JP6931070B2 - Increased efficiency within the LNG generation system by precooling the natural gas feed stream - Google Patents
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- F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
- F25J2220/44—Separating high boiling, i.e. less volatile components from nitrogen, e.g. CO, Ar, O2, hydrocarbons
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- 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
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- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/30—Compression of the feed stream
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- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being nitrogen
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- F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of hydrocarbons
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- F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
- F25J2235/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being nitrogen
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- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
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- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
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- F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
- F25J2260/20—Integration in an installation for liquefying or solidifying a fluid stream
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- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
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- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
- F25J2270/16—External refrigeration with work-producing gas expansion loop with mutliple gas expansion loops of the same refrigerant
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Description
〔関連出願への相互参照〕
この出願は、引用によって本明細書にその全体が組み込まれている2017年2月13日出願の「天然ガス給送ストリームを予冷することによるLNG生成システム内の効率の増大」という名称の米国特許出願第62/458,131号の優先権利益を主張するものである。
[Cross-reference to related applications]
This application is a U.S. patent entitled "Increasing Efficiency in an LNG Generation System by Precooling a Natural Gas Feed Stream" filed February 13, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety. It claims the priority interests of Application Nos. 62 / 458, 131.
この出願は、引用によって本明細書にその開示の全体が組み込まれている共通の発明者及び譲受人を有して本明細書と同等日付出願の2017年2月13日出願の「高圧圧縮及び膨張による天然ガスの予冷」という名称の米国仮特許出願第62/458,127号明細書に関連している。 This application has a common inventor and assignee, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference, in an application dated equivalent to this specification, "High Pressure Compression and" filed on February 13, 2017. It is related to US Provisional Patent Application No. 62 / 458,127, entitled "Precooling Natural Gas by Expansion".
本発明は、液化天然ガス(LNG)を形成するための天然ガスの液化に関し、より具体的には、主要施設の建設及び/又は保守、及び/又は従来LNGプラントの環境影響が有害である場合がある遠隔又は敏感な区域でのLNGの生成に関する。 The present invention relates to the liquefaction of natural gas to form liquefied natural gas (LNG), more specifically when the construction and / or maintenance of major facilities and / or the environmental impact of conventional LNG plants is harmful. With respect to the production of LNG in some remote or sensitive areas.
LNG生成は、天然ガスの豊富な供給を有する場所から天然ガスの強い需要を有する遠くの場所まで天然ガスを供給するための急速に成長している手段である。従来のLNGサイクルは、a)水、硫黄化合物、及び二酸化炭素のような汚染物を除去するための天然ガス資源の初期処理と、b)自己冷凍、外部冷凍、希薄オイル、その他を含む様々な可能な方法によるプロパン、ブタン、ペンタンなどのような一部の重質炭化水素ガスの分離と、c)近大気圧で約−160℃のLNGを形成するための実質的に外部冷凍による天然ガスの冷凍と、d)この目的に対して設計された船舶又はタンカーでの市場場所までのLNG製品の搬送と、e)天然ガス消費者に分配することができる加圧天然ガスへのLNGの再加圧及び再ガス化とを含む。従来LNGサイクルの段階(c)は、実質的な炭素及び他の放出物を放出する大型ガスタービンドライバによって多くの場合に給電される大型冷凍圧縮器の使用を通常は必要とする。数十億の米ドルの大型資本投資及び広範なインフラストラクチャが、液化プラントの一部として必要である。従来LNGサイクルの段階(e)は、低温ポンプを使用して必要な圧力までLNGを再加圧する段階、及び次に中間流体を通してであるが最終的には海水を用いて熱交換することにより、又はLNGを加熱して蒸発させるために天然ガスの一部分を燃焼させることによってLNGを加圧天然ガスに再ガス化する段階を一般的に含む。一般的に、極低温LNGの利用可能エネルギは、利用されていない。 LNG production is a rapidly growing means of supplying natural gas from locations with abundant supply of natural gas to distant locations with strong demand for natural gas. Traditional LNG cycles include a) initial treatment of natural gas resources to remove contaminants such as water, sulfur compounds, and carbon dioxide, and b) self-freezing, external freezing, dilute oils, and more. Separation of some heavy hydrocarbon gases such as propane, butane, pentane, etc. by possible methods and c) Natural gas by substantially external refrigeration to form LNG at about -160 ° C at near atmospheric pressure. Freezing and d) transporting LNG products to market locations on ships or tankers designed for this purpose, and e) reusing LNG into pressurized natural gas that can be distributed to natural gas consumers. Includes pressurization and regassing. Conventionally, stage (c) of the LNG cycle usually requires the use of a large refrigerating compressor, often powered by a large gas turbine driver that emits substantial carbon and other emissions. Large capital investments of billions of US dollars and extensive infrastructure are needed as part of the liquefaction plant. Conventionally, step (e) of the LNG cycle is a step of repressurizing LNG to the required pressure using a low temperature pump, and then through an intermediate fluid, but finally by heat exchange with seawater. Alternatively, it generally comprises the step of regasifying LNG into pressurized natural gas by burning a portion of natural gas to heat and evaporate the LNG. Generally, the available energy of cryogenic LNG is not utilized.
液化窒素ガス(「LIN」)のような異なる場所で生成される冷たい冷媒は、天然ガスを液化するのに使用することができる。LNG−LIN概念として公知の工程は、上述の少なくとも段階(c)が、冷凍の開ループ源として液体窒素(LIN)を実質的に使用する天然ガス液化工程によって置換され、かつ上述の段階(e)が、極低温LNGのエネルギを利用して窒素ガスの液化を促進し、その後に資源場所に搬送されてLNGの生成のために冷凍源として使用することができるLINを形成するように修正される非従来LNGサイクルに関連する。米国特許第3,400,547号明細書は、液体窒素又は液体空気のそれが天然ガスを液化するのに使用される現場への市場からの出荷を説明している。米国特許第3,878,689号明細書は、冷凍源としてLINを使用してLNGを生成する工程を説明している。米国特許第5,139,547号明細書は、LINを生成する冷媒としてのLNGの使用を説明している。 Cold refrigerants produced in different locations, such as liquefied nitrogen gas (“LIN”), can be used to liquefy natural gas. A step known as the LNG-LIN concept is that at least step (c) described above is replaced by a natural gas liquefaction step that substantially uses liquid nitrogen (LIN) as an open loop source for freezing, and step (e) described above. ) Is modified to utilize the energy of cryogenic LNG to promote liquefaction of nitrogen gas and then to form a LIN that can be transported to a resource location and used as a refrigeration source for the production of LNG. Related to non-conventional LNG cycles. U.S. Pat. No. 3,400,547 describes the shipping of liquid nitrogen or liquid air from the market to the field where it is used to liquefy natural gas. U.S. Pat. No. 3,878,689 describes the process of producing LNG using LIN as a freezing source. U.S. Pat. No. 5,139,547 describes the use of LNG as a refrigerant to produce LIN.
LNG−LIN概念は、資源場所から市場場所への船舶又はタンカーでのLNGの搬送と市場場所から資源場所へのLINの逆搬送とを更に含む。同じ船舶又はタンカーの使用及び恐らくは共通の陸上タンク容量の使用は、コスト及び必要なインフラストラクチャを最小にすると期待される。その結果、LINによるLNGの何らかの汚染及びLNGによるLINの何らかの汚染が予想される場合がある。LINによるLNGの汚染は、パイプライン及び類似の分配手段のための天然ガス仕様(米国連邦エネルギ規制委員会によって公布されたものなど)が何らかの不活性ガスが存在することを考慮するので主な懸念である可能性は低い。しかし、資源場所でLINは、最終的に大気に通気されることになるので、LNGによるLINの汚染(二酸化炭素の20倍よりも高い影響がある温室効果ガス)は、そのような通気に対して受容可能なレベルまで低減しなければならない。タンクの残留内容物を除去する技術は公知であるが、それは、気体窒素(GAS)を通気する前に資源場所でLIN又は蒸発窒素の処理を回避するのに必要な汚染の低いレベルを達成するのに経済的ではない又は環境的に受容可能ではない場合がある。 The LNG-LIN concept further includes the transport of LNG by ship or tanker from the resource location to the market location and the reverse transport of LIN from the market location to the resource location. The use of the same vessel or tanker and perhaps the use of a common onshore tank capacity is expected to minimize costs and required infrastructure. As a result, some contamination of LNG by LIN and some contamination of LIN by LNG may be expected. Contamination of LNG by LIN is a major concern as natural gas specifications for pipelines and similar distribution means (such as those promulgated by the US Federal Energy Regulatory Commission) take into account the presence of some inert gas. Is unlikely. However, since LINs will eventually be ventilated to the atmosphere at resource sites, LNG pollution of LINs (greenhouse gases that have more than 20 times the impact of carbon dioxide) is subject to such aeration. Must be reduced to acceptable levels. Techniques for removing residual contents of tanks are known, but they achieve the low levels of contamination required to avoid LIN or evaporative nitrogen treatment at resource sites before venting gaseous nitrogen (GAS). However, it may not be economical or environmentally acceptable.
米国特許出願公開第2010/0251763号明細書は、冷媒としてLIN及び液化二酸化炭素(CO2)の両方を使用するLNG液化工程の変形を説明している。CO2はそれ自体温室効果ガスであるが、液化CO2がLNG又は他の温室効果ガスと貯蔵又は搬送施設を共有することになる可能性は低く、従って汚染の可能性は低い。しかし、LINは、上述のように同様に汚染される場合があり、得られるGANストリームを通気する前に除染しなければならない。これに加えて、LNG液化システムは、LINの蒸発によって与えられるワンススルー冷凍に加えてプロパン、混合成分、又は他の閉じた冷凍サイクルを用いて天然ガスを予冷することによって補足することができる。これらの場合に、気体窒素の除染は、GANを通気する前に依然として必要であると考えられる。必要とされるのは、LIN及びLNGが共通貯蔵施設を使用する場合にLINに存在するあらゆる温室効果ガスを効率的に除去することができるLINを冷却剤として使用してLNGを生成する方法である。 U.S. Patent Application Publication No. 2010/0251763 describes a variant of the LNG liquefaction process that uses both LIN and liquefied carbon dioxide (CO 2) as the refrigerant. Although CO 2 is a greenhouse gas in its own right, it is unlikely that liquefied CO 2 will share storage or transport facilities with LNG or other greenhouse gases, and therefore the potential for contamination is low. However, the LIN can also be contaminated as described above and must be decontaminated before the resulting GAN stream is aerated. In addition to this, the LNG liquefaction system can be supplemented by precooling the natural gas with propane, mixed components, or other closed freezing cycles in addition to the once-through freezing provided by evaporation of the LIN. In these cases, decontamination of gaseous nitrogen is still considered necessary before aerating the GAN. What is needed is a method of producing LNG using LIN as a coolant, which can efficiently remove any greenhouse gas present in the LIN when LIN and LNG use a common storage facility. be.
本発明は、開示する態様に従って液化天然ガス生成システムを提供する。天然ガスストリームは、天然ガスサプライから供給される。液体窒素ストリームは、液体窒素サプライから供給される。天然ガス圧縮器は、天然ガスストリームを少なくとも135baraの圧力まで圧縮して圧縮天然ガスストリームを形成する。天然ガス冷却器は、周囲流体との間接熱交換によって圧縮天然ガスストリームを冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。第1の熱交換器は、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。仕事生成天然ガス膨張器は、追加冷却圧縮天然ガスストリームを200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する。第2の熱交換器は、冷えた天然ガスストリームと液体窒素ストリーム間で熱交換することによって冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮して少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成し、少なくとも部分的に蒸発した窒素は、第1の熱交換器を通過する。 The present invention provides a liquefied natural gas generation system according to the disclosed aspects. Natural gas streams are sourced from natural gas supplies. The liquid nitrogen stream is supplied from the liquid nitrogen supply. The natural gas compressor compresses the natural gas stream to a pressure of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream. The natural gas cooler cools the compressed natural gas stream by indirect heat exchange with the ambient fluid to form a cooled compressed natural gas stream. The first heat exchanger exchanges heat between at least a partially evaporated nitrogen stream and a cooled compressed natural gas stream to form an additional cooled compressed natural gas stream. The work-generated natural gas expander expands the additional cooled compressed natural gas stream to a pressure less than 200 bara but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby forming a cooled natural gas stream. do. The second heat exchanger condenses the chilled natural gas stream at least partially by heat exchange between the chilled natural gas stream and the liquid nitrogen stream to form at least a partially evaporated nitrogen stream, at least. The partially evaporated nitrogen passes through the first heat exchanger.
