JP6338589B2 - 天然ガスの液化 - Google Patents
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Description
本願は、全体が参照によって本明細書に組み込まれる、天然ガスの液化という発明の名称である2012年11月16日出願の米国仮特許出願第61/727,577号の利益を主張するものである。
天然ガスの処理および液化のために使用される多くの低温冷蔵システムは、炭化水素成分および窒素を含む冷媒を使用して外部冷蔵を提供することに頼っている。このような炭化水素成分として、メタン、エタン、エチレン、プロパンなどを挙げることができる。しかし、多くの場合、不燃性冷媒を使用する冷蔵システムを供することが望ましい。
Fogliettaらの米国特許第6,412,302号は、液化天然ガスストリームを生成するためのプロセスを記載している。そのプロセスは、独立な冷蔵サイクルで使用される第1および第2の膨張した冷媒との熱交換接触によって、加圧天然ガス供給ストリームの少なくとも一部を冷却することを含む。第1の膨張した冷媒は、メタン、エタン、および処理し加圧した天然ガスから選択され、第2の膨張した冷媒は、窒素である。しかし、本明細書で論じる通り、不燃性冷媒を使用する冷蔵システム内でLNGストリームを生成することが望ましい場合がある。
別の実施形態は、LNGを形成するための方法を提供する。該方法は、第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、窒素冷蔵システムで天然ガスを液化してLNGを形成するステップと、窒素除去ユニットでLNGから窒素を除去するステップとを含む。
別の実施形態は、LNGを形成するための炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷却するように構成されている第1の冷蔵システムを含み、この第1の冷蔵システムは、天然ガスと第1のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第1の熱交換器を含む。炭化水素処理システムは、第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第2の冷蔵システムを含み、この第2の冷蔵システムは、天然ガスと第2のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第2の熱交換器を含む。炭化水素処理システムはまた、窒素冷媒を使用して天然ガスからLNGを形成するように構成されている第3の冷蔵システムを含み、この第3の冷蔵システムは、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第3の熱交換器を含む。炭化水素処理システムは、さらに、LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニットを含む。
最初に、容易に参照できるように、本願で使用した特定の用語および本文脈で使用されるそれらの意味を説明する。本明細書で使用した用語が本明細書で定義されない場合においては、その用語には、少なくとも1つの刊行物または発行された特許に表されているような、当業者がその用語に与えた最も広範な定義が与えられるべきである。さらに、本発明の技術は、本明細書に示されている用語の用法によって制限されず、同じまたは類似の目的を果たすあらゆる均等物、同義語、新しい開発、および用語または技術が、本発明の特許請求の範囲に含まれると解される。
あるいは、「自動冷蔵」は、圧力低下を介して流体が冷却されるプロセスを指す。液体の場合、自動冷蔵は、圧力低下に相当する蒸発によって液体が冷却されることを指す。より具体的には、液体の一部は、絞り調整(throttling)デバイスを通過すると同時に圧力低下を受けるので、フラッシュして蒸気になる。その結果として、蒸気および残留液体の両方が、減圧下で液体の飽和温度まで冷却される。例えば、本明細書に記載の実施形態によれば、天然ガスの自動冷蔵は、天然ガスをその沸点に維持し、したがって、ボイルオフ中に熱が損失して天然ガスが冷却されることによって実施することができる。このプロセスは、「フラッシュ蒸発」と呼ぶこともできる。
「圧縮器」または「冷媒圧縮器」は、冷媒ストリームの圧力を増大することができる任意のユニット、デバイスまたは装置を含む。これは、単一の圧縮プロセスもしくはステップを有する冷媒圧縮器、または多段階の圧縮もしくはステップを有する冷媒圧縮器を含み、より詳細には、単一のケーシングもしくはシェル内に多段階の冷媒圧縮器を含む。圧縮されるべき、蒸発した冷媒ストリームは、異なる圧力の冷媒圧縮器に提供することができる。炭化水素冷却プロセスのいくつかの段階またはステップは、2つ以上の冷媒圧縮器を、並列、直列またはその両方で含むことができる。本発明は、特に任意の冷媒回路における、1つまたは複数の冷媒圧縮器のタイプまたは配置またはレイアウトによって制限されない。
本明細書で使用される場合、「脱エタン塔」および「脱メタン塔」という用語は、天然ガスストリーム内の成分を分離するために使用できる蒸留カラムまたは塔を指す。例えば、脱メタン塔は、エタンおよびより重質な成分からメタンおよび他の揮発性成分を分離するために使用される。メタン画分は、典型的に、少量の不活性ガス、例えば窒素、CO2などを含有している精製ガスとして回収される。
「熱交換器」は、広範に、ある媒体から別の媒体に熱を伝達することができる、特に任意の構造を含む任意のデバイス、例えば一般に熱交換器と呼ばれるデバイスを意味する。熱交換器には、「直接的な熱交換器」および「間接的な熱交換器」が含まれる。したがって、熱交換器は、シェル−アンド−チューブ(shell-and-tube)、らせん、ヘアピン、コア、コア−アンド−ケトル(core-and-kettle)、二重管、ろう付けアルミニウム、渦巻き形、または任意の他のタイプの公知の熱交換器であってもよい。「熱交換器」は、1つまたは複数のストリームを熱交換器に通過させ、冷媒の1つまたは複数のラインと1つまたは複数の供給ストリームとの間の直接的または間接的な熱交換に影響を及ぼすように適合された、任意のカラム、塔、ユニットまたは他の配置を指すこともできる。
「液化天然ガス」または「LNG」は、一般に、高い割合のメタンを含むことが公知の天然ガスである。しかし、LNGは、微量の他の化合物を含むこともできる。他の元素または化合物は、限定されるものではないが、エタン、プロパン、ブタン、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、硫化水素、またはその組合せを含むことができ、これらは、1つもしくは複数の成分(例えばヘリウム)または不純物(例えば、水および/もしくは重質な炭化水素)を除去するために処理され、次に、ほぼ大気圧において冷却によって液体に凝縮されている。
「混合冷媒プロセス」は、混合冷媒、すなわち2つ以上の化学的成分を含む冷媒を使用する単一の冷蔵システム、炭化水素予冷混合冷媒システム、および二重混合冷媒システムを含み得るが、それらに限定されない。一般に、混合冷媒は、炭化水素および/または非炭化水素成分を含むことができる。混合冷媒に典型的に用いられる適切な炭化水素成分の例として、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタンおよびブチレン異性体、ならびにペンタンを挙げることができるが、それらに限定されない。混合冷媒に一般に用いられる非炭化水素成分として、窒素を挙げることができる。混合冷媒プロセスでは、少なくとも1つの混合成分の冷媒を用いるが、さらに、1つまたは複数の純粋成分の冷媒も同様に用いることができる。
