KR102137939B1 - 액체 질소로 보강된, 팽창기-기반 lng 생산 방법 - Google Patents

액체 질소로 보강된, 팽창기-기반 lng 생산 방법 Download PDF

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Abstract

액화 천연 가스(LNG)의 생산 방법. 천연 가스 스트림은 기계식 냉동 유닛으로 보내어 천연 가스 스트림을 액화시켜, 50psia(345kPa) 초과 및 500psia(3445kPa) 미만의 압력을 갖는 가압 액화 천연 가스(LNG) 스트림을 형성한다. 액상 냉매 과냉각 유닛이 제1 위치에 제공된다. 액상 냉매는 제1 위치로부터 지리적으로 떨어진 제2 위치에서 생성된다. 생성된 액상 냉매는 제1 위치로 이송된다. 가압 LNG 스트림과 액상 냉매의 적어도 하나의 스트림 사이의 열교환에 의해, 액상 냉매 과냉각 유닛 내에서 가압 LNG 스트림을 과냉각하여 LNG 스트림을 생성한다.

Description

액체 질소로 보강된, 팽창기-기반 LNG 생산 방법
관련 특허원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2015년 12월 14일자로 출원되고 발명의 명칭이 액체 질소로 보강된, 팽창기-기반 LNG 생산 방법인 미국 가특허원 제62/266,979호의 이익을 주장하며, 이의 전문은 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은, 발명의 명칭이 "액화 질소를 사용하여 액화 천연 가스로부터 질소를 분리하기 위한 방법 및 시스템"인 미국 가특허원 제62/266,976호, 발명의 명칭이 "액체 질소를 저장하는 LNG 운반선에서의 천연 가스 액화 방법"인 미국 가특허원 제62/266,983호 및 발명의 명칭이 "고압 압축 및 팽창에 의한 천연 가스의 예비 냉각"인 미국 가특허원 제62/622,985호에 관한 것으로, 이들 모두 본원과 공통의 발명자 및 양수인을 가지며 동일한 날짜에 출원되었으며, 이들의 기재사항은 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 액화 천연 가스(LNG) 형성을 위한 천연 가스 액화 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 천연 가스의 연안 및/또는 원거리 공급원으로부터의 LNG의 생산 및 이송에 관한 것이다.
이 섹션은 본 발명과 관련될 수 있는 당업계의 다양한 양태들을 소개하기 위한 것이다. 이러한 논의는 본 발명의 특정 양태들에 대한 더 나은 이해를 돕기 위한 체계를 제공하기 위한 것이다. 따라서, 이 섹션은 이러한 관점에서 읽어야 하며 반드시 선행 기술을 용인하는 것으로 읽으면 안된다는 것을 이해해야 한다.
LNG는 천연 가스가 풍부하게 공급되는 지역으로부터 천연 가스 수요가 많은 먼 지역으로 천연 가스를 공급하기 위한 급속 성장 중인 수단이다. 종래의 LNG 사이클은 a) 천연 가스 자원을 초기 처리하여, 물, 황 화합물 및 이산화탄소와 같은 오염물을 제거하는 단계; b) 자체 냉동(self-refrigeration), 외부 냉동(external refrigeration), 희박 오일(lean oil) 등을 포함하는 각종 가능한 방법에 의해 프로판, 부탄, 펜탄 등과 같은 여러 중질 탄화수소 가스를 분리하는 단계; c) 외부 냉동에 의해 천연 가스를 실질적으로 냉동하여 대기압에서 또는 대기압 근처에서 약 -160℃에서 액화 천연 가스를 형성하는 단계; d) 이러한 목적을 위해 설계된 선박 또는 탱커 내의 LNG 제품을 시장 위치로 이송하는 단계; 및 e) 재가스화(regasification) 플랜트에서 LNG를 재가압 및 재가스화하여, 천연 가스 소비자에게 분배될 수 있는 가압 천연 가스 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 종래의 LNG 사이클의 단계 (c)는 대개 실질적인 탄소 및 다른 방출물을 방출하는 대형 가스 터빈 구동기에 의해 동력을 공급받는 대형 냉동 압축기(refrigeration compressor)의 사용을 필요로 한다. 수십억 미국 달러의 대규모 자본 투자와 광범위한 사회 기반시설이 액화 플랜트의 일부로서 요구된다. 종래의 LNG 사이클의 단계 (e)는 일반적으로, 극저온 펌프(cryogenic pump)를 사용하여 요구되는 압력으로 LNG를 재가압하고 이어서 LNG를 재가스화하여, 중간 유체를 통하지만 궁극적으로는 해수와 열교환함으로써 또는 천연 가스의 일부를 연소시켜 LNG를 가열 및 증기화(vaporization)시킴으로써, 가압된 천연 가스를 형성하는 것을 포함한다. 일반적으로, 극저온 LNG의 이용 가능한 엑서지(exergy)는 활용되지 않는다.
LNG를 생산하기 위한 비교적 새로운 기술은 부유식 LNG(floating LNG)(FLNG)로 알려져 있다. FLNG 기술은 바지선이나 선박과 같은 부유식 구조물에 가스 처리 및 액화 설비를 건설하는 것을 포함한다. FLNG는 해안에 가스 파이프라인을 건설하는 것이 경제적으로 불가능한 연안 좌초 가스(stranded gas)를 수익화(monetizing)하기 위한 기술 솔루션이다. 또한 FLNG는 멀리 있고/있거나 환경적으로 민감하고/하거나 정치적으로 어려운 지역에 위치한 육상 및 근해 가스전을 위해 점차 고려되고 있다. 이 기술은 생산 현장에서 환경 풋프린트(environmental footprint)가 더 적다는 점에서 종래의 육상 LNG보다 확실한 이점을 갖고 있다. 또한 LNG 설비의 대부분은 조선소에서 더 낮은 노동률과 저하된 실행 위험(execution risk)으로 건설되기 때문에, 이 기술은 더 빠르고 더 저렴한 비용으로 프로젝트를 제공할 수 있다.
FLNG는 종래의 육상 LNG에 비해 여러 장점이 있기는 하지만, 이 기술의 적용에는 중요한 기술적 과제가 남아있다. 예를 들면, FLNG 구조는 육상 LNG 플랜트에서 사용할 수 있는 영역의 1/4 미만인 영역에서도 동일한 수준의 가스 처리 및 액화를 제공해야 한다. 이러한 이유로, 액화 설비의 커패시티(capacity)를 유지하면서 FLNG 플랜트의 풋프린트를 줄이는 기술을 개발하여 전체 프로젝트 비용을 절감할 필요가 있다. 풋프린트를 줄이는 한 가지 유망한 수단은 FLNG 플랜트에서 사용되는 액화 기술을 수정하는 것이다. 공지된 액화 기술은 단일 혼합 냉매(single mixed refrigerant)(SMR) 공정, 이중 혼합 냉매(dual mixed refrigerant)(DMR) 공정, 및 팽창기-기반(expander-based) (또는 팽창) 공정을 포함한다. 팽창기-기반 공정에는 FLNG 프로젝트에 적합한 여러 이점이 있다. 가장 중요한 이점은, 이 기술이 외부 탄화 수소 냉매를 필요로 하지 않고도 액화를 제공한다는 점이다. 프로판 저장과 같은 액체 탄화수소 냉매 인벤토리(inventory)를 제거하면 FLNG 프로젝트에서 특히 심각한 안전 문제가 크게 줄어든다. 혼합 냉매 공정과 비교한 팽창기-기반 공정의 추가의 이점은, 팽창기 기반 공정이 주(main) 냉매가 가스 상(phase)에 주로 남아 있기 때문에 연안 움직임에 덜 민감하다는 점이다.
팽창기-기반 공정은 이점이 있지만, 이러한 기술을 년간 2백만톤(MTA)이 넘는 LNG 생산을 갖는 FLNG 프로젝트에 적용하는 것은 혼합 냉매 공정을 사용하는 것보다 덜 매력적인 것으로 입증되었다. 공지된 팽창기 기반 공정 트레인(train)의 커패시티는 통상 1.5MTA 미만이다. 반면, 프로판-사전냉각 공정 또는 이중 혼합 냉매 공정과 같은 혼합 냉매 공정 트레인은 5MTA를 초과하는 트레인 커패시티를 가질 수 있다. 냉매가 모든 공정에 걸쳐 증기 상태로 유지되고 냉매는 이의 현열(sensible heat)을 통해 에너지를 흡수하므로, 팽창기-기반 공정 트레인의 크기는 제한적이다. 이러한 이유로, 냉매 체적 유량은 공정 전반에 걸쳐 크며, 열교환기 및 배관(piping)의 크기는 혼합 냉매 공정에 사용되는 것보다 비례적으로 더 크다. 게다가, 압신기(compander) 마력 크기의 한계는, 팽창기-기반 공정 트레인의 커패시티가 증가함에 따라 병렬 회전 기계를 초래한다. 팽창기-기반 공정을 사용하는 FLNG 프로젝트의 생산 속도는 다중 팽창기-기반 트레인이 허용되는 경우 2MTA를 초과할 수 있다. 예를 들면, 6MTA FLNG 프로젝트의 경우, 요구되는 생산의 달성에는 6개 이상의 병렬 팽창기-기반 공정 트레인이 충분할 수 있다. 그러나, 다중 팽창기 트레인에 의해 장비 수, 복잡성 및 비용이 모두 증가한다. 또한, 혼합 냉매 공정과 비교하여, 팽창기-기반 공정의 가정된 공정 단순화는, 팽창기-기반 공정에는 여러 트레인들이 필요한 반면 혼합 냉매 공정은 1 또는 2개의 트레인으로 필요한 생산 속도를 얻을 수 있는지에 의문을 제기하기 시작한다. 이러한 이유로, 높은 LNG 생산 커패시티를 달성하면서도 팽창기-기반 공정의 이점을 갖는 FLNG 액화 공정을 개발할 필요가 있다. 추가로, 선박 움직임이 가스 처리에서 겪는 어려움을 보다 잘 취급할 수 있는 FLNG 기술 솔루션을 개발할 필요가 있다.
