JP6539405B2 - 温室効果ガス除去を備えた液化天然ガス生産システム及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、引用によってその全体が本明細書に組み込まれている「温室効果ガス除去を備えた液化天然ガス生産システム及び方法」という名称の2015年7月15日出願の米国特許出願第62/192,654号の優先権利益を主張するものである。
1.天然ガスのサプライからの天然ガスストリームと、液化窒素のサプライからの液化窒素ストリームと、液化窒素ストリームと天然ガスストリームの間で熱を交換し、液化窒素ストリームを少なくとも部分的に気化させて天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝結させる少なくとも1つの熱交換器と、少なくとも部分的に気化した窒素ストリームから温室効果ガスを除去するように構成された温室効果ガス除去ユニットとを含む、1次冷媒として液体窒素を使用する液化天然ガス生産システム。
2.液化窒素ストリームが、少なくとも1つの熱交換器のうちの第1のものを通じて少なくとも3回循環する段落1の液化天然ガス生産システム。
3.少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を低減する少なくとも1つの膨脹機サービスを更に含む段落1又は2の液化天然ガス生産システム。
4.温室効果ガス除去ユニットが、蒸留塔、吸収システム、吸着システム、及び触媒システムのうちの少なくとも1つを含む段落1〜3のいずれかの液化天然ガス生産システム。
5.温室効果ガス除去ユニットが、熱ポンプ凝縮機と再沸騰機システムとを有する蒸留塔を含む段落1〜4のいずれかの液化天然ガス生産システム。
6.少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を低減する少なくとも1つの膨脹機サービスを更に含み、蒸留塔の入口ストリームが、少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものの出口ストリームである段落5の液化天然ガス生産システム。
7.熱ポンプ凝縮機及び再沸騰機システムが、蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝結温度を上昇させる圧縮機と、蒸留塔のオーバーヘッドストリーム及び蒸留塔のボトムストリームを交差交換して蒸留塔のオーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティの両方に影響を与える熱ポンプ熱交換器と、熱ポンプ熱交換器の出力に接続されて蒸留塔オーバーヘッドストリームが熱ポンプ熱交換器を通過した後に蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減するように構成された圧力低減デバイスと、圧力低減デバイスの出力に接続され、温室効果ガスがそこから除去されて温室効果ガス除去ユニットを出るガス状窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成するように構成された分離器とを更に含む段落5又は6の液化天然ガス生産システム。
8.少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を低減する少なくとも1つの膨脹機サービスと、少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものの入口温度を調節して、蒸留塔のオーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティに影響を与えるコントローラとを更に含む段落7の液化天然ガス生産システム。
9.少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものの入口温度の上昇が、オーバーヘッド凝縮機デューティを増加させて再沸騰機デューティを低減し、更に、少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものの入口温度の低下が、オーバーヘッド凝縮機デューティを低減して沸騰機デューティを増大する段落8の液化天然ガス生産システム。
10.コントローラが、圧縮機を制御して蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力の増加を調節し、それによって熱ポンプ熱交換器内の全体熱伝達を変えるように更に構成される段落8の液化天然ガス生産システム。
11.第1の分離器オーバーヘッドストリームを大気に放出する窒素放出システムを更に含む段落7〜10のいずれかの液化天然ガス生産システム。
12.第1の分離器オーバーヘッドストリームが窒素放出システムに入る前に第1の分離器オーバーヘッドストリームが第1の分離器オーバーヘッドストリームの温度を少なくとも周囲温度まで上昇させるように天然ガスストリームと熱を交換する第2の熱交換器を更に含む段落7〜11のいずれかの液化天然ガス生産システム。
13.少なくとも部分凝結した天然ガスストリームの圧力を低減する減圧機を更に含む段落1〜12のいずれかの液化天然ガス生産システム。
14.減圧機が、油圧タービン及びジュール−トムソン弁のうちの1又は2以上である段落13の液化天然ガス生産システム。
15.少なくとも20baraの圧力まで液化窒素ストリームをポンピングするポンプを更に含む段落1〜14のいずれかの液化天然ガス生産システム。
16.少なくとも部分的に気化した窒素ストリームから除去された温室効果ガスが、温室効果ガス生成物ストリームを構成し、温室効果ガス生成物ストリームの圧力を増大する温室効果ガスポンプを更に含む段落1〜15のいずれかの液化天然ガス生産システム。
17.温室効果ガス生成物ストリームが、少なくとも部分凝結した天然ガスストリームと組み合わされる段落16の液化天然ガス生産システム。
18.温室効果ガス生成物ストリームが、再気化されて加圧ガス状生成物を形成する段落16又は17の液化天然ガス生産システム。