「窒素除去ユニット」または「NRU」は、天然ガス供給ストリームを受け入れ、実質的に純粋な生成物ストリーム、例えば売却できるメタンストリームおよび約30%〜99%のN2を含む窒素ストリームを生成するように構成されている任意のシステムまたはデバイスを指す。NRUのタイプの例として、極低温蒸留、圧力スイング吸着(PSA)、膜分離、リーンオイル吸収、および溶媒吸収が挙げられる。
冷蔵システムにおける「冷媒成分」は、蒸発を介してより低い温度および圧力で吸熱し、凝縮を介してより高い温度および圧力で排熱する。例示的な冷媒成分として、1〜5個の炭素原子を有するアルカン、アルケンおよびアルキン、窒素、塩素化炭化水素、フッ素化炭化水素、他のハロゲン化炭化水素、希ガス、ならびにそれらの混合物または組合せを挙げることができるが、それらに限定されない。
概要
本明細書に記載の実施形態は、炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、天然ガスからLNGを生成するために、カスケード冷却システムなどの冷蔵システムを含む。冷蔵システムは、2つのフッ化炭素冷蔵システム、および窒素またはメタン冷蔵システムを含む。フッ化炭素冷蔵システム、および窒素またはメタン冷蔵システムは、天然ガスを冷却してLNGを生成するために使用される。さらに、炭化水素処理システムは、NRUを含むことができ、これは、生成されたLNGから窒素を除去するために使用できる。
炭化水素を処理するために、多くの冷蔵サイクルが使用されているが、LNG液化施設で使用される1つのサイクルが、カスケードサイクルであり、このサイクルでは、ガスの温度を液化温度に漸減するように配置された熱交換器において、単一成分の複数の冷媒を使用する。LNG液化施設で使用される別のサイクルは、多成分冷蔵サイクルであり、このサイクルでは、特別に設計された交換器において多成分冷媒を使用する。さらに、LNG液化施設で使用される別のサイクルは、膨張器サイクルであり、このサイクルでは、ガスを供給ガス圧から低圧にし、対応する温度低下を伴って膨張させる。天然ガス液化サイクルでは、これらの3つのサイクルの変形形態または組合せを使用することもできる。
二酸化炭素の除去、すなわちCO2およびより重質なガスからのメタンおよびより軽質なガスの分離は、極低温蒸留プロセス、例えばExxonMobil Corporationから利用可能なControlled Freeze Zone技術を用いて達成することができる。
冷媒
本明細書に記載の実施形態に従って利用される冷媒は、単一成分の1つもしくは複数の冷媒、または複数成分を含む冷媒混合物であってもよい。冷媒は、輸入し、その場で保存することができ、または冷媒の成分のいくつかは、典型的に炭化水素処理システムと統合した蒸留プロセスによって、その場で調製することができる。フッ化炭素(FC)またはヒドロフルオロカーボン(HFC)を含めた市販の冷媒が、様々な適用で使用される。例示的な冷媒は、ISCEON(登録商標)ファミリーの冷媒、SUVA(登録商標)ファミリーの冷媒、OPTEON(登録商標)ファミリーの冷媒、およびFREON(登録商標)ファミリーの冷媒を含めて、DuPont Corporationから市販されている。
冷蔵システム
炭化水素システムおよび方法は、しばしば、機械的冷蔵、弁膨張、タービン膨張などを利用する冷蔵システムを含む。機械的冷蔵は、典型的に、圧縮システムおよび吸収システム、例えばアンモニア吸収システムを含む。圧縮システムは、ガス処理工業において様々なプロセスで使用されている。例えば、圧縮システムは、NGLを抽出するために天然ガスを冷やすこと、炭化水素の露点を制御するために天然ガスを冷やすこと、LPGの生成保存、脱エタン塔または脱メタン塔における還流の凝縮、LNGを生成するための天然ガスの液化などのために使用することができる。
図1のプロセスフロー図は、単段階冷蔵システム100が、図1に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、単段階冷蔵システム100は、特定の実施の詳細に応じて、図1に示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、冷蔵システムは、2つ以上の圧縮段階を含むことができる。さらに、冷蔵システム100は、図2に関してさらに論じる通り、節約装置を含むことができる。
節約装置202は、所与の冷やす装置として必要な圧縮器の電力使用量を低減する、任意のデバイスまたはプロセスの改変であり得る。通常の節約装置202は、例えば、フラッシュタンクおよび熱交換節約装置を含む。熱交換節約装置では、プロセスストリーム間で熱を伝達するために、多数の熱交換器を利用する。これにより、プロセスストリームを互いに熱統合することによって、二段階冷蔵システム200へのエネルギー入力量を低減することができる。
冷媒混合物216は、節約装置を含まないシステムにおける冷媒混合物よりも高い液体含量を有することになる。液体含量がより高いことにより、冷媒循環速度を低減することができ、かつ/または第1の圧縮器210の電力使用量を低減することができる。
冷媒混合物216は、プロセスストリーム116が冷却されるべき温度よりも低い温度の、蒸発器としても公知の冷やす装置104に入る。プロセスストリーム116は、図1に関して論じた通り、冷やす装置104内で冷却される。さらに、飽和蒸気冷媒118は、圧縮器210および212ならびに凝縮器108を介して流れ、結果として生じる液体冷媒120は、図1に関して論じた通り、蓄積器110内に保存される。
いくつかの実施形態では、二段階冷蔵システム200は、2つ以上の節約装置202、ならびに3つ以上の圧縮器210および212を含む。例えば、二段階冷蔵システム200は、2つの節約装置および3つの圧縮器を含むことができる。一般に、冷蔵システム200がX個の節約装置を含む場合、冷蔵システム200は、X+1個の圧縮器を含む。複数の節約装置を含むこのような冷蔵システム200は、カスケード冷蔵システムの一部を形成することができる。
図3に示されている通り、蓄積器110を出た飽和液体冷媒112は、蒸気および液体が分離され得る中程度の圧力にした膨張弁102を通過して膨張して、冷媒混合物114を生成することができる。冷媒混合物114は、プロセスストリーム116が冷却されるべき温度よりも低い温度の冷やす装置104に流れることができる。プロセスストリーム116は、図1に関して論じた通り、冷やす装置104内で冷却することができる。
図3のプロセスフロー図は、単段階冷蔵システム300が、図3に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、単段階冷蔵システム300は、特定の実施の詳細に応じて、図3に示されていない任意の数の追加の成分を含むことができる。
結果として生じる低温冷媒ストリーム456は、第1の膨張弁458および第1の熱交換器460を介して流れることができ、それによって、生成物ストリーム413が冷やされる。結果として生じる蒸気/液体冷媒ストリームは、第1のフラッシュ槽462内で分離される。低温冷媒ストリーム456の一部は、フラッシュ槽462に入る流体を制御するためのレベル制御弁となり得るバイパス弁464を介して、第1のフラッシュ槽462に直接的に流れることができる。