Williams 등의 미국 특허 제3,400,547호에는, 상이한 위치에서 생산된 액체 질소(LIN)가 천연 가스 액화용 냉매로 사용되는 LNG 생산 설비 내에서의 공정이 개시되어 있다. 이 공정은 증기화 LIN과의 간접 열교환에 의해 천연 가스를 응축시키기 전에 프로판 냉각기(chiller)를 사용하여 천연 가스를 냉각시킨다. Thompson의 영국 특허 제1,596,330호에는 상이한 위치에서 생산되는 LIN이 천연 가스 액화용 냉매로 사용되는 LNG 생산 설비 내에서의 공정이 개시되어 있다. 이 공정은 프로판과 에틸렌 냉각기를 LIN과 함께 사용하여 천연 가스를 LNG로 액화시킨다. 이들 2개 특허에 개시된 공정은, 기계 냉동 시스템을 사용하면서도 LNG를 생산하기 위해서는 상당량의 LIN을 필요로 한다는 단점이 있다. 2개 공정 모두 생산된 LNG 1ton당 대략 1ton 이상의 LIN이 필요한 것으로 추정된다. FLNG 적용에서, LIN을 최상부에 또는 부유 구조물의 선체에 보관하기 위한 공간이 제한될 수 있다. LNG를 사용하는 FLNG에 LNG 생산 기술을 적용하는 것이 유리한데, 그 이유는, 액화 공정에 필요한 최상부 공간을 크게 줄이기 때문이다. 또한, 생산되는 LNG 1ton당 1ton 미만의 LIN, 보다 바람직하게는 0.75ton 미만의 LIN, 보다 바람직하게는 0.5ton 미만의 LIN을 사용하는 LNG 생산 기술을 갖는 것이 유리할 것이다.
Foglietta의 미국 특허 제6,412,302호에는 공급 가스를 냉각시켜 LNG를 형성하기 위해 2개의 독립적인 폐쇄형 냉동 루프(closed refrigeration loop)들이 사용되는 공급 가스 팽창기-기반 공정이 개시되어 있다. 제1 폐쇄형 냉동 루프는 공급 가스 또는 공급 가스의 성분을 냉매로 사용한다. 질소 가스는 제2 폐쇄형 냉동 루프용 냉매로 사용된다. 이러한 기술은, 이중 루프 질소 팽창기-기반 공정보다 작은 장비 및 최상부 공간을 필요로 한다는 이점이 있다. 예를 들면, 이러한 기술의 경우, 저압 압축기 내의 냉매의 체적 유량은 이중 루프 질소 팽창기-기반 공정에 비해 20 내지 50% 작아 질 수 있다. 그러나, 이 기술은 여전히 1.5MTA 미만의 커패시티로 제한된다.
Minta의 미국 특허 제8,616,012호에는 공급 가스가 폐쇄된 냉동 루프에서 냉매로 사용되는 공급 가스 팽창기-기반 공정이 개시되어 있다. 이러한 폐쇄된 냉동 루프 내에서, 냉매는 1500psia 이상 또는 보다 바람직하게는 2500psia 초과의 압력으로 압축된다. 이어서, 냉매는 냉각되고 팽창되어 극저온을 달성한다. 이어서, 이러한 냉각된 냉매를 열교환기에서 사용하여, 공급 가스를 따뜻한 온도로부터 극저온으로 냉각시킨다. 이어서, 과냉 냉동 루프(subcooling refrigeration loop)를 사용하여 공급 가스를 추가로 냉각시켜, LNG를 형성한다. 하나의 양태에서, 과냉 냉동 루프는, 플래시 가스(flash gas)가 냉매로 사용되는 폐쇄형 루프이다. 이러한 공급 가스 팽창기-기반 공정은 1MTA 미만의 트레인 커패시티 범위로 제한되지 않는다는 이점이 있다. 대략 6MTA의 트레인 크기가 고려되었다. 그러나, 이 기술은, 2개의 독립적인 냉동 루프 및 공급 가스의 압축에 대한 요건으로 인해 장비 수가 많고 복잡성이 증가한다는 단점이 있다. 또한, 고압 조작은, 장비 및 배관이 다른 팽창기-기반 공정보다 훨씬 무거울 것임을 의미한다.
Maunder 등의 영국 특허 제2,486,036호에는, 팽창 후에 가스 상을 사용하여 천연 가스를 액화시키는 사전냉각 팽창기 루프(precooling expander loop) 및 액화 팽창기 루프를 포함하는 개방형 루프 냉동 사이클인, 공급 가스 팽창기-기반 공정이 개시되어 있다. Maunder에 따르면, 이 공정에서 팽창기 액화 단계를 포함하면, 재순환 가스 속도 및 요구되는 전반적인 냉동 동력(refrigeration power)이 크게 감소한다. 이러한 기술은, 단일 압축 스트링(single compression string)을 갖는 한 가지 유형의 냉매만 사용되기 때문에, Foglietta와 Minta에 의해 기재된 것보다 간단하다. 그러나, 이러한 기술은 여전히 1.5MTA 미만의 커패시티로 제한되며, LNG 생산을 위한 표준 장비가 아닌 액화 팽창기의 사용을 요구한다. 이러한 기술은 또한 희박 천연 가스의 액화에 대해 Foglietta와 Minta에 의해 기재된 기술보다 덜 효율적인 것으로 나타났다.
설비 풋프린트를 감소시키면서 높은 LNG 생산 커패시티를 갖는 한편 팽창기-기반 공정의 이점을 갖는 LNG 생산 공정을 개발할 필요가 있다. 선박 움직임이 가스 처리에 끼치는 어려움을 더 잘 취급할 수 있는 LNG 기술 솔루션을 개발할 필요가 있다. 이와 같은 높은 커패시티의 팽창기-기반 액화 공정은, 팽창기-기반 액화 공정의 고유한 안전성 및 단순성이 크게 평가되는 FLNG 적용에 특히 적합하다.
본 발명은 액화 천연 가스(LNG)의 생산 방법을 제공한다. 천연 가스 스트림은 기계식 냉동 유닛으로 보내어 천연 가스 스트림을 액화시켜, 50psia(345kPa) 초과 및 500psia(3445kPa) 미만의 압력을 갖는 가압 액화 천연 가스(LNG) 스트림을 형성한다. 액상 냉매 과냉각 유닛(liquid refrigerant subcooling unit)이 제1 위치에 제공된다. 액상 냉매는 제1 위치로부터 지리적으로 떨어진 제2 위치에서 생성된다. 생성된 액상 냉매는 제1 위치로 이송된다. 가압 LNG 스트림과 액상 냉매의 적어도 하나의 스트림 사이의 열교환에 의해, 액상 냉매 과냉각 유닛 내에서 가압 LNG 스트림을 과냉각하여 LNG 스트림을 생성한다.
또한 본 발명은 액화 천연 가스(LNG)를 생산하기 위한 시스템을 제공한다. 기계식 냉동 유닛은 공급 가스 팽창기-기반 공정을 사용하여 천연 가스 스트림을 액화시켜 50psia(345kPa) 초과 및 500psia(3445kPa) 미만의 압력을 갖는 가압 액화 천연 가스(LNG) 스트림을 형성한다. 액체 질소(LIN) 과냉각 유닛은 제1 위치에 위치한다. 액체 질소(LIN) 스트림은 제1 위치로부터 지리적으로 떨어진 제2 위치에서 생성된다. LIN 스트림은 LIN 과냉각 유닛으로 이송된다. LIN 과냉각 유닛은, 가압 LNG 스트림과 LIN 스트림의 적어도 하나의 스트림 사이의 열교환에 의해, 가압 LNG 스트림을 과냉각하여 LNG 스트림 및 적어도 하나의 증기화된 LIN 스트림을 생성한다.
전술한 내용은 이하의 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있도록 본 발명의 특징들을 광범위하게 약술하였다. 추가의 특징들이 또한 여기서 설명될 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점은 이하의 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 팽창기-기반 열교환기 공정을 위한 온도 냉각 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 2a는 공지된 FLNG 기술의 가치 사슬(value chain)의 단순화된 다이어그램이다.
도 2b는 본원에 기재된 양태에 따른 가치 사슬의 단순화된 다이어그램이다.
도 3은 본원에 기재된 양태에 따른 시스템의 개략도이다.
도 4는 본원에 기재된 양태에 따른 기계식 냉동 유닛의 개략도이다.
도 5는 본원에 기재된 양태에 따른 액체 질소(LIN) 과냉각 유닛의 개략도이다.
도 6은 본원에 기재된 양태에 따른 LIN 과냉각 유닛의 개략도이다.