19.少なくとも部分的に気化した窒素ストリームが少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものを通って流れた後でそれを通って流れる熱ポンプシステムを更に含む段落1〜18のいずれかの液化天然ガス生産システム。
20.熱ポンプシステムが、窒素圧縮機、窒素冷却機、及び給送−排出熱交換器を含む段落1〜19のいずれかの液化天然ガス生産システム。
21.温室効果ガスが、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エテン、プロペン、及びブテンのうちの少なくとも1つを含む段落1〜20のいずれかの液化天然ガス生産システム。
22.天然ガスストリームが少なくとも1つの熱交換器に入る前に少なくとも部分的に気化した窒素ストリームを使用して天然ガスストリームを予冷する乾湿熱交換器を更に含む段落1〜21のいずれかの液化天然ガス生産システム。
23.少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの比重が乾湿熱交換器によって少なくとも0.2%だけ低減される段落22の液化天然ガス生産システム。
24.天然ガスのサプライから天然ガスストリームを与える段階と、液化窒素のサプライから液化窒素ストリームを与える段階と、液化窒素ストリームと天然ガスストリームの間で熱を交換し、液化窒素ストリームを少なくとも部分的に気化させて天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝結させる第1の熱交換器に天然ガスストリーム及び液化窒素ストリームを通す段階と、温室効果ガス除去ユニットを使用して少なくとも部分的に気化した窒素ストリームから温室効果ガスを除去する段階とを含む、1次冷媒として液体窒素を使用して液化天然ガス(LNG)を生産する方法。
25.温室効果ガス除去ユニットが、蒸留塔及び熱ポンプ凝縮機及び再沸騰機システムを含み、蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝結温度を上昇させる段階と、蒸留塔のオーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティの両方に影響を与えるように蒸留塔のオーバーヘッドストリーム及び蒸留塔のボトムストリームを交差交換する段階と、交差交換段階後に蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減して減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成する段階と、減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを分離して、温室効果ガスがそこから除去されて温室効果ガス除去ユニットを出るガス状窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成する段階とを更に含む段落24の方法。
26.第1の分離器オーバーヘッドストリームを大気に放出する段階を更に含む段落25の方法。
27.第1の分離器オーバーヘッドストリームが大気に放出される前に第1の分離器オーバーヘッドストリームの温度を少なくとも周囲温度まで上昇させるように第1の分離器オーバーヘッドストリームが天然ガスストリームと熱を交換する第2の熱交換器を与える段階を更に含む段落25又は26の方法。
28.少なくとも1つの膨脹機サービスを使用して少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を低減する段階と、蒸留塔のオーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティに影響を与えるように少なくとも1つの膨脹機サービスの入口温度を制御する段階とを更に含む段落27の方法。
29.蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝結温度の上昇を制御し、それによって交差交換段階中の全体熱伝達を変える段階を更に含む段落28の方法。
30.少なくとも部分的に気化した窒素ストリームから除去された温室効果ガスを天然ガスストリームと組み合わせる段階を更に含む段落24〜29のいずれかの方法。
31.少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものを通って流れた後に熱ポンプシステムを通して少なくとも部分的に気化した窒素ストリームを流す段階を更に含む段落24〜30のいずれかの方法。
32.液体窒素ストリームが、第1の熱交換器を通して少なくとも3回循環される段落24〜31のいずれかの方法。
33.液化窒素ストリームを少なくとも部分的に気化させて天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝結させるために、液化窒素ストリームと天然ガスストリームの間で熱を交換する第1の熱交換器に天然ガスストリーム及び液化窒素ストリームを通す段階であって、液化窒素ストリームが、第1の熱交換器を通して少なくとも3回循環される上記通す段階と、少なくとも1つの膨脹機サービスを使用して少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を低減する段階と、蒸留塔及び熱ポンプ凝縮機及び再沸騰機システムを含む温室効果ガス除去ユニットを与える段階と、蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝結温度を上昇させる段階と、蒸留塔のオーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティの両方に影響を与えるように蒸留塔のオーバーヘッドストリーム及び蒸留塔のボトムストリームを交差交換する段階と、交差交換段階の後に蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減して減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成する段階と、減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを分離して、温室効果ガスがそこから除去されて温室効果ガス除去ユニットを出るガス状窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成する段階と、第1の分離器オーバーヘッドストリームを大気に放出する段階とを含む、天然ガスストリームを液化するのに使用される液体窒素ストリーム内の温室効果ガス汚染物質を除去する方法。
