KR102182637B1 - 공냉모듈 lng 생산 설비 - Google Patents

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Abstract

생산위치에 설치되어 액화 천연가스 생산물 스트림을 생산하기 위한 액화 천연가스 생산 플랜트 및 액화 천연가스를 생산하기 위한 공정이 기술되었다. 상기 생산 플랜트는 상기 설치된 생산 트레인을 위해 설계된 복수개의 모듈들 및 공냉 열교환기를 포함하고, 상기 열교환기 뱅크는: 공냉 열교환기 베이들의 제1열 및 인접하여 평행한 공냉 열교환기 베이들의 제2열을 포함한다. 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 제1모듈베이스의 복개 섹션을 형성하기 위하여 상기 제1모듈 베이스의 제1경계로부터 수직을 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 배치되고, 상기 제1모듈 베이스는 공정 설비의 선택된 피스를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하도록 설계되고 크기를 가진다. 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제2모듈 베이스의 제1경계로부터 수직을 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 배치된다. 상기 제2모듈 베이스의 제1경계는 상기 제1모듈 베이스의 제1경계를 향하여 상기 생산위치에 위치된다. 상기 제1모듈은 상기 열교환기 베이들의 제2열의 서브섹션을 포함하지 않고, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션을 포함하고, 상기 제2모듈은 상기 열교환기 베이들의 제1열의 서브섹션을 포함하지 않고, 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션을 포함한다.

Description

공냉모듈 LNG 생산 설비{AIR-COOLED MODULAR LNG PRODUCTION FACILITY}
본 발명은, 생산위치에서 복수개의 모듈들을 이용하여 액화천연가스의 생산물 스트림을 생산하기 위한 공냉 액화 천연가스 생산 공정에 관한 것이다. 본 발명은, 또한 생산위치에서 복수개의 모듈들을 이용하여 액화천연가스의 생산물 스트림을 생산하기 위한 공냉 액화천연가스 생산 플랜트에 관한 것이다.
천연가스("NG")는 일상적으로 "액화천연가스"(LNG)로서 액체상태에서 한 장소로부터 다른 장소로 운반된다. LNG는 동일한 양의 천연가스가 가스 상태에서 차지하는 용적의 대략 600분의 1만을 차지하기 때문에, 천연가스의 액화는 운반을 훨씬 경제적으로 할 수 있게 한다. 액화 후에, LNG는 일반적으로 대기압에서 또는 대기압보다 약간 높은 상태에서 극저온 용기에 저장된다. LNG는 최종 사용자들의 분배 요건들에 충족하는 온도와 압력에서 파이프라인 또는 다른 분배 네트워크를 통하여 최종 사용자들에게 분배되기 전에 재기화 된다.
웰헤드(wellhead) 가스는, 액화되기 전에 오염물질들을 제거하기 위하여 가스 전처리를 거치게 된다. 황화수소 및 이산화탄소는, 아민흡착과 같은 적합한 공정을 사용하여 제거될 수 있다. 탈수(removalof water)는, 일 예로 분자체(molecular sieve)와 같은 전통적인 방법들을 사용하여 획득될 수 있다. 유입 가스 스트림에 있는 오염물질들의 조성에 따라, 상기 유입 가스 스트림은 액화되기 전에 수은 및 중탄화수소와 같은 다른 오염물질들을 제거하기 위하여 추가로 전처리를 거칠 수도 있다. 액화는, 일반적으로 압축 및 냉각을 수반하는, 기술분야에서 잘 구축된 방법들을 사용하여 획득된다. 그와 같은 공정들은, APCI C3/MRTM 또는, SplitMRTM 또는 AP-XTM 공정들, 코노코필립스 옵티마이즈드 캐스케이드 공정(ConocoPhillips Optimized Cascade process), 린드 믹스트 플루이드 캐스케이드 공정(Linde Mixed Fluid Cascade process), 또는 쉘(Shell)의 더블 믹스드 레프리저런트 공정(Double Mixed Refrigerant process) 또는 패러렐 믹스드 레프리저런 공정(Parallel Mixed Refrigerant process)을 포함한다. 액화공정의 선택에 관계없이, 냉매들은 LNG를 형성하기 위하여 처리되는 웰헤드 가스의 온도를 대략 160℃의 온도로 줄이는데 사용되어, 상기 액화공정에 재순환되기 위해 압축되어야 하는 냉매가 가열된다. 이 일에 사용되는 압축기들은 전력요건들 및 특정 LNG 생산 설비의 배치 이슈들에 따라 전통적으로 증기터빈들, 가스터빈들 또는 전기 모터들이다. LNG 플랜트에 관련된 다양한 압축 및 열 교환기 기능들을 위해 필요한 냉각기들은, 열교환기 뱅크에 배치된 공기 냉각기들 또는 물냉각기들이 될 수 있다.
종래 기술의 모듈화된 LNG 생산 트레인들은, 좀 더 전통적인 스틱빌트 (stick-built) LNG 생산 트레인들의 설계 및 배치에 밀접하게 기반해 왔다. 지금까지, 모듈화는, 기존의 스틱빌트 LNG 트레인 설계을 수송 가능한 섹션들로 분할하는 방식으로 실시되어, 모듈 경계들의 배치에 관하여 몇몇의 절충안들을 이끌었다. 전통적인 스틱빌트 공냉 LNG 트레인의 모듈화의 종래 기술의 예들은, 상기 공냉 열교환기 뱅크 내에 공기 냉각기의 주어진 크기에 대하여, 중앙에 위치된 공냉 열교환기 뱅크를 가능한 가장 작은 수의 모듈들로 분할하는 것에 의존해왔다. 그 결과로 다른 처리 설비가 도 1(a)에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 별도의 독립된(stand-alone) 모듈들에 위치된다는 것이다. 이러한 접근의 단점은, 공냉 열교환기들과 다른 관계된 처리 설비 사이에 있는 많은 수의 파이프 연결들이다.
이러한 문제를 완화시키는 모듈러 LNG 생산 플랜트를 위한 또 다른 설계들을 연구할 필요는 여전히 남아있다.
본 발명의 제1측면에 따르면, 생산위치에서 액화 천연가스의 생산물 스트림을 생산하기 위한 액화 천연가스 생산 공정으로서, 상기 공정은 다음을 포함한다:
a) 설치된 생산 트레인을 형성하기 위하여 생산위치에서 설치를 위한 복수개의 모듈들을 설계하는 단계, 여기서 각 모듈은 액화 천연가스 생산과 관계된 선택기능과 관계된 복수개의 플랜트 설비를 탑재하기 위한 모듈 베이스를 갖고, 상기 선택기능은 상기 모듈에 관계되고, 상기 복수개의 모듈들은 제1선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제1모듈 및 제2선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제2모듈을 포함하며;
(b) 상기 설치된 생산 트레인을 위한 공냉 열교환기 뱅크를 설계하는 단계, 여기서 상기 열교환기 뱅크는: 공냉 열교환기 베이(bay)들의 제1열 및 인접하여 평행한 공냉 열교환기 베이들의 제2열을 포함하며;
(c) 제1모듈베이스의 복개 섹션을 형성하기 위하여 상기 제1모듈베이스의 제1경계로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션을 배치하는 단계, 여기서 상기 제1모듈베이스는 공정 설비의 선택된 피스(piece)를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하도록 설계되고 크기를 가지며, 상기 제1모듈은 상기 열교환기 베이들의 제2열의 서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션을 포함하며;
(d) 제2모듈베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제2모듈베이스의 제1경계로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션을 배치하는 단계, 여기서 상기 제2모듈은 상기 열교환기 베이들의 제1열의 서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션을 포함하며; 및
(e) 상기 제2모듈베이스의 제1경계를 상기 제1모듈베이스의 제1경계를 향하여 상기 생산위치에 위치시키는 단계.
일 실시예에서, 상기 설비의 선택된 피스(piece)는; 순환하는 냉매와 관계된 설비의 회전 피스, 가연성 인벤토리(inventory)를 가진 설비의 피스, 설비의 긴 리드타임 피스 또는 상기 상승된 정도의 높이보다 더 큰 전체높이를 갖는다.
일 실시예에서, 상기 공정은, 공정 설비의 선택된 피스를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하도록 상기 제2모듈베이스의 크기를 만드는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 설비의 선택된 피스(piece)는; 순환하는 냉매와 관계된 설비의 회전 피스, 가연성 인벤토리(inventory)를 가진 설비의 피스, 설비의 긴 리드타임 피스 또는 상기 상승된 정도의 높이보다 더 큰 전체높이를 갖는다.
일 실시예에서, 상기 제1모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제1모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 장변들 중 하나를 따라 배치된다. 일 실시예에서, 상기 제2모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제2모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 장변들 중 하나를 따라 배치된다. 일 실시예에서, 상기 제1모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제1모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 단변들 중 하나를 따라 배치된다. 일 실시예에서, 상기 제2모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제2모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 단변들 중 하나를 따라 배치된다. 일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1 또는 제2열의 제2서브섹션은 인접한 모듈에 위치된다.
일 실시예에서, 상기 제1모듈은 상기 복수개의 제1모듈들 중 하나이다. 일 실시예에서, 상기 제2모듈은 상기 복수개의 제2모듈들 중 하나이다.
일 실시예에서, 상기 공정은 건조위치에서 상기 복수개의 모듈들 중 적어도 하나를 건조하는 단계 또는 상기 생산위치로 수송하기 전에 조립위치에서 복수개의 모듈들 중 적어도 하나를 조립하는 단계, 및 상기 건조위치 또는 조립위치에서 확인 목적으로 적어도 하나의 모듈을 시험하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 설치된 생산 트레인은 상기 설치된 생산 트레인의 제1끝단에서 상기 설치된 생산 트레인의 제2끝단으로 연장되는 종방향 축을 갖고, 상기 열교환기 베이들의 제1열은 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축에 대하여 평행하거나 또는 수직한 직선을 이루어 배치된다. 일 실시예에서, 상기 설치된 생산 트레인은 상기 설치된 생산 트레인의 제1끝단에서 상기 설치된 생산 트레인의 제2끝단으로 연장되는 종방향 축을 갖고, 상기 열교환기 베이들의 제2열은 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축에 대하여 평행하거나 또는 수직한 직선을 이루어 배치된다.