도 7은 본원에 기재된 양태에 따른 방법을 도시한 흐름도이다.
도면은 단지 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아님을 유의해야 한다. 추가로, 도면은 일반적으로 축척대로 도시된 것은 아니며, 본 발명의 다양한 양태들을 예시함에 있어 편리하고 명확하게 하기 위해 작성된 것이다.
본원 내용의 원리에 대한 이해를 돕기 위해, 이제 도면들에 도시된 특징들이 참조될 것이며, 특정 언어가 그 설명을 위해 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 의도되지 않음이 이해될 것이다. 본원에 기재된 바와 같은 임의의 변경과 추가의 수정 및 임의의 추가 출원은 본 발명이 관련된 당업자에게 일반적으로 발생할 수 있는 것으로 간주된다. 명료성을 위해, 본 발명과 관련 없는 몇몇 특징은 도면에 도시되지 않을 수 있다.
처음에, 참조의 용이함을 위해, 본 명세서에서 사용된 특정 용어 및 이 문맥에서 사용되는 이들의 의미가 개시되어 있다. 본원에 사용된 용어가 아래에 정의되어 있지 않은 한, 관련 기술 분야의 숙련가들이 적어도 하나의 인쇄물 또는 발행된 특허에 반영된 용어를 부여한 가장 넓은 정의가 주어져야 한다. 또한, 동일하거나 유사한 목적을 제공하는 모든 등가물, 동의어, 신규 개발 및 용어 또는 기술이 본 청구범위 내에 있는 것으로 간주되므로, 본 기술은 아래에 나타낸 용어의 사용에 의해 제한되지 않는다.
당업자가 인지할 수 있는 바와 같이, 상이한 사람들은 동일한 특징 또는 구성 요소를 상이한 명칭들로 지칭할 수 있다. 이러한 문헌은 명칭만 상이한 구성 요소들과 특징들을 구별하지 않는다. 도면들은 반드시 크기 조정되지는 않는다. 본원의 일부 특징 및 구성 요소는 규모 또는 개략적인 형태로 과장되어 표시될 수 있으며, 종래의 구성 요소들의 일부 세부 사항은 명확성 및 간결성을 위해 표시되지 않을 수 있다. 본원에 기재된 도면들을 참조하면, 단순화를 위해 동일한 도면 부호들이 다수의 도면에서 참조될 수 있다. 다음의 설명 및 청구범위에서, "포함하는(including)" 및 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 자유 형식으로 사용되므로 "포함하지만 이에 한정되지 않는" 것을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
관사 "the", "a" 및 "an"은 반드시 하나만을 의미하는 것이 아니라, 임의로 복수의 이와 같은 요소들을 포함하도록 포괄적이며 개방적이다.
본원에서 사용되는 용어 "대략", "약", "실질적으로" 및 유사한 용어들은 본 개시의 주제가 관련된 당업자에 의해 일반적으로 허용되는 사용법과 조화하여 넓은 의미를 갖는 것으로 의도된다. 본 명세서를 검토하는 당업자라면, 이들 용어는 제공된 정확한 숫자 범위로 이들 특징의 범위를 제한하지 않으면서 설명되고 청구된 특정한 특징들의 설명을 허용하기 위한 것임을 이해해야 한다. 따라서, 이들 용어는 설명된 주제의 본질적이지 않거나 중요하지 않은 변경 또는 대안이 기재된 범위 내에 있는 것으로 간주되는 것으로 해석되어야 한다.
용어 "열교환기"는 하나의 물질로부터 다른 물질로 열을 효율적으로 전달 또는 "교환"하도록 설계된 장치를 의미한다. 예시적인 열 교환기 유형은 병류 또는 향류식 열교환기, 간접 열교환기(예를 들면, 나선형(spiral wound) 열교환기, 납땜된 알루미늄 판 핀 유형(brazed aluminum plate fin type)과 같은 판-핀(plate-fin) 열교환기, 쉘 및 튜브 열교환기 등), 직접 접촉식 열교환기, 또는 이들의 여러 조합 등을 포함한다.
용어 "이중 목적 운반선(dual purpose carrier)"은 (a) LIN을 천연 가스 및/또는 LNG를 위한 익스포트 터미널(export terminal)로 이송할 수 있고 (b) LNG를 LNG 임포트 터미널(import terminal)로 이송할 수 있는 선박을 의미한다.
전술된 바와 같이, 종래의 LNG 사이클은 (a) 천연 가스 자원을 초기 처리하여 물, 황 화합물 및 이산화탄소와 같은 오염물을 제거하는 단계; (b) 자체 냉동, 외부 냉동, 희박 오일 등을 포함하는 다양한 방법에 의해 프로판, 부탄, 펜탄, 등과 같은 여러 중질 탄화수소 가스를 분리하는 단계; (c) 외부 냉동에 의해 천연 가스를 실질적으로 냉동하여 대기압에서 또는 대기압 근처에서 약 -160℃에서 LNG를 형성하는 단계; (d) 이러한 목적을 위해 설계된 선박 또는 탱커 내의 LNG 생성물을 시장 위치로 이송하는 단계; 및 (e) 재가스화 플랜트에서 LNG를 재가압 및 재가스화하여, 천연 가스 소비자에게 분배될 수 있는 가압 천연 가스 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명은 일반적으로 액체 질소(LIN)를 사용하여 천연 가스를 액화시키는 것을 포함한다. 일반적으로, LIN을 사용하여 LNG를 생산하는 것은 통상적이지 않은 LNG 사이클이며, 이때 단계 (c)는 냉동의 개방형 루프 공급원(open loop source)으로서 상당량의 LIN을 사용하는 천연 가스 액화 공정에 의해 대체되며, 상기 단계 (e)는, LIN을 형성하기 위한 질소 가스의 액화를 촉진시키기 위해 극저온 LNG의 엑서지를 사용하도록 변형될 수 있으며, 이는 이어서 LNG를 자원 위치로 이송하고 LNG 생산을 위한 냉동 공급원으로 사용할 수 있다. 기재된 LIN-대-LNG 개념은 선박 또는 탱커에서 자원 위치(익스포트 터미널)로부터 시장 위치(임포트 터미널)로의 LNG의 이송 및 시장 위치로부터 자원 위치로의 LIN의 역이송을 추가로 포함할 수 있다.
본원에 기재된 양태는, 기계식 냉각 공정으로부터 비롯된 액화 천연 가스를 과냉각시키기 위해 상이한 위치에서 생성된 액상 냉매를 사용하여 LNG를 생산하기 위한 기계식 냉각 공정을 향상시키는 방법을 제공한다. 보다 구체적으로는, 처리된 천연 가스가 기계식 냉각 공정으로 보내어질 수 있는 공정이 개시되어 있다. 천연 가스는 기계식 냉각 공정 내에서 완전히 액화되어, 가압 LNG 스트림을 생성할 수 있으며, 가압 LNG 스트림의 압력은 50psia(또는 345kPa) 초과 및 500psia(또는 3445kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 100psia(또는 690kPa) 초과 및 400psia(또는 2758kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 200psia(또는 1379kPa) 초과 및 300psia(또는 2068kPa) 미만이다. 이어서, 가압 LNG 스트림은 적어도 하나의 액상 냉매 스트림과의 열교환에 의해 과냉각되어 LNG 스트림을 형성할 수 있다. 천연 가스가 액화되는 위치와는 상이한 지리적 위치에서 액상 냉매 스트림이 생성되며, 이러한 위치로부터 50마일, 또는 100마일, 또는 200마일, 또는 500마일, 또는 1,000마일, 또는 1,000마일 이상일 수 있다. 기계식 냉각 공정은 단일 혼합 냉매 공정, 순수 성분 캐스케이드 냉매 공정, 이중 혼합 냉매 공정, 팽창기-기반 냉동 공정, 또는 천연 가스 스트림을 액화시켜 가압 LNG 스트림을 생성할 수 있는 임의의 기타 일반적으로 공지된 냉동 공정일 수 있다.
하나의 양태에서, LNG 생산을 위한 팽창기-기반 공정은, 팽창기-기반 공정으로부터 비롯된 가압 LNG를 과냉각시키기 위해 상이한 위치에서 생성된 LIN을 사용하여 향상될 수 있다. 천연 가스는, 존재하는 경우, 물, 중질 탄화수소, 및 사워 가스(sour gas)와 같은 불순물을 제거하기 위해 처리되어, 액화에 적합한 천연 가스를 생성할 수 있다. 처리된 천연 가스는 팽창기-기반 공정 내에서 완전히 액화되어, 가압 LNG 스트림을 생성할 수 있으며, 가압 LNG 스트림의 압력은 50psia(또는 345kPa) 초과 및 500psia(또는 3445kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 100psia(또는 690kPa) 초과 및 400psia(또는 2758kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 200psia(또는 1379kPa) 초과 및 300psia(또는 2068kPa) 미만이다. 이어서, 가압 LNG 스트림은 적어도 하나의 LIN 스트림과의 열교환에 의해 과냉각되어 LNG 스트림을 형성할 수 있다. 팽창기-기반 공정은 질소 가스 팽창기-기반 공정일 수 있거나 공급 가스 팽창기-기반 공정일 수 있다.
