JP6800977B2 - Precooling of natural gas by high pressure compression and expansion - Google Patents

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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る「高圧圧縮及び膨張による天然ガスの予冷」というタイトルの2015年12月14日出願の米国仮特許出願第62/266,985号の利益を主張するものである。
[Cross-reference to related applications]
This application is in the interest of US Provisional Patent Application No. 62 / 266,985, filed December 14, 2015, entitled "Precooling Natural Gas by High Pressure Compression and Expansion," which is incorporated herein by reference in its entirety. Is to insist.

この出願は、全てが共通の発明者及び譲受人を有し、本明細書と同じ日付で出願され、その開示が全体的に本明細書に引用によって組み込まれている「液化窒素を使用して液化天然ガスから窒素を分離する方法及びシステム」という名称の米国仮特許出願第62/266,976号明細書、「液体窒素により高められた膨張器ベースのLNG生産工程」という名称の米国仮特許出願第62/266,979号明細書、及び「液体窒素を格納するLNG運搬船上での天然ガス液化の方法」という名称の米国仮特許出願第62/266,983号明細書に関連している。 This application, all having a common inventor and transferee, was filed on the same date as this specification, and its disclosure is incorporated herein by reference in its entirety, "using liquefied nitrogen. US Provisional Patent Application No. 62 / 266,976 entitled "Methods and Systems for Separating Nitrogen from Liquefied Natural Gas", US Provisional Patent entitled "Expansion-based LNG Production Process Enhanced by Liquid Nitrogen" Related to Application No. 62 / 266,979 and US Provisional Patent Application No. 62 / 266,983 entitled "Method of Liquefied Natural Gas on an LNG Carrier Retaining Liquid Nitrogen". ..

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、主要な施設の建設及び/又は保守、及び/又は従来のLNGプラントの環境への影響が有害である場合がある遠隔又は影響を受けやすい区域内のLNGの生産に関する。 The present invention relates to the liquefaction of natural gas to form liquefied natural gas (LNG), more specifically the construction and / or maintenance of major facilities and / or the environmental impact of conventional LNG plants. Concerning the production of LNG in remote or sensitive areas that may be harmful.

LNG生産は、天然ガスの豊富な供給を有する場所から天然ガスの力強い需要を有する遠隔場所まで天然ガスを供給する急速に成長中の手段である。従来のLNG生産サイクルは、a)水、硫黄化合物、及び二酸化炭素のような汚染物質を除去するための天然ガスリソースの初期処理、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、c)ほぼ大気圧及び約−160℃で液化天然ガスを形成するように実質的に外部冷凍による天然ガスの冷凍、d)この目的に対して設計された船又はタンカーでのLNG製品の市場場所への輸送、e)天然ガス消費者に配給することができる加圧天然ガスへの再ガス化プラントでのLNGの再加圧及び再ガス化を含む。従来の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電力供給される大型冷凍圧縮器の使用を通常は必要とする。数十億の米ドル及び大規模インフラストラクチャーにおける大型資本投資が、液化プラントの一部として要求される。従来のLNGサイクルの段階(e)は、一般的に、極低温ポンプを使用して所要圧力までLNGを再加圧する段階と、次に、中間流体を通して最終的には海水と熱を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加圧天然ガスまでLNGを再ガス化する段階とを含む。 LNG production is a rapidly growing means of supplying natural gas from locations with abundant supply of natural gas to remote locations with strong demand for natural gas. Traditional LNG production cycles include a) initial treatment of natural gas resources to remove contaminants such as water, sulfur compounds, and carbon dioxide, b) self-freezing, external freezing, dilute oils, and more. Separation of some heavy hydrocarbon gases such as propane, butane, pentane, etc. by possible methods, c) Natural by practically external freezing to form liquefied natural gas at near atmospheric pressure and about -160 ° C. Gas refrigeration, d) Transportation of LNG products to market locations by ship or tanker designed for this purpose, e) Regasification plant for pressurized natural gas that can be distributed to natural gas consumers Includes repressurization and regasification of LNG in. Stage (c) of the conventional LNG cycle usually requires the use of a large refrigeration compressor, often powered by a large gas turbine driver that emits substantial carbon and other emissions. Billions of US dollars and large capital investments in large infrastructure are required as part of the liquefaction plant. The conventional LNG cycle step (e) is generally the step of repressurizing LNG to the required pressure using a cryogenic pump and then finally exchanging heat with seawater through an intermediate fluid. Includes the step of regasifying LNG to pressurized natural gas by burning a portion of natural gas to heat and evaporate the LNG.

LNG生産は一般的に公知であるが、技術の改善は、LNG業界においてその主導的地位を維持する時に依然としてLNG生産者に有意な機会を与えることができる。例えば、浮遊式LNG(FLNG)は、LNGを生産するための比較的新しい技術オプションである。この技術は、はしけ又は船のような浮遊構造体上でのガス処理及び液化施設の建設を伴う。FLNGは、経済的に海岸までのガスパイプラインを建設することができない沖合残置ガスを収益化するための技術的ソリューションである。FLNGはまた、遠隔、環境的に敏感、及び/又は政治的に困難な領域に位置付けられた陸上及び沿岸のガス田に対して益々考慮されている。この技術は、それが生産現場で縮小した環境的フットプリントを有するという点で従来の陸上LNGに優るある一定の利点を有する。この技術はまた、LNG施設の大部分がより低い労賃及び契約締結リスクの低減を有する造船所において建設されるので、より迅速かつより安いコストでプロジェクトを引き渡すことができる。 Although LNG production is generally known, technological improvements can still provide significant opportunities for LNG producers when maintaining their leading position in the LNG industry. For example, floating LNG (FLNG) is a relatively new technical option for producing LNG. This technique involves the construction of gas treatment and liquefaction facilities on floating structures such as barges or ships. FLNG is a technical solution for monetizing offshore residual gas that cannot economically build a gas pipeline to the coast. FLNG is also increasingly considered for onshore and coastal gas fields located in remote, environmentally sensitive, and / or politically difficult areas. This technique has certain advantages over traditional onshore LNG in that it has a reduced environmental footprint at the production site. The technology will also allow projects to be delivered faster and at lower cost, as most of the LNG facilities will be built at shipyards with lower wages and reduced risk of contract conclusion.

FLNGは、従来の陸上LNGに優るいくつかの利点を有するが、技術の適用において有意な技術的な問題が残っている。例えば、FLNG構造は、多くの場合に陸上LNGプラントに利用可能であると考えられるものの4分の1未満の面積又は空間に同じレベルのガス処理及び液化を提供する必要がある。この理由のために、液化施設のフットプリントを縮小し、一方でその容量を維持し、それによって全体プロジェクトコストを低減する技術を開発する必要性がある。FLNGプロジェクトに対して使用するためのいくつかの液化技術が提案されている。主導的技術は、単一混合冷媒(SMR)工程、二重混合冷媒(DMR)工程、及び膨張器ベースの(又は膨張)工程を含む。 FLNG has several advantages over traditional onshore LNG, but significant technical problems remain in the application of the technology. For example, FLNG structures need to provide the same level of gas treatment and liquefaction in less than a quarter of the area or space that is often considered available for onshore LNG plants. For this reason, there is a need to develop technologies that reduce the footprint of liquefaction facilities while maintaining their capacity, thereby reducing overall project costs. Several liquefaction techniques have been proposed for use in the FLNG project. Leading techniques include a single mixed refrigerant (SMR) step, a double mixed refrigerant (DMR) step, and an expander-based (or expanded) step.

DMR工程とは異なり、SMR工程は、完全な液化工程に関連付けられた全ての機器及びバルクを単一FLNGモジュール内に適合させる利点を有する。SMR液化モジュールは、完全なSMRトレインとしてFLNG構造体の上甲板上に配置される。この「ボックス内LNG」概念は、それが、FLNG構造体を建設する場所とは異なる場所でSMRトレインの試験及び試運転を可能にするので、FLNGプロジェクトの引き渡しに好ましい。それはまた、それが、労賃が従来の製作ヤードでの労賃よりも高くなる傾向がある造船所での労働時間を短縮するので、労働コストの低減を可能にすることができる。SMR工程は、他の混合冷媒工程と比較する時に比較的効率的、簡単、及び小型の冷媒工程であるという追加の利点を有する。更に、SMR液化工程は、典型的には、膨張器ベースの液化工程よりも15%〜20%効率的である。 Unlike the DMR process, the SMR process has the advantage of adapting all equipment and bulk associated with the complete liquefaction process within a single FLNG module. The SMR liquefaction module is placed on the upper deck of the FLNG structure as a complete SMR train. This "in-box LNG" concept is preferred for delivery of FLNG projects as it allows testing and commissioning of SMR trains at locations different from where the FLNG structure is constructed. It can also make it possible to reduce labor costs, as it reduces working hours at shipyards, where wages tend to be higher than wages in traditional production yards. The SMR process has the additional advantage of being a relatively efficient, simple, and compact refrigerant process when compared to other mixed refrigerant processes. In addition, the SMR liquefaction process is typically 15% to 20% more efficient than the inflator-based liquefaction process.

FLNGプロジェクト内のLNG液化のためのSMR工程の選択は、その利点を有するが、SMR工程にはいくつかの欠点がある。例えば、プロパンのような可燃性冷媒の所要の使用及び貯蔵は、FLNGに対する損失防止問題を有意に高める。SMR工程はまた、容量が限られており、これは、望ましいLNG生産に達するのに必要なトレイン数を増大する。これらの理由及び他のために、有意な量の上甲板空間及び重量がSMRトレインに必要である。上甲板空間及び重量は、FLNGプロジェクトコストに対する有意なドライバであるので、SMR液化工程を改善して上甲板空間、重量、及び複雑性を更に低減し、それによってプロジェクト経済性を改善する必要性が残っている。 The choice of SMR process for LNG liquefaction within the FLNG project has its advantages, but the SMR process has some drawbacks. For example, the required use and storage of flammable refrigerants such as propane significantly enhances the loss prevention problem for FLNG. The SMR process is also limited in capacity, which increases the number of trains required to reach the desired LNG production. For these reasons and others, a significant amount of upper deck space and weight is required for the SMR train. Since upper deck space and weight are significant drivers for FLNG project costs, there is a need to improve the SMR liquefaction process to further reduce upper deck space, weight, and complexity, thereby improving project economics. Remaining.

膨張器ベースの工程は、それをFINGプロジェクトに対して十分に適切にするいくつかの利点を有する。最も有意な利点は、この技術が外部炭化水素冷媒の必要なく液化を提供することである。プロパン貯蔵のような液体炭化水素冷媒在庫を除去することで、FLNGプロジェクトに関する安全性の懸念を有意に軽減する。混合冷媒工程と比較して膨張器ベースの工程の追加の利点は、主要冷媒が気相にほとんど留まるので、膨張器ベースの工程が沖合の運動に対してあまり敏感でない点である。しかし、1年当たり2百万トン(MTA)を超えるLNG生産を有するFLNGプロジェクトへの膨張器ベースの工程の適用は、混合冷媒工程の使用よりも魅力が薄れることを示している。膨張器ベースの工程トレインの容量は、典型的には、1.5MTAよりも小さい。対照的に、公知の二重混合冷媒工程のような混合冷媒工程トレインは、5MTAを超えるトレイン容量を有することができる。膨張器ベースの工程トレインのサイズは、その冷媒が工程全体を通してほとんどが蒸気状態に留まり、冷媒がその顕熱を通してエネルギを吸収するので制限される。この理由のために、冷媒の体積流量は、工程を通して大きく、熱交換器のサイズ及び配管は、混合冷媒工程のものよりも比例的により大きい。更に、圧伸器馬力サイズの制限は、膨張器ベースの工程トレインの容量が増加する時に平行回転機械をもたらす。膨張器ベースの工程を使用するFLNGプロジェクトの生産率は、複数の膨張器ベースのトレインが許容される場合に2MTAよりも大きくすることができる。例えば、6MTA FLNGプロジェクトに関して、6又は7以上の平行膨張器ベースの工程トレインは、必要な生産を達成するのに十分である場合がある。しかし、機器総数、複雑性、及びコストは、全てが複数の膨張器トレインと共に増大する。これに加えて、複数のトレインが膨張器ベースの工程に必要であり、一方で混合冷媒工程が1つ又は2つのトレインで必要な生産率を得ることができる場合に、混合冷媒工程と比較して膨張器ベースの工程の仮定された工程単純性が疑問になり始める。これらの理由のために、膨張器ベースの工程の利点を有する高LNG生産容量FLNG液化工程を開発する必要性が存在する。船舶運動がガス処理に及ぼす課題により良く対処することができるFLNG技術ソリューションを開発する必要性が更に存在する。 The inflator-based process has several advantages that make it well suited for FING projects. The most significant advantage is that this technique provides liquefaction without the need for external hydrocarbon refrigerants. Eliminating liquid hydrocarbon refrigerant inventories such as propane storage significantly reduces safety concerns regarding FLNG projects. An additional advantage of the expander-based process over the mixed refrigerant process is that the expander-based process is less sensitive to offshore motion because the main refrigerant remains mostly in the gas phase. However, the application of expander-based processes to FLNG projects with LNG production of over 2 million tonnes (MTA) per year has shown to be less attractive than the use of mixed refrigerant processes. The capacity of the inflator-based process train is typically less than 1.5 MTA. In contrast, a mixed refrigerant process train, such as a known dual mixed refrigerant process, can have a train capacity of greater than 5 MTA. The size of the inflator-based process train is limited because the refrigerant remains mostly vapor throughout the process and the refrigerant absorbs energy through its sensible heat. For this reason, the volumetric flow rate of the refrigerant is large throughout the process, and the size and piping of the heat exchangers are proportionally larger than those of the mixed refrigerant process. In addition, the stretcher horsepower size limitation results in a parallel rotating machine as the capacity of the inflator-based process train increases. The production rate of FLNG projects using inflator-based processes can be greater than 2 MTA if multiple inflator-based trains are allowed. For example, for a 6MTA FLNG project, a parallel expander-based process train of 6 or 7 or more may be sufficient to achieve the required production. However, total equipment, complexity, and cost all increase with multiple inflator trains. In addition to this, when multiple trains are required for the expander-based process, while the mixed refrigerant process can obtain the required production rate with one or two trains, compared to the mixed refrigerant process. The assumed process simplicity of the inflator-based process begins to be questioned. For these reasons, there is a need to develop a high LNG production capacity FLNG liquefaction process that has the advantages of an inflator-based process. There is a further need to develop FLNG technology solutions that can better address the challenges that ship movement poses to gas processing.