第2のフラッシュ槽472に由来する液体冷媒ストリーム476は、第3の膨張弁478を介して流れ、第3の熱交換器480にフラッシュすることができ、それを使用して、生成物ストリーム413をさらに冷やすことができる。ガス蓄積器482は、結果として生じる蒸気冷媒ストリーム484を第1段階の圧縮器486に供給する。結果として生じる中圧蒸気冷媒ストリーム488は、第2のフラッシュ槽472に由来する蒸気冷媒ストリーム490と合わさり、合わされたストリームは、第2段階の圧縮器492に供給される。結果として生じる高圧蒸気冷媒ストリーム494は、第1のフラッシュ槽462に由来する蒸気冷媒混合物496と合わさり、合わされたストリームは、第3段階の圧縮器497に供給される。結果として生じる高圧蒸気冷媒ストリーム498は、熱交換器499を介して流れ、そこで冷却水との間接的な熱交換を介してさらに冷却され得る。次に、結果として生じる液体冷媒ストリーム448は、蓄積器450に流れることができる。
図5は、炭化水素の露点を制御するための膨張冷蔵システム500のプロセスフロー図である。パイプ内での天然ガス中の重質な炭化水素、例えばC3−C6の凝縮は、パイプラインに液体スラッギングをもたらし、ガスを受け取る施設の混乱をもたらすおそれがある。したがって、炭化水素の露点は、このような凝縮を防止するために、膨張冷蔵システム500を使用して低減することができる。
次に、天然ガスストリーム508は、膨張器516に流れることができる。様々な実施形態では、膨張器516は、遠心式または軸流タービンであるターボ膨張器である。膨張器516内での天然ガスストリーム508の膨張により、シャフト520を介して膨張器516に連結されている圧縮器518を駆動するためのエネルギーを提供することができる。
低温天然ガスストリーム506は、第2の分離器522からガス/ガス熱交換器504に流れることができ、それによって、低温天然ガスストリーム506の温度を増大させて、高温天然ガスストリーム526を生成することができる。次に、高温天然ガスストリーム526は、圧縮器518を介して流れることができ、それによって、天然ガスストリーム526の圧力を、許容される販売上のガス圧に戻すことができる。次に、露点が低下した最終的な天然ガスストリーム528は、膨張冷蔵システム500から流れ出ることができる。
図6は、NGLを生成するための膨張冷蔵システム600のプロセスフロー図である。様々な実施形態では、NGLの抽出を実施して、天然ガスストリームから、任意の数の異なる重質な炭化水素を含むNGLを回収することができる。NGLは、しばしばガス状の加熱燃料としての目的以外の方が高価値であることに起因して、NGLを抽出することが望ましい場合がある。
次に、天然ガスストリーム608は、膨張器616に流れることができる。様々な実施形態では、膨張器616は、ターボ膨張器である。膨張器616内の天然ガスストリーム608の膨張は、シャフト620を介して膨張器616に連結されている圧縮器618を駆動するためのエネルギーを提供することができる。さらに、天然ガスストリーム608の温度は、ジュール−トムソン弁622を介する断熱膨張によって低減され得る。
脱エタン塔または脱メタン塔614は、熱交換器628に連結されていてもよい。いくつかの実施形態では、熱交換器628は、脱エタン塔または脱メタン塔614に由来する底部ストリームの一部630を、高温流体632との間接的な熱交換を介して加熱するために使用できる再沸騰器628である。次に、加熱された底部ストリーム630は、脱エタン塔または脱メタン塔614に再注入することができる。
LNG生成システム700内で、重質な炭化水素716は、天然ガスストリーム704から除去することができ、重質な炭化水素716の一部を使用して、重質な炭化水素処理システム720内でガソリン718を生成することができる。さらに、ガソリン718の生成中に重質な炭化水素716から分離される任意の残留天然ガス722は、天然ガスストリーム704に戻すことができる。
図7のプロセスフロー図は、LNG生成システム700が、図7に示されているあらゆる成分を含むべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、LNG生成システム700は、特定の実施の詳細に応じて、図7に示されていない任意の数の追加の成分、またはプロセス内のフッ化炭素冷媒を冷やす装置の異なる位置を含むことができる。例えば、任意の数の代替冷蔵システムを使用して、天然ガスストリーム704からLNG702を生成することもできる。さらに、任意の数の異なる冷蔵システムを組み合わせて使用して、LNG702を生成することができる。
図8Aおよび8Bは、カスケード冷却システム800のプロセスフロー図である。カスケード冷却システム800は、LNGを生成するために使用することができ、炭化水素処理システム内で実施することができる。カスケード冷却システム800は、低温で、例えば、約−18℃未満、または約−29℃未満、または約−40℃未満で操作することができる。さらに、カスケード冷却システム800では、2つ以上の冷媒を用いることができ、複数の温度で冷蔵を行うことができる。
カスケード冷却システム800は、図8Aに示されている通り、第1のフッ化炭素冷蔵システム802を含むことができ、このシステムでは、第1のフッ化炭素冷媒、例えばR−410Aを利用することができる。カスケード冷却システム800はまた、図8Bに示されている通り、第2のフッ化炭素冷蔵システム804を含むことができ、このシステムでは、第2のフッ化炭素冷媒、例えばR−508Bを利用することができる。さらに、カスケード冷却システム800は、図8Bに示されている通り、窒素冷蔵システム806を含むことができる。
液体フッ化炭素冷媒は、膨張弁834を介して流れることができ、それによって、液体フッ化炭素冷媒の温度および圧力が低下する。これによって、液体フッ化炭素冷媒のフラッシュ蒸発が生じて、液体フッ化炭素冷媒および蒸気フッ化炭素冷媒の混合物が生成され得る。液体フッ化炭素冷媒および蒸気フッ化炭素冷媒は、ライン838を介して第1のフラッシュ槽836に流れることができる。第1のフラッシュ槽836内で、液体フッ化炭素冷媒は、蒸気フッ化炭素冷媒から分離することができる。
天然ガスストリームは、熱交換器820、822および824のそれぞれの中で徐々に冷やされた後、図8Bに示されている通り、ライン874を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム804に流れる。第2のフッ化炭素冷蔵システム804は、第4の熱交換器876および第5の熱交換器878を含むことができ、それによって、フッ化炭素冷媒を使用して天然ガスストリームをさらに冷却することができる。
フッ化炭素冷媒ストリームが、第1の熱交換器820を通過したら、フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン894を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム804内の第3のフラッシュ槽892に入ることができる。ライン894は、膨張弁896を含むことができ、この膨張弁は、第3のフラッシュ槽892へのフッ化炭素冷媒ストリームの流れを制御する。膨張弁896は、フッ化炭素冷媒ストリームの温度および圧力を低減して、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームの両方にフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュ蒸発させることができる。
窒素冷蔵システム806内で、天然ガスストリームは、第6の熱交換器922内で窒素冷媒ストリームとの間接的な熱交換を介して冷却され得る。窒素冷媒ストリームは、窒素冷蔵システム806を介して連続的に循環することができ、それによって、窒素冷媒ストリームが第6の熱交換器922に入るように調製される。窒素冷媒は、第6の熱交換器922を介して2つの別個の窒素冷媒ストリームとして流れることができる。第6の熱交換器922に由来する窒素冷媒ストリームは、パイプジョイント924内で合わさることができる。
