KR20050072782A - 천연가스 액화용 모터 구동 압축기 시스템 - Google Patents

천연가스 액화용 모터 구동 압축기 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20050072782A
KR20050072782A KR1020057007782A KR20057007782A KR20050072782A KR 20050072782 A KR20050072782 A KR 20050072782A KR 1020057007782 A KR1020057007782 A KR 1020057007782A KR 20057007782 A KR20057007782 A KR 20057007782A KR 20050072782 A KR20050072782 A KR 20050072782A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compressor
refrigerant
natural gas
refrigeration cycle
electric motor
Prior art date
Application number
KR1020057007782A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101060381B1 (ko
Inventor
네드 피. 바우닷
바비 디. 마르티네즈
폴 알. 한
한스 피. 웨이어만
웨슬리 알. 퀄스
Original Assignee
코노코필립스 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코노코필립스 컴퍼니 filed Critical 코노코필립스 컴퍼니
Publication of KR20050072782A publication Critical patent/KR20050072782A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101060381B1 publication Critical patent/KR101060381B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0085—Ethane; Ethylene
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0087—Propane; Propylene
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0208—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. with deep flash recycle loop
    • F25J1/0209—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. with deep flash recycle loop as at least a three level refrigeration cascade
    • F25J1/021—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. with deep flash recycle loop as at least a three level refrigeration cascade using a deep flash recycle loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0282—Steam turbine as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0284—Electrical motor as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0287—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings including an electrical motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0289—Use of different types of prime drivers of at least two refrigerant compressors in a cascade refrigeration system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/029—Mechanically coupling of different refrigerant compressors in a cascade refrigeration system to a common driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0294—Multiple compressor casings/strings in parallel, e.g. split arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]

Abstract

천연가스 액화시스템은 모터를 압축기 드라이버로서 사용한다. 모터와 스팀 터빈의 조합은 코제너레이션 플랜트에 의해 구동되어 드라이버로서 사용된다.