米国特許第6,412,302号明細書は、2つの独立閉冷凍ループを使用して供給ガスを冷却してLNGを形成する供給ガス膨張器ベースの工程を説明している。実施形態では、第1の閉冷凍ループは、冷媒として供給ガス又は供給ガスの成分を使用する。窒素ガスは、第2の閉冷凍ループに対して冷媒として使用される。この技術が要求するのは、二重ループ窒素膨張器ベースの工程よりも小さい機器及び上甲板空間である。例えば、低圧圧縮器内への冷媒の体積流量は、二重ループ窒素膨張器ベースの工程と比較してこの技術では20から50%小さくすることができる。しかし、この技術は、依然として1.5MTA未満の容量に制限される。 U.S. Pat. No. 6,421,302 describes a supply gas expander-based process in which two independent closed freezing loops are used to cool the supply gas to form an LNG. In the embodiment, the first closed freezing loop uses a supply gas or a component of the supply gas as a refrigerant. Nitrogen gas is used as a refrigerant for the second closed freezing loop. This technique requires smaller equipment and upper deck space than a double-loop nitrogen inflator-based process. For example, the volumetric flow rate of the refrigerant into the low pressure compressor can be reduced by 20 to 50% with this technique compared to a double loop nitrogen expander based process. However, this technique is still limited to capacities less than 1.5 MTA.

米国特許第8,616,012号明細書は、供給ガスが閉冷凍ループにおいて冷媒として使用される供給ガス膨張器ベースの工程を説明している。この閉冷凍ループ内では、冷媒は、1,500psia(10,340kPa)よりも大きいか又はそれに等しく、又はより好ましくは2,500psia(17,240kPA)よりも大きい圧力まで圧縮される。次に、冷媒が冷却されて膨張し、極低温度に達する。この冷却された冷媒を熱交換器に使用して供給ガスを温かい温度から極低温度まで冷却する。次に、サブクール冷凍ループを使用して、供給ガスを更に冷却してLNGを形成する。一実施形態では、サブクール冷凍ループは、冷媒として使用するフラッシュガスを有する閉ループである。この供給ガス膨張器ベースの工程は、1MTA未満のトレイン容量範囲に限定されない利点を有する。約6MTAのトレインサイズが考えられている。しかし、この技術は、2つの独立冷凍ループ及び供給ガスの圧縮に対するその要件に起因して、高い機器総数及び複雑性の増大の欠点を有する。更に、高圧作動は、機器及び配管が他の膨張器ベースの工程のものよりも遥かに重いことになることも意味する。 U.S. Pat. No. 8,616,012 describes a feed gas expander-based process in which the feed gas is used as a refrigerant in a closed freezing loop. Within this closed freezing loop, the refrigerant is compressed to a pressure greater than or equal to 1,500 psia (10,340 kPa), or more preferably greater than 2,500 psia (17,240 kPA). The refrigerant is then cooled and expanded to reach a very low temperature. This cooled refrigerant is used in the heat exchanger to cool the supply gas from warm to extremely low temperatures. The subcooled freezing loop is then used to further cool the supply gas to form LNG. In one embodiment, the subcool freezing loop is a closed loop with flush gas used as a refrigerant. This supply gas expander-based process has the advantage of not being limited to a train capacity range of less than 1 MTA. A train size of about 6 MTA is considered. However, this technique has the drawbacks of high total number of equipment and increased complexity due to its requirements for two independent freezing loops and compression of the feed gas. In addition, high pressure operation also means that the equipment and piping will be much heavier than those in other inflator-based processes.

GB 2,486,036は、予冷膨張器ループ及び膨張後の気相を使用して天然ガスを液化する液化膨張器ループを含む開ループ冷凍サイクルである供給ガス膨張器ベースの工程を説明している。この文書により、工程に液化膨張器を含むことで、再利用ガスの割合及び全体の必要な冷凍電力を有意に低減する。この技術は、1つのタイプの冷媒のみを単一圧縮ストリングで使用するので、他の技術よりも簡単であるという利点を有する。しかし、この技術は、1.5MTA未満の容量に依然として制限され、これは、LNG生産のための標準機器ではない液化膨張器の使用を要求する。この技術はまた、希薄天然ガスの液化のための他の技術よりも効率が悪いように示されている。 GB 2,486,036 describes a feed gas inflator-based process that is an open loop refrigeration cycle that includes a precooling inflator loop and a liquefied inflator loop that uses the expanded gas phase to liquefy natural gas. There is. According to this document, the inclusion of a liquefied expander in the process significantly reduces the proportion of recycled gas and the overall required freezing power. This technique has the advantage of being simpler than the other techniques as it uses only one type of refrigerant in a single compression string. However, this technique is still limited to capacities less than 1.5 MTA, which requires the use of non-standard equipment liquefied expanders for LNG production. This technique has also been shown to be less efficient than other techniques for liquefaction of dilute natural gas.

米国特許第7,386,996号明細書は、主膨張器ベースの冷却回路に先行する予冷冷凍工程を有する膨張器ベースの工程を説明している。予冷冷凍工程は、カスケード配置の二酸化炭素冷凍回路を含む。二酸化炭素冷凍回路は、暖端冷却を提供する高圧レベルと、中間温度冷却を提供する中圧レベルと、二酸化炭素冷凍回路のために冷端冷却を提供する低圧レベルとの3つの圧力レベルで主膨張器ベースの冷却回路の供給ガス及び冷媒ガスを冷却することができる。この技術は、より効率的であり、かつ予冷段階を欠く膨張器ベースの工程よりも高い生産容量を有する。この技術は、予冷冷凍回路が炭化水素冷媒の代わりに冷媒として二酸化炭素を使用するので、FLNG用途に対して追加の利点を有する。しかし、二酸化炭素冷凍回路は、追加の冷媒及び実質的な量の余分な機器を導入するので、液化工程への追加の複雑性という代償を払うことになる。LNG用途では、二酸化炭素冷凍回路は、それ自体のモジュール内にあり、かつ複数の膨張器ベースの工程のための予冷を提供するサイズにすることができる。この配置は、予冷モジュールと主膨張器ベースの工程モジュールの間に有意な量のパイプ接続を必要とする欠点を有する。上記で議論した「ボックス内LNG」利点は、もはや実現されない。 U.S. Pat. No. 7,386,996 describes an inflator-based process with a pre-cooling and freezing process that precedes a main inflator-based cooling circuit. The pre-cooling and freezing process involves a cascaded carbon dioxide refrigeration circuit. Carbon dioxide refrigeration circuits are predominantly at three pressure levels: a high pressure level that provides warm end cooling, a medium pressure level that provides intermediate temperature cooling, and a low pressure level that provides cold end cooling for the carbon dioxide refrigeration circuit. The supply gas and the refrigerant gas of the inflator-based cooling circuit can be cooled. This technique is more efficient and has a higher production capacity than inflator-based processes that lack a precooling step. This technique has additional advantages for FLNG applications as the precooling and refrigerating circuit uses carbon dioxide as the refrigerant instead of the hydrocarbon refrigerant. However, the carbon dioxide refrigeration circuit introduces additional refrigerant and a substantial amount of extra equipment at the cost of additional complexity to the liquefaction process. For LNG applications, the carbon dioxide refrigeration circuit can be sized to be within its own module and provide precooling for multiple inflator-based processes. This arrangement has the drawback of requiring a significant amount of pipe connection between the precooling module and the main inflator-based process module. The "in-box LNG" advantage discussed above is no longer realized.

米国仮特許出願第62/266,976号明細書US Provisional Patent Application No. 62 / 266,976 米国仮特許出願第62/266,979号明細書US Provisional Patent Application No. 62 / 266,979 米国仮特許出願第62/266,983号明細書US Provisional Patent Application No. 62 / 266,983 米国特許第6,412,302号明細書U.S. Pat. No. 6,421,302 米国特許第8,616,012号明細書U.S. Pat. No. 8,616,012 GB 2,486,036GB 2,486,036 米国特許第7,386,996号明細書U.S. Pat. No. 7,386,996

すなわち、追加の冷媒を必要とせず、かつ有意な量の余分な機器をLNG液化工程に導入しない予冷工程を開発する必要性が残っている。液化モジュールと同じモジュールに配置することができる予冷工程を開発する追加の必要性が存在する。SMR工程又は膨張器ベースの工程と組み合わせたそのような予冷工程は、上甲板空間及び重量がプロジェクト経済性に有意に影響を与えるFLNG用途に特に適切であると考えられる。膨張器ベースの工程の利点を有し、これに加えて施設フットプリントを有意に増大することなく高LNG生産容量を有するLNG生産工程を開発する特定の必要性が残っている。船舶運動がガス処理に対して有する課題により良く対処することができるFLNG技術ソリューションを開発する必要性が更に存在する。そのような高容量膨張器ベースの液化工程は、膨張器ベースの液化工程の固有の安全性及び単純性が高く評価されるFLNG用途に対して特に適切であると考えられる。 That is, there remains a need to develop a precooling process that does not require additional refrigerant and does not introduce a significant amount of extra equipment into the LNG liquefaction process. There is an additional need to develop a precooling process that can be placed in the same module as the liquefaction module. Such a precooling process in combination with an SMR process or an inflator-based process is considered to be particularly suitable for FLNG applications where upper deck space and weight have a significant impact on project economics. There remains a specific need to develop an LNG production process that has the advantages of an inflator-based process, plus a high LNG production capacity without significantly increasing the facility footprint. There is a further need to develop FLNG technology solutions that can better address the challenges that ship movement has for gas processing. Such a high capacity inflator-based liquefaction process is considered to be particularly suitable for FLNG applications where the inherent safety and simplicity of the inflator-based liquefaction process are highly valued.

本発明は、液化天然ガス(LNG)を生産する方法を提供する。天然ガスストリームは、天然ガスの供給から提供される。天然ガスストリームは、少なくとも2つの直列に配置された圧縮器内で少なくとも2,000psia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ことができる。圧縮天然ガスストリームは、冷却された冷却圧縮天然ガスストリームを形成することができる。冷却圧縮天然ガスストリームは、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームをそこまで圧縮する圧力よりも大きくない圧力まで少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張され、それによって冷えた天然ガスストリームを形成することができる。冷えた天然ガスストリームは、次に液化することができる。 The present invention provides a method for producing liquefied natural gas (LNG). Natural gas streams are provided from the supply of natural gas. The natural gas stream can be compressed to a pressure of at least 2,000 psia in at least two series-arranged compressors to form a compressed natural gas stream. The compressed natural gas stream can form a cooled cooled compressed natural gas stream. A cooled compressed natural gas stream expands within at least one work-producing natural gas expander to a pressure of less than 3,000 psia and no greater than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream to that extent. It is possible to form a chilled natural gas stream. The chilled natural gas stream can then be liquefied.

本発明はまた、天然ガスの液化のための装置を提供する。少なくとも2つの直列に配置された圧縮器は、2,000psiaよりも大きい圧力まで天然ガスストリームを圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成する。冷却要素は、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。少なくとも1つの仕事生成膨張器は、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームをそこまで圧縮する圧力よりも大きくない圧力まで冷却圧縮天然ガスストリームを膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する。液化トレインは、冷えた天然ガスストリームを液化する。 The present invention also provides an apparatus for liquefaction of natural gas. At least two series-arranged compressors compress the natural gas stream to a pressure greater than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream. The cooling element cools the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream. At least one work-producing inflator expands the cooled compressed natural gas stream to a pressure less than 3,000 psia and not greater than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream to that extent. Form a chilled natural gas stream. The liquefaction train liquefies a chilled natural gas stream.

本発明は、浮遊式LNG構造体を更に提供する。少なくとも2つの直列に配置された圧縮器は、2,000psiaよりも大きい圧力まで天然ガスストリームを圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成する。冷却要素は、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。少なくとも1つの仕事生成膨張器は、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームをそこまで圧縮する圧力よりも大きくない圧力まで冷却圧縮天然ガスストリームを膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成する。液化トレインは、冷えた天然ガスストリームを液化する。 The present invention further provides a floating LNG structure. At least two series-arranged compressors compress the natural gas stream to a pressure greater than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream. The cooling element cools the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream. At least one work-producing inflator expands the cooled compressed natural gas stream to a pressure less than 3,000 psia and not greater than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream to that extent. Form a chilled natural gas stream. The liquefaction train liquefies a chilled natural gas stream.

開示する態様による高圧圧縮及び膨張(HPCE)モジュールの概略図である。FIG. 6 is a schematic representation of a high pressure compression and expansion (HPCE) module according to the disclosed aspects. 膨張器ベースの冷凍工程のための加熱及び冷却曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the heating and cooling curves for an inflator-based freezing process. 公知の原理による単一混合冷媒(SMR)液化モジュールの配置を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the arrangement of the shingled refrigerant (SMR) liquefaction module by a known principle. 開示する態様によるSMR液化モジュールの配置を示す概略図である。It is the schematic which shows the arrangement of the SMR liquefaction module by the aspect to be disclosed. 開示する態様によるHPCEモジュールの概略図である。It is the schematic of the HPCE module by the aspect to disclose. 開示する態様によるHPCEモジュール及び供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの概略図である。It is the schematic of the HPCE module and the supply gas inflator-based liquefaction module according to the disclosed aspect. 開示する態様により天然ガスを液化してLNGを形成する方法のフローチャートである。It is a flowchart of the method of liquefying natural gas to form LNG by the aspect disclosed.