パイプジョイント938に由来する一方の高圧窒素冷媒ストリームは、ライン921によって熱交換器820、822、824および876を介して流れることができる。第4の熱交換器876を出ると、窒素冷媒ストリームは、膨張器940内で膨張し、パワーを生じ、第6の熱交換器922を介して流れて、天然ガスストリームの冷却を行うことができる。
図9は、NRU902を含むシステム900のプロセスフロー図である。システム900は、カスケード冷却システム800の下流に位置することができ、カスケード冷却システム800と同じ炭化水素処理システム内で実施することができる。
パイプジョイント950に由来するLNGストリームが、NRU902に流れると、LNGストリームから過剰の窒素を除去することができる。具体的には、LNGストリームは、再沸騰器954に流れることができ、それによって、LNGストリームの温度を低減することができる。冷却されたLNGストリームは、水圧式膨張タービン956内で膨張し、次に膨張弁958を介して流れることができ、それによって、LNGストリームの温度および圧力が低下する。
図10Aおよび10Bは、別のカスケード冷却システム1000のプロセスフロー図である。カスケード冷却システム1000は、図8Aおよび8Bのカスケード冷却システム800の改変版であり得る。番号を付した項目は、図8Aおよび8Bに関して記載したものと同じである。カスケード冷却システム1000は、炭化水素処理システム内で実施することができる。
図10Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム1002は、図8Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム802に類似し得る。しかし、図10Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム1002は、図8Aの第1のフッ化炭素冷蔵システム802内の熱交換器822、824の代わりに第2の熱交換器1008および第3の熱交換器1010を含むことができる。
天然ガスストリームは、熱交換器820、1008および1010のそれぞれの中で除去に冷やされる。次に、冷やされた天然ガスストリームは、図10Bに示されている通り、ライン874を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム1004に流れる。第2のフッ化炭素冷蔵システム1004は、第4の熱交換器876および第5の熱交換器1012を含むことができ、それによって、フッ化炭素冷媒を使用して天然ガスストリームをさらに冷却することができる。
窒素冷蔵システム1006内で、天然ガスストリームは、窒素冷媒ストリームとの間接的な熱交換を介して第6の熱交換器1018内で冷却され得る。窒素冷媒ストリームは、窒素冷蔵システム1006を介して連続的に循環することができ、それによって、窒素冷媒ストリームが第6の熱交換器1018に入るように調製される。
他方の高圧窒素冷媒ストリームは、パイプジョイント1026から、第7の熱交換器926を介して流れることができる。次に、高圧窒素冷媒ストリームは、膨張器1030内で膨張し、パワーを生じ、第6の熱交換器1018を介して流れて、天然ガスストリームの冷却を行うことができる。膨張器1028および1030で生じたパワーは、発電するため、または圧縮器930、934もしくは1022の一部を駆動するために使用することができる。
図10Cは、簡素化窒素冷蔵システム1032を含むカスケード冷却システム1000の代替の一実施形態のプロセスフロー図である。図10Cに示されている通り、パイプジョイント1020および1026、第7の熱交換器926、膨張器1030、ならびに冷やす装置932および936は、窒素冷蔵システム1032内に含まれていない。さらに、第1の圧縮器930および第2の圧縮器934は、単一のユニット、すなわち圧縮器1134に組み合わされている。このような実施形態では、全体の窒素冷媒ストリームは、ライン921によって熱交換器820、1008、1010、876および1012を介して流れる。したがって、このような一実施形態は、カスケード冷却システム1000の設計を簡素化したものである。膨張器1028で生じたパワーは、発電するため、または圧縮器1022もしくは1134の一部を駆動するために使用することができる。
図11Aおよび11Bは、別のカスケード冷却システム1100のプロセスフロー図である。カスケード冷却システム1100は、それぞれ図8A、8B、10A、10Bおよび10Cのカスケード冷却システム800および1000の改変版であり得る。番号を付した項目は、図8A、8B、10A、10Bおよび10Cに関して記載したものと同じである。カスケード冷却システム1100は、炭化水素処理システム内で実施することができる。
図11Cは、図11Aおよび11Bのカスケード冷却システム1100と同じ炭化水素処理システム内で実施される自動冷蔵システム1105のプロセスフロー図である。番号を付した項目は、図8A、8B、9、10A、10B、10C、11Aおよび11Bに関して記載したものと同じである。自動冷蔵システム1105を使用して、天然ガスストリームからLNGを生成することができる。さらに、自動冷蔵システム1105は、天然ガスストリームから窒素を除去するためのNRU1106を含むことができる。
次に、冷却された天然ガスストリームは、図11Bに示されている通り、ライン874を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム1104に流れる。第2のフッ化炭素冷蔵システム1104は、第4の熱交換器1112および第5の熱交換器1114を含むことができ、それによって、フッ化炭素冷媒を使用して天然ガスストリームをさらに冷却することができる。
フッ化炭素冷媒ストリームが、熱交換器1110、822および824を通過すると、フッ化炭素冷媒ストリームは、ライン1014を介して第2のフッ化炭素冷蔵システム1104内の第3のフラッシュ槽1013に入ることができる。ライン1014は、膨張弁908を含むことができ、この膨張弁は、第3のフラッシュ槽1013へのフッ化炭素冷媒ストリームの流れを制御する。膨張弁908は、フッ化炭素冷媒ストリームの温度および圧力を低減して、蒸気フッ化炭素冷媒ストリームおよび液体フッ化炭素冷媒ストリームの両方にフッ化炭素冷媒ストリームをフラッシュ蒸発させることができる。
天然ガスストリームは、NRU1106内の極低温分取カラム960に流れることができる。さらに、熱が、再沸騰器954からライン962を介して極低温分取カラム960に伝達され得る。極低温分取カラム960は、極低温蒸留プロセスを介して天然ガスストリームから窒素を分離することができる。オーバーヘッドストリームは、ライン964を介して極低温分取カラム960から流れ出ることができる。オーバーヘッドストリームは、天然ガスストリームから分離された、主に、メタン、窒素、および他の低沸点のまたは凝縮不可能なガス、例えばヘリウムを含むことができる。
オーバーヘッド凝縮器1132に由来する、結果として生じる混合相ストリームは、ライン1152を介して第1のフラッシュ槽1150に流れることができる。第1のフラッシュ槽1150は、混合相ストリームを、主に天然ガスを含む蒸気ストリーム、およびLNGストリームに分離することができる。蒸気ストリームは、パイプジョイント1154に流れることができる。パイプジョイント1154は、蒸気ストリームを、第2のフラッシュ槽1156から回収された別の蒸気ストリームと合わせることができる。合わされた蒸気ストリームは、ライン1160を介して圧縮器1158に流れることができる。圧縮器1158に由来する天然ガスストリームは、パイプジョイント1126に流れることができる。
