縮器段階に流れることができ、そこで蒸気冷媒204は、第1の圧縮器210を出た飽和蒸気冷媒118と合わさって、混合飽和蒸気冷媒208を生じることができる。次に、混合飽和蒸気冷媒208は、第2の圧縮器212に流れることができる。
As shown in FIG. 2, the saturated liquid refrigerant 112 exiting the
節約装置202に由来する液体冷媒206は、第2の膨張弁214を通過して等エンタルピーにより膨張することができる。膨張すると、いくらかの気化が発生して、蒸気および液体の両方を含む冷媒混合物216を生じ、温度および圧力を低減することができる。
冷媒混合物216は、節約装置を含まないシステムにおける冷媒混合物よりも高い液体含量を有することになる。液体含量がより高いことにより、冷媒循環速度を低減することができ、かつ/または第1の圧縮器210の電力使用量を低減することができる。
冷媒混合物216は、プロセスストリーム116が冷却されるべき温度よりも低い温度の、蒸発器としても公知の冷やす装置104に入る。プロセスストリーム116は、図1に関して論じた通り、冷やす装置104内で冷却される。さらに、飽和蒸気冷媒118は、圧縮器210および212ならびに凝縮器108を介して流れ、結果として生じる液体冷媒120は、図1に関して論じた通り、蓄積器110内に保存される。
The
Cooling
The
図2のプロセスフロー図は、二段階冷蔵システム200が、図2に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、二段階冷蔵システム200は、特定の実施の詳細に応じて、図2に示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。例えば、二段階冷蔵システム200は、図2に示されていない任意の数の追加の節約装置または他のタイプの装置を含むことができる。さらに、節約装置200は、フラッシュタンクではなく、熱交換節約装置であってもよい。熱交換節約装置はまた、冷蔵循環速度を低減し、圧縮器の電力使用量を低減するために使用することができる。
いくつかの実施形態では、二段階冷蔵システム200は、2つ以上の節約装置202、ならびに3つ以上の圧縮器210および212を含む。例えば、二段階冷蔵システム200は、2つの節約装置および3つの圧縮器を含むことができる。一般に、冷蔵システム200がX個の節約装置を含む場合、冷蔵システム200は、X+1個の圧縮器を含む。複数の節約装置を含むこのような冷蔵システム200は、カスケード冷蔵システムの一部を形成することができる。
It should be understood that the process flow diagram of FIG. 2 does not indicate that the two-
In some embodiments, the two-
図3は、熱交換器節約装置302を含む単段階冷蔵システム300のプロセスフロー図である。番号を付した項目は、図1に関して記載したものと同じである。様々な実施形態において、単段階冷蔵システム300では、フッ化炭素などの冷媒を利用する。さらに、様々な実施形態では、単段階冷蔵システム300は、NRUを含む窒素冷蔵システムまたはメタン自動冷蔵システムの上流で実施される。複数の単段階冷蔵システム300は、このような窒素冷蔵システムまたはメタン自動冷蔵システムの上流で、直列により実施することもできる。
図3に示されている通り、蓄積器110を出た飽和液体冷媒112は、蒸気および液体が分離され得る中程度の圧力にした膨張弁102を通過して膨張して、冷媒混合物114を生成することができる。冷媒混合物114は、プロセスストリーム116が冷却されるべき温度よりも低い温度の冷やす装置104に流れることができる。プロセスストリーム116は、図1に関して論じた通り、冷やす装置104内で冷却することができる。
FIG. 3 is a process flow diagram of a single
As shown in FIG. 3, the saturated liquid refrigerant 112 exiting the
冷やす装置104に由来する飽和蒸気冷媒118は、熱交換器節約装置302を介して流れることができる。冷却された低圧飽和蒸気冷媒118は、熱交換器節約装置302内で飽和液体冷媒112をサブクールするために使用することができる。次に、熱交換器節約装置302を出た、過熱された蒸気冷媒304は、圧縮器106および凝縮器108を介して流れることができ、結果として生じる液体冷媒120は、図1に関して論じた通り、蓄積器110内に保存することができる。
図3のプロセスフロー図は、単段階冷蔵システム300が、図3に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、単段階冷蔵システム300は、特定の実施の詳細に応じて、図3に示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。
Saturated
It should be understood that the process flow diagram of FIG. 3 does not indicate that the single
図4は、第1の冷蔵システム402および第2の冷蔵システム404を含むカスケード冷却システム400のプロセスフロー図である。様々な実施形態において、第1の冷蔵システム402および第2の冷蔵システム404では、フッ化炭素冷媒を利用する。例えば、第1の冷蔵システム402では、R−410Aを利用することができ、第2の冷蔵システム404では、R−508Bを利用することができる。さらに、冷蔵システム402または404のいずれかの冷媒は、混合物を含むことができる。カスケード冷却システム400は、冷蔵システム100、200、または300によって提供される冷却度よりも高い冷却度が望ましい場合に使用することができる。カスケード冷却システム400は、非常に低温で、例えば−40℃未満で冷却を行うことができる。さらに、いくつかの実施形態では、カスケード冷却システム400は、窒素冷蔵システムまたはメタン自動冷蔵システムの上流で実施される。
FIG. 4 is a process flow diagram of a
第1の冷蔵システム402内で、蒸気/液体冷媒ストリーム406は、蓄積器408から第1の膨張弁410および第1の熱交換器412を介して流れることができ、それによって、生成物ストリーム413が冷やされる。結果として生じる蒸気ストリームは、第1のフラッシュ槽(drum)414内で分離される。蒸気/液体冷媒ストリーム406の一部は、バイパス弁416を介して第1のフラッシュ槽414に直接的に流れることができる。
Within the
第1のフラッシュ槽414に由来する液体冷媒ストリーム418は、第2の膨張弁420を介して流れ、第2の熱交換器422にフラッシュすることができ、それを使用して、生成物ストリーム413をさらに冷やすことができる。ガス蓄積器424は、結果として生じる蒸気冷媒ストリーム426を、第1段階の圧縮器428に供給する。結果として生じる中圧蒸気冷媒ストリーム430は、第1のフラッシュ槽414に由来する蒸気冷媒ストリーム432と合わさり、合わされたストリームは、第2段階の圧縮器434に供給される。第2段階の圧縮器434に由来する高圧蒸気ストリーム436は、凝縮器438を通過し、それによって、第2の冷蔵システム404に由来する冷却を使用することができる。具体的には、凝縮器438は、第2の冷蔵システム404に由来する低温冷媒ストリーム440を使用して、高圧蒸気ストリーム436を冷却して、液体冷媒ストリーム406を生成することができる。次に、凝縮器438に由来する液体冷媒ストリーム406は、蓄積器408内に保存される。制御弁442は、凝縮器438を介する低温冷媒ストリーム440の流れを制御するために使用することができる。凝縮器438に由来する、結果として生じる蒸気冷媒ストリーム444は、第2の冷蔵システム404に流れて戻ることができる。
The liquid
第2の冷蔵システム404内で、液体冷媒ストリーム448は、蓄積器450から、冷やすシステム454によって液体冷媒ストリーム448を冷却するように構成されている熱交換器452を介して流れることができる。冷やすシステム454は、例えば、NGLをガスから分離する最終的なフラッシュ槽から出た天然ガスストリームなどの様々なプロセスストリームと熱交換することによって実施することができる。
結果として生じる低温冷媒ストリーム456は、第1の膨張弁458および第1の熱交換器460を介して流れることができ、それによって、生成物ストリーム413が冷やされる。結果として生じる蒸気/液体冷媒ストリームは、第1のフラッシュ槽462内で分離される。低温冷媒ストリーム456の一部は、フラッシュ槽462に入る流体を制御するためのレベル制御弁となり得るバイパス弁464を介して、第1のフラッシュ槽462に直接的に流れることができる。
Within the
The resulting cold
第1のフラッシュ槽462に由来する液体冷媒ストリーム466は、第2の膨張弁468を介して流れ、第2の熱交換器470にフラッシュすることができ、それを使用して、生成物ストリーム413をさらに冷やすことができる。結果として生じる蒸気/液体冷媒ストリームは、第2のフラッシュ槽472内で分離される。液体冷媒ストリーム466の一部は、第2のフラッシュ槽472における液体の温度および第2の熱交換器470における冷却量を制御するために使用できるバイパス弁474を介して、第2のフラッシュ槽472に直接的に流れることができる。
第2のフラッシュ槽472に由来する液体冷媒ストリーム476は、第3の膨張弁478を介して流れ、第3の熱交換器480にフラッシュすることができ、それを使用して、生成物ストリーム413をさらに冷やすことができる。ガス蓄積器482は、結果として生じる蒸気冷媒ストリーム484を第1段階の圧縮器486に供給する。結果として生じる中圧蒸気冷媒ストリーム488は、第2のフラッシュ槽472に由来する蒸気冷媒ストリーム490と合わさり、合わされたストリームは、第2段階の圧縮器492に供給される。結果として生じる高圧蒸気冷媒ストリーム494は、第1のフラッシュ槽462に由来する蒸気冷媒混合物496と合わさり、合わされたストリームは、第3段階の圧縮器497に供給される。結果として生じる高圧蒸気冷媒ストリーム498は、熱交換器499を介して流れ、そこで冷却水との間接的な熱交換を介してさらに冷却され得る。次に、結果として生じる液体冷媒ストリーム448は、蓄積器450に流れることができる。
The liquid
The liquid
図4のプロセスフロー図は、カスケード冷却システム400が、図4に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、カスケード冷却システム400は、特定の実施の詳細に応じて、図4に示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。
図5は、炭化水素の露点を制御するための膨張冷蔵システム500のプロセスフロー図である。パイプ内での天然ガス中の重質な炭化水素、例えばC3−C6の凝縮は、パイプラインに液体スラッギングをもたらし、ガスを受け取る施設の混乱をもたらすおそれがある。したがって、炭化水素の露点は、このような凝縮を防止するために、膨張冷蔵システム500を使用して低減することができる。
It should be understood that the process flow diagram of FIG. 4 does not indicate that the
FIG. 5 is a process flow diagram of an expansion refrigeration system 500 for controlling the dew point of hydrocarbons. Heavier hydrocarbons in the natural gas in the pipe, for example, condensation of C 3 -C 6 leads to liquid slugging in pipelines, which may result in disruption of the facility to receive the gas. Thus, the dew point of the hydrocarbon can be reduced using the expansion refrigeration system 500 to prevent such condensation.