일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 열교환기 베이들의 제1열이다. 일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 열교환기 베이들의 제2열이다. 일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 제1모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 단계(d) 동안에 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성된다. 일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 단계(d) 동안에 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성된다.
일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션 및 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 단계(d) 동안에 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성된다.
일 실시예에서, 상기 공정은 상기 열교환기 베이들의 제1열의 부분 및 상기 열교환기 베이들의 제2열의 부분을 형성하기 위하여 제3모듈 베이스 상의 제3선택기능과 작동적으로 관계된 복수개의 제3모듈 열교환기들을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수개의 제3모듈 열교환기들은 상기 제3모듈 베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제3모듈 베이스로부터 수직으로 벗어난 상승된 정도에 배치된다. 일 실시예에서, 상기 공정은 상기 복수개의 제3모듈 열교환기들이 충분히 복개된 제3모듈을 형성하기 위하여 상기 제3모듈의 적어도 90%를 복개하도록 상기 제3모듈 베이스의 크기를 만드는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 제3모듈은 복수개의 제3모듈들 중 하나이다.
일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는, 전처리된 천연가스 스트림을 생산하기 위하여 천연가스 공급 스트림으로부터 오염물질들을 제거하기 위한 전처리 모듈이다. 일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는 예냉 가스 스트림 및 제1냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 전처리된 천연가스 스트림을 예냉하기 위한 제1냉매 응축기 모듈이다. 일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는 제1냉매 응축기 모듈로의 재활용을 위한 압축된 제1냉매 스트림을 생산하기 위하여 제1냉매 증기 스트림을 압축을 위한 제1냉매 압축모듈이다. 일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는 액화 천연가스 생산물 스트림 및 제2냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매와 간접적 열교환을 통하여 예냉가스 스트림을 더 냉각시키기 위한 메인 극저온 열교환기와 작동적으로 관계된 액화 모듈이다. 일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는 메인 극저온 열교환기로의 재활용을 위한 압축된 제2냉매 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매 증기 스트림을 압축하기 위한 제2냉매 압축 모듈이다. 일 실시예에서, 상기 제1냉매는 프로판 또는 질소이다. 일 실시예에서, 상기 제2냉매는 혼합된 냉매 탄화수소 혼합물 또는 질소이다. 일 실시예에서, 상기 생산위치는 연안, 부유설비 상의 근해, 고정 설비 상의 근해, 바지에 탑재된 또는 지상 설비이다.
본 발명의 제2측면에 따르면, 생산위치에서 액화 천연가스의 생산물 스트림을 생산하기 위한 액화 천연가스 생산 플랜트로서, 다음을 포함하는 생산 플랜트를 제공한다 :
설치된 생산 트레인을 형성하기 위하여 생산위치에서 설치를 위하여 설계된 복수개의 모듈들, 여기서 각 모듈은 액화 천연가스 생산과 관계된 선택기능과 관계된 복수개의 플랜트 설비를 탑재하기 위한 모듈 베이스를 갖고, 상기 선택기능은 상기 모듈에 관계되고, 상기 복수개의 모듈들은 제1선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제1모듈 및 제2선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제2모듈을 포함하며;
상기 설치된 생산 트레인을 위하여 설계된 공냉 열교환기 뱅크, 여기서 상기 열교환기 뱅크는: 공냉 열교환기 베이(bay)들의 제1열 및 인접하여 평행한 공냉 열교환기 베이들의 제2열을 포함하며;
제1모듈베이스의 복개 섹션을 형성하기 위하여 상기 제1모듈베이스의 제1경계로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 배치된 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션, 여기서 상기 제1모듈베이스는 공정 설비의 선택된 피스(piece)를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하도록 설계되고 크기를 가지며, 상기 제1모듈은 상기 열교환기 베이들의 제2열의 서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션을 포함하며;
제2모듈베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제2모듈베이스의 제1경계로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 배치된 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션, 여기서 상기 제2모듈은 상기 열교환기 베이들의 제1열의 서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션을 포함하며; 및
상기 제1모듈베이스의 제1경계를 향하여 상기 생산위치에 위치된 상기 제2모듈베이스의 제1경계.
일 실시예에서, 상기 설비의 선택된 피스(piece)는; 순환하는 냉매와 관계된 설비의 회전 피스, 가연성 인벤토리(inventory)를 가진 설비의 피스, 긴 리드타임 피스 또는 상기 상승된 정도의 높이보다 더 큰 전체높이를 갖는 설비의 피스이다.
일 실시예에서, 상기 제2모듈베이스는 공정 설비의 선택된 피스를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하는 크기를 가진다. 일 실시예에서, 상기 설비의 선택된 피스(piece)는; 순환하는 냉매와 관계된 설비의 회전 피스, 가연성 인벤토리(inventory)를 가진 설비의 피스, 설비의 긴 리드타임 피스 또는 상기 상승된 정도의 높이보다 더 큰 전체높이를 갖는 설비의 피스이다.
일 실시예에서, 상기 제1모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제1모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 장변들 중 하나를 따라 배치된다. 일 실시예에서, 상기 제2모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제2모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 장변들 중 하나를 따라 배치된다. 일 실시예에서, 상기 제1모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제1모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 단변들 중 하나를 따라 배치된다. 상기 제2모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제2모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 단변들 중 하나를 따라 배치된다.
일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1 또는 제2열의 제2서브섹션은 인접한 모듈에 위치된다.
일 실시예에서, 상기 제1모듈은 상기 복수개의 제1모듈들 중 하나이다. 일 실시예에서, 상기 제2모듈은 상기 복수개의 제2모듈들 중 하나이다.
일 실시예에서, 상기 설치된 생산 트레인은 상기 설치된 생산 트레인의 제1끝단에서 상기 설치된 생산 트레인의 제2끝단으로 연장되는 종방향 축을 갖고, 상기 열교환기 베이들의 제1열은 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축에 대하여 평행하거나 또는 수직한 직선을 이루어 배치된다.
일 실시예에서, 상기 설치된 생산 트레인은 상기 설치된 생산 트레인의 제1끝단에서 상기 설치된 생산 트레인의 제2끝단으로 연장되는 종방향 축을 갖고, 상기 열교환기 베이들의 제2열은 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축에 대하여 평행하거나 또는 수직한 직선을 이루어 배치된다.
일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 열교환기 베이들의 제1열이다. 일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 열교환기 베이들의 제2열이다.
일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 제1모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성된다. 일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성된다. 일 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션 및 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 단계(d) 동안에 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성된다.
일 실시예에서, 상기 생산 플랜트는, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 부분 및 상기 열교환기 베이들의 제2열의 부분을 형성하기 위하여 제3모듈 베이스 상에 배치되며 제3선택기능과 작동적으로 관계된 복수개의 제3모듈 열교환기들을 더 포함하고, 상기 복수개의 제3모듈 열교환기들은 상기 제3모듈 베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제3모듈 베이스로부터 수직으로 벗어난 상승된 정도에 배치된다. 일 실시예에서, 상기 제3모듈 베이스는 상기 복수개의 제3모듈 열교환기들이 충분히 복개된 제3모듈을 형성하기 위하여 상기 제3모듈의 적어도 90%를 복개하도록 하는 크기를 가진다. 일 실시예에서, 상기 제3모듈은 복수개의 제3모듈들 중 하나이다.
일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는, 전처리된 천연가스 스트림을 생산하기 위하여 천연가스 공급 스트림으로부터 오염물질들을 제거하기 위한 전처리 모듈이다. 일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는 예냉 가스 스트림 및 제1냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 전처리된 천연가스 스트림을 예냉하기 위한 제1냉매 응축기 모듈이다. 일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는 제1냉매 응축기 모듈로의 재활용을 위한 압축된 제1냉매 스트림을 생산하기 위하여 제1냉매 증기 스트림을 압축을 위한 제1냉매 압축모듈이다. 일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는 액화 천연가스 생산물 스트림 및 제2냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매와 간접적 열교환을 통하여 예냉가스 스트림을 더 냉각시키기 위한 메인 극저온 열교환기와 작동적으로 관계된 액화 모듈이다. 일 실시예에서, 상기 복수개의 모듈들 중 하나는 메인 극저온 열교환기로의 재활용을 위한 압축된 제2냉매 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매 증기 스트림을 압축하기 위한 제2냉매 압축 모듈이다.
일 실시예에서, 상기 제1냉매는 프로판 또는 질소이다. 일 실시예에서, 상기 제2냉매는 혼합된 냉매 탄화수소 혼합물 또는 질소이다.
일 실시예에서, 상기 생산위치는 연안, 부유설비 상의 근해, 고정 설비 상의 근해, 바지에 탑재된 또는 지상 설비이다.
본 발명의 본질에 대한 좀 더 상세한 이해를 용이하게 하기 위하여, 본 발명에 대한 여러 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 예로서, 상세하게 기술된다.
도 1(a)는, 종래 기술의 생산 트레인의 개략적인 평면도이다;
도 1(b)는, 열교환기 베이들의 제1열의 위치를 도시하기 위한 밝은 회색 음영 및 열교환기 베이들의 제2열의 위치를 도시하기 위한 어두운 회색 음영이 있는 도 1(a)의 종래 기술의 생산 트레인의 개략적인 평면도이다;
도 2(a)는, 다른 종래 기술의 생산 트레인의 개략적인 평면도이다;
도 2(b)는, 열교환기 베이들의 제1열의 위치를 도시하기 위한 밝은 회색 음영 및 열교환기 베이들의 제2열의 위치를 도시하기 위한 어두운 회색 음영이 있는 도 2(a)의 종래 기술의 생산 트레인의 개략적인 평면도이다;
도 3(a)는, 본 발명의 LNG 생산 트레인의 복수개의 모듈들 중 하나의 일 방향에서의 등각도인데, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 포함하기 위한 크기로 설계 된 제1모듈을 보여준다;
도 3(b)는, 도 3(a)의 모듈의 평면도이다;
도 4(a)는, 본 발명의 LNG 생산 트레인의 복수개의 모듈들 중 하나의 일 방향에서의 등각도인데, 비복개 섹션 없이 충분히 복개된 모듈을 보여준다;
도 4(b)는 도 4(a)의 모듈의 평면도이다;
도 5(a)는 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 구비한 제1모듈과 충분히 복개된 제2모듈을 보여준다.