第2のフラッシュ槽1156は、混合相ストリームを、LNGと、天然ガスを含む蒸気ストリームに分離することができる。蒸気ストリームは、ライン1168を介してパイプジョイント1166に流れることができる。パイプジョイント1166は、蒸気ストリームを、第3のフラッシュ槽1170から回収された別の蒸気ストリームと合わせることができる。合わされた蒸気ストリームは、圧縮器1172内で圧縮され、パイプジョイント1154に流れることができる。
LNGストリームは、ライン1184を介してLNGタンク1180に流れることができる。LNGタンク1180は、LNGストリームを任意の期間保存することができる。LNGタンク1180内で生じたボイルオフガスは、ライン1186を介してパイプジョイント1178に流れることができる。任意の時点で、最終的なLNGストリーム994は、市場に輸送するために、ポンプ998を使用してLNGタンカー996に輸送することができる。LNGタンカー996に最終的なLNGストリーム944を搭載する間に生じた追加のボイルオフガス999は、カスケード冷却システム1100で回収することができる。
図8Aおよび8B;10A、10Bおよび10C;11Aおよび11Bのカスケード冷却システム800、1000および1100内の冷媒ストリームの圧力は、それぞれ著しく変わり得る。いくつかの実施形態では、冷媒の最低圧力は、局所的大気圧をわずかに超えるが、真空であってもよい。他の実施形態では、冷媒の最低圧力は、約7〜9psiaである。これによって、冷媒温度が低減され、フッ化炭素冷蔵システムへの搭載量は増大するが、窒素冷蔵システムまたはメタン自動冷蔵システムへの搭載量は低減される。いくつかの実施形態では、低大気圧を使用することによって、冷媒のパワーを異なるフッ化炭素冷蔵システム間で移動させ、搭載量の平衡を保つことができ、より操作可能な伝達機構(driver)を使用することができる。例えば、ある場合には、冷媒伝達機構は、すべてのフッ化炭素冷蔵システムおよび窒素冷蔵システムで同一であってもよい。
図12は、天然ガスストリームからLNGを形成するための方法1200のプロセスフロー図である。方法1200は、任意の適切なタイプの炭化水素処理システム内で実施することができる。方法1200は、ブロック1202から始まり、そこで、天然ガスストリームが第1のフッ化炭素冷蔵システムで冷却される。第1のフッ化炭素冷蔵システムは、機械的冷蔵システム、弁膨張システム、タービン膨張システムなどであってもよい。第1のフッ化炭素冷蔵システムでは、天然ガスストリームを冷却するために、第1のフッ化炭素冷媒を使用する。第1のフッ化炭素冷媒は、例えばヒドロフルオロカーボン冷媒、例えばR−410A、または任意の他の適切なタイプのフッ化炭素冷媒であってもよい。
ブロック1204において、天然ガスストリームは、第2のフッ化炭素冷蔵システムで冷却される。第2のフッ化炭素冷蔵システムは、機械的冷蔵システム、弁膨張システム、タービン膨張システムなどであってもよい。第2のフッ化炭素冷蔵システムでは、天然ガスストリームを冷却するために、第2のフッ化炭素冷媒を使用する。第2のフッ化炭素冷媒は、例えば、ヒドロフルオロカーボン冷媒、例えばR−508B、または任意の他の適切なタイプのフッ化炭素冷媒であってもよい。
ブロック1206において、天然ガスストリームは、窒素冷蔵システムでLNGを形成するために液化される。窒素冷媒は、窒素冷蔵システム内で天然ガスストリームを液化するために使用することができる。窒素冷媒は、窒素冷蔵システム内では気相状態に維持することができる。様々な実施形態では、窒素は圧縮され、一連の圧縮器および冷やす装置で冷却され、水圧式膨張タービン内で膨張してパワーを生じ、窒素冷媒の温度を低減し、熱交換器を介して流れる。熱交換器内で、窒素冷媒は、天然ガスストリームとの間接的な熱交換を介して天然ガスストリームを液化して、LNGを生成することができる。
図12のプロセスフロー図は、方法1200のステップが、任意の特定の順序で実施されるべきであること、またはステップのすべてが、あらゆる場合に含まれるべきであることを示すものではないことを理解されたい。さらに、特定の実施の詳細に応じて、任意の数の追加のステップが、方法1200に含まれていてもよい。
さらに、ブロック1302において、天然ガスストリームは、メタン自動冷蔵システムでLNGを形成するために冷却される。メタン自動冷蔵システムは、天然ガスを冷却するための多数の膨張弁およびフラッシュ槽を含むことができる。いくつかの実施形態では、メタン自動冷蔵システムは、図11Cに関して論じられている自動冷蔵システム1105である。さらに、いくつかの実施形態では、窒素除去ユニットは、メタン自動冷蔵システムの上流に位置する。
実施形態
本発明の実施形態は、以下の番号の段落に示されている方法およびシステムの任意の組合せを含むことができる。本明細書の説明から、いかなる数の変形形態も想定され得るため、以下は、あらゆる可能な実施形態の完全な一覧と解されるべきではない。
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスを冷却して、LNGを生成するように構成されている窒素冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
2.第1のフッ化炭素冷蔵システムが、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている、段落1の炭化水素処理システム。
3.第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するように構成されている、段落1または2のいずれかの炭化水素処理システム。
4.第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、複数の冷却サイクルを含む、段落1〜3のいずれかの炭化水素処理システム。
5.窒素冷蔵システムが、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の熱交換器を含む、段落1〜4のいずれかの炭化水素処理システム。
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第1のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、段落1〜5のいずれかの炭化水素処理システム。
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第2のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、段落1〜6のいずれかの炭化水素処理システム。
9.第2のフッ化炭素冷媒が、R−508Bを含む、段落1〜8のいずれかの炭化水素処理システム。
10.第1のフッ化炭素冷媒もしくは第2のフッ化炭素冷媒、またはその両方が、非毒性の不燃性冷媒を含む、段落1〜9のいずれかの炭化水素処理システム。
11.第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、2つ以上の冷やす装置および2つ以上の圧縮器を含む、段落1〜10のいずれかの炭化水素処理システム。
12.第1のフッ化炭素冷蔵システムおよび第2のフッ化炭素冷蔵システムが、直列で実施される、段落1〜11のいずれかの炭化水素処理システム。
14.窒素冷蔵システムが、2つ以上の冷やす装置、2つ以上の膨張器、および2つ以上の圧縮器を含む、段落1〜13のいずれかの炭化水素処理システム。
15.炭化水素の露点を制御するために、天然ガスを冷やすように構成されている、段落1〜14のいずれかの炭化水素処理システム。
