专利名称：天然气液化核心模块，包括天然气液化核心模块的工厂及相关方法
技术领域：
本发明一般来讲涉及气体的压缩和液化，更具体地讲，涉及通过使用核心模块的 模块化天然气液化厂将诸如天然气的气体部分液化。
背景技术：
天然气是如汽油和柴油的燃烧燃料的已知替代品。为了克服汽油和柴油的各种缺 点，包括生产成本和由其使用所产生的后续排放，已进行了大量的努力来开发作为替代燃 烧燃料的天然气。正如本领域中所知，天然气是比其它燃烧燃料更清洁的燃烧燃料。此外， 认为天然气比汽油或柴油更安全，因为天然气会在空气中上升并分散，而不是沉降。为了用作替代燃烧燃料，天然气(本文中也称为“原料气”)通常被转化成压缩天 然气(CNG)或液化(或液态)天然气(LNG)，以便所述燃料在使用之前的存储和运输。按照 惯例，天然气液化的两个已知的基本循环称为“级联循环”和“膨胀循环”。简单地说，级联循环由一系列与原料气的热交换组成，每次交换的温度依次降低， 直到液化完成为止。制冷程度是用不同的制冷剂获得或用相同制冷剂在不同蒸发压力下获 得。级联循环被认为可非常有效地生产LNG，因为操作成本相对较低。然而，操作效率往往 被与昂贵的热交换和制冷剂系统相关的压缩设备相关的相对高的投资成本所抵消。此外， 在物理空间有限的情况下，合并了此系统的液化厂可能不切实际，因为在级联系统中使用 的物理组件是相对较大的。在膨胀循环中，气体通常被压缩至选定的压力，冷却，并随后使其通过膨胀涡轮膨 胀，从而产生功并降低原料气的温度。随后将所述低温原料气进行热交换以实现所述原料 气的液化。按照惯例，在天然气液化中此循环已被视为不可行，因为没有允许处理天然气中 存在的例如水和二氧化碳的一些组分的条件，所述组分会在换热器中遇到的温度下凝固。此外，为了使惯用系统的操作成本低效率高，通常大规模地建造此类系统以处理 大体积的天然气。结果，所建造的设施较少，使得更难以向液化厂或设施提供未净化气(raw gas)并且使液化产物的分配成为问题。大规模设施的另一个主要问题是与之相关的资金和 操作费用。例如，惯用的大规模液化厂，即每天生产大约70，000加仑LNG的液化厂，在资金 支出方面可能花费1630至2450万美元或更多。大设施的另一个问题是与存储预备将来使用和/或运输的大量燃料相关的成本。 不仅有与建造大的存储设施相关的成本，而且还有与之相关的效率问题，因为存储的LNG 倾向于随时间升温并汽化，造成LNG燃料产品的损失。此外，当存储较大量的LNG燃料产品 时，安全性可能成为问题。为了解决上述问题，已设计出试图较小规模地从原料气生产LNG或CNG的各种系统，旨在尽力解决长期存储问题以及减少与天然气的液化和/或压缩相关的资金和操作费用。例如，已设计出在减压站生产LNG的小规模LNG厂，其中使用来自相对高压的传输 管的气体来生产LNG并将来自所述液化工艺的尾气导入单个低压下游传输管。然而，此类 工厂可能仅适于在上游和下游传输管之间具有相对高的压差的减压站，或可能在具有相对 低的压降的减压站效率低下。鉴于此，使用现有的LNG厂在某些现有的减压站生产LNG是不 切实际的。此外，对于较小的市场来说，设计、工程策划和制造用于各种天然气源位置(所 述位置可能各自提供了处在不同气体条件，如处在各种温度和压力下的NG)的LNG厂的成 本可能使LNG厂的建造变得不切实际。此外，因为如住宅用气或工业用气的许多天然气源被认为是相对“脏的”，所以对 提供“清洁的”或“预先净化的”气体的需求实际上是对在液化工艺之前实施昂贵的、通常 复杂的过滤和净化系统的需求。此需求直接增加了建造和操作此类液化厂或设施的费用和 复杂性。鉴于本领域中的不足，有利的是提供一种有效地(如小规模地)生产液化天然气 的方法以及实现此方法的工厂。