도 5(b)는 도 5(a)의 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 6(a)는 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 구비한 제1모듈과 복개 섹션 및 비복개 섹션을 구비한 제2모듈을 보여준다.
도 6(b)는 도 6(a)의 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 구비한 제1모듈과 충분희 복개된 제2모듈을 보여준다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 구비한 제1모듈과 복개 섹션 및 비복개 섹션을 구비한 제2모듈을 보여준다.
도 9(a)는, 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 각각 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 두 개의 제1모듈들, 두 개의 충분히 복개된 제2모듈들, 및 제3모듈을 보여준다;
도 9(b)는 본 발명의 일 실시에의 개략적인 평면도인데, 열교환기 베이들의 제1열이 밝은 회색으로 음영처리 되고, 열교환기 베이들의 제2열은 어두운 회색으로 음영처리 되어 있다;
도 9(c)는 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 열교환기 베이들의 제1열의 제1섹션은 밝은 회색으로 음영처리 되고, 제2모듈 베이스에 있는 제2선택기능과 작동적으로 관계된 제2 복수개의 열교환기들은 어두운 회색으로 음영처리 되어 있다;
도 10은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 각각 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 두 개의 제1모듈들, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 하나의 제2모듈, 하나의 충분히 복개된 제2모듈, 및 제3모듈을 보여준다;
도 11은, 본발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 각각 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 두 개의 제1모듈들, 각각 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 두 개의 제2모듈들 및 하나의 제3모듈을 보여준다;
도 12는, 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 각각 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 두 개의 제1모듈들, 각각 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 두 개의 제2모듈들, 및 설치된 생산 트레인의 일 끝단을 향하도록 배치된 부가적인 모듈을 보여준다;
도 13은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 열교환기 베이들의 제1열의 제1섹션을 포함하는 하나의 제1모듈, 열교환기들 베이들의 제2열의 전체를 포함하는 열교환기 베이들의 제2열의 제1섹션을 포함하는 하나의 제2모듈, 및 제1모듈에 있는 것들과 함께 엇갈림 방식(staggered manner)으로 열교환기 베이들의 제1열을 포함하는 열교환기 베이들을 포함하는 두 개의 부가적인 모듈들을 보여준다;
도 14는 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 열교환기 베이들의 제1열 전체를 포함하는 열교환기 베이들의 제1열의 제1섹션을 포함하는 하나의 제1모듈, 열교환기 베이들의 제2열의 제1섹션을 포함하는 하나의 제2모듈, 및 제2모듈에 있는 것들과 함께 리니어 방식(linear manner)으로 배치된 상기 열교환기 베이들의 제2열을 포함하는 열교환기 베이들을 포함하는 2개의 부가적인 모듈들을 보여준다.
도 15는 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 하나의 제1모듈, 하나의 제2모듈, 하나의 제3모듈, 하나의 제4모듈 및 하나의 제5모듈을 보여준다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 평면도인데, 하나의 제1모듈, 하나의 제2모듈, 하나의 제3모듈, 하나의 제4모듈 및 하나의 제5모듈을 보여준다.
도 17은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 하나의 제1모듈, 두 개의 제2모듈들, 하나의 제3모듈, 하나의 제4모듈 및 하나의 제5모듈을 보여준다.
도 18은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 하나의 제1모듈, 충분히 복개된 하나의 제2모듈, 및 두 개의 충분히 복개된 제3모듈들을 보여준다;
도 19는 본 발명의 일 실시예의 개략적인 평면도인데, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 하나의 제1모듈, 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 하나의 제2모듈 및 두 개의 충분히 복개된 제3모듈들을 보여준다;
도 20은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 측면도인데, 제1모듈 베이스와 제2모듈 베이스 사이에서 갭을 형성하기 위하여 제1모듈 베이스의 제1경계를 넘어 외향으로 연장되는 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션을 보여준다.
도 21은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 측면도인데, 제1모듈 베이스와 제2모듈 베이스 사이에서 갭을 형성하기 위하여 제2모듈 베이스의 제1경계를 넘어 외향으로 연장되도록 배치된 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션을 보여준다; 그리고
도 22는 본 발명의 일 실시예의 개략적인 측면도인데, 제1모듈베이스와 제2모듈베이스 사이에서 갭을 형성하기 위하여, 제1모듈베이스의 제1경계를 넘어 외향으로 연장되도록 배치된 열교환기 베이들의 제1열의 제1섹션 및 제2모듈베이스의 제1경계를 넘어 외향으로 연장되도록 배치된 열교환기 베이들의 제2열의 제1섹션을 보여준다.
본 발명은 본 명세서의 일부를 구성하고 있는 첨부한 도면과 연계하여 본 발명에 대한 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 보다 더 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 본 명세서에서 제시되거나/제시되고 보여진 특정 장치들, 방법들 조건들 또는 변수들에 한정되는 것이 아니고, 여기서 사용된 용어는 단지 일 예로서 특정 실시예들을 기술하기 위함이고, 청구된 발명을 제한하기 위함이 아니다. 또한, 첨부된 청구항들을 포함한 명세서에서 사용된 것으로서, 단수 형태들, 즉 "a", "an", 및 "the"는 복수도 포함하고, 특정 숫자 값은 문맥이 명확하게 다르게 언급하지 않는 한, 적어도 그 특정 숫자를 포함한다. 다르게 정의되지 않는 한, 여기에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 기술을 가진 자라면 일반적으로 이해될 수 있는 동일한 의미들을 갖는다.
용어 "LNG"는 액화 천연 가스를 나타낸다.
용어 "생산 트레인"은 오염물질들을 제거하기 위하여 천연가스 공급 스트림의 전처리에 사용되는 설비들 및 액화 천연가스를 형성하기 위하여 전처리 가스의 수용 및 전처리 가스의 냉각을 위해 사용되는 설비들을 나타낸다.
용어 "열교환기 베이(bay)"는 복수개의 관들의 외부를 통과하는 열교환 매체와 열을 교환하기 위하여 복수개의 관들을 통과하여 유체가 흘러가는 유동 헤더들 사이에서 연장되는 복수개의 관들을 가진 열교환기를 나타낸다. 용어 "공냉 열교환기 베이"는 공기 유동이 복수개의 관들을 통과하도록 유도하는 헤더들 사이에서 각 열교환기 베이 내에 배치된 단일 열(row)의 팬들(fans, 통상 2 내지 4)을 가진 열교환기 베이를 나타낸다.
용어 "열교환기 뱅크"는 단열(single row) 또는 복열(double row)에서 서로 인접하게 배치된 공냉 열교환기 베이들의 집합을 나타낸다.
용어 "스틱-빌트(stick-built)" 또는 "오프-모듈(off-module)"은 상기 플랜트가 상기 플랜트의 건조 완료시 점유하는 생산위치에서 대부분 지어진 플랜트 또는 플랜트의 섹션을 나타낸다. 이에 대하여, 용어 "모듈"은 생산위치에서 떨어진 건조위치 또는 조립위치에서 사전 조립된 플랜트의 섹션을 나타낸다. 각 모듈은, 바지선을 띄우거나 예인하여 또는 철도나 트럭을 사용하여 육로로, 건조위치 또는 조립위치에서 생산위치로 수송되도록 설계된다. 각 모듈이 건조위치 또는 조립위치에서 생산위치로 이동된 후에, 상기 모듈은 주어진 LNG 생산 설비의 필요에 적합하도록 미리 결정된 적절한 방향으로 위치된다.
본 발명의 다양한 실시예들을 기술하기 전에, 종래 기술의 모듈러 LNG 생산설비들의 두 개의 예들이 간단히 기술된다. 제1예는 도 1(a) 및 도 1(b)에 개략적으로 도시되어 있다. 제2예는 도 2(a) 및 도 2(b)에 개략적으로 도시되어 있고, 공유되고 출원 중인 특허출원의 요지이다. 도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하면, 상기 설비는 종래기술 모듈 A(1), 종래기술 모듈 B(2), 종래기술 모듈 C(3), 종래기술 모듈 D(4) 및 종래기술 모듈 E(5)을 포함한다. 상기 LNG 생산 설비의 전체의 구상된 크기를 최소화하기 위하여, 상기 공냉 열교환기 뱅크를 주어진 모듈 크기를 위해 가능한 한 크게 만들기 위한 목적으로, 상기 모듈의 베이스에 의해 한정된 영역의 100 퍼센트를 복개하기 위하여, 선택된 모듈들의 상부에 상기 공냉 열교환기 뱅크(6)의 서브섹션들을 배치하는 것이 알려져 있다. 종래기술 모듈C(3)는 충분히 복개되어 있으며, 반면에 다른 4개의 모듈들은, 다른 처리 설비들을 수용하기 위한 노출된 공간을 제공하기 위하여 상기 공냉 열교환기 뱅크(6)의 측들을 지나 연장된다. 상기 공냉 열교환기 뱅크(6)는 열교환기 베이들의 제1열(7) 및 열교환기 베이들의 제2열(8)로 구성된다. 상기 열교환기 베이들의 제1 및 제2열들은 상기 생산 설비의 전체길이를 따라 서로 평행하게 연장된다. 단지 명확하게 할 목적으로, 도 2(b)에 있는 열교환기 베이들의 제1열은 밝은 회색으로, 열교환기 베이들의 제2열은 어두운 회색으로 음영처리 되었다. 도 2(b)에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 각각의 종래기술 모듈 A(1), 종래기술 모듈 B(2), 종래기술 모듈 C(3), 종래기술 모듈 D(4) 및 종래기술 모듈 E(5)는 열교환기 베이들의 제1열(7)의 일부 및 열교환기 베이들의 제2열(8)의 일부를 포함한다. 도 1(a)에 도시된 종래기술의 배치에서, 상기 공냉 열교환기 뱅크(6)는 유사하게 열교환기 베이들의 제1열(7) 및 열교환기 베이들(8)의 제2열로 구성된다. 단지 명확하게 할 목적으로, 도 1(b)에 있는 열교환기 베이들의 제1열은 밝은 회색으로, 열교환기 베이들의 제2열은 어두운 회색으로 음영처리 되었다. 도 1(b)에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 각각의 종래기술 모듈 A(1), 종래기술 모듈 B(2) 및 종래기술 모듈 C(3)는 열교환기 베이들의 제1열(7)의 부분 및 열교환기 베이들의 제2열(8)의 부분을 포함한다. 본 발명은 이러한 종래 기술의 공냉 열교환기 뱅크 배치들에 대한 대안을 제공하여 부분적으로 발전되었다.
