在储存液氮的LNG运输工具上的天然气液化的方法技术

生产液化天然气(LNG)的方法。将天然气料流输送到液化船。在液化船上使用至少一个热交换器液化天然气料流，所述至少一个热交换器在天然气料流与液氮料流之间交换热量以至少部分蒸发液化氮料流，由此形成温热的氮气料流，和包含LNG的至少部分冷凝的天然气料流。液化船包括至少一个仅储存液氮的罐和至少一个仅储存LNG的罐。

Liquefaction of natural gas on LNG conveyance for liquid nitrogen storage

A method for the production of liquefied natural gas (LNG). The natural gas flow is transported to the liquefied ship. At least one heat exchanger is used to liquefy natural gas flow on a liquefied vessel, and at least one heat exchanger can exchange heat between natural gas flow and liquid nitrogen flow to at least partially vaporize the liquefied nitrogen flow, thereby forming a warm nitrogen flow, and a natural gas flow containing at least part of the cold condensate of the LNG. The liquefied vessel includes at least one tank for storing liquid nitrogen and at least one tank for storing only LNG.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在储存液氮的LNG运输工具上的天然气液化的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年12月14日提交的标题为METHODOFNATURALGASLIQUEFACTIONONLNGCARRIERSSTORINGLIQUIDNITROGEN的美国临时专利申请62/266,983的权益，其全部内容通过引用并入本文。本申请与以下专利申请有关：标题为“MethodandSystemforSeparatingNitrogenfromLiquefiedNaturalGasUsingLiquefiedNitrogen”的美国临时专利申请No.62/266,976；标题为“Expander-BasedLNGProductionProcessesEnhancedWithLiquidNitrogen”的美国临时专利申请No.62/266,979；和标题为“Pre-CoolingofNaturalGasbyHighPressureCompressionandExpansion”的美国临时专利申请No.62/622,985，均具有共同的专利技术人和受让人并且与本申请在同一日期提交，其公开的内容通过引用整体并入本文。背景公开领域本公开一般性地涉及天然气液化以形成液化天然气(LNG)的领域。更具体地，本公开涉及从海上和/或偏远天然气源生产和转移LNG。相关技术的描述该部分意在介绍可能与本公开相关的本领域的各个方面。该讨论意在提供有助于更好地理解本公开的特定方面的框架。因此，应当理解，该部分应该从这个角度来阅读，而不一定作为对现有技术的承认。LNG是快速增长的将天然气从天然气供应充足的地点供应到对天然气具有强烈需求的远离地点的手段。常规LNG循环包括：a)初始处理天然气资源以去除污染物，例如水，硫化合物和二氧化碳；b)通过各种可能的方法(包括自制冷，外部制冷，贫油等)分离一些较重质的烃气体，如丙烷，丁烷，戊烷等；c)基本上通过外部制冷来制冷天然气以在处于或接近大气压力和约-160℃下形成液化天然气；d)在设计用于该目的的船舶或油轮中将LNG产品运输到销售地点；和e)在再气化厂将LNG再加压和再气化成可分配给天然气消费者的加压的天然气。