16.天然ガス液体を抽出するために、天然ガスを冷やすように構成されている、段落1〜15のいずれかの炭化水素処理システム。
17.二酸化炭素およびより重質なガスから、メタンおよびより軽質なガスを分離するように構成されている、段落1〜16のいずれかの炭化水素処理システム。
18.液化石油ガスを生成保存するために、炭化水素を調製するように構成されている、段落1〜17のいずれかの炭化水素処理システム。
19.還流ストリームを凝縮するように構成されている、段落1〜18のいずれかの炭化水素処理システム。
第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
窒素冷蔵システムで天然ガスを液化してLNGを形成するステップと、
窒素除去ユニットでLNGから窒素を除去するステップと
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための方法。
21.第1のフッ化炭素冷蔵システム内で、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するステップを含む、段落20の方法。
22.第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方内で、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するステップを含む、段落20または21のいずれかの方法。
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供すること、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、
天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、段落20〜22のいずれかの方法。
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供すること、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、
天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、段落20〜23のいずれかの方法。
26.2つ以上の冷蔵段階を使用して、第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方で、天然ガスを冷やすステップを含む、段落20〜25のいずれかの方法。
27.1つまたは複数の冷蔵段階を使用して、窒素冷蔵システムで天然ガスを液化するステップを含む、段落20〜26のいずれかの方法。
28.熱交換器を使用して、第1のフッ化炭素冷蔵システムの第1のフッ化炭素冷媒もしくは第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒、またはその両方を冷却するステップを含む、段落20〜27のいずれかの方法。
29.熱交換器を使用して、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するステップを含む、段落20〜28のいずれかの方法。
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第2の冷蔵システムであって、天然ガスと第2のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第2の熱交換器を含む第2の冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスからLNGを形成するように構成されている第3の冷蔵システムであって、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている多数の第3の熱交換器を含む第3の冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
32.第1の熱交換器が、天然ガスから第1のフッ化炭素冷媒への熱の伝達を介して第1のフッ化炭素冷媒を少なくとも部分的に気化することによって、天然ガスを冷却するように構成されている蒸発器を含む、段落30または31のいずれかの炭化水素処理システム。
33.第2の熱交換器が、天然ガスから第2のフッ化炭素冷媒への熱の伝達を介して第2のフッ化炭素冷媒を少なくとも部分的に気化することによって、天然ガスを冷やすように構成されている蒸発器を含む、段落30〜32のいずれかの炭化水素処理システム。
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、および
天然ガスを冷却してLNGを生成するように構成されているメタン自動冷蔵システム
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
36.メタン自動冷蔵システムが、多数の膨張弁および多数のフラッシュ槽を含む、段落34または35のいずれかの炭化水素処理システム。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔1〕第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスを冷却して、LNGを生成するように構成されている窒素冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
〔2〕第1のフッ化炭素冷蔵システムが、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔3〕第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔4〕第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、複数の冷却サイクルを含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔5〕窒素冷蔵システムが、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の熱交換器を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔6〕第1のフッ化炭素冷蔵システムが、
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第1のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔7〕第2のフッ化炭素冷蔵システムが、