Description

천연가스 액화용 모터 구동 압축기 시스템{MOTOR DRIVEN COMPRESSOR SYSTEM FOR NATURAL GAS LIQUEFACTION}
본 발명은 천연가스를 액화시키는 방법과 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 캐스캐이드형 천연가스 액화 플랜트용으로 향상된 드라이버, 압축기, 및 구동원 구조에 관한 것이다.
천연가스를 보다 편리한 형태로 운반 및 저장하기 위해 천연가스를 변환시키는 수단으로서 정해진 순서에 의한 천연가스의 저온물리식 액화가 실시된다. 이러한 액화는 천연가스를 약 600배 정도로 체적을 감소시키어 거의 대기압 수준의 압력에서 저장 및 운반될 수 있는 생성물로 만든다.
용이한 저장을 고려하여, 천연가스는 일반적으로 공급원에서 원거리 시장으로 파이프라인을 통해 전해진다. 대체로 일정한 높은 로드를 받는 상황에서 파이프라인을 운영하지만, 흔히, 수요가 파이프라인의 공급능력을 초과하는 때에는 파이프라인의 공급능력 또는 용량이 수요를 초과하기를 소망하게 된다. 수요가 공급을 초과할 때에 피크(peak) 또는 공급이 수요를 초과할 때에 밸리(valley)를 깎아내기 위해서, 공급이 수요를 초과할 때에 과잉 가스를 배급하는 방식으로 과잉 가스를 저장하는 것이 바람직하다. 이러한 사실은 미래 수요 피크가 저장부에서 나오는 물질을 받도록 하는 것을 효율적이게 한다. 이러한 실시를 위한 하나의 실행수단은 저장을 위해 가스를 액화상태로 변환시킨 후, 수요 요청시에 액체를 기화하는 것이다.
천연가스의 액화는 시장으로부터 상당히 원거리에 떨어져 있고 그리고 파이프라인이 활용되지 않거나 비실용적인 공급원에서 가스를 운반할 때에 매우 중요한 것이다. 이러한 사실은 특히 운반이 대양 선박에 의해 이루어지는 경우에 그러하다. 기체상태로의 선박 운반은 일반적으로 가스의 지정된 용량을 현저하게 감소하도록 적절한 압축을 요구하기 때문에 실용적이지 않다. 그러한 압축은 비용이 많이 소요되는 저장 컨테이너의 사용을 필요로 한다.
액체상태로 천연가스를 저장 및 운반하기 위해서는, 천연가스가 양호하게 -151℃ 내지 -162℃(-240℉ 내지 -260℉)으로 냉각되어야 하며, 여기서 LNG(액화 천연가스)는 대기압 정도의 기체압력을 갖는다. 종래기술에서, 가스가 순차적 냉장 사이클에서 냉각되어 액화온도에 이를때까지 지속적으로 온도가 떨어지는, 가스가 복수의 냉각 단계를 통해 상승된 압력으로 가스가 순차적으로 통과하는 천연가스를 액화시키는 수많은 시스템이 알려져 있다. 냉각동작은 일반적으로, 프로판, 플로필렌, 에탄, 에틸렌, 메탄, 질소 또는 상기 냉매의 조합물과 같은 1개 이상의 냉매와 열교환하여 이루어진다(예, 혼합 냉장 시스템). 본 발명에 특히 적용할 수 있는 액화 방법은, 개시 냉장사이클로서 폐쇄 프로판 사이클과, 중간 냉장사이클로서 폐쇄 에틸렌 사이클 및, 최종 냉장사이클로서 개방 메탄 사이클을 이용한다. 개방 메탄 사이클에서는, 압축 LNG-베어링 스트림이 플래시(flash) 되고 그리고 상기 플래시 기화(예를 들면, 플래시 가스 스트림)가 순차적으로 냉각 작용제로서 이용되고, 재압축되고, 냉각되고, 피처리 천연가스 공급 스트림과 화합되고, 그리고 액화되어, 압축 LNG-베어링 스트림을 생성한다.
캐스캐이드형 천연가스 액화 플랜트의 냉장사이클의 각각은, 천연가스를 냉각하는데 사용되어진 후에 냉매의 압력을 증가시키기 위한 압축기 또는 압축기 세트를 구비한다. 압축기(들)에서 유출되는 고압 냉매는 먼저 간접 열교환부를 경유하여 냉각되고, 다음 냉각동작 작용제로서 이용되기에 앞서 팽창되어, 천연가스 스트림을 냉각한다. LNG플랜트에 이용된 냉매 압축기는 일반적으로, 예를 들어 미국 조지아주 애틀란타에 소재하는 GE 파워 시스템즈에서 생산하는 프레임5 또는 프레임7 가스터빈과 같은 대형 가스터빈에 의해 파워를 얻는다.
종래 가스터빈이 효율적인 파워생산을 제공할 지라도, LNG플랜트에서 가스터빈 드라이버를 사용하는 것은 여러 결점을 갖는다. 예를 들면, "기성품" 가스터빈은 선-결정된 고정 크기(예, 로드 비율)에서만 이용할 수 있고 그리고 일반적으로 필요한 로드에 맞게 설계 및 제작되는 맞춤 가스터빈은 너무 가격이 올라간다. 따라서, 많은 경우에, 상용성을 가진 가스터빈은 LNG플랜트에서 주어진 적용에 맞게 크기를 늘리거나 또는 줄이게 된다. 이러한 최적한 설계 로드와 실질 플랜트 로드간의 어울리지 않는 대응은 LNG플랜트에 이용되기에는 너무 큰 가스터빈을 주문하게 할 수 있다. 그러한 특대형 가스터빈은 일반적으로, 실질 플랜트 로드와 설계 터빈 로드가 동일할 때에 소요되는 비용보다 더 비싸게 된다. 또한, 최적한 설계의 로드보다 덜한 특대형 가스터빈의 운영은 가스터빈의 효율을 떨어뜨리게 한다.
LNG플랜트에 냉매 압축기를 작동하는데 가스터빈 드라이버를 이용하는데 따른 다른 단점은 가스 터빈에 연료 연소가 지역환경기준에 따르도록 감시를 하여야만 하는 배출(예, NOx 및 SO2)을 야기하는 것이다. 더욱 강화된 배출 규정으로, 그러한 규정을 감시하고 그 조건을 따르는데 어려움이 있으며 비용이 많이 소요된다.
LNG플랜트에 가스터빈을 사용하는데 따른 다른 단점은 소수 회사만이 적절한 가스터빈을 제조한다는 사실이다. 따라서, 특별한 터빈에 맞는 주문이 고급이면 적절한 크기의 터빈의 유용성은 엄격한 제약을 받게 된다.
LNG플랜트에서 압축기를 작동하는데 가스터빈을 사용하는데 따른 다른 단점은 시동 동작이 힘들고 시간을 많이 소비하는 것이다.
따라서, LNG플랜트의 특정 로드 사양에 적합하게 경제적인 비용으로 효율적으로 맞추어 제작되는 기구형 드라이버를 이용하는 새로운 천연가스 액화 시스템을 제공할 필요가 있다.
또한, 저-배출 기구형 드라이버를 사용하는데 따른 감소된 배출을 하는 새로운 천연가스 액화 시스템을 제공할 필요가 있다.
또한, 범세계적으로 복합 소스로부터 용이하게 이용할 수 있는 기구형 드라이버를 이용하는 새로운 천연가스 액화 시스템을 제공할 필요가 있다.
또한, 시동이 용이하고 빠르게 이루어지는 기구형 드라이버를 이용하는 새로운 천연가스 액화 시스템을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도1은 새로운 드라이버와 압축기 시스템을 이용하는 LNG산출용 캐스캐이드 냉장 프로세스의 흐름을 간략하게 나타낸 다이어그램.
도2는 LNG플랜트용 택일적 드라이버와 파워 시스템을 설명하는, 도1과 유사한, 프로세스의 흐름을 간략하게 나타낸 다이어그램.
도3은 LNG플랜트용 택일적 드라이버와 파워 시스템을 설명하는, 도1 및 도2와 유사한, 프로세스의 흐름을 간략하게 나타낸 다이어그램.
본 발명의 일 실시예는: (a)제1전기모터로 제1압축기와 제2압축기를 구동하는 단계와, (b)제2전기모터로 제3압축기와 제4압축기를 구동하는 단계와, (c)제1 및 제3압축기에서 제1냉장사이클의 제1냉매를 압축하는 단계와, (d)제2 및 제4압축기에서 제2냉장사이클의 제2냉매를 압축하는 단계를 포함하는 천연가스를 액화하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는: (a)코제너레이션 플랜트에서 스팀 및 전기를 생성하는 단계와, (b)제1전기모터를 작동시키기 위해 전기의 적어도 일부를 사용하는 단계와, (c)제1스팀 터빈을 작동시키기 위해 스팀의 적어도 일부를 사용하는 단계와, (d)제1전기모터에 의해 구동된 제1압축기에서 제1냉장사이클의 제1냉매를 압축하는 단계 및, (e)제1스팀 터빈에 의해 구동되는 제2압축기에서 제2냉장사이클의 제2냉매를 압축하는 단계를 포함하는 천연가스를 액화시키기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 복수의 순차적 냉장사이클에 의해 천연가스를 냉각하여 천연가스를 액화하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 제1, 제2, 및 제3냉장사이클과 제1, 제2, 및 제3전기모터를 포함한다. 제1, 제2, 및 제3냉장사이클은 각각 제1, 제2, 및 제3냉매를 압축하는 제1, 제2, 및 제3압축기를 구비한다. 제1, 제2, 및 제3전기모터는 각각 제1, 제2, 및 제3압축기를 구동하도록 작동한다. 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단에서 선택되는 탄화수소를 포함한다. 제2냉매는 그 주요부분으로 에탄, 에틸렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단에서 선택되는 탄화수소를 포함한다. 제3냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 복수의 순차적 냉장사이클에 의해 천연가스를 냉각하여 천연가스를 액화하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 제1냉장사이클, 제2냉장사이클, 코제너레이션 플랜트, 제1전기모터, 및 제1스팀 터빈을 포함한다. 제1냉장사이클은 제1냉매를 압축하는 제1압축기를 구비한다. 제2냉장사이클은 제2냉매를 압축하는 제2압축기를 구비한다. 코제너레이션 플랜트는 전기와 스팀을 동시에 발생하도록 작동될 수 있다. 제1전기모터는 각각 제1압축기에 구동가능하게 결합되고, 그리고 코제너레이션 플랜트에 의해 발생된 전기의 적어도 일부로 작동된다. 제1스팀 터빈은 제2압축기에 구동가능하게 결합되고, 그리고 코제너레이션 플랜트에 의해 발생된 스팀의 적어도 일부로 작동된다.
도1에 기재된 도면번호는 다음과 같이 요약 정리된다.
100-199: 주 메탄 스트림용 도관
200-299: 주 메탄 스트림용 장비와 용기
300-399: 주 프로판 스트림용 도관
400-499: 주 프로판 스트림용 장비와 용기
500-599: 주 에틸렌 스트림용 도관
600-699: 주 에틸렌 스트림용 장비와 용기
700-799: 기계적 드라이버
도2에 사용된 도면번호는, 900-999번호가 드라이버를 지시하고, 1000-1099번호가 파워 시스템을 지시하는 것을 제외하고는 도1에서 기재된 도면번호와 동일한 부분을 지시한다.