本明細書に採用された定義を含め、様々な特定の態様、実施形態、及びバージョンをここで以下に説明する。当業者は、そのような態様、実施形態、及びバージョンが例示に過ぎず、本発明を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り定義される実施形態の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。見出しの使用は、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。明確化及び簡略化の目的のために、いくつかの図中の類似の参照番号は、類似の品目、段階、又は構造を表し、全ての図で詳細には説明されない場合がある。 Various specific embodiments, embodiments, and versions, including the definitions adopted herein, are described herein below. Those skilled in the art will appreciate that such embodiments, embodiments, and versions 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 necessarily all. The use of headings is for convenience purposes only and does not limit the scope of the invention. For purposes of 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「近似的」表示値によって修正され、当業者が予想する実験誤差及び変動を考慮している。 All numerical values in the detailed description and claims of the present specification are modified by "about" or "approximate" display values to take into account experimental errors and variations 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増大する機械を意味する。「圧縮器」又は「冷媒圧縮器」は、ガスストリームの圧力を増大す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の多段圧縮器を含む。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。冷却工程の一部の段又は段階は、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、特にあらゆる冷媒回路において、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 "refrigerant 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 limited by the type or arrangement or layout of one or more compressors, especially in any refrigerant 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だけ物質の温度及び/又は内部エネルギを下げる及び/又は低下させることを広義に指す。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、温水加熱、冷却水、空気、冷媒、他の処理ストリーム(統合)、及びそ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以上の供給源を組み合わせる及び/又はカスケードさせて望ましい出口温度に達することができる。冷却段階は、あらゆる適切なデバイス及び/又は機器を有する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と共に間接熱交換を含むことができる。これに代えて、冷却は、直接処理ストリームの中に噴霧された液体のような蒸発(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 lowering the temperature and / or internal energy of a substance by any suitable desired or necessary 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 generation, 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. The cooling stage can use a cooling unit with any suitable device and / or equipment. Depending on some embodiments, cooling can include indirect heat exchange, along with one or more heat exchangers and the like. Alternatively, cooling can use evaporative (heat of vaporization) cooling and / or direct heat exchange, such as liquid sprayed 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、ライン内の流体(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が具体的に定められた場合を除き、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の両方の組合せである場合がある。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、弁、制御弁、「ジュールトムソン(J−T)」弁、又はベンチュリデバイスのような手動又は自動的に起動する絞りデバイスを含む。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導出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導出する膨張器、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の両方の組合せの例は、並列の「ジュールトムソン」弁及びターボ膨張器とすることができ、これは、J−T弁及びターボ膨張器をいずれか単独に使用するか又は同時に両方を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、全液相、全蒸気相、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(蒸気相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容易に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、あらゆる図面内の1よりも多い膨張デバイスへの参照は、各膨張デバイスが必ずしも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 used to reduce the pressure of a fluid in a line (eg, a liquid stream, a vapor stream, or a polyphase stream containing both liquid and vapor). Refers to one or more suitable devices. Unless a particular type of inflatable device is specifically defined, the inflatable device may be (1) at least partially by isentropic means, or (2) at least partially by isentropic means. Yes, or it may 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, "Joule-Thomson (JT)" valves, or Venturi. Includes aperture devices that activate manually or automatically, 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 derive work from such expansions. Suitable devices for isentropic expansion of liquid streams are known in the art and are generally of inflators, hydraulic inflators, liquid turbines, or turbo inflators that extract or derive work from such expansions. Including equipment such as. An example of a combination of both isentropic and isoenthalpy means could be a parallel "Joule-Thomson" valve and turbo expander, which uses either the JT valve and the turbo expander alone. Provide the ability to use either or both at the same time. Equal enthalpy or isotropic expansion can be performed in a total liquid phase, a total vapor phase, or a mixed phase, from a vapor stream or liquid stream to a polyphase stream (a stream having both a vapor phase and a liquid phase), or a stream thereof. It can be done so as to facilitate the phase change to a single phase stream different from the initial phase. In the description of the drawings herein, references to more than one inflatable device in every drawing do 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するような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、気体又は固体状態と区別するような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 that distinguishes it from a liquid or solid state. Similarly, the term "liquid means a substance or mixture of substances in a liquid state that distinguishes it from a gaseous or solid state.

「熱交換器」は、熱エネルギ又は冷熱エネルギを少なくとも2つの異なる流体間のような一方の媒体から別の媒体に伝達することができる広義のあらゆるデバイスを意味する。熱交換器は、「直接熱交換」及び「間接熱交換」を含む。従って、熱交換器は、並流又は逆流熱交換器、間接熱交換(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過を可能にし、冷媒の1又は2以上のラインと1又は2以上の供給ストリームの間の直接又は間接熱交換器に影響を与えるようになったあらゆるコラム、タワー、ユニット、又は他の配置を指す。 "Heat exchanger" means any device in the broad sense that can transfer 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 backflow 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, With any suitable design such as shell-and-tube heat exchangers, spirals, hairpins, cores, core-and-kettles, printed circuits, double pipes, or any other type of known heat exchanger. can do. A "heat exchanger" also allows the passage of one or more streams through it, affecting the direct or indirect heat exchanger between one or more lines of refrigerant and one or more supply streams. Refers to any column, tower, unit, or other arrangement that has come to give.

本明細書に使用される場合に、用語「間接熱交換」は、どのような物理的接触もない熱交換関係への2つの流体の導入、又は互いに流体の混合を意味する。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、間接熱交換を容易にする機器の例である。 As used herein, the term "indirect heat exchange" means the introduction of two fluids into a heat exchange relationship without any physical contact, or the mixing of fluids with each other. Core-in-kettle 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、原油井(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、有意に異なる場合がある。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 well (accompanying gas) or from an underground gas-bearing 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, wax, 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たものである。あらゆる下限からあらゆる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「近似的」表示値であり、当業者が予想する実験誤差及び変動を考慮している。 Certain embodiments and features have been 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 "approx." Or "approximate" indications, taking into account experimental errors and variations expected by those skilled in the art.

この出願に引用される全ての特許、試験手順、及び他の文書は、そのような開示がこの出願に反しない限り及びそのような組み込みが許容される全ての行政管轄体に対して引用により完全に組み込まれるものである。 All patents, test procedures, and other documents cited in this application are complete by citation to all administrative jurisdictions where such disclosure is not contrary to this application and where such incorporation is permitted. It is built into.

本明細書に開示する態様は、供給ガスへの高圧圧縮及び高圧膨張工程の追加によってLNGの生産の液化工程に対して天然ガスを予冷却するための工程を説明する。より具体的には、本発明は、前処理天然ガスが2,000psia(13,790kPA)よりも大きい又はより好ましくは3,000psia(20,680kPA)よりも大きい圧力まで圧縮される工程を説明する。高温圧縮ガスは、環境と熱を交換することによって冷却されて圧縮前処理ガスを形成する。圧縮前処理ガスは、3,000psia(20,680kPA)未満の圧力又はより好ましくは2,000psia(13,790kPA)未満の圧力までほぼ等エントロピー的に膨張されて冷えた前処理ガスを形成し、ここで、冷えた前処理ガスの圧力は、圧縮前処理ガスの圧力よりも小さい。冷えた前処理ガスは、1又は2以上のSMR液化トレインに向けることができ、又は冷えた前処理ガスは、ガスが更に冷却されてLNGを形成する1又は2以上の膨張器ベースの液化トレインに向けることができる。 Aspects disclosed herein describe a process for precooling natural gas relative to the liquefaction process of LNG production by adding high pressure compression and high pressure expansion steps to the supply gas. More specifically, the present invention describes a step in which the pretreated natural gas is compressed to a pressure greater than 2,000 psia (13,790 kPA) or more preferably greater than 3,000 psia (20,680 kPA). .. The hot compressed gas is cooled by exchanging heat with the environment to form a compressed pretreatment gas. The compressed pretreatment gas forms a cold pretreatment gas that is nearly issentropically expanded to a pressure of less than 3,000 psia (20,680 kPA) or more preferably less than 2,000 psia (13,790 kPA). Here, the pressure of the cold pretreatment gas is smaller than the pressure of the compression pretreatment gas. The chilled pretreatment gas can be directed to one or more SMR liquefaction trains, or the chilled pretreatment gas is one or more expander-based liquefaction trains where the gas is further cooled to form an LNG. Can be turned to.

図1は、予冷工程の態様を例示する図である。予冷工程は、本明細書では高圧圧縮及び膨張(HPCE)工程100と呼ぶ。HPCE工程100は、前処理天然ガスストリーム104を含み、中間圧ガスストリーム106を形成する第1の圧縮器102を含むことができる。中間圧ガスストリーム106は、中間圧ガスストリーム106が環境と熱を間接的に交換することによって冷却されて冷却中間圧ガスストリーム110を形成する第1の熱交換器108を通って流れることができる。第1の熱交換器108は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却した中間圧ガスストリーム110は、第2の圧縮器112内で圧縮されて高圧ガスストリーム114を形成することができる。高圧ガスストリーム114の圧力は、2,000psia(13,790kPA)よりも大きく、又はより好ましくは3,000psia(20,680kPA)よりも大きいとすることができる。高圧ガスストリーム114は、高圧ガスストリーム114が環境と熱を間接的に交換することによって冷却されて冷却中間圧ガスストリーム118を形成する第2の熱交換器116を通って流れることができる。第2の熱交換器116は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却高圧ガスストリーム118は、膨張器120内で膨張されて冷えた前処理ガスストリーム122を形成することができる。冷えた前処理ガスストリーム122の圧力は、3,000psia(20,680kPA)未満、又はより好ましくは2,000psia(13,790kPA)未満とすることができ、冷えた前処理ガスストリーム122の圧力は、冷却高圧ガスストリーム118の圧力よりも小さい。好ましい態様では、第2の圧縮器112は、破線124によって示すように、専ら膨張器120によって生成されるシャフト動力によって駆動することができる。 FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a precooling step. The precooling step is referred to herein as high pressure compression and expansion (HPCE) step 100. The HPCE step 100 may include a pretreated natural gas stream 104 and a first compressor 102 forming an intermediate pressure gas stream 106. The intermediate pressure gas stream 106 can flow through a first heat exchanger 108 that is cooled by the intermediate pressure gas stream 106 indirectly exchanging heat with the environment to form a cooling intermediate pressure gas stream 110. .. The first heat exchanger 108 can be an air-cooled heat exchanger or a water-cooled heat exchanger. The cooled intermediate pressure gas stream 110 can then be compressed in the second compressor 112 to form the high pressure gas stream 114. The pressure of the high pressure gas stream 114 can be greater than 2,000 psia (13,790 kPA), or more preferably greater than 3,000 psia (20,680 kPA). The high pressure gas stream 114 can flow through a second heat exchanger 116 that is cooled by the high pressure gas stream 114 indirectly exchanging heat with the environment to form a cooling intermediate pressure gas stream 118. The second heat exchanger 116 can be an air-cooled heat exchanger or a water-cooled heat exchanger. The cooling high pressure gas stream 118 can then form a pretreated gas stream 122 that has been expanded and cooled in the inflator 120. The pressure of the chilled pretreatment gas stream 122 can be less than 3,000 psia (20,680 kPA), or more preferably less than 2,000 psia (13,790 kPA), and the pressure of the chilled pretreatment gas stream 122 is , Less than the pressure of the cooling high pressure gas stream 118. In a preferred embodiment, the second compressor 112 can be driven solely by shaft power generated by the inflator 120, as shown by the dashed line 124.

態様では、SMR液化工程は、SMR液化工程の上流のHPCE工程の追加によって強化することができる。より具体的には、この態様では、前処理天然ガスは、2,000psia(13,790kPA)よりも大きく、又はより好ましくは3,000psia(20,680kPA)よりも大きい圧力まで圧縮することができる。次に、高温圧縮ガスは、環境と熱を間接的に交換することによって冷却され、圧縮前処理ガスを形成する。次に、圧縮前処理ガスは、3,000psia(20,680kPA)未満の圧力、又はより好ましくは2,000psia(13,790kPA)未満の圧力までほぼ等エントロピー的に膨張されて冷えた前処理ガスを形成し、ここで、冷えた前処理ガスの圧力は、圧縮前処理ガスの圧力よりも小さい。次に、冷えた前処理ガスは、冷えた前処理ガスが更に冷却されてLNGを形成する複数のSMR液化トレインに向けられる。 In aspects, the SMR liquefaction step can be enhanced by the addition of an HPCE step upstream of the SMR liquefaction step. More specifically, in this embodiment, the pretreated natural gas can be compressed to a pressure greater than 2,000 psia (13,790 kPA), or more preferably greater than 3,000 psia (20,680 kPA). .. The high temperature compressed gas is then cooled by indirectly exchanging heat with the environment to form a compression pretreatment gas. Next, the compressed pretreatment gas is a pretreatment gas that has been expanded and cooled to a pressure of less than 3,000 psia (20,680 kPA), or more preferably a pressure of less than 2,000 psia (13,790 kPA). The pressure of the chilled pretreatment gas is lower than the pressure of the compressed pretreatment gas. The chilled pretreatment gas is then directed to a plurality of SMR liquefaction trains in which the chilled pretreatment gas is further cooled to form an LNG.

SMRトレインとHPCEの組合せは、前処理天然ガスがSMR液化トレインに直接送られる従来のSMR工程に優るいくつかの利点を有する。例えば、HPCE工程を使用する天然ガスの予冷は、SMRトレイン内の与えられた馬力に対してSMRトレインン内のLNG生産率の増加を可能にする。図3及び4に関連して説明するように、約50メガワット(MW)の出力を有するガスタービンによって各々電力供給されるSMRトレインは、1.5MTAでLNGを各々が生産する5つのトレインから1.9MTAの容量の増加を各々が有する4つのトレインに低減することができる。この与えられた例に関して、HPCEモジュールは、SMRモジュールのうちの1つを実質的に置換している。HPCEモジュールによるSMRモジュールの置換は、HPCEモジュールがSMRモジュールよりも小さくて軽量でかなり安いコストを有すると予想されるので有利である。SMRモジュールのように、HPCEモジュールは、同等のサイズのガスタービンを有して圧縮電力を提供することができ、それはまた、等量の空気又は水冷却器を有することになる。しかし、SMRモジュールとは異なり、HPCEモジュールは、高価な主低温熱交換器を持たない。SMRモジュール内の冷媒流れに関連付けられた容器及びパイプは、HPCEモジュールにおいては排除される。更に、HPCEモジュールには高価な低温パイプは存在せず、全ての流体ストリームは、HPCEモジュールにおいては単相のままである。 The combination of SMR train and HPCE has several advantages over the conventional SMR process in which the pretreated natural gas is delivered directly to the SMR liquefaction train. For example, precooling of natural gas using the HPCE process allows an increase in LNG production in the SMR train for given horsepower in the SMR train. As described in connection with FIGS. 3 and 4, each SMR train powered by a gas turbine having an output of about 50 megawatts (MW) is one of five trains each producing LNG at 1.5 MTA. The capacity increase of 0.9 MTA can be reduced to four trains, each with. For this given example, the HPCE module substantially replaces one of the SMR modules. Replacing the SMR module with an HPCE module is advantageous because the HPCE module is expected to be smaller, lighter, and significantly cheaper than the SMR module. Like the SMR module, the HPCE module can have a gas turbine of comparable size to provide compressed power, which will also have an equal amount of air or water cooler. However, unlike the SMR module, the HPCE module does not have an expensive main low temperature heat exchanger. Containers and pipes associated with refrigerant flow within the SMR module are excluded in the HPCE module. Moreover, there are no expensive cold pipes in the HPCE module and all fluid streams remain single phase in the HPCE module.

別の利点は、SMRトレインの数が1つだけ減らされているので冷媒の必要なストレージが低減されるということである。同様に、ガスを冷却する温かい温度の大部分は、HPCEモジュールで生じるので、混合冷媒の重質炭化水素成分を低減することができる。例えば、混合冷媒のプロパン成分は、SMR工程の効率のどのような有意な低下もなく排除することができる。 Another advantage is that the number of SMR trains is reduced by one, which reduces the storage required for the refrigerant. Similarly, most of the warm temperature at which the gas is cooled is generated in the HPCE module, so that the heavy hydrocarbon component of the mixed refrigerant can be reduced. For example, the propane component of the mixed refrigerant can be eliminated without any significant reduction in the efficiency of the SMR process.

