SK178799A3 - Improved cascade refrigeration process for liquefaction of natural gas - Google Patents

Improved cascade refrigeration process for liquefaction of natural gas Download PDF

Info

Publication number
SK178799A3
SK178799A3 SK1787-99A SK178799A SK178799A3 SK 178799 A3 SK178799 A3 SK 178799A3 SK 178799 A SK178799 A SK 178799A SK 178799 A3 SK178799 A3 SK 178799A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
stream
flow
gas
cooling
natural gas
Prior art date
Application number
SK1787-99A
Other languages
English (en)
Inventor
Eric T Cole
Ronald R Bowen
Original Assignee
Exxon Production Research Co
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 Exxon Production Research Co filed Critical Exxon Production Research Co
Publication of SK178799A3 publication Critical patent/SK178799A3/sk

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
    • F25J1/02—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
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0254—Operation; Control and regulation; Instrumentation controlling particular process parameter, e.g. pressure, temperature
    • 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/3066—Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/03006—Gas tanks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/002—Storage in barges or on ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/14—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of aluminium; constructed of non-magnetic steel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/001—Thermal insulation specially adapted for cryogenic vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/025—Bulk storage in barges or on ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02—Discharging liquefied gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/08—Pipe-line systems for liquids or viscous products
    • F17D1/082—Pipe-line systems for liquids or viscous products for cold fluids, e.g. liquefied 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
    • F25J1/0002—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
    • F25J1/003—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"
    • F25J1/0042—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 liquid expansion with extraction of work
    • 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
    • F25J1/0205—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 as a dual level SCR refrigeration cascade
    • 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
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0229—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock
    • F25J1/0231—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock for the working-up of the hydrocarbon feed, e.g. reinjection of heavier hydrocarbons into the liquefied 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
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • F25J1/025—Details related to the refrigerant production or treatment, e.g. make-up supply from feed gas itself
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0341—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid
    • F17C2227/0355—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid in a closed 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/50—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using absorption, i.e. with selective solvents or lean oil, heavier CnHm and including generally a regeneration step for the solvent or lean oil
    • 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
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of hydrocarbons
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

Oblasť techniky
Tento vynález sa týka spôsobu skvapalňovania zemného plynu a predovšetkým sa týka postupu výroby komprimovaného kvapalného zemného plynu (PLNG).
Doterajší stav techniky
Vďaka svojím čistým spaľovacím kvalitám a výhodnosti sa zemný plyn stal v súčasnej dobe značné využívaný. Lokalizovalo sa mnoho zdrojov vo vzdialených oblastiach, značne vzdialených od obchodného trhu s plynom. Niekedy je na prepravu produkovaného zemného plynu ku komerčnému trhu k dispozícii potrubie. Keď nie je uskutočniteľná preprava potrubím, spracováva sa zemný plyn, na dopravu na trh často na kvapalný zemný plyn (nazývaný ako „LNG“ ).
Jeden z podstatných znakov výroby LNG sú veľké kapitálové investície. Vybavenie, používané na skvapalňovanie zemného plynu, je veľmi nákladné. Závod na skvapalňovanie je vytvorený z niekoľkých základných systémov, zahrnujúcich spracovanie plynu pri odstraňovaní nečistôt, skvapalňovaní, ochladzovaní, zariadenie na zásobovanie energiou a skladovanie a zariadenie lodnej dopravy. Zatiaľ čo cena závodu LNG môže veľmi závisieť na lokalite závodu, môže typický bežný projekt LNG stáť od 5 do 10 miliárd dolárov vrátane nákladov na oblasť vývoja. Chladiaci systém závodu môže zodpovedať viac ako 30 percentám z ceny.
Sú tri najdôležitejšie okolnosti, na ktoré sa musí brať ohľad pri konštrukcii závodu NLG: (1) výber skvapalňovacieho cyklu, (2) materiály použité na kontejnery, čerpanie a ostatné vybavenie a (3) výrobné kroky na konverziu napájacieho toku zemného plynu na LNG.
Chladiaci systém LNG je nákladný, pretože na skvapalnenie zemného plynu je treba tak mnoho chladenia. Typický prúd zemného plynu vstupuje do závodu LNG pri tlakoch od asi 4,830 kPa (700 psia - libier na štvorcový palec) do asi 7,6 kPa (1 100 psia) a teplotách od asi 20 °C (68 °F) do asi 40 °C (104 °F). Zemný plyn, čo je prevažne metán, sa nemôže skvapalniť jednoduchým zvýšením tlaku, ako v prípade ťažkých uhľovodíkov, používaných na energetické účely. Kritická teplota metánu je -82,5 °C (-116,5 °F). To znamená, že metán sa môže skvapalniť len pod touto teplotou bez ohľadu na aplikovaný tlak. Pretože zemný plyn je zmes plynov, skvapalňuje sa nad touto oblasťou teplôt. Kritická teplota zemného plynu je medzi asi -85 °C (-121 °F) a -62 °C (-80 °F). Zmesi zemného plynu sa pri atmosférickom tlaku dajú skvapalniť typicky v oblasti teplôt medzi asi -165 °C (-265 °F) a -155 °C (-274 °F). Pretože vybavenie na chladenie reprezentuje významnú časť z ceny závodu LNG, vynaložilo sa veľké úsilie na zníženie nákladov na chladenie.
Aj keď sa na skvapalňovanie zemného plynu používalo viacero chladiacich cyklov, sú dnes v závodoch LNG najčastejšie využívané tri typy: (1) „cyklus expanzie“, v ktorom plyn z vysokého tlaku expanduje do nízkeho tlaku so zodpovedajúcim znížením teploty, (2) „viaczložkový chladiaci cyklus“ v ktorom sa využíva viaczložkové chladivo v špeciálne konštruovaných výmenníkoch a (3) „kaskádový cyklus“, v ktorom sa násobne využívajú jednotlivé zložky chladív vo výmenníkoch tepla, usporiadaných na progresívne znižovanie teploty plynu na teplotu skvapalnenia. V najväčšom počte cyklov skvapalňovania zemného plynu sa využívajú variácie alebo kombinácie týchto troch základných typov.
V kaskádovom systéme sa všeobecne využívajú dva alebo viaceré chladiace cykly, v ktorých sa expandované chladivo z jedného stupňa použije v nasledujúcom stupni na kondenzáciu komprimovaného chladivá. V každom nasledujúcom stupni sa použije ľahšie prchavejšie chladivo, ktoré, keď expanduje, zaisti nižšiu úroveň chladenia a je preto spôsobilé ochladiť na nižšiu teplotu. Na zníženie výkonu, potrebného pre kompresory, je každý chladiaci cyklus typicky rozdelený na niekoľko stupňov tlaku (bežné sú tri alebo štyri stupne ). Stupne tlaku vyvíjajú účinok na rozdelenie chladiaceho procesu na niekoľko teplotných krokov. Obvykle sú používané chladivá propán, etán, etylén a metán. Vzhľadom k tomu, že propán môže kondenzovať pri pomerne nízkom tlaku vo vzduchových chladičoch alebo vo vodných chladičoch, je propán normálne chladivo prvého stupňa. Etán alebo etylén môžu byť použité ako chladivo druhého stupňa. Kondenzujúci etán, vychádzajúci z etánového kompresoru, vyžaduje nízkoteplotné chladivo. Propán zaisťuje funkciu nízkoteplotného chladenia. Podobne, ak sa použije metán ako chladivo posledného stupňa, použije sa etán na kondenzáciu metánu, vychádzajúceho z metánového kompresoru. Propánový chladiaci systém sa preto použije na chladenie privádzaného plynu a na kondenzáciu etánového chladivá a etán sa použije na ďalšie chladenie privedeného plynu a na kondenzáciu metánového chladivá.
Materiály, používané v obvyklých závodoch LNG tiež prispievajú k nákladom na závody. Kontajnery, čerpacie a ostatné vybavenia, používané v závodoch LNG sú typicky konštruované, aspoň časti, z hliníka, nehrdzavejúcej oceli alebo z oceli s vysokým obsahom niklu, aby sa zaistila potrebná pevnosť a odolnosť proti lomu pri nízkych teplotách.