常规LNG循环的步骤(c)通常需要使用通常由大型燃气涡轮机驱动器提供动力的大型制冷压缩机，所述大型燃气涡轮机驱动器排放大量碳和其他排放物。作为液化厂的一部分，需要数十亿美元的大量资本投资和大规模的基础设施。常规LNG循环的步骤(e)通常包括使用低温泵将LNG再加压至所需的压力，然后通过经由中间流体但最终与海水交换热量或通过燃烧一部分天然气以加热并蒸发LNG而使LNG再气化成加压的天然气。通常，可用的低温LNG的有效能未被利用。相对较新的LNG生产技术被称为浮动式LNG(FLNG)。FLNG技术涉及在浮动结构(例如驳船或船舶)上建造气体处理和液化设施。FLNG是在建造通往岸边的天然气管道在经济上不可行的情况下用于海上搁浅天然气货币化的技术方案。FLNG也越来越多地被考虑用于位于偏远、环境敏感和/或政治上具有挑战性的地区的陆上和近岸天然气田。与常规的陆上LNG相比，该技术具有一定的优势，因为它在生产现场具有较低的环境占地面积。由于大部分LNG设施是在造船厂以较低的人工费率和降低的执行风险建造的，因此该技术还可以更快地和以更低的成本交付项目。尽管FLNG与常规陆上LNG相比具有若干优势，但在该技术的应用方面仍存在重大技术挑战。例如，FLNG结构必须在通常小于陆上LNG厂可用面积四分之一的面积内提供相同水平的气体处理和液化。因此，需要开发减少FLNG厂占地面积，同时保持液化设施的能力以降低整体项目成本的技术。减少占地面积的一个有前途的手段是改变FLNG厂中使用的液化技术。已知的液化技术包括单一混合制冷剂(SMR)工艺，双重混合制冷剂(DMR)工艺和基于膨胀器的(或膨胀)工艺。基于膨胀器的工艺具有几种优势，使其非常适用于FLNG项目。最显著的优势在于该技术在不需要外部烃制冷剂的情况下提供液化。去除液体烃制冷剂库存(如丙烷储存)显著降低了对FLNG项目特别严重的安全问题。与混合制冷剂工艺相比基于膨胀器的工艺的另外优势在于基于膨胀器的工艺对海上运动不太敏感，因为主要的制冷剂大部分保持处于气相。虽然基于膨胀器的工艺具有其优点，但是已经证明将该技术应用于LNG产量超过200万吨/年(MTA)的FLNG项目比使用混合制冷剂工艺不那么具有吸引力。已知的基于膨胀器的工艺机组(train)的生产能力通常小于1.5MTA。相比之下，混合制冷剂工艺机组(例如丙烷预冷工艺或双重混合制冷剂工艺)可具有大于5MTA的机组生产能力。基于膨胀器的工艺机组的尺寸是有限的，因为其制冷剂在整个工艺中大部分保持处于蒸气状态，并且制冷剂通过其显热吸收能量。由于这些原因，在整个工艺中制冷剂体积流速是大的，并且热交换器和管道的尺寸成比例地大于混合制冷剂工艺中使用的那些。此外，压缩扩展器马力大小的限制导致随着基于膨胀器的工艺机组的生产能力增加的并联旋转机械。如果允许多个基于膨胀器的机组，则可以使得使用基于膨胀器的工艺的FLNG项目的生产率可以大于2MTA。例如，对于6MTA的FLNG项目，六个或更多个并联的基于膨胀器的工艺机组可以足以实现所需的产量。然而，使用多个膨胀器机组时，设备数量、复杂性和成本都会增加。此外，如果基于膨胀器的工艺需要多个机组，而混合制冷剂工艺可以用一个或两个机组获得所需的生产率，则与混合制冷剂工艺相比基于膨胀器的工艺的假定的工艺简单性开始被质疑。由于这些原因，需要开发这样的FLNG液化工艺，其具有基于膨胀器的工艺的优点，同时实现高LNG生产能力。还需要开发FLNG技术方案，其更能够应对船运动对气体处理和LNG装载与卸载所带来的挑战。一旦生产LNG，它必须移送到市场上，通常在LNG船舶中。对于陆上LNG设施，LNG向船舶的转移是在遮蔽水域中进行的，例如在港口或从处于较温和的环境条件中的泊位进行。FLNG通常需要将LNG转移到更开放的水域中。在开放水域中，LNG转移到商用LNG船舶的设计方案变得更加有限和昂贵。此外，相对于FLNG设施油轮的海上作业可能会变得更加复杂，例如油轮的开放水域停泊，无论是串联还是并排停泊。随着设计针对的海洋条件变得更加严峻，设计选项变得更加有限，并且通常更昂贵。出于这些原因，还需要开发FLNG技术方案，其能够更好地应对在更具挑战性的海洋或海洋气象(metocean)条件下的LNG转移。授予Mandrin的美国专利NO.5,025,860公开了FLNG技术，其中使用浮动生产单元(FPU)生产和处理天然气。