更具体地讲，有利的是提供从处于各种水平的入口压力和 入口温度下的相对“脏的”或“未净化的”天然气源和来自所述工厂的返回天然气源生产液 化天然气的系统。出于效率考虑，此系统或方法可包括与所述液化循环整合的各种清洁循 环。此外，对所述方法和工厂来说，有利的是可易于使用可利用的运输资源经公共道路和高 速公路运输到其它地理位置。对所述方法和工厂来说，有利的是能够在各种地理位置操作 而基本上不改变所述方法和工厂的装置。此外，有利的是提供用于天然气液化的工厂，其建造和操作相对廉价且很少需要 或不需要操作者监管。有利的是提供用于天然气液化的工厂，其具有以基本上标准化的方式来操作地连 接的基本上标准化的组件的核心模块，并且适用于多种场地条件而对所述核心模块进行的 内部修改极少或不进行内部修改。此外，有利的是提供这种工厂，其可易于运输并且可位于居民社区内或附近的现 有天然气源处并进行操作，从而提供消费者获取LNG燃料的便利性。
发明内容
在一些实施方案中，天然气液化的方法可包括用第一核心模块液化来自第一天然 气源的天然气，和用与所述第一核心模块基本上相同的至少一个第二核心模块液化来自气 体性质不同于所述第一天然气源的气体性质的至少一个第二天然气源的天然气。在其它实施方案中，设计天然气液化厂的方法可包括使用被配置用来在不依赖场 地的预定输入条件下接收源气体，在不依赖场地的预定出口条件下排出尾气并液化天然气 的核心模块的预先配置的核心模块设计。所述方法可进一步包括设计被配置用来在固定的 预定输入条件下从特定的天然气源向所述核心模块提供源气体的场地特定的进口模块，和 设计被配置用来在预定尾气出口条件下从所述核心模块向特定的尾气流输送尾气的场地 特定的出口模块。在其它实施方案中，分配液态天然气的方法可包括向多个气态天然气源位置提供多个基本上相同的核心模块。所述方法可进ー步包括用所述多个基本上相同的核心模块液 化来自所述多个气态天然气源的每个气源的气态天然气的至少一部分以在所述多个气态 天然气源位置的每个位置处提供液态天然气。在其它实施方案中，天然气液化的方法可包括在单个场地用多个基本上相同的核 心模块液化气态天然气。在其它实施方案中，模块化天然气液化厂可包括核心模块、进ロ模块和出口模块。 所述核心模块可包括被配置用来在不依赖场地的预定压力和温度下接收气态天然气的处 理天然气进ロ、液态天然气出口和被配置用来在不依赖场地的预定压力和温度下排出尾气 的尾气出ロ。所述进ロ模块可包括被配置用来在场地特定的天然气源的温度和压カ下接收 气态天然气的天然气源进ロ ；和被配置用来在所述不依赖场地的预定压力和温度下向所述 核心模块的处理天然气进ロ输送气态天然气的处理天然气出口。最后，所述出口模块可包 括被配置用来在所述不依赖场地的预定压力和温度下接收来自所述核心模块的尾气出口 的尾气的尾气进ロ ；和被配置用来在场地特定的压カ和温度下向场地特定的位置输送所述 尾气的处理尾气出口。
在阅读以下发明详述并參考所述附图之后，本发明的上述和其它优点将变得显而 易见。图1是根据本发明的一个实施方案的用于液化厂的核心模块的总体示意图。图2是描绘用于根据本发明的实施方案的模块化类型的液化厂的场地的流程图， 所述场地具有供气管道和尾气管道。图3是描绘另ー个具有单个供气管道的场地的流程图，所述供气管道可用来向根 据本发明的实施方案的模块化类型的液化厂供应气体并接收来自根据本发明的实施方案 的模块化类型的液化厂的尾气。