図5に示す通り、脱水天然ガス供給ストリーム502は、ガス/ガス熱交換器504に流れることができる。ガス/ガス熱交換器504内で、脱水天然ガス供給ストリーム502は、低温天然ガスストリーム506との間接的な熱交換を介して冷却され得る。結果として生じる天然ガスストリーム508は、第1の分離器510に流れることができ、それによって、天然ガスストリーム508からいくらかの量の重質な炭化水素512を除去することができる。様々な実施形態では、天然ガスストリーム508から重質な炭化水素512を除去することによって、天然ガスストリーム508の露点が低下する。除去された重質な炭化水素512は、膨張冷蔵システム500から、第1の出口弁514を介して流れ出ることができる。例えば、重質な炭化水素512は、膨張冷蔵システム500から安定化装置(図示せず)に流れることができる。
次に、天然ガスストリーム508は、膨張器516に流れることができる。様々な実施形態では、膨張器516は、遠心式または軸流タービンであるターボ膨張器である。膨張器516内での天然ガスストリーム508の膨張により、シャフト520を介して膨張器516に連結されている圧縮器518を駆動するためのエネルギーを提供することができる。
As shown in FIG. 5, the dehydrated natural
膨張器516に由来する、結果として生じる低温天然ガスストリーム506は、第2の分離器522に流れることができ、それによって、低温天然ガスストリーム506から任意の残りの重質な炭化水素512を除去することができる。様々な実施形態では、低温天然ガスストリーム506から重質な炭化水素512を除去することによって、低温天然ガスストリーム506の露点がさらに低下する。次に、除去された重質な炭化水素512は、膨張冷蔵システム500から、第2の出口弁524を介して流れ出ることができる。
低温天然ガスストリーム506は、第2の分離器522からガス/ガス熱交換器504に流れることができ、それによって、低温天然ガスストリーム506の温度を増大させて、高温天然ガスストリーム526を生成することができる。次に、高温天然ガスストリーム526は、圧縮器518を介して流れることができ、それによって、天然ガスストリーム526の圧力を、許容される販売上のガス圧に戻すことができる。次に、露点が低下した最終的な天然ガスストリーム528は、膨張冷蔵システム500から流れ出ることができる。
The resulting cold
The cold
一実施形態では、例えばフッ化炭素冷媒および窒素冷媒を使用する冷却システムを使用して、プロセスにさらなる冷却を加えることができる。この冷却は、第2の分離器522の上流の天然ガスストリーム508または低温天然ガスストリーム506に、熱交換器530を置くことによって実施することができる。冷媒液体532は、膨張弁534を通って冷やす装置530を介してフラッシュすることができる。次に、結果として生じる冷媒蒸気536は、冷媒システムに戻すことができる。冷やすことによって、かなり多量の凝縮可能な炭化水素、例えばC3以上を除去することができる。さらに、いくつかの実施形態では、熱交換器530を膨張器516の上流に置き、熱交換器530と膨張器516の間に分離器を置いて、液体が膨張器516に流れるのを防止する。
In one embodiment, cooling can be added to the process using, for example, a cooling system that uses a fluorocarbon refrigerant and a nitrogen refrigerant. This cooling can be accomplished by placing a
図5のプロセスフロー図は、膨張冷蔵システム500が、図5に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、膨張冷蔵システム500は、特定の実施の詳細に応じて、図5に示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、膨張冷蔵システム500は、窒素冷蔵システムの上流に2つのフッ化炭素冷蔵システムを含むカスケード冷却システム内で実施される。このような実施形態では、膨張弁534を通過してフラッシュし、冷やす装置530を介して流れる冷媒液体532は、フッ化炭素冷蔵システムの1つに由来するフッ化炭素冷媒、または窒素冷蔵システムに由来する窒素冷媒である。
図6は、NGLを生成するための膨張冷蔵システム600のプロセスフロー図である。様々な実施形態では、NGLの抽出を実施して、天然ガスストリームから、任意の数の異なる重質な炭化水素を含むNGLを回収することができる。NGLは、しばしばガス状の加熱燃料としての目的以外の方が高価値であることに起因して、NGLを抽出することが望ましい場合がある。
It should be understood that the process flow diagram of FIG. 5 does not indicate that the expanded refrigeration system 500 should include any of the components shown in FIG. Further, the expansion refrigeration system 500 can include any number of additional components not shown in FIG. 5, depending on the particular implementation details. For example, in some embodiments, the expanded refrigeration system 500 is implemented in a cascade refrigeration system that includes two fluorocarbon refrigeration systems upstream of a nitrogen refrigeration system. In such an embodiment, the
FIG. 6 is a process flow diagram of an
乾燥天然ガス供給ストリーム602は、脱水システムからガス/ガス熱交換器604に流れることができる。ガス/ガス熱交換器604内で、乾燥天然ガス供給ストリーム602は、低温天然ガスストリーム606との間接的な熱交換を介して冷却され得る。結果として生じる天然ガスストリーム608は、分離器610に流れることができ、それによって、天然ガスストリーム608からNGLの一部612を除去することができる。除去されたNGL612は、分離器610から脱エタン塔または脱メタン塔614に流れることができる。
次に、天然ガスストリーム608は、膨張器616に流れることができる。様々な実施形態では、膨張器616は、ターボ膨張器である。膨張器616内の天然ガスストリーム608の膨張は、シャフト620を介して膨張器616に連結されている圧縮器618を駆動するためのエネルギーを提供することができる。さらに、天然ガスストリーム608の温度は、ジュール−トムソン弁622を介する断熱膨張によって低減され得る。
The dried natural gas feed stream 602 can flow from the dehydration system to the gas /
The
膨張器616に由来する、結果として生じる低温天然ガスストリーム606は、脱エタン塔または脱メタン塔614に流れることができる。脱エタン塔または脱メタン塔614内で、NGLは、天然ガスストリーム606から分離することができ、脱エタン塔または脱メタン塔614からNGL生成物ストリーム624として流れ出ることができる。次に、NGL生成物ストリーム624は、ポンプ626を介して、膨張冷蔵システム600からポンプにより出ることができる。
脱エタン塔または脱メタン塔614は、熱交換器628に連結されていてもよい。いくつかの実施形態では、熱交換器628は、脱エタン塔または脱メタン塔614に由来する底部ストリームの一部630を、高温流体632との間接的な熱交換を介して加熱するために使用できる再沸騰器628である。次に、加熱された底部ストリーム630は、脱エタン塔または脱メタン塔614に再注入することができる。
The resulting cold
The deethanizer or
脱エタン塔または脱メタン塔614内で、天然ガスストリーム606からNGL生成物ストリーム624を分離すると、低温天然ガスストリームを生成することができ、このストリームは、オーバーヘッドストリーム634として脱エタン塔または脱メタン塔614から流れ出ることができる。オーバーヘッドストリーム634は、熱交換器636に流れることができ、それによって、冷媒638、例えばフッ化炭素冷媒または窒素冷媒との間接的な熱交換を介してオーバーヘッドストリーム634の温度を低減することができる。温度が低下すると、蒸気のいくらかを凝縮することができる。次に、オーバーヘッドストリーム634を分離容器640内で分離すると、低温天然ガスストリーム606および液体底部ストリーム642を生成することができる。底部ストリーム642は、ポンプ644を介して、脱エタン塔または脱メタン塔614にポンプにより戻り、リサイクルストリームを形成することができる。
Separation of the
次に、低温天然ガスストリーム606は、ガス/ガス熱交換器604を介して流れることができる。低温天然ガスストリーム506の温度を、ガス/ガス熱交換器604内で増大させて、高温天然ガスストリーム646を生成することができる。次に、高温天然ガスストリーム646は、圧縮器618を介して流れることができ、それによって、天然ガスストリーム646の圧力を増大することができる。いくつかの実施形態では、高温天然ガスストリーム646はまた、第2の圧縮器648を介して流れ、それによって、天然ガスストリーム646の圧力を許容される販売上のガス圧に増大することができる。次に、天然ガス生成物ストリーム650は、膨張冷蔵システム600から流れ出ることができる。
The cold
図6のプロセスフロー図は、膨張冷蔵システム600が、図6に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、膨張冷蔵システム600は、特定の実施の詳細に応じて、図6に示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、膨張冷蔵システム600は、窒素冷蔵システムの上流に2つのフッ化炭素冷蔵システムを含むカスケード冷却システム内で実施される。このような実施形態では、熱交換器636内で利用される冷媒638は、フッ化炭素冷蔵システムの1つに由来するフッ化炭素冷媒、または窒素冷蔵システムに由来する窒素冷媒である。
It should be understood that the process flow diagram of FIG. 6 does not indicate that the expanded
図7は、LNG生成システム700のプロセスフロー図である。図7に示されている通り、LNG702は、多数の異なる冷蔵システムを使用して天然ガスストリーム704から生成することができる。図7に示されている通り、天然ガスストリーム704の一部を、LNG生成システム700に入る前に天然ガスストリーム704から分離することができ、燃料ガスストリーム706として使用することができる。残りの天然ガスストリーム704は、初期天然ガス処理システム708に流れることができる。天然ガス処理システム708内で、天然ガスストリーム704を精製し、冷却することができる。例えば、天然ガスストリーム704は、第1のフッ化炭素冷媒710、第2のフッ化炭素冷媒712、および高圧窒素冷媒714を使用して冷却することができる。天然ガスストリーム704を冷却することによって、LNG702を生成することができる。
LNG生成システム700内で、重質な炭化水素716は、天然ガスストリーム704から除去することができ、重質な炭化水素716の一部を使用して、重質な炭化水素処理システム720内でガソリン718を生成することができる。さらに、ガソリン718の生成中に重質な炭化水素716から分離される任意の残留天然ガス722は、天然ガスストリーム704に戻すことができる。
FIG. 7 is a process flow diagram of the LNG generation system 700. As shown in FIG. 7,
Within the LNG production system 700,
生成されたLNG702は、ある程度の量の窒素724を含んでいる場合がある。したがって、LNG702は、NRU726を介して流れることができる。NRU726は、LNG702から窒素724を分離して、最終的なLNG生成物を生成する。
図7のプロセスフロー図は、LNG生成システム700が、図7に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、LNG生成システム700は、特定の実施の詳細に応じて、図7に示されていない任意の数の追加の成分、またはプロセス内のフッ化炭素冷媒を冷やす装置の異なる位置を含むことができる。例えば、任意の数の代替冷蔵システムを使用して、天然ガスストリーム704からLNG702を生成することもできる。さらに、任意の数の異なる冷蔵システムを組み合わせて使用して、LNG702を生成することができる。
The generated
It should be understood that the process flow diagram of FIG. 7 does not indicate that the LNG generation system 700 should include every component shown in FIG. Further, the LNG generation system 700 may include any number of additional components not shown in FIG. 7, or different locations of the apparatus for cooling the fluorocarbon refrigerant in the process, depending on the particular implementation details. it can. For example,
LNGを生成するためのシステム
図8Aおよび8Bは、カスケード冷却システム800のプロセスフロー図である。カスケード冷却システム800は、LNGを生成するために使用することができ、炭化水素処理システム内で実施することができる。カスケード冷却システム800は、低温で、例えば、約−18℃未満、または約−29℃未満、または約−40℃未満で操作することができる。さらに、カスケード冷却システム800では、2つ以上の冷媒を用いることができ、複数の温度で冷蔵を行うことができる。
カスケード冷却システム800は、図8Aに示されている通り、第1のフッ化炭素冷蔵システム802を含むことができ、このシステムでは、第1のフッ化炭素冷媒、例えばR−410Aを利用することができる。カスケード冷却システム800はまた、図8Bに示されている通り、第2のフッ化炭素冷蔵システム804を含むことができ、このシステムでは、第2のフッ化炭素冷媒、例えばR−508Bを利用することができる。さらに、カスケード冷却システム800は、図8Bに示されている通り、窒素冷蔵システム806を含むことができる。
System for Generating LNG FIGS. 8A and 8B are process flow diagrams of a
天然ガスストリーム808は、冷やす装置810を介して流れることができ、それによって、冷却用流体との間接的な熱交換を介して天然ガスストリーム808が予冷される。次に、天然ガスストリーム808は、カスケード冷却システム800内でパイプジョイント812に流れることができる。パイプジョイント812は、天然ガスストリーム808を、3つの別個の天然ガスストリームに分割するように構成され得る。第1の天然ガスストリームは、ライン814を介して第1のフッ化炭素冷蔵システム802に流れることができ、第2の天然ガスストリームおよび第3の天然ガスストリームは、それぞれライン816および818を介して、図9に関して論じるシステムに流れることができる。
The
天然ガスストリームは、天然ガスストリームの冷却のための調製において、第1のフッ化炭素冷蔵システム802に流れることができる。天然ガスストリームは、第1のフッ化炭素冷蔵システム802内の一連の熱交換器820、822および824を通過することによって冷却され得る。熱交換器820、822および824は、蒸発器、冷やす装置または冷却ボックスと呼ぶこともできる。天然ガスストリームは、熱交換器820、822および824のそれぞれの中でフッ化炭素冷媒の循環との間接的な熱交換を介して冷却され得る。フッ化炭素冷媒は、ヒドロフルオロカーボン、例えば、R−410AもしくはR−404Aまたは任意の他の適切なタイプのフッ化炭素冷媒であってもよい。
The natural gas stream can flow to the first
フッ化炭素冷媒は、第1のフッ化炭素冷蔵システム802を介して連続的に循環させることができ、それによって、熱交換器820、822および824のそれぞれに入るようにフッ化炭素冷媒を連続的に調製することができる。フッ化炭素冷媒は、ライン826を介して蒸気フッ化炭素冷媒として第1の熱交換器820を出ることができる。蒸気フッ化炭素冷媒は、2つのパイプジョイント828および829内で追加の蒸気フッ化炭素冷媒と合わさることができる。次に、蒸気が圧縮器830を介して流れて、蒸気フッ化炭素冷媒の圧力が増大すると、過熱された蒸気フッ化炭素冷媒が生成される。過熱された蒸気フッ化炭素冷媒は、凝縮器832を介して流れ、それによって、過熱された蒸気フッ化炭素冷媒が冷却され、凝縮して、液体フッ化炭素冷媒が生成され得る。
液体フッ化炭素冷媒は、膨張弁834を介して流れることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒の温度および圧力が低下する。これによって、液体フッ化炭素冷媒のフラッシュ蒸発が生じて、液体フッ化炭素冷媒および蒸気フッ化炭素冷媒の混合物が生成され得る。液体フッ化炭素冷媒および蒸気フッ化炭素冷媒は、ライン838を介して第1のフラッシュ槽836に流れることができる。第1のフラッシュ槽836内で、液体フッ化炭素冷媒は、蒸気フッ化炭素冷媒から分離することができる。
Fluorocarbon refrigerant can be continuously circulated through the first
The liquid fluorocarbon refrigerant can flow through the
蒸気フッ化炭素冷媒は、ライン839を介して第1のフラッシュ槽836からパイプジョイント828に流れることができる。液体フッ化炭素冷媒は、パイプジョイント840に流れることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒を2つの別個の液体フッ化炭素冷媒ストリームに分割することができる。一方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第1の熱交換器820を介して流れ、部分的または完全にフラッシュ蒸発し、ライン826を介してパイプジョイント828に戻ることができる。他方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン844を介して第2のフラッシュ槽842に流れることができる。ライン844はまた、膨張弁846を含むことができ、この膨張弁は、液体フッ化炭素冷媒ストリームを絞り調整して、第2のフラッシュ槽842への液体フッ化炭素冷媒ストリームの流れを制御する。膨張弁846内での液体フッ化炭素冷媒ストリームの絞り調整によって、液体フッ化炭素冷媒ストリームのフラッシュ蒸発が生じて、蒸気および液体フッ化炭素冷媒の両方の混合物が生成され得る。