V obvyklých závodoch LNG sa musí zo zemného plynu, pri jeho spracovaní, v podstate odstrániť voda, oxid uhličitý, zlúčeniny obsahujúce síru, ako sírovodík a ostatné kyslé plyny, n-pentán a ťažšie uhľovodíky, vrátane benzénu a znížiť ich obsah na úrovne ppm. Niektoré z týchto zlúčenín môžu vo výrobnom zariadení mrznúť, pôsobiť problémy s upchávaním. Iné zlúčeniny, ako tie, ktoré obsahujú síru, sa musia odstrániť, aby sa vyhovelo obchodným normám. V obvyklých závodoch LNG je požadované zariadenie na odstraňovanie oxidu uhličitého a kyslých plynov. V zariadení na spracovanie plynu sa typicky využíva chemický a/alebo fyzikálny rozpúšťači regeneračný proces, čo vyžaduje značné investičné náklady. Tiež prevádzkové náklady sú vysoké. Sušiarne so suchým lôžkom, také ako molekulárne sita sa vyžadujú na odstránenie vodnej pary. Kolóna na pranie plynu a frakcionačné zariadenie sú typicky používané na odstraňovanie uhľovodíkov, ktoré majú sklon spôsobiť problémy s upchávaním. Ortuť sa v obvyklých závodoch LNG tiež odstraňuje, pretože môže spôso biť poškodenie zariadenia, konštruovaného z hliníka. Okrem toho veľká časť dusíka, ktorý môže byť prítomný v zemnom plyne, sa po procese odstraňuje, pretože dusík nemá zostať v kvapalnej fáze v priebehu transportu v bežných LNG, a prítomnosť dusíkových pár v LNG kontajneroch pri dodávaní je neželateľná.
V priemysle je stále potrebné zlepšenie procesu skvapalňovania zemného plynu, ktorý minimalizuje veľkosť chladiaceho zariadenia a procesom požadovaný výkon.
Podstata vynálezu
Tento vynález sa týka všeobecne skvapalňovacieho procesu toku plynu, bohatého na metán, ktorý má počiatočný tlak nad asi 3,100 kPa (450 psia). Primárne chladenie na kondenzáciu zemného plynu je v kaskádových chladiacich cyklov výhodne len dvojcyklové. Zemný plyn je potom tlakovo expandovaný vhodnými prostriedkami expanzie tlaku na produkciu kvapalného produktu, bohatého na metán, majúceho teplotu nad asi -112 °C (-170 °F) a tlak dostatočný pre kvapalný produkt na bode tvorby bubliniek alebo pod ním.
Spôsobom podľa tohto vynálezu môže tiež kondenzovať vyvarená para, produkovaná komprimovaným kvapalným zemným plynom. Ak zemný plyn obsahuje uhľovodíky ťažšie ako metán, a je želateľné ťažšie uhľovodíky odstrániť, môže sa k spôsobu pridať proces frakcionácie.
Spôsob podľa tohto vynálezu sa môže použiť na počiatočné skvapalňovanie zemného plynu pri zdroji doplňovania na skladovanie alebo transport a na opätovné skvapalňovanie pary zemného plynu, vzniknutej v priebehu skladovania a lodnej dopravy. Jedným predmetom tohto vynálezu je poskytnúť zlepšený systém skvapalňovania alebo opätovného skvapalňovania zemného plynu. Iným predmetom tohto vynálezu je poskytnúť zlepšený systém skvapalňovania, ktorý vyžaduje podstatne menší výkon na kompresiu než doterajšie systémy. Ešte ďalším, predmetom vynálezu, je zaistiť zlepšený skvapalňovací proces, ktorý bude ekonomický a účinný v prevádzke. Ochladzovanie na veľmi nízku teplotu pri zvyčajnom LNG procese je veľmi nákladné v porovnaní s relatívne miernym chladením, potrebným v produkcii PLNG v zhode s praxou podľa tohto vynálezu.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Predkladaný vynález a jeho výhody budú ďalej uvedené v podrobnom opise a v pripojených obrázkoch, ktoré sú blokovými schémami typických uskutočnení tohto vynálezu.
Obr. 1 je bloková schéma uskutočnenia spôsobu podľa tohto vynálezu, ukazujúca dvojcyklový kaskádový chladiaci systém výroby PLNG.
Obr. 2 je bloková schéma druhého uskutočnenia podľa tohto vynálezu, ilustrujúca proces kondenzácie vyvareného plynu a odstraňovania ťažších uhľovodíkov.
Obr.3 je bloková schéma tretieho uskutočnenia podľa tohto vynálezu.
Blokové schémy ilustrujú na obrázkoch súčasne rôzne uskutočnenia praktikovania spôsobu podľa tohto vynálezu. Týmito obrázkami sa nezamýšľa vyčleniť z rozsahu ochrany vynálezu iné uskutočnenia, ktoré sú výsledkom normálnych a očakávaných modifikácií týchto špecifických uskutočnení. Rôzne potrebné subsystémy, ako čerpadlá, ventily, miešače toku, riadiace systémy a senzory, boli z obrázkov vypustené s cieľom zjednodušiť a zjasniť opis.
Príklady uskutočnenia vynálezu
V tomto vynáleze sa využíva kaskádový chladiaci systém na skvapalňovanie zemného plynu, na výrobu kvapalného produktu, bohatého na metán, majúceho teplotu nad asi -112 °C (-170 °F) a tlak, dostatočný na to, aby kvapalný produkt bol na svojej teplote tvorby bubline alebo pod ňou. Tento produkt, bohatý na metán, je niekedy nazývaný v tomto opise ako komprimovaný kvapalný zemný plyn (PLNG). Termín „teplota tvorby bubline“ znamená teplotu a tlak, pri ktorých sa kvapalina začína meniť na plyn. Napríklad, ak je určitý objem PLNG udržiavaný na konštantnom tlaku, ale jeho teplota stúpa, je teplota, pri ktorej sa začínajú v PLNG tvoriť bublinky plynu, teplota tvorby bubliniek. Podobne, ak určitý objem PLNG je udržiavaný na konštantnej teplote, ale tlak sa znižuje, definuje tlak, pri ktorom sa začína tvoriť plyn, teplota tvorby bubline. Pri teplote tvorby bubliniek, je zmes nasýtenou kvapalinou.
Využitie systému kaskádového chladenia podľa tohto vynálezu vyžaduje menší výkon na skvapalnenie zemného plynu než kaskádové chladiace procesy, využívané v minulosti a vybavenie, používané v procese podľa tohto vynálezu, môže byť vyrobené z menej nákladných materiálov. Naopak doterajšie procesy, ktoré produkujú LNG pri atmosférických tlakoch, pri teplotách nižších než -160 °C (-256 °F), vyžadujú pre bezpečnú prácu aspoň časť prevádzkového zariadenia, vyrobeného z drahých materiálov.
Energie, potrebná v praxi na skvapalňovanie zemného plynu podľa tohto vynálezu je veľmi znížená oproti požiadavkám na energiu konvenčného závodu LNG. Zníženie potrebnej chladiacej energie, požadovanej v spôsobe podľa tohto vynálezu má výsledok v značnom znížení kapitálových nákladov, proporcionálne nižších prevádzkových nákladoch a zvýšenej účinnosti a spoľahlivosti, teda značnom zvýšení ekonómie produkcie skvapalného zemného plynu.
Pri prevádzkových tlakoch a teplotách podľa tohto vynálezu sa môže na čerpanie a vybavenie v najchladnejších prevádzkových priestoroch skvapalňovaného procesu využívať oceľ s 3,5 % hmotn. obsahom niklu, kdežto pre to isté zariadenie, používané v bežnom LNG procesu je požadovaná nákladnejšia oceľ s obsahom 9 % hmotn. niklu alebo hliník. To poskytuje ďalšie významné zníženie nákladov na spôsob podľa tohto vynálezu v porovnaní s doterajším spôsobom LNG.