具体实施例方式模块化类型的液化厂具有的核心模块设计可用于各种场地条件，所述液化厂可容 易运输到场地位置，并且可容易使用所述场地位置中的常用的、基本上标准化的组件来制 造以便能够在多种场地位置和条件下使用而基本上无需修改。图1中说明的是根据本发明的一个实施方案的用于天然气(NG)液化的核心模块2 的总体示意图。核心模块2可包括连接分流器6的主气进ロ 4和连接混合器10的主气出 ロ 8。エ艺流12、冷却流14和传送促动气流(transfer motive gas stream)16可来源于 主气进ロ 4的分流器6，冷却流14以及尾气流沈、30可在混合器10中混合并通过主气出ロ 8导出核心模块2。如图1所示，エ艺流12可从分流器6被引导通过NG进ロ32，井随后被弓I导通过主 换热器34和膨胀阀36。随后エ艺流12可被引导通过气液分离罐38、周转罐40、水力旋流 器42和过滤器44。最后，エ艺流12可被引导通过分流器46、阀48、储罐50和液态天然气 (LNG)出口 52。如图1进ー步展示，冷却流14可从分流器6被引导通过冷却液进ロ54，井随后被引导通过涡轮压缩机56、环境换热器58、主换热器34、涡轮膨胀机60，并且最后通过冷却液 出口 62并进入混合器10。此外，传送促动气流16可从分流器6被引导通过传送流体进口 64，并随后通过膨胀阀66被引导到周转罐40。在其它实施方案中，传送促动气流16可来源 于核心模块2的其它合适的位置。任选地，传送促动气流16也可被引导通过主换热器34。第一尾气流30可包括来自核心模块2的气流的组合。例如，如图1所示，第一尾 气流30可包括二氧化碳处理流22、分离室排放流18、周转罐排放流20和储罐排放流24。 可从水力旋流器42的底流出口 82引导二氧化碳处理流22，并随后可将其引导通过升华室 70、主换热器34并且最后通过第一尾气出口 72进入混合器10。此外，可从气液分离罐38 的气体出口引导分离室排放流18，可从周转罐40引导周转罐排放流20，并且可从储罐50 引导储罐排放流24。随后，分离室排放流18、周转罐排放流20和储罐排放流24可被引导 通过混合器74、换热器34、压缩机76并进入升华室70中以与二氧化碳处理流22混合以形 成第一尾气流30。最后，如图1所不，可从分流器46的出口引导第二尾气流26。随后，第二尾气流 26可被引导通过泵78、换热器34，并且最后通过第二尾气出口 80进入混合器10。在其它 实施方案中，泵78可能是不需要的并且可不包括在工厂10中。例如，可通过传送促动气流 16向周转罐40内的工艺流12施加足够的压力已使得可不需要泵78并且可不将其包括在 核心模块2中。在操作中，可通过主气进口 4向核心模块2提供气态NG，其可由分流器6分成冷却 流14、工艺流12和传送促动流16。冷却流14可从分流器6被引导通过冷却液进口 54并 随后被导入涡轮压缩机56中以进行压缩。随后，压缩的冷却流14可流出涡轮压缩机56并 且被导入环境换热器58中，其可从冷却流14向环境空气传热。此外，冷却流14可被引导 通过主换热器34的第一管道，所述冷却流可在所述第一管道中进一步冷却。在一些实施方案中，主换热器34可包括高性能铝质多通道板翅型换热器，如可购 自 Chart Industries Inc.,1 Infinity Corporate Centre Drive,Suite 300,Garfield, Heights, Ohio 44125,或购自此设备的其它众所周知的制造商的换热器。经过主换热器34之后，冷却流14可在涡轮膨胀机60中膨胀和冷却。例如，涡轮 膨胀机60可包括具有针对进口的质量流率、气体压力水平和气体温度的特定设计的涡轮 膨胀机，如可购自 GE Oil and Gas, 1333 West Loop South, Houston, Texas 77027-9116, USA,或购自此设备的其它众所周知的制造商的涡轮膨胀机。此外，驱动涡轮压缩机56所需 的能量可由涡轮膨胀机60来提供，如由直接连接到涡轮压缩机56的涡轮膨胀机60来提供 或由驱动发电机(未示出)以产生电能以驱动可连接到涡轮压缩机56的电动机(未示出) 的涡轮膨胀机60来提供。