Vapor fluorocarbon refrigerant can flow from the
第2のフラッシュ槽842は、液体フッ化炭素冷媒から蒸気フッ化炭素冷媒を分離することができる。蒸気フッ化炭素冷媒は、ライン850を介してパイプジョイント848に流れることができる。パイプジョイント848は、蒸気フッ化炭素冷媒を、第2の熱交換器822から回収した蒸気フッ化炭素冷媒と合わせることができる。次に、蒸気フッ化炭素冷媒は、別のパイプジョイント852に流れることができる。パイプジョイント852は、蒸気フッ化炭素冷媒を、第3の熱交換器824から回収した蒸気フッ化炭素冷媒と合わせることができる。合わされた蒸気フッ化炭素冷媒は、圧縮器854内で圧縮され、ライン856を介してパイプジョイント829に流れて、フラッシュ槽836および熱交換器820に由来する蒸気と合わさることができる。
The
液体フッ化炭素冷媒は、第2のフラッシュ槽842からパイプジョイント858に流れることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒を、2つの別個の液体フッ化炭素冷媒ストリームに分割することができる。一方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第2の熱交換器822を介して流れ、ライン860を介してパイプジョイント848に戻ることができる。他方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン862によって第3の熱交換器824を介して流れることができる。ライン862はまた、膨張弁864を含むことができ、この膨張弁は、液体フッ化炭素冷媒をフラッシュさせ、したがって液体フッ化炭素冷媒ストリームが第3の熱交換器824に流れるときの圧力および温度を低下する。第3の熱交換器824に由来する液体フッ化炭素冷媒ストリームは、圧縮器866内で圧縮し、ライン868を介してパイプジョイント852に送ることができる。
The liquid fluorocarbon refrigerant can flow from the
様々な実施形態では、第2のフッ化炭素冷蔵システム804のフッ化炭素冷媒は、第1のフッ化炭素冷蔵システム802内で予冷される。例えば、第2のフッ化炭素冷媒のフッ化炭素冷媒は、第1の熱交換器820を介して流れることによって予冷され得る。フッ化炭素冷媒は、ヒドロフルオロカーボン、例えばR−508B、または任意の他の適切なタイプのフッ化炭素であってもよい。フッ化炭素冷媒は、ライン870を介して、第2のフッ化炭素冷蔵システム804から第1の熱交換器820に流れることができる。
天然ガスストリームは、熱交換器820、822および824のそれぞれの中で徐々に冷やされた後、図8Bに示されている通り、ライン874を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム804に流れる。第2のフッ化炭素冷蔵システム804は、第4の熱交換器876および第5の熱交換器878を含むことができ、それによって、フッ化炭素冷媒を使用して天然ガスストリームをさらに冷却することができる。
In various embodiments, the fluorocarbon refrigerant of the second fluorocarbon refrigeration system 804 is pre-cooled in the first
The natural gas stream is gradually cooled in each of the
フッ化炭素冷媒は、第2の冷蔵システム804を介して連続的に循環させることができ、それによって、フッ化炭素冷媒が熱交換器876および878のそれぞれに入るように調製される。フッ化炭素冷媒は、第4の熱交換器876から蒸気フッ化炭素冷媒ストリームとして出ることができる。蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、パイプジョイント880内で別の蒸気フッ化炭素冷媒ストリームと合わさることができ、別のパイプジョイント882内で第5の熱交換器878に由来するさらに別の蒸気フッ化炭素冷媒ストリームと合わさることができる。次に、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、圧縮器884を介して流れることができ、それによって、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームの圧力を増大して、過熱されたフッ化炭素冷媒ストリームを生成することができる。過熱されたフッ化炭素冷媒ストリームは、パイプジョイント886および別の圧縮器888を介して流れることができ、それによって、過熱されたフッ化炭素冷媒ストリームの圧力をさらに増大することができる。
The fluorocarbon refrigerant can be continuously circulated through the second refrigeration system 804, thereby preparing the fluorocarbon refrigerant to enter the
過熱されたフッ化炭素冷媒ストリームは、ガス冷却器890を介して流れることができる。ガス冷却器890は、過熱されたフッ化炭素冷媒ストリームを冷却して、冷却された蒸気フッ化炭素冷媒ストリームを生成することができる。ある場合には、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームが周囲温度未満である場合、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、ガス冷却器890を介して流れることができない。次に、液体フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン870によって第1のフッ化炭素冷蔵システム802内の第1の熱交換器820を介して流れることができる。
フッ化炭素冷媒ストリームが、第1の熱交換器820を通過したら、フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン894を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム804内の第3のフラッシュ槽892に入ることができる。ライン894は、膨張弁896を含むことができ、この膨張弁は、第3のフラッシュ槽892へのフッ化炭素冷媒ストリームの流れを制御する。膨張弁896は、フッ化炭素冷媒ストリームの温度および圧力を低減して、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームの両方にフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュ蒸発させることができる。
The superheated fluorocarbon refrigerant stream can flow through a
Once the fluorocarbon refrigerant stream has passed through the
蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第3のフラッシュ槽892にフラッシュすることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒ストリームから蒸気フッ化炭素冷媒ストリームを分離することができる。蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン898を介してパイプジョイント886に流れることができる。液体フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン906を介して、第3のフラッシュ槽892から第4のフラッシュ槽904に流れることができる。ライン906は、膨張弁908を含むことができ、この膨張弁は、第4のフラッシュ槽904へのフッ化炭素冷媒ストリームの流れを制御する。膨張弁908は、フッ化炭素冷媒ストリームの温度および圧力をさらに低減して、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームの両方にフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュ蒸発させることができる。
The vapor fluorocarbon refrigerant stream and the liquid fluorocarbon refrigerant stream can be flushed to the third flash tank 892, thereby separating the vapor fluorocarbon refrigerant stream from the liquid fluorocarbon refrigerant stream. . The vapor fluorinated carbon refrigerant stream may flow to the pipe joint 886 via
液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第4のフラッシュ槽904からパイプジョイント910に流れることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒ストリームを2つの別個の液体フッ化炭素冷媒ストリームに分割することができる。一方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第4の熱交換器876を介して流れ、ライン912を介してパイプジョイント880に戻ることができる。他方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン914によって第5の熱交換器878を介して流れることができる。ライン914はまた、膨張弁916を含むことができ、この膨張弁は、第5の熱交換器878への液体フッ化炭素冷媒ストリームの流れを、例えばフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュさせ、温度を低減し、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームを生じることによって制御する。第5の熱交換器878に由来する、結果として生じる蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、圧縮器918内で圧縮され、次にパイプジョイント882に流れて、再循環することができる。
The liquid fluorocarbon refrigerant stream can flow from the
天然ガスストリームは、熱交換器876および878内でフッ化炭素冷媒ストリームとの間接的な熱交換を介して冷却された後、ライン920を介して窒素冷蔵システム806に流れることができる。様々な実施形態では、窒素冷蔵システム806の窒素冷媒ストリームは、熱交換器820、822、824および876のそれぞれを介して流れることによって予冷される。窒素冷媒ストリームは、ライン921を介して、窒素冷蔵システム806から熱交換器820、822、824および876に流れることができる。
窒素冷蔵システム806内で、天然ガスストリームは、第6の熱交換器922内で窒素冷媒ストリームとの間接的な熱交換を介して冷却され得る。窒素冷媒ストリームは、窒素冷蔵システム806を介して連続的に循環することができ、それによって、窒素冷媒ストリームが第6の熱交換器922に入るように調製される。窒素冷媒は、第6の熱交換器922を介して2つの別個の窒素冷媒ストリームとして流れることができる。第6の熱交換器922に由来する窒素冷媒ストリームは、パイプジョイント924内で合わさることができる。
The natural gas stream can be cooled via indirect heat exchange with the fluorocarbon refrigerant stream in
Within the
合わされた窒素冷媒ストリームは、ライン928によって第7の熱交換器926を介して流れることができる。第7の熱交換器926内で、窒素冷媒ストリームは、逆方向に流れる高圧窒素冷媒ストリームの冷却を行うことができる。第7の熱交換器926に由来する窒素冷媒ストリームは、第1の圧縮器930内で圧縮され、第1の冷やす装置932内で冷却され、第2の圧縮器934内で圧縮され、第2の冷やす装置936内で冷却され得る。次に、結果として生じる高圧窒素冷媒ストリームは、パイプジョイント938に流れることができ、それによって、高圧窒素冷媒ストリームを2つの別個の高圧窒素冷媒ストリームに分割することができる。
パイプジョイント938に由来する一方の高圧窒素冷媒ストリームは、ライン921によって熱交換器820、822、824および876を介して流れることができる。第4の熱交換器876を出ると、窒素冷媒ストリームは、膨張器940内で膨張し、パワーを生じ、第6の熱交換器922を介して流れて、天然ガスストリームの冷却を行うことができる。
The combined nitrogen refrigerant stream can flow through the
One high-pressure nitrogen refrigerant stream originating from the pipe joint 938 can flow through the
他方の高圧窒素冷媒ストリームは、パイプジョイント938から、第3の圧縮器942、第3の冷やす装置944、および第7の熱交換器926を介して流れることができる。次に、高圧窒素冷媒ストリームは、膨張器946内で膨張し、パワーを生じ、第6の熱交換器922を介して流れて、天然ガスストリームの冷却を行うことができる。膨張器940および946で生じたパワーは、発電するため、または圧縮器930、934もしくは942のすべて、いくつか(または一部)を駆動するために、使用することができる。
図9は、NRU902を含むシステム900のプロセスフロー図である。システム900は、カスケード冷却システム800の下流に位置することができ、カスケード冷却システム800と同じ炭化水素処理システム内で実施することができる。
The other high pressure nitrogen refrigerant stream can flow from the pipe joint 938 through a
FIG. 9 is a process flow diagram of a
天然ガスストリームが窒素冷蔵システム806内で冷却されたら、天然ガスストリームは、LNGの形態をとることができる。LNGストリームは、ライン948を介してシステム900に流れることができる。具体的には、LNGストリームは、パイプジョイント950に流れることができ、それによって、ライン948に由来するLNGストリームを、ライン816に由来する天然ガスストリームと合わせることができる。ライン816に由来する天然ガスストリームの初期冷却は、天然ガスストリームがパイプジョイント950に流れる前に、第8の熱交換器952内で実施され得る。
パイプジョイント950に由来するLNGストリームが、NRU902に流れると、LNGストリームから過剰の窒素を除去することができる。具体的には、LNGストリームは、再沸騰器954に流れることができ、それによって、LNGストリームの温度を低減することができる。冷却されたLNGストリームは、水圧式膨張タービン956内で膨張し、次に膨張弁958を介して流れることができ、それによって、LNGストリームの温度および圧力が低下する。
Once the natural gas stream has been cooled in the
When the LNG stream originating from the pipe joint 950 flows to the
LNGストリームは、NRU902内で、NRU塔などの極低温分取カラム960に流れることができる。さらに、熱が、再沸騰器954からライン962を介して極低温分取カラム960に伝達され得る。極低温分取カラム960は、極低温蒸留プロセスを介してLNGストリームから窒素を分離することができる。オーバーヘッドストリームは、ライン964を介して極低温分取カラム960から流れ出ることができる。オーバーヘッドストリームは、LNGストリームから分離された、主に、メタン、窒素、および他の低沸点のまたは凝縮不可能なガス、例えばヘリウムを含むことができる。
The LNG stream can flow within the
いくつかの実施形態では、オーバーヘッドストリームは、オーバーヘッド凝縮器(図示せず)に流れ、それによって、オーバーヘッドストリーム内の任意の液体を分離し、それを還流として極低温分取カラム960に戻すことができる。これによって、1つの蒸気ストリーム、主にメタンを含む燃料ストリーム、および主に低沸点ガスを含む別の蒸気ストリームを生成することができる。燃料ストリームは、ライン964によって第8の熱交換器952を介して流れることができる。第8の熱交換器952内で、蒸気燃料ストリームの温度が、天然ガスストリームとの間接的な熱交換を介して増大すると、蒸気燃料ストリームが生成され得る。蒸気燃料ストリームは、パイプジョイント966内で他の蒸気燃料ストリームと合わさることができる。次に、合わされた蒸気燃料ストリームは、圧縮され、一連の圧縮器968、970および972、ならびに冷やす装置974、976、978内で冷却され得る。結果として生じる蒸気燃料ストリームは、天然ガスストリーム808に由来する蒸気燃料ストリームであり得るライン818に由来する天然ガスストリームと、パイプジョイント980内で合わさることができる。次に、蒸気燃料ストリームは、ライン984を介して燃料982としてシステム900から流れ出ることができる。
In some embodiments, the overhead stream flows to an overhead condenser (not shown), thereby separating any liquid in the overhead stream and returning it to the cryogenic
極低温分取カラム960内で生成される底部ストリームは、主に、微量の窒素を含むLNGを含んでいる。LNGストリームは、ライン988を介してLNGタンク986に流れることができる。ライン988は、弁990を含むことができ、この弁は、LNGタンク986へのLNGストリームの流れを制御するために使用される。LNGタンク986は、LNGストリームを任意の期間保存することができる。LNGタンク986内で生じたボイルオフガスは、ライン992を介してパイプジョイント966に流れることができる。任意の時点で、最終的なLNGストリーム994は、市場に輸送するために、ポンプ998を使用してLNGタンカー996に輸送することができる。LNGタンカー996に最終的なLNGストリーム944を搭載する間に生じた追加のボイルオフガス999は、カスケード冷却システム800で回収することができる。
The bottom stream produced in the cryogenic