別の利点は、HPCE工程から冷えた前処理ガスを受け入れるSMR工程に関して、SMR工程の蒸発冷媒の体積流量が、温かい前処理ガスを受け入れる従来のSMR工程のものよりも25%よりも多く小さくすることができるということである。冷媒のより低い体積流れは、主低温熱交換器のサイズ及び低圧混合冷媒圧縮器のサイズを縮小することができる。冷媒のより低い体積流量は、従来のSMR工程のものと比較してその高い蒸気圧によるものである。 Another advantage is that for the SMR process, which accepts the cold pretreatment gas from the HPCE process, the volumetric flow rate of the evaporative refrigerant in the SMR process is more than 25% smaller than that of the conventional SMR process, which accepts the warm pretreatment gas. It means that you can do it. The lower volume flow of the refrigerant can reduce the size of the main cold heat exchanger and the size of the low pressure mixed refrigerant compressor. The lower volumetric flow rate of the refrigerant is due to its higher vapor pressure compared to that of the conventional SMR process.

公知のプロパン予冷混合冷凍工程及び二重混合冷凍(DMR)工程は、予冷冷凍回路と組み合わせたSMR工程のバージョンと見なすことができるが、そのような工程と本発明に開示の態様の間に有意な差がある。例えば、公知の工程は、カスケードプロパン冷凍回路又は暖端混合冷媒を使用してガスを予冷却する。それらの公知の工程の両方は、SMR工程よりも5%〜15%高い効率を提供する利点を有する。更に、それらの公知の工程を使用する単一液化トレインの容量は、単一SMRトレインのものよりも有意に大きくすることができる。しかし、それらの技術の予冷冷凍回路は、追加の冷媒及び有意な量の余分な機器を導入し、従って、液化工程に対する追加の複雑性の代償を払うものである。例えば、より高い複雑性及び重量のDMRの欠点は、FLNG用途ためにDMR工程とSMR工程のいずれかに決定する時に高効率及び性能のその利点を超える場合がある。公知の工程は、単一トレインに対するより高い熱効率及びより高いLNG生産容量の必要性によって主として駆動される時にSMR工程の上流に予冷工程の追加を考えている。SMR工程と組み合わせたHPCE工程は、それが冷媒ベースの予冷工程が提供するよりも高い熱効率を提供しないので以前は達成されていなかった。上述のように、SMRを有するHPCE工程の熱効率は、独立型SMR工程とほぼ同じである。開示する態様は、過去において陸上LNG用途のための予冷工程の追加に対する最大のドライバであった熱効率を高めるのではなくて液化工程の重量及び複雑性を低減することを求める予冷工程のその説明に少なくとも部分的に基づいて新規であると考えられる。FLNGのより新しい用途に関して、液化工程のフットプリント、重量、及び複雑性は、プロジェクトコストより大きいドライバになると考えられる。従って、開示する態様は、特定の価値のものである。 The known propane pre-cooling mixed freezing and double mixed freezing (DMR) steps can be considered as versions of the SMR step in combination with the pre-cooling and freezing circuit, but are significant between such steps and the embodiments disclosed in the present invention. There is a big difference. For example, a known process uses a cascade propane refrigeration circuit or a warm-end mixed refrigerant to precool the gas. Both of these known steps have the advantage of providing 5% to 15% higher efficiency than the SMR step. Moreover, the capacity of single liquefaction trains using those known steps can be significantly greater than that of single SMR trains. However, the precooling and refrigerating circuits of those techniques introduce additional refrigerants and significant amounts of extra equipment, thus at the cost of additional complexity for the liquefaction process. For example, the drawbacks of higher complexity and weight of DMR may outweigh its advantages of high efficiency and performance when deciding on either a DMR process or an SMR process for FLNG applications. Known processes consider adding a precooling process upstream of the SMR process when driven primarily by the need for higher thermal efficiency and higher LNG production capacity for a single train. The HPCE process in combination with the SMR process has not been previously achieved as it does not provide higher thermal efficiency than the refrigerant-based precooling process provides. As mentioned above, the thermal efficiency of the HPCE process with SMR is almost the same as that of the stand-alone SMR process. The disclosed aspects describe the precooling process, which seeks to reduce the weight and complexity of the liquefaction process rather than increasing thermal efficiency, which was the largest driver for the addition of precooling processes for onshore LNG applications in the past. It is considered new, at least in part. For newer applications of FLNG, the footprint, weight, and complexity of the liquefaction process are expected to be drivers that outweigh the project costs. Therefore, the disclosed aspects are of particular value.

態様では、膨張器ベースの液化工程は、膨張器ベースの工程の上流のHPCE工程の追加によって強化することができる。より具体的には、この態様では、前処理天然ガスストリームは、2,000psia(13,790kPA)よりも大きく、又はより好ましくは3,000psia(20,680kPA)よりも大きい圧力まで圧縮することができる。次に、高温圧縮ガスは、環境と熱を交換することによって冷却され、圧縮前処理ガスを形成することができる。圧縮前処理ガスは、3,000psia(20,680kPA)未満の圧力、又はより好ましくは2,000psia(13,790kPA)未満の圧力までほぼ等エントロピー的に膨張されて冷えた前処理ガスを形成することができ、ここで、冷えた前処理ガスの圧力は、圧縮前処理ガスの圧力よりも小さい。冷えた前処理ガスは、ガスが更に冷却されてLNGを形成する膨張器ベースの工程に向けられる。好ましい態様では、冷えた前処理ガスは、供給ガス膨張器ベースの工程に向けることができる。 In aspects, the inflator-based liquefaction step can be enhanced by the addition of an HPCE step upstream of the inflator-based step. More specifically, in this embodiment, the pretreated natural gas stream can be compressed to a pressure greater than 2,000 psia (13,790 kPA), or more preferably greater than 3,000 psia (20,680 kPA). it can. The high temperature compressed gas can then be cooled by exchanging heat with the environment to form a compressed pretreatment gas. The compressed pretreatment gas forms a cold pretreatment gas that is nearly isentropically expanded to a pressure of less than 3,000 psia (20,680 kPA), or more preferably less than 2,000 psia (13,790 kPA). The pressure of the cold pretreatment gas can be lower than the pressure of the compressed pretreatment gas. The cooled pretreatment gas is directed to an expander-based process in which the gas is further cooled to form LNG. In a preferred embodiment, the chilled pretreatment gas can be directed to a feed gas expander-based process.

図2は、膨張器ベースの液化工程のための典型的な温度冷却曲線200を示している。より高温の曲線202は、天然ガスストリームの温度曲線である。より低温の曲線204は、冷たい冷却ストリーム及び温かい冷却ストリームの複合温度曲線である。図示のように、冷却曲線は、3つの温度ピンチポイント206、208、及び210によってマーク付けされる。各ピンチポイントは、冷却ストリームの組合せ熱容量が天然ガスストリームのそれよりも小さい熱交換器内の場所である。ストリーム間の熱容量のこの不均衡は、有効熱伝達率を提供する最小限に許容される温度差に対して冷却ストリーム間に温度差の減少をもたらす。2つの冷却ストリームのうちの冷たい方、典型的には冷たい冷却ストリームが熱交換器に入るところに、最低温度ピンチポイント206が生じる。第2の冷却ストリーム、典型的には温かい冷却ストリームが熱交換器に入るところに、中間温度ピンチポイント208が生じる。冷たい及び温かい冷却ストリームが熱交換器を出るところに、温かい温度のピンチポイント210が生じる。温かい温度のピンチポイント210は、より温かい冷却ストリームに対して高質量流量である必要があり、これは、膨張器ベースの工程の電力要求を実質的に増大する。 FIG. 2 shows a typical temperature cooling curve 200 for an inflator-based liquefaction process. The hotter curve 202 is the temperature curve of the natural gas stream. The cooler curve 204 is a composite temperature curve of a cold cooling stream and a warm cooling stream. As shown, the cooling curve is marked by three temperature pinch points 206, 208, and 210. Each pinch point is a location in the heat exchanger where the combined heat capacity of the cooling stream is smaller than that of the natural gas stream. This imbalance of heat capacity between streams results in a reduction in temperature difference between cooling streams against a minimally permissible temperature difference that provides effective heat transfer coefficient. The lowest temperature pinch point 206 occurs where the colder of the two cooling streams, typically the colder cooling stream, enters the heat exchanger. An intermediate temperature pinch point 208 occurs where the second cooling stream, typically the warm cooling stream, enters the heat exchanger. A hot temperature pinch point 210 occurs where the cold and warm cooling streams exit the heat exchanger. The warm temperature pinch point 210 needs to have a high mass flow rate relative to the warmer cooling stream, which substantially increases the power requirements of the inflator-based process.

温かい温度のピンチポイント210を排除するための1つの提案された方法は、プロパン冷却システム又は二酸化炭素冷却システムのような外部冷凍システムで供給ガスを予冷却することである。例えば、米国特許第7,386,996号明細書は、カスケード配置の二酸化炭素冷凍回路を含む予冷冷凍工程を使用することによって温かい温度のピンチポイントを排除する。この外部予冷冷凍システムは、全ての関連の機器を有する追加の冷媒システムが導入されるので、液化工程の複雑性を有意に増大させる欠点を有する。本明細書に開示する態様は、2,000psia(12,790kPA)よりも大きい圧力まで供給ガスを圧縮することによって供給ガスストリームを予冷却し、圧縮供給ガスストリームを冷却し、3,000psia(20,690kPA)未満の圧力まで圧縮ガスストリームを膨張させることによって温かい温度のピンチポイント210の影響を軽減し、ここで、供給ガスストリームの膨張圧力は、供給ガスストリームの圧縮圧力よりも小さい。供給ガスストリームの冷却のこの工程は、膨張器ベースの工程の冷却ストリームの必要な質量流量の有意な減少をもたらす。それはまた、機器総数を有意に増大することなく及び外部冷媒の追加なく膨張器ベースの工程の熱力学的効率を改善する。 One proposed method for eliminating the hot temperature pinch point 210 is to precool the supply gas with an external refrigeration system such as a propane cooling system or a carbon dioxide cooling system. For example, US Pat. No. 7,386,996 eliminates warm temperature pinch points by using a precooling and freezing process that includes a cascaded carbon dioxide refrigeration circuit. This external pre-cooling and refrigeration system has the drawback of significantly increasing the complexity of the liquefaction process as it introduces an additional refrigerant system with all relevant equipment. Aspects disclosed herein are to precool the supply gas stream by compressing the supply gas to a pressure greater than 2,000 psia (12,790 kPA) and to cool the compressed supply gas stream to 3,000 psia (20). By expanding the compressed gas stream to a pressure of less than 690 kPA), the effect of the warm temperature pinch point 210 is mitigated, where the expansion pressure of the supply gas stream is less than the compression pressure of the supply gas stream. This step of cooling the feed gas stream results in a significant reduction in the required mass flow rate of the cooling stream in the inflator-based process. It also improves the thermodynamic efficiency of the inflator-based process without significantly increasing the total number of equipment and without the addition of external refrigerants.

好ましい態様では、膨張器ベースの工程は、供給ガス膨張器ベースの工程とすることができる。供給ガス膨張器ベースの工程は、再循環ループが暖端膨張器ループ及び冷端膨張器ループを含む開ループ供給ガス工程とすることができる。暖端膨張器は、第1の冷却ストリームを放出することができ、冷端膨張器は、第2の冷却ストリームを放出することができる。第1の冷却ストリームの温度は、第2の冷却ストリームの温度よりも高い。一部の態様では、第1の冷却ストリームの圧力は、第2の冷却ストリームの圧力よりも高い。別の態様では、冷端膨張器は、第2の冷却ストリームと第2の加圧LNGストリームに分離された2相ストリームを放出する。具体的には、生成された天然ガスストリームは処理され、存在する場合に水、重質炭化水素、及び酸性ガスのような不純物を除去して液化に適切な天然ガスを作ることができる。処理天然ガスは、それが2,000psia(12,790kPA)よりも大きく、又はより好ましくは3,000psia(20,680kPA)よりも大きい圧力まで圧縮されるHPCE工程に向けることができる。次に、高温圧縮ガスは、環境と熱を交換することによって冷却され、圧縮処理天然ガスを形成することができる。圧縮処理天然ガスは、3,000psia(20,680kPA)未満の圧力、又はより好ましくは2,000psia(12,790kPA)未満の圧力までほぼ等エントロピー的に膨張されて冷蔵処理天然ガスを形成することができ、ここで、冷蔵処理天然ガスの圧力は、圧縮処理天然ガスの圧力よりも小さい。冷蔵処理天然ガスは、第1の冷却ストリーム及び第2の冷却ストリームとの間接熱交換によって完全に液化されて第1の加圧LNGストリームを生成することができる。第1の加圧LNGストリームは、第2の加圧LNGストリームと混合されて加圧LNGストリームを形成することができる。加圧LNGストリームは、加圧LNGストリームの圧力が低下し、得られる2相ストリームがフラッシュガスストリームとLNG製品ストリームに分離される少なくとも1つの2相分離段に向けることができる。フラッシュガスストリームは、燃料ガスに対して圧縮される及び/又は再循環の第2の冷却ストリームと混合するように圧縮される前に、加圧LNGストリーム及び冷蔵処理天然ガスストリームと熱を交換することができる。 In a preferred embodiment, the inflator-based process can be a feed gas inflator-based process. The supply gas inflator-based process can be an open loop supply gas process in which the recirculation loop includes a warm end inflator loop and a cold end inflator loop. The warm-end inflator can release the first cooling stream and the cold-end inflator can release the second cooling stream. The temperature of the first cooling stream is higher than the temperature of the second cooling stream. In some embodiments, the pressure in the first cooling stream is higher than the pressure in the second cooling stream. In another aspect, the cold-end expander releases a two-phase stream separated into a second cooling stream and a second pressurized LNG stream. Specifically, the generated natural gas stream can be processed to remove impurities such as water, heavy hydrocarbons, and acid gas, if present, to produce natural gas suitable for liquefaction. The treated natural gas can be directed to an HPCE process in which it is compressed to a pressure greater than 2,000 psia (12,790 kPA), or more preferably greater than 3,000 psia (20,680 kPA). The hot compressed gas can then be cooled by exchanging heat with the environment to form compressed natural gas. The compressed natural gas is expanded substantially equienotropically to a pressure of less than 3,000 psia (20,680 kPA), or more preferably less than 2,000 psia (12,790 kPA) to form refrigerated natural gas. Here, the pressure of the refrigerated natural gas is lower than the pressure of the compressed natural gas. The refrigerated natural gas can be completely liquefied by indirect heat exchange with the first cooling stream and the second cooling stream to produce a first pressurized LNG stream. The first pressurized LNG stream can be mixed with the second pressurized LNG stream to form a pressurized LNG stream. The pressurized LNG stream can be directed to at least one two-phase separation stage where the pressure of the pressurized LNG stream is reduced and the resulting two-phase stream is separated into a flash gas stream and an LNG product stream. The flash gas stream exchanges heat with the pressurized LNG stream and the refrigerated natural gas stream before being compressed with respect to the fuel gas and / or compressed to mix with the second cooling stream of the recirculation. be able to.