本発明はまた、開示する態様に従ってLNGを生成する方法を提供する。天然ガスストリームは、天然ガスサプライから提供され、液体窒素ストリームは、液体窒素サプライから提供される。天然ガスストリームは、天然ガス圧縮器内で少なくとも135baraの圧力まで圧縮されて圧縮天然ガスストリームを形成する。圧縮天然ガスストリームは、天然ガス冷却器内で周囲流体との間接熱交換を通して冷却されて冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。冷却圧縮天然ガスストリーム及び少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームは、第1の熱交換器を通過する。第1の熱交換器は、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換して冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却し、追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。追加冷却圧縮天然ガスストリームは、仕事生成天然ガス膨張器内で200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張され、それによって冷えた天然ガスストリームを生成する。冷えた天然ガスストリームは、冷えた天然ガスストリーム及び液化窒素ストリームをそれらの間で熱交換する第2の熱交換器に通すことによって液化され、液化窒素ストリームは、第2の熱交換器を通過して少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成する。 The present invention also provides a method of producing LNG according to the disclosed aspects. Natural gas streams are provided by natural gas supplies and liquid nitrogen streams are provided by liquid nitrogen supplies. The natural gas stream is compressed in a natural gas compressor to a pressure of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream. The compressed natural gas stream is cooled in the natural gas cooler through indirect heat exchange with the ambient fluid to form a cooled compressed natural gas stream. The cooled compressed natural gas stream and at least the partially evaporated nitrogen stream pass through the first heat exchanger. The first heat exchanger exchanges heat between at least a partially evaporated nitrogen stream and a cooled compressed natural gas stream to additionally cool the cooled compressed natural gas stream to form an additional cooled compressed natural gas stream. The additional cooling compressed natural gas stream is expanded to a pressure less than 200 bara in the work-producing natural gas expander but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby cooling the natural gas stream. Generate. The chilled natural gas stream is liquefied by passing the chilled natural gas stream and the liquefied nitrogen stream through a second heat exchanger that exchanges heat between them, and the liquefied nitrogen stream passes through the second heat exchanger. To form at least a partially evaporated nitrogen stream.
本発明はまた、天然ガスストリームを液化するのに使用される液体窒素ストリーム内の温室効果ガス汚染物質を除去する方法を提供する。天然ガスストリームは、天然ガス圧縮器内で少なくとも135baraの圧力まで圧縮されて圧縮天然ガスストリームを形成する。圧縮天然ガスストリームは、天然ガス冷却器内で冷却される。冷却圧縮天然ガスストリーム及び少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームは、第1の熱交換器を通過させられる。第1の熱交換器は、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換し、冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。追加冷却圧縮天然ガスストリームは、天然ガス膨張器内で200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張され、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する。冷却圧縮天然ガスストリーム及び液化窒素ストリームは、液化窒素ストリームと冷えた天然ガスストリーム間で熱交換する第2の熱交換器を通過させられ、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成し、かつ冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に液化する。液化窒素ストリームは、第2の熱交換器を通して少なくとも3回循環される。少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームは、第1の熱交換器を通過する。少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームの圧力は、好ましくは少なくとも1つの膨張器サービスを使用して低減することができる。蒸留塔及び熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムを含む温室効果ガス除去ユニットが設けられる。蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝縮温度が上昇する。蒸留塔オーバーヘッドストリームのオーバーヘッドストリーム及び蒸留塔の底部ストリームは、交差交換されて蒸留塔のオーバーヘッド凝縮器負荷及び底部再沸騰器負荷の両方に影響を及ぼす。蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力は、交差交換段階の後で低減されて減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成する。減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームは分離され、温室効果ガスがそこから除去されて温室効果ガス除去ユニットを出る気体窒素の第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成する。第1の分離器オーバーヘッドストリームは、大気に通気される。 The present invention also provides a method of removing greenhouse gas pollutants in a liquid nitrogen stream used to liquefy a natural gas stream. The natural gas stream is compressed in a natural gas compressor to a pressure of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream. The compressed natural gas stream is cooled in a natural gas cooler. The cooled compressed natural gas stream and at least the partially evaporated nitrogen stream are passed through the first heat exchanger. The first heat exchanger exchanges heat between at least a partially evaporated nitrogen stream and a cooled compressed natural gas stream and additionally cools the cooled compressed natural gas stream to form an additional cooled compressed natural gas stream. The additional cooled compressed natural gas stream is expanded in the natural gas expander to a pressure less than 200 bara but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby forming a cooled natural gas stream. .. Cooled compressed natural gas streams and liquefied nitrogen streams are passed through a second heat exchanger that exchanges heat between the liquefied and chilled natural gas streams, forming at least a partially evaporated nitrogen stream and cooling. The natural gas stream is at least partially liquefied. The liquefied nitrogen stream is circulated at least three times through the second heat exchanger. The nitrogen stream, at least partially evaporated, passes through the first heat exchanger. The pressure of the at least partially evaporated nitrogen stream can preferably be reduced using at least one inflator service. A greenhouse gas removal unit including a distillation column and a thermal pump condenser and reboiler system will be provided. The pressure and condensation temperature of the overhead stream of the distillation column increase. The overhead stream of the distillation column overhead stream and the bottom stream of the distillation column are cross-exchanged to affect both the overhead condenser load and the bottom reboiler load of the distillation column. The pressure of the distillation column overhead stream is reduced after the unknotting stage to produce a vacuum distillation column overhead stream. The vacuum distillation column overhead stream is separated to produce a first separator overhead stream of gaseous nitrogen from which the greenhouse gases are removed leaving the greenhouse gas removal unit. The first separator overhead stream is ventilated to the atmosphere.
本明細書に採用された好ましい実施形態及び定義を含む本発明の様々な特定の実施形態及びバージョンをここで以下に説明する。以下の詳細説明は、特定の好ましい実施形態を示すが、当業者は、これらの実施形態が例示に過ぎず、本発明が他の方法を使用して実施することができることを認めるであろう。「本発明」へのあらゆる参照は、特許請求の範囲によって定められた実施形態の1又は2以上を指す場合があるが、必ずしも全てを指すとは限らない。表題の使用は、便宜の目的のために過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。明瞭化及び簡略化のために、いくつかの図内の類似の参照番号は、類似の品目、段階、又は構造を表し、全ての図において詳細に説明されるとは限らない。 Various specific embodiments and versions of the invention, including preferred embodiments and definitions adopted herein, are described herein below. Although the following detailed description illustrates certain preferred embodiments, one of ordinary skill in the art will appreciate that these embodiments are merely exemplary and that the present invention can be practiced using other methods. Any reference to the "invention" may refer to one or more of embodiments defined by the claims, but not all. The use of the title is for convenience purposes only and does not limit the scope of the invention. For clarity and simplification, similar reference numbers in some figures represent similar items, stages, or structures and may not be described in detail in all figures.
本明細書の詳細説明及び特許請求の範囲の全ての数値は、「約」又は「ほぼ」の表示値によって修飾され、当業者によって予想されることになる実験誤差及び変動を考察に入れている。 All numerical values in the detailed description and claims of the present specification are modified by display values of "about" or "almost" and take into account experimental errors and variations that will be expected by those skilled in the art. ..
本明細書に使用される場合に、用語「圧縮器」は、仕事の印加によってガスの圧力を上昇させる機械を意味する。「圧縮器」又は「冷凍圧縮器」は、ガスストリームの圧力を上昇させることができるあらゆるユニット、デバイス、又は装置を含む。これは、単一圧縮工程又は段階を有する圧縮器、又は多段圧縮又は段階を有する圧縮器、又は特に単一ケーシング又はシェル内に多段圧縮器を含む。圧縮される蒸発したストリームは、様々な圧力で圧縮器に提供することができる。冷却工程のいくつかの段又は段階は、並列、直列、又は両方の2又は3以上の圧縮器を伴う場合がある。本発明は、特にあらゆる冷凍回路内の1又は複数の圧縮器のタイプ又は配置又はレイアウトによって制限されない。 As used herein, the term "compressor" means a machine that increases the pressure of a gas by applying work. A "compressor" or "freezing compressor" includes any unit, device, or device capable of increasing the pressure of a gas stream. This includes compressors with a single compression step or stage, or compressors with multi-stage compression or stages, or especially multi-stage compressors in a single casing or shell. The compressed evaporated stream can be provided to the compressor at various pressures. Some stages or stages of the cooling process may involve two or three or more compressors in parallel, in series, or both. The present invention is not particularly limited by the type or arrangement or layout of one or more compressors in any refrigeration circuit.
本明細書に使用される場合に、「冷却」は、あらゆる適切な、望ましい、又は必要な量によって物質の温度及び/又は内部エネルギを下げる及び/又は低減することを広く指す。冷却は、少なくとも約1℃、少なくとも約5℃、少なくとも約10℃、少なくとも約15℃、少なくとも約25℃、少なくとも約35℃、又は少なくとも約50℃、又は少なくとも約75℃、又は少なくとも約85℃、又は少なくとも約95℃、又は少なくとも約100℃の温度低下を含むことができる。冷却は、蒸気発生器、温水加熱、冷却水、空気、冷媒、他の処理ストリーム(統合)、及びこれらの組合せのようなあらゆる適切なヒートシンクを使用することができる。冷却の1又は2以上の供給源は、望ましい出口温度に達するように組み合わせる及び/又はカスケードさせることができる。冷却段階は、あらゆる適切なデバイス及び/又は機器を備えた冷却ユニットを使用することができる。一部の実施形態により、冷却は、1又は2以上の熱交換器などを有する間接熱交換を含むことができる。代替形態では、冷却は、液体を処理ストリームの中に直接噴霧するような蒸発(蒸発熱)冷却及び/又は直接熱交換を使用することができる。 As used herein, "cooling" broadly refers to lowering and / or reducing the temperature and / or internal energy of a substance by any suitable, desirable, or required amount. Cooling is at least about 1 ° C, at least about 5 ° C, at least about 10 ° C, at least about 15 ° C, at least about 25 ° C, at least about 35 ° C, or at least about 50 ° C, or at least about 75 ° C, or at least about 85 ° C. , Or at least about 95 ° C., or at least about 100 ° C. Cooling can use any suitable heat sink such as steam generator, hot water heating, cooling water, air, refrigerant, other processing streams (integration), and combinations thereof. One or more sources of cooling can be combined and / or cascaded to reach the desired outlet temperature. For the cooling stage, a cooling unit equipped with any suitable device and / or equipment can be used. Depending on some embodiments, cooling can include indirect heat exchange with one or more heat exchangers and the like. In an alternative form, cooling can use evaporation (heat of vaporization) cooling and / or direct heat exchange such as spraying the liquid directly into the processing stream.
本明細書に使用される場合に、用語「膨張デバイス」は、一列の流体(例えば、液体ストリーム、蒸気ストリーム、又は液体及び蒸気の両方を含有する多相ストリーム)の圧力を低減するのに適切な1又は2以上のデバイスを指す。特定のタイプの膨張デバイスを具体的に定める場合を除き、膨張デバイスは、(1)少なくとも部分的に等エンタルピー手段によるものである場合があり、又は(2)少なくとも部分的に等エントロピー手段によるものである場合があり、又は(3)等エントロピー手段及び等エンタルピー手段両方の組合せとすることができる。天然ガスの等エンタルピー膨張に適切なデバイスは、当業技術で公知であり、一般的に、以下に限定されないが、例えば、バルブ、制御バルブ、「ジュールトムソン(J−T)」バルブ、又はベンチュリデバイスのような手動又は自動作動式スロットルデバイスを含む。天然ガスの等エントロピー膨張に適切なデバイスは、当業技術で公知であり、一般的に、そのような膨張から仕事を抽出又は駆動する膨張器又はターボ膨張器のような機器を含む。液体ストリームの等エントロピー膨張に適切なデバイスは、当業技術で公知であり、一般的に、そのような膨張から仕事を抽出又は駆動する膨張器、油圧膨張器、液体タービン、又はターボ膨張器のような機器を含む。等エントロピー手段及び等エンタルピー手段両方の組合せの例は、並列の「ジュールトムソン」バルブ及びターボ膨張器とすることができ、これは、いずれかを単独に使用するか又はJ−Tバルブ及びターボ膨張器の両方を同時に使用する機能を提供する。等エンタルピー又は等エントロピー膨張は、全ての液相、全ての蒸気相、又は混合相で行うことができ、蒸気ストリーム又は液体ストリームから多相ストリーム(蒸気及び液相の両方を有するストリーム)へ、又はその初期相とは異なる単一相ストリームへの相変化を促進するように行うことができる。本明細書の図面の説明では、あらゆる図面の1よりも多い膨張デバイスへの参照は、必ずしも各膨張デバイスが同じタイプ又はサイズであることを意味するとは限らない。 As used herein, the term "expansion device" is suitable for reducing the pressure of a row of fluids (eg, a liquid stream, a vapor stream, or a polyphase stream containing both liquid and vapor). Refers to one or more devices. Unless specifically defining a particular type of inflatable device, the inflatable device may be (1) at least partially by isentropic means, or (2) at least partially by isentropic means. Or it can be a combination of both (3) isentropic means and isentropic means. Suitable devices for enthalpy expansion of natural gas are known in the art and are generally not limited to, for example, valves, control valves, "Jule Thomson (J-T)" valves, or Venturi. Includes manual or self-actuated throttle devices such as devices. Suitable devices for isentropic expansion of natural gas are known in the art and generally include equipment such as expanders or turbo expanders that extract or drive work from such expansions. Suitable devices for isentropic expansion of liquid streams are known in the art and are generally of the inflator, hydraulic inflator, liquid turbine, or turbo inflator that extracts or drives work from such expansion. Including equipment such as. Examples of combinations of both isentropic and isoenthalpy means can be parallel "Jule Thomson" valves and turbo expanders, which can be used alone or with J-T valves and turbo expansion. Provides the ability to use both vessels at the same time. Equal enthalpy or isotropic expansion can be performed in any liquid phase, all vapor phase, or mixed phase, from a vapor stream or liquid stream to a polyphase stream (a stream having both vapor and liquid phases), or. It can be done to facilitate a phase change to a single phase stream different from its initial phase. In the description of the drawings herein, more than one reference to an inflatable device in every drawing does not necessarily mean that each inflatable device is of the same type or size.