본 발명의 제1실시예는, 생산위치(12)에서 액화 천연가스의 생산물 스트림을 생산하기 위한 액화 천연가스 생산 공정(10)을 개략적으로 보여주는 도 3 내지 도 5를 참조하여 지금부터 기술된다. 상기 공정은, 종방향축(22)을 갖는 설치된 생산 트레인(16)을 형성하기 위하여 생산위치(12)에 설치하기 위한 복수개의 모듈들(14)을 설계하는 단계를 포함한다. 각 모듈(14)은 액화 천연가스의 생산과 관계된 선택기능과 관계된 복수개의 플랜트 설비(20)를 탑재하기 위한 모듈 베이스(18)를 갖는다. 상기 복수개의 모듈들(14)은 적어도 제1선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제1모듈(24), 제2선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제2모듈(26), 및 선택적으로, 제3선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제3모듈(30)을 포함한다. 복수개의 모듈들 내부에서 모듈들의 수는 다양해질 수 있다. 일 예로서, 도 5-6에 도시된 실시예들에서, 상기 생산 트레인(16)은, 3개의 모듈들, 즉 실선들로 도시된 상기 제1모듈(24)과 상기 제2모듈(26) 및 상기 모듈들이 선택적이거나 또는 나중에 상기 설치된 생산 트레인에 부가될 수 있다는 것을 나타내기 위하여 점선으로 도시된 상기 제3모듈(30)을 포함한다. 도 7에 도시된 실시예에서, 상기 생산 트레인(16)은 3개의 모듈들을 포함한다. 도 8에 도시된 실시예에서, 상기 생산 트레인(16)은 4개의 모듈들 즉 실선으로 도시된 2개와, 모듈들이 선택적이거나 또는 나중에 상기 생산 트레인에 부가될 수 있다는 것을 나타내기 위하여 점선으로 도시된 2개의 모듈들을 포함한다. 도 9에서 도시된 실시예에서, 상기 생산 트레인(16)은 5개의 모듈들을 포함한다.
본 발명의 상기 공정은, 열교환기 베이들의 제1열(34)과 열교환기 베이들의 인접하여 평행한 제2열(36):을 포함하는 공냉 열교환기 뱅크(32)를 설계하는 단계를 포함한다. 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 상기 공정은 제1모듈베이스(44)의 제1경계(42)로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도(40)에 열교환기 베이들의 제1열(34)의 제1서브섹션(38)을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 배치는 상기 제1모듈베이스(44)의 복개 섹션(46)을 제공하기 위하여 사용된다. 상기 배치는 상기 생산 트레인(16)에 필요한 구상된 공간을 최소화하고 개선된 순환방식에 의하여 공랭 효율을 개선하기 위하여 사용된다. 이에 더하여, 상기 제1모듈베이스는 공정설비의 선택된 피스(piece)(50)를 탑재하기 위한 비복개 섹션(48)을 포함하기 위한 크기로 설계된다. 상기 설비의 선택된 피스(50)는 순환하는 냉매와 관계된 설비의 회전 피스, 가연성 인벤토리를 가진 설비의 피스, 설비의 긴 리드타임(lead-time) 피스 또는 상기 상승된 정도(40)의 높이보다 더 큰 전체높이를 가진 설비의 피스를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
상기 제1모듈(24)이 상기 생산위치에 설치될 때, 상기 제1모듈 베이스(44)의 제1경계(42)는, 상기 제1서브섹션(38)이 상기 설치된 생산 트레인(16)의 열교환기 베이들의 제1열(34)의 부분을 형성하도록 하기 위하여 위치된다. 이롭게도, 상기 제1모듈 베이스(44)의 상기 비복개 섹션(48)은, 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 복개 섹션(46) 보다 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축(22)으로부터 훨씬 떨어져 위치된다. 이러한 배치를 사용하여, 상기 제1모듈 베이스의 상기 비복개 섹션은, 상기 설비의 선택된 피스들로 가로막히지 않는 상부(overhead)에서의 크레인의 접근 뿐만 아니라, 상기 설비의 선택된 피스들에 대한 건조 또는 유지보수 활동을 더 쉽게 수행할 수 있도록 하는 개선된 측방접근을 허용한다. 상기 복개 섹션 뿐만 아니라 상기 비복개 섹션을 포함하도록 제1모듈 베이스의 크기를 만드는 것은, 상기 설비의 선택된 피스들이 상기 모듈에 설치된 설비들의 최종 피스들이 되도록 허용하는 연동 이익을 갖는 상기 모듈의 덜 과밀된 영역에 상기 설비의 선택된 피스들의 설치 및 위치지정을 허용한다. 상기 복개 섹션 뿐만 아니라 상기 비복개 섹션을 포함하도록 제1모듈 베이스의 크기를 만드는 것은, 또한 공냉 열교환기들과 상기 공냉 열교환기 뱅크의 아래에 설치될 수 없는 다른 타입들의 처리 설비를 포함하는 전체 처리 시스템들이 상기 동일한 모듈 내에 설치될 수 있게 한다. 이는 설비 아이템들과 관계된 것들 사이에서 서로 연결하는 모든 파이프들이 모듈 구성의 부분으로서 완비될 수 있게 하여, 상기 생산위치에서의 파이프워크을 제거하여 종래기술에 비하여 상당한 비용 및 시간 절약을 제공한다.
도 4(a) 및 도 4(b)와 도 5를 참조하면, 상기 공정은 제2모듈베이스(60)의 제1경계(58)로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도(40)에 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제1서브섹션(56)을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 배치는 상기 제2모듈베이스(60)의 복개 섹션(62)을 제공하기 위하여 사용된다. 상기 제2모듈베이스(26)가 상기 생산위치에 설치될 때, 상기 제2모듈베이스(60)의 제1경계(58)는, 상기 제1서브섹션(56)이 상기 설치된 생산 트레인(16)의 열교환기 베이들의 제2열(36)의 부분을 형성하기 위하여 위치된다.
도 4(a), 도 4(b) 및 도 5에 도시된 실시예에서, 상기 제2모듈베이스(60)의 상기 복개 섹션(62)은 적어도 상기 제2모듈베이스의 90%를 포함한다. 도 6에 도시된 다른 실시예에서, 상기 제2모듈베이스(60)는 복개 섹션(62) 및 비복개 섹션(64)를 포함하도록 설계되고 크기를 가진다. 상기 비복개 섹션(64)은 상기 제2모듈베이스(60)에 있는 상기 공정 설비의 선택된 피스(50)를 탑재하기 위하여 제공될 수 있다. 도 6에서 보여지는 바와 같이, 상기 제2모듈이 상기 생산위치에 설치될 때, 상기 제2모듈베이스(60)의 상기 제1경계(58)는, 상기 제1서브섹션(56)이 상기 설치된 생산 트레인(16)의 열교환기 베이들의 제2열(36)의 부분을 형성하기 위하여 위치되어, 그 결과로 상기 제2모듈베이스(60)의 상기 복개 섹션(62)이 상기 설치된 생산 트레인(16)의 상기 종방향축(22)에 가장 가까이 위치하게 되며, 반면에 상기 제2모듈베이스(60)의 상기 비복개 섹션(62)은 상기 설치된 생산 트레인(16)의 종방향축(22)로부터 떨어져 위치된다.
각각의 복수개의 모듈들(14)의 상기 모듈베이스(18)는 일반적으로 직사각형 또는 정사각형 풋프린트를 가질 수 있다. 상기 제1모듈베이스(44)가 두 개의 장변들(68) 및 두 개의 단변들(70)을 포함하는 풋프린트를 가질 때, 상기 제1모듈베이스(44)의 상기 제1경계(42)는, 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 두 개의 장변들(68) 중 하나를 따라 배치될 수도 있고, 또는 다르게 도 7 및 도 8에서 도시된 바와 같이, 상기 제1모듈 베이스(44)의 상기 두 개의 단변들(70) 중 하나를 따라 배치될 수도 있다. 유사한 방식으로, 상기 제2모듈베이스(60)가 두 개의 장변들(72) 및 두 개의 단변들(74)을 포함하는 직사각형의 풋프린트를 가질 때, 상기 제2모듈베이스(60)의 제1경계(58)는 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 상기 두 개의 장변들(72) 중 하나를 따라 배치될 수 있고, 또 다르게는, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1모듈베이스의 상기 두 개의 단변들(74) 중 하나를 따라 배치될 수도 있다. 도 7에 도시된 실시예에서, 상기 제1모듈베이스(44)의 상기 제1경계(42)는 단변(70)을 따라 배치되는 반면에, 상기 제2모듈베이스(60)의 제1경계(58)는 상기 두 개의 장변들(72) 중 하나를 따라 배치된다. 각 실시예에서, 상기 제2모듈베이스(60)의 상기 제1경계(58)는 상기 제1모듈베이스(44)의 상기 제1경계(42)를 향하여 상기 생산위치에 위치된다.
본 발명의 모든 실시예들에서, 상기 공냉 열교환기 뱅크(36)는, 상기 제1모듈(24)이 상기 열교환기 베이들의 제2열(42)로부터 임의의 열교환기를 포함하지 않고, 상기 제2모듈(26)이 상기 열교환기 베이들의 제1열(40)으로부터 임의의 열교환기를 포함하지 않도록 하기 위하여 설계되었다. 이를 도시하기 위하여, 도 9(a)는 두 개의 제1모듈들(24' 및 24"), 두 개의 제2모듈들(26' 및 26") 및 제3모듈(30)을 포함하는 설치된 생산 트레인을 보여준다. 도 9(b)는, 명확하게 하기 위한 목적으로, 밝은 회색으로 음영처리된 상기 열교환기 베이들의 제1열(34) 전체 및 어두운 회색으로 음영처리된 상기 열교환기 베이들의 제2열(36) 전체를 가진 도 9(a)의 설치된 생산 트레인을 보여준다. 유사한 방식으로, 도 9(c)는 명확하게 하기 위한 목적으로, 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 상기 제1서브섹션(38)이 밝은 회색으로 음영처리 된 것을 보여준다. 상기 제2선택역할(duty)을 수행하기 위하여 필요한 상기 열교환기들을 수용하기 위하여 상기 제2모듈베이스(60)에 이용할 수 있는 공간이 불충분할 경우에, 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 상기 제1서브섹션(56)은 상기 제2모듈베이스(60)에 배치되고 반면에 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제2서브섹션(76)은 인접한 제3모듈(30)에 위치한다. 일 예로서, 상기 제2모듈은 상기 복수개의 제2열교환기들(56)에 포함되는 많은 수의 열교환기들을 필요로 하는 프로판 응축기 모듈이 될 수 있다. 도 9(c)는, 명확하게 하기 위한 목적으로, 어두운 회색으로 음영처리된 상기 열교환기 베이들(36)의 제1서브섹션(56) 및 제2서브섹션(76)을 보여준다. 도 9(a) 및 도 9(b)에서, 상기 제1모듈(24')는 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제1서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 제1서브섹션을 포함하는 것이 명백하다.