도3에 사용된 도면번호는, 1100-1199번호가 드라이버를 지시하고, 1200-1299번호가 파워 시스템을 지시하는 것을 제외하고는 도1과 도2에서 기재된 도면번호와 동일한 부분을 지시한다.
본원에 사용된 용어 개방-사이클 캐스캐이드 냉장 프로세스는 적어도 일 폐쇄 냉장사이클과 일 개방 냉장사이클을 포함하는 캐스캐이드 냉장 프로세스를 지칭하는 것이고, 여기서 개방 사이클에 이용된 냉장/냉각 작용제의 비등점은 폐쇄 사이클(들)에 이용된 냉장 작용제(들)의 비등점보다 낮으며, 그리고 1개 이상의 폐쇄 사이클은 압축 개방-사이클 냉장/냉각 작용제를 응축하는 일부 부분의 냉각 듀티를 제공한다. 본원 발명에서는, 메탄 또는 주 메탄 스트림이 개방 사이클에서 냉장/냉각 작용제로 이용된다. 이러한 스트림에는 처리된 천연가스 공급 스트림과 압축된 개방 메탄 사이클 가스 스트림이 포함된다.
캐스캐이드 냉장 프로세스의 설계에는 열역학적 효율과 자본비용을 조화시키는 공정이 포함된다. 열전달 프로세스에서는, 열역학적 역행성이 가열 유체와 냉각 유체사이에 온도 기울기가 적게 됨으로서 감소되지만, 그러한 적은 온도 기울기의 획득은 일반적으로 열전달 구역의 양의 상당한 증가와, 다양한 프로세스 장비에 대한 다수 개조 및, 양쪽 유량과 접근 및 배출온도가 소망 가열/냉각 듀티와의 양립을 보장하도록 상기 장비를 통하는 유량의 적절한 선택을 필요로 한다.
액화천연가스의 가장 능률적이고 효율적인 수단 중의 하나는 팽창형 냉각작용과 결합된 최적한 캐스캐이드형 운영에 의한 것이 있다. 그러한 액화 프로세스에는, 다단계 프로판 사이클과, 다단계 에탄 또는 에틸렌 사이클, 및 메탄 소스로서 공급가스의 일 부분을 활용하고 그 안에 다단계 팽창 사이클을 구비하여 부가적 냉각을 하여 대기압 근처까지 압력을 저하시키는 개방-엔드 메탄 사이클을 통해서 가스 스트림을 순차적으로 냉각하여, 예를 들어 약 4.31MPa(약 625psia)의 상승 압력으로 천연가스 스트림을 순차적으로 냉각하는 동작이 포함된다. 냉각 사이클은, 최고 비등점을 가진 냉매가 먼저 중간 비등점을 가진 냉매에 뒤 따라서 이용되고, 최종적으로 최저 비등점을 가진 냉매를 이용하는 순서로 이루어진다. 본원에서 사용되는 용어 "프로판 칠러(chiller)"는 프로판 또는 프로필렌의 비등점과 동일하거나 유사한 비등점을 가진 냉매를 이용하는 냉각 시스템을 나타내는 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "상류"와 "하류"는 플랜트를 지나가는 천연가스의 유동 경로를 따라서 천연가스 액화 플랜트의 여러 성분의 상관 위치를 기술하는데 사용된 것이다.
다양한 선-처리 단계는 산성 가스, 메르캅탄, 수은, 및 설비에 배급된 천연가스 공급 스트림에서 나오는 증기와 같은 바람직하지 않은 성분을 제거하는 수단을 제공한다. 이러한 가스 스트림의 합성분은 가변성이 상당한 것이다. 본원에 사용되는 바와 같이, 천연가스 스트림은 기본적으로 천연가스 공급 스트림에서 주요부분으로 메탄이 포함된 임의적 스트림이며, 상기 공급 스트림은 예를 들어, 에탄, 고 탄화수소, 질소, 이산화탄소 및, 수은, 황화수소, 및 메르캅탄과 같은 소량의 기타 성분이 평형을 이루고 있는 적어도 85체적 퍼센트 메탄을 함유한다. 선-처리 단계는, 개시 사이클에서 초기에 일 냉각동작 스테이지의 하류에 위치되거나 냉각동작 사이클의 상류에 위치하는 단계로 분리될 수 있다. 아래에 내용은 당기술 분야의 기술인이 용이하게 활용할 수 있는 이용수단들의 포괄적이지 않은 목록이다. 산성가스와 소 범위 메르캅탄은 보통, 수성 아민-베어링 용액을 이용하는 수착(收着) 프로세스에 의해 제거된다. 이러한 처리단계는 일반적으로, 개시 사이클에 냉각동작 스테이지의 상류에서 실시된다. 주요부분의 물은 통상적으로, 가스 압축을 동반하고 개시 냉각사이클의 상류를 냉각하고 개시 냉각사이클에서 제1냉각 스테이지의 하류도 냉각하는 2-상 가스-액체 분리에 의해 액체로서 제거된다. 수은은 통상적으로, 수은 흡수제 베드를 경유하여 제거된다. 산성 가스와 물의 잔량은 재생가능한 분자를 시빙(sieving)하는 것과 같이 적절히 선택된 흡수제 베드를 사용하여 제거한다.
선-처리된 천연가스 공급 스트림은 일반적으로, 3.33MPa(500psia)보다 높은 압력, 양호하게는 약 3.44MPa 내지 약 6.20MPa(약 500psia 내지 약 900psia), 보다 양호하게는 약 3.44MPa 내지 약 4.65MPa(약 500psia 내지 약 675psia), 보다 더욱 양호하게는 약 4.13MPa 내지 약 4.65MPa(약 600psia 내지 약 675psia), 가장 양호하게는 약 4.30MPa(약 625psia)의 압력인, 상승된 압력으로 액화 프로세스로 전달되거나 또는 상승된 압력까지 압축된다. 스트림 온도는 일반적으로 근처 주위 내지 주위보다 약간 더 높은 온도이다. 대표적인 온도 범위는 15.5℃ 내지 58.8℃(60℉ 내지 138℉)이다.
상술된 바와 같이, 천연가스 공급 스트림은 복수개의 냉매, 양호하게는 3개의 냉매로 간접 열교환으로 복수개의 멀티스테이지(예를 들면, 3개) 사이클 또는 단계에서 냉각된다. 주어진 사이클의 전체 냉각효율은 스테이지 수의 증가로 향상되지만, 이러한 효율의 증가는 순자본비용과 프로세스의 복잡도에 대응하는 증가를 동반한다. 공급 가스는 양호하게, 상대적으로 높은 비등 냉매를 활용하는 제1폐쇄 냉장사이클에서, 유효한 수의 냉장 스테이지, 통상적으론 2개, 양호하게는 2개 내지 4개, 그리고 보다 양호하게는 3개 스테이지를 통해 지나간다. 상기 냉매는 양호하게, 주요부분에 프로판, 프로필렌 또는 이들의 혼합물이 포함되고, 보다 양호하게는 냉매는 적어도 약 75몰 퍼센트 프로판, 더욱 양호하게는 적어도 90몰 퍼센트 프로판을 포함하며, 가장 양호하게는 냉매는 기본적으로 프로판으로 구성된다. 그 후, 피처리 공급 가스는, 저 비등점을 가진 냉매로 열교환하는 제2폐쇄 냉장사이클에서, 유효한 수의 스테이지, 통상적으론 2개, 양호하게는 2개 내지 4개, 그리고 보다 양호하게는 2개 또는 3개의 스테이지를 통해서 흐른다. 상기 냉매는 양호하게 주요부분으로 에탄, 에틸렌 또는 이들의 혼합물이 포함되고, 보다 양호하게는 상기 냉매는 적어도 약 75몰 퍼센트 에틸렌을 포함하고, 보다 더 양호하게는 적어도 90몰 퍼센트 에틸렌을 포함하고, 가장 양호하게는 상기 냉매는 기본적으로 에틸렌으로 이루어진다. 각각의 냉각 스테이지는 분리 냉각지대를 포함한다. 상술된 바와 같이, 피처리 천연가스 공급 스트림은, 제2사이클에 여러 구역에서의 1개 이상의 순환 스트림(예, 압축 개방 메탄 사이클 가스 스트림)과 결합되어 액화 스트림을 생성한다. 제2냉각 사이클의 최종 스테이지에서, 액화 스트림은 양호하게 전체적으로 주요부분에 응축되어 압축 LNG-베어링 스트림을 생성한다. 일반적으로, 이러한 구역에서의 프로세스 압력은 오직, 제1사이클의 제1스테이지로의 선-처리된 공급 가스의 압력보다 약간 더 낮다.
일반적으로, 천연가스 공급 스트림은 1개 이상의 냉각 스테이지에서의 C2+리치 액체의 형성을 초래하도록 다량의 C2+성분을 함유한다. 상기 액체는 가스-액체 분리수단, 양호하게는 1개 이상의 종래 가스-액체 분리기에 의해 제거된다. 일반적으로, 각 스테이지에서의 천연가스의 순차적인 냉각동작은, 주요부분으로 메탄을 함유한 가스 스트림과 상당량의 에탄과 중량 성분을 함유한 액체 스트림을 산출하도록, 가스에서 가능한 C2와 고분자 중량 탄화수소 만큼 제거하도록 제어된다. 유효한 수의 가스/액체 분리수단은 C2+성분에서 액체 스트림 리치의 제거를 위해 냉각 지대의 하류에 전략적 구역에 배치된다. 정확한 구역과 갯수의 가스/액체 분리 수단, 양호하게는 종래 가스/액체 분리기는 천연가스 공급 스트림의 C2+합성물과 같은 운영 매개변수의 수에 종속되며, 다른 인수(factors)와 다른 적용용의 C2+성분의 값은 통상적으로 LNG플랜트와 가스 플랜트 운영 기술 분야의 기술인에 의해 판단된다. C2+탄화수소 스트림(들)은 단일 스테이지 플래시 또는 분별증류 칼럼에 의해 탈메탄화 된다. 분별증류의 경우에, 초래된 메탄-리치 스트림은 액화 프로세스에 대한 압력으로 바로 귀환한다. 플래시 경우에는, 메탄-리치 스트림이 재압축 및 재순환되거나 연료가스로서 사용될 수 있다. C2+탄화수소 스트림(들)은 또는 탈메탄 C2+탄화수소 스트림은 연료로서 사용되거나, 특정한 화학 구성물질(예, C2, C3, C4, C5+)에서 개별적인 스트림 리치를 산출하도록 1개 이상의 분별증류 지대에서의 분별증류로 부가 처리된다.
다음, 압축 LNG-베어링 스트림이, 후술되는 방식으로 제3사이클에서 발생된 플래시 가스(예, 플래시 가스 스트림)와 메인 메탄 절약기에서의 접촉에 의해 그리고 근처 주변압력으로 압축 LNG-베어링 스트림의 팽창에 의해, 개방 메탄 사이클로 언급되는 제3사이클 또는 단계에서 부가로 냉각된다. 제3냉장사이클에서 냉매로서 사용된 플래시 가스는 양호하게 주요부분으로 메탄이 포함되고, 보다 양호하게는 냉매는 적어도 약 75몰 퍼센트 메탄를 포함하고, 더욱 양호하게는 적어도 90몰 퍼센트 메탄을 포함하고, 그리고 가장 양호하게는 냉매가 기본적으로 메탄으로 구성된다. 대기압 정도로의 압축 LNG-베어링 스트림의 팽창 중에, 압축 LNG-베어링 스트림은 적어도 일, 양호하게는 2개 내지 4개, 그리고 보다 양호하게는 3개 팽창에 의해 냉각되며, 각각의 팽창은 줄-톰슨 팽창 밸브 또는 유압 팽창기의 어느 하나인 감압수단을 이용하여 이루어진다. 상기 팽창은 분리기로 가스-액체 산출물을 분리하는 것에 따른다. 유압 팽창기를 이용하고 적절히 운영하면, 더 커진 파워 회복과 관련한 효율, 더 커진 스트림 온도의 감소, 및 플래시 단계 중에 소량 증기의 산출이 흔히, 팽창기와 관련하여 더 늘어난 소비자본과 운영비를 상쇄하는 것보다 더 많을 것이다. 일 실시예에서, 플래시 동작에 앞서 앞축 LNG-베어링 스트림에 더해진 냉각동작은, 1개 이상의 유압 팽창기를 경유하고, 상기 플래시 가스 스트림을 이용하는 간접 열교환수단을 경유하여 스트림의 일 부분을 가능한 먼저 플래시하게 만들어져, 플래시 동작 이전에 압축 LNG-베어링 스트림의 잔류 부분을 냉각한다. 다음, 따뜻한 플래시 가스 스트림이 개방 메탄 사이클에서 온도와 압력 조건에 기본하여 적절한 구역으로 복귀하여 재순환 되어, 재압축 된다.