V kryogenickej prevádzke zemného plynu sa berie ohľad na kontamináciu. Zásoba privádzaného surového zemného plynu v spôsobe podľa tohto vynálezu môže zahrnovať zemný plyn, získaný zo zdroja surovej ropy (sprievodný plyn) alebo zo zdroja plynu (nesprievodný plyn). Zloženie zemného plynu sa môže výrazne líšiť. Tu využívaný tok zemného plynu obsahuje metán (Ci) ako prevažujúcu zložku. Zemný plyn tiež bude typicky obsahovať etán (C2) vyššie uhľovodíky (C3+) a menšie množstvo nečistôt ako vodu, oxid uhličitý, sírovodík, dusík, bután, uhľovodíky so šiestimi alebo viacerými atómami uhlíka, nečistotu, sulfid železa, vosk a surovú ropu. Rozpustnosti týchto kontaminantov sa menia s teplotou, tlakom a zložením. Pri kryogenných teplotách, môžu CO2, voda a ostatné kontaminanty tvoriť pevné látky, ktoré môžu upchávať priechody toku v kryogenných výmenníkoch tepla. Týmto potenciálnym prekážkam sa je možné vyhnúť odstránením takých kontaminantov, ak sa dajú predvídať podmienky vo vnútri ich čistej zložky - teplotné tlakové hranice v pevnej fáze. V ďalšom opise vynálezu sa predpokladá, že tok zemného plynu bol vhodne spracovaný v tom zmysle, že boli odstránené sulfidy a oxid uhličitý a vykonané sušenie, aby sa odstránila voda použitím bežných a dobre známych pochodov, aby sa vyprodukoval tok „odsíreného, suchého“ zemného plynu. Ak obsahuje zemný plyn ťažké uhľovodíky, ktoré by mohli v priebehu skvapalňovania zamrznúť, a ak sú v PLNG ťažké uhľovodíky nežiaduce, môžu sa odstrániť frakcionačným procesom pred produkciou PLNG, ako je opísané podrobnejšie nižšie.
Jedna výhoda tohto vynálezu je, že vyššie prevádzkové teploty umožňujú, že zemný plyn môže obsahovať vyššie úrovne koncentrácie zložiek, ktoré môžu zamrznúť, než by bolo možné u bežného LNG procesu. Napríklad v konvenčnom LNG závode, ktorý produkuje LNG pri -160 °C (-256 °F) musí CO2 mať koncentráciu nižšiu než asi 50 ppm, aby nedošlo k problémom so zamrznutím. Naopak pri udržovaní prevádzkových teplôt nad asi -112 °C (-170 °F) môže zemný plyn obsahovať CO2 vo vyšších úrovniach než okolo 1,4 mol% CO2 pri teplotách -112 °C (-170 °F) a okolo 4,2 % pri -95 °C (-139 °F) bez spôsobenia problémov so zamŕzaním v procese skvapalňovania podľa tohto vynálezu.
Okrem toho nie je nutné odstrániť, pri spôsobe podľa tohto vynálezu, mierne množstvo dusíka v zemnom plyne, pretože dusík nezostane v kvapalnej fáze so skvapalnenými uhľovodíkmi pri prevádzkových tlakoch a teplotách podľa tohto vynálezu. Schopnosť redukovať, alebo v niektorých prípadoch vynechať, zariadenie, požadované na spracovanie plynu a odstránenie dusíku, keď to zloženie zemného plynu umožňuje, poskytuje významné technické a ekonomické výhody. Tieto a iné výhody vynálezu budú lepšie pochopené pri opise obrázkov.
K obr. 1: Tok 10 komprimovaného zemného plynu vstupuje do skvapalňovaného procesu výhodne pri tlaku nad 1,724 kPa (250 psia), výhodnejšie nad asi 4,830 kPa (700 psia) a výhodne pri teplotách pod asi 40 °C (104 °F), môžu byť ale použité rôzne tlaky a teploty, keď je to žiadané, a odborníci môžu, podľa znalostí doterajšieho stavu, vrátane poučenia z tohto vynálezu, systém vhodne modifikovať. Keď je tok 10 plynu pod asi 1,724 kPa (250 psia), môže sa komprimovať vhodným kompresným prostriedkom (neznázornené), ktorý môže zahrnovať jeden alebo viacej kompresorov.
Privádzaný tok 10 prechádza radom výmenníkov tepla, výhodne dvoma výmenníkmi tepla 30 a 31. ktoré sú ochladené prvým chladiacim cyklom 32.. Chladiaci cyklus 32 chladí privádzaný tok 10 vo výmenníkoch tepla 30 a 31 a chladí chladivo v druhom chladiacom cykle 33. ktorý je spodný prúd v skvapalňovacom procese. Chladiaci cyklus 33 ďalej chladí zemný plyn v radoch výmenníkov tepla, výhodne v troch výmenníkoch 37. 38. a 39. ako ukazuje obr. 1. Konštrukcia a prevádzka chladiacich cyklov 32 a 33 sú odborníkom na doterajší stav dobre známe, a podrobnosti ich prevádzky sú založené na doterajšom stave techniky. Chladivom v prvom chladiacom cykle 32 je výhodne propán a chladivom v druhom chladiacom cykle je výhodne etylén. Príklady kaskádového chladiaceho systému sú opísané v US patente 3 596 472, Planí Processing of Natural Gas, vydanom vo Petroleum Extension Service, The University of Texas et Austin, TX (1974), a Harper, E. A. et al., Trouble Free LNG, Chemical Engineering Progress, Vol. 71, No. 1 1 (1975).
Skvapalnený tok 19 zemného plynu, vystupujúci z posledného výmenníka 39 tepla, podľa tohto vynálezu, má teplotu nad -112 °C (-170 °F) a tlak, postačujúci pre kvapalný produkt, aby bol na alebo pod teplotou tvorby bubliniek. Ak je tlak toku H), ako vychádza z posledného stupňa druhého chladiaceho cyklu väčší než tlak, potrebný na udržanie toku 10 v kvapalnej fázy, môže tok 10 podľa voľby prechádzať jedným alebo viacerými expanznými prostriedkami, ako hydraulickou turbínou 40 na výrobu produktu PLNG s nižším tlakom, ale ešte majúceho teplotu nad okolo -112 °C (-170 °F) a tlak postačujúci pre kvapalný produkt na alebo pod jeho teplotu tvorby bubliniek. PLNG je potom hnaný (tok 20) na vhodný transport alebo do skladovacích prostriedkov 41. ako do vhodného potrubia alebo prepravníka, ako je loď pre PLNG, cisternový ťahač alebo železničná cisterna.
Obr. 2 znázorňuje iné uskutočnenie vynálezu a v tomto uskutočnení a v uskutočneniach na obr. 1 a 3, majú časti s podobným číslovaním rovnaké prevádzkové funkcie. Avšak, odborníci, znajúci doterajší stav techniky, môžu zistiť, že prevádzkové vybavenie sa môže meniť od jedného uskutočnenia ku druhému v rozmeroch a kapacite, čo sa dotýka rôznych rýchlostí prietokov kvapaliny, teplôt a zloženia. K obr. 2 je treba podotknúť, že privádzaný tok zemného plynu, vstupuje do systému cez líniu 10 a prechádza výmenníkmi tepla 30 a 31. ktoré sú ochladené prvým chladiacim cyklom 32. Chladiaci cyklus 32 chladí privádzaný tok 10 a chladí chladivo v druhom chladiacom cykle 33. ktorý nasleduje v skvapalňovacom procese ďalej po prúde.