도 7을 참조하면, 상기 공정은 상기 제3모듈베이스(82)에 있는 상기 제3모듈(30)의 제3선택된 기능과 작동적으로 관계된 복수개의 제3모듈 열교환기들(80)을 배치하는 단계를 포함한다. 복수개의 제3모듈 열교환기들(80)은 열교환기 베이들의 제1열(34)의 제2섹션(84)과 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제2섹션(76)을 포함한다. 복수개의 제3모듈 열교환기들은 상기 제3모듈베이스(82)의 복개 섹션(86)을 제공하기 위하여 제3모듈베이스(82)로부터 수직으로 벗어나 있는 상승된 정도(40)에 배치되어 있다. 이 실시예에서, 상기 제3모듈 베이스(82)는 상기 복수개의 제3모듈 열교환기들(80)이 충분히 복개된 제3모듈을 형성하기 위하여 상기 제3모듈 베이스의 적어도 90%를 복개한다. 도 7에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 상기 제3모듈(30)은 열교환기 베이들의 상기 제1 및 제2열들의 섹션들을 포함한다. 도 8에 도시된 실시예에서, 상기 제3모듈은 도시된 두 개의 제3모듈들(30' 및 30")을 가진 복수개의 제3모듈들 중 하나이다. 각각의 상기 제3모듈들(30' 및 30")은 상기 열교환기 베이들의 제1 및 제2열들의 섹션들을 포함한다. 상기 제3모듈들 중 하나(30')는 상기 설치된 생산 트레인(16)의 제1끝단(88)에 배치되고 상기 다른 제3모듈(30")은 상기 설치된 생산 트레인(16)의 제2끝단(90)에 배치된다.
본 발명의 상기 공정은 상기 생산위치로 수송되기 전에 건조위치에서 복수개의 모듈들 중 적어도 하나를 건조하거나 조립위치에서 복수개의 모듈들 중 적어도 하나를 조립하고, 상기 건조위치 또는 조립위치에서 확인 목적으로 적어도 하나의 모듈을 시험하는 것을 허용한다. 각 모듈 내에서, 상기 모듈들이 건조위치 또는 조립위치에서 상기 생산위치로 전달될 때, 그 모듈에 부여된 미리 결정된 기능을 수행하기 위하여 필요한 설비의 피스들이, 완료하는데 필요한 연결을 최소화하기 위하여 모듈들 사이의 경계면들을 최소화하도록 배치된다. 이러한 방식으로, 모듈은 필수적으로 독립적일 수 있고, 상기 생산위치로 수송되기 전에 건조위치 또는 조립위치에서, 루프체크(loop check) 및 취역(commissioning )을 위해 상기 모듈이 스위치되도록 하는 임시제어시스템을 구비할 수 있다. 상기 생산위치에 도착하는 즉시, 연결 시간을 더 줄이기 위하여 모듈간 통신 및 제어를 위해 무선 제어가 사용될 수 있다. 모듈들 간의 상호접속 하는 파이프 런(pipe run)의 길이를 최소화하는 것이 중요한 생산위치에서는, 상기 복수개의 모듈들은 가능한 한 가까이 간격을 두지만, 반면에 모듈들 사이에서 상호접속들을 연결하기 위한 생산위치에서는 충분한 공간을 허용한다.
또 다른 실시예들이, 유사 참조번호가 유사 부분들을 가리키는 도 10 내지 도 19에 도시되어 있다. 도 10, 도 11, 및 도 12에 도시된 각각의 실시예들에서, 상기 제1모듈은 단지 일 예에 의하여 도시된 두 개의 제1모듈들(24' 및 24")을 가진 복수개의 제1모듈들 중 하나이다. 상기 제2모듈은 유사하게 단지 일 예로서 도시된 두 개의 제2모듈들(26' 및 26")과 단지 하나의 제3모듈(30)을 가진 복수개의 제2모듈들 중 하나이다. 도 11에서, 모든 제1모듈들 및 모든 제2모듈들은 복개 섹션들과 비복개 섹션들을 포함하지만, 도 10에서는 복수개의 제2모듈들(26') 중 하나는 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션에 의하여 완전히 복개된다. 도 12는 인접한 상기 제1 및 제2모듈들의 모듈베이스들이 상기 설치된 생산 트레인의 종방향축을 따라 서로에 대하여 상대적으로 벗어나 있을 수도 있다.
상기 열교환기 베이들의 제1열의 또는 상기 열교환기 베이들의 제2열 하나 또는 둘 다는 도 5 내지 도 12에서 도시된 바와 같이 일렬로 배치되는 것이 바람직하지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 도 13에 도시된 실시예에서, 참조번호(35)로 붙여진 화살표에 의해 가리켜지는 열교환기 베이들의 제1열(34)은 비선형이고, 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)은 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 상기 제1서브섹션(56)으로 완전히 구성된다. 도 14에 도시된 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 상기 제1서브섹션(38)은 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)이다. 다시 말하면, 상기 열교환기 베이들의 제1열(34) 전체는 상기 제1모듈 베이스(44)에 구비된다.
도 15 및 도 16에 도시된 실시예들에서, 상기 설치된 생산 트레인(16)은 하나의 제1모듈(24), 하나의 제2모듈(26), 하나의 제3모듈(30), 제4모듈(92) 및 제5모듈(94)을 포함한다. 각각의 제3, 제4 및 제5 모듈들은 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 서브섹션 및 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 서브섹션을 포함하도록 설계되었다. 도 15에 도시된 실시예에서, 제4모듈 및 제5모듈 둘다 복개 섹션(96) 및 비복개 섹션(98)을 포함한다. 각 비복개 섹션(98)은 상기에 기술된 바와 유사한 방법으로 설비(50)의 하나 이상의 선택된 피스들을 탑재하기 위하여 제공된다. 도 16에 도시된 실시예에서, 제4모듈 및 제5모듈 둘다 복개 섹션(96) 및 두 개의 비복개 섹션들(98' 및 98")을 포함한다. 각 비복개 섹션(98)은 상기에 기술된 바와 유사한 방법으로 설비(50)의 하나 이상의 선택된 피스들을 탑재하기 위하여 제공된다.
도 17에 도시된 실시예는 하나의 제1모듈(24), 두 개의 제2모듈들(26' 및 26"), 하나의 제3모듈(30), 하나의 제4모듈(92) 및 하나의 제5모듈(94)을 보여준다. 도 18에 도시된 실시예는 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 하나의 제1모듈(24), 하나의 충분히 복개된 제2모듈(26) 및 두 개의 충분히 복개된 제3모듈(30' 및 30")을 보여준다. 도 19에서 도시된 실시예는 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 하나의 제1모듈(24), 복개 섹션 및 비복개 섹션을 가진 하나의 제2모듈(26) 및 두 개의 충분히 복개된 제3모듈들(30' 및 30")을 보여준다. 다른 모든 실시예들에서 그러하듯이, 상기 제1모듈(24)은, 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제1서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제1열(36)의 제1서브섹션을 포함하며, 상기 제2모듈(26)은 상기 열교환기 베이들의 제1열(36)의 섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제1서브섹션을 포함한다.
도 20에 도시된 실시예들에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 제1서브섹션(38)은 상기 제1모듈 베이스(44)의 제1경계(42)를 지나 외향으로 연장되도록 배치된다. 이러한 배치를 사용하여, 상기 제1모듈 베이스(44)의 제1경계(42)가 상기 설치된 생산 트레인(16)을 형성하기 위하여 상기 제2모듈 베이스(60)의 제1경계(58)를 향하여 위치될 때, 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 제1서브섹션(38)은 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제1서브섹션(56)에 인접하지만, 반면에 상기 제1모듈 베이스(44)와 상기 제2모듈 베이스(60) 사이에 갭(97)을 둔다. 도 21에 도시된 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제1서브섹션(56)은, 상기 갭(97)을 형성하기 위하여 상기 제2모듈 베이스(60)의 제1경계(58)를 지나 외향으로 연장되도록 배치된다. 도 22에 도시된 실시예에서, 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 제1서브섹션(38)은 상기 제1모듈 베이스(44)의 제1경계(42)를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제1서브섹션(56)은 상기 갭(97)을 형성하기 위하여 상기 제2모듈 베이스(60)의 제1경계(58)를 지나 외향으로 연장되도록 배치된다. 이롭게도, 상기 갭(97)은, 그 위에 위치한 모듈을 갖지 않고 상기 설치된 생산 트레인(16) 내부에 도달하는, 일 예로 전기 배선들과 같은 지중설비들(99)을 위한 공간을 제공한다.
LNG의 생산을 위한 상기 생산 트레인(16)의 사용의 일 예는, 지금부터 단지 일 예로서, 도 11을 참조하여 기술된다. 일반적 용어들로서, 천연가스 스트림을 액화시키기 위한 공정은 다음의 단계들을 포함한다:
i) 전처리된 천연가스 스트림을 생산하기 위하여 전처리 모듈(100)에서 천연가스 공급 스트림을 전처리하는 단계;
ii) 전처리된 가스 스트림 및 그 안에 압축된 제1냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 제1냉매 압축 모듈(102)에서 상기 전처리된 천연가스 스트림을 예냉하는 단계;
iii) 단계 ii)로의 재활용을 위해 압축된 제1냉매 스트림을 생산하기 위하여 제1냉매 응축기 모듈(104)에서 상기 제1냉매 증기 스트림을 응축하는 단계;
iv) 액화 천연가스 생산물 스트림 및 제2냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매와 간접 열교환을 통하여 액화모듈(108)과 작동적으로 관계된 메인 극저온 열교환기(106)에서 상기 예냉된 가스 스트림을 더 냉각시키는 단계;
v) 단계 iv)로의 재활용을 위해 압축된 제2냉매 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매 압축 모듈(110)에서 상기 제2냉매 증기 스트림을 압축하는 단계.