제3사이클에 들어오는 압축 LNG-베어링 스트림, 양호하게는 액체 스트림이 양호한 압력 3.79-4.48MPa(약 550-650psia)을 받게 되면, 3개 스테이지 플래시 프로세스의 플래시 압력은 약 1.17-1.45, 0.31-0.516, 및 0.069-0.275MPa(약 170-210, 45-75, 및 10-40psia)를 나타낸다. 대기압 근처로의 압축 LNG-베어링 스트림, 양호하게는 액체 스트림의 플래시 동작은 약 151℃ 내지 - 162℃(약 -240℉ 내지 -260℉)온도를 가진 LNG산출물을 생산한다.
캐스캐이드 프로세스는 1개 이상의 냉매를 사용하여 천연가스 스트림에서 냉매로 열에너지를 전달하고, 궁극적으로 상기 열에너지를 대기로 전달한다. 근본적으로는, 전체 냉장 시스템이, 스트림이 점진적으로 낮아지는 온도로의 냉각으로 천연가스 스트림에서의 열에너지의 제거로, 열펌프로서의 기능을 한다.
액화 프로세스는, 다음의 사실에 한정되는 것이 아닌 설명으로, (a)간접 열교환, (b)기화, 및 (c)팽창 또는 감압을 포함하는 여러 형태의 냉각동작의 하나를 사용한다. 본원에 사용되는 간접 열교환은, 냉매가 냉장 작용제와 냉각되는 물질과의 사이에서의 실질적인 물리적 접촉이 없이 물질을 냉각하는 프로세스를 적용한다. 간접 열교환 수단의 특정 예는, 셀-튜브 열교환기, 코어-인-케틀 열교환기, 및 브레이즈 알루미늄 평판-핀 열교환기로 행해지는 열교환을 포함한다. 냉매와 냉각되는 물질의 물리적 상태는 선택된 열교환기 타입과 시스템 사양에 따라 변경할 수 있다. 따라서, 셀-튜브 열교환기는 일반적으로, 냉장 작용제가 액체상태에 있고 그리고 냉각되는 물질은 액체 또는 기체상태에 있는 경우 또는 물질의 하나가 상 변화를 받고 프로세스 상태는 코어-인-케틀 열교환기의 사용을 선호하지 않을 때에 활용된다. 예를 들어, 알루미늄과 알루미늄 합금은 코어 구조용으로는 양호한 재료이지만, 그러한 재료가 설계된 프로세스 상황에 사용하기에는 적절하지 않을 수 있다. 평판-핀 열교환기는 일반적으로 냉매가 기체상태에 있고 그리고 냉각되는 물질이 액체 또는 기체상태에 있는 곳에서 활용한다. 마지막으로, 코어-인-케틀 열교환기는 일반적으로 냉각되는 물질이 액체 또는 기체이고 그리고 냉매가 열교환 중에 액체상태에서 기체상태로 상 변화를 하는 곳에 활용한다.
기화 냉각동작은 일정 압력으로 유지되는 시스템에서 물질 일부부분이 증발 또는 기화하여 물질을 냉각하는 것을 지칭한다. 따라서, 기화 중에, 증발하는 물질 부분이 액체상태로 있는 물질 부분에서 열을 흡수하여, 액체부분을 냉각한다.
끝으로, 팽창 또는 압력감소 냉각동작은, 가스, 액체 또는 2-상 시스템의 압력이 감압수단을 통하여 감소될 때에 발생하는 냉각동작을 지칭한다. 일 실시예에서, 이러한 팽창 수단은 줄-톰슨 팽창밸브이다. 다른 실시예에서, 상기 팽창 수단은 유압 또는 가스 팽창기이다. 팽창기가 팽창 프로세스에서 작업 에너지를 회복시키기 때문에, 스트림 온도 저하 프로세스가 팽창 시에 가능하게 된다.
도1은 본 발명의 액화 프로세스의 양호한 실시예를 나타낸 도면이다. 당분야의 기술인은, 도1이 상용 플랜트를 성공적인 운영을 하는데 필요한 많은 항목의 장비가 명확한 설명을 위해 생략하고 간략하게 도시하였다는 사실을 인식할 수 있을 것이다. 그러한 항목에는 예를 들어, 압축기 제어, 흐름 및 레벨 계량 및 대응 컨트롤러, 온도와 압력 제어, 펌프, 모터, 필터, 추가적 열교환기, 그리고 밸브 등이 포함된다. 상기 항목은 일반 기술의 실시에 따라서 제공된다.
도1의 이해를 용이하게 하기 위해서 다음과 같은 도면 번호의 명칭을 이용하였다. 항목의 도면 번호 100-199는 주 메탄을 함유한 흐름 라인 또는 도관에 대응한다. 항목의 도면 번호 200-299는 주 메탄을 포함하는 유체 스트림을 함유 및/또는 작용하는 프로세스 용기와 장비이다. 항목의 도면 번호 300-399는 주 프로판을 함유한 흐름 라인 또는 도관에 대응한다. 항목의 도면 번호 400-499는 주 프로판을 포함하는 유체 스트림을 함유 및/또는 작용하는 프로세스 용기와 장비이다. 항목의 도면 번호 500-599는 주 에틸렌을 함유한 흐름 라인 또는 도관에 대응한다. 항목의 도면 번호 600-699는 주 에틸렌을 포함하는 유체 스트림을 함유 및/또는 작용하는 프로세스 용기와 장비이다. 항목의 도면 번호 700-799는 기계적 드라이버이다.
도1을 참고로 설명하면, 상술된 바와 같이 천연가스 공급 스트림은 천연가스 파이프라인에 도관(100)으로 유입된다. 입구 압축기(202)에서, 천연가스가 압축되고 그리고 공기는 냉각되어, 천연가스 배출 압축기(202)가 약 3.44-5.51MPa(약 500-800psia) 범위에서 압력을 받고 그리고 일반적으로 약 23.8℃ 내지 79.4℃(약 75℉ 내지 175℉) 범위에 온도를 가진다. 다음, 천연가스가 도관(102)을 경유하여 산성가스 제거 유닛(204)으로 흘러간다. 양호하게, 산성가스 제거 유닛(204)은 아민 용매(예, 디글리콜 아민)를 이용하여 CO2와 H2S와 같은 산성가스를 제거한다. 양호하게, 산성가스 제거 유닛(204)을 작동하여 50ppmv보다 적게 아래로 CO2를 제거하고 2ppmv보다 적게 아래로 H2S를 제거한다. 산성가스 제거 후에, 천연가스가 도관(104)을 경유하여, 천연가스에서 나오는 모든 물을 대체로 제거하게 작용할 수 있는 탈수 유닛(206)으로 전달된다. 양호하게, 탈수 유닛(206)은 천연가스를 건조시키는 멀티-베드 재생식 분자 시브 시스템을 이용한다. 다음, 건조된 천연가스가 도관(106)을 경유하여 수은 제거 시스템(208)으로 지나가게 된다. 수은 제거 시스템(208)은 황 포화 활성 탄소를 함유한 적어도 일 고착 베드 용기를 이용하여 천연가스로부터 수은을 제거한다. 생성된 선-처리 천연가스는 도관(108)을 통해 액화 시스템에 도입된다.
제1냉장사이클의 일부로서, 기체 프로판이 각각의 제1 및 제2전기모터 드라이버(700, 702)로 구동되는 제1 및 제2멀티스테이지 프로판 압축기(400, 402)에서 압축된다. 3개 스테이지의 압축은, 단일 드라이버로 함께 기구적으로 결합되어 구동되는 분리 유닛이 이용될 수 있기는 하지만, 단일 유닛(예, 몸체)으로 제공된다. 압축 시에, 제1 및 제2프로판 압축기(400, 402)에서 나오는 압축 프로판은, 공통 도관(304)으로, 각각 도관(300, 302)을 경유하여 전해진다. 다음, 압축 프로판은 공통 도관(304)을 통해서 쿨러(404)를 지나간다. 쿨러(404)의 인접 하류에 액화 프로판의 압력과 온도는 양호하게, 약 37.7℃ 내지 54.4℃(약 100℉ 내지 130℉) 그리고 약 1.17-1.45MPa(약 170-210psia)이다. 도1에서 설명되지 아니 하였을 지라도, 양호하게 분리 용기는 액화 프로판에서 나오는 잔류 라이트(light) 성분을 제거하기 위해 팽창 밸브(406)의 상류와 쿨러(404)의 하류에 배치된다. 상기 용기는 단일-스테이지 가스 액체 분리기를 포함하거나 또는 보다 정교하게 되어 축적 섹션, 콘덴서 섹션 및 흡수 섹션을 포함하며, 콘덴서 섹션과 흡수 섹션은 연속적으로 작동되거나 주기적으로 온라인에 전해져 프로판에서 나오는 잔류 라이트 성분을 제거한다. 경우에 따라서는, 쿨러(404)에서의 스트림 또는 용기에서의 스트림이 도관(306)을 통해 팽창 밸브(406)와 같은 감압수단을 지나가며, 액화 프로판의 압력은 감소되어 그 일부분을 기화 또는 플래시 한다. 다음, 생성 2-상 산출물이, 간접 열교환수단(239, 210, 606)에 의해, 도관(158)을 경유하여 유입된 기체 메탄 냉매와, 도관(108)을 경유하여 유입된 천연가스 공급물, 및 도관(506)을 경유하여 유입된 기체 에틸렌 냉매와의 간접 열교환을 위해, 고-스테이지 프로판 칠러(408) 내로 도관(308)을 통해서 흘러가서, 도관(160, 110, 312)을 경유하여 각각 전달된 냉각 가스 스트림을 생성한다.
칠러(408)에서 나오는 플래시 프로판 가스는 도관(310)을 통해서 제1 및 제2프로판 압축기(400, 402)의 고-스테이지 유입구로 귀환된다. 잔류 액체 프로판은 도관(312)을 통해 지나가며, 상기 압력은 팽창 밸브(410)로서 설명된 감압수단을 통해 지나가서 더욱 저하되고, 그 결과 액화 프로판의 추가 부분이 플래시 된다. 다음, 생성된 2-상 스트림이 도관(314)을 통해 중간-스테이지 프로판 칠러(412)로 공급되어, 칠러(412)용 냉각액을 제공한다.
고-스테이지 프로판 칠러(408)에서 나오는 냉각 천연가스 공급 스트림은 녹아웃(knock-out) 용기(210)로 도관(110)을 경유하여 흐르며, 여기서 기체와 액체 상이 분리된다. C3+성분에서 풍부하게 있는 액체 상은, 도관(112)에 의해 이동된다. 기체 상은 도관(114)에 의해 이동되어, 중간-스테이지 프로판 칠러(412)로 전해진다. 에틸렌 냉매는 도관(508)을 경유하여 칠러(412)에 유입된다. 칠러(412)에서는, 처리된 천연가스 스트림과 에틸렌 냉매 스트림이 각각 간접 열교환수단(214)으로 냉각되어, 도관(116, 510)에 의한 냉각 처리된 천연가스 스트림과 에틸렌 냉매 스트림을 생성한다. 따라서 프로판 냉매의 기화 부분이 분리되어 도관(316)을 통해서 프로판 압축기(400, 402)의 중간-스테이지 유입구를 지나간다. 액체 프로판은 도관(318)을 통해 지나가며, 상기 압력은 팽창 밸브(414)로서 설명된 감압수단을 통해 지나가서 더욱 저하되고, 그 결과 액화 프로판의 추가 부분이 플래시 된다. 다음, 생성 2-상 스트림은 도관(320)을 통해서 저-스테이지 프로판 칠러/콘덴서(416)로 공급되어, 칠러(416)에 냉각수를 제공한다.