供給ガス膨張器ベースの工程とHPCE工程の組合せは、従来の供給ガス膨張器ベースの工程に優るいくつかの利点を有する。HPCE工程をそれと共に含むことは、20〜25%だけ供給ガス膨張器ベースの工程の効率を高めることができる。従って、本発明の供給ガス膨張器工程は、外部冷媒の未使用、作動の容易さ、及び機器総数の減少の利点を依然として提供しながら、SMR工程の効率に近づく効率を有する。更に、冷媒流量及び再循環圧縮器のサイズは、HPCE工程と組み合わせた膨張器ベースの工程に関してはかなり低くなると予想される。この理由のために、開示する態様による単一液化トレインの生産容量は、類似のサイズにされた従来の膨張器ベースの液化工程の生産容量を50%よりも大きく超えることができる。 The combination of the supply gas inflator-based process and the HPCE process has several advantages over the conventional supply gas inflator-based process. Including the HPCE process with it can increase the efficiency of the supply gas expander-based process by 20-25%. Therefore, the supply gas expander process of the present invention has an efficiency approaching the efficiency of the SMR process while still providing the advantages of no external refrigerant, ease of operation, and reduction of the total number of devices. In addition, the refrigerant flow rate and the size of the recirculation compressor are expected to be significantly lower for the expander-based process combined with the HPCE process. For this reason, the production capacity of a single liquefaction train according to the disclosed embodiments can exceed the production capacity of a similarly sized conventional inflator-based liquefaction process by more than 50%.

図3は、FLNG300に対するSMR液化モジュールの配置を例示する図である。前処理された又は他に液化に適切な天然ガス302は、5つの同一又はほぼ同一のSMR液化モジュール又はトレイン304、306、308、310、312の間に均等に分配することができる。一例として、各SMR液化モジュールは、ガスタービン又は電気モータ(図示せず)のいずれかから圧縮電力の約50MWを受け取って、SMR液化モジュールの圧縮器を駆動することができる。各SMR液化モジュールは、FLNG用途に対するLNGの約7.5MTAの合計ストリーム1日生産に対してLNGの約1.5MTAを生産することができる。 FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement of the SMR liquefaction module with respect to the FLNG 300. The pretreated or otherwise suitable natural gas 302 can be evenly distributed between the five identical or nearly identical SMR liquefaction modules or trains 304, 306, 308, 310, 312. As an example, each SMR liquefaction module can receive approximately 50 MW of compression power from either a gas turbine or an electric motor (not shown) to drive the compressor of the SMR liquefaction module. Each SMR liquefaction module can produce about 1.5 MTA of LNG for a total stream daily production of about 7.5 MTA of LNG for FLNG applications.

図4は、開示する態様によりFLNG400上にSMR液化モジュール又はトレイン406、408、410、412を有するHPCEモジュール404の配置を例示する図である。前処理された又は他に液化に適切な天然ガス402は、冷えた前処理ガスストリーム405を生成するようにHPCEモジュール404に向けることができる。HPCEモジュール404は、例えば、ガスタービン又は電気モータ(図示せず)のいずれかから圧縮電力の約50MWを受け取って、HPCEモジュール404内の1又は2以上の圧縮器を駆動することができる。冷えた前処理ガスは、4つの同一又はほぼ同一のSMR液化モジュール406、408、410、412の間に均等に分配することができる。各SMR液化モジュールは、ガスタービン又は電気モータ(図示せず)のいずれかから圧縮電力の約50MWを受け取って、それぞれのSMR液化モジュールの圧縮器を駆動することができる。各SMR液化モジュールは、FLNG用途に対するLNGの約7.6MTAの合計ストリーム1日生産に対してLNGの約1.9MTAを生産することができる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the arrangement of the SMR liquefaction module or the HPCE module 404 having trains 406, 408, 410, 412 on the FLNG 400 according to the disclosed embodiment. The pretreated or otherwise suitable natural gas 402 can be directed to the HPCE module 404 to produce a cold pretreated gas stream 405. The HPCE module 404 can receive, for example, about 50 MW of compressed power from either a gas turbine or an electric motor (not shown) to drive one or more compressors in the HPCE module 404. The cold pretreatment gas can be evenly distributed among the four identical or nearly identical SMR liquefaction modules 406, 408, 410, 412. Each SMR liquefaction module can receive about 50 MW of compression power from either a gas turbine or an electric motor (not shown) to drive the compressor of each SMR liquefaction module. Each SMR liquefaction module is capable of producing about 1.9 MTA of LNG for a total stream daily production of about 7.6 MTA of LNG for FLNG applications.

図5は、図4で言及したHPCEモジュール500の態様を例示する図である。不純物を除去するように前処理された又は他に液化に適切な天然ガスストリーム502は、第1の圧縮器504の中に供給されて第1の中間圧ガスストリーム506を形成する。第1の中間圧ガスストリーム506は、第1の中間圧ガスストリーム506が環境と熱を間接的に交換することによって冷却されて冷却された第1の中間圧ガスストリーム510を形成する第1の熱交換器508を通って流れることができる。第1の熱交換器508は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却された第1の中間圧ガスストリーム510は、第2の圧縮器512内で圧縮されて第2の中間圧ガスストリーム514を形成することができる。第2の中間圧ガスストリーム514は、第2の中間圧ガスストリーム514が環境と熱を間接的に交換することによって冷却されて冷却された第2の中間圧ガスストリーム518を形成する第2の熱交換器516を通って流れることができる。第2の熱交換器516は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却された第2の中間圧ガスストリーム518は、第3の圧縮器520内で圧縮されて高圧ガスストリーム522を形成することができる。高圧ガスストリーム522の圧力は、2,000psia(13,790kPA)よりも大きく、又はより好ましくは3,000psia(20,680kPA)よりも大きいとすることができる。高圧ガスストリーム522は、高圧ガスストリーム522が環境と熱を間接的に交換することによって冷却されて冷却された高圧ガスストリーム526を形成する第3の熱交換器524を通って流れることができる。第3の熱交換器524は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却された高圧ガスストリーム526は、圧縮器528内で膨張されて冷えた前処理ガスストリーム530を形成することができる。冷えた前処理ガスストリーム530の圧力は、3,000psia(20,680kPA)未満、又はより好ましくは2,000psia(13,790kPA)未満とすることができ、冷えた前処理ガスストリーム530の圧力は、冷却された高圧ガスストリーム526の圧力よりも小さくすることができる。一部の態様では、第3の圧縮器520は、線532によって示すように、専ら膨張器528によって生成されるシャフト電力によって駆動することができる。 FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of the HPCE module 500 referred to in FIG. The natural gas stream 502, pretreated to remove impurities or otherwise suitable for liquefaction, is fed into the first compressor 504 to form the first intermediate pressure gas stream 506. The first intermediate pressure gas stream 506 forms a first intermediate pressure gas stream 510 that is cooled and cooled by the first intermediate pressure gas stream 506 indirectly exchanging heat with the environment. It can flow through the heat exchanger 508. The first heat exchanger 508 can be an air-cooled heat exchanger or a water-cooled heat exchanger. The cooled first intermediate pressure gas stream 510 can then be compressed in the second compressor 512 to form a second intermediate pressure gas stream 514. The second intermediate pressure gas stream 514 forms a second intermediate pressure gas stream 518 that is cooled and cooled by the second intermediate pressure gas stream 514 exchanging heat indirectly with the environment. It can flow through the heat exchanger 516. The second heat exchanger 516 can be an air-cooled heat exchanger or a water-cooled heat exchanger. The cooled second intermediate pressure gas stream 518 can then be compressed in the third compressor 520 to form the high pressure gas stream 522. The pressure of the high pressure gas stream 522 can be greater than 2,000 psia (13,790 kPA), or more preferably greater than 3,000 psia (20,680 kPA). The high pressure gas stream 522 can flow through a third heat exchanger 524 that forms a cooled and cooled high pressure gas stream 526 as the high pressure gas stream 522 indirectly exchanges heat with the environment. The third heat exchanger 524 can be an air-cooled heat exchanger or a water-cooled heat exchanger. The cooled high pressure gas stream 526 can then form a pretreated gas stream 530 that has been expanded and cooled in the compressor 528. The pressure of the cold pretreatment gas stream 530 can be less than 3,000 psia (20,680 kPA), or more preferably less than 2,000 psia (13,790 kPA), and the pressure of the cold pretreatment gas stream 530 is , Can be less than the pressure of the cooled high pressure gas stream 526. In some embodiments, the third compressor 520 can be driven solely by the shaft power generated by the inflator 528, as indicated by wire 532.

図6は、供給ガス膨張器ベースのLNG液化工程600と組み合わせたHPCE工程601を例示する図である。天然ガスは処理され、存在する場合に水、重質炭化水素、及び酸性ガスのような不純物を除去して液化に適切な処理天然ガスストリーム602を生成することができる。処理天然ガスストリーム602は、再循環された冷媒ガスストリーム604と混合されて組合せストリーム606を形成することができる。組合せストリーム606は、組合せストリーム606が第1の圧縮器608内で圧縮されて中間圧ガスストリーム610を形成するHPCE工程601に向けることができる。中間圧ガスストリーム610は、中間圧ガスストリーム610が環境と熱を間接的に交換することによって冷却されて冷却された中間圧ガスストリーム614を形成する第1の熱交換器612を通って流れることができる。第1の熱交換器612は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却された中間圧ガスストリーム614は、第2の圧縮器616内で圧縮されて高圧ガスストリーム618を形成することができる。高圧ガスストリーム618の圧力は、2,000psia(13,790kPA)よりも大きく、又はより好ましくは3,000psia(20,680kPA)よりも大きいとすることができる。高圧ガスストリーム618は、高圧ガスストリーム618が環境と熱を間接的に交換することによって冷却されて冷却された高圧ガスストリーム618を形成する第2の熱交換器620を通って流れることができる。第2の熱交換器620は、空冷熱交換器又は水冷熱交換器とすることができる。次に、冷却された高圧ガスストリーム622は、HPCE膨張器624内で膨張されて冷えた前処理ガスストリーム626を形成することができる。冷えた前処理ガスストリーム626の圧力は、3,000psia(20,680kPA)未満、又はより好ましくは2,000psia(13,790kPA)未満であり、ここで、冷えた前処理ガスストリーム626の圧力は、冷却された高圧ガスストリーム622の圧力よりも小さい。一部の態様では、第2の圧縮器616は、破線628によって表すように、専ら膨張器624によって生成されるシャフト電力によって駆動することができる。 FIG. 6 is a diagram illustrating an HPCE step 601 combined with a supply gas expander-based LNG liquefaction step 600. Natural gas can be treated and, if present, impurities such as water, heavy hydrocarbons, and acid gases can be removed to produce a treated natural gas stream 602 suitable for liquefaction. The treated natural gas stream 602 can be mixed with the recirculated refrigerant gas stream 604 to form a combined stream 606. The combination stream 606 can be directed to the HPCE step 601 in which the combination stream 606 is compressed in the first compressor 608 to form an intermediate pressure gas stream 610. The intermediate pressure gas stream 610 flows through a first heat exchanger 612 that forms a cooled and cooled intermediate pressure gas stream 614 through which the intermediate pressure gas stream 610 exchanges heat indirectly with the environment. Can be done. The first heat exchanger 612 can be an air-cooled heat exchanger or a water-cooled heat exchanger. The cooled intermediate pressure gas stream 614 can then be compressed in the second compressor 616 to form the high pressure gas stream 618. The pressure of the high pressure gas stream 618 can be greater than 2,000 psia (13,790 kPA), or more preferably greater than 3,000 psia (20,680 kPA). The high pressure gas stream 618 can flow through a second heat exchanger 620 that forms a cooled and cooled high pressure gas stream 618 by the high pressure gas stream 618 indirectly exchanging heat with the environment. The second heat exchanger 620 can be an air-cooled heat exchanger or a water-cooled heat exchanger. The cooled high pressure gas stream 622 can then form a pretreated gas stream 626 that has been expanded and cooled in the HPCE inflator 624. The pressure of the cold pretreatment gas stream 626 is less than 3,000 psia (20,680 kPA), or more preferably less than 2,000 psia (13,790 kPA), where the pressure of the cold pretreatment gas stream 626 is , Less than the pressure of the cooled high pressure gas stream 622. In some embodiments, the second compressor 616 can be driven solely by the shaft power generated by the inflator 624, as represented by the dashed line 628.