図8A、8Bおよび9のプロセスフロー図は、カスケード冷却システム800またはシステム900が、図8A、8Bまたは9に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、カスケード冷却システム800またはシステム900は、具体的な実施の詳細に応じて、図8A、8Bまたは9にそれぞれ示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。様々な実施形態では、熱交換器820、822、824、876、878および922は、高対流速度タイプの管を含む。このような高対流速度タイプの管を使用することによって、装置のサイズ、ならびに熱交換器820、822、824、876、878および922内で冷却を行うために使用される冷媒の一覧を低減することができる。さらに、熱交換器820、822、824、876、878、922または926のいずれかが、渦巻き形タイプのユニットまたはろう付けアルミニウムタイプのユニット内に含まれ得る。
It should be understood that the process flow diagrams of FIGS. 8A, 8B and 9 do not indicate that the
様々な実施形態では、圧縮器830、854、866、888、884、918、930、934、942、968、972および976は、遠心式タイプの圧縮器である。大気への冷媒の損失を低減するために、各圧縮器830、854、866、888、884、918、930、934、942、968、972および976は、リクレーマー(reclaimer)またはシールリーク(seal leak)ガス回収システムを含むこともできる。
図10Aおよび10Bは、別のカスケード冷却システム1000のプロセスフロー図である。カスケード冷却システム1000は、図8Aおよび8Bのカスケード冷却システム800の改変版であり得る。番号を付した項目は、図8Aおよび8Bに関して記載したものと同じである。カスケード冷却システム1000は、炭化水素処理システム内で実施することができる。
In various embodiments, the
10A and 10B are process flow diagrams of another cascaded
カスケード冷却システム1000は、図10Aに示されている通り、第1のフッ化炭素冷蔵システム1002を含むことができ、このシステムでは、第1のフッ化炭素冷媒、例えばR−410Aを利用することができる。カスケード冷却システム1000はまた、図10Bに示されている通り、第2のフッ化炭素冷蔵システム1004を含むことができ、このシステムでは、第2のフッ化炭素冷媒、例えばR−508Bを利用することができる。さらに、カスケード冷却システム1000は、図10Bに示されている通り、窒素冷蔵システム1006を含むことができる。
図10Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム1002は、図8Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム802に類似し得る。しかし、図10Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム1002は、図8Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム802内の熱交換器822、824の代わりに第2の熱交換器1008および第3の熱交換器1010を含むことができる。
The first
第1のフッ化炭素冷蔵システム1002内で、第2のフッ化炭素冷蔵システム1004のフッ化炭素冷媒は、それぞれ熱交換器820、1008および1010を介して流れることによって、予冷され、凝縮され、サブクールされる。フッ化炭素冷媒は、ヒドロフルオロカーボン、例えばR−508B、または任意の他の適切なタイプのフッ化炭素であってもよい。フッ化炭素冷媒は、第2のフッ化炭素冷蔵システム1004から、ライン870を介して第1のフッ化炭素冷蔵システム1002内の熱交換器820、1008および1010に流れることができる。したがって、フッ化炭素冷媒は、すべての3つの熱交換器802、1008および1010を介して流れるので、図10Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム1002は、図8Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム802よりも第2のフッ化炭素冷媒の予冷度を増大し、圧縮度を抑えることができる。
天然ガスストリームは、熱交換器820、1008および1010のそれぞれの中で除去に冷やされる。次に、冷やされた天然ガスストリームは、図10Bに示されている通り、ライン874を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム1004に流れる。第2のフッ化炭素冷蔵システム1004は、第4の熱交換器876および第5の熱交換器1012を含むことができ、それによって、フッ化炭素冷媒を使用して天然ガスストリームをさらに冷却することができる。
Within the first
The natural gas stream is cooled for removal in each of the
フッ化炭素冷媒は、第2の冷蔵システム1004を介して連続的に循環することができ、それによって、フッ化炭素冷媒が熱交換器876および1012のそれぞれに入るように調製される。フッ化炭素冷媒は、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームとして第4の熱交換器876から出ることができる。蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、パイプジョイント880内で別の蒸気フッ化炭素冷媒ストリームと合わさることができ、パイプジョイント882内で第5の熱交換器1012に由来する別の蒸気フッ化炭素冷媒ストリームと合わさることができる。次に、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、圧縮器884を介して流れることができ、それによって、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームの圧力を増大することができる。次に、蒸気は、ライン870を介して第1のフッ化炭素冷蔵システム1002内の第1の熱交換器820を介して流れることができる。
The fluorocarbon refrigerant can be continuously circulated through the
フッ化炭素冷媒ストリームは、熱交換器820、1008および1010を通過したら、ライン1014を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム1004内の第3のフラッシュ槽1013に入ることができる。ライン1014は、膨張弁908を含むことができ、この膨張弁は、第3のフラッシュ槽1013へのフッ化炭素冷媒ストリームの流れを制御する。膨張弁908は、フッ化炭素冷媒ストリームの温度および圧力を低減して、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームの両方にフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュ蒸発させることができる。
Once the fluorocarbon refrigerant stream has passed through
蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第3のフラッシュ槽1013にフラッシュすることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒ストリームから蒸気フッ化炭素冷媒ストリームを分離することができる。蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン1016を介してパイプジョイント880に流れることができる。液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第3のフラッシュ槽1013からパイプジョイント910に流れることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒ストリームを2つの別個の液体フッ化炭素冷媒ストリームに分割することができる。一方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第4の熱交換器876を介して流れ、ライン912を介してパイプジョイント880に戻ることができる。他方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン914によって第5の熱交換器1012を介して流れることができる。ライン914はまた、膨張弁916を含むことができ、この膨張弁は、第5の熱交換器1012への液体フッ化炭素冷媒ストリームの流れを、例えばフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュさせ、温度を低減し、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームを生じることによって制御する。第5の熱交換器1012に由来する、結果として生じる蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、圧縮器918内で圧縮され、次にパイプジョイント882に流れて、再循環することができる。
The vapor fluorocarbon refrigerant stream and the liquid fluorocarbon refrigerant stream can be flushed to a
天然ガスストリームは、フッ化炭素冷媒ストリームとの間接的な熱交換を介して熱交換器876および878内で冷却された後、ライン920を介して窒素冷蔵システム1006に流れることができる。様々な実施形態では、窒素冷蔵システム1006の窒素冷媒ストリームは、熱交換器820、1008、1010、876および1012のそれぞれを介して流れることによって予冷される。窒素冷媒ストリームは、ライン921を介して、窒素冷蔵システム1006から熱交換器820、1008、1010、876および1012に流れることができる。
窒素冷蔵システム1006内で、天然ガスストリームは、窒素冷媒ストリームとの間接的な熱交換を介して第6の熱交換器1018内で冷却され得る。窒素冷媒ストリームは、窒素冷蔵システム1006を介して連続的に循環することができ、それによって、窒素冷媒ストリームが第6の熱交換器1018に入るように調製される。
The natural gas stream may be cooled in
Within the
第6の熱交換器1018に由来する窒素冷媒ストリームは、パイプジョイント1020内で別の窒素冷媒ストリームと合わさることができる。合わされた窒素冷媒ストリームは、ライン928によって第7の熱交換器926を介して流れることができる。第7の熱交換器926内で、窒素冷媒ストリームは、逆方向に流れる高圧窒素冷媒ストリームの冷却を行うことができる。第7の熱交換器926に由来する窒素冷媒ストリームは、第1の圧縮器930内で圧縮され、第1の冷やす装置932内で冷却され、第2の圧縮器934内で圧縮され、第2の冷やす装置936内で冷却され、第3の圧縮器1022内で圧縮され、第3の冷やす装置1024内で冷却され得る。次に、結果として生じる高圧窒素冷媒ストリームは、パイプジョイント1026に流れることができ、それによって、高圧窒素冷媒ストリームを2つの別個の高圧窒素冷媒ストリームに分割することができる。
The nitrogen refrigerant stream originating from the
パイプジョイント1026に由来する一方の高圧窒素冷媒ストリームは、ライン921によって熱交換器820、1008、1010、876および1012を介して流れることができる。第5の熱交換器1012を出ると、窒素冷媒ストリームは、膨張器1028内で膨張し、パワーを生じ、パイプジョイント1020に流れて、第6の熱交換器1018を出た窒素冷媒ストリームと合わさることができる。
他方の高圧窒素冷媒ストリームは、パイプジョイント1026から、第7の熱交換器926を介して流れることができる。次に、高圧窒素冷媒ストリームは、膨張器1030内で膨張し、パワーを生じ、第6の熱交換器1018を介して流れて、天然ガスストリームの冷却を行うことができる。膨張器1028および1030で生じたパワーは、発電するため、または圧縮器930、934もしくは1022の一部を駆動するために使用することができる。
One high-pressure nitrogen refrigerant stream originating from the pipe joint 1026 can flow through the
The other high pressure nitrogen refrigerant stream can flow from the pipe joint 1026 via the
天然ガスストリームが窒素冷蔵システム1006内で冷却されたら、天然ガスストリームは、LNGの形態をとることができる。LNGストリームは、ライン948を介して図9のシステム900に流れることができる。システム900内で、窒素は、NRU902内でLNGから除去することができ、最終的なLNGストリーム994は、図9に関して論じた通り得ることができる。
図10Cは、簡素化窒素冷蔵システム1032を含むカスケード冷却システム1000の代替の一実施形態のプロセスフロー図である。図10Cに示されている通り、パイプジョイント1020および1026、第7の熱交換器926、膨張器1030、ならびに冷やす装置932および936は、窒素冷蔵システム1032内に含まれていない。さらに、第1の圧縮器930および第2の圧縮器934は、単一のユニット、すなわち圧縮器1134に組み合わされている。このような実施形態では、全体の窒素冷媒ストリームは、ライン921によって熱交換器820、1008、1010、876および1012を介して流れる。したがって、このような一実施形態は、カスケード冷却システム1000の設計を簡素化したものである。膨張器1028で生じたパワーは、発電するため、または圧縮器1022もしくは1134の一部を駆動するために使用することができる。
Once the natural gas stream is cooled in the
FIG. 10C is a process flow diagram of an alternative embodiment of a
図10A、10Bおよび10Cのプロセスフロー図は、カスケード冷却システム1000が、図10A、10Bおよび10Cに示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、カスケード冷却システム1000は、特定の実施の詳細に応じて、図10A、10Bおよび10Cに示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。
図11Aおよび11Bは、別のカスケード冷却システム1100のプロセスフロー図である。カスケード冷却システム1100は、それぞれ図8A、8B、10A、10Bおよび10Cのカスケード冷却システム800および1000の改変版であり得る。番号を付した項目は、図8A、8B、10A、10Bおよび10Cに関して記載したものと同じである。カスケード冷却システム1100は、炭化水素処理システム内で実施することができる。
It should be understood that the process flow diagrams of FIGS. 10A, 10B, and 10C do not indicate that the
FIGS. 11A and 11B are process flow diagrams of another cascaded
カスケード冷却システム1100は、図11Aに示されている通り、第1のフッ化炭素冷蔵システム1102を含むことができ、このシステムでは、第1のフッ化炭素冷媒、例えばR−410Aを利用することができる。カスケード冷却システム1100は、図11Bに示されている通り、第2のフッ化炭素冷蔵システム1104を含むことができ、このシステムでは、第2のフッ化炭素冷媒、例えばR−508Bを利用することができる。
図11Cは、図11Aおよび11Bのカスケード冷却システム1100と同じ炭化水素処理システム内で実施される自動冷蔵システム1105のプロセスフロー図である。番号を付した項目は、図8A、8B、9、10A、10B、10C、11Aおよび11Bに関して記載したものと同じである。自動冷蔵システム1105を使用して、天然ガスストリームからLNGを生成することができる。さらに、自動冷蔵システム1105は、天然ガスストリームから窒素を除去するためのNRU1106を含むことができる。
FIG. 11C is a process flow diagram of an automatic refrigeration system 1105 implemented within the same hydrocarbon treatment system as the
天然ガスストリーム808は、冷やす装置810を介して流れることができ、それによって、冷却用流体との間接的な熱交換を介して天然ガスストリーム808が予冷される。次に、天然ガスストリーム808は、カスケード冷却システム1100内でパイプジョイント812に流れることができる。パイプジョイント812は、天然ガスストリーム808を3つの別個の天然ガスストリームに分割するように構成され得る。第1の天然ガスストリームは、ライン814を介してパイプジョイント1107に流れることができ、第2の天然ガスストリームおよび第3の天然ガスストリームは、それぞれライン816および818を介して自動冷蔵システム1105に流れることができる。
The
パイプジョイント1107内で、天然ガスストリームは、ライン1108を介して自動冷蔵システム1105から戻るメタンリサイクルストリームと合わさることができる。次に、合わされた天然ガスストリームは、天然ガスストリームを冷却するための調製において、第1のフッ化炭素冷蔵システム1102に流れることができる。天然ガスストリームは、第1のフッ化炭素冷蔵システム1102内で一連の熱交換器1110、822および824を通過することによって冷却され得る。天然ガスストリームは、図8Aに関して論じられている通り、熱交換器1110、822および824のそれぞれの中で循環フッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して冷却され得る。
次に、冷却された天然ガスストリームは、図11Bに示されている通り、ライン874を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム1104に流れる。第2のフッ化炭素冷蔵システム1104は、第4の熱交換器1112および第5の熱交換器1114を含むことができ、それによって、フッ化炭素冷媒を使用して天然ガスストリームをさらに冷却することができる。
Within the pipe joint 1107, the natural gas stream can be combined with the methane recycle stream returning from the automatic refrigeration system 1105 via