도1에서 설명되는 바와 같이, 냉각 처리된 천연가스 스트림은, 도관(116)을 경유하여 중간-스테이지 프로판 칠러(412)에서 저-스테이지 프로판 칠러/콘덴서(416)로 흐른다. 칠러(416)에서는, 스트림이 간접 열교환수단(216)에 의해 냉각된다. 유사한 방식으로, 에틸렌 냉매 스트림은, 도관(510)을 경유하여 중간-스테이지 프로판 칠러(412)에서 저-스테이지 프로판 칠러/콘덴서(416)로 흐른다. 여기서, 에틸렌-냉매는 거의 전체적으로 간접 열교환수단(610)에 의해 응축된다. 기화 프로판은 저-스테이지 프로판 칠러/콘덴서(416)에서 이동되어, 도관(322)에 의해 프로판 압축기(400, 402)의 저-스테이지 유입구로 귀환된다. 도1이 동일한 용기에서 발생하는 도관(116, 510)으로 주어진 스트림의 냉각동작을 설명하였을 지라도, 스트림(116)의 냉장과 스트림(510)의 냉각 및 응축은 각각 분리 프로세스 용기(예, 각각의 분리 칠러와 분리 콘덴서)에서 발생한다.
도1에 설명된 바와 같이, 냉각 압축된 개방 메탄 사이클 가스 스트림의 일 부분이 도관(162)에 의해 제공되어, 도관(118)에 의해 저-스테이지 프로판 칠러/콘덴서(416)에서 유출되는 프로세스 천연가스 공급 스트림과 결합되어, 액화 스트림을 형성하며 그리고 이러한 스트림은 도관(120)을 경유하여 고-스테이지 에틸렌 칠러(618)에 유입된다. 에틸렌 냉매는 도관(512)에 의해 저-스테이지 프로판 칠러/콘덴서(416)에서 유출되어, 라이트 성분이 도관(513)에 의해 이동되어 응축 에틸렌이 도관(514)에 의해 이동되는 분리 용기(612)로 공급된다. 분리 용기(612)는 액화 프로판 냉매에서 라이트 성분을 제거하기 위한 상술된 초기 용기와 유사한 것이며 그리고 단일 스테이지 가스/액체 분리기이거나 또는 시스템에서 제거된 대형 라이트 성분 선택을 초래하는 복합 스테이지 운영부이다. 상기 프로세스에서 이러한 구역에 에틸렌 냉매는 일반적으로 약 -26℃ 내지 -34.4℃(약 -15℉ 내지 -30℉) 범위의 온도와 약 1.8 - 2.07MPa(약 270 - 300psia) 범위의 압력을 받는다. 다음, 도관(514)을 경유하는 에틸렌 냉매가 메인 에틸렌 이코노마이저(690)로 흐르며, 여기서 간접 열교환수단(614)에 의해 냉각되어 도관(516)을 통해 이동되어 팽창 밸브(616)와 같은 감압수단을 지나가서, 냉매가 선-선택된 온도와 압력으로 플래시 되어 도관(518)을 경유하여 고-스테이지 에틸렌 칠러(618)에 공급된다. 증기는 도관(520)에 의해 이러한 칠러로부터 이동되어, 증기가 간접 열교환수단(619)에 의해 냉각수로서 기능을 하는 메인 에틸렌 이코노마이저(690)에 보내진다. 다음, 에틸렌 증기가 도관(522)에 의해 에티렌 이코노마이저(690)에서 이동되어, 제1 및 제2에틸렌 압축기(600, 602)의 고-스테이지 유입구로 보내진다. 고-스테이지 에틸렌 칠러(618)에서 기화되지 않은 에틸렌 냉매는, 도관(524)에 의해 이동되어 간접 열교환수단(620)에 의해 부가로 냉각되기 위해 에틸렌 이코노마이저(690)로 복귀되며, 도관(526)에 의해 에틸렌 이코노마이저(690)에서 이동되어 팽창 밸브(622)로서 설명되는 감압수단으로 플래시 되어, 생성된 2-상 산출물이 도관(528)을 경유하여 저-스테이지 에틸렌 칠러(624)안으로 유입된다. 액화 스트림은 도관(122)을 경유하여 고-스테이지 에틸렌 칠러(618)에서 이동되어, 간접 열교환수단(220)에 의해 추가적인 냉각과 부분적인 응축을 받는 저-스테이지 에틸렌 칠러(624)로 직접 보내진다. 다음, 생성 2-상 스트림은 도관(124)을 경유하여 2개 상 분리기(222)로 흐르고, 2개 상 스트림은 도관(128)을 경유하는 메탄-리치 증기 스트림과 도관(126)을 경유하는 C2+성분에 액체 스트림 리치를 생성하며, C2+성분은 용기(224)에서 순차적으로 플래시 또는 분별증류되어, 도관(132)을 경유하여 헤비 스트림과 제2메탄-리치 스트림을 생성하고, 제2메탄-리치 스트림은 도관(164)을 경유하여 전달되고, 도관(150)에 의해 제2스트림과 결합한 후에, 고-스테이지 메탄 압축기(234, 236)에 공급된다.
도관(128) 내의 스트림과 도관(129)에 의해 제공된 냉각 압축된 개방 메탄 사이클 가스 스트림은 결합되어, 저-스테이지 에틸렌 콘덴서(628)로 도관(130)을 경유하여 공급되며, 여기서 상기 스트림은 도관(532)을 경유하여 저-스테이지 에틸렌 콘덴서(628)에 연결되는 저-스테이지 에틸렌 칠러(624)에서 나오는 액체 유출물과 간접 열교환수단(226)으로 열을 교환한다. 콘덴서(628)에서는, 결합 스트림이 응축되어, 도관(134)을 경유하여, 압축 LNG-베어링 스트림이 콘덴서(628)에서 생성된다. 도관(530)을 통한 저-스테이지 에틸렌 칠러(624) 및 도관(534)을 통한 저-스테이지 에틸렌 콘덴서(628)로부터의 증기는 조합된 후 도관(536)을 통과하여 에틸렌 이코노마이저(690)를 지지하며, 상기 증기는 간접 열교환수단(630)을 통한 냉각제로서 작용한다. 그리고 스트림은 도관(528)을 통해 주 에틸렌 이코노마이저(690)로부터 에틸렌 압축기(600, 602)의 에틸렌 압축기로 이송된다. 도1에 도시된 바와 같이, 압축기(600, 602)의 저-스테이지 입구를 통해 유입된 증기로부터의 압축기 방출물은 인터 스테이지 쿨러(640)를 통해 제거 및 냉각된 후, 도관(522)에 존재하는 고-스테이지 스트림으로 분사되기 위하여 에틸렌 압축기(600, 602)로 복귀된다. 상기 두 스테이지는 서로 분리된 모듈로 각각 존재하고 이러한 모듈이 공통의 드라이버에 기계적으로 연결되어 있지만, 상기 두 스테이지는 단일 모듈인 것이 바람직하다. 에틸렌 압축기(600, 602)로부터의 압축된 에틸렌 생성물은 도관(500, 502)을 통해 공통 도관(504)으로 이송된다. 그후 압축된 에틸렌은 공통 도관(504)을 통해 하류 냉각기(604)로 이송된다. 냉각기(604)로부터의 생성물은 도관(506)으로 흘러서, 상술한 바와 같이 고-스테이지 프로판 칠러(408)로 인입된다.
도관(134)의 내부에서 전체적으로 액체 스트림이 바람직한 압축된 LNG-베어링 스트림은 일반적으로 -95℃ 내지 -78,8℃(약 -140℉ 내지 -110℉) 범위의 온도와, 약 600psia 내지 약 630psia 범위의 압력을 갖는다. 이러한 스트림은 도관(134)을 거쳐 주 메탄 이코노마이저(290)를 통과하며, 상기 스트림은 하기에 서술되는 간접 열교환수단(228)에 의해 부가로 냉각된다. 주 메탄 이코노마이저(290)로부터, 압축된 LNG-베어링 스트림은 도관(136)을 통과하며, 그 압력은 팽창 밸브(229)로 도시된 감압수단에 의해 감압되며, 상기 팽창밸브는 가스 스트림의 일부를 증발하거나 플래시하여 플래시 가스 스트림을 생성한다. 상기 플래시된 스트림은 도관(138)을 거쳐 고-스테이지 메탄 플래시 드럼(230)으로 이송된 후; 드럼에서 도관(140)을 통해 방출되는 플래시 가스 스트림과, 도관(166)을 통해 방출되는 액상 스트림(즉, 압축된 LNG-베어링 스트림)으로 분리된다. 그후, 상기 플래시 가스 스트림은 도관(140)을 거쳐 주 메탄 이코노마이저(290)으로 이송되며, 상기 스트림은 간접 열교환수단(232)을 통해 냉각제로서 작용한다. 상기 플래시 가스 스트림(즉, 따뜻한 플래시 가스 스트림)은 도관(150)을 거쳐 주 메탄 이코노마이저(290)로부터 배출되어, 도관(164)에 의해 분배된 가스 스트림과 조합된다. 이러한 스트림은 고-스테이지 메탄 압축기(234, 236)의 입구로 공급된다. 도관(166)내의 액상은 제2메탄 이코노마이저(244)를 통과하며, 상기 액체는 하류 플래시 가스 스트림에 의해 간접 열교환수단(246)을 통해 부가로 냉각된다. 냉각된 액체는 도관(168)을 거쳐 제2메탄 이코노마이저(244)를 빠져나온 후, 팽창 밸브(248)로 도시된 감압수단을 통해 팽창되거나 플래시되며, 상기 감압수단은 압력을 낮추는 동시에 그 제2부분을 증발시킨다. 이러한 플래시 가스 스트림은 스트림을 도관(172)을 통과하는 플래시 가스 스트림과 도관(170)을 통과하는 액상 스트림으로 분리시키는 중간-스테이지 메탄 플래시 드럼(250)을 통과한다. 상기 플래시 가스 스트림은 도관(172)을 통해 제2메탄 이코노마이저(244)로 흐르며, 가스는 도관(166)을 통해 이코노마이저(244)에 유입된 액체를 간접 열교환기 수단(252)에 의해 냉각한다. 도관(174)은 제2메탄 이코노마이저(244)의 간접 열교환수단(252)과 주 메탄 이코노마이저(290)의 간접 열교환수단(254) 사이에서 유동 도관으로서 작용한다. 따뜻해진 플래시 가스 승트림은 중간-스테이지 메탄 압축기(256, 258)의 입구에 연결된 도관(176)을 거쳐 주 메탄 이코노마이저(290)를 떠난다. 도관(170)을 통해 중간-스테이지 플래시 드럼(250)을 떠나는 액상은 팽창 밸브(260)으로 도시된 감압수단을 통과하므로써 172kPa(약 25psia)으로 감압된다. 또한, 액상 가스의 제3부분은 증발되거나 플래시된다. 팽창 밸브(260)로부터의 액체는 최종 또는 저-스테이지 플래시 드럼(262)을 통과하게 된다. 플래시 드럼(262)에서, 증기상은 플래시 가스 스트림으로 분리된 후, 도관(180)을 통해 제2메탄 이코노마이저(244)로 이송되며; 상기 플래시 가스 스트림은 간접 열교환수단(264)를 통해 냉각제로서 작용하며, 주 메탄 이코노마이저(290)에 연결된 도관(182)을 통해 제2메탄 이코노마이저(244)로부터 배출되며; 상기 플래시 가스 스트림은 간접 열교환수단(266)을 통해 냉각제로서 작용하며, 궁극적으로는 저-스테이지 메탄 압축기(268, 270)의 입구에 연결된 도관(184)을 통해 주 메탄 이코노마이저(290)로부터 배출된다. 저장 유니트로부터의 저압 및 저온 LNG 보일오프(boil-off) 증기 스트림은 이러한 스트림을 두 도관(180, 182 또는 184)에서 조합하므로써 양호하게 회수되며, 이를 위해 선택된 도관은 가능한한 가스 스트림 인도에 가깝게 매칭되고자 하는 희망에 기초하고 있다. 통상적인 실시에 따르면, 저장 유니트의 액화된 천연가스(LNG)는 필요로 하는 장소(전형적으로는 외양항행 LNG 탱커로 이송될 수 있다. 상기 LNG는 종래 천연가스 파이프라인을 통해 기체 상태로의 이송을 위해 연안의 LNG 터미널에서 기화된다.