도 11을 참조하면, 상기 생산 트레인(16)은 하기의 모듈들을 포함한다:
a) 전처리 모듈(100);
b) 제1냉매 압축모듈(102), 즉 본 실시예에서, 프로판 압축모듈;
c) 제1냉매 응축기 모듈(104), 즉 본 실시예에서, 프로판 응축기 모듈;
d) 액화 모듈(108); 및
e) 제2냉매 압축모듈(110), 즉 본 실시예에서, 혼합된 냉매(MR) 압축 모듈.
단지 비교의 목적으로, 종래 기술의 생산 트레인에 상응하는 모듈들은 도 2(a)에 참조번호 100, 102, 104, 108 및 110으로 표시되어 있다.
도 11을 참조하여 지금부터 기술되는 본 발명의 실시예에서, 상기 제1냉매는 프로판이지만 반면에 상기 제2냉매는, 단지 일예로서, 혼합된 냉매 탄화수소 혼합물이다. 이러한 타입의 공정은 예냉된 혼합 냉매 프로판 또는 C3MR 공정으로서 알려져 있는데, 이는 전 세계에서 생산되는 대부분의 LNG 생산에 사용되며, 여기에서 더 논의되지는 않으나, 기술 분야에서 숙련된 자에게 잘 알려진 것으로 간주되는 공정이다. 상기 제1냉매로서 프로판을 사용할 때, 프로판 증기는 매우 가연성이기 때문에 프로판이 새지 않는 것을 확인하는 주의를 요한다. 본 발명의 상기 공정을 사용하여, 프로판 압축을 위해 필요한 공정 설비는 사전 취역 및 해당 모듈- 즉 건조위치 또는 조립위치에서 상기 압축기를 통과하는 유체를 순환시키기 위하여 필요한 모든 부속설비들을 가진 모듈의 취역을 용이하게 하기 위하여 프로판 압축 모듈 내에서 함께 그룹된다. 더 안전하게 개선시키기 위하여, 상기 프로판 압축 회로와 관계된 상기 메인 회전 설비는, 상기 상승된 정도에 배치된 복수개의 열교환기들 아래보다는 복수개의 모듈들 중 하나의 비복개 섹션에 위치한다.
도 11에 도시된 실시예에서, 상기 전처리 모듈(100)은 제1모듈(24')이고, 상기 제1냉각 압축모듈(102)은 제2모듈(26')이며, 상기 제1냉매 응축기 모듈(104)은 제3모듈(30)이다. 이에 더하여, 상기 액화모듈(108)은 제1모듈(24")이고 상기 제2냉매 압축모듈(110)은 제2모듈(26")이다. 건조 일정 측면에서, 상기 압축기들은 긴 리드 아이템(long lead items)이다. 본 실시예는, 상기 제1냉매 압축모듈(102)의 설치를 기다릴 필요없이, 상기 생산위치(12)에서 상기 전처리 모듈(100) 및 제1냉매 응축기 모듈(104)이 설치되는 것을 허용한다. 유사한 방식으로, 상기 액화모듈(108)은 상기 제2냉매 압축모듈(110)의 설치를 기다릴 필요없이 상기 생산위치(12)에 설치될 수 있다.
이러한 배치는, 상기 제1냉매가 상기 전처리 모듈(100)을 가로질러 파이프로 수송될 필요없이, 상기 제1냉매 압축모듈(102)과 상기 제1냉매 응축기 모듈(104) 사이에서 직접 유체 교환을 허용한다. 이러한 배치는 상기 제2냉매 압축 모듈(110) 및 상기 제1냉매 응축기 모듈(104) 사이에서 직접 유체교환을 허용한다. 이와 같이, 상기 제2냉매가 상기 제1냉매 압축모듈(102)의 내부에서의 또는 인접한 열교환기들 내에서 상기 제1냉매에 의하여 냉각되도록 하기 위하여, 상기 제1냉매 응축기 모듈(104)과 상기 액화 모듈(108)을 둘 다 통과하기 보다는, 하나의 중간 모듈, 즉 제1냉매 응축기 모듈(104)을 통과하기만 하면 된다. 이는 도 2(a)에 도시된 종래 기술과 비교되는 본 발명의 장점이다. 이러한 배치는 상기 액화모듈(108)과 상기 LNG 트레인들의 끝단 사이에서 직접 유체 교환을 더 허용하여, 이로부터 상기 LNG는 LNG 저장탱크로 파이프를 통하여 수송될 것이다. 이와 같이 상기 LNG 생산물 스트림은 상기 제2냉매 압축 모듈(110)을 통과할 필요가 없다. 이는 도 2(a)에 도시된 종래기술과 비교되는 본 발명의 장점이다.
도 11에 도시된 배치는, 선택된 파이프워크(120)의 섹션이 상기 생산위치(12)에서 더 적은 연결들로 완성되도록 상기 설치된 생산 트레인(16)의 길이를 따라갈 수 있게 해준다. 일 예로서, 미처리 공급 가스는 상기 생산 트레인(16)의 제1끝단(88)을 향하여 위치한 상기 가스 전처리 모듈(100)로 파이프를 통하여 수송되어야 한다. 만일 상기 메인 플랜트 파이프랙(piperack; 122)과의 상호접속들이 상기 설치된 생산 트레인(16)의 제2반대 끝단(90)에 생기면, 상기 미처리 공급 가스 파이프 작업(120)은 단지 두 개의 관계없는 모듈들(108 및 104)만을 통과하여 횡단하기만 하면 된다. 반면에, 도 2(a)에 도시된 종래 기술 배치를 사용하면, 상기 과정은 4개의 관계없는 모듈들(110, 108, 104 및 102)을 통과하여야 할 것이다. 직접적인 현장 노동 절감 이외에도, 모듈들을 통과하기 위한 관계없는 파이프들의 수요를 줄이는 것은 설계 공정의 기간을 단축하는데 도움이 된다. 상기 복수개의 모듈들의 배치는, 관계없는 점검들에 대한 부가적인 세부사항들을 기다릴 필요없이, 진척되고 완성될 수 있다.
도 11에 도시된 실시예에서, 상기 전처리 모듈은 두 개의 제2모듈(24')들 중 하나이고, 상기 제1모듈 베이스(44)는 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 제1서브섹션(38)을 탑재하기 위한 복개 섹션(46) 및, 산성가스 제거 유닛 기둥(column)과 그에 관계된 녹아웃(knock-out) 선박 및 펌프들 및/또는 하나 이상의 분자체(molecular sieve) 탈수 선박들과 같은, 하나 이상의 공정 설비의 선택된 피스들을 탑재하기 위한 비복개 섹션(48)을 포함하기 위한 크기가 된다.
도 11에 도시된 실시예에서, 상기 제1냉매 압축모듈(102)은 두 개의 제2모듈들(26')중 하나이다. 상기 제2모듈 베이스(60)는 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 상기 제1서브섹션(56)을 탑재하기 위한 복개 섹션 및, 하나 이상의 제1냉매 압축기들과 같은 공정 설비의 선택된 피스(50')를 탑재하기 위한 복개 섹션(64)를 포함하기 위한 크기가 된다.
도 11에 도시된 실시예에서, 상기 제1냉매 응축기 모듈(104)은, 상기 모듈이 상기 다른 모듈들과 비교하여 상기 복수개의 제3모듈 열교환기들(80)에 포함되도록 비교적 많은 수의 열교환기들을 필요로 하기 때문에, 제3모듈(30)이다. 이러한 실시예들에서, 제1냉매 응축기 모듈(104)은, 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 제2서브섹션(84) 및 상기 열교환기 베이들의 제2열(36)의 제2서브섹션(76)을 포함하기 위한 그 요건을 수용하기 위하여 상기 설치된 생산 트레인(16)의 상기 종방향 축(22)과 정렬된다. 상기 제1냉매 응축기 모듈(104)은, 상기 설치된 생산 트레인 내에 가열 목적의 스팀 또는, 가열 또는 냉각 목적의 물과 같은 불연성 인벤토리들이 들어있는 시설들을 포함할 수 있다. 이러한 시설들을 필요로 하는 상기 복수개의 플랜트 설비는 잠재적인 누출에 의한 심각한 안전 위험들 없이 상기 제1냉매 응축기 아래에 탑재될 수도 있다.
도 11에 도시된 실시예에서, 상기 액화모듈(108)은 두 개의 제1모듈들(24") 중 하나이다. 상기 공정은, 크기 및 무게, 배달 일정에 때문에 그리고/또는 수송동안 손상 가능성을 완화시키기 위하여 상기 액화모듈(108)에 인접하여 상기 메인 극저온 열교환기(106) 오프-모듈을 위치시키는 단계를 포함할 수도 있다. 다르게는, 상기 메인 극저온 열교환기(106)는 상기 제1모듈 베이스(44)의 상기 비복개 섹션(48")에 위치될 수 있다. 상기 메인 극저온 열교환기와 작동적으로 관계된 정적 설비 및 펌프들은, 상호접속하는 파이프 런을 최소화 하기 위하여 상기 메인 극저온 열교환기와 같이 상기 열교환기 뱅크의 동일한 측에 있는 상기 액화모듈(108)에 위치된다. 필요하다면, 엔드-플래시 가스(end-flash gas) 압축, 질소 및 헬륨 제거와 관계된 설비(50")는, 상기 액화모듈(108)의 상기 비복개 섹션(48")에 또한 위치될 수도 있다. 엔드-플래시 가스 압축 시스템(107)은, 매우 적은 열교환기들만을 필요로 하며, 결과적으로 상기 액화모듈(104)이 다른 시스템과 작동적으로 관계된 부가적인 열교환기들을 위한 공간을 갖는다.
부가적인 공간을 필요로 하는 선택기능은 상기 제1냉매 응축기이고, 이는 상기 제1냉매 응축기 모듈(104)과 직접 접촉된 상기 액화모듈(108)을 위치시키는 것을 이롭게 한다. 필요하다면, 상기 제1냉매 응축기 모듈(104)과 작동적으로 관계된 열교환기들을 포함하는 상기 열교환기 베이들의 제1열(34)의 상기 제2서브섹션(84)은 상기 인접한 액화모듈(108)의 상기 모듈베이스(44")를 부분적으로 복개하도록 가로질러 걸쳐질 수 있다.