用語「ガス」は、「蒸気」と同義的に使用され、液体又は固体状態と区別して気体状態の物質又は物質の混合物として定義される。同様に、用語「液体」は、ガス又は固体状態と区別して液体状態の物質又は物質の混合物を意味する。 The term "gas" is used synonymously with "vapor" and is defined as a substance or mixture of substances in a gaseous state to distinguish it from a liquid or solid state. Similarly, the term "liquid" means a substance or mixture of substances in a liquid state to distinguish it from a gas or solid state.
「熱交換器」は、少なくとも2つの異なる流体間のような1つの媒質から別の媒質に熱エネルギ又は冷熱エネルギを伝達することができるあらゆるデバイスを広く意味する。熱交換器は、「直接熱交換」と「間接熱交換」を含む。従って、熱交換器は、並流又は向流熱交換器、間接熱交換器(例えば、螺旋巻熱交換器又はろう付けアルミニウムプレートフィンタイプのようなプレートフィン熱交換器)、直接接触熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器、螺旋状、ヘアピン、コア、コアアンドケトル、印刷回路、二重パイプ、又はあらゆる他のタイプの公知の熱交換器のようなあらゆる適切な設計のものとすることができる。「熱交換器」はまた、それを通る1又は2以上のストリームの通路を可能にし、冷媒の1又は2以上のラインと1又は2以上の給送ストリーム間の直接又は間接熱交換に影響を及ぼすようになっているあらゆるカラム、タワー、ユニット、又は他の配置を指す場合がある。本明細書に開示するような熱交換器は、必要又は所望に応じて複数の熱交換器を含むことができる。 "Heat exchanger" broadly means any device capable of transferring thermal or cold energy from one medium to another, such as between at least two different fluids. Heat exchangers include "direct heat exchange" and "indirect heat exchange". Therefore, the heat exchangers are parallel or countercurrent heat exchangers, indirect heat exchangers (eg, spiral wound heat exchangers or plate fin heat exchangers such as braided aluminum plate fin types), direct contact heat exchangers. Can be of any suitable design, such as shell and tube heat exchangers, spiral, hairpins, cores, core and kettles, printed circuits, double pipes, or any other type of known heat exchanger. can. A "heat exchanger" also allows the passage of one or more streams through it, affecting direct or indirect heat exchange between one or more lines of refrigerant and one or more feed streams. It may refer to any column, tower, unit, or other arrangement that is intended to exert. Heat exchangers as disclosed herein can include multiple heat exchangers as needed or desired.
本明細書に使用される場合に、用語「間接熱交換」は、互いに流体の何らの物理的接触又は混合なしに2つの流体を熱交換関係にもたらすことを意味する。コアインケトル熱交換器及びろう付けアルミニウムプレートフィン熱交換器は、間接熱交換を促進する機器の例である。 As used herein, the term "indirect heat exchange" means bringing two fluids into a heat exchange relationship without any physical contact or mixing of the fluids with each other. Core inkettle heat exchangers and brazed aluminum plate fin heat exchangers are examples of equipment that facilitates indirect heat exchange.
本明細書に使用される場合に、用語「天然ガス」は、原油田(随伴ガス)から又は地下ガス担持地層(非随伴ガス)から得られる多成分ガスを指す。天然ガスの組成及び圧力は、有意に変化する可能性がある。典型的な天然ガスストリームは、有意成分としてメタン(C1)を含有する。天然ガスストリームはまた、エタン(C2)、より高分子量の炭化水素、及び1又は2以上の酸性ガスを含有する場合がある。天然ガスはまた、水、窒素、硫化鉄、ワックス、及び原油のような少量の汚染物質を含有する場合がある。 As used herein, the term "natural gas" refers to a multi-component gas obtained from a crude oil field (accompanying gas) or from an underground gas-carrying formation (non-accompanying gas). The composition and pressure of natural gas can vary significantly. A typical natural gas stream contains methane (C 1 ) as a significant component. Natural gas streams may also contain ethane (C 2 ), higher molecular weight hydrocarbons, and one or more acid gases. Natural gas may also contain small amounts of contaminants such as water, nitrogen, iron sulfide, waxes, and crude oil.
ある一定の実施形態及び特徴は、1組の数値上限及び1組の数値下限を使用して説明される。いずれかの下限からいずれかの上限までの範囲がそれ以外の指示がない限り考えられている点は認めなければならない。全ての数値は、「約」又は「ほぼ」の表示値であり、当業者によって予想されることになる実験誤差及び変動を考慮している。 Certain embodiments and features are described using a set of numerical upper bounds and a set of numerical lower bounds. It must be acknowledged that the range from any lower limit to any upper limit is considered unless otherwise instructed. All numbers are displayed as "about" or "almost" and take into account experimental errors and variations that would be expected by those skilled in the art.
全ての特許、試験手順、及びこの出願で引用する他の文書は、そのような開示がこの出願にかつそのような組み込みを許容する全ての法域に反しない程度まで引用によって完全に組み込まれる。 All patents, test procedures, and other documents cited in this application are fully incorporated by citation to the extent that such disclosure does not contradict this application and all jurisdictions that allow such incorporation.
本明細書に説明するのは、ガス状水素の通気前にLINの残留LNG汚染物質の大部分を除去するように1次冷媒としてワンススルーLINを使用する天然ガス液化工程に関するシステム及び工程である。本発明の特定の実施形態は、図を参照して説明する以下の段落に示すものを含む。一部の特徴は、単に1つの図(図1、2、又は3など)を特に参照して説明されるが、これらは、他の図にも等しく適用可能にすることができ、他の図又は上述の考察と組み合わせて使用することができる。 Described herein are systems and steps relating to a natural gas liquefaction process using once-through LIN as the primary refrigerant to remove most of the residual LNG contaminants in the LIN prior to aeration of gaseous hydrogen. .. Specific embodiments of the present invention include those shown in the following paragraphs, which are described with reference to the figures. Some features are described with particular reference to just one figure (such as FIGS. 1, 2, or 3), but these can be equally applicable to other figures and other figures. Alternatively, it can be used in combination with the above considerations.
図1は、唯1つの外部冷媒として液体窒素(LIN)を使用してLNGを生成するように天然ガスを液化するシステム10を示している。システム10は、LNG生成システムと呼ぶことができる。LINシステム12は、1又は2以上のタンカー、タンク、パイプライン、又はその組合せを含むことができるLIN供給システム14から受け入れられる。LIN供給システム14は、LIN貯蔵場所とLNG貯蔵場所間の交互サービスとすることができる。LINストリーム12は、メタン、エタン、プロパン、又は他のアルカン又はアルケンのような温室効果ガスで汚染される場合がある。LINストリーム12は、温室効果ガスで容積で約1%汚染される場合があるが、汚染のレベルは、LIN貯蔵場所とLNG貯蔵場所間で切り換える前にLIN供給システムを空にしてパージを行うのに使用する方法に基づいて異なる場合がある。LINストリーム12は、ほぼ純窒素の大気圧沸点に近い約−196℃の温度の大気圧で又はその近くで供給される。LINストリーム12は、約90baraの好ましい圧力で約20bara〜200baraのLINの圧力を上昇させるLINポンプ16を通じて送られる。このポンピング工程は、LINストリーム12内のLINの温度を上昇させる場合があるが、LINは実質的に液体形態のままになると予想される。次に、加圧LINストリーム18は、一連の熱交換器及び膨張器を通って流れ、熱を流入天然ガスサプライ20から除去して天然ガスをLNGに凝縮する。更に図1を参照すると、加圧LNGストリーム18は、それが天然ガスストリーム24を冷却する第1の熱交換器22を通って流れる。次に、加圧LINストリーム18は、それがここでもまた天然ガスストリームを冷却する第2の熱交換器26を通じて初めて流れる。
FIG. 1 shows a
LINが第1の熱交換器22及び第2の熱交換器26を通過した後に、LIN及びあらゆる温室効果ガス汚染物質は、完全に蒸発されて汚染気体窒素(cGAN)ストリーム27を形成することになると予想される。気体窒素が更に説明するように処理される時に、それは、たとえそれが気体窒素又はcGANと本明細書では説明されているとしても、完全には蒸発されない場合がある。簡単にするために、ガス状及び部分的に凝縮した窒素のあらゆる混合物は、依然としてcGAN又は気体窒素として言及される。
After the LIN has passed through the
cGANストリーム27は、第1の膨張器28に向けられる。膨張cGANストリーム29である第1の膨張器28の出力ストリームは、温室効果ガス除去ユニット30に向けられる。膨張cGANストリーム29の圧力は、典型的には、窒素、メタン、エタン、プロパン、及び他の潜在的な温室効果ガスの混合物であるcGAN混合物の相エンベロープに大部分は基づいて5bara〜30baraに及ぶ場合がある。一態様では、膨張cGANストリーム29の圧力は19〜20baraであり、膨張cGANストリーム29の温度は約摂氏−153度である。しかし、膨張cGANストリームの温度は、吸着、吸収、又は触媒工程のような代替の除去技術が使用される場合に1baraまで低くすることができる。
The
温室効果ガス除去ユニット30は、500ppm未満、又は200ppm未満、又は100ppm未満、又は50ppm未満、又は20ppm未満の温室効果ガス含有物を有するGANストリームを生成するのに必要である場合がある。温室効果ガス除去ユニット30は、80%未満、又は50%未満、又は20%未満、又は10%未満、又は5%未満の窒素含有物を有する温室効果ガス生成ストリームを生成するのに必要である場合がある。
The greenhouse
温室効果ガス除去ユニット30は、部分的に還流した及び部分的に再沸騰した蒸留塔32を含むことができる。蒸留塔32は、窒素と温室効果ガスの蒸発温度の差に基づいて温室効果ガス汚染物質から気体窒素を分離する。蒸留塔の出力は、除染気体窒素ストリームであるオーバーヘッドストリーム34、及び温室効果ガス生成ストリーム36であるボトム生成物である。側面再沸騰器、側面凝縮器、及び中間ドロー(図示せず)は、蒸留塔32の他の場所で生成物を除去するように含めることができる。
The greenhouse
温室効果ガス除去ユニット30は、蒸留塔32に関連付けられた及びLNG生成システムの他の部分から又は補足冷凍システムからのLIN、GAN、cGAN、天然ガス、又はLNG源との熱交換によって供給される冷却負荷を有するオーバーヘッド凝縮器を含むことができる。同様に、温室効果ガス除去ユニットは、蒸留塔32に関連付けられた及びLNG生成システムの他の部分から又はLNG生成システムの外部の別の工程からのLIN、GAN、cGAN、天然ガス、又はLNGとの熱交換によって供給される加熱負荷を有する底部再沸騰器を含むことができる。これらのタイプの配置の欠点は、天然ガスをLNGに凝縮するのに加熱及び冷却曲線全体に対する蒸留塔凝縮器及び再沸騰器の大部分の凝縮及び大部分は煮沸タイプの加熱要件の悪影響である。これらの影響は、利用可能なLINサプライの有効性を低減する熱交換器内の温度ピンチをもたらす場合がある。本発明により、凝縮器及び再沸騰器冷却及び加熱負荷は、再沸騰器から利用可能な冷負荷を使用して、凝縮器の必要とする高温負荷を満たすように交差交換される。これを達成するために、圧縮オーバーヘッドストリームの温度が温室効果ガス生成ストリーム36の温度よりも高くなるように、熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムを使用して蒸留塔オーバーヘッドストリーム34の圧力を上昇させる。具体的には、熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムは、オーバーヘッドストリーム34を圧縮して温めるオーバーヘッド圧縮器38と、オーバーヘッドストリームを冷却して温室効果ガス生成ストリームを温める熱ポンプ熱交換器40と、冷却オーバーヘッドストリームの圧力を低減してその圧力を低減する圧力低下デバイス42とを含む。圧力低下デバイス42は、ジュールトムソンバルブ又はターボ膨張器とすることができる。この時点で、オーバーヘッドストリームは、部分的に凝縮したオーバーヘッドストリーム43になっている。必要に応じて、第1の分離器44を使用して、部分的に凝縮したオーバーヘッドストリーム43を分離してオーバーヘッド生成ストリーム45及び塔還流ストリーム46を形成することができる。蒸留塔32及び第1の分離器44の両方のオーバーヘッド生成物であるオーバーヘッド生成ストリーム45は、メタン、エタンなどのような温室効果ガスの実質的に除染されたGANから構成され、本明細書に説明するように更に別の熱交換作動及び通気のために温室効果ガス除去ユニット30を出る。塔還流ストリーム46は一部の温室効果ガスを含む場合があるので、塔還流ストリームは、更に別の分離段階のために蒸留塔32に送り返される。