도1에 도시된 바와 같이, 메탄 압축기(234, 236, 256, 258, 268, 270)는 2개의 드라이버(704, 706)에 의해 구동되도록 기계적으로 연결된 분리된 유니트로서 배출된다. 저-스테이지 메탄 압축기(268, 170)로부터의 압축된 가스는 중간-스테이지 냉각기(280, 282)를 통과한 후; 제2압축 스테이지로 인입되기 전에, 도관(176)내의 중간압력 가스와 조합된다. 중간-스테이지 메탄 압축기(256, 258)로부터의 압축된 가스는 중간-스테이지 냉각기(284, 286)를 통과한 후; 제3압축 스테이지로 인입되기 전에, 도관(150)을 통해 제공된 고압 가스와 조합된다. 압축된 가스(즉, 압축개방된 메탄 사이클 가스 스트림)는 도관(152, 154)을 통해 고-스테이지 메탄 압축기(234, 236)으로부터 방출된 후, 도관(156)에서 조합된다. 압축된 메탄 가스는 냉각기(238)에서 냉각된 후, 상술한 바와 같이 도관(158)을 통해 고-스테이지 프로판 칠러(408)로 지향된다. 상기 스트림은 칠러(408)에서 간접 열교환수단(239)을 통해 냉각되어, 도관(160)을 통해 주 메탄 이코노마이저(290)로 흐른다. 상술한 바와 같이, 압축기는 각각의 압축 스테이지와, 중간 냉각과 연관된 설비로 언급된다.
도1에 도시된 바와 같이, 주 메탄 이코노마이저(290)으로 유입되는 챌러(408)로부터의 압축개방된 메탄 사이클 가스 스트림은 간접 열교환수단(240)을 통과한 흐름을 통해 그 입구에서 냉각이 실행된다. 이렇게 냉각된 스트림의 일부는 도관(162)에서 제거된 후, 고-스테이지 에틸렌 칠러(618)의 상류에 있는 압축된 천연가스 공급 스트림과 조합된다. 상기 냉각된 스트림의 나머지는 주 메탄 이코노마이저(290)에서 간접 열전단수단(242)을 통해 계속 냉각되어, 도관(129)으로부터 생성된다. 이러한 스트림은 에틸렌 콘덴서(628)의 상류 위치에서 도관(128)의 스트림(128)과 조합되며, 이러한 액화 스트림은 간접 열교환수단(226)을 통과한 유동을 통해 에틸렌 콘덴서(628)의 주요 부분에서 액화된다.
도1에 도시된 바와 같이, 제1프로판 압축기(400) 및 제1에틸렌 압축기(600)는 단일의 제1전기모터(700)에 의해 구동되는 것이 바람직하며, 제2프로판 압축기(402) 및 제2에틸렌 압축기(602)는 단일의 제2전기모터(702)에 의해 구동되는 것이 바람직하다. 제1 및 제2전기모터(700, 702)는 적절히 상용화된 전기모터일 수 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 프로판 압축기(400, 402) 및 에틸렌 압축기(600, 602)는 그 각각의 프로판 및 에틸렌 냉장사이클에 평행하게 유체연결되므로, 각각의 압축기는 각각의 냉장사이클에 사용된 냉매흐름의 약 절반에 대해 완전한 압력증가를 제공한다. 이와 같은 복수개의 프로판 및 에틸렌 압축기의 평행한 형태는 LNG 플랜트의 유용성을 상당히 강화하는 "2트레인 1원(two-train-in one)" 형태를 제공한다. 따라서, 예를 들어, 만일 유지보수를 위해 제1전기모터(700)의 정지가 요구될 경우, 제2전기모터(702)와 제2프로판 압축기(402) 및 제2에틸렌 압축기 등이 플랜트를 온라인으로 계속 유지하는데 사용되기 때문에, 전체 LNG 플랜트는 정지될 필요가 없다.
이러한 "2트레인 1원" 의 대처는 메탄 압축기(234, 236, 256, 258, 268, 270)을 작동시키는데 2개의 드라이버(704, 706)를 사용하는 것을 나타낸다. 제3전기모터(704)는 제1고-스테이지 메탄 압축기(234), 제1중간-스테이지 메탄 압축기(256), 제1저-스테이지 메탄 압축기(268)를 작동시키는데 사용되며; 제4전기모터(706)는 제2고-스테이지 메탄 압축기(236), 제2중간-스테이지 메탄 압축기(258), 제2저-스테이지 메탄 압축기(270)를 작동시키는데 사용된다. 상기 제3 및 제4전기모터(704, 706)는 적절히 상용화된 전기모터일 수 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 제1메탄 압축기(234, 256, 258)는 개방된 메탄 냉장 사이클에 직렬로, 그리고 제2메탄 압축기(236, 258, 270)에 병렬로 유체연결된다. 따라서, 제1메탄 압축기(234, 256, 258)는 개방된 메탄 냉장사이클에서 메탄 냉내 흐름의 약 절반정도로 완전한 압력증가를 제공하도록 서로 협력하며, 각각의 제1압축기(268, 256, 234)는 이러한 완전 압력증가의 증량성 부분을 제공하도록 서로 협력한다. 이와 마찬가지로, 제2메탄 압축기는 개방된 메탄 냉장사이클에서 메탄 냉내 흐름의 또 다른 절반정도로 완전한 압력증가를 제공하도록 서로 협력하며, 각각의 제2압축기(270, 258, 236)는 이러한 완전 압력증가의 증량성 부분을 제공하도록 서로 협력한다. 메탄 드라이버 및 압축기의 이러한 형태는 "2트레인 1원" 형태와 일치한다. 따라서, 예를 들어 만일 유지보수를 위해 제3전기모터(704)의 정지가 요구될 경우, 제4전기모터(706)와 제2메탄 압축기(236, 258, 270) 및 제2에틸렌 압축기 등이 플랜트를 온라인으로 계속 유지하는데 사용되기 때문에, 전체 LNG 플랜트는 정지될 필요가 없다.
전기모터(700, 702, 704, 706)의 시동을 도와주기 위해 다양한 방법이 사용되고 있다. 시동시 전기모터(700, 702, 704, 706) 및 관련의 압축기의 관성 회전에 연관된 관성력 및 유체 항력은 극복하기가 매우 어렵다. 따라서, 시동을 도와주기 위해 전기모터(700, 702, 704, 706)에는 가변주파수 구동부가 연결된다. 시동을 도와주는 또 다른 방법은 시동시 모터의 회전에 저항하는 유체 항력을 최소화하기 위해 압축기를 비우는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 모터와 압축기 사이에 유체 커플링이나 토오크 변환기가 배치될 수도 있으므로, 모터는 압축기로부터 무부하로 또는 약간의 부하로 시동될 수 있으며; 모터가 전속력일 때, 상기 유체 커플링 또는 토오크 변환기는 모터에 압축기 부하를 점진적으로 인가할 수 있다. 만일 토오크 변환기가 사용된 경우, 모터 및 압축기가 전속력이라면 전기모터와 그 관련의 압축기를 서로 기계적으로 직접 연결할 수 있게 하는 기계적 로크아웃 기구를 사용하는 것이 바람직하다.
도2에는 천연가스 액화시스템의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도2에 도시된 천연가스 액화시스템의 여러 부품들은 도1의 부품들과 동일하지만, 도2의 시스템은 또 다른 드라이버 및 동력 시스템을 사용한다. 도2의 대부분의 부품[즉, 부품(100-699)]은 도1의 부품들과 동일하며, 동일한 도면부호가 부여되었다.
도2에 도시된 천연가스 액화시스템은 예를 들어 천연가스 등의 연료연소를 통해 열에너지(즉, 스팀) 및 전기에너지의 형태로 에너지를 생성하도록 동시에 작동되는 코제너레이션 플랜트(1000)를 사용하고 있다. 제1프로판 압축기(400) 및 제1에틸렌 압축기(600)는 제1전기모터(900)에 의해 구동되며, 제2프로판 압축기(402) 및 제2에틸렌 압축기(602)는 제2전기모터(902)에 의해 구동된다. 전기모터(900, 902)는 코제너레이션 플랜트(1000)에 의해 생성된 전기의 적어도 일부에 의해 작동되며, 전기선(1002, 1003, 1005)을 통해 모터(900, 902)로 도전된다.
제1스팀 터빈(904)은 제1고-스테이지 압축기(234), 제1중간-스테이지 메탄 압축기(256), 제1저-스테이지 메탄 압축기(268)를 작동시키는데 사용되며; 제2스팀 터빈(906)은 제2고-스테이지 메탄 압축기(236), 제2중간-스테이지 메탄 압축기(258), 제2저-스테이지 메탄 압축기(270)를 작동시키는데 사용된다. 상기 스팀 터빈(904, 906)은 코제너레이션 플랜트(1000)에 의해 생성된 전기의 적어도 일부에 의해 작동되며, 스팀 도관(1004, 1006, 1008)을 통해 스팀 터빈(904, 906)으로 도전된다.
제1시동기/헬퍼 모터(908)는 제1전기모터(900)에 구동가능하게 연결될 수 있으며, 제2시동기/헬퍼 모터(910)는 제2전기모터(902)에 구동가능하게 연결될 수 있다. 상기 시동기/헬퍼 모터(908, 910)는 시동모드에서 작동될 수 있으며, 시동기/헬퍼 모터(908, 910)는 시동시 대형 모터(900, 902)의 회전을 도와주며, 시동기/헬퍼 모터(908, 910)는 도움모드에서 작동될 수 있으며; 시동기/헬퍼 모터(908, 910)는 정상동작중 압축기(400, 402, 600, 602)의 시동시 전기모터(900, 902)를 도와준다. 시동기/헬퍼 모터(908, 910)는 코제너레이셔 플랜트(1000)에 의해 생성된 전기에 의해 작동되어, 전기선(1010,. 1012, 1014)을 통해 도전된다.
도3에 도시된 도1 및 도2와 유사한 천연가스 액화시스템은 선택적 드라이버 및 동력시스템을 포함한다. 코제너레이션 플랜트(1200)는 전기선(1202, 1203, 1205)을 통해 도전된 전기를 통해 전기모터(1100, 1102)를 작동시키는데 사용된다. 상기 코제너레이션 플랜트(1200)는 스팀 도관(1204, 1206, 1208, 1210)을 통해 도전된 스팀을 통해 스팀 터빈(1104, 1106)을 작동시키도록 구동될 수 있다.
제1시동기/헬퍼 스팀 터빈(1108)은 제1전기모터(1100)에 구동가능하게 연결되며, 제2시동기/헬퍼 스팀 터빈(1100)은 제2전기모터(1102)에 구동가능하게 연결된다. 시동기/헬퍼 스팀 터빈(1108, 1110)은 코제너레이션 프랜트(1200)에 의해 생성된 스팀으로 작동되어, 도관(1204, 1212, 1214, 1216)을 통해 시동기/헬퍼 스팀 터빈(1108, 1110)에 도전된다. 시동시, 시동기/헬퍼 스팀 터빈(1108, 1110)은 전기모터(1100, 1102)를 회전시키는데 도움을 줄 수 있다. 천연가스 액화시스템의 정상 작동시, 시동기/헬퍼 스팀 터빈(1108, 1110)은 압축기(400, 402, 600, 602)의 구동시 전기모터(1100, 1102)를 도와줄 수 있다
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (35)

