用于天然气的浮动码头侧液化的系统和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]1.发明领域
[0002]本文描述的本发明的实施方案涉及天然气液化领域。更具体但非限制地，本发明的一个或多个实施方案描述用于在浮动单元上的码头侧天然气液化的系统和方法。
[0003]2.相关领域的描述
[0004]天然气通常通过管道从其生产地输送到使用地。然而，大量的天然气有时可能在生产量远远超过需求量的某一地区或国家生产，并且例如，由于生产地与需求地被海洋或雨林隔开，所以通过管道将天然气输送到商业需求地可能是不可行的。如果没有有效的方式将天然气输送到商业需求地，可能会失去天然气货币化的机会。
[0005]天然气的液化有助于天然气的储存和输送。液化天然气(“LNG”)仅占据相同量气态天然气所占体积的约1/600。LNG是通过将天然气冷却到其沸点(大气压下-259° F)以下而产生的。LNG可储存在稍高于大气压力的低温容器中。通过提高LNG的温度，可以将其转变回到气体形式。
[0006]对天然气的需求刺激通过特殊的船只来运输LNG。可在天然气丰富的地方将出产的天然气液化，并以这种方式航运至海外最需要它的地方。通常，天然气通过一条或多条管道被集中到陆基液化设备。陆基液化设备和相关联的集输管道造价昂贵，可能会占用大面积的土地且需要花费几年的时间来获得许可并建造。因此，陆基设备并不最适于适应天然气供给地的变化或对小型或闲置的气体储备进行液化。另外，一旦在陆基设备处液化天然气，LNG就必须储存在大型陆基低温储存罐中，通过特殊的低温管道输送到终端设备，然后装载到配备有低温舱的船(这样的船可以被称作LNG运输工具或“LNGC”)上，这些组合起来会增加输送气体到其最终目的地的总体费用。
[0007]在某些情况下，在位于外海的水下气田中(例如在离最近的陆地100英里以外的地方)可以发现天然气储量。在这种情况下，已有人提出了在转塔式系泊或伸张式系泊到海底的、且位于外海中的井口上方的大型海上移动式平台上对天然气进行液化。这些浮动液化船的尺寸很大，通常从船尾到船首约450或500米，因为它们必须是完全集成的、独立的气体处理和LNG生产设备:所有气体处理、液化设备、冷却系统、冷凝水储存器以及废弃物储存器必须包括在船上(onboard)。这样的布置价格昂贵，原因在于设备的尺寸，在外海中工作的难度以及大量的海底基础结构要求，以便提取气体并将其传送到海上平台或船上以进行液化和输送。因此，这种海上的完全集成的方法用于位于海上的小型或闲置的天然气储备、位于近海的储备或陆上储备常常是不实用的或不经济的。
[0008]用于液化天然气的常规技术不太适用于位于海上的小型或闲置的天然气储备、位于近海的天然气储备或陆上天然气储备，因为它们不具有成本效益，并且进入市场缓慢。因此，需要用于天然气的浮动码头侧液化的系统和方法。
【发明内容】
[0009]本发明的一个或多个实施方案描述用于天然气的浮动码头侧液化的系统和方法。用于天然气的浮动码头侧液化的系统的说明性实施方案包括:位于靠近码头的陆上的天然气预处理设备陆上，其中所述陆上天然气预处理设备被配置为将管道质量气体处理成预处理后的天然气；系泊在所述码头的浮动液化单元，其中所述浮动液化单元还包括甲板上的天然气液化模块，以及甲板下方的用于储存产出的LNG的LNG储存罐；将所述陆上预处理设备连接到所述码头的管道，其中所述管道被配置为将预处理后的天然气输送到所述码头上；以及将所述管道流体连接到所述浮动液化单元的高压气体臂，其中所述气体臂被配置为将预处理后的天然气传送到所述浮动液化单元。在一些实施方案中，所述预处理后的天然气接近LNG的质量，并且所述浮动液化单元还包括船上的最终气体处理单元，所述最终气体处理单元被配置为在液化之前使所述接近LNG质量的天然气达到LNG质量。在一些实施方案中，所述陆上预处理设备还包括闭环冷却系统，所述闭环冷却系统被配置为冷却所述浮动液化单元上的装备。在某些实施方案中，所述系统还包括气体导管，所述气体导管被配置为将管道质量天然气输送至所述陆上预处理设备。在一些实施方案中，所述气体导管连接到陆上气体储备。