The cooled natural gas stream then flows to the second
フッ化炭素冷媒は、第2の冷蔵システム1104を介して連続的に循環させることができ、それによって、フッ化炭素冷媒が熱交換器1112および1114のそれぞれに入るように調製される。フッ化炭素冷媒は、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームとして第4の熱交換器1112を出ることができる。蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、パイプジョイント880内で別の蒸気フッ化炭素冷媒ストリームと合わさることができ、パイプジョイント882内で第5の熱交換器1114に由来する別の蒸気フッ化炭素冷媒ストリームと合わさることができる。次に、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、圧縮器884を介して流れることができ、それによって、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームの圧力を増大することができる。次に、蒸気は、ライン870によって第1のフッ化炭素冷蔵システム1102内の第1の熱交換器1110を介して流れることができる。
フッ化炭素冷媒ストリームが、熱交換器1110、822および824を通過すると、フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン1014を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム1104内の第3のフラッシュ槽1013に入ることができる。ライン1014は、膨張弁908を含むことができ、この膨張弁は、第3のフラッシュ槽1013へのフッ化炭素冷媒ストリームの流れを制御する。膨張弁908は、フッ化炭素冷媒ストリームの温度および圧力を低減して、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームの両方にフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュ蒸発させることができる。
The fluorocarbon refrigerant can be continuously circulated through the
As the fluorocarbon refrigerant stream passes through
蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第3のフラッシュ槽1013にフラッシュすることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒ストリームから蒸気フッ化炭素冷媒ストリームを分離することができる。蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン1016を介してパイプジョイント880に流れることができる。液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第3のフラッシュ槽1013からパイプジョイント910に流れることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒ストリームを2つの別個の液体フッ化炭素冷媒ストリームに分割することができる。一方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、第4の熱交換器1112を介して流れ、ライン912を介してパイプジョイント880に戻ることができる。他方の液体フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン914によって第5の熱交換器1114を介して流れることができる。ライン914はまた、膨張弁916を含むことができ、この膨張弁は、第5の熱交換器1114への液体フッ化炭素冷媒ストリームの流れを、例えばフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュさせ、温度を低減し、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームを生じることによって制御する。第5の熱交換器1114に由来する、結果として生じる蒸気フッ化炭素冷媒ストリームは、圧縮器918内で圧縮され、次にパイプジョイント882に流れて、再循環することができる。
The vapor fluorocarbon refrigerant stream and the liquid fluorocarbon refrigerant stream can be flushed to a
天然ガスストリームが、熱交換器1112および1114内でフッ化炭素冷媒ストリームとの間接的な熱交換を介して冷却された後、天然ガスストリームは、ライン1116を介して自動冷蔵システム1105に流れることができる。より具体的には、天然ガスストリームは、自動冷蔵システム1105内の第6の熱交換器1118に流れることができる。第6の熱交換器1118内で、天然ガスストリームは、逆方向に流れるより低い温度の天然ガスストリームとの間接的な熱交換を介して冷却され得る。
After the natural gas stream is cooled via indirect heat exchange with the fluorocarbon refrigerant stream in
第6の熱交換器1118に由来する天然ガスストリームは、パイプジョイント1120に流れることができ、それによって、天然ガスストリームが2つの別個の天然ガスストリームに分割される。一方の天然ガスストリームは、膨張弁1122を介して流れることができ、それによって、天然ガスストリームの温度および圧力を低減することができる。次に、低温天然ガスストリームは、ライン1124を介して第6の熱交換器1118に流れることができ、第6の熱交換器1118内で天然ガスストリームを冷却するために使用することができる。第6の熱交換器1118に由来する天然ガスストリームは、パイプジョイント1126に流れることができ、そこで別の天然ガスストリームと合わさることができる。合わされた天然ガスストリームは、圧縮器1128内で圧縮され、次に第1のフッ化炭素冷蔵システム1102内のパイプジョイント1107に流れることができる。
The natural gas stream from the
パイプジョイント1120に由来する他方の天然ガスストリームは、追加のパイプジョイント1130に流れることができ、そこで、別の天然ガスストリームと合わさることができる。合わされた天然ガスストリームが、NRU1106に流れると、天然ガスストリームから過剰の窒素を除去することができる。具体的には、天然ガスストリームは、再沸騰器954に流れることができ、それによって、天然ガスストリームの温度を低減することができる。冷却された天然ガスストリームは、水圧式膨張タービン986内で膨張し、次に膨張弁988を介して流れることができ、それによって、天然ガスストリームの温度および圧力が低減される。
天然ガスストリームは、NRU1106内の極低温分取カラム960に流れることができる。さらに、熱が、再沸騰器954からライン962を介して極低温分取カラム960に伝達され得る。極低温分取カラム960は、極低温蒸留プロセスを介して天然ガスストリームから窒素を分離することができる。オーバーヘッドストリームは、ライン964を介して極低温分取カラム960から流れ出ることができる。オーバーヘッドストリームは、天然ガスストリームから分離された、主に、メタン、窒素、および他の低沸点のまたは凝縮不可能なガス、例えばヘリウムを含むことができる。
The other natural gas stream from pipe joint 1120 can flow to additional pipe joint 1130 where it can be combined with another natural gas stream. As the combined natural gas stream flows to the
The natural gas stream can flow to a cryogenic
いくつかの実施形態では、オーバーヘッドストリームは、オーバーヘッド凝縮器1132に流れ、それによって、オーバーヘッドストリーム内の任意の液体を分離し、それを、ライン1134を介して、還流として極低温分取カラム960に戻すことができる。これによって、1つの蒸気ストリーム、主にメタンを含む燃料ストリーム、および主に低沸点ガスを含む別の蒸気ストリームを生成することができる。燃料ストリームは、ライン964によって第7の熱交換器1136を介して流れることができる。第7の熱交換器1136内で、蒸気燃料ストリームの温度が、ライン816に由来する天然ガスストリームとの間接的な熱交換を介して増大すると、蒸気燃料ストリームが生成され得る。蒸気燃料ストリームは、圧縮され、一連の圧縮器1138および1140、ならびに冷やす装置1142および1144内で冷やされ得る。結果として生じる蒸気燃料ストリームは、天然ガスストリーム808に由来する蒸気燃料ストリームであり得るライン818に由来する天然ガスストリームと、パイプジョイント980内で合わさることができる。次に、蒸気燃料ストリームは、ライン984を介して燃料982としてシステム1105から流れ出ることができる。
In some embodiments, the overhead stream flows to an
極低温分取カラム960内で生成される底部ストリームは、主に、微量の窒素を含むLNGを含んでいる。底部ストリームは、ライン1146によってオーバーヘッド凝縮器1132を介して流れることができる。ライン1146はまた、膨張弁1148を含むことができ、この膨張弁は、オーバーヘッド凝縮器1132への底部ストリームの流れを制御する。底部ストリームは、オーバーヘッド凝縮器1132のための冷媒として使用することができる。
オーバーヘッド凝縮器1132に由来する、結果として生じる混合相ストリームは、ライン1152を介して第1のフラッシュ槽1150に流れることができる。第1のフラッシュ槽1150は、混合相ストリームを、主に天然ガスを含む蒸気ストリーム、およびLNGストリームに分離することができる。蒸気ストリームは、パイプジョイント1154に流れることができる。パイプジョイント1154は、蒸気ストリームを、第2のフラッシュ槽1156から回収された別の蒸気ストリームと合わせることができる。合わされた蒸気ストリームは、ライン1160を介して圧縮器1158に流れることができる。圧縮器1158に由来する天然ガスストリームは、パイプジョイント1126に流れることができる。
The bottom stream produced in the cryogenic
The resulting mixed phase stream from the
第1のフラッシュ槽1150に由来するLNGストリームは、ライン1162を介して第2のフラッシュ槽1156に流れることができる。ライン1162は、膨張弁1164を含むことができ、この膨張弁は、第2のフラッシュ槽1156へのLNGストリームの流れを制御し、LNGストリームに由来する液体の一部をフラッシュさせ、第2のフラッシュ槽1156に流れる混合相システムを生じる。
第2のフラッシュ槽1156は、混合相ストリームを、LNGと、天然ガスを含む蒸気ストリームに分離することができる。蒸気ストリームは、ライン1168を介してパイプジョイント1166に流れることができる。パイプジョイント1166は、蒸気ストリームを、第3のフラッシュ槽1170から回収された別の蒸気ストリームと合わせることができる。合わされた蒸気ストリームは、圧縮器1172内で圧縮され、パイプジョイント1154に流れることができる。
The LNG stream from the
The
次に、LNGストリームは、ライン1174を介して第3のフラッシュ槽1170に流れることができる。ライン1174は、膨張弁1176を含むことができ、この膨張弁は、第3のフラッシュ槽1170へのLNGストリームの流れを制御し、LNGに由来する液体の一部をフラッシュさせる。第3のフラッシュ槽1170は、LNGストリームの温度および圧力をさらに低減することができ、それによって、LNGストリームは、平衡温度および圧力に近づく。生成された蒸気ストリームは、パイプジョイント1178に流れることができ、それによって、蒸気ストリームを、LNGタンク1180から回収されたボイルオフガスと合わせることができる。合わされた蒸気ストリームは、圧縮器1182内で圧縮され、パイプジョイント1166に流れることができる。
LNGストリームは、ライン1184を介してLNGタンク1180に流れることができる。LNGタンク1180は、LNGストリームを任意の期間保存することができる。LNGタンク1180内で生じたボイルオフガスは、ライン1186を介してパイプジョイント1178に流れることができる。任意の時点で、最終的なLNGストリーム994は、市場に輸送するために、ポンプ998を使用してLNGタンカー996に輸送することができる。LNGタンカー996に最終的なLNGストリーム944を搭載する間に生じた追加のボイルオフガス999は、カスケード冷却システム1100で回収することができる。
The LNG stream can then flow to the
The LNG stream can flow to the
図11A、11Bおよび912のプロセスフロー図は、カスケード冷却システム1100または自動冷蔵システム1105が、図11A、11Bまたは11Cに示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、カスケード冷却システム1100または自動冷蔵システム1105は、特定の実施の詳細に応じて、図11A、11Bまたは11Cにそれぞれ示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。
図8Aおよび8B;10A、10Bおよび10C;11Aおよび11Bのカスケード冷却システム800、1000および1100内の冷媒ストリームの圧力は、それぞれ著しく変わり得る。いくつかの実施形態では、冷媒の最低圧力は、局所的大気圧をわずかに超えるが、真空であってもよい。他の実施形態では、冷媒の最低圧力は、約7〜9psiaである。これによって、冷媒温度が低減され、フッ化炭素冷蔵システムへの搭載量は増大するが、窒素冷蔵システムまたはメタン自動冷蔵システムへの搭載量は低減される。いくつかの実施形態では、低大気圧を使用することによって、冷媒のパワーを異なるフッ化炭素冷蔵システム間で移動させ、搭載量の平衡を保つことができ、より操作可能な伝達機構(driver)を使用することができる。例えば、ある場合には、冷媒伝達機構は、すべてのフッ化炭素冷蔵システムおよび窒素冷蔵システムで同一であってもよい。
It is understood that the process flow diagrams of FIGS. 11A, 11B and 912 do not indicate that the
The pressures of the refrigerant streams in the
LNGを形成するための方法
図12は、天然ガスストリームからLNGを形成するための方法1200のプロセスフロー図である。方法1200は、任意の適切なタイプの炭化水素処理システム内で実施することができる。方法1200は、ブロック1202から始まり、そこで、天然ガスストリームが第1のフッ化炭素冷蔵システムで冷却される。第1のフッ化炭素冷蔵システムは、機械的冷蔵システム、弁膨張システム、タービン膨張システムなどであってもよい。第1のフッ化炭素冷蔵システムでは、天然ガスストリームを冷却するために、第1のフッ化炭素冷媒を使用する。第1のフッ化炭素冷媒は、例えばヒドロフルオロカーボン冷媒、例えばR−410A、または任意の他の適切なタイプのフッ化炭素冷媒であってもよい。
Method for Forming LNG FIG. 12 is a process flow diagram of a method 1200 for forming LNG from a natural gas stream. The method 1200 can be implemented in any suitable type of hydrocarbon processing system. The method 1200 begins at
様々な実施形態では、第1のフッ化炭素冷媒は、圧縮されて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供し、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒は、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却される。圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成することができる。膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒は、任意の適切なタイプの熱交換器であり得る熱交換領域、例えば冷やす装置または蒸発器を通過することができる。さらに、天然ガスストリームは圧縮され、外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却され得る。次に、天然ガスストリームは、熱交換領域内で、膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を使用して冷やすことができる。 In various embodiments, the first fluorocarbon refrigerant is compressed to provide a compressed first fluorocarbon refrigerant, and the compressed first fluorocarbon refrigerant is in communication with the cooling fluid. Cooled by indirect heat exchange. The compressed first fluorocarbon refrigerant can be expanded to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant, thereby producing an expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant. . The expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant can pass through a heat exchange zone, which can be any suitable type of heat exchanger, such as a cooling device or an evaporator. Furthermore, the natural gas stream can be compressed and cooled by indirect heat exchange with an external cooling fluid. The natural gas stream can then be cooled in the heat exchange zone using the first expanded and cooled fluorocarbon refrigerant.