도 1은 팽창기-기반 액화 공정을 위한 통상의 온도 냉각 곡선(100)을 도시한다. 고온 곡선(104)은 천연 가스 스트림에 대한 온도 곡선이다. 저온 곡선(102)은 냉(cold) 냉각 스트림과 온(warm) 냉각 스트림의 복합 온도 곡선이다. 예시된 바와 같이, 냉각 곡선은 3개의 온도 핀치-포인트(pinch-point)에 의해 표시된다. 최저 온도 핀치-포인트(106)는, 2개의 냉각 스트림 중 더 차가운 것, 통상적으로 냉 냉각 스트림이 열교환기로 유입되는 곳에서 발생한다. 중간 온도 핀치-포인트(108)는 제2 냉각 스트림, 통상적으로 온 냉각 스트림이 열교환기로 유입되는 곳에서 발생한다. 온 온도 핀치-포인트(110)는 냉 및 온 냉각 스트림이 열교환기를 빠져 나가는 곳에서 발생한다. 최저 온도 핀치-포인트(106)는 냉 냉각 스트림의 요구되는 유량을 구성한다. 냉 냉각 스트림은 우선 저온으로 팽창되기 전에 온 냉각 스트림에 의해 냉각되기 때문에, 냉 냉각 스트림의 유량은 온 냉각 스트림의 요구되는 유량에도 영향을 끼친다. 장비 크기 및 필요한 전력을 크게 증가시키지 않고도 팽창기-기반 공정의 커패시티를 늘리는 한 가지 방법은 최저 온도 핀치 포인트의 온도를 높이는 것이다. 이러한 경우, LNG를 생산하기 위해서는, 팽창기-기반 공정으로부터 비롯된 가압 LNG를 과냉각시키기 위해 추가 냉동이 필요하다. 가압 LNG를 또 다른 기계식 냉동 사이클에 의해 과냉각시키는 것은 유리하지 않고 효율적이지도 않을 것이다. 이러한 이유로, 본원에 기재된 양태는 가압 LNG를 과냉각시키기 위해 상이한 위치에서 생성된 액상 냉매의 사용을 제안한다. 액상 냉매는 LIN일 수 있다.
특정 환경하에, 액상 냉매는, 가압 LNG 및 액화 냉매를 생산하는 전체 공정이 종래의 LNG 생산 공정보다 열역학적으로 효율적이 되도록 하는 에너지량으로 생성될 수 있다. 예를 들면, 냉매는 공기 분리 플랜트로부터 생성된 질소일 수 있으며, 여기서 질소는 LNG의 가스화에서 이용 가능한 냉기를 사용하여 액화된다. 통상적으로, LNG의 가스화 과정에서, LNG 가스화로부터 이용 가능한 모든 엑서지(exergy)는 환경으로 손실된다. 이러한 엑서지를 사용하면, 본원에 기재된 양태의 전체 에너지 요구량을 종래의 LNG 생산 공정의 에너지 비용과 비슷하게 하거나 또는 훨씬 낮게 하기 위해 충분히 낮은 에너지 비용으로 LIN을 생산할 수 있다.
본원에 기재된 양태에 따라, 팽창기-기반 공정은 공급-가스 팽창기-기반 공정일 수 있다. 공급-가스 팽창기-기반 공정은, 재순환형 루프(recycling loop)가 온-엔드(warm-end) 팽창기 루프 및 냉-엔드(cold-end) 팽창기 루프를 포함하는 개방형 루프 공급 가스 공정일 수 있다. 온-엔드 팽창기는 제1 냉각 스트림을 배출할 수 있고 냉-엔드 팽창기는 제2 냉각 스트림을 배출할 수 있다. 제1 냉각 스트림의 온도는 제2 냉각 스트림의 온도보다 높을 수 있다. 제1 냉각 스트림의 압력은 제2 냉각 스트림의 압력과 동일하거나 유사할 수 있다. 냉-엔드 팽창기는 제2 냉각 스트림과 제2 가압 LNG 스트림으로 분리된 2상 스트림을 배출할 수 있다. 천연 가스는, 존재하는 경우, 물, 중질 탄화수소, 및 사워 가스와 같은 불순물을 제거하기 위해 처리되어, 액화에 적합한 천연 가스를 생성할 수 있다. 처리된 천연 가스는 제1 냉각 스트림 및 제2 냉각 스트림과의 간접 열교환에 의해 완전히 액화되어, 제1 가압 LNG 스트림을 생성할 수 있다. 제1 가압 LNG 스트림을 제2 가압 LNG 스트림과 혼합하여, 가압 LNG 스트림을 형성할 수 있다. 가압 LNG 스트림의 압력은 50psia(또는 345kPa) 초과 및 500psia(또는 3445kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 100psia(또는 690kPa) 초과 및 400psia(또는 2758kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 200psia(또는 1379kPa) 초과 및 300psia(또는 2068kPa) 미만이다. 가압 LNG 스트림은 적어도 하나의 LIN 스트림과의 열교환에 의해 과냉각되어 LNG 스트림을 형성할 수 있다. 과냉각 공정은 증기화 LIN 스트림과 가압 LNG 스트림 사이의 간접 열교환을 허용하기 위해 적어도 하나의 열교환기를 사용하는 단계를 포함한다. 과냉각 공정은 기타 장비, 예를 들면 압축기, 팽창기, 분리기 및/또는 가압 LNG 스트림의 냉각을 가능하게 하기 위한 기타 일반적으로 공지된 장비를 추가로 포함할 수 있다. 증기화된 LIN 스트림은, 가압 LNG 스트림과의 열교환 후에, 처리된 천연 가스의 제2 스트림을 액화시켜, 추가의 가압 LNG 스트림을 생성하는데 사용될 수 있다. 가압 LNG 스트림을 LIN으로 과냉각시키기 전에, 추가의 가압 LNG 스트림이 가압 LNG 스트림과 혼합될 수 있다.
하나의 기재된 양태에서, 생산된 LNG는 LNG 생산 위치에서 LNG 운반선 및/또는 이중 목적 운반선 상에 선적될 수 있으며, LNG가 하역 및 재가스화되는 상이한 위치로 이송된다. LNG의 가스화로 인한 냉 에너지(cold energy)는 질소를 액화시킬 수 있으며 이어서 이는 LIN 운반선 및/또는 이중 목적 운반선에 선적되고 LNG 생산 위치로 재이송되고, 여기서 LIN는 처리된 천연 가스의 액화에 사용된다.
도 2a 및 도 2b는 본원에 기재된 양태의 가치 사슬과 종래의 FLNG 기술의 가치 사슬 사이의 차이점을 강조하는 단순화된 다이어그램으로서, FLNG 설비는 천연 가스를 처리하고 액화하는데 필요한 모든 또는 거의 모든 장비를 함유한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, LNG 화물선(200a)은 LNG를 FLNG 설비(202)로부터 육상의 임포트 터미널(204)로 이송하며, 여기서 LNG가 하역 및 재가스화된다. 화물(cargo) 및 밸러스트(ballast)가 없는 LNG 화물선(200b)은 FLNG 설비(202)로 회수되어 LNG를 재선적한다. 반면, 본원에 기재되고 도 2b에 도시된 양태는 FLNG 설비(202)(도 2a)보다 훨씬 작은 풋프린트를 갖는 부유식 처리 유닛(floating processing unit)(FPU)(206)을 제공한다. 도 2b를 참조하면, 임포트 터미널(204)에서 LIN가 선적된 LIN 화물선 또는 이중 목적 선박(208a)은 FPU(206)에 도달하여, 이의 LIN 화물을 FPU(206) 상의 및/또는 FPU(206) 내의 저장 탱크로 하역한다. FPU(206) 상에서 기계식 냉동 유닛은 천연 가스를 가압 LNG 스트림으로 냉각시킨다. 이어서, 가압 LNG 스트림은 FPU(206) 상의 LIN 과냉각 유닛 내에서 과냉각되어 LNG를 생성시킨다. 생산된 LNG는 LNG 화물선 또는 이중 목적 선박(208b)으로 이송된다. 이제 LNG가 선적된 LNG 화물선 또는 이중 목적 선박(208b)은 LNG가 하역 및 재가스화되는 임포트 터미널(204)로 항해한다. LNG의 재가스화로부터의 냉 에너지를 사용하여 임포트 터미널(204)에서 질소를 액화시킨다. 임포트 터미널(204)에서 액화된 질소는 공기 분리 유닛(210)에서 생성될 수 있다. 공기 분리 유닛(210)은 임포트 터미널(204)의 부분품 또는 임포트 터미널(204) 내의 부분품일 수 있거나, 또는 임포트 터미널(204)과는 별개인 설비일 수 있다. 이어서 LIN은 액화 공정을 반복하기 위해 FPU(206)으로 복귀하는 LIN 화물선 또는 이중 목적 선박으로 선적될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, LNG 생산, 이송 및/또는 하역 동안 탱크로부터 LNG 증발 가스(boil-off gas)를 액화시키는데 LIN를 사용할 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 과냉각 공정으로부터의 LIN 및/또는 증기화된 LIN를 사용하여, 기계식 냉각 공정의 가스 터빈으로 향하는 유입 공기(inlet air)를 냉각시킬 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, LIN 및/또는 LIN 증발 가스를 사용하여, 액화 공정의 턴다운 또는 셧다운 동안 액화 장비를 차갑게 유지할 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 질소 증기를 사용하여, LNG 생산 사이의 기간들 동안 극저온 열교환기를 데밍(deriming)할 수 있다. 오염물을 갖는 질소 증기는 대기로 배출될 수 있다.