Po výstupe z posledného výmenníka 31 tepla vstupuje privádzaný tok 10 plynu do konvenčného fázového separátora 34. Tok 11 kvapaliny vychádza pri dne separátora a prichádza do bežného oddeľovača 35 metánu. Oddeľovač metánu produkuje v hornej časti tok 12 pary, ktorý je bohatý na metán a pri dne toku 13 kvapaliny, v ktorom prevažuje kvapalný zemný plyn (NGL), hlavne etán, propán, bután, pentán a ťažšie uhľovodíky. Tok 13 od dna oddeľovača metánu prichádza do konvenčného frakcionačného zariadenia 36. ktorého prevádzka je odborníkom, znalým doterajší stav techniky, všeobecne známa. Frakcionačné zariadenie 36 môže obsahovať jednu alebo viacej frakčných kolón (nezobrazených na obr. 2 ), ktoré rozdeľujú tok 13 kvapaliny od dna do vopred stanovených množstvo etánu, propánu, butánu, pentánu a hexánu. Tieto kvapaliny opúšťajú frakcionačné zariadenie 36 iako kondenzačné produkty, ktoré sú spoločne znázornené na obr. 2 ako tok 14. Toky z hornej časti frakcionačného zariadenia 36 sú bohaté na etán a ostatné ľahké uhľovodíky. Tieto toky z hornej časti sú na obr. 2 spoločne znázornené ako tok 15. Frakcionačné zariadenie výhodne obsahuje viacnásobné frakčné kolóny (neznázornené), také ako kolónu, oddeľujúcu etán, ktorá produkuje etán, kolónu, oddeľujúcu propán, ktorá produkuje propán a kolónu, oddeľujúcu bután, ktorá produkuje bután, ktoré môžu byť použité ako zložené chladivá pre kaskádový chladiaci systém (prvý a druhý chladiaci cyklus 32 a 33 ) alebo niektorý iný vhodný chladiaci systém. Toky zloženého chladivá sú na obr. 2 znázornené líniou 16. Aj keď nie je na obr. znázornené, či privádzaný tok 10 obsahuje vysoké koncentrácie CO2, jeden alebo viacej tokov zloženého chladivá môžu byť potrebné, aby pôsobili na odstraňovanie CO2, a predišlo sa tak potenciálnym problémom s upchávaním v chladiacom zariadení. Ked' v privádzanom toku presiahne koncentrácia CO2 okolo 3 mol percent, malo by frakcionačné zariadenie 36 výhodne zahrnovať proces odstraňovania CO2·
Tok 17. bohatý na metán, zo separátora 34. tok 12. bohatý na metán, z oddeľovača 35 metánu a tok 15 z frakcionačného zariadenia 36. sú spojené, a ako tok 18 prichádzajú do výmenníkov 37. 38 a 39 tepla na skvapalnenie zemného plynu. Chladenie výmenníkov 37. 38 a 39 je zabezpečené druhým, vyššie opísaným, chladiacim cyklom 33. Aj keď chladivo v prvom a druhom chladiacom cykle 32 a 33 cirkuluje v systéme uzavretej slučky, ak uniká chladivo zo systému trhlinami, môže sa zložené chladivo získať z frakcionačného zariadenia 36 (línia 16 ). V skvapalňovacom procese, znázornenom na obr.2, sú podľa praxe tohto vynálezu na chladenie toku 10 zemného plynu potrebné len dva cykly kaskádového systému.
Skvapalnený tok 19 zemného plynu, vychádzajúci z posledného výmenníka 39 tepla, prechádza jedným alebo viacerými expanznými prostriedkami, ako hydraulickou turbínou 40. aby dávali produkt PLNG pri teplote nad asi -112 °C (170 °F) a tlaku, postačujúceho k tomu, aby kvapalný produkt bol na alebo pod svojou teplotou tvorby bubliniek. Produkt PLNG sa potom ženie líniou 20 do vhodného skladovacieho prostriedku 41.
Pri skladovaní a transporte skvapalneného zemného plynu a pri manipulácii s ním sa môžu vyskytovať značné množstvá „vyvarenej“ pary, vzniknutej odparovaním skvapalneného zemného plynu. Tento vynález je predovšetkým vhodný na skvapalňovanie vyvarenej pary, produkovanej PLNG. Spôsobom podľa tohto vynálezu sa môže podľa voľby taká vyvarená para znovu skvapalniť. 0 tom vypovedá obr. 2, Vyvarená pára sa môže podľa vynálezu privádzať do procesu líniou 21. Podľa voľby sa časť toku 21 môže odtiahnuť ako tok 22 a smerovať cez výmenník 42 tepla na chladenie toku 18 pary a na ohriatie stiahnutého vyvareného plynu na neskoršie použitie ako palivo na skvapalňovacie zariadenie. Zvyšujúca časť toku 21 prechádza bežným kompresorom 43. aby sa vyvarená pára komprimovala približne na tlak toku 18 pary, a potom sa spojí s tokom 18..
Obr. 3 znázorňuje iné uskutočnenie tohto vynálezu. Spôsob, zobrazený na obr. 3, je podobný spôsobu, opísanému vyššie vo vzťahu k obr. 2, s výnimkou, že tok 18. ktorý ukazuje obr. 3, prechádza kompresorom 44 a komprimovaný tok 18 pary sa potom vedie cez výmenníky 45 a 46 tepla, ktoré sú chladené chladivom z prvého chladiaceho cyklu 32.
Ako je znázornené na obr. 3, môže sa vyvarený plyn privádzať podľa voľby k toku 18. potom keď tok 18 bol ochladený prvým chladiacim cyklom 32 a skôr než bol chladený druhým chladiacim cyklom 33. Aspoň jedna časť toku 21 vyvarenej pary sa komprimuje konvenčným kompresorom 43. a komprimovaný plyn (tok 23 ) sa chladí vo výmenníku 42 tepla, ktorý je chladený tokom 22. ktorý bol odtiahnutý z toku 21. Tok 22 potom, čo bol ohriaty výmenníkom 42 tepla, sa môže využiť ako palivo v zariadení na skvapalňovanie.
Aj keď obr. 2 a 3 ukazujú, že vyvarená para sa privádza do skvapalňovacieho procesu vo výrobnom uzle po štádiách frakcionácie a pred štádiami chladenia druhého chladiaceho cyklu, sa podľa praxe tohto vynálezu môže privádzať do toku plynu vyvarená pára, ktorá sa má skvapalňovať v niektorom uzle v procesu od miesta pred výmenníkom 30 do miesta za výmenníkom 39 a pred expandérom 40.
Tento vynález nie je obmedzený na niektorý typ výmenníka tepla, ale z dôvodu ekonomických sa dáva prednosť doskovým - rebrovaným výmenníkom a výmenníkom na spôsob chladiacich boxov.
Výhodne sa ženú do výmenníkov všetky toky, a to ako v kvapalnej, tak aj vo fáze pary, rovnomerne rozdelené po ploche priečneho rezu prietočnej vstup nej plochy. Na splnenie toho je výhodné mať k dispozícii distribučné aparatúry individuálne na tok pary a tok kvapaliny. Separátory sa môžu pridať k viacfázovým tokom, keď je žiadané rozdeliť toky na tok kvapaliny a tok pary. Také separátory sa môžu pridať do procesov, znázornených na obr. 2 a 3, pred výmenníky 38 a 39 tepla.
Príklad
Simulácia hmotnostnej a energetickej rovnováhy bola vynesená na ilustráciu uskutočnení, zobrazených na obrázkoch, a výsledky sú uvedené dole v tabuľkách.
Údaje boli získané využitím komerčne dostupného programu simulácie procesov, nazývaného HYSYS™, avšak sa dajú použiť aj iné komerčne dostupné simulačné programy na vývoj dát, vrátane napríklad HYSIM™, PROII™ a ASPEN PLUS™, ktoré sú odborníkom všetky dôverne známe z doterajšieho stavu techniky. Údaje prezentované v tabuľke 1 sú uvedené na lepšie porozumenie uskutočnenia, znázorneného na obr. 1, ale vynález sa nemusí nutne obmedziť na túto konštrukciu. Teploty a prietoky sa nemusia brať do úvahy ako obmedzenie tohto vynálezu, ktorý môže mať z pohľadu odbornej náuky viacej variácií v teplotách a rýchlostiach prietoku. V tomto uskutočnení je prvý chladiaci cyklus 32 propánový systém a druhý chladiaci cyklus 33 je etylénový systém.
Údaje v tabuľke 2 ponúkajú lepší porozumenie uskutočneniu, znázorneného na obr. 2. V tomto uskutočnení je prvý chladiaci cyklus 32 propánový systém a druhý chladiaci cyklus 33 ie etánový systém.
Podľa základnej schémy tokov v procese, zobrazenom na obr. 1, a toho istého zloženia a teploty privádzaného toku, bol požadovaný celkový inštalovaný výkon na výrobu LNG (pri tlaku blízkom atmosférickému a teplote -160 °C (256 °F) viac ako dvojnásobný oproti celkovému inštalovanému výkonu na výrobu PLNG pri použití uskutočnenia, znázorneného na obr. 1: 177 927 kW ( 238 600 hp) na výrobu LNG oproti 75 839 kW (101 700 hp) na výrobu PLNG. Toto porovnanie bolo realizované s použitím procesného simulátora HYSYS™.