図6に示すように、冷えた前処理ガスストリーム626は、HPCE工程601を離れて供給ガス膨張器ベースの工程600に向けられる。冷えた前処理ガスストリーム626は、第2の冷えた前処理ガスストリーム630、第1の冷媒ストリーム632、及び第2の冷媒ストリーム634に分離することができる。第1の冷媒ストリーム632は、第1の膨張器636において膨張されて第1の冷却ストリーム638を生成することができる。第1の冷却ストリーム638は、それが第2の冷えた前処理ガスストリーム630及び第2の冷媒ストリーム634と熱を交換してこのストリームを冷却する少なくとも1つの低温熱交換器640に入る。第1の冷却ストリーム638は、第1の温かいストリーム642として少なくとも1つの低温熱交換器640を出る。第2の冷媒ストリーム634は、少なくとも1つの低温熱交換器640において冷却された後に、第2の膨張器644において膨張されて2相ストリーム646を生成することができる。2相ストリーム646の圧力は、第1の冷却ストリーム638の圧力と同じにすることができ、又はそれよりも低くすることができる。2相ストリーム646は、第1の2相分離器648においてその蒸気成分とその液体成分に分離されて第2の冷却ストリーム650及び第2の加圧LNGストリーム652を形成することができる。第1の冷却ストリーム638の温度は、第2の冷却ストリーム650の温度よりも高い。第2の冷却ストリーム650は、それが第2の冷えた前処理ガスストリーム630及び第2の冷媒ストリーム634と熱を交換してこのストリームを冷却する少なくとも1つの低温熱交換器640に入る。第2の冷却ストリーム650は、第2の温かいストリーム642として少なくとも1つの熱交換器640を出る。第2の冷えた前処理天然ガスストリーム630は、第1の冷却ストリーム638及び第2の冷却ストリーム650と熱を交換して第1の加圧LNGストリーム656を生成する。第1の加圧LNGストリーム656は、少なくとも1つの熱交換器640を出た後に油圧タービン658において減圧することができる。第1の加圧LNGストリーム656は、第2の加圧LNGストリーム652と混合されて組合せ加圧LNGストリーム660を形成することができる。組合せ加圧LNGストリーム660は、組合せ加圧LNGストリーム660の圧力が低下する第2の2相分離器662に向けることができ、得られる2相ストリームは、エンドフラッシュガスストリーム664と製品LNGストリーム667に分離される。エンドフラッシュガスストリーム664は、第1の加圧LNGストリーム656を油圧タービン658に向ける前に、エンドフラッシュガス熱交換器668内で第1の加圧LNGストリーム656と熱を交換することができる。これに加えて、エンドフラッシュガスストリーム664は、少なくとも1つの低温熱交換器640に入り、第2の冷えた前処理ガスストリーム630及び第2の冷媒ストリーム634と熱を交換してこのストリームを冷却することができる。エンドフラッシュガスストリーム664は、第3の温かいストリーム670として少なくとも1つの熱交換器640を出る。第3の温かいストリーム670は、第1の再利用ガス圧縮器672内で圧縮することができ、第1の再循環熱交換器674内で環境と熱を交換して第1の再利用ガスストリーム676を形成することができる。第1の再利用ガスストリーム676は、第2の温かいストリーム654と組み合わせることができ、同時に、第2の再利用ガス圧縮器678内で圧縮することができ、第2の再循環熱交換器680内で環境と熱を交換して第2の再利用ガスストリーム682を形成することができる。第2の再利用ガスストリーム682は、第1の温かいストリーム642と組み合わせることができ、同時に、第3及び第4の再利用ガス圧縮器684、686内で圧縮することができ、第3の再循環熱交換器688内で環境と熱を交換して再循環冷媒ガスストリーム604を形成することができる。第3の再利用ガス圧縮器684は、破線690によって示すように、専ら第1の膨張器636によって生成されるシャフト電力によって駆動することができる。第4の再利用ガス圧縮器686は、破線692によって示すように、専ら第2の膨張器644によって生成されるシャフト電力によって駆動することができる。 As shown in FIG. 6, the chilled pretreatment gas stream 626 leaves HPCE step 601 and is directed to feed gas expander-based step 600. The chilled pretreatment gas stream 626 can be separated into a second chilled pretreatment gas stream 630, a first refrigerant stream 632, and a second refrigerant stream 634. The first refrigerant stream 632 can be expanded in the first inflator 636 to produce the first cooling stream 638. The first cooling stream 638 enters at least one cold heat exchanger 640, which cools this stream by exchanging heat with the second cold pretreatment gas stream 630 and the second refrigerant stream 634. The first cooling stream 638 exits at least one cold heat exchanger 640 as the first warm stream 642. The second refrigerant stream 634 can be cooled in at least one cold heat exchanger 640 and then expanded in the second expander 644 to produce a two-phase stream 646. The pressure of the two-phase stream 646 can be the same as or lower than the pressure of the first cooling stream 638. The two-phase stream 646 can be separated into its vapor component and its liquid component in the first two-phase separator 648 to form the second cooling stream 650 and the second pressurized LNG stream 652. The temperature of the first cooling stream 638 is higher than the temperature of the second cooling stream 650. The second cooling stream 650 enters at least one cold heat exchanger 640 in which it exchanges heat with the second cold pretreatment gas stream 630 and the second refrigerant stream 634 to cool this stream. The second cooling stream 650 exits at least one heat exchanger 640 as a second warm stream 642. The second cold pretreated natural gas stream 630 exchanges heat with the first cooling stream 638 and the second cooling stream 650 to produce a first pressurized LNG stream 656. The first pressurized LNG stream 656 can be depressurized in the hydraulic turbine 658 after exiting at least one heat exchanger 640. The first pressurized LNG stream 656 can be mixed with the second pressurized LNG stream 652 to form a combined pressurized LNG stream 660. The combined pressurized LNG stream 660 can be directed to a second two-phase separator 662 where the pressure of the combined pressurized LNG stream 660 is reduced, and the resulting two-phase stream is the end flush gas stream 664 and the product LNG stream 667. Is separated into. The end flush gas stream 664 can exchange heat with the first pressurized LNG stream 656 in the end flush gas heat exchanger 668 before directing the first pressurized LNG stream 656 to the hydraulic turbine 658. In addition to this, the end-flash gas stream 664 enters at least one cold heat exchanger 640 and exchanges heat with the second cold pretreatment gas stream 630 and the second refrigerant stream 634 to cool this stream. can do. The end flush gas stream 664 exits at least one heat exchanger 640 as a third warm stream 670. The third warm stream 670 can be compressed in the first recycled gas compressor 672 and exchanges heat with the environment in the first recirculating heat exchanger 674 to exchange heat with the first recycled gas stream. 676 can be formed. The first recycled gas stream 676 can be combined with the second warm stream 654 and at the same time be compressed in the second recycled gas compressor 678, the second recirculating heat exchanger 680. Within, heat can be exchanged with the environment to form a second recycled gas stream 682. The second recycled gas stream 682 can be combined with the first warm stream 642 and at the same time can be compressed in the third and fourth recycled gas compressors 684, 686 and the third recycled gas stream 682. The recirculating refrigerant gas stream 604 can be formed by exchanging heat with the environment in the circulating heat exchanger 688. The third recycled gas compressor 684 can be driven exclusively by the shaft power generated by the first inflator 636, as indicated by the dashed line 690. The fourth recycled gas compressor 686 can be driven exclusively by the shaft power generated by the second expander 644, as shown by the dashed line 692.

図7は、開示する態様によるLNGを生産する方法700を示している。ブロック702において、天然ガスストリームは、天然ガスの供給から提供することができる。ブロック704において、天然ガスストリームは、少なくとも2つの直列に配置された圧縮器内で少なくとも2,000psia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ことができる。ブロック706において、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ことができる。ブロック708において、冷却圧縮天然ガスストリームは、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームをそこまで圧縮する圧力よりも大きくない圧力まで少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張され、それによって冷えた天然ガスストリームを形成することができる。ブロック710において、冷えた天然ガスストリームを液化することができる。 FIG. 7 shows a method 700 for producing LNG according to the disclosed embodiment. At block 702, the natural gas stream can be provided from the supply of natural gas. At block 704, the natural gas stream can be compressed to a pressure of at least 2,000 psia in at least two series-arranged compressors to form a compressed natural gas stream. At block 706, the compressed natural gas stream can be cooled to form a cooled compressed natural gas stream. At block 708, the cooled compressed natural gas stream is at least one work-generated natural gas expansion to a pressure less than 3,000 psia and no greater than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream to that extent. It is inflated in the vessel, which allows it to form a chilled natural gas stream. At block 710, a cold natural gas stream can be liquefied.

開示した態様は、以下の付番された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、どのような数の変形も上記説明から考えられるので、全ての可能な態様の完全なリストと考えるべきではない。 The disclosed embodiments may include any combination of methods and systems shown in the numbered paragraphs below. This should not be considered a complete list of all possible embodiments, as any number of variants can be considered from the above description.

1.天然ガスの供給から天然ガスストリームを提供する段階と、少なくとも2つの直列に配置された圧縮器内で天然ガスストリームを少なくとも2,000psia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段階と、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形成する段階と、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームをそこまで圧縮する圧力よりも大きくない圧力まで少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で冷却圧縮天然ガスストリームを膨張させ、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)を生産する方法。 1. 1. The step of providing the natural gas stream from the supply of natural gas and the step of compressing the natural gas stream to a pressure of at least 2,000 psia in at least two series-arranged compressors to form a compressed natural gas stream. The stage of cooling the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream, and at least to a pressure less than 3,000 psia and no greater than the pressure at which at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream to that extent. Liquefied natural gas (LNG) that includes the steps of expanding a cooled compressed natural gas stream in a work-producing natural gas expander, thereby forming a chilled natural gas stream, and liquefying the chilled natural gas stream. How to produce.

2.冷えた天然ガスストリームを液化する段階は、1又は2以上の単一混合冷媒(SMR)液化トレイン内で行われる1項の方法。 2. 2. The step of liquefying a chilled natural gas stream is the method of paragraph 1 performed in one or more shingled refrigerant (SMR) liquefaction trains.

3.冷えた天然ガスストリームを液化する段階は、1又は2以上の膨張器ベースの液化モジュール内で行われる1項の方法。 3. 3. The step of liquefying a chilled natural gas stream is the method of paragraph 1 performed in one or more inflator-based liquefaction modules.

4.膨張器ベースの液化モジュールは、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュールである3項の方法。 4. The inflator-based liquefaction module is a nitrogen gas inflator-based liquefaction module according to the method of item 3.

5.膨張器ベースの液化モジュールは、供給ガス膨張器ベースの液化モジュールである3項の方法。 5. The inflator-based liquefaction module is a supply gas inflator-based liquefaction module according to the method of item 3.

6.供給ガス膨張器ベースの液化モジュールは、開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールである5項の方法。 6. The method of item 5 where the supply gas inflator-based liquefaction module is an open-loop supply gas inflator-based liquefaction module.

7.開ループ供給ガス膨張器ベースの工程の再循環冷媒ストリームは、圧縮段階前に天然ガスストリームと組み合わされる6項の方法。 7. The recirculating refrigerant stream in an open-loop feed gas expander-based process is a six-item method that is combined with a natural gas stream before the compression step.

8.冷えた天然ガスストリームは、第1の冷えた天然ガスストリームであり、方法が、第1の冷えた天然ガスストリームを第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離する段階を更に含む7項の方法。 8. The chilled natural gas stream is a first chilled natural gas stream, the method of which is a first chilled natural gas stream to a second chilled natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant. Item 7 method further including the step of separating into streams.

9.第1の温度を有する第1の冷却ストリームを供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から放出する段階と、第2の温度を有する第2の冷却ストリームを供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から放出する段階とを更に含み、第1の温度は第2の温度よりも高い7項の方法。 9. A first cooling stream having a first temperature is discharged from a warm-end inflator forming part of a gas inflator-based liquefaction module, and a second cooling stream having a second temperature is supplied. Item 7. The method of item 7, wherein the first temperature is higher than the second temperature, further including the step of discharging from the cold end expander forming a part of the inflator-based liquefaction module.

10.暖端膨張器内で第1の冷媒ストリームを膨張させて第1の冷却ストリームを生成する段階と、冷端膨張器内で第2の冷媒ストリームを膨張させて第2の冷却ストリームを生成する段階とを更に含む9項の方法。 10. A step of expanding the first refrigerant stream in the warm end expander to generate the first cooling stream and a step of expanding the second refrigerant stream in the cold end expander to generate the second cooling stream. The method of item 9 further including.

11.第1の温度を有する第1の冷却ストリームを供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器から放出する段階と、第2の温度を有する2相ストリームを供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器から放出する段階とを更に含み、第1の温度は、第2の温度よりも高い7項の方法。 11. A supply gas inflator with a step of discharging a first cooling stream having a first temperature from a warm-end inflator forming part of a supply gas inflator-based liquefaction module and a two-phase stream having a second temperature. Item 7. The method of item 7, wherein the first temperature is higher than the second temperature, further including the step of discharging from the cold end expander forming a part of the liquefaction module of the base.

12.暖端膨張器内で第1の冷媒ストリームを膨張させて第1の冷却ストリームを生成する段階と、冷端膨張器内で第2の冷媒ストリームを膨張させて2相ストリームを生成する段階とを更に含む11項の方法。 12. A step of expanding the first refrigerant stream in the warm end expander to generate a first cooling stream and a step of expanding the second refrigerant stream in the cold end expander to generate a two-phase stream. Item 11 method including further.

13.2相ストリームを第2の冷却ストリームと第1の加圧LNGストリームに分離する段階を更に含む11項の方法。 13. The method of paragraph 11 further comprising the step of separating the two-phase stream into a second cooling stream and a first pressurized LNG stream.

14.第1の冷却ストリームの圧力は、第2の冷却ストリームの圧力と同じか又は類似である9〜13項のいずれかの方法。 14. The method according to any one of 9 to 13, wherein the pressure of the first cooling stream is the same as or similar to the pressure of the second cooling stream.

15.第1の冷却ストリームの圧力は、第2の冷却ストリームの圧力よりも高い9〜13項のいずれかの方法。 15. The method according to any one of 9 to 13, wherein the pressure of the first cooling stream is higher than the pressure of the second cooling stream.

16.液化段階は、第1の冷却ストリーム及び第2の冷却ストリームと熱を交換することによって第2の冷えた天然ガスストリームを冷却して第2の加圧LNGストリームを形成する段階を含む9〜13項のいずれかの方法。 16. The liquefaction step includes a step of cooling the second cold natural gas stream by exchanging heat with the first cooling stream and the second cooling stream to form a second pressurized LNG stream 9-13. Any method of the section.

17.第2の加圧LNGストリームは、第2の加圧LNGストリームを膨張させる前に第1の加圧LNGストリームと混合される16項の方法。 17. Item 16. The method of item 16, wherein the second pressurized LNG stream is mixed with the first pressurized LNG stream before expanding the second pressurized LNG stream.

18.第2の加圧LNGストリームが少なくとも1段の圧力低下を受けるように第2の加圧LNGストリームの圧力を低減する段階と、減圧の第2の加圧LNGストリームをエンドフラッシュガスストリームとLNGストリームに分離する段階とを更に含む16項の方法。 18. The step of reducing the pressure of the second pressurized LNG stream so that the second pressurized LNG stream receives at least one step of pressure reduction, and the end flush gas stream and the LNG stream of the depressurized second pressurized LNG stream. The method of item 16 further comprising the step of separating into.

19.エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却する段階を更に含む18項の方法。 19. Item 18. The method of paragraph 18, further comprising the step of cooling a second pressurized LNG stream and a second cold natural gas stream using an end flush gas stream.

20.エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却した後にエンドフラッシュガスストリームを圧縮する段階と、1又は2以上の再循環冷媒ストリームと圧縮エンドフラッシュガスストリームを混合する段階とを更に含む19項の方法。 20. The step of compressing the end flush gas stream after cooling the second pressurized LNG stream and the second cold natural gas stream using the end flush gas stream, and one or more recirculated refrigerant streams and compression ends. 19. The method of paragraph 19, further comprising the step of mixing the flash gas stream.