经处理的天然气在FPU上被压缩以形成高压天然气。高压天然气经由高压管道输送到液化船，在其中气体可以通过与海水间接热交换而被冷却或另外冷却。高压天然气通过天然气在液化船上的膨胀被冷却并部分冷凝成LNG。LNG储存在液化船内的罐中。未经冷凝的天然气经由返回低压气体管道返回到FPU。由于在液化船上没有燃气涡轮机、压缩机或其他制冷剂系统，因此Mandrin的公开具有液化船上的最少量工艺设备的优点。然而，Mandrin具有限制其应用的显著缺点。例如，由于天然气的液化显著依赖于自动制冷，所以与使用一个或多个制冷剂料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生产液化天然气(LNG)的方法，包括：将天然气料流输送到液化船；使用至少一个热交换器在液化船上液化天然气料流，所述至少一个热交换器在天然气料流和液氮料流之间交换热量以至少部分蒸发液化氮料流，以由此形成温热的氮气料流和包含LNG的至少部分冷凝的天然气料流；其中所述液化船包括至少一个仅储存液氮的罐和至少一个仅储存LNG的罐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.14 US 62/266,9831.生产液化天然气(LNG)的方法，包括：将天然气料流输送到液化船；使用至少一个热交换器在液化船上液化天然气料流，所述至少一个热交换器在天然气料流和液氮料流之间交换热量以至少部分蒸发液化氮料流，以由此形成温热的氮气料流和包含LNG的至少部分冷凝的天然气料流；其中所述液化船包括至少一个仅储存液氮的罐和至少一个仅储存LNG的罐。2.权利要求1的方法，还包括：从浮动生产单元(FPU)船获得天然气料流，该浮动生产单元(FPU)船从储层生产天然气并处理所生产的天然气以在将天然气料流输送到液化船之前从其中去除水、重质烃和酸性气体中的至少一种。3.权利要求2的方法，还包括：将温热的氮气料流输送到FPU船；和在FPU船上的工艺中使用温热的氮气料流。4.权利要求3的方法，还包括：在FPU上压缩温热的氮气料流；和将压缩的温热的氮气料流注入储层以维持压力。5.权利要求1-4中的任一项的方法，还包括：降低温热的氮气料流的压力以产生至少一个另外冷却的氮气料流；和在所述至少一个另外冷却的氮气料流与所述天然气料流之间交换热量以形成另外的温热的氮气料流。6.权利要求5的方法，其中使用至少一个膨胀器设备降低所述温热的氮气料流的压力。7.权利要求6的方法，还包括从连接到所述至少一个膨胀器设备的至少一个发电机产生电功率。8.权利要求5至7中任一项的方法，其中所述至少一个另外冷却的氮气料流与所述天然气料流交换热量以形成温热的氮气料流。9.权利要求1-8中任一项的方法，还包括：经由配置为连接、断开连接和重新连接至液化船的系泊浮动可拆卸转塔将天然气料流输送到液化船。10.权利要求9的方法，还包括在所述天然气料流被液化的同时在出口终端处停靠所述液化船。11.权利要求9的方法，其中单个液化船用于在出口终端处的LNG生产和储存，并且所述方法还包括：在进口终端处储存LNG，并使用多于一个LNG运输工具、液氮运输工具和两用运输工具将LNG输送到进口终端。12.权利要求1-11中任一项的方法，还包括：经由连接至陆上气体管道的装载臂将天然气料流输送到液化船，所述装载臂被配置为连接、断开连接和重新连接至液化船。13.权利要求12的方法，还包括：经由配置为连接、断开连接和重新连接至液化船的低温液体装载臂将液氮从分离容器输送到液化船，液氮料流包含输送的液氮。14.权利要求12的方法，还包括：经由配置为连接、断开连接和重新连接至液化船的低温液体装载臂将LNG从液化船输送到分离容器。15.权利要求1-14中的任一项的方法，还包括：在LNG进口终端处使用来自LNG气化的可用有效能来液化氮气，由此形成液氮料流中的液化氮。16.权利要求1-15中任一项的方法，还包括：在将天然气料流输送到液化船之前将天然气料流冷却至不低于约-40℃的温度。17.权利要求1-16中的任一项的方法，还包括：从陆上设施获得天然...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·小皮埃尔，D·J·维克多利，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US