Odborník, znalý doterajší stav techniky, obzvlášť, ak je poučený o výhodách tohto patentu, objaví mnohé modifikácie a variácie vyššie diskutovaných špecifických procesov. Napríklad sa môže podľa tohto vynálezu využiť rozmanitosť teplôt a tlakov v závislosti na celkovej konštrukcii systému a zložení privádzaného plynu. Tiež súbor chladenia privádzaného plynu môže byť doplnený alebo prekonfigurovaný v závislosti na požiadavkách na celkovú konštrukciu na dosiahnutie optimálnych a efektívnych podmienok výmeny tepla. Ako je vyššie diskutované, nemajú špecifické, uvedené uskutočnenia a príklady limitovať alebo obmedzovať predmet ochrany vynálezu, ktorý je nižšie určený nárokmi a ich ekvivalentmi.
Tabuľka 1
bO bO K) »—» ►—* Γ-* f—* b—J t—4 k-J N) *— OOOO>JO\ViXkWKJ^ O 1 Prúd ______1
Para/ kvapalina Fáza
JO jo W (yi i/i (z w (yi tyi <zi oo c/i oo oo oo “o “to 1*ι l*i “to 7ľl 1*1 1*j 1*j 1λ tOtOQ\K->xOO-OXOnoO Ox —J ·—* Ό Ό ·—'ΙΟΙΊΟΟΟΟΙΛ ΟΟΑΟΟΟί 5 ta Tlak
AAAkq^J-OA-q.. ^J-0<000 _>-*>—‘bJCXOOXOOxtťoO—JOOO OOV»00 00OO00°OQ0OO psia 1
xoxóxoxotoúl — ^jtoooólú) p p p to p A p A A Ä O O OX 00 A A 4*1 Ό i) OO Ak. Ak Ak 0 o Teple
1 1 1 1 , , >—··—·>—··—· t | >—· ω | i υωΑ(*>υωυισιοο<υωΑ 0 0 0 4/»·— O Ox >—‘ o o o o o ►á E
4*1 4*1 4*1 4*1 4*1 j— J''* «J .P' J·'’ 1—1 οχ 1*1 ”-J ~A “a 1— “a M UI oo A hl lj -0t00x0xt0t0t0t04/»·— Ό00Ο LňAOOOtJLxALJsJWlAO kg mol/ . hod. . Rýchlost
00 00 -O Ό oo ω ox jo jo jo oo j-* j— j— _to p O O OX Ox GX o A “to “oo “o ~00 lo 4*1 O O O 4*1 XO 4/t XO ·— O *A 4*1 IO «—'ΟΌΰΑσιΐΛΑοι-ιωωνο tr Äá 8-í O t
XO XO XO XO XO xo *- 4*1 P p AAA A P 4/1 xo 00 XO ·—· ·—1 to to í— ΧΛ izi A 4 4 ,W 1—· ►— XO XO ·— 00 O A O 4*1 Ox 4*1 Qx Ω **
A — O O p p p p tO OX 4*1 4*1 xo A A OO OO XO OX -o ox Ô OX OX H OxQxAAÔXOX*»*— OAXO*—· XO n KJ Zložení
XO 4*1 00 4/1 o p p o o p Ό p . . o p o to O Ó 00 00 XO Ό to bo o O Vj xo A 1—•^-Χ0Χ0Χ*1Ν10ΧΧΛΟ4Λ4*1«000 Q UJ ♦ e. mol %
p P p p O p O k_ o «—1 o to to xo XO xo XO O A xo to xo OOOOAAOx-O·—‘ΟΟΟΟΌΧΟΟΟ n o hJ <
p o p p p o o o ►“* ·—1 p o ó o 'o o AAAAAAOOOO·— o A £
Tabuľka 1 pokračovanie
Výkon hp Výkon kW
Kompresory
32, .Stupeň 1 18,000 13,423
32, Stupeň 2 35,400 26,398
33, Stupeň 1 3,300 2,461
33, Stupeň 2 14,300 10,664
33, Stupeň 3 29,000 21,626
43 450 336
36 60 45
Expander
40 -1,200 -895
Čerpadlo
36 30 22
Čistý inštalovaný výkon 99,300 74,049
Celkový inštalovaný výkon ] Q j, 7qq 75,839
Tabuľka 2
to to to to ·—* ►—· ►-* ►“· Prúd
<<<rr<<r^rr<:r^ Para/ kvapalina Fáza
q _bj js, jq o ιλ y y _y< y* u» w> y^ : . “oo “oo “oo “vo “to “w ”u» “to uj 1*> w “ω ”vn ^ΝΐΜζΛοοχα^Όοο^σ'^1“ ^^J'J’-'JWOOOCW OO -t* CO Ch X Tlak
^►-►-H.^t>oo\oo>S:oox)a>o £0oov>goooooo0ooooo psia
, II III M 1 1 1 ΟΌΌ90ωωι->κ)Ν)14ωω Uí o p ΙΛ -J U> 4i ω W Ch Q 4i 4i y· L·» o O Os bo ω 4i L) VO -4 ô 4i 4i -t*· Q n Teplt
L L L J- i i a ι i Ν>ωωΛ,(θΜυυισι(»ΜωωΛ. OspOOOSOOpOSChOOQOOp o o ó b b b b b b b b b b b i?
_ — kj ω ω ω ω _ ω • *· « **J *»J O\ Ol |_u «„j w Q\ 4i N> -J - “ - V Ji vo O, ©o Ä M “ , SO Vh 4i £ £ £ M 3 kg mol/ . hod. Rýchlosť to
L*J IO <X 0® 0® **J ι-a - - - kA 0® .. y w m o « „ k y y .y □ >—. OQ o T, x Q 00 j5 tQ -J o oo \o *J«*»orávnSS°°oo*-wsow« ww^SSwS 00 vo u. oo ω £ Ibmol/ hod. 5*
νΟνονονοΡΌνΟκ,ο- ks vo ω va ΌΌ\Ο4ΑΑΑ.._ί^Α00Λ “buiÍ-trti<J3OoÍcs^‘as Q
p p o y> y> yj Uí y £ yj VO ω 4i. 4i 4i M ‘«J vo Ch oo Q o · Ch Ch >, oscsovvovouJvoSsg 5; vo — P Zloženie, n
ρροοοοοσν^κ-οοοθκ» b b b bo ’oo vo ’-j N h- o w 4i ►-.►-^-vovowtoos^OootQ^oo P 4- nol %
p p p p p p o p ys t— o y p MtQbJVOVOVOŠob^OÍUŠObJVO COCCOO'JxIOkJi-W vo -4 VO 00 O p
p p p p p p o o p ^_. ^_ ί_ oóbboooooo’o 4i 4i 4i 4i 4i 4k 4i i—* 4i ž
«
Tabuľka 2 pokračovanie
Výkon
Výkon hp Výkon kW
Kompresory 32, Stupeň 1 15,800 11,782
32, Stupeň 2 35,100 26,174
33. Stupeň 1 1,400 1,044
33, Stupeň 2 7,600 5,667
33, Stupeň 3 14,800 11,037
43 1,100 820
44 18,200 13,572
36 30 22
Expander 0
40 -3,900 -2,908
Čerpadlo 0
36 30 22
Čistý inštalovaný výkon 90,200 67,263
Celkový inštalovaný výkon gg qqq 73,080

Claims (11)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob skvapalňovania komprimovaného, na metán bohatého, toku plynu, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje kroky (a) uvádzanie toku plynu do kontaktu výmeny tepla s prvým chladiacim cyklom, obsahujúcim aspoň jeden chladiaci stupeň, ktorým sa teplota toku plynu zníži výmenou tepla s prvou časťou prvého chladivá na produkciu ochladeného prúdu plynu;
    (b) uvádzanie ochladeného toku plynu do kontaktu výmeny tepla s druhým chladiacim cyklom, obsahujúcim aspoň jeden chladiaci stupeň, ktorým sa teplota ochladeného toku plynu ďalej zníži výmenou tepla s druhým chladivom na produkciu skvapalneného, metánom bohatého toku, pričom druhé chladivo, majúce nižšiu teplotu varu než teplota varu prvého chladivá a druhé chladivo je čiastočne ochladené a kondenzované výmenou tepla s druhou časťou prvého chladivá, na produkciu kvapalného produktu pri teplote nad asi -112 °C (-170 °F) a tlaku, postačujúceho pre skvapalnený tok, aby bol na alebo pod svojou teplotou tvorby bubliniek, a (c) zavádzanie skvapalneného toku do skladovacích prostriedkov na skladovanie pri teplote nad asi -112 °C (-170 °F).