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第2のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔8〕第1のフッ化炭素冷媒が、R−410Aを含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔9〕第2のフッ化炭素冷媒が、R−508Bを含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔10〕第1のフッ化炭素冷媒もしくは第2のフッ化炭素冷媒、またはその両方が、非毒性の不燃性冷媒を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔11〕第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、2つ以上の冷やす装置および2つ以上の圧縮器を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔12〕第1のフッ化炭素冷蔵システムおよび第2のフッ化炭素冷蔵システムが、直列で実施される、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔13〕窒素冷媒が気相状態である、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔14〕窒素冷蔵システムが、2つ以上の冷やす装置、2つ以上の膨張器、および2つ以上の圧縮器を含む、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔15〕炭化水素の露点を制御するために、天然ガスを冷やすように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔16〕天然ガス液体を抽出するために、天然ガスを冷やすように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔17〕二酸化炭素およびより重質なガスから、メタンおよびより軽質なガスを分離するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔18〕液化石油ガスを生成保存するために、炭化水素を調製するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔19〕還流ストリームを凝縮するように構成されている、前記〔1〕に記載の炭化水素処理システム。
〔20〕第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
窒素冷蔵システムで天然ガスを液化してLNGを形成するステップと、
窒素除去ユニットでLNGから窒素を除去するステップと
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための方法。
〔21〕第1のフッ化炭素冷蔵システム内で、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔22〕第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方内で、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔23〕第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップが、
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供すること、 圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、 天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔24〕第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップが、
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供すること、 圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、 天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔25〕1つまたは複数の膨張タービンを使用して、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を気相状態に維持するステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔26〕2つ以上の冷蔵段階を使用して、第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方で、天然ガスを冷やすステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔27〕1つまたは複数の冷蔵段階を使用して、窒素冷蔵システムで天然ガスを液化するステップを含む、前記〔20〕に記載の方法。
〔28〕第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷却するように構成されている第1の冷蔵システムであって、天然ガスと第1のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の第1の熱交換器を含む第1の冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第2の冷蔵システムであって、天然ガスと第2のフッ化炭素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の第2の熱交換器を含む第2の冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスからLNGを形成するように構成されている第3の冷蔵システムであって、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の第3の熱交換器を含む第3の冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
〔29〕窒素冷媒が気相状態である、前記〔28〕に記載の炭化水素処理システム。
〔30〕複数の第1の熱交換器が、天然ガスから第1のフッ化炭素冷媒への熱の伝達を介して第1のフッ化炭素冷媒を少なくとも部分的に気化することによって、天然ガスを冷却するように構成されている蒸発器を含む、前記〔28〕に記載の炭化水素処理システム。
〔31〕複数の第2の熱交換器が、天然ガスから第2のフッ化炭素冷媒への熱の伝達を介して第2のフッ化炭素冷媒を少なくとも部分的に気化することによって、天然ガスを冷やすように構成されている蒸発器を含む、前記〔28〕に記載の炭化水素処理システム。
〔32〕第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、および
天然ガスを冷却してLNGを生成するように構成されているメタン自動冷蔵システム
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。
〔33〕複数の膨張弁および複数のフラッシュ槽を含むメタン自動冷蔵システムの上流に窒素除去ユニットを含む、前記〔32〕に記載の炭化水素処理システム。
Claims (20)
- 第1のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスを冷やすように構成されている第1のフッ化炭素冷蔵システムであって、
前記第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供するように構成された圧縮器と、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成された、冷やす装置と、
前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成するように構成された弁と、
前記冷却された第1のフッ化炭素冷媒の蒸気部分と、前記冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分とを分離するように構成され、前記第1のフッ化炭素冷媒の蒸気部分は前記圧縮器に導入される、節約装置と、