도 3은 본원에 기재된 양태에 따른 시스템(300)의 개략도이다. 천연 가스는, 존재하는 경우, 물, 중질 탄화수소, 및 사워 가스와 같은 불순물을 제거하기 위해 처리되어, 액화에 적합한 천연 가스 스트림(302)을 생성할 수 있다. 처리된 천연 가스 스트림(302)은, 처리된 천연 가스(302)가 완전히 액화되어 가압 LNG 스트림(306)을 생성하는 기계식 냉동 유닛(304)으로 보내어질 수 있다. 가압 LNG 스트림(306)의 압력은 50psia(또는 345kPa) 초과 및 500psia(또는 3445kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 100psia(또는 690kPa) 초과 및 400psia(또는 2758kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 200psia(또는 1379kPa) 초과 및 300psia(또는 2068kPa) 미만일 수 있다. 기계식 냉동 유닛(304)은 단일 혼합 냉각 공정, 순수 성분 캐스케이드 냉각 공정, 이중 혼합 냉각 공정, 팽창기-기반 냉동 공정, 또는 처리된 천연 가스 스트림(302)을 가압 LNG 스트림(306)으로 액화시킬 수 있는 임의의 기타 일반적으로 공지된 냉동 공정을 포함할 수 있다. 기계식 냉동 유닛(304)은 기계적 냉동 유닛(304) 내의 압축기를 구동시키는 기계적 동력을 제공하는데 사용되는 가스 터빈을 포함할 수 있다. 가압 LNG 스트림(306)은, 가압 LNG 스트림(306)이 액상 냉매 스트림(310)과의 열교환에 의해 과냉각되어 LNG 스트림(312)을 형성하는 액상 냉매 과냉각 유닛(308)으로 보내어질 수 있다. 액상 냉매 스트림(310)은 기계식 냉동 유닛(304) 및 액상 냉매 과냉각 유닛(308)의 위치와는 상이한 위치에서 생성된다. 액상 냉매 스트림(310)은, 액상 냉매 과냉각 유닛(308) 내에서 증기화되고 가온된 후, 냉매 가스 배출구(314)로서 액상 냉매 과냉각 유닛(308)을 빠져나간다. 액상 냉매 과냉각 유닛(308)은 액상 냉매 스트림(310)과 가압 LNG 스트림(306) 사이의 간접 열교환을 허용하기 위해 적어도 하나의 열교환기를 포함한다. 액상 냉매 과냉각 유닛(308)은 기타 장비, 예를 들면 압축기, 팽창기, 분리기 및/또는 가압 LNG 스트림(306)의 냉각을 가능하게 하기 위한 기타 일반적으로 공지된 장비를 추가로 포함할 수 있다. 증기화된 액상 냉매 스트림(310)은, 가압 LNG 스트림(306)과의 열교환 후에, 처리된 천연 가스(316)의 제2 스트림을 액화시켜, 추가의 가압 LNG 스트림을 생성하는데 사용될 수 있다. 추가의 가압 LNG 스트림은, 가압 LNG 스트림(306)을 액상 냉매 스트림(310)으로 과냉각시키기 전에, 가압 LNG 스트림(306)과 혼합되어 LNG 스트림(312)을 형성할 수 있다.
도 4는 본원에 기재된 양태에 따른 기계식 냉동 유닛(400)의 개략도이다. 기계식 냉동 유닛(400)은 공급 가스 팽창기-기반 공정을 포함한다. 기계식 냉동 유닛(400)에 의해 액화된 천연 가스는, 존재하는 경우, 물, 중질 탄화수소, 및 사워 가스와 같은 불순물을 제거하기 위해 처리되어, 액화에 적합한 천연 가스 스트림(402)을 생성할 수 있다. 결합 장치(403)를 사용하여, 처리된 천연 가스 스트림(402)은 회수된 냉매 스트림(404)과 혼합된다. 이어서, 합해진 천연 가스 스트림(405)은 하나 이상의 매니폴드(manifold), 스플리터(splitter), 또는 다른 유형의 분리기(406, 408, 409)에 의해 분리되어, 처리된 제2 천연 가스 스트림(410), 제1 냉매 스트림(412), 제2 냉매 스트림(414), 및 액상 냉매를 사용하여 액화되는 소량의 처리된 천연 가스 스트림(415)을 생성할 수 있으며, 이는 본원에 설명된 바와 같다. 제1 냉매 스트림(412)은 제1 팽창기(417)에서 팽창되어 제1 냉각 스트림(416)을 생성한다. 제1 냉각 스트림(416)은 적어도 하나의 열교환기(418)로 유입되어, 여기서 이는 처리된 제2 천연 가스 스트림(410) 및 제2 냉매 스트림(414)과 열교환하여 이들 2개 스트림들을 냉각시킨다. 이제 가열된 제1 냉각 스트림(416)은 제1 온(warm) 스트림(420)으로서 적어도 하나의 열교환기(418)를 빠져나간다. 제2 냉매 스트림(414)은, 적어도 하나의 열교환기(418)에서 냉각된 후, 제2 팽창기(422)에서 팽창되어 2상 스트림(424)을 생성한다. 2상 스트림(424)의 압력은 제1 냉각 스트림(416)의 압력과 동일하거나 거의 동일할 수 있다. 2상 스트림(424)은 2상 분리기(426)에서 이의 증기 성분과 이의 액체 성분으로 분리되어 제2 냉각 스트림(428) 및 제2 가압 LNG 스트림(430)을 형성할 수 있다. 제1 냉각 스트림(416)의 온도는 제2 냉각 스트림(428)의 온도보다 높을 수 있다. 제2 가압 LNG 스트림(430)은, 펌프(432)를 사용하여, 2상 분리기(426)를 빠져 나간 후 더 높은 압력으로 펌핑될 수 있다. 제2 냉각 스트림(428)은 적어도 하나의 열교환기(418)로 유입될 수 있으며, 여기서 이는 처리된 제2 천연 가스 스트림(410) 및 제2 냉매 스트림(414)과 열교환하여 상기 스트림을 냉각시킨다. 가열된 제2 냉각 스트림은 제2 온(warm) 스트림(434)으로서 적어도 하나의 열교환기(418)를 빠져나간다. 처리된 제2 천연 가스 스트림(410)은 제1 냉각 스트림(416) 및 제2 냉각 스트림(428)과 열교환하여 제1 가압 LNG 스트림(436)을 생성할 수 있다. 제1 가압 LNG 스트림(436)이 적어도 하나의 열교환기(418)를 빠져나간 후, 제1 가압 LNG 스트림(436)은 유압식 터빈(437) 또는 다른 감압 장치에서 감압될 수 있다. 제1 가압 LNG 스트림(436)은 제2 가압 LNG 스트림(430)과 혼합되어, 합해진 가압 LNG 스트림(438)을 형성할 수 있다. 합해진 가압 LNG 스트림(438)의 압력은 50psia(또는 345kPa) 초과 및 500psia(또는 3445kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 100psia(또는 690kPa) 초과 및 400psia(또는 2758kPa) 미만, 또는 더 구체적으로는 200psia(또는 1379kPa) 초과 및 300psia(또는 2068kPa) 미만일 수 있다. 본원에 추가로 기재된 바와 같이, 가압 LNG 스트림(438)은 LIN 과냉각 유닛으로 보내어질 수 있다.
제1 온(warm) 스트림(420)은 결합 장치(440)에서 제2 온(warm) 스트림(434)과 합해져, 합해진 온(warm) 냉매 스트림(442)을 형성할 수 있다. 합해진 온(warm) 냉매 스트림(442)은 다수의 압축기 스테이지에서 압축되어, 재순환된 냉매 스트림(404)을 형성할 수 있다. 압축기 스테이지는 제1 압축기 스테이지(444), 제2 압축기 스테이지(446), 및 제3 압축기 스테이지(448)를 포함할 수 있다. 제1 압축기 스테이지(444)는 가스 터빈(도시되지 않음)에 의해 구동될 수 있다. 제2 압축기 스테이지(446)는 제1 팽창기(417)에 의해 생성된 축 동력(shaft power)에 의해 단독으로 구동될 수 있다. 제3 압축기 스테이지(448)는 제2 팽창기(422)에 의해 생성된 축 동력에 의해 단독으로 구동될 수 있다. 냉각기(450, 452, 및 454)는, 제1, 제2, 및 제3 압축기 스테이지(444, 446, 448) 각각 이후에, 합해진 온(warm) 냉매 스트림(442)을 냉각시킬 수 있다.