21.エンドフラッシュガスストリームを使用して第2の加圧LNGストリーム及び第2の冷えた天然ガスストリームを冷却した後にエンドフラッシュガスストリームを圧縮する段階と、燃料として圧縮エンドフラッシュガスストリームを使用する段階とを更に含む19項の方法。 21. A step of compressing the endflash gas stream after cooling the second pressurized LNG stream and a second cold natural gas stream using the endflash gas stream, and a step of using the compressed endflash gas stream as fuel. The method of paragraph 19 further comprising.

22.少なくとも2つの圧縮器は、3,000psiaよりも大きい圧力まで天然ガスストリームを圧縮する1〜21項のいずれかの方法。 22. The method of any of paragraphs 1-21, wherein the at least two compressors compress the natural gas stream to a pressure greater than 3,000 psia.

23.天然ガス膨張器は、2,000psia未満の圧力まで冷却圧縮天然ガスストリームを膨張させる仕事生成膨張器である1〜22項のいずれかの方法。 23. The method of any of paragraphs 1 to 22, wherein the natural gas inflator is a work-generated inflator that expands a cooled compressed natural gas stream to a pressure of less than 2,000 psia.

24.天然ガス膨張器は、少なくとも1つの圧縮器に機械的に結合される1〜23項のいずれかの方法。 24. The method of any of items 1 to 23, wherein the natural gas expander is mechanically coupled to at least one compressor.

25.圧縮天然ガスストリームを冷却する段階は、環境と熱を交換する少なくとも1つの熱交換器内で圧縮天然ガスストリームを冷却する段階を含む1〜24項のいずれかの方法。 25. The method of any of items 1 to 24, wherein the step of cooling the compressed natural gas stream includes a step of cooling the compressed natural gas stream in at least one heat exchanger that exchanges heat with the environment.

26.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器のうちの1つは、天然ガス膨張器によって駆動される1〜25項のいずれかの方法。 26. One of at least two series-arranged compressors is any of the methods 1-25 driven by a natural gas inflator.

27.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器は、3つの直列に配置された圧縮器を含み、3つの直列に配置された圧縮器のうちの1つは、天然ガス膨張器によって駆動される1〜26項のいずれかの方法。 27. At least two series-arranged compressors include three series-arranged compressors, one of the three series-arranged compressors being driven by a natural gas inflator 1- Any method of paragraph 26.

28.浮遊式LNG構造体の上甲板上で圧縮する段階、冷却する段階、膨張させる段階、及び液化する段階を行う段階を更に含む1〜27項のいずれかの方法。 28. The method according to any one of Items 1 to 27, further comprising a step of compressing, cooling, expanding, and liquefying on the upper deck of the floating LNG structure.

29.圧縮する段階、冷却する段階、及び膨張させる段階は、浮遊式LNG構造体の上甲板上の単一モジュール内で行われる28項の方法。 29. 28. The method of compressing, cooling, and expanding is performed within a single module on the upper deck of a floating LNG structure.

30.2,000psiaよりも大きい圧力まで天然ガスストリームを圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリーム形成するように構成された冷却要素と、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームをそこまで圧縮する圧力よりも大きくない圧力まで冷却圧縮天然ガスストリームを膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインとを含む天然ガスの液化のための装置。 Compress the natural gas stream to a pressure greater than 30.2,000 psia, thereby cooling at least two series-arranged compressors configured to form the compressed natural gas stream and the compressed natural gas stream. Up to a pressure not greater than the pressure at which a cooling element configured to form a cooled compressed natural gas stream, and less than 3,000 psia and at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream to that extent. A liquefaction train configured to liquefy a cooled natural gas stream with at least one work-generating inflator configured to expand the cooled compressed natural gas stream thereby forming a cooled natural gas stream. Equipment for liquefaction of natural gas, including.

31.液化トレインは、単一混合冷媒(SMR)液化モジュール及び膨張器ベースの液化モジュールのうちの1つを含む30項の装置。 31. The liquefaction train is a thirty-item device that includes one of a single mixed refrigerant (SMR) liquefaction module and an expander-based liquefaction module.

32.膨張器ベースの液化モジュールは、窒素ガス膨張器ベースの液化モジュール及び供給ガス膨張器ベースの液化モジュールのうちの一方である31項の装置。 32. The inflator-based liquefaction module is one of a nitrogen gas inflator-based liquefaction module and a supply gas inflator-based liquefaction module, according to item 31.

33.供給ガス膨張器ベースの液化モジュールは、開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールである32項の装置。 33. The supply gas expander-based liquefaction module is the device of item 32, which is an open-loop supply gas expander-based liquefaction module.

34.天然ガスストリームが2又は3以上の直列に配置された圧縮器によって圧縮される前に天然ガスストリームと組み合わされた開ループ供給ガス膨張器ベースの工程の再循環冷媒ストリームを更に含み、冷えた天然ガスストリームは、第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離された第1の冷えた天然ガスストリームである33項の装置。 34. Cold natural, further containing a recirculated refrigerant stream in an open-loop feed gas expander-based process combined with the natural gas stream before the natural gas stream is compressed by two or more series-arranged compressors. Item 33, wherein the gas stream is a first cold natural gas stream separated into a second cold natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.

35.供給ガス膨張器ベースの液化モジュールは、第1の冷媒ストリームを膨張させてそこから放出される第1の温度を有する第1の冷却ストリームを形成するように構成された暖端膨張器と、第2の冷媒ストリームを膨張させてそこから放出される第2の温度を有する第2の冷却ストリーム及び2相ストリームのうちの一方を形成するように構成された冷端膨張器とを含み、第1の温度は、第2の温度よりも高い34項の装置。 35. The supply gas inflator-based liquefaction module comprises a warm-end inflator configured to expand a first refrigerant stream to form a first cooling stream having a first temperature discharged from it. The first includes a second cooling stream having a second temperature and a cold-end expander configured to form one of a two-phase stream that expands and discharges a second refrigerant stream. The temperature of the device of item 34, which is higher than the second temperature.

36.2相ストリームを第2の冷却ストリームと第1の加圧LNGストリームに分離する段階を更に含む35項の装置。 36.2 The apparatus of 35, further comprising the step of separating the two-phase stream into a second cooling stream and a first pressurized LNG stream.

37.第1の冷却ストリームの圧力は、第2の冷却ストリームの圧力と同じか又は類似であり、又は第2の冷却ストリームの圧力よりも高い35〜36項の装置。 37. 35. 36. The device in which the pressure of the first cooling stream is the same as or similar to the pressure of the second cooling stream, or higher than the pressure of the second cooling stream.

38.第1の冷却ストリーム及び第2の冷却ストリームと熱を交換することにより、第2の冷えた天然ガスストリームを冷却して第2の加圧LNGストリームを形成するように構成された熱交換器を更に含む35〜37項のいずれかの装置。 38. A heat exchanger configured to cool a second cold natural gas stream to form a second pressurized LNG stream by exchanging heat with a first cooling stream and a second cooling stream. The device according to any one of 35 to 37, which further includes.

39.少なくとも2つの圧縮器は、3,000psiaよりも大きい圧力まで天然ガスストリームを圧縮する30〜38項のいずれかの装置。 39. At least two compressors are devices of any of 30-38 that compress the natural gas stream to a pressure greater than 3,000 psia.

40.天然ガス膨張器は、冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させるように構成された仕事生成膨張器である30〜39項のいずれかの装置。 40. The device according to any one of 30 to 39, wherein the natural gas inflator is a work-generated inflator configured to inflate a cooled compressed natural gas stream to a pressure of less than 2,000 psia.

41.天然ガス膨張器は、少なくとも1つの圧縮器に機械的に結合される30〜40項のいずれかの装置。 41. A natural gas expander is any device of any of 30-40 that is mechanically coupled to at least one compressor.

42.冷却要素は、環境と熱を交換することによって圧縮天然ガスストリームを冷却するように構成された熱交換器を含む30〜41項のいずれかの装置。 42. The device of any of 30-41, wherein the cooling element comprises a heat exchanger configured to cool the compressed natural gas stream by exchanging heat with the environment.

43.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器のうちの1つは、天然ガス膨張器によって駆動される30〜42項のいずれかの装置。 43. One of at least two series-arranged compressors is any device of any of items 30-42 driven by a natural gas inflator.

44.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器は、3つの直列に配置された圧縮器を含み、3つの直列に配置された圧縮器のうちの1つは、天然ガス膨張器によって駆動される30〜43項のいずれかの装置。 44. At least two series-arranged compressors include three series-arranged compressors, one of the three series-arranged compressors being driven by a natural gas inflator 30- The device of any of item 43.

45.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、冷却要素、少なくとも1つの仕事生成膨張器、及び液化トレインは、浮遊式LNG構造体上に配置される30〜44項のいずれかの装置。 45. The apparatus of any of items 30-44, wherein the at least two series-arranged compressors, cooling elements, at least one work-generating inflator, and liquefaction train are arranged on a floating LNG structure.

46.少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、冷却要素、及び少なくとも1つの仕事生成膨張器は、浮遊式LNG構造体の上甲板上の単一モジュール内に配置される45項の装置。 46. A 45-item device in which at least two series-arranged compressors, cooling elements, and at least one work-generating inflator are arranged in a single module on the upper deck of a floating LNG structure.

47.2,000psiaよりも大きい圧力まで天然ガスストリームを圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、圧縮天然ガスストリームを冷却し、それ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構成された冷却要素と、3,000psia未満及び少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が天然ガスストリームをそこまで圧縮する圧力よりも大きくない圧力まで冷却圧縮天然ガスストリームを膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成膨張器と、冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化トレインとを含む浮遊式LNG構造体。 Cool the compressed natural gas stream with at least two series-arranged compressors configured to compress the natural gas stream to a pressure greater than 47.2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream. Pressure not greater than the pressure with which the cooling elements configured to form a cooled compressed natural gas stream thereby compressing the natural gas stream to less than 3,000 psia and at least two series-arranged compressors. With at least one work-generating inflator configured to expand the cooled compressed natural gas stream up to, thereby forming a cooled natural gas stream, and a liquefaction train configured to liquefy the cooled natural gas stream. Floating LNG structure containing.

以上は、本発明の開示の態様に関するものであるが、開示の他の及び更に別の態様は、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、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。 The above relates to aspects of the disclosure of the present invention, but other and yet other aspects of the disclosure can be devised without departing from its basic scope, the scope of which is the following claims. Determined by the range of.

Claims (21)