第1のフッ化炭素冷蔵システムはまた、天然ガスストリームを冷却するための任意の数の追加の冷蔵段階を含むことができる。例えば、第1のフッ化炭素冷蔵システムは、第1のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して天然ガスストリームを冷却するための3つの熱交換領域を含む、三段階冷蔵システムであってもよい。
ブロック1204において、天然ガスストリームは、第2のフッ化炭素冷蔵システムで冷却される。第2のフッ化炭素冷蔵システムは、機械的冷蔵システム、弁膨張システム、タービン膨張システムなどであってもよい。第2のフッ化炭素冷蔵システムでは、天然ガスストリームを冷却するために、第2のフッ化炭素冷媒を使用する。第2のフッ化炭素冷媒は、例えば、ヒドロフルオロカーボン冷媒、例えばR−508B、または任意の他の適切なタイプのフッ化炭素冷媒であってもよい。
The first fluorocarbon refrigeration system can also include any number of additional refrigeration stages for cooling the natural gas stream. For example, a first fluorocarbon refrigeration system is a three-stage refrigeration system that includes three heat exchange zones for cooling a natural gas stream via indirect heat exchange with a first fluorocarbon refrigerant. There may be.
At
様々な実施形態では、第2のフッ化炭素冷媒は、圧縮されて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供し、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒は、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却される。圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成することができる。膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒は、任意の適切なタイプの熱交換器であり得る熱交換領域、例えば冷やす装置または蒸発器を通過することができる。さらに、天然ガスストリームは圧縮され、外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却され得る。次に、天然ガスストリームは、熱交換領域内で、膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を使用して冷やすことができる。 In various embodiments, the second fluorocarbon refrigerant is compressed to provide a compressed second fluorocarbon refrigerant, and the compressed second fluorocarbon refrigerant is in communication with the cooling fluid. Cooled by indirect heat exchange. The compressed second fluorocarbon refrigerant can be expanded to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant, thereby generating an expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant. . The expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant can pass through a heat exchange zone, which can be any suitable type of heat exchanger, such as a cooling device or an evaporator. Furthermore, the natural gas stream can be compressed and cooled by indirect heat exchange with an external cooling fluid. The natural gas stream can then be cooled in the heat exchange zone using a second expanded and cooled fluorocarbon refrigerant.
第2のフッ化炭素冷蔵システムはまた、天然ガスストリームを冷却するための任意の数の追加の冷蔵段階を含むことができる。例えば、第2のフッ化炭素冷蔵システムは、第2のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して天然ガスストリームを冷却するための2つの熱交換領域を含む、二段階冷蔵システムであってもよい。さらに、第2のフッ化炭素冷媒は、第1のフッ化炭素冷蔵システム内で予冷することができる。予冷は、例えば第1のフッ化炭素冷蔵システム内の熱交換領域を介して第2のフッ化炭素冷媒を流すことによって達成することができる。
ブロック1206において、天然ガスストリームは、窒素冷蔵システムでLNGを形成するために液化される。窒素冷媒は、窒素冷蔵システム内で天然ガスストリームを液化するために使用することができる。窒素冷媒は、窒素冷蔵システム内では気相状態に維持することができる。様々な実施形態では、窒素は圧縮され、一連の圧縮器および冷やす装置で冷却され、水圧式膨張タービン内で膨張してパワーを生じ、窒素冷媒の温度を低減し、熱交換器を介して流れる。熱交換器内で、窒素冷媒は、天然ガスストリームとの間接的な熱交換を介して天然ガスストリームを液化して、LNGを生成することができる。
The second fluorocarbon refrigeration system can also include any number of additional refrigeration stages for cooling the natural gas stream. For example, the second fluorocarbon refrigeration system is a two-stage refrigeration system that includes two heat exchange zones for cooling the natural gas stream via indirect heat exchange with a second fluorocarbon refrigerant. There may be. Furthermore, the second fluorocarbon refrigerant can be pre-cooled in the first fluorocarbon refrigeration system. Precooling can be achieved, for example, by flowing a second fluorocarbon refrigerant through a heat exchange region in the first fluorocarbon refrigeration system.
At
ブロック1208において、窒素は、NRUでLNGから除去される。NRUは、極低温分取カラム、例えばNRU塔を含むことができる。LNGから分離される窒素は、オーバーヘッドストリームとして極低温分取カラムから流れ出ることができ、LNGは、底部ストリームとして極低温分取カラムから流れ出ることができる。さらに、窒素除去ユニットの底部からの液体供給を使用して、窒素除去ユニットの最上部で還流凝縮器を冷却することができる。
図12のプロセスフロー図は、方法1200のステップが、任意の特定の順序で実施されるべきであること、またはステップのすべてが、あらゆる場合に含まれるべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、特定の実施の詳細に応じて、任意の数の追加のステップが、方法1200に含まれていてもよい。
At
The process flow diagram of FIG. 12 does not indicate that the steps of method 1200 should be performed in any particular order or that all of the steps should be included in all cases. I want you to understand. Moreover, any number of additional steps may be included in method 1200, depending on the particular implementation details.
図13は、天然ガスストリームからLNGを形成するための別の方法1300のプロセスフロー図である。番号を付した項目は、図12に関して記載したものと同じである。方法1300は、任意の適切なタイプの炭化水素処理システム内で実施することができる。方法1300は、第1のフッ化炭素冷蔵システムのブロック1202で天然ガスストリームを冷却し、第2のフッ化炭素冷蔵システムのブロック1204で天然ガスストリームを冷却することを含む。
さらに、ブロック1302において、天然ガスストリームは、メタン自動冷蔵システムでLNGを形成するために冷却される。メタン自動冷蔵システムは、天然ガスを冷却するための多数の膨張弁およびフラッシュ槽を含むことができる。いくつかの実施形態では、メタン自動冷蔵システムは、図11Cに関して論じられている自動冷蔵システム1105である。さらに、いくつかの実施形態では、窒素除去ユニットは、メタン自動冷蔵システムの上流に位置する。
FIG. 13 is a process flow diagram of another
Further, at
図13のプロセスフロー図は、方法1300のステップが任意の特定の順序で実行されるべきであること、またはステップのすべてがあらゆる場合に含まれるべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、特定の実施の詳細に応じて、任意の数の追加のステップが、方法1300に含まれていてもよい。
実施形態
本発明の実施形態は、以下の番号の段落に示されている方法およびシステムの任意の組合せを含むことができる。本明細書の説明から、いかなる数の変形形態も想定され得るため、以下は、あらゆる可能な実施形態の完全な一覧と解されるべきではない。
It is understood that the process flow diagram of FIG. 13 does not indicate that the steps of
Embodiments of the present invention can include any combination of the methods and systems shown in the following numbered paragraphs. Since any number of variations may be envisaged from the description herein, the following should not be construed as a complete list of all possible embodiments.
1.第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスを冷却して、LNGを生成するように構成されている窒素冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
2.第1のフッ化炭素冷蔵システムが、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている、段落1の炭化水素処理システム。
3.第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するように構成されている、段落1または2のいずれかの炭化水素処理システム。
4.第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、複数の冷却サイクルを含む、段落1〜3のいずれかの炭化水素処理システム。
5.窒素冷蔵システムが、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の熱交換器を含む、段落1〜4のいずれかの炭化水素処理システム。
1. A first fluorocarbon refrigeration system configured to cool natural gas using a first fluorocarbon refrigerant;
A second fluorocarbon refrigeration system configured to further cool natural gas using a second fluorocarbon refrigerant;
Liquefied natural gas, comprising a nitrogen refrigeration system configured to cool natural gas using nitrogen refrigerant to produce LNG, and a nitrogen removal unit configured to remove nitrogen from LNG LNG) hydrocarbon treatment system.
2. The hydrocarbon treatment system of
3. The hydrocarbon treatment of any of
4). The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-3, wherein the first fluorinated carbon refrigeration system or the second fluorinated carbon refrigeration system, or both, comprise a plurality of cooling cycles.
5. The carbonization of any of paragraphs 1-4, wherein the nitrogen refrigeration system includes a number of heat exchangers configured to cool the natural gas via indirect heat exchange between the natural gas and the nitrogen refrigerant. Hydrogen treatment system.
6.第1のフッ化炭素冷蔵システムが、
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第1のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、段落1〜5のいずれかの炭化水素処理システム。
6). The first fluorocarbon refrigeration system
A compressor configured to compress the first fluorocarbon refrigerant to provide a compressed first fluorocarbon refrigerant;
A cooling device configured to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant by indirect heat exchange with a cooling fluid;
Configured to expand the compressed first fluorocarbon refrigerant to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant, thereby producing a cooled first fluorocarbon refrigerant. Any of paragraphs 1-5, including a valve and a heat exchanger configured to cool natural gas via indirect heat exchange with a cooled first fluorocarbon refrigerant Hydrocarbon treatment system.
7.第2のフッ化炭素冷蔵システムが、
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第2のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、段落1〜6のいずれかの炭化水素処理システム。
7). The second fluorocarbon refrigeration system
A compressor configured to compress the second fluorocarbon refrigerant to provide a compressed second fluorocarbon refrigerant;
A cooling device configured to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant by indirect heat exchange with a cooling fluid;
Configured to expand the compressed second fluorocarbon refrigerant and to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant, thereby producing a cooled second fluorocarbon refrigerant. Any of paragraphs 1-6, including a heat exchanger configured to cool natural gas via indirect heat exchange with a cooled second fluorocarbon refrigerant Hydrocarbon treatment system.
8.第1のフッ化炭素冷媒が、R−410Aを含む、段落1〜7のいずれかの炭化水素処理システム。
9.第2のフッ化炭素冷媒が、R−508Bを含む、段落1〜8のいずれかの炭化水素処理システム。
10.第1のフッ化炭素冷媒もしくは第2のフッ化炭素冷媒、またはその両方が、非毒性の不燃性冷媒を含む、段落1〜9のいずれかの炭化水素処理システム。
11.第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、2つ以上の冷やす装置および2つ以上の圧縮器を含む、段落1〜10のいずれかの炭化水素処理システム。
12.第1のフッ化炭素冷蔵システムおよび第2のフッ化炭素冷蔵システムが、直列で実施される、段落1〜11のいずれかの炭化水素処理システム。
8). The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-7, wherein the first fluorocarbon refrigerant comprises R-410A.
9. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-8, wherein the second fluorocarbon refrigerant comprises R-508B.
10. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-9, wherein the first or second fluorocarbon refrigerant, or both, comprises a non-toxic non-flammable refrigerant.
11. The hydrocarbon treatment of any of
12 The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-11, wherein the first fluorocarbon refrigeration system and the second fluorocarbon refrigeration system are implemented in series.