도 5는 본원에 기재된 양태에 따른 LIN 과냉각 유닛(500)의 개략도이다. LIN 과냉각 유닛(500)은 도 4에 도시된 기계식 냉동 유닛(400)과 함께 사용될 수 있다. LIN 과냉각 유닛(500)의 위치와는 상이한 위치에서 생성된 LIN은 LIN 과냉각 유닛(500)의 위치로 이송되어, LIN 스트림(504)으로서 적어도 하나의 열교환기(502)로 보내어진다. 적어도 하나의 열교환기(502)에서 LIN 스트림(504)은 가압 LNG 스트림(506)(이는, 도 4의 합해진 가압 LNG 스트림(438)과 동일할 수 있음)의 과냉각에 의해 증기화되어, 증기화된 질소 스트림(508) 및 LNG 스트림(510)을 생성한다. 증기화된 질소 스트림(508)은 제2 열교환기(512)로 보내어져, 작은 처리 천연 가스 스트림(415)과 동일할 수 있는, 처리된 천연 가스 스트림(514)을 액화시켜, 추가의 가압 LNG 스트림(516)을 형성할 수 있다. 추가의 가압 LNG 스트림(516)은 적어도 하나의 열교환기(502)로 유입되기 전에 결합 장치(518)에서 가압 LNG 스트림(506)과 결합될 수 있다. 추가의 가압 LNG 스트림(516)은 가압 LNG 스트림(506)과 결합되기 전에 유압식 터빈(520) 또는 다른 감압 장치에서 감압될 수 있다. 제2 열교환기(512)에서 증기화된 질소 스트림(508)은 처리된 천연 가스 스트림(514)에 의해 가열되어, LIN 과냉각 유닛(500)이 위치하는 가스 처리 설비의 다른 영역에서 사용되거나 대기로 배출될 수 있는 질소 배기 가스(vent gas)(522)를 형성한다.
도 6은 본원에 기재된 양태에 따른 LIN 과냉각 유닛(600)의 개략도이다. LIN 과냉각 유닛(600)은 도 4에 도시된 기계식 냉동 유닛(400)과 함께 사용될 수 있다. LIN 과냉각 유닛(560)의 위치와는 상이한 위치에서 생성된 LIN은 상이한 위치로부터 이송되어, LIN 스트림(602)으로서 LIN 과냉각 유닛(600)으로 보내어진다. 펌프(604)는 400psi보다 큰 압력으로 LIN 스트림(602)을 펌핑하여 고압 LIN 스트림(606)을 형성할 수 있다. 적어도 하나의 열교환기(610)에서 고압 LIN 스트림(606)은 가압 LNG 스트림(608)(이는, 도 4의 합해진 가압 LNG 스트림(438)과 동일할 수 있음)과 열교환하여 제1 가온된 질소 가스 스트림(612)을 형성한다. 제1 가온된 질소 가스 스트림(612)은 제1 팽창기(614)에서 팽창되어, 제1 추가로 냉각된 질소 가스 스트림(616)을 형성할 수 있다. 적어도 하나의 열교환기(610)에서 제1 추가로 냉각된 질소 가스 스트림(616)은 가압 LNG 스트림(608)과 열교환하여 제2 가온된 질소 가스 스트림(618)을 형성한다.
제2 가온된 질소 가스 스트림(618)은, 예를 들면 제2 열교환기(619)에서, 제2 가온된 질소 가스 스트림(618)이 하나 이상의 압축기 스테이지에서 압축되어 압축된 질소 가스 스트림(620)을 형성하기 전에, 다른 공정 스트림과 간접 열교환할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 압축기 스테이지는 제1 압축기 스테이지(622)와 제2 압축기 스테이지(624)을 포함하는 2개의 압축 스테이지를 포함할 수 있다. 제2 압축기 스테이지(624)는 제1 팽창기(614)에 의해 생성된 축 동력에 의해 단독으로 구동될 수 있다. 제1 압축기 스테이지(622)는 제2 팽창기(626)에 의해 생성된 축 동력에 의해 단독으로 구동될 수 있다. 각각의 압축 스테이지 후에, 압축된 질소 가스 스트림(620)은 냉각기(628, 630) 각각에서 환경과 간접 열교환될 수 있다. 압축된 질소 가스 스트림(620)은 제2 팽창기(626)에서 팽창되어 제2 추가로 냉각된 질소 가스 스트림(632)을 형성할 수 있다. 적어도 하나의 열교환기(610)에서 제2 추가로 냉각된 질소 가스 스트림(632)은 가압 LNG 스트림(608)과 열교환하여 제3 가온된 질소 가스 스트림(634)을 형성한다. 가압 LNG 스트림(608)은 고압 LIN 스트림(606), 제1 추가로 냉각된 질소 가스 스트림(616), 및 제2 추가로 냉각된 질소 가스 스트림(632)과의 열교환에 의해 과냉각되어, LNG 스트림(636)을 형성한다. 제3 가온된 질소 가스 스트림(634)은 제3 열교환기(638)로 보내어져, 처리된 천연 가스 스트림(640)(이는, 도 4의 작은 처리된 천연 가스 스트림(415)과 동일할 수 있음)을 액화시켜, 추가의 가압 LNG 스트림(642)을 형성할 수 있다. 추가의 가압 LNG 스트림(642)은, 가압 LNG 스트림(608)을 적어도 하나의 열교환기(610)에서 과냉각하기 전에 결합 장치(644)에서, 가압 LNG 스트림(608)과 합해질 수 있다. 추가의 가압 LNG 스트림(642)은 가압 LNG 스트림(608)과 합해지기 전에 유압식 터빈(646)에서 감압될 수 있다. 제3 가온된 질소 가스 스트림(634)은 처리된 천연 가스 스트림(640)에 의해 가열되어, LIN 과냉각 유닛(600)이 위치한 가스 처리 설비의 다른 영역에서 사용될 수 있거나 대기로 배출될 수 있는 질소 배기 가스(648)를 형성할 수 있다. 도 6에 도시된 LIN 과냉각 유닛(600)은, 가압 LNG 스트림을 과냉각하기 위한 LIN 요건을, 도 5에 도시된 LIN 과냉각 유닛(500)에 비해 대략 20 내지 25%로 감소시킨다. 그러나, 과냉각 유닛의 선택은 LIN 비용 및 LIN 저장 및/또는 LIN 과냉각 유닛 자체에 사용할 수 있는 최상부 공간과 같은 기준에 좌우될 수 있다.
도 7은 액화 천연 가스(LNG)의 생산 방법(700)의 흐름도이다. 블럭(702)에서, 천연 가스 스트림은, 천연 가스 스트림을 액화시키고 50psia(345kPa) 초과 및 500psia(3445kPa) 미만의 압력을 갖는 가압 액화 천연 가스(LNG) 스트림을 형성하기 위해 기계식 냉동 유닛으로 보내어진다. 블럭(704)에서, 액상 냉매 과냉각 유닛이 제1 위치에 제공된다. 블럭(706)에서, 액상 냉매는 제1 위치로부터 지리적으로 떨어진 제2 위치에서 생성된다. 블럭(708)에서, 생성된 액상 냉매는 제1 위치로 이송된다. 블럭(710)에서, 가압 LNG 스트림과 액상 냉매의 적어도 하나의 스트림 사이에서 열교환하여 액상 냉매 과냉각 유닛에서 가압 LNG 스트림을 과냉각하여 LNG 스트림을 생성한다.
도 7에 도시된 단계들은 설명의 목적으로만 제공되며, 특정 단계는 개시된 방법을 수행하기 위해 요구되지 않을 수 있다. 더욱이, 도 7은 수행될 수 있는 모든 단계를 도시하지는 않는다. 청구항이, 그리고 청구항만이 기재된 시스템 및 방법을 정의한다.
본원에 기술된 양태는 공지된 기술에 비해 여러 장점을 갖는다. 예를 들면, 본원에 기술된 양태는 기계식 냉각 공정의 요구되는 동력 및 풋프린트를 현저히 증가시키지 않으면서도 종래의 기계식 냉각 공정의 커패시티를 상당히 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 공지된 공급 가스 팽창기-기반 공정과 비교하여, 본원에 기재된 LIN 과냉각과 결합된 공급 가스 팽창기-기반 공정은 등가의 기계식 냉동 동력에서 약 50% 이상의 LNG를 생산할 수 있다. 필요한 LIN의 양은 생산되는 LNG 1ton당 약 0.26ton의 LIN이다. LIN의 양이 줄어들어, 이 기술은 특히 FLNG 적용에 적합하다. 본원에 기재된 양태를 사용하면, 공급 가스 팽창기-기반 공정을 통한 50%의 추가 처리량은 단지 공지된 공급 가스 팽창기 기술과 비교하여 저압 압축기 및 극저온 열교환기 부하에 필요한 체적 유량을 각각 약 10%만큼 증가시킨다.
본원에 기재된 양태는 하기 번호의 단락에 서술된 방법 및 시스템의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이는, 전술된 설명으로부터 임의의 수의 변형태가 구현될 수 있으므로, 모든 가능한 양태들의 전체 목록으로 간주되지 않아야 한다.
1. 액화 천연 가스(LNG)의 생산 방법으로서,
천연 가스 스트림을 기계식 냉동 유닛으로 보내어 상기 천연 가스 스트림을 액화시켜, 50psia(345kPa) 초과 및 500psia(3445kPa) 미만의 압력을 갖는 가압 액화 천연 가스(LNG) 스트림을 형성하는 단계;
액상 냉매 과냉각 유닛을 제1 위치에 제공하는 단계;
액상 냉매를 제1 위치로부터 지리적으로 떨어진 제2 위치에서 생성하는 단계;
상기 생성된 액상 냉매를 상기 제1 위치로 이송하는 단계; 및
상기 가압 LNG 스트림과 상기 액상 냉매의 적어도 하나의 스트림 사이의 열교환에 의해, 상기 액상 냉매 과냉각 유닛 내에서 상기 가압 LNG 스트림을 과냉각하여 LNG 스트림을 생성하는 단계
를 포함하는, 방법.
2. 항목 1에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛이 팽창기-기반 냉동 공정을 포함하는, 방법.