The greenhouse
熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムの他の部分は、底部ポンプ48を含み、圧力上昇で温室効果ガス生成ストリーム36を熱ポンプ熱交換器40に送出することができる。熱ポンプ熱交換器40で加熱された後に、温室効果ガス生成ストリーム36はここで部分的に蒸発され、部分的に蒸発した温室効果ガス生成ストリームを分離して分離温室効果ガス生成ストリーム54及び塔再沸騰器蒸気ストリーム56を形成する第2の分離器50に送ることができる。温室効果ガスポンプ58は、分離温室効果ガス生成ストリーム54を必要な圧力でシステム10の別の場所に送出するのに使用することができる。図1に示す実施形態では、分離温室効果ガス生成ストリーム54は、天然ガスストリーム24がシステム10のLNG生成ストリームに含まれるように第2の熱交換器26を通過した後に天然ガスストリーム24と混合される。GANの一部分を含むことができる塔再沸騰器ストリーム56は、更に別の分離段階のために蒸留塔32に戻される。
Other parts of the heat pump condenser and reboiler system include a
実質的に除染されたGANであるオーバーヘッド生成ストリーム45は、温室効果ガス除去ユニット30を出て第2の熱交換器26、並びに第2及び第3の膨張器60、62を繰返し通過し、天然ガスストリーム24を更に冷却する。図1には、高圧膨張器(28)、中圧膨張器(60)、及び低圧膨張器(62)として機能する3つの膨張器が示されており、各膨張器は、それぞれそれを通過する窒素ストリームの圧力を低減する。一部の実施形態では、第1、第2、及び第3の膨張器28、60、62はターボ膨張器である。膨張器は、半径方向流入タービン、部分吸気軸流タービン、全開吸気軸流タービン、往復エンジン、螺旋状スクリュータービン、又は類似の膨張デバイスとすることができる。膨張器は、個別の機械とすることができ、又は共通出力を有する1又は2以上の機械に組み合わせることができる。膨張器は、発生器、圧縮器、ポンプ、水ブレーキ、又はあらゆる類似の電力消費デバイスを駆動してシステム10からエネルギを除去するように設計することができる。膨張器を使用してシステム10内に使用するポンプ、圧縮器、及び他の機械を直接駆動する(又はギアボックス又は他の伝達デバイスを通じて駆動する)ことができる。一部の実施形態では、各膨張器は膨張器サービスであり、膨張は、並列又は直列で作動する1又は2以上の個々の膨張器デバイス又は並列及び直列作動の組合せによって行うことができる。1又は2以上の膨張器又は膨張器サービスは、システム10を経済的に作動させる必要があり、一般的に、少なくとも2つの膨張器サービスが行われる。3よりも多い膨張器サービスもこのシステムに使用し、利用可能なLINサプライによって冷凍の有効性を潜在的に更に改善することができる。
The
、
最後の第3の膨張器62及び第2の熱交換器26を通過した後に、オーバーヘッド生成ストリーム45は、天然ガスストリーム24を追加の1回冷却する第3の熱交換器64を通過する。上述のようにGANであるオーバーヘッド生成ストリームは、GAN通気口66で大気に通気されるか又は他に処分される。GANが通気される場合に、GANプルームは、プルームのいずれかの有意な部分が、潜在的に有害な酸素欠乏を生じる場合があるほぼ基底準位に戻る前に、大気によって広く分配されて希釈されるように十分に浮揚性としなければならない。GANは、周囲空気よりも僅かに低い本質的にゼロの相対湿度及び比重を有する可能性が高く、実施形態は、局所周囲温度よりも高いGAN通気温度を保証し、浮揚性を改善してGANプルームの放散を容易にしなければならない。通気及び通気スタック設計の当業者は、一例として、スタック設計の一部としてベンチュリ特徴部によって提供することができるスタック高さの修正及びより高速のスタック出口の提供を含むプルーム放散を改善するための温度に対する代替を知っている。
,
After passing through the final
システム10を通る天然ガスの経路をここで以下に説明する。天然ガスサプライ20は、ある圧力で受け入れられ、又は望ましい圧力まで圧縮され、次に、1又は複数の冷媒によって冷却される直列、並列、又は直列及び並列の組合せの様々な熱交換器を通って流れる。システム10に提供される天然ガス圧力は、典型的には、上側圧力が熱交換機器の経済的選択によって一般的に制限される20bara〜100baraである。熱交換器設計の更なる進歩により、200bara又はそれよりも高い供給圧力が実施可能である。好ましい実施形態では、天然ガス供給圧力は、約90baraで選択される。当業者は、天然ガス供給圧力の上昇が一般的にLNG液化工程内の熱交換有効性を改善することを知っている。図1に示すように、天然ガスサプライ20からの天然ガスは、最初に第3の熱交換器64を通って流れる。第3の熱交換器は、システム10の主要な熱交換器である第2の熱交換器26に入る前に天然ガスを予冷する。第3の熱交換器はまた、オーバーヘッド生成ストリーム45内のGANを天然ガスストリームの流入温度の近くにまで温める。第3の熱交換器64は、必要に応じてシステム10から取り除くことができる。
The path of natural gas through the
第1の熱交換器を出た後に、天然ガスストリーム24は、第2の熱交換器26の圧力で冷やされて凝縮され、ここで天然ガスストリームは、オーバーヘッド生成ストリーム45内のGANのいくつかの経路によって冷却される。天然ガスストリーム24は、上述のように、実質的に全てのGANがそこから除去された温室効果ガスである分離温室効果ガス生成ストリーム54と融合される。次に、天然ガスストリーム24は、LIN供給システム14からのLINを使用して天然ガスストリーム24を冷却する第1の熱交換器22を通過する。第1の熱交換器22は、必要に応じてシステム10から取り除くことができる。この時点で、天然ガスストリーム24内の天然ガスは、実質的に完全に液化されてLNGを形成している。圧縮高圧LNGは、単相又は多相油圧タービン、ジュールトムソンバルブ、又は類似の減圧デバイスを含むことができる減圧デバイス68を通じて大気圧近傍まで低下する。図1は、油圧タービンの使用を示している。減圧デバイス68を出たLNGストリーム70は、次に、タンクに貯蔵され、陸上又は水上タンカーに送出され、最終的にLNGを市場場所に送出するのに適切な低温パイプライン又は類似の輸送手段に送出することができる。
After leaving the first heat exchanger, the
温室効果ガス除去ユニット30の蒸留塔32は、オーバーヘッド生成ストリーム45の温室効果ガス含有物及び温室効果ガス生成ストリーム36及び/又は分離温室効果ガス生成ストリーム54の窒素含有物に必要な仕様を満たすように制御される場合がある。一般的に、膨張cGANストリーム29の温度及び蒸発した留分は、相対的凝縮器及び再沸騰器負荷に影響を及ぼすことになり、膨張cGANストリーム29のより高い蒸発留分又はより高い温度は、同じ製品仕様において再沸騰器負荷を低減しながら凝縮器負荷を増大する。膨張cGANストリーム29のより低い蒸発留分又はより低い温度は、反対の効果を有する。更に、熱ポンプ熱交換器40内の熱伝達率の増加(又は減少)は、凝縮器及び再沸騰器負荷の両方を増加させる(又は低減する)傾向があり、製品仕様に影響を及ぼす。膨張cGANストリーム29の温度及び/又は蒸発留分、及び熱ポンプ熱交換器40の熱伝達率の両方を調節するコントローラ72を使用して、凝縮器及び再沸騰器負荷(オーバーヘッド圧縮器38によって追加される余分なエネルギのために調節を行う)及び蒸留塔32の製品仕様の両方の均衡を取ることができる。実際に、これらの制御は、第1のターボ膨張器28の入口温度を調節することによって及び塔オーバーヘッド圧縮器38の圧力上昇を制御することによって達成することができる。これに代えて、システム10の他の構成要素は、同じ結果を得るように制御することができる。
The
本発明の態様を説明したところで、追加の態様をここで以下に説明する。図2は、図1のシステム10に類似のLNG生成システム200を示している。LNG生成システム200は、最適温度及び第3、第2、及び第1の熱交換器64、26、22に入る前の温度まで天然ガスを加圧して冷却するのに使用される天然ガス圧縮器202及び天然ガス冷却器204を更に含む。天然ガス圧縮器202及び天然ガス冷却器204は、複数の個々の圧縮器及び冷却器又は単一圧縮器段及び冷却器とすることができる。天然ガス圧縮器202は、遠心、軸線方向、スクリュー、及び往復タイプの圧縮器を含む一般的に当業者に公知の圧縮器タイプから選択することができる。天然ガス冷却器204は、フィン、二重パイプ、シェル及びチューブ、プレート及びフレーム、螺旋巻、及び印刷回路タイプの熱交換器を含む一般的に当業者に公知の冷却器タイプから選択することができる。天然ガス圧縮器202及び天然ガス冷却器204に続く天然ガス供給圧力は、上述の範囲に類似すべきである(例えば、20〜100bara、及び200baraまで、又は熱交換器設計が進歩する時にそれよりも高くまで)。
Having described aspects of the invention, additional aspects will now be described below. FIG. 2 shows an
図3は、LNG生成システム200に類似のLNG生成システム300を示している。LNG生成システム300は、天然ガス圧縮器202及び天然ガス冷却器204に続いて天然ガス膨張器302を追加する。天然ガス膨張器302は、ターボ膨張器又はJ−Tバルブのような別のタイプの減圧デバイスのようなあらゆるタイプの膨張器とすることができる。LNG生成システム300では、天然ガス圧縮器202の吐出圧力は、熱交換機器の経済的選択及び天然ガス膨張器302を通じて低下した余分な圧力によって示される範囲を超えて上昇する場合がある。圧縮、冷却、及び膨張の組合せは、第3の熱交換器64又は第2の熱交換器26に入る前に天然ガスサプライを更に予冷する。例えば、天然ガス圧縮器202は、天然ガスサプライを135baraよりも高い圧力まで圧縮することができ、天然ガス膨張器は、天然ガスの圧力を200bara未満であるが、いずれの場合も天然ガスが天然ガスを圧縮する圧力よりも高くならないところまで低減することができる。一部の実施形態では、天然ガスストリームは、天然ガス圧縮器によって200baraよりも高い圧力まで圧縮される。別の実施形態では、天然ガス膨張器は、天然ガスストリームを135bara未満の圧力まで膨張させる。しかし、(図3に示すような)天然ガス膨張器302の下流の第3の熱交換器64の場所は、第3の熱交換器64を通過するGANの温度を有意に下げる。こうして冷却されたGANの温度は、局所周囲温度を遥かに下回る場合があり、それによって確実に及び/又は効率的にGANを大気に通気する努力を困難にする。
FIG. 3 shows an
図4は、LNG生成システム300に類似のLNG生成システム400を示している。LNG生成システム400では、第3の熱交換器64は、天然ガスサプライ20からの天然ガスが天然ガス圧縮器202を通過する前に第3の熱交換器に入るように位置決めされる。図4に示すように第3の熱交換器64を配置することで、天然ガス圧縮器202を出た天然ガスの温度を低減し、従って、天然ガス圧縮器202によって必要な圧力及び電力を低減する。更に、GAN通気66温度は、図1に示す実施形態と同様になるように回復される。
FIG. 4 shows an
図5は、LNG生成システム300及び400に類似のLNG生成システム500を示している。LNG生成システム500では、第3の熱交換器64は、天然ガス圧縮器202と天然ガス冷却器204間に位置決めされる。この配置は、LNG生成システム(図4)によって提供される天然ガス圧縮器202の潜在的な電力低減を犠牲にするが、GAN通気温度まで大幅な増加をもたらし、GANプルーム浮揚性及び放散を有意に改善する。この配置はまた、天然ガス冷却器204の冷却負荷を低減し、従って、天然ガス冷却器204及びそれに関連付けられた支持システム(例えば、冷却水、エアフィン電源、その他)のサイズ、資本コスト、及び運転コストを低減する。
FIG. 5 shows an
図6は、LNG生成システム400に類似のLNG生成システム600を示している。LNG生成システム600では、オーバーヘッド生成ストリーム45内のGANは、オーバーヘッド生成ストリームが第2の熱交換器26及び第2及び第3の膨張器60、62を通じて循環すると、熱ポンプシステムにおいて追加の熱ポンプ冷凍に露出される。図6に示すように、熱ポンプシステムは、窒素圧縮器602、窒素冷却器604を含み、給送−流出熱交換器606は、第3の膨張器62の上流に追加される。窒素圧縮器602、窒素冷却器604、及び給送−流出熱交換器606のこの組合せの追加は、第3の膨張器62の入口温度まで僅かな増加を有する第3の膨張器62の入口において利用可能な圧力を上昇させる。窒素圧縮器602、窒素冷却器604、及び給送−流出熱交換器606のこの組合せは、第3の膨張器62によって生成される電力を増加させ、LNG生成システム600のこの部分を通って流れるオーバーヘッド生成ストリーム45においてGANから除去された熱を増大する。この組合せはまた、図4と比較して第2の熱交換器26に再び入るより低いGAN温度をもたらし、LNG生成システム600において利用可能なLINサプライの有効性の増大をもたらす。
FIG. 6 shows an
図7は、LNG生成システム10に類似のLNG生成システム700を示し、ここで、分離温室効果ガス生成ストリーム54の代替の用途が示されている。図1に示すように、分離温室効果ガス生成ストリーム54を天然ガスストリーム24と混合することに代えて、分離温室効果ガス生成ストリーム54は、温室効果ガスポンプ58において必要な圧力まで圧縮され、熱交換器のうちの1又は2以上を通じて再蒸発された後に燃料ガスサプライ702として使用することができる。一例として、図7は、第3の熱交換器64を通過する分離温室効果ガス生成ストリーム54を示している。分離温室効果ガス生成ストリームの他の用途が可能であり、一般的に当業者には公知である。
FIG. 7 shows an
図8は、LNG生成システム10、200、400、及び600に類似のLNG生成システム800を示している。LNG生成システム800では、オーバーヘッド生成ストリーム45内のGANの非常に乾燥した組成物を使用してLNG生成システム800内の更に別の冷却を達成する。オーバーヘッド生成ストリーム45内のGANの湿度測定冷却は、図8に示すように、オーバーヘッド生成ストリーム45が第3の熱交換器64を通過した後に、水の凍結温度の摂氏数度内又はオーバーヘッド生成ストリーム45に対して水802の追加及び飽和によって摂氏約2〜5℃までそのストリームの温度を低減することができる。その低温で現在湿潤して飽和しているGANストリーム804は、第3の熱交換器64(又は他の適切な熱交換器)を通じて再経路指定され、流入天然ガスストリームを更に予冷することができる。当業者は、多くの技術が、雲霧又は他のノズルを通じた流動GANストリームの中への水の噴霧、又はGAN及びトレイ上の水、充填材料、又はタワー、塔、又は冷却タワー状デバイス内の他の熱及び質量輸送デバイスの通過を含むこの湿度測定冷却を達成するように利用可能であることを認めるであろう。これに代えて、冷却水又は別の熱伝達流体は、非常に乾燥したGANを冷却タワー状デバイスに通すことによってそのような湿度測定冷却を通じて更に冷やすことができる。次に、この更に別の冷えた冷却水を使用して、LNG生成ストリーム800内の他のストリームを予冷して利用可能なLINサプライの有効性を高めることができる。最後に、水蒸気をそうでなければ非常に乾燥した気体窒素に追加することでGANが806で通気される場合に、GANの比重を低減してGANプルーム浮遊性及び放散を改善する。