  1. 천연가스를 액화하는 방법에 있어서,
    (a)제1전기모터로 제1압축기 및 제2압축기를 구동하는 단계와,
    (b)제2전기모터로 제3압축기 및 제4압축기를 구동하는 단계와,
    (c)제1 및 제3압축기에서 제1냉장사이클의 제1냉매를 압축하는 단계와,
    (d)제2 및 제4압축기에서 제2냉장사이클의 제2냉매를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제3압축기는 제1냉장사이클에 평행하게 유체연결되며, 상기 제2 및 제4압축기는 제2냉장사이클에 평행하게 유체연결되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단에서 선택되는 탄화수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에탄, 에틸렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단에서 선택되는 탄화수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  5. 제3항에 있어서, 제3전기모터로 제5압축기를 구동하는 단계와, 제5압축기에서 제3냉장사이클의 제3냉매를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에탄, 에틸렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단에서 선택되는 탄화수소를 포함하며; 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하는 는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  7. 제6항에 있어서, 제4전기모터로 제6압축기를 구동하는 단계와, 제6압축기에서 제3냉장사이클의 제3냉매를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제5 및 제6압축기는 제3냉장사이클에 평행하게 유체연결되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판을 포함하며, 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에틸렌을 포함하며, 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 단계(a) 내지 단계(d)에서 생성된 액화 천연가스를 기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  11. 천연가스를 액화하는 방법에 있어서,
    (a)코제너레이션 플랜트에서 스팀 및 전기를 생성하는 단계와,
    (b)제1전기모터를 작동시키기 위해 전기의 적어도 일부를 사용하는 단계와,
    (c)제1스팀 터빈을 작동시키기 위하여 스팀의 적어도 일부를 사용하는 단계와,
    (d)제1전기모터에 의해 구동된 제1압축기에서 제1냉장사이클의 제1냉매를 압축하는 단계와,
    (e)제1스팀 터빈에 의해 구동되는 제2압축기에서 제2냉장사이클의 제2냉매를 압축하는 단계와,
    (f)제2전기모터를 작동시키기 위해 전기의 적어도 일부를 사용하는 단계와,
    (g)제2전기모터에 의해 구동된 제3압축기에서 제1냉장사이클의 제1냉매를 압축하는 단계와,
    (h)제2스팀 터빈을 작동시키기 위해 스팀의 적어도 일부를 사용하는 단계와,
    (i)제2스팀 터빈에 의해 구동된 제4압축기에서 제2냉장사이클의 제2냉매를 압축하는 단계를 포함하며,
    상기 제1압축기 및 제3압축기는 제1냉장사이클에 평행하게 유체연결되며, 상기 제2압축기 및 제4압축기는 제2냉장사이클에 평행하게 유체연결되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단에서 선택되는 탄화수소를 포함하며; 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  15. 제14항에 있어서, 제1전기모터에 의해 구동되는 제5압축기에서 제3냉장사이클의 제3냉매를 압축하는 단계와, 제2전기모터에 의해 구동되는 제6압축기에서 제3냉장사이클의 제3냉매를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제5 및 제6압축기는 제3냉장사이클에 평행하게 유체연결되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판을 포함하며, 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하며, 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 단계(a) 내지 단계(e)에 의해 생성된 액화 천연가스를 기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
  19. 상이한 냉매를 채택하는 일련의 다수의 냉장사이클을 통해 천연가스를 냉각하므로써 천연가스를 액화하기 위한 장치에 있어서,
    제1냉매를 압축하기 위해 제1압축기를 포함하는 제1냉장사이클과,
    제2냉매를 압축하기 위해 제2압축기를 포함하는 제2냉장사이클과,
    제3냉매를 압축하기 위해 제3압축기를 포함하는 제3냉장사이클과,
    제1압축기를 구동하는 제1전기모터와,
    제2압축기를 구동하는 제2전기모터와,
    제3압축기를 구동하는 제3전기모터를 포함하며,
    상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단으로부터 선택된 탄화수소를 포함하며; 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에탄, 에틸렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단으로부터 선택된 탄화수소를 포함하며; 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하며;
    상기 제2냉장사이클은 제1전기모터에 구동가능하게 연결되며 제2냉매를 압축하도록 구동될 수 있는 제4압축기를 포함하며; 상기 제1냉장사이클은 제2전기모터에 구동가능하게 연결되며 제1냉매를 압축하도록 구동될 수 있는 제5압축기를 포함하며;
    상기 제1 및 제5압축기는 제1냉장사이클에 평행하게 유동가능하게 집적화되며; 상기 제2 및 제4압축기는 제2냉장사이클에 평행하게 유동가능하게 집적화되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1냉장사이클은 제2냉장사이클의 상류에 배치되며, 상기 제2냉장사이클은 제3냉장상클의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제3냉장사이클은 개방된 메탄 사이클인 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  22. 제19항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판을 포함하며, 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에틸렌을 포함하며, 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  23. 제19항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판을 포함하며, 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  24. 상이한 냉매를 채택하는 일련의 다수의 냉장사이클을 통해 천연가스를 냉각하므로써 천연가스를 액화하기 위한 장치에 있어서,
    제1냉매를 압축하기 위해 제1압축기를 포함하는 제1냉장사이클과,
    제2냉매를 압축하기 위해 제2압축기를 포함하는 제2냉장사이클과,
    제3냉매를 압축하기 위해 제3압축기를 포함하는 제3냉장사이클과,
    제1압축기를 구동하는 제1전기모터와,
    제2압축기를 구동하는 제2전기모터와,
    제3압축기를 구동하는 제3전기모터와,
    상기 제1전기모터에 구동가능하게 연결된 시동기/헬퍼 모터와,
    상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단으로부터 선택된 탄화수소를 포함하며; 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에탄, 에틸렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단으로부터 선택된 탄화수소를 포함하며; 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하며; 상기 시동기/헬터 모터는 시동기/헬퍼 모터가 시동모드에서 작동될 때 제1전기모터의 시동시 제1전기모터의 회전시작을 도와주도록 작동가능하며; 상기 시동기/헬퍼 모터는 시동기/헬퍼 모터가 도움모드에서 작동될 때 제1전기모터를 도와 제1압축기를 구동하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  25. 상이한 냉매를 채택하는 일련의 다수의 냉장사이클을 통해 천연가스를 냉각하므로써 천연가스를 액화하기 위한 장치에 있어서,
    제1냉매를 압축하기 위해 제1압축기를 포함하는 제1냉장사이클과,
    제2냉매를 압축하기 위해 제2압축기를 포함하는 제2냉장사이클과,
    제3냉매를 압축하기 위해 제3압축기를 포함하는 제3냉장사이클과,
    제1압축기를 구동하는 제1전기모터와,
    제2압축기를 구동하는 제2전기모터와,
    제3압축기를 구동하는 제3전기모터와,
    상기 제1모터에 구동가능하게 연결되며 제1전기모터를 시동하도록 도와줄 수 있는 스팀 터빈을 포함하며,
    상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단으로부터 선택된 탄화수소를 포함하며; 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에탄, 에틸렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단으로부터 선택된 탄화수소를 포함하며; 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  26. 상이한 냉매를 채택하는 일련의 다수의 냉장사이클을 통해 천연가스를 냉각하므로써 천연가스를 액화하기 위한 장치에 있어서,
    제1냉매를 압축하기 위해 제1압축기를 포함하는 제1냉장사이클과,
    제2냉매를 압축하기 위해 제2압축기를 포함하는 제2냉장사이클과,
    제3냉매를 압축하기 위해 제3압축기를 포함하는 제3냉장사이클과,
    제1압축기를 구동하는 제1전기모터와,
    제2압축기를 구동하는 제2전기모터와,
    제3압축기를 구동하는 제3전기모터와,
    상기 제1모터에 구동가능하게 연결되며 제1전기모터를 시동하도록 도와줄 수 있는 스팀 터빈과,
    전기 및 스팀을 생성하도록 작동가능한 코제너레이션 플랜트를 포함하며,
    상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단으로부터 선택된 탄화수소를 포함하며; 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 에탄, 에틸렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단으로부터 선택된 탄화수소를 포함하며; 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하며,
    상기 제1전기모터 내지 제3전기모터는 적어도 일부의 전기에 의해 작동되며; 상기 스팀 터빈은 적어도 일부의 스팀에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  27. 상이한 냉매를 채택하는 일련의 다수의 냉장사이클을 통해 천연가스를 냉각하므로써 천연가스를 액화하기 위한 장치에 있어서,
    제1냉매를 압축하기 위해 제1압축기를 포함하는 제1냉장사이클과,
    제2냉매를 압축하기 위해 제2압축기를 포함하는 제2냉장사이클과,
    전기 및 스팀을 동시에 생성하기 위한 코제너레이션 플랜트와,
    제1압축기에 구동가능하게 연결되며 전기의 적어도 일부에 의해 작동되는 제1전기모터와,
    제2압축기에 구동가능하게 연결되며 스팀의 적어도 일부에 의해 작동되는 제1스팀 터빈과,
    제1전기모터에 구동가능하게 연결되며 스팀의 적어도 일부에 의해 작동되는 제1시동기 스팀 터빈을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판, 프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 집단에서 선택되는 탄화수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제2냉매는 그 주요부분으로 메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  30. 상이한 냉매를 채택하는 일련의 다수의 냉장사이클을 통해 천연가스를 냉각하므로써 천연가스를 액화하기 위한 장치에 있어서,
    제1냉매를 압축하기 위해 제1압축기를 포함하는 제1냉장사이클과,
    제2냉매를 압축하기 위해 제2압축기를 포함하는 제2냉장사이클과,
    전기 및 스팀을 동시에 생성하기 위한 코제너레이션 플랜트와,
    제1압축기에 구동가능하게 연결되며 전기의 적어도 일부에 의해 작동되는 제1전기모터와,
    제2압축기에 구동가능하게 연결되며 스팀의 적어도 일부에 의해 작동되는 제1스팀 터빈과,
    제3압축기에 구동가능하게 연결되며 스팀의 적어도 일부에 의해 작동되는 제2스팀 터빈과,
    상기 제2냉장사이클은 제2냉매를 압축하기 위해 제3압축기를 l마하며, 상기 제2 및 제3압축기는 제2냉장시이클에 평행하게 유체가능하게 집적화되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  31. 제30항에 있어서, 제3냉매를 압축하기 위해 제4압축기를 포함하는 제3냉장사이클과, 상기 제4압축기에 구동가능하게 연결되며 전기의 적어도 일부에 의해 작동되는 제2전기모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제3냉장사이클은 제1전기모터에 구동가능하게 연결되며, 제3냉매를 압축하도록 작동가능한 제5압축기를 포함하며; 상기 제1냉장사이클은 제2전기모터에 구동가능하게 연결되며, 제1냉매를 압축하도록 작동가능한 제6압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제1압축기 및 제6압축기는 제1냉장사이클에 평행하게 유체가능하게 집적화되며, 상기 제4압축기 및 제5압축기는 제3냉장사이클에 평행하게 유체가능하게 집적화되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1냉매는 그 주요부분으로 프로판을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 제2냉매는 그주요부분으로 메탄을 포함하며, 상기 제3냉매는 그 주요부분으로 에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화장치.
KR1020057007782A 2002-11-01 2003-10-30 천연가스 액화용 모터 구동 압축기 시스템 KR101060381B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/286,292 2002-11-01
US10/286,292 US6640586B1 (en) 2002-11-01 2002-11-01 Motor driven compressor system for natural gas liquefaction
PCT/US2003/034624 WO2004042300A2 (en) 2002-11-01 2003-10-30 Motor driven compressor system for natural gas liquefaction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050072782A true KR20050072782A (ko) 2005-07-12
KR101060381B1 KR101060381B1 (ko) 2011-08-29