상기 제2압축 모듈(110)은 상기 두 개의 제2모듈들(26")중 하나이다. 상기 제2압축 모듈은, 상기 모듈 베이스에 배치된 가스 터빈, 압축기, 상호접속 하는 파이프워크, 폐열 회수 및 재활용 밸브들을 포함하는 이 모듈의 기능적인 요건을 수행하기 위해 필요한 상기 모든 공정 설비를 포함한다. 상기 제2압축 모듈과 작동적으로 관계된 복수개의 열교환기들은, 상기 제2냉매 압축기들을 위해 필요한 사후냉각 및 중간냉각을 제공한다. 이 실시예에서, 상기 제2압축 모듈(110)은 하나 이상의 냉매 압축기들(113)을 수용하기 위한 충분한 크기의 비복개 섹션(64")을 포함한다.
각 모듈은, 상기 메인 탄화수소 인벤토리들 및 모든 회전 설비가 상기 상승된 열교환기 뱅크의 아래가 아닌 상기 모듈들의 비복개 섹션들 상에 위치되는 것을 보장하기 위하여 설계되었다. 이는 유지를 위한 적절한 접근을 허용하고, 상기 긴 리드 아이템들이 건조 순서에서 나중에 상기 모듈들에 결합되는 것을 허용한다. 상당히 줄어든 탄화수소 인벤토리는 누출의 결과를 처리하기 쉽도록 하는 방식으로 개선된 안전을 제공한다. 이에 더하여, 본 발명의 상기 생산 트레인의 전체 배치는, 스케일의 경제성에 따른 종래기술 처리방법을 도입하기 보다는 모듈화에 적합하도록 선택된 작고 컴팩트한 설비를 구비하여, 모듈화를 위해 설계된다. 대신에, 제한된 크기 및 무게의 모듈들 내부에 더 많은 아이템들을 맞추어 넣을 수 있게 하기 위하여 좀 더 작고 좀 더 집약된 설비가 선택되었다. 모듈화 하기 더 쉬운 작고 더 집약된 설비 선택의 일 예는 상기 메인 냉매 가스 터빈들이다. 이 작업의 출발점은 실제 크기의 모듈들에 완전히 통합될 수 있는 작고 좀 더 효율적인 공기-유도 가스 터빈들을 이용하는 것이었다. 공기-유도 가스 터빈들은 상기 모듈들에 통합되어, 각 압축 시스템의 모든 요소들로 완성된다. 이는 실제로 전체 모듈 크기/무게를 유지하면서 상기 생산위치에서 스틱빌트 되어야 하기 보다는 건조위치에서 건조되도록 하기 위하여 복잡하고, 큰 직경의 압축기 흡입 및 분배 라인들을 허용한다. 더 작은 유닛들을 사용하고, 상기 동일 모듈에 통합된 상기 가스터빈 및 압축기들을 유지하는 것은, 현장에서 연결들의 수를 최소화하고, 상기 압축 시스템을 상기 건조위치 또는 조립위치에서 질소 시험가동 단계까지 완전히 테스트하는 것을 가능하게 한다. 상기 건조위치 또는 조립위치에서 취역 및 테스트하는 추가적 단계는 상기 생산 현장에서 상당히 높은 강도의 노동으로 이루어져야 했던 많은 양의 운반 작업을 줄이는 데 있어서 이롭다. 상기 공기-유도 가스 터빈들의 가변 속도 성향은 상기 압축기의 시동을 단순하게 하고 냉매를 감압할 필요가 없게 한다. 종래 기술의 LNG 트레인들에서 사용되는 가스 터빈들을 위한 시동기/헬퍼모터(helper motor)들의 필요를 없애는 것은 또한 모듈화된 LNG 트레인의 최대 전력 요구치를 또한 상당히 줄여주어 상기 모듈의 크기를 작게 하는데 도움이 된다.
상기 생산위치는, 오직 상기 열교환기 뱅크가 공냉 열교환기 뱅크라는 조건에서, 연안, 부유설비의 근해, 고정 설비 상의 근해, 또는 바지에 탑재된 또는 지상 설비가 될 수 있다. 일 예로서, 상기 모듈들은, 해저 파이프라인을 통하여 상기 생산위치로 공급되는 가스의 통합 LNG 저장, 하역 및 증발 가스 재액화 기능을 구비한 철강 또는 콘크리트 중력 기반 구조물들을 사용하여 부유될 수 있다. 상기 LNG 플랜트는 만일 필요하다면, 생성물 정화 단계들(헬륨 제거, 질소 제거) 및 비-메탄 생산물 생산 단계들(탈-에탄화, 탈-프로판화, 황 회수)와 같은 선택적 처리 단계들을 더 포함할 수도 있다. 상기 천연가스 공급 스트림은 천연가스 또는 석유 리저버에서 생산되고 획득될 수 있다. 대안으로서, 상기 천연가스 공급 스트림은, 메탄이 합성가스로부터 생산될 수 있는 Fisher-Tropsch 공정과 같은 합성 소스를 또한 포함하는 다른 소스에서 또한 획득될 수 있다.
여기에 다수의 선행기술 문헌이 참조되었다 하더라도 이러한 참조가 호주 또는 어떤 다른 나라에서 이들 문헌이 속하는 기술분야의 공통의 일반적인 지식을 형성한다는 것을 인정하는 것이 아니라는 것이 명백히 이해되어야 할 것이다. 후술하는 본 발명의 요약, 설명 및 청구범위에서, 언어나 필요한 내용을 표현하기 때문에 문맥이 다르게 요구하는 경우를 제외하고, "포함하는" 및 "포함하다" 또는 "포함하고 있는"과 같은 변형들의 단어는 포괄적인 의미, 즉 기술된 특징들의 존재를 특정하며, 본 발명의 다양한 실시예들에 있는 추가적인 특징들의 존재 혹은 추가를 배제하는 것은 아니다.

Claims (59)

  1. 생산위치에서 액화 천연가스의 생산물 스트림을 생산하기 위한 액화 천연가스 플랜트 설계 방법으로서,
    a) 설치된 생산 트레인을 형성하기 위하여 생산위치에서 설치를 위한 복수개의 모듈들을 설계하는 단계로서, 여기서 각 모듈은 액화 천연가스 생산과 관계된 선택기능과 관계된 복수개의 플랜트 설비를 탑재하기 위한 모듈 베이스를 구비하고, 상기 선택기능은 상기 모듈에 관계되고, 상기 복수개의 모듈들은 제1선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제1모듈 및 제2선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제2모듈을 포함하는, 단계와;
    (b) 상기 설치된 생산 트레인을 위한 공냉 열교환기 뱅크를 설계하는 단계로서, 여기서 상기 열교환기 뱅크는: 공냉 열교환기 베이(bay)들의 제1열 및 인접하여 평행한 공냉 열교환기 베이들의 제2열을 구비하는, 단계와;
    (c) 제1모듈베이스의 복개 섹션을 형성하기 위하여 상기 제1모듈베이스의 제1경계로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션을 배치하는 단계로서, 여기서 상기 제1모듈베이스는 공정 설비의 선택된 피스(piece)를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하도록 설계 및 크기 조정되며, 상기 제1모듈은 상기 열교환기 베이들의 제2열의 서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션을 포함하는, 단계와;
    (d) 제2모듈베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제2모듈베이스의 제1경계로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션을 배치하는 단계로서, 여기서 상기 제2모듈은 상기 열교환기 베이들의 제1열의 서브섹션을 포함하지 않고, 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션을 포함하며 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션의 상승된 정도는 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션의 상승된 정도와 동일한, 단계와;
    (e) 상기 제2모듈베이스의 제1경계를 상기 제1모듈베이스의 제1경계를 향하여 상기 생산위치에 위치시키는, 단계;
    를 포함하는 액화 천연가스 플랜트 설계방법
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    공정 설비의 선택된 피스를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하도록 상기 제2모듈베이스의 크기를 만드는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1모듈 또는 상기 제 2모듈 상의 상기 설비의 선택된 피스(piece)는; 순환하는 냉매와 관계된 설비의 회전 피스, 가연성 인벤토리(inventory)를 가진 설비의 피스, 설비의 긴 리드타임 피스, 또는 상기 상승된 정도의 높이보다 더 큰 전체높이를 갖는 설비의 피스인 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제1모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 장변들 중 하나를 따라 배치되는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제2모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 장변들 중 하나를 따라 배치되는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제1모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 단변들 중 하나를 따라 배치되는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제2모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 단변들 중 하나를 따라 배치되는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1 또는 제2열의 제2서브섹션은 인접한 모듈에 위치되는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1모듈은 상기 복수개의 제1모듈들 중 하나인 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2모듈은 상기 복수개의 제2모듈들 중 하나인 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    건조위치에서 상기 복수개의 모듈들 중 적어도 하나를 건조하는 단계 또는 상기 생산위치로 수송하기 전에 조립위치에서 복수개의 모듈들 중 적어도 하나를 조립하는 단계, 및 상기 건조위치 또는 조립위치에서 확인 목적으로 적어도 하나의 모듈을 시험하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 설치된 생산 트레인은 상기 설치된 생산 트레인의 제1끝단에서 상기 설치된 생산 트레인의 제2끝단으로 연장되는 종방향 축을 갖고, 상기 열교환기 베이들의 제1열은 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축에 대하여 평행하거나 또는 수직한 직선을 이루어 배치되는 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 설치된 생산 트레인은 상기 설치된 생산 트레인의 제1끝단에서 상기 설치된 생산 트레인의 제2끝단으로 연장되는 종방향 축을 갖고, 상기 열교환기 베이들의 제2열은 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축에 대하여 평행하거나 또는 수직한 직선을 이루어 배치되는 방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 열교환기 베이들의 제1열인 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 열교환기 베이들의 제2열인 방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 제1모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 단계(d) 동안에 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성되는 방법.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 단계(d) 동안에 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성되는 방법.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션 및 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 단계(d) 동안에 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성되는 방법.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1열의 부분 및 상기 열교환기 베이들의 제2열의 부분을 형성하기 위하여 제3모듈 베이스 상의 제3선택기능과 작동적으로 관계된 복수개의 제3모듈 열교환기들을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수개의 제3모듈 열교환기들은 상기 제3모듈 베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제3모듈 베이스로부터 수직으로 벗어난 상승된 정도에 배치되는 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 복수개의 제3모듈 열교환기들이 충분히 복개된 제3모듈을 형성하기 위하여 상기 제3모듈의 적어도 90%를 복개하도록 상기 제3모듈 베이스의 크기를 만드는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 청구항 20 내지 21 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제3모듈은 복수개의 제3모듈들 중 하나인 방법.