液化天然ガス(LNG)を生産する方法であって、
天然ガスの供給から天然ガスストリームを提供する段階と、
直列に配置された少なくとも2つの圧縮器内で、前記天然ガスストリームを少なくとも2,000psiaの第1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段階と、
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形成する段階と、
3,000psia未満であり、かつ前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記第1の圧力よりも大きくない第2の圧力まで、前記冷却圧縮天然ガスストリームを少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張させ、それによって第1の冷えた天然ガスストリームを形成する段階と、
前記第1の冷えた天然ガスストリームを第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離する段階と、
開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器内で前記第1の冷媒ストリームを膨張させて第1の冷却ストリームを生成する段階と、
前記開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する冷端膨張器内で前記第2の冷媒ストリームを膨張させて第2の冷却ストリームを生成する段階と、
第1の温度を有する前記第1の冷却ストリームを前記暖端膨張器から放出する段階と、
第2の温度を有する前記第2の冷却ストリームを前記冷端膨張器から放出する段階であって、前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い段階と、
前記開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュール内で、前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームとの熱交換により前記第2の冷えた天然ガスストリームを液化する段階と、を含み、
熱交換後の前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームを含む再循環冷媒ストリームが、前記圧縮する段階の前に前記天然ガスストリームと組み合わされる、
ことを特徴とする方法。
A method of producing liquefied natural gas (LNG)
The stage of providing a natural gas stream from the supply of natural gas,
A step of compressing the natural gas stream to a first pressure of at least 2,000 psia to form a compressed natural gas stream in at least two compressors arranged in series.
The stage of cooling the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream , and
At least the cooled compressed natural gas stream is compressed to a second pressure of less than 3,000 psia and not greater than the first pressure at which the at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. The stage of inflating in one work-producing natural gas inflator, thereby forming a first cold natural gas stream,
A step of separating the first cold natural gas stream into a second cold natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.
A step of expanding the first refrigerant stream to generate a first cooling stream in a warm-end expander that forms part of an open-loop supply gas expander-based liquefaction module.
A step of expanding the second refrigerant stream in a cold-end inflator forming part of the open-loop supply gas expander-based liquefaction module to generate a second cooling stream.
A step of releasing the first cooling stream having a first temperature from the warm end expander,
The second cooling stream having a second temperature comprising the steps of releasing from the cold end expander, the first temperature, a higher stage than the second temperature,
In the open-loop feed gas expander based liquefaction module, it comprises the steps of liquefying the second cold natural gas stream by heat exchange with the first cooling stream and the second cooling stream,
The recirculated refrigerant stream , including the first cooling stream and the second cooling stream after heat exchange, is combined with the natural gas stream prior to the compression step.
A method characterized by that.
液化天然ガス(LNG)を生産する方法であって、
天然ガスの供給から天然ガスストリームを提供する段階と、
直列に配置された少なくとも2つの圧縮器内で、前記天然ガスストリームを少なくとも2,000psiaの第1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段階と、
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形成する段階と、
3,000psia未満であり、かつ前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記第1の圧力よりも大きくない第2の圧力まで、前記冷却圧縮天然ガスストリームを少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器内で膨張させ、それによって第1の冷えた天然ガスストリームを形成する段階と、
前記第1の冷えた天然ガスストリームを第2の冷えた天然ガスストリーム、第1の冷媒ストリーム、及び第2の冷媒ストリームに分離する段階と、
開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する暖端膨張器内で前記第1の冷媒ストリームを膨張させて第1の冷却ストリームを生成する段階と、
前記開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールの一部を形成する前記冷端膨張器内で前記第2の冷媒ストリームを膨張させて2相ストリームを生成する段階と、
第1の温度を有する前記第1の冷却ストリームを前記暖端膨張器から放出する段階と、
前記2相ストリームを第2の冷却ストリーム及び第1の加圧LNGストリームに分離する段階と、
第2の温度を有する前記第2の冷却ストリームを前記冷端膨張器から放出する段階であって、前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い段階と、
前記開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュール内で、前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームとの熱交換により前記第2の冷えた天然ガスストリームを液化する段階と、を含み、
熱交換後の前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームを含む再循環冷媒ストリームが、前記圧縮する段階の前に前記天然ガスストリームと組み合わされる、
ことを特徴とする方法。
A method of producing liquefied natural gas (LNG)
The stage of providing a natural gas stream from the supply of natural gas,
A step of compressing the natural gas stream to a first pressure of at least 2,000 psia to form a compressed natural gas stream in at least two compressors arranged in series.
The stage of cooling the compressed natural gas stream to form a cooled compressed natural gas stream , and
At least the cooled compressed natural gas stream is compressed to a second pressure of less than 3,000 psia and not greater than the first pressure at which the at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. The stage of inflating in one work-producing natural gas inflator, thereby forming a first cold natural gas stream,
A step of separating the first cold natural gas stream into a second cold natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.
A step of expanding the first refrigerant stream to generate a first cooling stream in a warm-end expander that forms part of an open-loop supply gas expander-based liquefaction module.
A step of expanding the second refrigerant stream in the cold-end expander forming a part of the open-loop supply gas expander-based liquefaction module to generate a two-phase stream.
A step of releasing the first cooling stream having a first temperature from the warm end expander,
A step of separating the two-phase stream into a second cooling stream and a first pressurized LNG stream, and
The second cooling stream having a second temperature comprising the steps of releasing from the cold end expander, the first temperature, a higher stage than the second temperature,
In the open-loop feed gas expander based liquefaction module, it comprises the steps of liquefying the second cold natural gas stream by heat exchange with the first cooling stream and the second cooling stream,
The recirculated refrigerant stream, including the first cooling stream and the second cooling stream after heat exchange, is combined with the natural gas stream prior to the compression step.
A method characterized by that.
前記第1の冷却ストリームの圧力が、
前記第2の冷却ストリームの圧力と同じか又は類似であり、又は
前記第2の冷却ストリームの圧力よりも高い、
のうちの一方である、
請求項1又は2に記載の方法。
The pressure of the first cooling stream
Same or similar to or similar to the pressure of the second cooling stream, or higher than the pressure of the second cooling stream.
One of them,
The method according to claim 1 or 2 .
前記液化する段階は、前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームと熱を交換することにより、前記第2の冷えた天然ガスストリームを冷却して第2の加圧LNGストリームを形成する段階を含む、
請求項に記載の方法。
The liquefaction step cools the second cold natural gas stream by exchanging heat with the first cooling stream and the second cooling stream to form a second pressurized LNG stream. Including stages,
The method according to claim 2 .
前記第2の加圧LNGストリームは、該第2の加圧LNGストリームを膨張させる前に前記第1の加圧LNGストリームと混合される、
請求項に記載の方法。
The second pressurized LNG stream is mixed with the first pressurized LNG stream before expanding the second pressurized LNG stream.
The method according to claim 4 .
前記第2の加圧LNGストリームの圧力を該第2の加圧LNGストリームが少なくとも1つの段の圧力低下を受けるように低減する段階と、
前記減圧された第2の加圧LNGストリームをエンドフラッシュガスストリーム及びLNGストリームに分離する段階と、
前記エンドフラッシュガスストリームを使用して前記第2の加圧LNGストリーム及び前記第2の冷えた天然ガスストリームを冷却する段階と、を更に含む、
請求項4に記載の方法。
A step of reducing the pressure of the second pressurized LNG stream so that the second pressurized LNG stream receives a pressure drop of at least one stage.
A step of separating the decompressed second pressurized LNG stream into an end flush gas stream and an LNG stream, and
A step of cooling the second pressurized LNG stream and the second cold natural gas stream using the end flush gas stream further comprises.
The method according to claim 4.
前記エンドフラッシュガスストリームを使用して前記第2の加圧LNGストリーム及び前記第2の冷えた天然ガスストリームを冷却した後に、該エンドフラッシュガスストリームを圧縮し、圧縮エンドフラッシュガスストリームを前記再循環冷媒ストリームと混合する段階を更に含む、
請求項に記載の方法。
After cooling the second pressurized LNG stream and the second cold natural gas stream using the end flash gas stream, and compressing the end flash gas stream, wherein the compression end flash gas stream re Further including the step of mixing with the circulating refrigerant stream,
The method according to claim 6 .
前記エンドフラッシュガスストリームを使用して前記第2の加圧LNGストリーム及び前記第2の冷えた天然ガスストリームを冷却した後に、該エンドフラッシュガスストリームを圧縮して該圧縮エンドフラッシュガスストリームを燃料として使用する段階を更に含む、
請求項6に記載の方法。
After cooling the second pressurized LNG stream and the second cold natural gas stream using the end flush gas stream, the end flash gas stream is compressed and the compressed end flash gas stream is used as fuel. Including further steps to use,
The method according to claim 6.
前記少なくとも2つの圧縮器は、前記天然ガスストリームを3,000psiaよりも大きい圧力まで圧縮する、
請求項1ないしのいずれか1項に記載の方法。
The at least two compressors compress the natural gas stream to a pressure greater than 3,000 psia.
The method according to any one of claims 1 to 8 .
前記仕事生成天然ガス膨張器は、前記冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させるように構成されている
請求項1ないしのいずれか1項に記載の方法。
The work-generated natural gas expander is configured to expand the cooled compressed natural gas stream to a pressure of less than 2,000 psia.
The method according to any one of claims 1 to 9 .
前記仕事生成天然ガス膨張器は、少なくとも1つの圧縮器に機械的に結合される、
請求項1ないしのいずれか1項に記載の方法。
The work-producing natural gas expander is mechanically coupled to at least one compressor.
The method according to any one of claims 1 to 9 .
前記圧縮天然ガスストリームを冷却する段階は、環境と熱を交換する少なくとも1つの熱交換器内で該圧縮天然ガスストリームを冷却する段階を含む、
請求項1ないし11のいずれか1項に記載の方法。
The step of cooling the compressed natural gas stream includes a step of cooling the compressed natural gas stream in at least one heat exchanger that exchanges heat with the environment.
The method according to any one of claims 1 to 11 .
前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器のうちの1つが、前記仕事生成天然ガス膨張器によって駆動される、
請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法。
One of the at least two series-arranged compressors is driven by the work-producing natural gas expander.
The method according to any one of claims 1 to 12 .
浮遊式LNG構造体の上甲板上で前記圧縮する段階、冷却する段階、膨張させる段階、及び液化する段階を行う段階を更に含む、
請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
Further including a step of performing the compression step, a cooling step, an expansion step, and a liquefaction step on the upper deck of the floating LNG structure.
The method according to any one of claims 1 to 13 .
前記圧縮する段階、冷却する段階、及び膨張させる段階は、前記浮遊式LNG構造体の前記上甲板上の単一モジュール内で行われる、
請求項14に記載の方法。
The compressing, cooling, and expanding steps are performed within a single module on the upper deck of the floating LNG structure.
The method according to claim 14 .
天然ガスの液化のための装置であって、
天然ガスストリームを2,000psiaよりも大きい第1の圧力まで圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、
前記圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリーム形成するように構成された冷却要素と、
3,000psia未満及び前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記第1の圧力よりも大きくない第2の圧力まで前記冷却圧縮天然ガスストリームを膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器と、を備え、
前記冷えた天然ガスストリームは、第1の冷えた天然ガスストリームであり、
前記装置は、さらに、
前記第1の冷えた天然ガスストリームを、第2の冷えた天然ガスストリームと、第1の冷媒ストリームと、第2の冷媒ストリームとに分離するための手段と、
前記冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化のための設備と、を備え、
前記液化のための設備は、開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールを備え、
前記装置が、
前記天然ガスストリームが前記2又は3以上の直列に配置された圧縮器によって圧縮される前に該天然ガスストリームと組み合わされる前記開ループ供給ガス膨張器ベースの工程の再循環冷媒ストリームを更に備え、
前記開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールは、
前記第1の冷媒ストリームを膨張させて膨張器から放出される第1の温度を有する第1の冷却ストリームを形成するように構成された暖端膨張器と、
前記第2の冷媒ストリームを膨張させて膨張器から放出される第2の温度を有する第2の冷却ストリームを形成するように構成された冷端膨張器と、
前記第2の冷えた天然ガスストリームを、前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームとの熱交換により液化するように構成された第1の熱交換器と、を備え、
前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高く、
前記再循環冷媒ストリームは、熱交換した前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリーム含む、
ことを特徴とする装置。
A device for liquefaction of natural gas
At least two series-arranged compressors configured to compress the natural gas stream to a first pressure greater than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream.
A cooling element configured to cool the compressed natural gas stream and thereby form a cooled compressed natural gas stream.
The cooled compressed natural gas stream is expanded to a second pressure of less than 3,000 psia and not greater than the first pressure at which the at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. With at least one work-producing natural gas expander, configured to form a cold natural gas stream,
The chilled natural gas stream is the first chilled natural gas stream.
The device further
A means for separating the first chilled natural gas stream into a second chilled natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.
Provided with equipment for liquefaction, configured to liquefy the cold natural gas stream.
The equipment for liquefaction includes an open-loop supply gas expander-based liquefaction module.
The device
Further comprising a recirculating refrigerant stream in the open-loop feed gas expander-based process that is combined with the natural gas stream before it is compressed by the two or three or more series-arranged compressors.
The open-loop supply gas expander-based liquefaction module
A warm-end inflator configured to expand the first refrigerant stream to form a first cooling stream having a first temperature discharged from the inflator.
A cold-end inflator configured to inflate the second refrigerant stream to form a second cooling stream having a second temperature discharged from the inflator.
A first heat exchanger configured to liquefy the second cold natural gas stream by heat exchange with the first cooling stream and the second cooling stream .
The first temperature is rather higher than the second temperature,
The recirculated refrigerant stream includes the heat exchanged first cooling stream and the second cooling stream .
A device characterized by that.
天然ガスの液化のための装置であって、
天然ガスストリームを2,000psiaよりも大きい第1の圧力まで圧縮し、それによって圧縮天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも2つの直列に配置された圧縮器と、
前記圧縮天然ガスストリームを冷却し、それによって冷却圧縮天然ガスストリーム形成するように構成された冷却要素と、
3,000psia未満及び前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器が前記天然ガスストリームを圧縮する前記第1の圧力よりも大きくない第2の圧力まで前記冷却圧縮天然ガスストリームを膨張させ、それによって冷えた天然ガスストリームを形成するように構成された少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器と、を備え、
前記冷えた天然ガスストリームは、第1の冷えた天然ガスストリームであり、
前記装置は、さらに、
前記第1の冷えた天然ガスストリームを、第2の冷えた天然ガスストリームと、第1の冷媒ストリームと、第2の冷媒ストリームとに分離するための手段と、
前記冷えた天然ガスストリームを液化するように構成された液化のための設備と、を備え、
前記液化のための設備は、開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールを備え、
前記装置が、
前記天然ガスストリームが前記2又は3以上の直列に配置された圧縮器によって圧縮される前に該天然ガスストリームと組み合わされる前記開ループ供給ガス膨張器ベースの工程の再循環冷媒ストリームを更に備え、
前記開ループ供給ガス膨張器ベースの液化モジュールは、
前記第1の冷媒ストリームを膨張させて膨張器から放出される第1の温度を有する第1の冷却ストリームを形成するように構成された暖端膨張器と、
前記第2の冷媒ストリームを膨張させて膨張器から放出される第2の温度を有する2相ストリームを形成するように構成された冷端膨張器と、
前記2相ストリームを第2の冷却ストリーム及び第1の加圧LNGストリームに分離するように構成された分離器と、
前記第2の冷えた天然ガスストリームを、前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームとの熱交換により液化するように構成された第1の熱交換器と、
を備え、
前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い、
前記再循環冷媒ストリームは、熱交換した前記第1の冷却ストリーム及び前記第2の冷却ストリームを含む、
ことを特徴とする装置。
A device for liquefaction of natural gas
At least two series-arranged compressors configured to compress the natural gas stream to a first pressure greater than 2,000 psia, thereby forming a compressed natural gas stream.
A cooling element configured to cool the compressed natural gas stream and thereby form a cooled compressed natural gas stream.
The cooled compressed natural gas stream is expanded to a second pressure of less than 3,000 psia and not greater than the first pressure at which the at least two series-arranged compressors compress the natural gas stream. With at least one work-producing natural gas expander, configured to form a cold natural gas stream,
The chilled natural gas stream is the first chilled natural gas stream.
The device further
A means for separating the first cold natural gas stream into a second cold natural gas stream, a first refrigerant stream, and a second refrigerant stream.
Provided with equipment for liquefaction, configured to liquefy the cold natural gas stream.
The equipment for liquefaction includes an open-loop supply gas expander-based liquefaction module.
The device
Further comprising a recirculating refrigerant stream in the open-loop feed gas expander-based process that is combined with the natural gas stream before it is compressed by the two or more series-arranged compressors.
The open-loop supply gas expander-based liquefaction module
A warm-end inflator configured to expand the first refrigerant stream to form a first cooling stream having a first temperature discharged from the inflator.
A cold-end inflator configured to expand the second refrigerant stream to form a two-phase stream having a second temperature discharged from the inflator.
A separator configured to separate the two-phase stream into a second cooling stream and a first pressurized LNG stream.
A first heat exchanger configured to liquefy the second cold natural gas stream by heat exchange between the first cooling stream and the second cooling stream.
With
The first temperature is higher than the second temperature.
The recirculated refrigerant stream includes the heat exchanged first cooling stream and the second cooling stream.
A device characterized by that.
前記仕事生成天然ガス膨張器は、前記冷却圧縮天然ガスストリームを2,000psia未満の圧力まで膨張させるように構成されている
請求項16又は17に記載の装置。
The work produced natural gas inflator is configured the cooling compressed natural gas stream to inflate to a pressure of less than 2,000 psia,
The device according to claim 16 or 17 .
前記冷却要素は、環境と熱を交換することによって前記圧縮天然ガスストリームを冷却するように構成された第2の熱交換器を備えている、
請求項16ないし18のいずれか1項に記載の装置。
The cooling element comprises a second heat exchanger configured to cool the compressed natural gas stream by exchanging heat with the environment.
The apparatus according to any one of claims 16 to 18 .
前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、前記冷却要素、前記少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器、及び前記液化のための設備は、浮遊式LNG構造体上に配置されている、
請求項16ないし19のいずれか1項に記載の装置。
The at least two series-arranged compressors, the cooling element, the at least one work-producing natural gas expander, and the equipment for liquefaction are arranged on a floating LNG structure.
The apparatus according to any one of claims 16 to 19.
前記少なくとも2つの直列に配置された圧縮器、前記冷却要素、及び前記少なくとも1つの仕事生成天然ガス膨張器は、前記浮遊式LNG構造体の上甲板上の単一モジュール内に配置されている、
請求項20に記載の装置。
The at least two series-arranged compressors, the cooling element, and the at least one work-producing natural gas inflator are arranged in a single module on the upper deck of the floating LNG structure.
The device according to claim 20.
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