FIG. 8 shows an
含まれる図の各々は、LNG生成システム10、200、300、400、500、600、700、800の一部として温室効果ガス除去ユニット30を示し、ここで温室効果ガス除去ユニットは、蒸留技術又は手法に基づいて示されている。代替のシステム及び方法を使用してLINサプライ14の温室効果ガス汚染物質を除去することができる。これらの代替の方法は特に示されていないが、圧力スイング、温度スイング、又は圧力及び温度スイング吸着を含む吸着工程、活性炭層などによるバルク吸着又は吸収、又は触媒工程を含むことができる。
Each of the included figures shows the greenhouse
開示する実施形態の熱交換器は、単にLINサプライ14を発生源とするLIN、GAN、又はその組合せによって冷却されるように説明されている。しかし、LNG生成システム10において天然ガス又は窒素と流体接続状態にない補足冷凍システムを使用することにより、開示の熱交換器のいずれかの冷却器能を高めることが可能である。補足冷凍システムによって使用される冷媒は、あらゆる適切な炭化水素ガス(例えば、アルケン又はメタン、エタン、エチレン、プロパンなどのようなアルカン、その他)、不活性ガス(例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、その他)、又は当業者に公知の他の冷媒を含むことができる。図9は、冷媒としてアルゴンストリーム902を使用する温室効果ガス除去ユニット30の熱ポンプ熱交換器40に追加の冷却機能を提供する補足冷凍システム900を示している。補足冷凍システム900は、アルゴンストリーム902を好ましい圧力まで圧縮する補助圧縮器904を含む。次に、アルゴンストリーム902は、冷却器906として図9に示す補足熱交換器を通過する。次に、アルゴンストリーム902は、ジュールトムソンバルブ又は膨張器のような補足減圧デバイス908を通過する。次に、アルゴンストリーム902は、熱ポンプ熱交換器40を通過して蒸留塔オーバーヘッドストリーム34においてGANの冷却努力を補足し、温室効果ガス生成ストリーム36内の温室効果ガスを冷却する。次に、アルゴンストリーム902は、上述のように補助圧縮器904を通じて再循環する。
The heat exchangers of the disclosed embodiments are described as being cooled solely by LIN, GAN, or a combination thereof originating from the
補足冷凍システム900に類似の補足冷凍システムを使用して、第1の熱交換器22、第2の熱交換器26、第3の熱交換器64、及び/又は給送−流出熱交換器606のような本明細書に開示する他の熱交換器の冷却効果を高めることができる。更に、補足冷凍システム900の冷媒は、LNG生成システム10に流体的に接続されないが、一部の実施形態において冷媒は、LNG生成システムの天然ガスストリーム及び/又は窒素ストリームを発生源とすることができる。更に、補足熱交換器904は、LINストリーム12、天然ガスストリーム24、cGANストリーム27、又は温室効果ガス生成ストリーム36のようなLNG生成システム10のガス状ストリーム及び/又は液体ストリームと熱交換する(又は冷却する)ことができる。
Using a supplementary refrigeration system similar to the
図10は、開示する態様に従ってLNGを生成する方法1000を示している。ブロック1002において、天然ガスストリームは、天然ガスサプライから提供される。ブロック1004において、LINストリームのような冷媒ストリームは、冷媒のサプライから提供される。ブロック1006において、天然ガスストリーム及び液化窒素ストリームは、冷媒ストリームと天然ガスストリーム間で熱交換されて少なくとも部分的に冷媒ストリームを蒸発させ、天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮する第1の熱交換器を通過させられる。ブロック1008において、天然ガスストリームは、天然ガス圧縮器内で少なくとも135baraの圧力まで圧縮され、圧縮天然ガスストリームを形成する。ブロック1010において、圧縮天然ガスストリームは、天然ガス冷却器内で冷却される。天然ガス冷却器によって冷却された後に、ブロック1012において、圧縮天然ガスストリームは、天然ガス膨張器内で200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張される。ブロック1014において、天然ガス冷却器からの天然ガスは、その中で少なくとも部分的に凝縮されるように少なくとも1つの熱交換器に供給される。
FIG. 10 shows a
図11は、天然ガスストリームを液化するのに使用される液体窒素ストリーム内の温室効果ガス汚染物質を除去する方法1100を示している。ブロック1102において、天然ガスストリームは、天然ガス圧縮器内で少なくとも135baraの圧力まで圧縮されて圧縮天然ガスストリームを形成する。ブロック1104において、圧縮天然ガスストリームは、天然ガス冷却器内で冷却される。天然ガス冷却器によって冷却された後に、ブロック1106において、圧縮天然ガスストリームは、天然ガス膨張器内で200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張される。ブロック1108において、天然ガスストリーム及び液化窒素ストリームは、液化窒素ストリームと天然ガスストリーム間で熱交換されて液化窒素ストリームを少なくとも部分的に蒸発させて天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮する第1の熱交換器を通過させられる。液化窒素ストリームは、少なくとも1回、及び好ましくは少なくとも3回第1の熱交換器を通じて循環される。ブロック1110において、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームの圧力は、好ましくは、少なくとも1つの膨張器サービスを使用して低減することができる。ブロック1112において、蒸留塔と、熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムとを含む温室効果ガス除去ユニットが設けられる。ブロック1114において、蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝縮温度は上昇する。ブロック1116において蒸留塔オーバーヘッドストリームのオーバーヘッドストリーム及び蒸留塔の底部ストリームは、交差交換されて蒸留塔のオーバーヘッド凝縮器負荷及び底部再沸騰器負荷の両方に影響を及ぼす。ブロック1118において、蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力は、交差交換段階後に低下し、減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成する。ブロック1120において、減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームは分離され、温室効果ガスがそこから除去されて温室効果ガス除去ユニットを出る気体窒素の第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成する。ブロック1122において、第1の分離器オーバーヘッドストリームは大気に通気される。
FIG. 11 shows a
図12及び13は、図6に示すLNG生成システム600に類似のLNG生成システム1200、1300を示している。しかし、LNG生成システム1200は、システム600の温室効果ガス除去ユニット30を含まない。以前の図の要素と同じ参照番号を有する図12及び13の要素は、それぞれの上述の要素と同じか又はこれらに類似である。LNG生成システム1200に関して、第2の熱交換器26に入る温室効果ガス除去ユニット30のオーバーヘッド生成ストリーム45の代わりに、膨張cGANストリーム29は、第2の熱交換器26を通じて誘導され、ストリームが第2の熱交換器26及び第2及び第3の膨張器60,62を通じて循環する時に追加の冷凍を行う。LNG生成システム1200、1300は、第3の熱交換器64に入る前に最適圧力及び温度まで天然ガスを加圧して冷却するのに使用される天然ガス圧縮器1202及び天然ガス冷却器1204を更に含む。天然ガス圧縮器1202及び天然ガス冷却器1204は、上述の天然ガス圧縮器202及び天然ガス冷却器204に類似である。天然ガス圧縮器1202及び天然ガス冷却器1204の後の天然ガス供給圧力は、上述の範囲に類似すべきである(例えば、20〜100bara、及び200baraまで、又は熱交換器設計が進歩する時にそれよりも高くまで)。天然ガス冷却器1204を出た天然ガスは、第3の熱交換器64に入り、ここで第2の熱交換器26を出た蒸発した低圧窒素を使用して高圧天然ガス膨張器302において天然ガスストリームを膨張させる直前に天然ガスを冷却する。天然ガスストリームを更に冷却するように蒸発した低圧窒素の利用可能な冷たさを使用することで、高圧圧縮及び膨張工程によって提供される予冷の量が増大する。図12及び13に示す構成に関して、必要な液体窒素対LNG比は、図6に示すように、天然ガス圧縮器、天然ガス冷却器、及び高圧天然ガス膨張器を有する構成の液体窒素対LNG比と比較して2.5%まで下げられる。
12 and 13 show
図14は、開示する態様に従ってLNGを生成する方法1400を示している。ブロック1402において、天然ガスストリームは、天然ガスサプライから提供される。ブロック1404において、液体窒素ストリームは、液体窒素サプライから提供される。ブロック1406において、天然ガスストリームは、天然ガス圧縮器内で少なくとも135baraまで圧縮され、圧縮天然ガスストリームを形成する。ブロック1408において、圧縮天然ガスストリームは、天然ガス冷却器内の周囲流体との間接熱交換を通して冷却され、冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。ブロック1410において、冷却圧縮天然ガスストリーム及び少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームは、第1の熱交換器を通過させられる。第1の熱交換器は、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換され、冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。ブロック1412において、追加冷却圧縮天然ガスストリームは、仕事生成天然ガス膨張器内で200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張され、それによって冷えた天然ガスストリームを生成する。ブロック1414において、冷えた天然ガスストリームは、冷えた天然ガスストリーム及び液化窒素ストリームをこれらの間で熱交換する第2の熱交換器に通すことによって液化され、液化窒素ストリームは、第2の熱交換器を通過して少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成する。
FIG. 14 shows a
図15は、天然ガスストリームを液化するのに使用される液体窒素ストリーム内の温室効果ガス汚染物質を除去する方法1500を示している。ブロック1502において、天然ガスストリームは、天然ガス圧縮器内で少なくとも135baraの圧力まで圧縮されて圧縮天然ガスストリームを形成する。ブロック1504において、圧縮天然ガスストリームは、天然ガス冷却器内で冷却される。ブロック1506において、冷却圧縮天然ガスストリーム及び少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームは、第1の熱交換器を通過させられる。第1の熱交換器は、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換され、冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する。ブロック1508において、追加冷却圧縮天然ガスストリームは、天然ガス膨張器内で200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張され、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する。ブロック1510において、冷却圧縮天然ガスストリーム及び液化窒素ストリームは、液化窒素ストリームと冷えた天然ガスストリーム間で熱交換する第2の熱交換器を通過させられ、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成して冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に液化する。液化窒素ストリームは、第2の熱交換器を通して少なくとも3回循環される。少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームは、第1の熱交換器を通過する。ブロック1512において、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームの圧力は、好ましくは、少なくとも1つの膨張器サービスを使用して低減することができる。ブロック1514において、蒸留塔と、熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムとを含む温室効果ガス除去ユニットが設けられる。ブロック1516において、蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝縮温度は上昇する。ブロック1518において、蒸留塔オーバーヘッドストリームのオーバーヘッドストリーム及び蒸留塔の底部ストリームは、交差交換されて蒸留塔のオーバーヘッド凝縮器負荷及び底部再沸騰器負荷の両方に影響を及ぼす。ブロック1520において、蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力は、交差交換段階後に低下し、減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成する。ブロック1522において、減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームは分離され、温室効果ガスがそこから除去された温室効果ガス除去ユニットを出る気体窒素の第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成する。ブロック1524において、第1の分離器オーバーヘッドストリームは大気に通気される。
FIG. 15 shows a
実施形態及び態様は、天然ガスを液化するのに使用されるLINストリームから温室効果ガス汚染物質を除去する有効な方法を提供する。本発明の利点は、温室効果ガス除去ユニット30内の熱ポンプシステムが、温室効果ガスを窒素から分離するための外部加熱又は冷却源に対する必要性を取り除くということである。
Embodiments and embodiments provide an effective method of removing greenhouse gas pollutants from LIN streams used to liquefy natural gas. An advantage of the present invention is that the heat pump system within the greenhouse
LINからの温室効果ガスの効率的な除去の別の利点は、LIN貯蔵施設をLNG貯蔵施設としてより経済的に使用することができるということであり、それによって液体天然ガス生成施設の設置面積を縮小する。 Another advantage of efficient removal of greenhouse gases from LIN is that the LIN storage facility can be used more economically as an LNG storage facility, thereby increasing the footprint of the liquid natural gas production facility. to shrink.