[0010]用于天然气的浮动码头侧液化的系统的说明性实施方案包括:系泊在海岛的浮动液化单元，其中所述浮动液化单元还包括甲板上的天然气液化模块，以及所述甲板下方的用于储存产出的LNG的LNG储存罐；设备位于靠近所述海岛的陆上的天然气预处理设备；至少部分地在水面下延伸的管道，并且其被配置为将来自所述陆上预处理设备的预处理后的天然气输送到所述码头；以及被配置为将管道质量天然气运送到所述陆上预处理设备的天然气导管。在一些实施方案中，所述管道至少部分地在所述海岛上。在一些实施方案中，低温刚性臂将所述浮动液化单元与LNG运输工具连接，并且其被配置为将LNG传送至所述LNG运输工具。在一些实施方案中，所述海岛位于小于65英尺深的水中。在一些实施方案中，所述陆上预处理设备还包括闭环冷却系统，所述闭环冷却系统被配置为冷却所述浮动液化单元上的装备。
[0011]用于天然气的浮动码头侧液化的方法的说明性实施方案包括:在靠近码头的陆上预处理设备处对天然气进行预处理以用于船上液化；通过管道将所述预处理后的天然气从所述陆上预处理设备输送到系泊于所述码头的浮动液化单元；在所述浮动液化单元上将天然气进行液化以形成LNG ;在所述浮动液化单元上储存LNG ;并将LNG从所述浮动液化单元传送到接收LNG的运输工具以输送到使用位置。在一些实施方案中，在所述浮动液化单元上每年液化高达约五百万吨的天然气。在一些实施方案中，采用并排式船对船传送的方式将LNG从所述浮动液化单元传送到接收LNG的运输工具。在一些实施方案中，所述浮动液化单元将系泊缆绳系在位于陆上的固定粧(deadman anchor)而停泊于所述码头。在一些实施方案中，所述方法还包括在造船厂完成所述浮动液化单元的建造并且将完全建造好的单元从所述造船厂运输到所述码头的步骤。在一些实施方案中，所述码头是海岛，并且所述天然气被输送到至少部分位于水面下且至少部分位于所述海岛上的浮动液化单元。在一些实施方案中，所述方法还包括使用岸基的水来冷却所述浮动液化单元上的液化系统的步骤。
[0012]在其它实施方案中，可将具体实施方案的特征与其它实施方案的特征相结合。例如，一个实施方案的特征可与任一其它实施方案的特征相结合。在其它实施方案中，可将附加特征添加至本文所述的具体实施方案中。
【附图说明】
[0013]通过下面结合以下附图一起给出的对本发明的更具体的描述，本发明的说明性实施方案的上述及其它的方面、特征和优点将变得更加明显，其中:
[0014]图1A示出了说明性实施方案的浮动液化单元的侧面示意图。
[0015]图1B示出了说明性实施方案的浮动液化单元的甲板的平面示意图。
[0016]图1C示出了说明性实施方案的浮动液化单元的船体和LNG储存罐布置的平面示意图。
[0017]图2A示出了说明性实施方案的用于天然气的陆上预处理和浮动码头侧液化的系统的示意图。
[0018]图2B示出了说明性实施方案的用于天然气的陆上预处理和浮动码头侧液化的系统的示意图。
[0019]图3是示出说明性实施方案的天然气的陆上预处理和浮动码头侧液化的示例性方法的流程图。
[0020]虽然本发明容许各种修改和替代形式，但是本发明的具体实施方案是通过附图中的实例的方式示出，并且可以在本文中详细描述。所述附图可能未按比例绘制。然而，应当理解的是附图及其详细说明不意图将本发明限制为所公开的具体形式，正相反，本发明将涵盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。
【具体实施方式】
[0021]现在将描述用于天然气的浮动码头侧液化的系统和方法。在下面的示例性描述中，阐述多种具体细节，以便对本发明的实施方案提供更全面的理解。然而，对于本领域普通技术人员将明显的是，可以在不结合本文中所描述的具体细节的所有方面的情况下实践本发明。在其它情况下，没有详细描述对本领域普通技术人员来说众所周知的具体特征、数量或测量值，以免模糊本发明。读者应该注意，尽管本文中阐述本发明的示例，但是权利要求及其任何等同物的全部范围限定了本发明的界限和范围。
[0022]除非上下文明确另有指示，否则在说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the) ”包括复数指示物。因此，例如，提及液化模块包