  23. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는, 전처리된 천연가스 스트림을 생산하기 위하여 천연가스 공급 스트림으로부터 오염물질들을 제거하기 위한 전처리 모듈인 방법.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는 예냉 가스 스트림 및 제1냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 전처리된 천연가스 스트림을 예냉하기 위한 제1냉매 응축기 모듈인 방법.
  25. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는 제1냉매 응축기 모듈로의 재활용을 위한 압축된 제1냉매 스트림을 생산하기 위하여 제1냉매 증기 스트림을 압축을 위한 제1냉매 압축모듈인 방법.
  26. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는 액화 천연가스 생산물 스트림 및 제2냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매와 간접적 열교환을 통하여 예냉가스 스트림을 더 냉각시키기 위한 메인 극저온 열교환기와 작동적으로 관계된 액화 모듈인 방법.
  27. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는 메인 극저온 열교환기로의 재활용을 위한 압축된 제2냉매 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매 증기 스트림을 압축하기 위한 제2냉매 압축 모듈인 방법.
  28. 청구항 24 내지 25 중 어느 하나의 항에 있어서,
    압축된 상기 제1냉매 스트림은 압축된 프로판 또는 질소 스트림인 방법.
  29. 청구항 26 내지 27 중 어느 하나의 항에 있어서,
    압축된 상기 제2냉매 스트림은 압축된 혼합 냉매 탄화수소 혼합물 또는 질소 스트림인 방법.
  30. 청구항 1에 있어서,
    상기 생산위치는 연안, 부유설비 상의 근해, 고정 설비 상의 근해, 바지에 탑재된 또는 지상 설비인 방법.
  31. 생산위치에서 액화 천연가스의 생산물 스트림을 생산하기 위한 액화 천연가스 생산 플랜트로서, 다음을 포함하는 생산 플랜트 :
    설치된 생산 트레인을 형성하기 위하여 생산위치에서 설치를 위하여 설계된 한 복수개의 모듈들, 여기서 각 모듈은 액화 천연가스 생산과 관계된 선택기능과 관계된 복수개의 플랜트 설비를 탑재하기 위한 모듈 베이스를 갖고, 상기 선택기능은 상기 모듈에 관계되고, 상기 복수개의 모듈들은 제1선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제1모듈 및 제2선택기능을 수행하기 위하여 부여된 제2모듈을 포함하며;
    상기 설치된 생산 트레인을 위하여 설계된 공냉 열교환기 뱅크, 여기서 상기 열교환기 뱅크는: 공냉 열교환기 베이(bay)들의 제1열 및 인접하여 평행한 공냉 열교환기 베이들의 제2열을 포함하며;
    제1모듈베이스의 복개 섹션을 형성하기 위하여 상기 제1모듈베이스의 제1경계로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 배치된 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션, 여기서 상기 제1모듈베이스는 공정 설비의 선택된 피스(piece)를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하도록 설계되고 크기를 가지며, 상기 제1모듈은 상기 열교환기 베이들의 제2열의 서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션을 포함하며;
    제2모듈베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제2모듈베이스의 제1경계로부터 수직으로 벗어나고 그를 향한 상승된 정도로 배치된 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션, 여기서 상기 제2모듈은 상기 열교환기 베이들의 제1열의 서브섹션을 포함하지 않고 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션을 포함하고, 상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션의 상기 상승된 정도는 상기 열교환기 베이들의 상기 제2열의 상기 제1서브섹션의 상기 상승된 정도와 동일하며,
    상기 제1모듈베이스의 제1경계를 향하여 상기 생산위치에 위치된 상기 제2모듈베이스의 제1경계.
  32. 삭제
  33. 청구항 31에 있어서,
    상기 제2모듈베이스는 공정 설비의 선택된 피스를 탑재하기 위한 비복개 섹션을 포함하는 크기를 가지는 생산 플랜트.
  34. 청구항 31에 있어서,
    상기 제1모듈 또는 상기 제2모듈 상의 상기 설비의 선택된 피스(piece)는; 순환하는 냉매와 관계된 설비의 회전 피스, 가연성 인벤토리(inventory)를 가진 설비의 피스, 설비의 긴 리드타임 피스 또는 상기 상승된 정도의 높이보다 더 큰 전체높이를 갖는 설비의 피스인 생산 플랜트.
  35. 청구항 31에 있어서,
    상기 제1모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제1모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 장변들 중 하나를 따라 배치되는 생산 플랜트.
  36. 청구항 31에 있어서,
    상기 제2모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제2모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 장변들 중 하나를 따라 배치되는 생산 플랜트.
  37. 청구항 31에 있어서,
    상기 제1모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제1모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 단변들 중 하나를 따라 배치되는 생산 플랜트.
  38. 청구항 31에 있어서,
    상기 제2모듈베이스는 두 개의 장변들 및 두 개의 단변들을 포함하는 직사각형 풋프린트(footprint)를 갖고, 상기 제2모듈베이스의 제1경계는 상기 두 개의 단변들 중 하나를 따라 배치되는 생산 플랜트.
  39. 청구항 31에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1 또는 제2열의 제2서브섹션은 인접한 모듈에 위치되는 생산 플랜트.
  40. 청구항 31에 있어서,
    상기 제1모듈은 상기 복수개의 제1모듈들 중 하나인 생산 플랜트.
  41. 청구항 31에 있어서,
    상기 제2모듈은 상기 복수개의 제2모듈들 중 하나인 생산 플랜트.
  42. 청구항 31에 있어서,
    상기 설치된 생산 트레인은 상기 설치된 생산 트레인의 제1끝단에서 상기 설치된 생산 트레인의 제2끝단으로 연장되는 종방향 축을 갖고, 상기 열교환기 베이들의 제1열은 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축에 대하여 평행하거나 또는 수직한 직선을 이루어 배치되는 생산 플랜트.
  43. 청구항 31에 있어서,
    상기 설치된 생산 트레인은 상기 설치된 생산 트레인의 제1끝단에서 상기 설치된 생산 트레인의 제2끝단으로 연장되는 종방향 축을 갖고, 상기 열교환기 베이들의 제2열은 상기 설치된 생산 트레인의 종방향 축에 대하여 평행하거나 또는 수직한 직선을 이루어 배치되는 생산 플랜트.
  44. 청구항 31에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 열교환기 베이들의 제1열인 생산 플랜트.
  45. 청구항 31에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 열교환기 베이들의 제2열인 생산 플랜트.
  46. 청구항 31에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션은 상기 제1모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성되는 생산 플랜트.
  47. 청구항 31에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성되는 생산 플랜트.
  48. 청구항 31에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1열의 제1서브섹션 및 상기 열교환기 베이들의 제2열의 제1서브섹션은 상기 제2모듈 베이스의 제1경계를 지나 외향으로 연장되도록 배치되고, 단계(d) 동안에 상기 제1모듈 베이스와 상기 제2모듈 베이스 사이에서 갭이 형성되는 생산 플랜트.
  49. 청구항 31에 있어서,
    상기 열교환기 베이들의 제1열의 부분 및 상기 열교환기 베이들의 제2열의 부분을 형성하기 위하여 제3모듈 베이스 상에 배치되며 제3선택기능과 작동적으로 관계된 복수개의 제3모듈 열교환기들을 더 포함하고, 상기 복수개의 제3모듈 열교환기들은 상기 제3모듈 베이스의 복개 섹션을 제공하기 위하여 상기 제3모듈 베이스로부터 수직으로 벗어난 상승된 정도에 배치되는 생산 플랜트.
  50. 청구항 49에 있어서,
    상기 복수개의 제3모듈 열교환기들이 충분히 복개된 제3모듈을 형성하기 위하여 상기 제3모듈의 적어도 90%를 복개하도록 상기 제3모듈 베이스이 크기를 가지는 생산 플랜트.
  51. 청구항 49 내지 50 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제3모듈은 복수개의 제3모듈들 중 하나인 생산 플랜트.
  52. 청구항 31에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는, 전처리된 천연가스 스트림을 생산하기 위하여 천연가스 공급 스트림으로부터 오염물질들을 제거하기 위한 전처리 모듈인 생산 플랜트.
  53. 청구항 31에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는 예냉 가스 스트림 및 제1냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 전처리된 천연가스 스트림을 예냉하기 위한 제1냉매 응축기 모듈인 생산 플랜트.
  54. 청구항 31에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는 제1냉매 응축기 모듈로의 재활용을 위한 압축된 제1냉매 스트림을 생산하기 위하여 제1냉매 증기 스트림을 압축을 위한 제1냉매 압축모듈인 생산 플랜트.
  55. 청구항 31에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는 액화 천연가스 생산물 스트림 및 제2냉매 증기 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매와 간접적 열교환을 통하여 예냉가스 스트림을 더 냉각시키기 위한 메인 극저온 열교환기와 작동적으로 관계된 액화 모듈인 생산 플랜트.
  56. 청구항 31에 있어서,
    상기 복수개의 모듈들 중 하나는 메인 극저온 열교환기로의 재활용을 위한 압축된 제2냉매 스트림을 생산하기 위하여 제2냉매 증기 스트림을 압축하기 위한 제2냉매 압축 모듈인 생산 플랜트.
  57. 청구항 53 내지 54 중 어느 하나의 항에 있어서,
    압축된 상기 제1냉매 스트림은 압축된 프로판 또는 질소 스트림인 생산 플랜트.
  58. 청구항 55 내지 56 중 어느 하나의 항에 있어서,
    압축된 상기 제2냉매 스트림은 압축된 혼합 냉매 탄화수소 혼합물 또는 질소 스트림인 생산 플랜트.
  59. 청구항 31에 있어서,
    상기 생산위치는 연안, 부유설비 상의 근해, 고정 설비 상의 근해, 바지에 탑재된 또는 지상 설비인 생산 플랜트.
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