更に別の利点は、大気中への温室効果ガスの不要な放出なしに気体窒素を通気することができるということである。 Yet another advantage is the ability to aerate gaseous nitrogen without the unwanted release of greenhouse gases into the atmosphere.
図1〜11に関連して本明細書で考察した例示的実施形態は、1次冷却剤としてLINを使用する生成LNGに関するものであるが、当業者は、この原理が他の冷却方法及び冷却剤に当て嵌まることを理解するであろう。例えば、開示した方法及びシステムは、LNG及びLINのための共通貯蔵場所がない及びLNG又は他の液化方法に使用する冷却剤を単に精製することが望ましい場合に使用することができる。 The exemplary embodiments discussed herein in connection with FIGS. 1-11 relate to generated LNG using LIN as the primary coolant, but those skilled in the art will appreciate that this principle is based on other cooling methods and cooling. You will understand that it applies to the agent. For example, the disclosed methods and systems can be used when there is no common storage for LNG and LIN and it is desirable to simply purify the coolant used for LNG or other liquefaction methods.
本発明の実施形態は、以下の付番段落に示す方法及びシステムのあらゆる組合せを含むことができる。これは、上述の説明からあらゆる数の変形を想定することができるので、全ての可能な実施形態の完全なリストであると考えないものとする。
1.天然ガスサプライからの天然ガスストリームと、液体窒素サプライからの液体窒素ストリームと、少なくとも135baraの圧力まで天然ガスストリームを圧縮して圧縮天然ガスストリームを形成する天然ガス圧縮器と、周囲流体との間接熱交換によって圧縮天然ガスストリームを冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する天然ガス冷却器と、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する第1の熱交換器と、追加冷却圧縮天然ガスストリームを200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する仕事生成天然ガス膨張器と、冷えた天然ガスストリームと液体窒素ストリーム間で熱交換することによって冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮し、第1の熱交換器を通過する少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成する第2の熱交換器とを含む液化天然ガス生成システム。
2.天然ガス圧縮器が200baraよりも高い圧力まで天然ガスストリームを圧縮する段落1の液化天然ガス生成システム。
3.天然ガス膨張器が追加冷却圧縮天然ガスストリームを135bara未満の圧力まで膨張させる段落1又は2のいずれかの液化天然ガス生成システム。
4.液体窒素サプライが液化天然ガス生成システムの異なる場所で生成され、液化天然ガス生成システムに液体として搬送される段落1〜3のいずれかの液化天然ガス生成システム。
5.少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームが第1の熱交換器を通過した後で蒸気として環境に放出される段落1〜4のいずれかの液化天然ガス生成システム。
6.第1の熱交換器が少なくとも1つの印刷回路熱交換器を含む段落1の液化天然ガス生成システム。
7.少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームから温室効果ガスを除去するように構成された温室効果ガス除去ユニットを更に含む段落1の液化天然ガス生成システム。
8.温室効果ガス除去ユニットが、熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムを有する蒸留塔を含み、かつ少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームの圧力を低減する少なくとも1つの膨張器サービスを更に含み、蒸留塔の入口ストリームが、少なくとも1つの膨張器サービスのうちの第1のものの出口ストリームである段落7の液化天然ガス生成システム。
9.少なくとも1つの膨張器サービスのうちの第1のものを通って流れた後に、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームが流れる熱ポンプシステムを更に含む段落8の液化天然ガス生成システム。
10.熱ポンプシステムが熱ポンプ圧縮器、熱ポンプ冷却器、及び給送−流出熱交換器を含む段落9の液化天然ガス生成システム。
11.少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを使用して、天然ガスストリームが第1の熱交換器に入る前に天然ガスストリームを予冷する湿度測定熱交換器を更に含む段落1〜8のいずれか1つの液化天然ガス生成システム。
12.天然ガス冷却器が、天然ガス圧縮器によって圧縮された後でほぼ周囲温度まで圧縮天然ガスストリームを冷却するように構成される段落1〜11のいずれか1つの液化天然ガス生成システム。
13.少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを膨張させて第1の冷たい窒素ガスストリームを形成する第1の窒素膨張器を更に含み、第1の冷たい窒素ガスストリームが、第2の熱交換器を通過させられ、少なくとも部分的に冷えた天然ガスストリームを凝縮して第1の温かい窒素ガスストリームを形成する段落1〜12のいずれか1つの液化天然ガス生成システム。
14.第1の温かい窒素ガスストリームを膨張させて第2の冷たい窒素ガスストリームを形成する第2の窒素膨張器を更に含み、第2の冷たい窒素ガスストリームが、第2の熱交換器を通過させられ、少なくとも部分的に冷えた天然ガスストリームを凝縮して第2の温かい窒素ガスストリームを形成する段落13の液化天然ガス生成システム。
15.第2の温かい窒素ガスストリームを圧縮して圧縮窒素ガスストリームを形成する窒素圧縮器と、周囲温度流体との間接熱交換によって圧縮窒素ガスストリームを冷却して冷たい圧縮窒素ガスストリームを形成する窒素冷却器と、冷たい圧縮窒素ガスストリームを膨張させて第3の冷たい窒素ガスストリームを形成する第3の窒素膨張器とを含み、第3の冷たい窒素ガスストリームが、第2の熱交換器を通過させられ、少なくとも部分的に冷えた天然ガスストリームを凝縮して第3の温かい窒素ガスストリームを形成する段落14の液化天然ガス生成システム。
16.第3の温かい窒素ガスストリームが、第1の熱交換器内で冷却圧縮天然ガスストリームと熱交換されて追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームである段落15の液化天然ガス生成システム。
17.第1の熱交換器が少なくとも2つの熱交換器を含み、第2の熱交換器が少なくとも2つの熱交換器を含む段落1〜16のいずれかの液化天然ガス生成システム。
18.天然ガスサプライから天然ガスストリームを供給する段階と、液体窒素サプライから液体窒素ストリームを供給する段階と、圧縮天然ガスストリームを形成するように少なくとも135baraの温度まで天然ガス圧縮器内で天然ガスストリームを圧縮する段階と、天然ガス冷却器内で周囲流体との間接熱交換によって冷却圧縮天然ガスストリームを形成するように圧縮天然ガスストリームを冷却する段階と、冷却圧縮天然ガスストリーム及び少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームに少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換して冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する第1の熱交換器を通過させる段階と、仕事生成天然ガス膨張器内で追加冷却圧縮天然ガスストリームを200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを生成する段階と、冷えた天然ガスストリーム及び第2の熱交換器を通過して少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成する液体窒素ストリームをこれらの間で熱交換する第2の熱交換器を通すことによって冷えた天然ガスストリームを液化する段階とを含む液化天然ガス(LNG)を生成する方法。
19.天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを200baraよりも高い圧力まで圧縮し、天然ガス膨張器が追加冷却圧縮天然ガスストリームを135bara未満の圧力まで膨張させる段落18の方法。
20.第1の冷たい窒素ガスストリームを形成するために第1の窒素膨張器内で少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを膨張させる段階と、少なくとも部分的に冷えた天然ガスストリームを凝縮して第1の温かい窒素ガスストリームを形成するために第1の冷たい窒素ガスストリームに第2の熱交換器を通過させる段階と、第2の冷たい窒素ガスストリームを形成するために第2の窒素膨張器内で第1の温かい窒素ガスストリームを膨張させる段階と、少なくとも部分的に冷えた天然ガスストリームを凝縮して第2の温かい窒素ガスストリームを形成するために第2の冷たい窒素ガスストリームに第2の熱交換器を通過させる段階と、圧縮天然ガスストリームを形成するために窒素圧縮器内で第2の温かい窒素ガスストリームを圧縮する段階と、冷たい圧縮窒素ガスストリームを形成するために窒素冷却器内で周囲温度流体との間接熱交換によって圧縮窒素ガスストリームを冷却する段階と、第3の冷たい窒素ガスストリームを形成するために第3の窒素膨張器内で冷たい圧縮窒素ガスストリームを膨張させる段階と、少なくとも部分的に冷えた天然ガスストリームを凝縮して第3の温かい窒素ガスストリームを形成するために第3の冷たい窒素ガスストリームに第2の熱交換器を通過させる段階とを更に含む段落18又は段落19の方法。
21.第3の温かい窒素ガスストリームが、第1の熱交換器内で冷却圧縮天然ガスストリームと熱交換して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームである段落20の方法。
22.温室効果ガス除去ユニットを使用して少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームから温室効果ガスを除去する段階を更に含む段落20の方法。
23.温室効果ガス除去ユニットが、蒸留塔と、熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムとを含み、方法が、蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝縮温度を上昇させる段階と、蒸留塔のオーバーヘッドストリーム及び蒸留塔の底部ストリームを交差交換させて蒸留塔のオーバーヘッド凝縮器負荷及び底部再沸騰器負荷の両方に影響を及ぼす段階と、減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成するように交差交換段階の後で蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減する段階と、温室効果ガスがそこから除去された温室効果ガス除去ユニットを出る気体窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成するように減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを分離する段階とを更に含む段落22の方法。
24.少なくとも1つの膨張器サービスのうちの第1のものを通って流れた後に、少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを熱ポンプシステムを通して流す段階を更に含む段落23の方法。
25.天然ガス冷却器が、天然ガス圧縮器によって圧縮された後に圧縮天然ガスストリームをほぼ周囲温度まで冷却する段落18〜24のいずれか1つの方法。
26.第1の熱交換器が少なくとも2つの熱交換器を含み、第2の熱交換器が少なくとも2つの熱交換器を含む段落18〜25のいずれかの方法。
27.天然ガスストリームを液化するのに使用される液体窒素ストリーム内の温室効果ガス汚染物質を除去する方法であって、圧縮天然ガスストリームを形成するために少なくとも135baraの圧力まで天然ガス圧縮器内で天然ガスストリームを圧縮する段階と、天然ガス冷却器内で冷却圧縮天然ガスストリームを形成するために圧縮天然ガスストリームを冷却する段階と、冷却圧縮天然ガスストリーム及び少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームに少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換して冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する第1の熱交換器を通過させる段階と、天然ガス膨張器内で追加冷却圧縮天然ガスストリームを200bara未満であるが天然ガス圧縮器が天然ガスストリームを圧縮する圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する段階と、冷却圧縮天然ガスストリーム及び第2の熱交換器を通して少なくとも3回循環された液化窒素ストリームに液化窒素ストリームと冷えた天然ガスストリーム間で熱交換して第1の熱交換器を通過する少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成して冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に液化する第2の熱交換器を通過させる段階と、少なくとも1つの膨張器サービスを使用して少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームの圧力を低減する段階と、蒸留塔と、熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムとを含む温室効果ガス除去ユニットを設ける段階と、蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝縮温度を上昇させる段階と、蒸留塔オーバーヘッドストリームのオーバーヘッドストリーム及び蒸留塔の底部ストリームを交差交換させて蒸留塔のオーバーヘッド凝縮器負荷及び底部再沸騰器負荷の両方に影響を及ぼす段階と、減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成するように交差交換段階の後で蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減する段階と、温室効果ガスがそこから除去された温室効果ガス除去ユニットを出る気体窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成するように減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを分離する段階と、第1の分離器オーバーヘッドストリームを大気に通気する段階とを含む方法。
Embodiments of the invention can include any combination of methods and systems shown in the numbered paragraphs below. This is not considered to be a complete list of all possible embodiments, as any number of variants can be envisioned from the above description.
1. 1. Indirect of the natural gas stream from the natural gas supply, the liquid nitrogen stream from the liquid nitrogen supply, the natural gas compressor that compresses the natural gas stream to a pressure of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream, and the ambient fluid. Additional cooling compressed natural gas by heat exchange between a natural gas cooler that cools the compressed natural gas stream by heat exchange to form a cooled compressed natural gas stream and at least a partially evaporated nitrogen stream and a cooled compressed natural gas stream. The first heat exchanger forming the stream and the additional cooling compressed natural gas stream are expanded to a pressure less than 200 bara but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby cooling the natural gas stream. The work-generated natural gas expander that forms the gas stream and the chilled natural gas stream by heat exchange between the chilled natural gas stream and the liquid nitrogen stream are at least partially condensed and passed through the first heat exchanger. A liquefied natural gas production system that includes a second heat exchanger that forms at least a partially evaporated nitrogen stream.
2. The liquefied natural gas generation system of paragraph 1 in which the natural gas compressor compresses the natural gas stream to a pressure higher than 200 bara.
3. 3. The liquefied natural gas production system of either paragraph 1 or 2 in which the natural gas expander expands the additional cooling compressed natural gas stream to a pressure of less than 135 bara.
4. The liquefied natural gas production system of any of paragraphs 1 to 3, wherein the liquid nitrogen supply is produced at different locations in the liquefied natural gas production system and transported as a liquid to the liquefied natural gas production system.
5. The liquefied natural gas generation system according to any one of paragraphs 1 to 4, wherein at least a partially evaporated nitrogen stream is released into the environment as vapor after passing through a first heat exchanger.
6. The liquefied natural gas generation system of paragraph 1 in which the first heat exchanger comprises at least one printing circuit heat exchanger.