3. 항목 2에 있어서, 상기 팽창기-기반 냉동 공정이 공급 가스 팽창기-기반 공정인, 방법.
4. 항목 3에 있어서, 상기 공급 가스 팽창기-기반 공정이 개방형 루프 공급 가스 팽창기-기반 공정인, 방법.
5. 항목 3에 있어서, 상기 공급 가스 팽창기-기반 공정이 폐쇄형 루프 공급 가스 팽창기-기반 공정인, 방법.
6. 항목 3에 있어서, 상기 공급 가스 팽창기-기반 공정이
제1 냉각 스트림을 온-엔드 팽창기로부터 배출하는 단계; 및
2상 스트림을 냉-엔드 팽창기로부터 배출하는 단계
를 포함하고, 상기 제1 냉각 스트림의 온도는 상기 2상 스트림의 온도보다 높은, 방법.
7. 항목 3에 있어서, 상기 가압 LNG 스트림이 제1 가압 LNG 스트림이며, 상기 2상 스트림을 제2 냉각 스트림과 제2 가압 LNG 스트림으로 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
8. 항목 3에 있어서, 상기 공급 가스 팽창기-기반 공정이
제1 냉각 스트림을 온-엔드 팽창기로부터 배출하는 단계; 및
제2 냉각 스트림을 냉-엔드 팽창기로부터 배출하는 단계
를 포함하고, 상기 제1 냉각 스트림의 온도는 상기 제2 냉각 스트림의 온도보다 높은, 방법.
9. 항목 7 또는 항목 8에 있어서, 상기 제1 냉각 스트림의 압력이 상기 제2 냉각 스트림의 압력과 동일하거나 실질적으로 동일한, 방법.
10. 항목 9에 있어서, 상기 제2 가압 LNG 스트림을 상기 액상 냉매 과냉각 유닛으로 보내기 전에 상기 제2 가압 LNG 스트림을 상기 제1 가압 LNG 스트림과 혼합하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
11. 항목 1 내지 항목 10 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 액상 냉매 과냉각 유닛이 적어도 하나의 열교환기를 포함하는, 방법.
12. 항목 1 내지 항목 11 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 액상 냉매 과냉각 유닛이 적어도 하나의 압축기 및/또는 팽창기를 포함하는, 방법.
13. 항목 1 내지 항목 12 중 어느 한 항목에 있어서, 증기화된 액상 냉매 스트림을 사용하여, 처리된 제2 천연 가스 스트림을 액화시켜 추가의 가압 LNG 스트림을 생성하는, 방법.
14. 항목 13에 있어서, 상기 추가의 가압 LNG 스트림을 액상 냉매로 과냉각시키기 전에 추가의 가압 LNG 스트림을 가압 LNG 스트림과 혼합하는, 방법.
15. 항목 1 내지 항목 14 중 어느 한 항목에 있어서, 부유식 LNG 설비 상에 기계식 냉동 유닛 및 액상 냉매 과냉각 유닛을 위치시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
16. 항목 1 내지 항목 15 중 어느 한 항목에 있어서, 액상 냉매를 사용하여 LNG 증발 가스를 재액화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
17. 항목 1 내지 항목 16 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 액상 냉매 및/또는 액상 냉매 증발 가스를 사용하여, 상기 기계식 냉동 유닛의 턴다운 및/또는 셧다운 기간 동안 상기 기계식 냉동 유닛 및/또는 액상 냉매 과냉각 유닛 장비를 차갑게 유지하는, 방법.
18. 항목 1 내지 항목 17 중 어느 한 항목에 있어서, 온(warm) 액상 냉매 증기를 사용하여, 열교환에 사용되는 열교환기를 데밍(deriming)하는, 방법.
19. 항목 1 내지 항목 18 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 LNG 스트림을 이중 목적 운반선에서 제1 위치로부터 제2 위치로 이송하는 단계; 및
상기 LNG 스트림이 상기 이중 목적 운반선으로부터 하역된 후, 상기 액상 냉매를 상기 이중 목적 운반선에서 제2 위치로부터 제1 위치로 이송하는 단계
를 추가로 포함하는, 방법.
20. 항목 1 내지 항목 19 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛이 단일 혼합 냉매 공정, 순수 성분 캐스케이드 냉매 공정, 또는 이중 혼합 냉매 공정 중 하나를 포함하는, 방법.
21. 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 가압 LNG 스트림이 100psia(690kPa) 초과 및 400psia(2758kPa) 미만의 압력을 갖는, 방법.
22. 항목 1 내지 항목 21 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 가압 LNG 스트림이 200psia(1379kPa) 초과 및 300psia(2068kPa) 미만의 압력을 갖는, 방법.
23. 항목 1 내지 항목 22 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 액상 냉매가 액체 질소(LIN)를 포함하는, 방법.
24. 항목 23에 있어서, LNG 재가스화 동안 LNG와 열교환하여 LIN를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
25. 항목 23에 있어서, LIN을 400psia(2758kPa) 초과의 압력으로 가압하여 고압 액체 질소 스트림을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
26. 항목 25에 있어서, 상기 고압 액체 질소 스트림과 상기 가압 LNG 스트림 사이에서 열교환하여 온(warm) 질소 가스 스트림을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
27. 항목 23에 있어서, 상기 액상 냉매 과냉각 유닛에서, 적어도 하나의 팽창기 서비스 내의 적어도 하나의 가온된 천연 가스 스트림의 압력을 저하시켜, 적어도 하나의 가온된 질소 가스 스트림의 압력을 저하시키고, 이에 따라 적어도 하나의 추가로 냉각된 질소 가스 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
28. 항목 27에 있어서, 적어도 하나의 추가로 냉각된 질소 가스 스트림이 가압 LNG 스트림과 열교환하여 가온된 질소 가스 스트림을 형성하는, 방법.
29. 항목 27에 있어서, 적어도 하나의 팽창기 서비스를, 전력을 발생시키기 위한 적어도 하나의 발전기와 결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
30. 항목 27에 있어서, 적어도 하나의 팽창기 서비스를, 가온된 질소 가스 스트림을 압축시키는데 사용되는 적어도 하나의 압축기와 결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
31. 항목 1 내지 항목 30 중 어느 한 항목에 있어서, 가압 LNG 스트림들을 복수의 기계식 냉동 유닛들로부터 액상 냉매 과냉각 유닛으로 보내어 적어도 하나의 LNG 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
32. 액화 천연 가스(LNG)를 생산하기 위한 시스템으로서,
공급 가스 팽창기-기반 공정을 사용하여 천연 가스 스트림을 액화시켜 50psia(345kPa) 초과 및 500psia(3445kPa) 미만의 압력을 갖는 가압 액화 천연 가스(LNG) 스트림을 형성하도록 구성된 기계식 냉동 유닛;
제1 위치에 위치한 액체 질소(LIN) 과냉각 유닛;
상기 제1 위치로부터 지리적으로 떨어진 제2 위치에서 생성되어 상기 LIN 과냉각 유닛으로 이송된 액체 질소(LIN) 스트림
을 포함하고,
상기 LIN 과냉각 유닛은, 상기 가압 LNG 스트림과 상기 LIN 스트림의 적어도 하나의 스트림 사이의 열교환에 의해 상기 가압 LNG 스트림을 과냉각하고 이에 따라 LNG 스트림 및 적어도 하나의 증기화된 LIN 스트림을 생성하도록 구성되는, 시스템.
33. 항목 32에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛이
제1 냉각 스트림을 배출하도록 구성된 온-엔드 팽창기; 및
2상 스트림을 배출하도록 구성된 냉-엔드 팽창기를 포함하며,
상기 제1 냉각 스트림의 온도는 상기 2상 스트림의 온도보다 높고, 상기 가압 LNG 스트림은 제1 가압 LNG 스트림이고, 상기 2상 스트림은 제2 냉각 스트림과 제2 가압 LNG 스트림으로 나누어지도록 구성되는, 시스템.
34. 항목 32에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛이
제1 냉각 스트림을 배출하도록 구성된 온-엔드 팽창기; 및
제2 냉각 스트림을 배출하도록 구성된 냉-엔드 팽창기를 포함하며,
상기 제1 냉각 스트림의 온도는 상기 제2 냉각 스트림의 온도보다 높은, 시스템.
35. 항목 33 또는 항목 34에 있어서, 제1 냉각 스트림의 압력이 제2 냉각 스트림의 압력과 동일하거나 실질적으로 동일한, 시스템.
36. 항목 35에 있어서, 상기 가압 LNG 스트림을 LIN 과냉각 유닛으로 보내기 전에, 제2 가압 LNG 스트림을 제1 가압 LNG 스트림과 혼합하는, 시스템.
37. 항목 32 내지 항목 35 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 증기화된 액상 냉매 스트림을 사용하여, 처리된 제2 천연 가스 스트림을 액화시켜, 추가의 가압 LNG 스트림을 생성하는, 시스템.
38. 항목 32 내지 항목 36 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛 및 상기 액상 냉매 과냉각 유닛이 부유식 LNG 설비 상에 위치하는, 시스템.
39. 항목 32 내지 항목 37 중 어느 한 항목에 있어서, LNG 스트림을 제1 위치로부터 제2 위치로 이송하고, 상기 과냉각 LNG 스트림이 이중 목적 운반선으로부터 하역된 후, 상기 이중 목적 운반선 내에서 상기 액상 냉매를 제2 위치로부터 제1 위치로 이송하도록 구성된, 이중 목적 운반선을 추가로 포함하는, 시스템.