Family

ID=29270359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057007782A KR101060381B1 (ko) 2002-11-01 2003-10-30 천연가스 액화용 모터 구동 압축기 시스템

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6640586B1 (ko)
EP (1) EP1576329A4 (ko)
JP (1) JP2006504928A (ko)
KR (1) KR101060381B1 (ko)
CN (1) CN1708666B (ko)
AR (1) AR041701A1 (ko)
BR (1) BR0315890B1 (ko)
EA (1) EA011198B1 (ko)
EG (1) EG23707A (ko)
MY (1) MY128245A (ko)
NO (1) NO20052639L (ko)
OA (1) OA13008A (ko)
PE (1) PE20040383A1 (ko)
WO (1) WO2004042300A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101361001B1 (ko) * 2013-08-05 2014-02-12 고등기술연구원연구조합 천연가스 액화 시스템의 정지 방법
KR101398357B1 (ko) * 2013-04-24 2014-05-23 현대중공업 주식회사 고압 펌프 구동 장치 및 lng 연료 공급 시스템

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7310971B2 (en) * 2004-10-25 2007-12-25 Conocophillips Company LNG system employing optimized heat exchangers to provide liquid reflux stream
EG24658A (en) * 2002-09-30 2010-04-07 Bpcorporation North America In All electric lng system and process
US6793712B2 (en) * 2002-11-01 2004-09-21 Conocophillips Company Heat integration system for natural gas liquefaction
JP4912564B2 (ja) * 2003-11-18 2012-04-11 日揮株式会社 ガス液化プラント
US6962060B2 (en) * 2003-12-10 2005-11-08 Air Products And Chemicals, Inc. Refrigeration compression system with multiple inlet streams
US20050279132A1 (en) * 2004-06-16 2005-12-22 Eaton Anthony P LNG system with enhanced turboexpander configuration
JP2008503609A (ja) * 2004-06-18 2008-02-07 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 評価可能な能力を持つ液化天然ガスプラント
US7422543B2 (en) * 2005-09-14 2008-09-09 Conocophillips Company Rotation coupling employing torque converter and synchronization motor
FR2891900B1 (fr) * 2005-10-10 2008-01-04 Technip France Sa Procede de traitement d'un courant de gnl obtenu par refroidissement au moyen d'un premier cycle de refrigeration et installation associee.
US7415840B2 (en) * 2005-11-18 2008-08-26 Conocophillips Company Optimized LNG system with liquid expander
WO2007078418A2 (en) * 2005-12-23 2007-07-12 Exxonmobil Upstream Research Company Multi-compressor string with multiple variable speed fluid drives
JP5036734B2 (ja) * 2006-03-06 2012-09-26 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー デュアルエンド形歯車式流体駆動スタータ
US20070245770A1 (en) * 2006-04-19 2007-10-25 Saudi Arabian Oil Company Optimization of a dual refrigeration system natural gas liquid plant via empirical experimental method
US7691028B2 (en) * 2006-05-02 2010-04-06 Conocophillips Company Mechanical soft-start system for rotating industrial equipment
US20080016768A1 (en) 2006-07-18 2008-01-24 Togna Keith A Chemically-modified mixed fuels, methods of production and used thereof
WO2008015224A2 (en) * 2006-08-02 2008-02-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
NO326634B1 (no) 2006-09-12 2009-01-26 Aker Engineering & Technology Fremgangsmate og system for start og drift av en elektrisk drevet last
EP2078178B1 (en) * 2006-10-26 2016-05-18 Johnson Controls Technology Company Economized refrigeration system
US20080115529A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Conocophillips Company Liquefied natural gas plant with enhanced operating flexibility
US8591199B2 (en) * 2007-01-11 2013-11-26 Conocophillips Company Multi-stage compressor/driver system and method of operation
WO2008136117A1 (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Hitachi, Ltd. Ｌｎｇ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント及びｌｎｇ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法。
US8020406B2 (en) * 2007-11-05 2011-09-20 David Vandor Method and system for the small-scale production of liquified natural gas (LNG) from low-pressure gas
US20100263406A1 (en) * 2007-11-07 2010-10-21 Willem Dam Method and apparatus for cooling and liquefying a hydrocarbon stream
NO331740B1 (no) * 2008-08-29 2012-03-12 Hamworthy Gas Systems As Fremgangsmate og system for optimalisert LNG produksjon
NO331154B1 (no) * 2008-11-04 2011-10-24 Hamworthy Gas Systems As System for kombinert syklusmekanisk drift i kryogene kondensasjonsprosesser.
US20100175425A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-15 Walther Susan T Methods and apparatus for liquefaction of natural gas and products therefrom
US8011191B2 (en) 2009-09-30 2011-09-06 Thermo Fisher Scientific (Asheville) Llc Refrigeration system having a variable speed compressor
AU2011209867B2 (en) * 2010-01-27 2016-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company Superconducting system for enhanced natural gas production
AU2011256697B2 (en) 2010-05-21 2016-05-05 Exxonmobil Upstream Research Company Parallel dynamic compressor apparatus and methods related thereto
JP2012071226A (ja) * 2010-09-27 2012-04-12 Central Res Inst Of Electric Power Ind 水銀除去機能を有するガス処理設備
JP5660845B2 (ja) 2010-10-13 2015-01-28 三菱重工業株式会社 液化方法、液化装置およびこれを備える浮体式液化ガス製造設備
WO2013022529A1 (en) * 2011-08-09 2013-02-14 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process
CN202759406U (zh) * 2012-06-28 2013-02-27 控制技术有限公司 变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统
US9791209B2 (en) 2014-04-16 2017-10-17 Conocophillips Company System and process for liquefying natural gas
US9939194B2 (en) * 2014-10-21 2018-04-10 Kellogg Brown & Root Llc Isolated power networks within an all-electric LNG plant and methods for operating same
JP6415989B2 (ja) 2015-01-05 2018-10-31 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 液化ガス用冷却装置
ITUB20152388A1 (it) * 2015-07-22 2017-01-22 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Metodo per avviare ed operare un impianto di liquefazione di un prodotto gassoso
EP3361197A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-15 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion
RU2755970C2 (ru) * 2017-02-14 2021-09-23 Линде Акциенгезельшафт Способ сжижения насыщенной углеводородами фракции
US10544986B2 (en) * 2017-03-29 2020-01-28 Air Products And Chemicals, Inc. Parallel compression in LNG plants using a double flow compressor
CN107746702B (zh) * 2017-10-31 2020-10-30 湖北瑞能华辉能源管理有限公司 一种替代r22的制冷剂及其制备方法和应用
JP6556891B2 (ja) * 2018-03-09 2019-08-07 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 液化ガス用冷却装置およびそのメンテナンス方法
JP7362467B2 (ja) * 2019-12-20 2023-10-17 三菱重工コンプレッサ株式会社 圧縮機システム
WO2023237751A1 (de) * 2022-06-09 2023-12-14 Linde Gmbh Verfahren zum verdichten eines propylenkältemittels

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3548606A (en) * 1968-07-08 1970-12-22 Phillips Petroleum Co Serial incremental refrigerant expansion for gas liquefaction
US3581510A (en) * 1968-07-08 1971-06-01 Phillips Petroleum Co Gas liquefaction by refrigeration with parallel expansion of the refrigerant
FR2292203A1 (fr) * 1974-11-21 1976-06-18 Technip Cie Procede et installation pour la liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
US4404008A (en) * 1982-02-18 1983-09-13 Air Products And Chemicals, Inc. Combined cascade and multicomponent refrigeration method with refrigerant intercooling
FR2545589B1 (fr) * 1983-05-06 1985-08-30 Technip Cie Procede et appareil de refroidissement et liquefaction d'au moins un gaz a bas point d'ebullition, tel que par exemple du gaz naturel
GB2149902B (en) * 1983-11-18 1987-09-03 Shell Int Research A method and a system for liquefying a gas in particular a natural gas
US4698080A (en) * 1984-06-15 1987-10-06 Phillips Petroleum Company Feed control for cryogenic gas plant
US4680041A (en) * 1985-12-30 1987-07-14 Phillips Petroleum Company Method for cooling normally gaseous material
US4755200A (en) * 1987-02-27 1988-07-05 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas drier precooling in mixed refrigerant natural gas liquefaction processes
US5473900A (en) * 1994-04-29 1995-12-12 Phillips Petroleum Company Method and apparatus for liquefaction of natural gas
JP3563143B2 (ja) 1995-02-14 2004-09-08 千代田化工建設株式会社 天然ガス液化プラントのコンプレッサ駆動装置
MY118329A (en) * 1995-04-18 2004-10-30 Shell Int Research Cooling a fluid stream
FR2751059B1 (fr) 1996-07-12 1998-09-25 Gaz De France Procede et installation perfectionnes de refroidissement, en particulier pour la liquefaction de gaz naturel
US6446465B1 (en) * 1997-12-11 2002-09-10 Bhp Petroleum Pty, Ltd. Liquefaction process and apparatus
DZ2671A1 (fr) 1997-12-12 2003-03-22 Shell Int Research Processus de liquéfaction d'un produit alimenté gazeux riche en méthane pour obtenir un gaz natural liquéfié.
TW421704B (en) * 1998-11-18 2001-02-11 Shell Internattonale Res Mij B Plant for liquefying natural gas
US6070429A (en) * 1999-03-30 2000-06-06 Phillips Petroleum Company Nitrogen rejection system for liquified natural gas
US6324867B1 (en) * 1999-06-15 2001-12-04 Exxonmobil Oil Corporation Process and system for liquefying natural gas
TW480325B (en) * 1999-12-01 2002-03-21 Shell Int Research Plant for liquefying natural gas
US6367286B1 (en) 2000-11-01 2002-04-09 Black & Veatch Pritchard, Inc. System and process for liquefying high pressure natural gas
JP4707865B2 (ja) * 2001-04-18 2011-06-22 エア・ウォーター株式会社 深冷空気分離装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101398357B1 (ko) * 2013-04-24 2014-05-23 현대중공업 주식회사 고압 펌프 구동 장치 및 lng 연료 공급 시스템
KR101361001B1 (ko) * 2013-08-05 2014-02-12 고등기술연구원연구조합 천연가스 액화 시스템의 정지 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006504928A (ja) 2006-02-09
AR041701A1 (es) 2005-05-26
CN1708666A (zh) 2005-12-14
KR101060381B1 (ko) 2011-08-29
EG23707A (en) 2007-05-27
AU2003287356A1 (en) 2004-06-07
MY128245A (en) 2007-01-31
WO2004042300A2 (en) 2004-05-21
CN1708666B (zh) 2010-10-27
NO20052639L (no) 2005-06-01
EA200500753A1 (ru) 2005-08-25
BR0315890A (pt) 2005-10-04
BR0315890B1 (pt) 2014-07-08
EP1576329A2 (en) 2005-09-21
US6640586B1 (en) 2003-11-04
EA011198B1 (ru) 2009-02-27
WO2004042300A3 (en) 2004-06-24
EP1576329A4 (en) 2015-05-06
OA13008A (en) 2006-10-13
PE20040383A1 (es) 2004-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101060381B1 (ko) 천연가스 액화용 모터 구동 압축기 시스템
US6691531B1 (en) Driver and compressor system for natural gas liquefaction
RU2300061C2 (ru) Способ сжижения природного газа с повышенным удалением азота
KR101302310B1 (ko) 반폐쇄 루프 액화 천연 가스 처리
US6070429A (en) Nitrogen rejection system for liquified natural gas
US20120204598A1 (en) Integrated waste heat recovery in liquefied natural gas facility
US7415840B2 (en) Optimized LNG system with liquid expander
US20070056318A1 (en) Enhanced heavies removal/LPG recovery process for LNG facilities
WO2006009609A2 (en) Lng system with enhanced turboexpander configuration
AU2003287356B2 (en) Motor driven compressor system for natural gas liquefaction
OA16540A (en) Integrated waste heat recovery in liquefied natural gas facility
OA16711A (en) Liquefied natural gas plant with ethylene independent heavies recovery system.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160801

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170811

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180801

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190801

Year of fee payment: 9