  2. 2 . Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrnuje prechádzanie do procesu vyvareného plynu, vzniknutého z vyparovania skvapalneného zemného plynu, majúceho teplotu nad asi -112 °C (-170 °F) a tlak postačujúci k tomu, aby kvapalný produkt bol na alebo pod teplotou tvorby bubliniek, pričom sa vyvarený plyn aspoň sčasti skvapalní skvapalňovacím procesom.
    «
  3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrnuje separáciu vyvareného plynu do prvého toku a druhého toku kompresiou prvého toku a privedenie komprimovaného prvého toku ku skvapalňovaciemu procesu pred, aspoň posledným, chladiacim stupňom druhého chladiaceho cyklu, pričom druhý tok prechádza do výmenníka tepla, na ohriatie druhého toku vyvareného plynu a na ochladenie toku zemného plynu, využitie ohriateho druhého toku vyvareného plynu ako paliva.
  4. 4 . Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje zavádzanie prvého toku vyvareného plynu do toku plynu pred posledným stupňom druhého chladiaceho cyklu.
  5. 5. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrnuje separáciu vyvareného plynu do prvého toku a druhého toku, kompresiu prvého toku a privedenie komprimovaného prvého toku do výmenníka tepla, privedenie druhého toku výmenníkom tepla na ohriatie druhého toku a ochladenie komprimovaného prvého toku a zavádzanie ochladeného komprimovaného prvého toku do toku zemného plynu pred aspoň posledným stupňom druhého chladiaceho cyklu.
  6. 6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že tok plynu obsahuje metán a uhľovodíkové zložky ťažšie než metán, a ktorý ďalej zahrnuje odstraňovanie prevládajúcej časti ťažších uhľovodíkov, na produkciu toku pary, bohatej na metán a toku kvapaliny, bohatého na ťažšie uhľovodíky, pričom sa tok pary potom skvapalňuje spôsobom podľa nároku 1.
  7. 7 . Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že tok kvapaliny, bohatý na ťažšie uhľovodíky, sa ďalej frakcionuje a produkuje paru, bohatú na etán, ktorá sa spojuje s tokom, bohatým na metán podľa nároku 1.
  8. 8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa skvapalňovanie toku plynu vykonáva s využitím len dvoch uzavretých chladiacich cyklov v kaskádovom usporiadaní.
  9. 9 . Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že tok plynu obsahuje metán a uhľovodíkové zložky ťažšie než metán, pričom spôsob ďalej zahrnuje po kroku (a) prídavné kroky na odstránenie prevládajúcej zložky ťažších uhľovodíkov na produkciu toku plynu, v podstate bez uhľovodíkov s troma alebo viacerými atómami uhlíka, kompresiu toku pary pri opätovnom chladení toku plynu v aspoň jednom chladiacom stupni s treťou časťou chladivá z prvého chladiaceho cyklu a potom pokračovanie s krokom (b) podľa nároku 1.
  10. 10 . Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že komprimovaný tok plynu, bohatý na metán, má tlak nad 3,103 kPa (450 psia)
  11. 11. Spôsob skvapalňovanie toku zemného plynu, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje kroky:
    (a) ochladenie toku zemného plynu jedným alebo viacerými výmenníkmi tepla prostriedkami prvého chladiaceho cyklu kaskádového chladiaceho systému s dvoma cyklami, (b) privedenie ochladeného zemného plynu do fázového separátora na produkciu prvého toku pary a druhého toku kvapaliny, (c) privedenie toku kvapalného zemného plynu do oddeľovača metánu na produkciu druhého toku pary a druhého toku kvapaliny, (d) privedenie druhého toku kvapaliny do frakcionačného zariadenia na produkciu kondenzovaného produktu prídavného chladivá a tretieho toku pary, (e) spojenie prvého toku pary, druhého toku pary a tretieho toku pary a privedenie spojeného toku pary do jedného alebo viacerých výmenníkov tepla, chladených druhým chladiacim cyklom kaskádového chladiaceho systému na aspoň čiastočné skvapalnenie zloženého toku pary, a (f) privedenie spojeného toku páry z kroku (e) do expanzných prostriedkov na produkciu skvapalneného zemného plynu s teplotou nad asi -112 °C (-170 °F) a tlaku, postačujúceho, aby kvapalný produkt bol na alebo pod svojou teplotou tvorby bubliniek.
SK1787-99A 1997-06-20 1998-06-18 Improved cascade refrigeration process for liquefaction of natural gas SK178799A3 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5028097P 1997-06-20 1997-06-20
US7968098P 1998-03-27 1998-03-27
PCT/US1998/012743 WO1998059207A1 (en) 1997-06-20 1998-06-18 Improved cascade refrigeration process for liquefaction of natural gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK178799A3 true SK178799A3 (en) 2000-11-07

Family

ID=26728102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1787-99A SK178799A3 (en) 1997-06-20 1998-06-18 Improved cascade refrigeration process for liquefaction of natural gas

Country Status (39)

Country Link
US (1) US6016665A (sk)
EP (1) EP1021690A4 (sk)
JP (1) JP4544652B2 (sk)
KR (1) KR100338882B1 (sk)
CN (1) CN1126929C (sk)
AR (1) AR012254A1 (sk)
AT (1) AT413601B (sk)
AU (1) AU738861B2 (sk)
BG (1) BG64011B1 (sk)
BR (1) BR9810221A (sk)
CA (1) CA2292710C (sk)
CH (1) CH694104A5 (sk)
CO (1) CO5040205A1 (sk)
CZ (1) CZ299016B6 (sk)
DE (1) DE19882492T1 (sk)
DK (1) DK174801B1 (sk)
DZ (1) DZ2534A1 (sk)
ES (1) ES2170629B2 (sk)
FI (1) FI19992706A (sk)
GB (1) GB2346954B (sk)
HU (1) HU222696B1 (sk)
ID (1) ID24478A (sk)
IL (1) IL133337A (sk)
MY (1) MY114064A (sk)
NO (1) NO312263B1 (sk)
NZ (1) NZ502044A (sk)
OA (1) OA11268A (sk)
PE (1) PE43999A1 (sk)
PL (1) PL189284B1 (sk)
RO (1) RO118483B1 (sk)
RU (1) RU2204094C2 (sk)
SE (1) SE518777C2 (sk)
SK (1) SK178799A3 (sk)
TN (1) TNSN98095A1 (sk)
TR (1) TR199903170T2 (sk)
TW (1) TW366410B (sk)
UA (1) UA49072C2 (sk)
WO (1) WO1998059207A1 (sk)
YU (1) YU67599A (sk)

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW359736B (en) * 1997-06-20 1999-06-01 Exxon Production Research Co Systems for vehicular, land-based distribution of liquefied natural gas
US6446465B1 (en) * 1997-12-11 2002-09-10 Bhp Petroleum Pty, Ltd. Liquefaction process and apparatus
TW436597B (en) * 1997-12-19 2001-05-28 Exxon Production Research Co Process components, containers, and pipes suitable for containign and transporting cryogenic temperature fluids
US6289500B1 (en) * 1998-03-11 2001-09-11 International Business Machines Corporation Object mechanism and method that creates domain-neutral objects with domain-specific run-time extensions in an appropriate collection
TW446800B (en) 1998-12-18 2001-07-21 Exxon Production Research Co Process for unloading pressurized liquefied natural gas from containers
MY117548A (en) * 1998-12-18 2004-07-31 Exxon Production Research Co Dual multi-component refrigeration cycles for liquefaction of natural gas