7. The liquefied natural gas production system of paragraph 1 further comprising a greenhouse gas removal unit configured to remove greenhouse gases from at least a partially evaporated nitrogen stream.
8. The greenhouse gas removal unit includes a distillation column with a thermal pump condenser and re-boiling system, and further includes at least one expander service that reduces the pressure of the partially evaporated nitrogen stream of the distillation column. The liquefied natural gas generation system of paragraph 7, wherein the inlet stream is the outlet stream of the first of at least one expander service.
9. The liquefied natural gas production system of paragraph 8 further comprising a thermal pump system in which at least a partially evaporated nitrogen stream flows after flowing through the first of at least one inflator service.
10. The liquefied natural gas generation system of paragraph 9, wherein the heat pump system includes a heat pump compressor, a heat pump cooler, and a feed-outflow heat exchanger.
11. Any one of paragraphs 1-8, further comprising a humidity measuring heat exchanger that precools the natural gas stream before it enters the first heat exchanger using at least a partially evaporated nitrogen stream. Liquefied natural gas generation system.
12. The liquefied natural gas production system of any one of paragraphs 1-11, wherein the natural gas cooler is configured to cool the compressed natural gas stream to approximately ambient temperature after being compressed by the natural gas compressor.
13. It further comprises a first nitrogen expander that expands at least a partially evaporated nitrogen stream to form a first cold nitrogen gas stream, allowing the first cold nitrogen gas stream to pass through a second heat exchanger. A liquefied natural gas producing system according to any one of paragraphs 1-12, which condenses at least a partially cooled natural gas stream to form a first warm nitrogen gas stream.
14. It further comprises a second nitrogen expander that expands the first warm nitrogen gas stream to form a second cold nitrogen gas stream, and the second cold nitrogen gas stream is passed through the second heat exchanger. The liquefied natural gas generation system of paragraph 13, which condenses at least a partially cooled natural gas stream to form a second warm nitrogen gas stream.
15. Nitrogen cooling that compresses a second warm nitrogen gas stream to form a compressed nitrogen gas stream and cools the compressed nitrogen gas stream by indirect heat exchange with an ambient temperature fluid to form a cold compressed nitrogen gas stream. A third cold nitrogen gas stream is allowed to pass through a second heat exchanger, including a vessel and a third nitrogen expander that expands the cold compressed nitrogen gas stream to form a third cold nitrogen gas stream. The liquefied natural gas generation system of
16. Liquefied paragraph 15 where the third warm nitrogen gas stream is at least partially evaporated nitrogen stream which is heat exchanged with the cooled compressed natural gas stream in the first heat exchanger to form an additional cooled compressed natural gas stream. Natural gas generation system.
17. The liquefied natural gas generation system according to any one of paragraphs 1 to 16, wherein the first heat exchanger comprises at least two heat exchangers and the second heat exchanger comprises at least two heat exchangers.
18. The steps of supplying a natural gas stream from a natural gas supply, the steps of supplying a liquid nitrogen stream from a liquid nitrogen supply, and the natural gas stream in a natural gas compressor to a temperature of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream. The stage of compression, the stage of cooling the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream by indirect heat exchange with the ambient fluid in the natural gas cooler, and the cooling compressed natural gas stream and at least partially evaporating. A first heat exchanger that exchanges heat between the nitrogen stream that has at least partially evaporated and the cooled compressed natural gas stream and additionally cools the cooled compressed natural gas stream to form an additional cooled compressed natural gas stream. Passing and additional cooling in the work-generated natural gas expander The compressed natural gas stream was expanded to a pressure of less than 200 bara but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby cooling. A second step of producing a natural gas stream and a second heat exchange between the cold natural gas stream and a liquid nitrogen stream that passes through a second heat exchanger to form at least a partially evaporated nitrogen stream. A method of producing liquefied natural gas (LNG), which comprises the steps of liquefying a cooled natural gas stream by passing it through a heat exchanger.
19. The method of
20. A step of expanding at least a partially evaporated nitrogen stream in a first nitrogen expander to form a first cold nitrogen gas stream and a first condensing of at least a partially cooled natural gas stream. A step of passing a second heat exchanger through a first cold nitrogen gas stream to form a warm nitrogen gas stream and a second in a second nitrogen expander to form a second cold nitrogen gas stream. A second heat exchange to the second cold nitrogen gas stream to form a second warm nitrogen gas stream by condensing at least a partially cooled natural gas stream with the step of expanding one warm nitrogen gas stream. The step of passing through the vessel, the step of compressing the second warm nitrogen gas stream in the nitrogen compressor to form a compressed natural gas stream, and the surroundings in the nitrogen cooler to form a cold compressed nitrogen gas stream. A step of cooling the compressed nitrogen gas stream by indirect heat exchange with a thermal fluid and a step of expanding the cold compressed nitrogen gas stream in a third nitrogen expander to form a third cold nitrogen gas stream, at least.
21. The method of
22. The method of
23. A greenhouse gas removal unit includes a distillation column and a thermal pump condenser and reboiler system, in which the method raises the pressure and condensation temperature of the overhead stream of the distillation column, and the overhead stream and distillation of the distillation column. Distillation column overhead after the cross-exchange stage to cross-exchange the bottom stream of the column to affect both the overhead condenser load and the bottom re-boiling load of the distillation column and to generate the decompression distillation column overhead stream. The step of reducing the pressure of the stream and the step of separating the vacuum distillation column overhead stream to produce a first separator overhead stream that is gaseous nitrogen leaving the greenhouse gas removal unit from which the greenhouse gas has been removed. The method of
24. The method of paragraph 23 further comprising the step of flowing at least a partially evaporated nitrogen stream through a thermal pump system after flowing through the first of at least one inflator service.
25. The method of any one of paragraphs 18-24, wherein the natural gas cooler cools the compressed natural gas stream to approximately ambient temperature after being compressed by the natural gas compressor.
26. The method of any of paragraphs 18-25, wherein the first heat exchanger comprises at least two heat exchangers and the second heat exchanger comprises at least two heat exchangers.
27. A method of removing greenhouse gas contaminants in a liquid nitrogen stream used to liquefy a natural gas stream, naturally in a natural gas compressor up to a pressure of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream. At least the steps of compressing the gas stream, cooling the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream in the natural gas cooler, and cooling the compressed natural gas stream and at least a partially evaporated nitrogen stream. The step of passing a first heat exchanger through which heat is exchanged between the partially evaporated nitrogen stream and the cooled compressed natural gas stream to form an additional cooled compressed natural gas stream and the additional cooled compressed natural gas stream is formed. Additional cooling compression in the natural gas expander The stage of expanding the natural gas stream to a pressure less than 200 bara but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby forming a cooled natural gas stream. And at least the liquefied nitrogen stream circulated at least three times through the cooled compressed natural gas stream and the second heat exchanger exchanges heat between the liquefied nitrogen stream and the cooled natural gas stream and passes through the first heat exchanger. The step of forming a partially evaporated nitrogen stream and passing the cooled natural gas stream through a second heat exchanger that at least partially liquefies, and at least partially evaporating using at least one inflator service. A step of reducing the pressure of the nitrogen stream, a step of providing a greenhouse gas removal unit including a distillation column and a heat pump condenser and a reboiler system, and a step of increasing the pressure and condensation temperature of the overhead stream of the distillation tower. The stage and the stage where the overhead stream of the distillation column overhead stream and the bottom stream of the distillation column are cross-exchanged to affect both the overhead condenser load and the bottom reboiler load of the distillation column, and the vacuum distillation column overhead stream are generated. After the cross-exchange stage, the pressure of the distillation tower overhead stream is reduced, and a first separator overhead stream is generated, which is gaseous nitrogen from which the greenhouse gas is removed from the greenhouse gas removal unit. A method comprising a step of separating the vacuum distillation column overhead stream so as to be performed and a step of ventilating the first separator overhead stream to the atmosphere.
以上は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の他の及び更に別の実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、かつその範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。 Although the above relates to an embodiment of the present invention, other and yet another embodiments of the present invention can be devised without departing from its basic scope, and the scope of the invention is the following claims. Determined by claims.
20 天然ガスサプライ
22 第1の熱交換器
45 オーバーヘッド生成ストリーム
606 給送−流出熱交換器
1200 LNG生成システム
20
Claims (20)
液体窒素サプライからの液体窒素ストリームと、
前記天然ガスストリームを少なくとも135baraの圧力まで圧縮して圧縮天然ガスストリームを形成する天然ガス圧縮器と、
前記圧縮天然ガスストリームを周囲流体との間接熱交換によって冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する天然ガス冷却器と、
少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと前記冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する第1の熱交換器と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを200bara未満であるが前記天然ガス圧縮器が該天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する仕事生成天然ガス膨張器と、
前記冷えた天然ガスストリームと前記液体窒素ストリーム間で熱交換させることによって該冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮させ、前記第1の熱交換器を通過する前記少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成する第2の熱交換器と、を備えている、
ことを特徴とする液化天然ガス生成システム。 Natural gas streams from natural gas supplies and
With a liquid nitrogen stream from a liquid nitrogen supply,
A natural gas compressor that compresses the natural gas stream to a pressure of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream.
A natural gas cooler that cools the compressed natural gas stream by indirect heat exchange with the surrounding fluid to form a cooled compressed natural gas stream.
A first heat exchanger that exchanges heat between at least a partially evaporated nitrogen stream and the cooled compressed natural gas stream to form an additional cooled compressed natural gas stream.
Work-generated natural that expands the additional cooled compressed natural gas stream to a pressure less than 200 bara but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby forming a cooled natural gas stream. With a gas expander
The cold natural gas stream is at least partially condensed by heat exchange between the cold natural gas stream and the liquid nitrogen stream, and the at least partially evaporated nitrogen passes through the first heat exchanger. Equipped with a second heat exchanger, which forms a stream,
A liquefied natural gas generation system characterized by this.
請求項1又は2に記載の液化天然ガス生成システム。 The natural gas expander expands the additional cooling compressed natural gas stream to a pressure of less than 135 bara.
The liquefied natural gas generation system according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の液化天然ガス生成システム。 The liquid nitrogen supply is produced at different locations in the liquefied natural gas production system and is delivered as a liquid to the liquefied natural gas production system.
The liquefied natural gas generation system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の液化天然ガス生成システム。 The at least partially evaporated nitrogen stream is released into the environment as vapor after passing through the first heat exchanger.
The liquefied natural gas generation system according to any one of claims 1 to 4.
請求項1に記載の液化天然ガス生成システム。 The first heat exchanger comprises at least one printing circuit heat exchanger.
The liquefied natural gas generation system according to claim 1.
前記温室効果ガス除去ユニットは、熱ポンプ凝縮器と再沸騰器システムとを有する蒸留塔を含み、かつ前記少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームの圧力を低減する少なくとも1つの膨張器サービスを更に備え、
前記蒸留塔の入口ストリームが、前記少なくとも1つの膨張器サービスのうちの第1のものの出口ストリームであり、
液化天然ガス生成システムが、前記少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームが前記少なくとも1つの膨張器サービスのうちの第1のものを通って流れた後にそれを通って流れる熱ポンプシステムを更に備え、
前記熱ポンプシステムは、熱ポンプ圧縮器、熱ポンプ冷却器、及び給送−流出熱交換器を備えている、
請求項1に記載の液化天然ガス生成システム。 The liquefied natural gas production system further comprises a greenhouse gas removal unit configured to remove greenhouse gases from the at least partially evaporated nitrogen stream.
The greenhouse gas removal unit includes a distillation column with a heat pump condenser and a reboiler system, and further comprises at least one expander service that reduces the pressure of the at least partially evaporated nitrogen stream.
The inlet stream of the distillation column is the exit stream of the first of the at least one inflator services.
The liquefied natural gas production system further comprises a thermal pump system in which the at least partially evaporated nitrogen stream flows through the first of the at least one inflator services and then flows through it.
The heat pump system comprises a heat pump compressor, a heat pump cooler, and a feed-outflow heat exchanger.
The liquefied natural gas generation system according to claim 1.
請求項1から7のいずれか1項に記載の液化天然ガス生成システム。 Further comprising a humidity measuring heat exchanger that precools the natural gas stream using the at least partially evaporated nitrogen stream before the natural gas stream enters the first heat exchanger.
The liquefied natural gas generation system according to any one of claims 1 to 7.
請求項1から8のいずれか1項に記載の液化天然ガス生成システム。 The natural gas cooler is configured to cool the compressed natural gas stream to approximately ambient temperature after being compressed by the natural gas compressor.
The liquefied natural gas generation system according to any one of claims 1 to 8.
前記第1の冷たい窒素ガスストリームは、前記冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮して第1の温かい窒素ガスストリームを形成するために前記第2の熱交換器を通過させられる、
請求項1から9のいずれか1項に記載の液化天然ガス生成システム。 Further comprising a first nitrogen expander to expand the at least partially evaporated nitrogen stream to form a first cold nitrogen gas stream.
The first cold nitrogen gas stream is passed through the second heat exchanger to at least partially condense the cold natural gas stream to form a first warm nitrogen gas stream.
The liquefied natural gas generation system according to any one of claims 1 to 9.
前記第2の冷たい窒素ガスストリームは、前記冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮して第2の温かい窒素ガスストリームを形成するために前記第2の熱交換器を通過させられる、
請求項10に記載の液化天然ガス生成システム。 Further comprising a second nitrogen expander to expand the first warm nitrogen gas stream to form a second cold nitrogen gas stream.