前記冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器と、
を含む、第1のフッ化炭素冷蔵システム、
第2のフッ化炭素冷媒を使用して天然ガスをさらに冷やすように構成されている第2のフッ化炭素冷蔵システム、
窒素冷媒を使用して天然ガスを冷却して、LNGを生成するように構成されている窒素冷蔵システム、および
LNGから窒素を除去するように構成されている窒素除去ユニット
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための炭化水素処理システム。 - 第1のフッ化炭素冷蔵システムが、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するように構成されている、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、複数の冷却サイクルを含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 窒素冷蔵システムが、天然ガスと窒素冷媒との間の間接的な熱交換を介して天然ガスを冷却できるように構成されている複数の熱交換器を含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 第2のフッ化炭素冷蔵システムが、
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供するように構成されている圧縮器、
冷却用流体との間接的な熱交換によって、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却するように構成されている冷やす装置、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成するように構成されている弁、および
冷却された第2のフッ化炭素冷媒との間接的な熱交換を介して、天然ガスを冷却するように構成されている熱交換器
を含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。 - 第1のフッ化炭素冷媒が、R−410Aを含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 第2のフッ化炭素冷媒が、R−508Bを含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 第1のフッ化炭素冷媒もしくは第2のフッ化炭素冷媒、またはその両方が、非毒性の不燃性冷媒を含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方が、2つ以上の冷やす装置および2つ以上の圧縮器を含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 第1のフッ化炭素冷蔵システムおよび第2のフッ化炭素冷蔵システムが、直列で実施される、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 窒素冷媒が気相状態である、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 窒素冷蔵システムが、2つ以上の冷やす装置、2つ以上の膨張器、および2つ以上の圧縮器を含む、請求項1に記載の炭化水素処理システム。
- 第1のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップであって、
第1のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を提供することと、
前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいことと、
前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を膨張させて、前記圧縮された第1のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒を生成することと、
節約装置において、前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の蒸気部分と、前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分とを分離することと、
前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分を、第1の熱交換領域に通過させることと、
前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の蒸気部分を、前記第1のフッ化炭素冷媒をも圧縮する圧縮器に導入することと、
天然ガスを圧縮してもよいことと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいことと、 前記膨張し冷却された第1のフッ化炭素冷媒の液体部分を用いて天然ガスを熱交換することと、
を含むステップと、
第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップと、
窒素冷蔵システムで天然ガスを液化してLNGを形成するステップと、
窒素除去ユニットでLNGから窒素を除去するステップと
を含む、液化天然ガス(LNG)を形成するための方法。 - 第1のフッ化炭素冷蔵システム内で、第2のフッ化炭素冷蔵システムの第2のフッ化炭素冷媒を冷却するステップを含む、請求項14に記載の方法。
- 第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方内で、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を冷却するステップを含む、請求項14に記載の方法。
- 第2のフッ化炭素冷蔵システムで天然ガスを冷却するステップが、
第2のフッ化炭素冷媒を圧縮して、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を提供すること、 圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を、冷却用流体との間接的な熱交換によって冷却してもよいこと、
圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を膨張させて、圧縮された第2のフッ化炭素冷媒を冷却し、それによって、膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を生成すること、
前記膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を、第1の熱交換領域に通過させること、 天然ガスを圧縮してもよいこと、
外部の冷却用流体との間接的な熱交換によって、天然ガスを冷却してもよいこと、および
膨張し冷却された第2のフッ化炭素冷媒を用いて天然ガスを熱交換すること
を含む、請求項14に記載の方法。 - 1つまたは複数の膨張タービンを使用して、窒素冷蔵システムの窒素冷媒を気相状態に維持するステップを含む、請求項14に記載の方法。
- 2つ以上の冷蔵段階を使用して、第1のフッ化炭素冷蔵システムもしくは第2のフッ化炭素冷蔵システム、またはその両方で、天然ガスを冷やすステップを含む、請求項14に記載の方法。
- 1つまたは複数の冷蔵段階を使用して、窒素冷蔵システムで天然ガスを液化するステップを含む、請求項14に記載の方法。
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