US6237347B1 (en) 1999-03-31 2001-05-29 Exxonmobil Upstream Research Company Method for loading pressurized liquefied natural gas into containers
US6202424B1 (en) * 1999-10-29 2001-03-20 Mayekawa Mfg. Co., Ltd. System for compressing contaminated gas
MY122625A (en) 1999-12-17 2006-04-29 Exxonmobil Upstream Res Co Process for making pressurized liquefied natural gas from pressured natural gas using expansion cooling
GB0006265D0 (en) * 2000-03-15 2000-05-03 Statoil Natural gas liquefaction process
US6401486B1 (en) 2000-05-18 2002-06-11 Rong-Jwyn Lee Enhanced NGL recovery utilizing refrigeration and reflux from LNG plants
US6510706B2 (en) 2000-05-31 2003-01-28 Exxonmobil Upstream Research Company Process for NGL recovery from pressurized liquid natural gas
TW573112B (en) 2001-01-31 2004-01-21 Exxonmobil Upstream Res Co Process of manufacturing pressurized liquid natural gas containing heavy hydrocarbons
FR2821351B1 (fr) * 2001-02-26 2003-05-16 Technip Cie Procede de recuperation d'ethane, mettant en oeuvre un cycle de refrigeration utilisant un melange d'au moins deux fluides refrigerants, gaz obtenus par ce procede, et installation de mise en oeuvre
US6412302B1 (en) * 2001-03-06 2002-07-02 Abb Lummus Global, Inc. - Randall Division LNG production using dual independent expander refrigeration cycles
US6526777B1 (en) * 2001-04-20 2003-03-04 Elcor Corporation LNG production in cryogenic natural gas processing plants
US6742358B2 (en) * 2001-06-08 2004-06-01 Elkcorp Natural gas liquefaction
UA76750C2 (uk) * 2001-06-08 2006-09-15 Елккорп Спосіб зрідження природного газу (варіанти)
EP1412682A1 (en) 2001-06-29 2004-04-28 ExxonMobil Upstream Research Company Process for recovering ethane and heavier hydrocarbons from a methane-rich pressurized liquid mixture
TW561230B (en) 2001-07-20 2003-11-11 Exxonmobil Upstream Res Co Unloading pressurized liquefied natural gas into standard liquefied natural gas storage facilities
US6564578B1 (en) 2002-01-18 2003-05-20 Bp Corporation North America Inc. Self-refrigerated LNG process
US6647744B2 (en) * 2002-01-30 2003-11-18 Exxonmobil Upstream Research Company Processes and systems for liquefying natural gas
US6751985B2 (en) 2002-03-20 2004-06-22 Exxonmobil Upstream Research Company Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
US6658890B1 (en) * 2002-11-13 2003-12-09 Conocophillips Company Enhanced methane flash system for natural gas liquefaction
US7769650B2 (en) * 2002-12-03 2010-08-03 Jp Morgan Chase Bank Network-based sub-allocation systems and methods for swaps
JP4912564B2 (ja) * 2003-11-18 2012-04-11 日揮株式会社 ガス液化プラント
US7866184B2 (en) * 2004-06-16 2011-01-11 Conocophillips Company Semi-closed loop LNG process
JP4447639B2 (ja) * 2004-07-01 2010-04-07 オートロフ・エンジニアーズ・リミテッド 液化天然ガスの処理
AU2005278141A1 (en) * 2004-07-27 2006-03-02 Jp Morgan Chase Bank System and method for measuring communication-system infrastructure usage
EP1792130B1 (en) * 2004-08-06 2017-04-05 BP Corporation North America Inc. Natural gas liquefaction process
NO20051315L (no) * 2005-03-14 2006-09-15 Hamworthy Kse Gas Systems As System og metode for kjoling av en BOG strom
RU2394871C2 (ru) * 2005-03-16 2010-07-20 ФЬЮЭЛКОР ЭлЭлСи Системы, способы и композиции для получения синтетических углеводородных соединений
US20070157663A1 (en) * 2005-07-07 2007-07-12 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods of integrated NGL recovery and LNG liquefaction
US7631516B2 (en) * 2006-06-02 2009-12-15 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas processing
US9869510B2 (en) * 2007-05-17 2018-01-16 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas processing
KR100929097B1 (ko) * 2008-03-17 2009-11-30 현대중공업 주식회사 액화석유가스의 연료가스 공급용 예열장치와 액화천연가스생산용 예냉장치를 통합한 열교환기를 가지는 액화천연가스생산설비
KR100925658B1 (ko) * 2008-03-17 2009-11-09 현대중공업 주식회사 액화천연가스의 연료가스 공급용 예열장치와 액화천연가스생산용 예냉장치를 통합한 열교환기를 가지는 액화천연가스생산설비
KR100929095B1 (ko) * 2008-04-07 2009-11-30 현대중공업 주식회사 연료가스 공급과 액화 천연가스 생산이 동시에 가능한 액화천연가스 생산 장치
US20090282865A1 (en) 2008-05-16 2009-11-19 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas and Hydrocarbon Gas Processing
US8381544B2 (en) * 2008-07-18 2013-02-26 Kellogg Brown & Root Llc Method for liquefaction of natural gas
KR100918201B1 (ko) 2008-11-17 2009-09-21 대우조선해양 주식회사 천연가스 발열량 저감방법 및 장치
US8434325B2 (en) 2009-05-15 2013-05-07 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas and hydrocarbon gas processing
US20100287982A1 (en) * 2009-05-15 2010-11-18 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas and Hydrocarbon Gas Processing
US8011191B2 (en) 2009-09-30 2011-09-06 Thermo Fisher Scientific (Asheville) Llc Refrigeration system having a variable speed compressor
CN102115683A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 中国科学院理化技术研究所 一种生产液化天然气的方法
RU2443851C1 (ru) * 2010-06-15 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" Комплекс оборудования для отработки газовых месторождений
WO2012050273A1 (ko) * 2010-10-15 2012-04-19 대우조선해양 주식회사 가압액화천연가스 생산 방법 및 이에 사용되는 생산 시스템
KR101106089B1 (ko) * 2011-03-11 2012-01-18 대우조선해양 주식회사 고압 천연가스 분사 엔진을 위한 연료 공급 방법
CN102425899B (zh) * 2011-11-03 2014-01-01 苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司 低温装置中低温冷冻机的使用方法
US9696086B2 (en) * 2014-01-28 2017-07-04 Dresser-Rand Company System and method for the production of liquefied natural gas
US10436505B2 (en) 2014-02-17 2019-10-08 Black & Veatch Holding Company LNG recovery from syngas using a mixed refrigerant
US10443930B2 (en) 2014-06-30 2019-10-15 Black & Veatch Holding Company Process and system for removing nitrogen from LNG
US9863697B2 (en) * 2015-04-24 2018-01-09 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated methane refrigeration system for liquefying natural gas
KR101613236B1 (ko) * 2015-07-08 2016-04-18 대우조선해양 주식회사 엔진을 포함하는 선박 및 이에 적용되는 증발가스 재액화 방법
US10443927B2 (en) 2015-09-09 2019-10-15 Black & Veatch Holding Company Mixed refrigerant distributed chilling scheme
WO2017101968A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-22 Volvo Truck Corporation A gas tank arrangement
WO2017177317A1 (en) 2016-04-11 2017-10-19 Geoff Rowe A system and method for liquefying production gas from a gas source
CA2971469C (en) 2016-06-13 2023-05-02 Geoff Rowe System, method and apparatus for the regeneration of nitrogen energy within a closed loop cryogenic system
US10533794B2 (en) 2016-08-26 2020-01-14 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10551118B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10551119B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US11428465B2 (en) 2017-06-01 2022-08-30 Uop Llc Hydrocarbon gas processing
US11543180B2 (en) 2017-06-01 2023-01-03 Uop Llc Hydrocarbon gas processing