The second cold nitrogen gas stream is passed through the second heat exchanger to at least partially condense the cold natural gas stream to form a second warm nitrogen gas stream.
The liquefied natural gas generation system according to claim 10.
周囲温度流体との間接熱交換によって前記圧縮窒素ガスストリームを冷却して冷たい圧縮窒素ガスストリームを形成する窒素冷却器と、
前記冷たい圧縮窒素ガスストリームを膨張させて第3の冷たい窒素ガスストリームを形成する第3の窒素膨張器と、を更に備え、
前記第3の冷たい窒素ガスストリームは、前記冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮して第3の温かい窒素ガスストリームを形成するために前記第2の熱交換器を通過させられ、
前記第3の温かい窒素ガスストリームは、前記第1の熱交換器内で前記冷却圧縮天然ガスストリームと熱交換して前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する前記少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームである、
請求項11に記載の液化天然ガス生成システム。 A nitrogen compressor that compresses the second warm nitrogen gas stream to form a compressed nitrogen gas stream.
A nitrogen cooler that cools the compressed nitrogen gas stream by indirect heat exchange with an ambient temperature fluid to form a cold compressed nitrogen gas stream.
A third nitrogen expander, which expands the cold compressed nitrogen gas stream to form a third cold nitrogen gas stream, is further provided.
The third cold nitrogen gas stream is passed through the second heat exchanger to at least partially condense the cold natural gas stream to form a third warm nitrogen gas stream.
The third warm nitrogen gas stream is the at least partially evaporated nitrogen stream that exchanges heat with the cooled compressed natural gas stream in the first heat exchanger to form the additional cooled compressed natural gas stream. be,
The liquefied natural gas generation system according to claim 11.
前記第2の熱交換器は、少なくとも2つの熱交換器を備えている、
請求項1から12のいずれか1項に記載の液化天然ガス生成システム。 The first heat exchanger comprises at least two heat exchangers.
The second heat exchanger comprises at least two heat exchangers.
The liquefied natural gas generation system according to any one of claims 1 to 12.
天然ガスのサプライから天然ガスストリームを供給する段階と、
液体窒素サプライから液体窒素ストリームを供給する段階と、
前記天然ガスストリームを天然ガス圧縮器内で少なくとも135baraの温度まで圧縮して圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
天然ガス冷却器内の周囲流体との間接熱交換を通して前記圧縮天然ガスストリームを冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記冷却圧縮天然ガスストリーム及び少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームに該少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと該冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換して該冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する第1の熱交換器を通過させる段階と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを200bara未満であるが前記天然ガス圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで仕事生成天然ガス膨張器内で膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを生成する段階と、
前記冷えた天然ガスストリームを該冷えた天然ガスストリーム及び前記液化窒素ストリームにこれらの間で熱交換する第2の熱交換器を通過させることによって液化する段階であって、該液化窒素ストリームが、該第2の熱交換器を通過して前記少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成する前記液化する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。 A method of producing liquefied natural gas (LNG)
The stage of supplying a natural gas stream from a natural gas supply,
The stage of supplying a liquid nitrogen stream from a liquid nitrogen supply and
A step of compressing the natural gas stream in a natural gas compressor to a temperature of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream.
The stage of cooling the compressed natural gas stream through indirect heat exchange with the ambient fluid in the natural gas cooler to form a cooled compressed natural gas stream, and
Heat exchange between the at least partially evaporated nitrogen stream and the cooled compressed natural gas stream to the cooled compressed natural gas stream and at least the partially evaporated nitrogen stream to additionally cool and add the cooled compressed natural gas stream. The stage of passing through the first heat exchanger that forms the cooled compressed natural gas stream,
The additional cooling compressed natural gas stream is expanded in a work-generated natural gas inflator to a pressure less than 200 bara but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby cooling the natural gas stream. The stage of generating a gas stream and
A step of liquefying the chilled natural gas stream by passing the chilled natural gas stream and the liquefied nitrogen stream through a second heat exchanger that exchanges heat between them. Includes said liquefaction step of passing through the second heat exchanger to form the at least partially evaporated nitrogen stream.
A method characterized by that.
前記天然ガス膨張器は、前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを135bara未満の圧力まで膨張させる、
請求項14に記載の方法。 The natural gas compressor compresses the natural gas stream to a pressure higher than 200 bara.
The natural gas expander expands the additional cooling compressed natural gas stream to a pressure of less than 135 bara.
14. The method of claim 14.
前記冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮して第1の温かい窒素ガスストリームを形成するために前記第1の冷たい窒素ガスストリームに前記第2の熱交換器を通過させる段階と、
前記第1の温かい窒素ガスストリームを第2の窒素膨張器内で膨張させて第2の冷たい窒素ガスストリームを形成する段階と、
前記冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮して第2の温かい窒素ガスストリームを形成するために前記第2の冷たい窒素ガスストリームに前記第2の熱交換器を通過させる段階と、
前記第2の温かい窒素ガスストリームを窒素圧縮器内で圧縮して圧縮窒素ガスストリームを形成する段階と、
前記圧縮窒素ガスストリームを窒素冷却器内の周囲温度流体との間接熱交換によって冷却して冷たい圧縮窒素ガスストリームを形成する段階と、
前記冷たい圧縮窒素ガスストリームを第3の窒素膨張器内で膨張させて第3の冷たい窒素ガスストリームを形成する段階と、
前記冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に凝縮して第3の温かい窒素ガスストリームを形成するために前記第3の冷たい窒素ガスストリームに前記第2の熱交換器を通過させる段階と、を更に含む、
請求項14又は15に記載の方法。 A step of expanding the at least partially evaporated nitrogen stream in a first nitrogen expander to form a first cold nitrogen gas stream.
A step of passing the first cold nitrogen gas stream through the second heat exchanger to form a first warm nitrogen gas stream by at least partially condensing the cold natural gas stream.
A step of expanding the first warm nitrogen gas stream in a second nitrogen expander to form a second cold nitrogen gas stream.
A step of passing the second heat exchanger through the second cold nitrogen gas stream to at least partially condense the cold natural gas stream to form a second warm nitrogen gas stream.
The step of compressing the second warm nitrogen gas stream in a nitrogen compressor to form a compressed nitrogen gas stream, and
The step of cooling the compressed nitrogen gas stream by indirect heat exchange with the ambient temperature fluid in the nitrogen cooler to form a cold compressed nitrogen gas stream, and
A step of expanding the cold compressed nitrogen gas stream in a third nitrogen expander to form a third cold nitrogen gas stream.
Further, a step of passing the second heat exchanger through the third cold nitrogen gas stream to at least partially condense the cold natural gas stream to form a third warm nitrogen gas stream. include,
The method of claim 14 or 15.
請求項16に記載の方法。 The third warm nitrogen gas stream is the at least partially evaporated nitrogen stream that exchanges heat with the cooled compressed natural gas stream in the first heat exchanger to form the additional cooled compressed natural gas stream. be,
16. The method of claim 16.
前記温室効果ガス除去ユニットは、蒸留塔と、熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムとを含み、
前記方法が、
前記蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝縮温度を上昇させる段階と、
前記蒸留塔の前記オーバーヘッドストリーム及び該蒸留塔の底部ストリームを交差交換させて該蒸留塔のオーバーヘッド凝縮器負荷及び底部再沸騰器負荷の両方に影響を及ぼす段階と、
前記交差交換させる段階の後で前記蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減して減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成する段階と、
前記減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを分離して、温室効果ガスがそこから除去されて前記温室効果ガス除去ユニットを出る気体窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成する段階と、
前記少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを前記少なくとも1つの膨張器サービスのうちの第1のものを通って流れた後に熱ポンプシステムを通して流す段階と、を更に含む、
請求項16に記載の方法。 It further comprises the step of removing greenhouse gases from the at least partially evaporated nitrogen stream using a greenhouse gas removal unit.
The greenhouse gas removal unit includes a distillation column and a heat pump condenser and reboiler system.
The above method
Steps to increase the pressure and condensation temperature of the overhead stream of the distillation column,
A step in which the overhead stream of the distillation column and the bottom stream of the distillation column are cross-exchanged to affect both the overhead condenser load and the bottom reboiler load of the distillation column.
After the cross-exchange step, the pressure of the distillation column overhead stream is reduced to generate a vacuum distillation column overhead stream, and
A step of separating the vacuum distillation column overhead stream to generate a first separator overhead stream which is gaseous nitrogen from which the greenhouse gases are removed and exits the greenhouse gas removal unit.
Further comprising the step of flowing the at least partially evaporated nitrogen stream through the first of the at least one inflator services and then through a thermal pump system.
16. The method of claim 16.
請求項14から18のいずれか1項に記載の方法。 The natural gas cooler cools the compressed natural gas stream to approximately ambient temperature after being compressed by the natural gas compressor.
The method according to any one of claims 14 to 18.
少なくとも135baraの圧力まで天然ガス圧縮器内で前記天然ガスストリームを圧縮して圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記圧縮天然ガスストリームを天然ガス冷却器内で冷却して冷却圧縮天然ガスストリームを形成する段階と、
前記冷却圧縮天然ガスストリーム及び少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームに該少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームと該冷却圧縮天然ガスストリーム間で熱交換して該冷却圧縮天然ガスストリームを追加冷却して追加冷却圧縮天然ガスストリームを形成する第1の熱交換器を通過させる段階と、
前記追加冷却圧縮天然ガスストリームを200bara未満であるが前記天然ガス圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記圧力よりも高くない圧力まで天然ガス膨張器内で膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する段階と、
前記冷却圧縮天然ガスストリーム及び前記液化窒素ストリームに該液化窒素ストリームと前記冷えた天然ガスストリーム間で熱交換して前記少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームを形成して該冷えた天然ガスストリームを少なくとも部分的に液化する第2の熱交換器を通過させる段階であって、該液化窒素ストリームが、該第2の熱交換器を通して少なくとも3回循環され、該少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームが、前記第1の熱交換器を通過する前記通過させる段階と、
前記少なくとも部分的に蒸発した窒素ストリームの圧力を少なくとも1つの膨張器サービスを使用して低減する段階と、
蒸留塔と熱ポンプ凝縮器及び再沸騰器システムとを含む温室効果ガス除去ユニットを設ける段階と、
前記蒸留塔のオーバーヘッドストリームの圧力及び凝縮温度を上昇させる段階と、
前記蒸留塔オーバーヘッドストリームの前記オーバーヘッドストリーム及び該蒸留塔の底部ストリームを交差交換させて該蒸留塔のオーバーヘッド凝縮器負荷及び底部再沸騰器負荷の両方に影響を及ぼす段階と、
前記交差交換させる段階の後で前記蒸留塔オーバーヘッドストリームの圧力を低減して減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを生成する段階と、
前記減圧蒸留塔オーバーヘッドストリームを分離して、温室効果ガスがそこから除去されて前記温室効果ガス除去ユニットを出る気体窒素である第1の分離器オーバーヘッドストリームを生成する段階と、
前記第1の分離器オーバーヘッドストリームを大気に通気する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。 A method of removing greenhouse gas pollutants in liquid nitrogen streams used to liquefy natural gas streams.
The step of compressing the natural gas stream in a natural gas compressor to a pressure of at least 135 bara to form a compressed natural gas stream.
The stage of cooling the compressed natural gas stream in a natural gas cooler to form a cooled compressed natural gas stream, and
Heat exchange between the at least partially evaporated nitrogen stream and the cooled compressed natural gas stream to the cooled compressed natural gas stream and at least the partially evaporated nitrogen stream to additionally cool and add the cooled compressed natural gas stream. The stage of passing through the first heat exchanger that forms the cooled compressed natural gas stream,
The additional cooled compressed natural gas stream is expanded in the natural gas inflator to a pressure less than 200 bara but not higher than the pressure at which the natural gas compressor compresses the natural gas stream, thereby cooling the natural gas stream. And the stage of forming
The cooled compressed natural gas stream and the liquefied nitrogen stream exchange heat between the liquefied nitrogen stream and the cold natural gas stream to form the at least partially evaporated nitrogen stream, and at least the cooled natural gas stream is formed. In the step of passing through a second heat exchanger that is partially liquefied, the liquefied nitrogen stream is circulated through the second heat exchanger at least three times, and the nitrogen stream that is at least partially evaporated is circulated. The step of passing through the first heat exchanger and the step of passing through the first heat exchanger
The step of reducing the pressure of the at least partially evaporated nitrogen stream using at least one inflator service, and
The stage of installing a greenhouse gas removal unit including a distillation column and a heat pump condenser and re-boiling system, and
Steps to increase the pressure and condensation temperature of the overhead stream of the distillation column,
A step in which the overhead stream of the distillation column overhead stream and the bottom stream of the distillation column are cross-exchanged to affect both the overhead condenser load and the bottom reboiler load of the distillation column.
After the cross-exchange step, the pressure of the distillation column overhead stream is reduced to generate a vacuum distillation column overhead stream, and
A step of separating the vacuum distillation column overhead stream to generate a first separator overhead stream which is gaseous nitrogen from which the greenhouse gases are removed and exits the greenhouse gas removal unit.
Including a step of ventilating the first separator overhead stream to the atmosphere.
A method characterized by that.
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