전술한 설명은 대한 다수의 변경, 수정 및 대안이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 전술한 설명은 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 오히려, 본 발명의 범위는 청구 범위 및 이의 등가물에 의해서만 결정된다. 또한, 본 실시예에서 구조 및 특징은 변경, 재배열, 대체, 제거, 복제, 결합 또는 서로 추가될 수 있는 것으로도 간주된다.

Claims (28)

  1. 액화 천연 가스(LNG)의 생산 방법으로서,
    제1 천연 가스 스트림을 기계식 냉동 유닛으로 보내어 상기 제1 천연 가스 스트림을 액화시켜, 50psia(345kPa) 초과 및 500psia(3445kPa) 미만의 압력을 갖는 가압 액화 천연 가스(LNG) 스트림을 형성하는 단계, 여기서 상기 기계식 냉동 유닛이 팽창기-기반 냉동 공정을 포함하고;
    액상 냉매 과냉각(subcooling) 유닛을 제1 위치에 제공하는 단계;
    상기 제1 위치로부터 지리적으로 떨어진 제2 위치에서 액상 냉매를 생성하는 단계;
    상기 생성된 액상 냉매를 상기 제1 위치로 이송하는 단계;
    상기 액상 냉매 과냉각 유닛 내에서, 상기 가압 LNG 스트림과 상기 액상 냉매의 적어도 하나의 스트림 사이의 열교환에 의해 상기 가압 LNG 스트림을 과냉각하여, LNG 스트림 및 증기화된 액상 냉매 스트림을 생성하는 단계;
    상기 증기화된 액상 냉매 스트림을 사용하여 제2 천연 가스 스트림을 액화시켜, 추가의 가압 LNG 스트림을 생성하는 단계; 및
    상기 가압 LNG 스트림을 액상 냉매로 과냉각하는 단계에 앞서, 상기 추가의 가압 LNG 스트림을 상기 가압 LNG 스트림과 혼합하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 팽창기-기반 냉동 공정이 개방형 루프(open loop) 공급 가스 팽창기-기반 공정 및 폐쇄형 루프(closed loop) 공급 가스 팽창기-기반 공정 중의 하나인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 팽창기-기반 냉동 공정이
    제1 냉각 스트림을 온-엔드(warm-end) 팽창기로부터 배출하는 단계; 및
    2상 스트림을 냉-엔드(cold-end) 팽창기로부터 배출하는 단계
    를 포함하는 공급 가스 팽창기-기반 공정이고, 상기 제1 냉각 스트림의 온도는 상기 2상 스트림의 온도보다 높은, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가압 LNG 스트림이 제1 가압 LNG 스트림이며, 상기 2상 스트림을 제2 냉각 스트림과 제2 가압 LNG 스트림으로 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 팽창기-기반 냉동 공정이
    제1 냉각 스트림을 온-엔드 팽창기로부터 배출하는 단계; 및
    제2 냉각 스트림을 냉-엔드 팽창기로부터 배출하는 단계
    를 포함하는 공급 가스 팽창기-기반 공정이고, 상기 제1 냉각 스트림의 온도는 상기 제2 냉각 스트림의 온도보다 높은, 방법.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 냉각 스트림의 압력이 상기 제2 냉각 스트림의 압력과 동일한, 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 가압 LNG 스트림을 상기 액상 냉매 과냉각 유닛으로 보내기 전에 상기 제2 가압 LNG 스트림을 상기 제1 가압 LNG 스트림과 혼합하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서, 상기 액상 냉매 과냉각 유닛이
    적어도 하나의 열교환기, 또는
    적어도 하나의 압축기 및/또는 팽창기를 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 부유식 LNG 설비 상에 상기 기계식 냉동 유닛 및 상기 액상 냉매 과냉각 유닛을 위치시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액상 냉매를 사용하여 LNG 증발 가스(boil-off gas)를 재액화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액상 냉매를 사용하여, 상기 기계식 냉동 유닛의 턴다운 및/또는 셧다운 기간 동안 상기 기계식 냉동 유닛 및/또는 액상 냉매 과냉각 유닛 장비를 차갑게 유지하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 온(warm) 액상 냉매 증기를 사용하여, 열교환에 사용되는 열교환기를 제상(deriming)하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LNG 스트림을 이중 목적 운반선 내에서 제1 위치로부터 제2 위치로 이송하는 단계; 및
    상기 LNG 스트림이 상기 이중 목적 운반선으로부터 하역된 후, 상기 액상 냉매를 상기 이중 목적 운반선 내에서 제2 위치로부터 제1 위치로 이송하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛이 단일 혼합 냉매 공정, 순수 성분 캐스케이드 냉매 공정, 또는 이중 혼합 냉매 공정 중 하나를 포함하는, 방법.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가압 LNG 스트림이 100psia(690kPa) 초과 및 400psia(2758kPa) 미만의 압력을 갖는, 방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가압 LNG 스트림이 200psia(1379kPa) 초과 및 300psia(2068kPa) 미만의 압력을 갖는, 방법.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액상 냉매가 액체 질소(LIN)를 포함하며, LNG 재가스화 동안 LNG와 열교환하여 LIN를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액상 냉매가 액체 질소(LIN)를 포함하며,
    LIN을 400psia(2758kPa) 초과의 압력으로 가압하여 고압 액체 질소 스트림을 형성하는 단계;
    상기 고압 액체 질소 스트림과 상기 가압 LNG 스트림 사이에서 열교환하여, 온(warm) 질소 가스 스트림을 형성하는 단계; 및
    상기 액상 냉매 과냉각 유닛에서, 적어도 하나의 팽창기 서비스 내의 적어도 하나의 가온된 천연 가스 스트림의 압력을 저하시켜, 적어도 하나의 가온된 질소 가스 스트림의 압력을 저하시키고, 이에 따라 적어도 하나의 추가로 냉각된 질소 가스 스트림을 생성하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가로 냉각된 질소 가스 스트림이 상기 가압 LNG 스트림과 열교환하여, 가온된 질소 가스 스트림을 형성하는, 방법.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 팽창기 서비스를, 전력을 발생시키기 위한 적어도 하나의 발전기, 또는 가온된 질소 가스 스트림을 압축시키는데 사용되는 적어도 하나의 압축기와 결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  21. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 가압 LNG 스트림들을 복수의 기계식 냉동 유닛들로부터 상기 액상 냉매 과냉각 유닛으로 보내어 적어도 하나의 LNG 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  22. 액화 천연 가스(LNG)를 생산하기 위한 시스템으로서,
    공급 가스 팽창기-기반 공정을 사용하여 제1 천연 가스 스트림을 액화시켜 50psia(345kPa) 초과 및 500psia(3445kPa) 미만의 압력을 갖는 가압 액화 천연 가스(LNG) 스트림을 형성하도록 구성된 기계식 냉동 유닛;
    제1 위치에 위치한 액체 질소(LIN) 과냉각 유닛;
    상기 제1 위치로부터 지리적으로 떨어진 제2 위치에서 생성되어 상기 LIN 과냉각 유닛으로 이송되는 액체 질소(LIN) 스트림;
    여기서 상기 LIN 과냉각 유닛은, 상기 가압 LNG 스트림과 상기 LIN 스트림의 적어도 하나의 스트림 사이의 열교환에 의해 상기 가압 LNG 스트림을 과냉각하고, 이에 따라 LNG 스트림 및 적어도 하나의 증기화된 LIN 스트림을 생성하도록 구성되며;
    제2 천연 가스 스트림과 상기 적어도 하나의 증기화된 LIN 스트림 사이의 열교환을 통해 추가의 가압 LNG 스트림을 생성하는 열교환기
    를 포함하고,
    여기서 상기 가압 LNG 스트림을 LIN으로 과냉각하는 상류에서 상기 추가의 가압 LNG 스트림을 상기 가압 LNG 스트림과 혼합하는, 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛이
    제1 냉각 스트림을 배출하도록 구성된 온-엔드 팽창기; 및
    2상 스트림을 배출하도록 구성된 냉-엔드 팽창기를 포함하며,
    상기 제1 냉각 스트림의 온도는 상기 2상 스트림의 온도보다 높고, 상기 가압 LNG 스트림은 제1 가압 LNG 스트림이고, 상기 2상 스트림은 제2 냉각 스트림과 제2 가압 LNG 스트림으로 나누어지도록 구성되는, 시스템.
  24. 제22항에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛이
    제1 냉각 스트림을 배출하도록 구성된 온-엔드 팽창기; 및
    제2 냉각 스트림을 배출하도록 구성된 냉-엔드 팽창기를 포함하며,
    상기 제1 냉각 스트림의 온도는 상기 제2 냉각 스트림의 온도보다 높은, 시스템.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계식 냉동 유닛 및 상기 LIN 과냉각 유닛이 부유식 LNG 설비 상에 위치하는, 시스템.
  26. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, LNG 스트림을 제1 위치로부터 제2 위치로 이송하고, 상기 LNG 스트림이 이중 목적 운반선(dual-purpose carrier)으로부터 하역된 후, 상기 LIN을 상기 이중 목적 운반선 내에서 제2 위치로부터 제1 위치로 이송하도록 구성된, 이중 목적 운반선을 추가로 포함하는, 시스템.
  27. 삭제
  28. 삭제
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