SG11202101054SA (en) * 2018-08-22 2021-03-30 Exxonmobil Upstream Res Co Primary loop start-up method for a high pressure expander process
CN109556984B (zh) * 2018-12-07 2021-08-31 合肥通用机械研究院有限公司 快速充气预冷系统及其使用方法
US11561043B2 (en) 2019-05-23 2023-01-24 Bcck Holding Company System and method for small scale LNG production
EP3907453A1 (fr) 2020-05-07 2021-11-10 Cryocollect Dispositif de refroidissement pour installation de liquéfaction de gaz

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3298805A (en) * 1962-07-25 1967-01-17 Vehoc Corp Natural gas for transport
GB1181049A (en) * 1967-12-20 1970-02-11 Messer Griesheim Gmbh Process for the Liquifaction of Natural Gas
US3477509A (en) * 1968-03-15 1969-11-11 Exxon Research Engineering Co Underground storage for lng
US3581511A (en) * 1969-07-15 1971-06-01 Inst Gas Technology Liquefaction of natural gas using separated pure components as refrigerants
US3763658A (en) * 1970-01-12 1973-10-09 Air Prod & Chem Combined cascade and multicomponent refrigeration system and method
DE2110417A1 (de) * 1971-03-04 1972-09-21 Linde Ag Verfahren zum Verfluessigen und Unterkuehlen von Erdgas
US3763358A (en) * 1971-10-21 1973-10-02 D Cargille Interweaved matrix updating coordinate converter
US3970441A (en) * 1973-07-17 1976-07-20 Linde Aktiengesellschaft Cascaded refrigeration cycles for liquefying low-boiling gaseous mixtures
US4057972A (en) * 1973-09-14 1977-11-15 Exxon Research & Engineering Co. Fractional condensation of an NG feed with two independent refrigeration cycles
GB1572898A (en) * 1976-04-21 1980-08-06 Shell Int Research Process for the liquefaction of natural gas
DE2820212A1 (de) * 1978-05-09 1979-11-22 Linde Ag Verfahren zum verfluessigen von erdgas
GB2052717B (en) * 1979-06-26 1983-08-10 British Gas Corp Storage and transport of liquefiable gases
JPS57204784A (en) * 1981-06-12 1982-12-15 Hajime Nishimura Manufacture of low-temperature liquefied gas
GB2106623B (en) * 1981-06-19 1984-11-07 British Gas Corp Liquifaction and storage of gas
US4430103A (en) * 1982-02-24 1984-02-07 Phillips Petroleum Company Cryogenic recovery of LPG from natural gas
US4445916A (en) * 1982-08-30 1984-05-01 Newton Charles L Process for liquefying methane
US4504296A (en) * 1983-07-18 1985-03-12 Air Products And Chemicals, Inc. Double mixed refrigerant liquefaction process for natural gas
US4548629A (en) * 1983-10-11 1985-10-22 Exxon Production Research Co. Process for the liquefaction of natural gas
US4541852A (en) * 1984-02-13 1985-09-17 Air Products And Chemicals, Inc. Deep flash LNG cycle
US4680041A (en) * 1985-12-30 1987-07-14 Phillips Petroleum Company Method for cooling normally gaseous material
JP2637611B2 (ja) * 1990-07-04 1997-08-06 三菱重工業株式会社 Ｎｇｌまたはｌｐｇの回収方法
GB9103622D0 (en) * 1991-02-21 1991-04-10 Ugland Eng Unprocessed petroleum gas transport
US5287703A (en) * 1991-08-16 1994-02-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the recovery of C2 + or C3 + hydrocarbons
FR2681859B1 (fr) * 1991-09-30 1994-02-11 Technip Cie Fse Etudes Const Procede de liquefaction de gaz naturel.
US5473900A (en) * 1994-04-29 1995-12-12 Phillips Petroleum Company Method and apparatus for liquefaction of natural gas
FR2725503B1 (fr) * 1994-10-05 1996-12-27 Inst Francais Du Petrole Procede et installation de liquefaction du gaz naturel
NO180469B1 (no) * 1994-12-08 1997-05-12 Statoil Petroleum As Fremgangsmåte og system for fremstilling av flytendegjort naturgass til havs
US5626034A (en) * 1995-11-17 1997-05-06 Manley; David Mixed refrigerants in ethylene recovery
US5746066A (en) * 1996-09-17 1998-05-05 Manley; David B. Pre-fractionation of cracked gas or olefins fractionation by one or two mixed refrigerant loops and cooling water

Also Published As

Publication number Publication date
EP1021690A1 (en) 2000-07-26
TR199903170T2 (xx) 2000-03-21
EP1021690A4 (en) 2002-05-15
TW366410B (en) 1999-08-11
NO996327D0 (no) 1999-12-20
KR20010014040A (ko) 2001-02-26
NO312263B1 (no) 2002-04-15
CZ9904557A3 (en) 2001-05-16
UA49072C2 (uk) 2002-09-16
NO996327L (no) 2000-02-21
NZ502044A (en) 2000-09-29
CA2292710C (en) 2008-11-18
GB2346954A (en) 2000-08-23
OA11268A (en) 2003-07-30
BG64011B1 (bg) 2003-09-30
CO5040205A1 (es) 2001-05-29
IL133337A0 (en) 2001-04-30
ES2170629B2 (es) 2004-05-16
DK199901820A (da) 1999-12-20
DK174801B1 (da) 2003-11-24
PL337425A1 (en) 2000-08-14
DZ2534A1 (fr) 2003-02-08
PE43999A1 (es) 1999-05-24
RU2204094C2 (ru) 2003-05-10
TNSN98095A1 (fr) 2000-12-29
MY114064A (en) 2002-07-31
KR100338882B1 (ko) 2002-05-30
ATA907898A (de) 2005-08-15
GB2346954B (en) 2001-07-25
AU738861B2 (en) 2001-09-27
GB9930045D0 (en) 2000-02-09
SE9904515D0 (sv) 1999-12-10
AU7978798A (en) 1999-01-04
AR012254A1 (es) 2000-09-27
SE9904515L (sv) 1999-12-10
SE518777C2 (sv) 2002-11-19
ES2170629A1 (es) 2002-08-01
BG104002A (en) 2000-12-29
WO1998059207A1 (en) 1998-12-30
YU67599A (sh) 2001-07-10
PL189284B1 (pl) 2005-07-29
HU222696B1 (hu) 2003-09-29
FI19992706A (fi) 1999-12-16
RO118483B1 (ro) 2003-05-30
AT413601B (de) 2006-04-15
HUP0002816A3 (en) 2001-02-28
CA2292710A1 (en) 1998-12-30
CH694104A5 (de) 2004-07-15
CN1261430A (zh) 2000-07-26
JP4544652B2 (ja) 2010-09-15
CZ299016B6 (cs) 2008-04-02
DE19882492T1 (de) 2000-05-31
CN1126929C (zh) 2003-11-05
JP2002510382A (ja) 2002-04-02
IL133337A (en) 2003-05-29
US6016665A (en) 2000-01-25
BR9810221A (pt) 2000-08-08
HUP0002816A2 (hu) 2000-12-28
ID24478A (id) 2000-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK178799A3 (en) Improved cascade refrigeration process for liquefaction of natural gas
KR100338879B1 (ko) 개선된 천연 가스 액화 방법
KR102137940B1 (ko) 액화 질소를 사용하여 액화 천연 가스로부터 질소를 분리하기 위한 방법 및 시스템
RU2194930C2 (ru) Способ сжижения потока природного газа, содержащего по меньшей мере один замораживаемый компонент
US7404301B2 (en) LNG facility providing enhanced liquid recovery and product flexibility
SK178199A3 (en) Improved multi-component refrigeration process for liquefaction of natural gas
NO334275B1 (no) Fremgangsmåte for fjerning av uorganiske komponenter med lave kokepunkt fra en trykksatt fluidstrøm, og apparat for fjerning av uorganiske komponenter med lave kokepunkt fra en trykksatt hydrokarbon-rik gasstrøm.
US7225636B2 (en) Apparatus and methods for processing hydrocarbons to produce liquified natural gas
Choi LNG for petroleum engineers
RU2423653C2 (ru) Способ для сжижения потока углеводородов и установка для его осуществления
US20200370823A1 (en) System and Method for Small Scale LNG Production
MXPA99011347A (es) Proceso de refrigeracion en cascada mejorado paralicuefaccion de gas natural
MXPA99011351A (en) Process for liquefying a natural gas stream containing at least one freezable component
MXPA99011424A (en) Improved multi-component refrigeration process for liquefaction of natural gas