13.窒素冷媒が気相状態である、段落1〜12のいずれかの炭化水素処理システム。
14.窒素冷蔵システムが、2つ以上の冷やす装置、2つ以上の膨張器、および2つ以上の圧縮器を含む、段落1〜13のいずれかの炭化水素処理システム。
15.炭化水素の露点を制御するために、天然ガスを冷やすように構成されている、段落1〜14のいずれかの炭化水素処理システム。
16.天然ガス液体を抽出するために、天然ガスを冷やすように構成されている、段落1〜15のいずれかの炭化水素処理システム。
17.二酸化炭素およびより重質なガスから、メタンおよびより軽質なガスを分離するように構成されている、段落1〜16のいずれかの炭化水素処理システム。
18.液化石油ガスを生成保存するために、炭化水素を調製するように構成されている、段落1〜17のいずれかの炭化水素処理システム。
19.還流ストリームを凝縮するように構成されている、段落1〜18のいずれかの炭化水素処理システム。
13. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-12, wherein the nitrogen refrigerant is in a gas phase.
14 14. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-13, wherein the nitrogen refrigeration system includes two or more chillers, two or more expanders, and two or more compressors.
15. The hydrocarbon treatment system of any of
16. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-15, wherein the hydrocarbon treatment system is configured to cool natural gas to extract a natural gas liquid.
17. 17. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-16, configured to separate methane and lighter gases from carbon dioxide and heavier gases.
18. 18. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 1-17, configured to prepare hydrocarbons for producing and storing liquefied petroleum gas.
19. The hydrocarbon treatment system of any of
20.第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
窒素冷蔵システムで天然ガスを液化してLNGを形成するステップと、
窒素除去ユニットでLNGから窒素を除去するステップと
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための方法。
21.第1のフッ化炭素冷蔵システム内で、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するステップを含む、段落20の方法。
22.第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方内で、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するステップを含む、段落20または21のいずれかの方法。
20. Cooling natural gas with a first fluorocarbon refrigeration system;
Cooling natural gas in a second fluorocarbon refrigeration system;
Liquefying natural gas in a nitrogen refrigeration system to form LNG;
Removing nitrogen from the LNG with a nitrogen removal unit. A method for forming liquefied natural gas (LNG).
21. The method of paragraph 20, comprising cooling the second fluorocarbon refrigerant of the second fluorocarbon refrigeration system within the first fluorocarbon refrigeration system.
22. The method of any of paragraphs 20 or 21, comprising cooling the nitrogen refrigerant of the nitrogen refrigeration system within the first fluorinated carbon refrigeration system or the second fluorinated carbon refrigeration system, or both.
23.第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップが、
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供すること、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、
天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、段落20〜22のいずれかの方法。
23. Cooling the natural gas in the first fluorocarbon refrigeration system,
Compressing the first fluorocarbon refrigerant to provide a compressed first fluorocarbon refrigerant;
The compressed first fluorocarbon refrigerant may be cooled by indirect heat exchange with a cooling fluid;
Expanding the compressed first fluorocarbon refrigerant to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant, thereby producing an expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant;
Passing the expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant through a first heat exchange region;
Natural gas may be compressed,
The natural gas may be cooled by indirect heat exchange with an external cooling fluid, and the natural gas is heat exchanged with an expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant, The method of any of paragraphs 20-22.
24.第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップが、
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供すること、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、
天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、段落20〜23のいずれかの方法。
24. Cooling the natural gas in the second fluorocarbon refrigeration system,
Compressing the second fluorocarbon refrigerant to provide a compressed second fluorocarbon refrigerant;
The compressed second fluorocarbon refrigerant may be cooled by indirect heat exchange with the cooling fluid;
Expanding the compressed second fluorocarbon refrigerant to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant, thereby generating an expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant;
Passing the expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant through a first heat exchange region;
Natural gas may be compressed,
The natural gas may be cooled by indirect heat exchange with an external cooling fluid, and the natural gas may be heat exchanged with an expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant, The method of any of paragraphs 20-23.
25.1つまたは複数の膨張タービンを使用して、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を気相状態に維持するステップを含む、段落20〜24のいずれかの方法。
26.2つ以上の冷蔵段階を使用して、第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方で、天然ガスを冷やすステップを含む、段落20〜25のいずれかの方法。
27.1つまたは複数の冷蔵段階を使用して、窒素冷蔵システムで天然ガスを液化するステップを含む、段落20〜26のいずれかの方法。
28.熱交換器を使用して、第1のフッ化炭素冷蔵システムの第1のフッ化炭素冷媒もしくは第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒、またはその両方を冷却するステップを含む、段落20〜27のいずれかの方法。
29.熱交換器を使用して、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するステップを含む、段落20〜28のいずれかの方法。
25. The method of any of paragraphs 20-24, comprising maintaining the nitrogen refrigerant of the nitrogen refrigeration system in a gas phase using one or more expansion turbines.
26. Any of paragraphs 20-25, comprising cooling natural gas in the first fluorocarbon refrigeration system or the second fluorocarbon refrigeration system, or both, using two or more refrigeration stages. That way.
27. The method of any of paragraphs 20 through 26, comprising liquefying natural gas in a nitrogen refrigeration system using one or more refrigeration stages.
28. Using the heat exchanger to cool the first fluorocarbon refrigerant of the first fluorocarbon refrigeration system, the second fluorocarbon refrigerant of the second fluorocarbon refrigeration system, or both; The method of any of paragraphs 20-27, comprising.
29. 29. The method of any of paragraphs 20 through 28, comprising cooling the nitrogen refrigerant of the nitrogen refrigeration system using a heat exchanger.
30.第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷却するように構成されている第1の冷蔵システムであって、天然ガスと第1のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第1の熱交換器を含む第1の冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第2の冷蔵システムであって、天然ガスと第2のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第2の熱交換器を含む第2の冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスからLNGを形成するように構成されている第3の冷蔵システムであって、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第3の熱交換器を含む第3の冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
30. A first refrigeration system configured to cool natural gas using a first fluorocarbon refrigerant, the indirect heat exchange between the natural gas and the first fluorocarbon refrigerant A first refrigeration system comprising a number of first heat exchangers configured to cool natural gas via
A second refrigeration system configured to cool natural gas using a second fluorocarbon refrigerant, wherein indirect heat exchange between the natural gas and the second fluorocarbon refrigerant is performed. A second refrigeration system comprising a number of second heat exchangers configured to cool natural gas via
A third refrigeration system configured to form LNG from natural gas using nitrogen refrigerant, which can cool natural gas through indirect heat exchange between natural gas and nitrogen refrigerant Forming a liquefied natural gas (LNG), including a third refrigeration system including a number of third heat exchangers configured to, and a nitrogen removal unit configured to remove nitrogen from the LNG For hydrocarbon treatment system.
31.窒素冷媒が気相状態である、段落30の炭化水素処理システム。
32.第1の熱交換器が、天然ガスから第1のフッ化炭素冷媒への熱の伝達を介して第1のフッ化炭素冷媒を少なくとも部分的に気化することによって、天然ガスを冷却するように構成されている蒸発器を含む、段落30または31のいずれかの炭化水素処理システム。
33.第2の熱交換器が、天然ガスから第2のフッ化炭素冷媒への熱の伝達を介して第2のフッ化炭素冷媒を少なくとも部分的に気化することによって、天然ガスを冷やすように構成されている蒸発器を含む、段落30〜32のいずれかの炭化水素処理システム。
31. The hydrocarbon treatment system of paragraph 30, wherein the nitrogen refrigerant is in a gas phase.
32. The first heat exchanger cools the natural gas by at least partially evaporating the first fluorocarbon refrigerant via transfer of heat from the natural gas to the first fluorocarbon refrigerant. 32. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 30 or 31, comprising an evaporator configured.
33. The second heat exchanger is configured to cool the natural gas by at least partially vaporizing the second fluorocarbon refrigerant through the transfer of heat from the natural gas to the second fluorocarbon refrigerant. 33. The hydrocarbon treatment system of any of paragraphs 30-32, comprising an evaporator that is
34.第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、および
天然ガスを冷却してLNGを生成するように構成されているメタン自動冷蔵システム
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
34. A first fluorocarbon refrigeration system configured to cool natural gas using a first fluorocarbon refrigerant;
A second fluorocarbon refrigeration system configured to further cool the natural gas using the second fluorocarbon refrigerant, and methane auto configured to cool the natural gas and generate LNG A hydrocarbon processing system for forming liquefied natural gas (LNG), including a refrigeration system.
35.メタン自動冷蔵システムの上流に窒素除去ユニットを含む、段落34の炭化水素処理システム。
36.メタン自動冷蔵システムが、多数の膨張弁および多数のフラッシュ槽を含む、段落34または35のいずれかの炭化水素処理システム。
35. The hydrocarbon treatment system of paragraph 34, comprising a nitrogen removal unit upstream of the methane automatic refrigeration system.
36. 36. The hydrocarbon treatment system of either paragraph 34 or 35, wherein the methane automatic refrigeration system includes multiple expansion valves and multiple flash tanks.
本発明の技術には、様々な改変および代替形態が可能であり、本明細書で論じた実施形態は、単に例として示したものである。しかし、本発明の技術は、本明細書に開示の特定の実施形態に限定されないことを改めて理解されたい。実際、本発明の技術は、添付の特許請求の範囲の真の精神および範囲に含まれるあらゆる代替形態、改変形態および均等形態を含む。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔1〕第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスを冷却して、LNGを生成するように構成されている窒素冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
〔2〕第1のフッ化炭素冷蔵システムが、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔3〕第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔4〕第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、複数の冷却サイクルを含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔5〕窒素冷蔵システムが、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の熱交換器を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔6〕第1のフッ化炭素冷蔵システムが、
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第1のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔7〕第2のフッ化炭素冷蔵システムが、
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第2のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔8〕第1のフッ化炭素冷媒が、R−410Aを含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔9〕第2のフッ化炭素冷媒が、R−508Bを含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔10〕第1のフッ化炭素冷媒もしくは第2のフッ化炭素冷媒、またはその両方が、非毒性の不燃性冷媒を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔11〕第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、2つ以上の冷やす装置および2つ以上の圧縮器を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔12〕第1のフッ化炭素冷蔵システムおよび第2のフッ化炭素冷蔵システムが、直列で実施される、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔13〕窒素冷媒が気相状態である、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔14〕窒素冷蔵システムが、2つ以上の冷やす装置、2つ以上の膨張器、および2つ以上の圧縮器を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔15〕炭化水素の露点を制御するために、天然ガスを冷やすように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔16〕天然ガス液体を抽出するために、天然ガスを冷やすように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔17〕二酸化炭素およびより重質なガスから、メタンおよびより軽質なガスを分離するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔18〕液化石油ガスを生成保存するために、炭化水素を調製するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔19〕還流ストリームを凝縮するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔20〕第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
窒素冷蔵システムで天然ガスを液化してLNGを形成するステップと、
窒素除去ユニットでLNGから窒素を除去するステップと
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための方法。
〔21〕第1のフッ化炭素冷蔵システム内で、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔22〕第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方内で、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔23〕第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップが、
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供すること、 圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、 天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔24〕第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップが、
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供すること、 圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、 天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔25〕1つまたは複数の膨張タービンを使用して、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を気相状態に維持するステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔26〕2つ以上の冷蔵段階を使用して、第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方で、天然ガスを冷やすステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔27〕1つまたは複数の冷蔵段階を使用して、窒素冷蔵システムで天然ガスを液化するステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔28〕第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷却するように構成されている第1の冷蔵システムであって、天然ガスと第1のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の第1の熱交換器を含む第1の冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第2の冷蔵システムであって、天然ガスと第2のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の第2の熱交換器を含む第2の冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスからLNGを形成するように構成されている第3の冷蔵システムであって、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の第3の熱交換器を含む第3の冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
〔29〕窒素冷媒が気相状態である、前記〔28〕に記載の炭化水素処理システム。
〔30〕複数の第1の熱交換器が、天然ガスから第1のフッ化炭素冷媒への熱の伝達を介して第1のフッ化炭素冷媒を少なくとも部分的に気化することによって、天然ガスを冷却するように構成されている蒸発器を含む、前記〔28〕に記載の炭化水素処理システム。
〔31〕複数の第2の熱交換器が、天然ガスから第2のフッ化炭素冷媒への熱の伝達を介して第2のフッ化炭素冷媒を少なくとも部分的に気化することによって、天然ガスを冷やすように構成されている蒸発器を含む、前記〔28〕に記載の炭化水素処理システム。
〔32〕第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、および
天然ガスを冷却してLNGを生成するように構成されているメタン自動冷蔵システム
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
〔33〕複数の膨張弁および複数のフラッシュ槽を含むメタン自動冷蔵システムの上流に窒素除去ユニットを含む、前記〔32〕に記載の炭化水素処理システム。
Various modifications and alternatives may be made to the technology of the present invention, and the embodiments discussed herein are given by way of example only. However, it should be understood again that the techniques of the present invention are not limited to the specific embodiments disclosed herein. Indeed, the technology of the invention includes all alternatives, modifications and equivalents falling within the true spirit and scope of the appended claims.