Claims (27)
- 1次冷媒として液体窒素を使用する液化天然ガス生産システムであって、
天然ガスのサプライからの天然ガスストリームと、
液化窒素のサプライからの液化窒素ストリームと、
前記液化窒素ストリームと前記天然ガスストリームの間で熱を交換して該液化窒素ストリームを少なくとも部分的に気化させ、かつ該天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝結させる少なくとも1つの熱交換器と、
熱ポンプ凝縮機と再沸騰機システムとを有する蒸留塔を備え前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームから温室効果ガスを除去するように構成された温室効果ガス除去ユニットと、を備え
前記熱ポンプ凝縮機及び再沸騰機システムは、
前記蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝結温度を上昇させる圧縮機と、
前記蒸留塔の前記オーバーヘッドストリーム及び該蒸留塔のボトムストリームを交差交換して該蒸留塔のオーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティの両方に影響を与える熱ポンプ熱交換器と、
前記熱ポンプ熱交換器の出力に接続され、かつ前記蒸留塔オーバーヘッドストリームが該熱ポンプ熱交換器を通過した後に該蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減するように構成された圧力低減デバイスと、
前記圧力低減デバイスの出力に接続され、かつ温室効果ガスがそこから除去されて前記温室効果ガス除去ユニットを出るガス状窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成するように構成された分離器と、を更に備え、
前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を低減する少なくとも1つの膨脹機サービスと、
前記少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものの入口温度を調節して前記蒸留塔のオーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティに影響を与えるコントローラと、を更に備えている、
ことを特徴とする液化天然ガス生産システム。 - 前記液化窒素ストリームは、前記少なくとも1つの熱交換器の第1のものを通して少なくとも3回循環される、
請求項1に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を低減する少なくとも1つの膨脹機サービスを更に備えている、
請求項1又は2に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記温室効果ガス除去ユニットは、蒸留塔、吸収システム、吸着システム、及び触媒システムのうちの少なくとも1つを含む、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を低減する少なくとも1つの膨脹機サービスを更に備え、
前記蒸留塔の入口ストリームが、前記少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものの出口ストリームである、
請求項1に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの前記第1のものの前記入口温度の上昇が、前記オーバーヘッド凝縮機デューティを増加させ、かつ前記再沸騰機デューティを低減し、更に
前記少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの前記第1のものの前記入口温度の低下が、前記オーバーヘッド凝縮機デューティを低減し、かつ前記沸騰機デューティを増大する、
請求項1に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記コントローラは、前記圧縮機を制御して前記蒸留塔の前記オーバーヘッドストリームの前記圧力の増加を調節し、それによって前記熱ポンプ熱交換器内の全体熱伝達を変えるように更に構成される、
請求項1に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記第1の分離器オーバーヘッドストリームを大気に放出する窒素放出システムを更に備えている、
請求項1、または6ないし7のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記第1の分離器オーバーヘッドストリームが前記窒素放出システムに入る前に該第1の分離器オーバーヘッドストリームの温度を少なくとも周囲温度まで上昇させるように該第1の分離器オーバーヘッドストリームが前記天然ガスストリームと熱を交換する第2の熱交換器を更に備えている、
請求項1または、6ないし8のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記少なくとも部分凝結した天然ガスストリームの圧力を低減する減圧機を更に備えている、
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記減圧機は、油圧タービン及びジュール−トムソン弁のうちの1又は2以上である、
請求項10に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記液化窒素ストリームを少なくとも20baraの圧力までポンピングするポンプを更に備えている、