Another aspect of the present invention may be as follows.
[1] A first fluorocarbon refrigeration system configured to cool natural gas using a first fluorocarbon refrigerant,
A second fluorocarbon refrigeration system configured to further cool natural gas using a second fluorocarbon refrigerant;
A nitrogen refrigeration system configured to cool natural gas using a nitrogen refrigerant to produce LNG; and
Nitrogen removal unit configured to remove nitrogen from LNG
A hydrocarbon processing system for forming liquefied natural gas (LNG).
[2] The hydrocarbon treatment system according to [1], wherein the first fluorocarbon refrigeration system is configured to cool the second fluorocarbon refrigerant of the second fluorocarbon refrigeration system. .
[3] The carbonization according to [1], wherein the first fluorocarbon refrigeration system, the second fluorocarbon refrigeration system, or both are configured to cool a nitrogen refrigerant of the nitrogen refrigeration system. Hydrogen treatment system.
[4] The hydrocarbon treatment system according to [1], wherein the first fluorocarbon refrigeration system, the second fluorocarbon refrigeration system, or both include a plurality of cooling cycles.
[5] The nitrogen refrigeration system includes a plurality of heat exchangers configured to cool the natural gas through indirect heat exchange between the natural gas and the nitrogen refrigerant. Hydrocarbon treatment system.
[6] The first fluorocarbon refrigeration system is
A compressor configured to compress the first fluorocarbon refrigerant to provide a compressed first fluorocarbon refrigerant;
A cooling device configured to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant by indirect heat exchange with a cooling fluid;
Configured to expand the compressed first fluorocarbon refrigerant to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant, thereby producing a cooled first fluorocarbon refrigerant. Valve, and
A heat exchanger configured to cool natural gas via indirect heat exchange with a cooled first fluorocarbon refrigerant.
The hydrocarbon treatment system according to [1], including:
[7] The second fluorocarbon refrigeration system is
A compressor configured to compress the second fluorocarbon refrigerant to provide a compressed second fluorocarbon refrigerant;
A cooling device configured to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant by indirect heat exchange with a cooling fluid;
Configured to expand the compressed second fluorocarbon refrigerant and to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant, thereby producing a cooled second fluorocarbon refrigerant. Valve, and
A heat exchanger configured to cool natural gas via indirect heat exchange with a cooled second fluorocarbon refrigerant.
The hydrocarbon treatment system according to [1], including:
[8] The hydrocarbon treatment system according to [1], wherein the first fluorocarbon refrigerant includes R-410A.
[9] The hydrocarbon treatment system according to [1], wherein the second fluorocarbon refrigerant includes R-508B.
[10] The hydrocarbon treatment system according to [1], wherein the first fluorocarbon refrigerant, the second fluorocarbon refrigerant, or both include a non-toxic nonflammable refrigerant.
[11] The carbonization according to [1], wherein the first fluorocarbon refrigeration system, the second fluorocarbon refrigeration system, or both include two or more cooling devices and two or more compressors. Hydrogen treatment system.
[12] The hydrocarbon treatment system according to [1], wherein the first fluorocarbon refrigeration system and the second fluorocarbon refrigeration system are implemented in series.
[13] The hydrocarbon treatment system according to [1], wherein the nitrogen refrigerant is in a gas phase.
[14] The hydrocarbon processing system according to [1], wherein the nitrogen refrigeration system includes two or more cooling devices, two or more expanders, and two or more compressors.
[15] The hydrocarbon treatment system according to [1], which is configured to cool natural gas in order to control a dew point of the hydrocarbon.
[16] The hydrocarbon treatment system according to [1], configured to cool natural gas in order to extract a natural gas liquid.
[17] The hydrocarbon treatment system according to [1], configured to separate methane and lighter gas from carbon dioxide and heavier gas.
[18] The hydrocarbon treatment system according to [1], which is configured to prepare hydrocarbons in order to generate and store liquefied petroleum gas.
[19] The hydrocarbon treatment system according to [1], configured to condense the reflux stream.
[20] cooling the natural gas with the first fluorocarbon refrigeration system;
Cooling natural gas in a second fluorocarbon refrigeration system;
Liquefying natural gas in a nitrogen refrigeration system to form LNG;
Removing nitrogen from LNG with a nitrogen removal unit;
A method for forming liquefied natural gas (LNG).
[21] The method according to [20], including the step of cooling the second fluorocarbon refrigerant of the second fluorocarbon refrigeration system in the first fluorocarbon refrigeration system.
[22] The method according to [20], including the step of cooling the nitrogen refrigerant of the nitrogen refrigeration system in the first fluorinated carbon refrigeration system, the second fluorinated carbon refrigeration system, or both.
[23] The step of cooling natural gas in the first fluorocarbon refrigeration system comprises:
Compressing the first fluorocarbon refrigerant to provide a compressed first fluorocarbon refrigerant; indirect heat exchange with the cooling fluid for the compressed first fluorocarbon refrigerant; Can be cooled,
Expanding the compressed first fluorocarbon refrigerant to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant, thereby producing an expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant;
Passing the expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant through a first heat exchange region, compressing natural gas,
Natural gas may be cooled by indirect heat exchange with an external cooling fluid, and
Heat exchanging natural gas with the expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant
The method according to [20] above, comprising:
[24] The step of cooling natural gas in the second fluorocarbon refrigeration system comprises:
Compressing the second fluorocarbon refrigerant to provide a compressed second fluorocarbon refrigerant; and compressing the second fluorocarbon refrigerant by indirect heat exchange with the cooling fluid. Can be cooled,
Expanding the compressed second fluorocarbon refrigerant to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant, thereby generating an expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant;
Passing the expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant through the first heat exchange region, compressing natural gas,
Natural gas may be cooled by indirect heat exchange with an external cooling fluid, and
Heat exchanging natural gas with the expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant
The method according to [20] above, comprising:
[25] The method according to [20], including the step of maintaining the nitrogen refrigerant of the nitrogen refrigeration system in a gas phase state using one or more expansion turbines.
[26] In the above [20], including cooling natural gas in the first fluorocarbon refrigeration system or the second fluorocarbon refrigeration system, or both using two or more refrigeration stages The method described.
[27] The method according to [20], comprising liquefying natural gas in a nitrogen refrigeration system using one or more refrigeration stages.
[28] A first refrigeration system configured to cool natural gas using a first fluorocarbon refrigerant, the indirect between the natural gas and the first fluorocarbon refrigerant A first refrigeration system including a plurality of first heat exchangers configured to cool natural gas via a secure heat exchange;
A second refrigeration system configured to cool natural gas using a second fluorocarbon refrigerant, wherein indirect heat exchange between the natural gas and the second fluorocarbon refrigerant is performed. A second refrigeration system comprising a plurality of second heat exchangers configured to cool natural gas via
A third refrigeration system configured to form LNG from natural gas using nitrogen refrigerant, which can cool natural gas through indirect heat exchange between natural gas and nitrogen refrigerant A third refrigeration system including a plurality of third heat exchangers configured as described above, and
Nitrogen removal unit configured to remove nitrogen from LNG
A hydrocarbon processing system for forming liquefied natural gas (LNG).
[29] The hydrocarbon treatment system according to [28], wherein the nitrogen refrigerant is in a gas phase.
[30] A plurality of first heat exchangers at least partially vaporize the first fluorocarbon refrigerant through the transfer of heat from the natural gas to the first fluorocarbon refrigerant. The hydrocarbon treatment system according to [28], further including an evaporator configured to cool the gas.
[31] The plurality of second heat exchangers at least partially vaporize the second fluorocarbon refrigerant through the transfer of heat from the natural gas to the second fluorocarbon refrigerant. The hydrocarbon treatment system according to [28], further including an evaporator configured to cool the water.
[32] a first fluorocarbon refrigeration system configured to cool natural gas using the first fluorocarbon refrigerant;
A second fluorocarbon refrigeration system configured to further cool natural gas using a second fluorocarbon refrigerant; and
Methane automatic refrigeration system configured to cool natural gas and generate LNG
A hydrocarbon processing system for forming liquefied natural gas (LNG).
[33] The hydrocarbon treatment system according to [32], further including a nitrogen removal unit upstream of the methane automatic refrigeration system including a plurality of expansion valves and a plurality of flash tanks.
Claims (20)
前記第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供するように構成された圧縮器と、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成された、冷やす装置と、
前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成するように構成された弁と、
前記冷却された第1のフッ化炭素冷媒の蒸気部分と、前記冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分とを分離するように構成され、前記第1のフッ化炭素冷媒の蒸気部分は前記圧縮器に導入される、節約装置と、
前記冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器と、
を含む、第1のフッ化炭素冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスを冷却して、LNGを生成するように構成されている窒素冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。 A first fluorocarbon refrigeration system configured to cool natural gas using a first fluorocarbon refrigerant,
A compressor configured to compress the first fluorocarbon refrigerant to provide a compressed first fluorocarbon refrigerant;
A cooling device configured to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant by indirect heat exchange with a cooling fluid;
The compressed first fluorocarbon refrigerant is expanded to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant, thereby producing a cooled first fluorocarbon refrigerant. With a valve,
Wherein the cooled vapor portion of the first fluorocarbon refrigerant, is configured to separate said cooled liquid portion of the first fluorocarbon refrigerant vapor portion of the first fluorocarbon refrigerant Is a saving device introduced into the compressor ;
A heat exchanger configured to cool natural gas via indirect heat exchange with the liquid portion of the cooled first fluorocarbon refrigerant;
A first fluorocarbon refrigeration system, comprising:
A second fluorocarbon refrigeration system configured to further cool natural gas using a second fluorocarbon refrigerant;
Liquefied natural gas, comprising a nitrogen refrigeration system configured to cool natural gas using nitrogen refrigerant to produce LNG, and a nitrogen removal unit configured to remove nitrogen from LNG LNG) hydrocarbon treatment system.
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第2のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。 The second fluorocarbon refrigeration system
A compressor configured to compress the second fluorocarbon refrigerant to provide a compressed second fluorocarbon refrigerant;
A cooling device configured to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant by indirect heat exchange with a cooling fluid;
Configured to expand the compressed second fluorocarbon refrigerant and to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant, thereby producing a cooled second fluorocarbon refrigerant. And a heat exchanger configured to cool natural gas via indirect heat exchange with a cooled second fluorocarbon refrigerant. Processing system.
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供することと、
前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいことと、
前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成することと、
節約装置において、前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の蒸気部分と、前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分とを分離することと、
前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分を、第1の熱交換領域に通過させることと、
前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の蒸気部分を、前記第1のフッ化炭素冷媒をも圧縮する圧縮器に導入することと、
天然ガスを圧縮してもよいことと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいことと、 前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分を用いて天然ガスを熱交換することと、
を含むステップと、
第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
窒素冷蔵システムで天然ガスを液化してLNGを形成するステップと、
窒素除去ユニットでLNGから窒素を除去するステップと
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための方法。 Cooling the natural gas with a first fluorocarbon refrigeration system comprising:
Compressing the first fluorocarbon refrigerant to provide a compressed first fluorocarbon refrigerant;
The compressed first fluorocarbon refrigerant may be cooled by indirect heat exchange with a cooling fluid;
Expanding the compressed first fluorocarbon refrigerant to cool the compressed first fluorocarbon refrigerant, thereby producing an expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant; When,
Separating a vapor portion of the expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant from a liquid portion of the expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant in a conserving device;
Passing the expanded and cooled liquid portion of the first fluorocarbon refrigerant through a first heat exchange region ;
Introducing the vapor portion of the expanded and cooled first fluorocarbon refrigerant into a compressor that also compresses the first fluorocarbon refrigerant;
Natural gas may be compressed,
Natural gas may be cooled by indirect heat exchange with an external cooling fluid, and natural gas is heat exchanged using the expanded and cooled liquid portion of the first fluorocarbon refrigerant. And
Including steps,
Cooling natural gas in a second fluorocarbon refrigeration system;
Liquefying natural gas in a nitrogen refrigeration system to form LNG;
Removing nitrogen from the LNG with a nitrogen removal unit. A method for forming liquefied natural gas (LNG).
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供すること、 圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、 天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、請求項14に記載の方法。 Cooling the natural gas in the second fluorocarbon refrigeration system,
Compressing the second fluorocarbon refrigerant to provide a compressed second fluorocarbon refrigerant; and compressing the second fluorocarbon refrigerant by indirect heat exchange with the cooling fluid. Can be cooled,
Expanding the compressed second fluorocarbon refrigerant to cool the compressed second fluorocarbon refrigerant, thereby generating an expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant;
Passing the expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant through the first heat exchange region, compressing natural gas,
The natural gas may be cooled by indirect heat exchange with an external cooling fluid, and the natural gas is heat exchanged with an expanded and cooled second fluorocarbon refrigerant, The method according to claim 14.
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