請求項1ないし11のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームから除去された前記温室効果ガスは、温室効果ガス生成物ストリームを構成し、
システムが、
前記温室効果ガス生成物ストリームの圧力を増大する温室効果ガスポンプを更に備えている、
請求項1ないし12のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記温室効果ガス生成物ストリームは、前記少なくとも部分凝結した天然ガスストリームと組み合わされる、
請求項13に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記温室効果ガス生成物ストリームは、再気化されて加圧ガス状生成物を形成する、
請求項13又は14に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームが、前記少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものを通って流れた後にそこを通って流れる熱ポンプシステムを更に備えている、
請求項1ないし15のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記熱ポンプシステムは、窒素圧縮機、窒素冷却機、及び給送−排出熱交換器を備えている、
請求項1ないし16のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記温室効果ガスは、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エテン、プロペン、及びブテンのうちの少なくとも1つを含む、
請求項1ないし17のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームを使用して前記天然ガスストリームを該天然ガスストリームが前記少なくとも1つの熱交換器に入る前に予冷する乾湿熱交換器を更に備えている、
請求項1ないし18のいずれか1項に記載の液化天然ガス生産システム。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの比重が、前記乾湿熱交換器によって少なくとも0.2%だけ低減される、
請求項19に記載の液化天然ガス生産システム。 - 1次冷媒として液体窒素を使用して液化天然ガス(LNG)を生産する方法であって、
天然ガスのサプライから天然ガスストリームを与える段階と、
液化窒素のサプライから液化窒素ストリームを与える段階と、
前記液化窒素ストリームと前記天然ガスストリームの間で熱を交換して該液化窒素ストリームを少なくとも部分的に気化させ、かつ該天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝結させる第1の熱交換器に該天然ガスストリーム及び該液化窒素ストリームを通す段階と、
前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームから温室効果ガスを、蒸留塔と熱ポンプ凝縮機と再沸騰機システムとを有する温室効果ガス除去ユニットを使用して除去する段階と、
前記蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝結温度を上昇させる段階と、
前記蒸留塔の前記オーバーヘッドストリーム及び該蒸留塔のボトムストリームを交差交換して該蒸留塔のオーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティの両方に影響を与える段階と、
前記交差交換段階の後で前記蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減して減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成する段階と、
前記減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを分離して、温室効果ガスがそこから除去されて前記温室効果ガス除去ユニットを出るガス状窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成する段階と、
前記第1の分離器オーバーヘッドストリームが大気に放出される前に該第1の分離器オーバーヘッドストリームの温度を少なくとも周囲温度まで上昇させるように該第1の分離器オーバーヘッドストリームが前記天然ガスストリームと熱を交換する第2の熱交換器を与える段階を更に含む、
ことを特徴とする方法。 - 前記第1の分離器オーバーヘッドストリームを大気に放出する段階を更に含む、
請求項21に記載の方法。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームの圧力を少なくとも1つの膨脹機サービスを使用して低減する段階と、
前記少なくとも1つの膨脹機サービスの入口温度を制御して前記蒸留塔の前記オーバーヘッド凝縮機デューティ及びボトム再沸騰機デューティに影響を与える段階と、を更に含む、
請求項21に記載の方法。 - 前記蒸留塔の前記オーバーヘッドストリームの前記圧力及び凝結温度の前記上昇を制御し、それによって前記交差交換段階中の全体熱伝達を変える段階を更に含む、
請求項23に記載の方法。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームから除去された前記温室効果ガスを前記天然ガスストリームと組み合わせる段階を更に含む、
請求項21ないし24のいずれか1項に記載の方法。 - 前記少なくとも部分的に気化した窒素ストリームを前記少なくとも1つの膨脹機サービスのうちの第1のものを通って流れた後に熱ポンプシステムを通して流す段階を更に含む、
請求項21ないし25のいずれか1項に記載の方法。 - 前記液化窒素ストリームは、前記第1の熱交換器を通して少なくとも3回循環される、
請求項21ないし26のいずれか1項に記載の方法。
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