随后，冷却的冷却流14可被引导通过主换热器34的第二管道并 随后通过冷却液出口 62进入混合器10中以通过主气出口 8导出核心模块2。同时，气态NG流可从分流器6被导入NG进口 32以向核心模块2提供工艺流12， 并且随后工艺流12可被引导通过主换热器34的第三管道。来自工艺流12的热量可被传 递到主换热器34内的冷却流14并且工艺流12可以冷却的气态流出主换热器34。随后，工 艺流12可被引导通过如焦耳-汤姆逊(Joule-Thomson)膨胀阀的膨胀阀36，工艺流12可 在所述膨胀阀中膨胀并冷却以形成液态天然气(LNG)部分和气态NG部分。此外，可能含在 工艺流12内的二氧化碳(C02)可在LNG部分内固化并悬浮，因为二氧化碳的冻结温度比甲烷(CH4，NG的主要组分)的高。LNG部分和气态部分可被导入气液分离罐38中，并且LNG 部分可作为LNG工艺流12被导出分离罐38，随后可被导入周转罐40中。随后，传送促动气 流16可从分流器6被引导通过传送促动气进口 64、再通过阀66，阀66可用来调节传送促 动气流16被导入周转罐40之前的压力。传送促动气流16可促进将液态NG工艺流12传 送通过水力旋流器42 (如可购自例如Krebs Engineering of Tucson, AZ),固态C02可在所 述水力旋流器中与液态NG工艺流12分离。任选地，可不使用分离周转罐40而可使用分离罐38的一部分作为周转罐将工艺 流12传送到水力旋流器42中。在其它实施方案中，可使用泵将工艺流从分离罐38传送到 水力旋流器中。与使用周转罐的分批工艺相比，泵可提供某些优点，因为它可提供恒定的系 统流动性。然而，如图1所示周转罐配置的可提供更可靠的工艺流12流动性。在其它实施 方案中，可使用多个周转罐40 ;任选地，也可使用多个水力旋流器42。此配置可改善工艺 流12通过核心模块2的流动规律，同时保持工艺流12的可靠流动性。此外，可提供蓄积器 (未示出)并且传送促动气流16可在被导入周转罐40之前在所述蓄积器中蓄积以便促进 工艺流12从周转罐40方便地传送出来并通过水力旋流器42。在水力旋流器42中，来自LNG工艺流12的包括固态C02的浆液可被引导通过底流 出口 82并且LNG工艺流12可被引导通过顶流出口 84。随后，LNG工艺流12可被引导通过 过滤器44，所述过滤器可除去任何剩余的C02或其它杂质，所述杂质可(诸如)在清洁工艺 期间通过过滤器出口 86从所述系统中除去。在一些实施方案中，过滤器44可包括一个筛 滤器或多个平行放置的筛滤器。随后，基本上纯的LNG工艺流12 (如基本上纯的液态CH4) 可从过滤器44流出并被导出为LNG工艺流12和可形成第二尾气流26的第二 LNG流。LNG 工艺流12可被引导通过阀48并进入储罐50中，其中所述工艺流可通过LNG出口 52抽取 以用于如由LNG提供动力的车辆或抽入运输车辆中。此外，水力旋流器42中的C02浆液可被引导通过底流出口 82以形成C02处理流 22并导入C02升华室70中以使固态C02升华以便从核心模块2除去。此外，分离室排放流 18、周转罐排放流20和储罐排放流24可在混合器74中混合以提供可用于升华C02处理流 22的气流28。流出混合器74后的气流28可以是相对冷的并且可被引导通过主换热器34 的第四管道以从主换热器34的第三管道中的工艺流12吸取热量。随后，气流28可被引 导通过压缩机76以进一步在将气流28导入C02升华室70之前使气流28加压并升温以升 华来自水力旋流器42的底流出口 82的C02处理流22的C02。在一些实施方案中，换热器， 如本发明受让人所有的2007年9月13日提交的标题为Heat Exchanger and Associated Method的申请第11/855,071号中描述的换热器可用作升华室70，所述申请的公开内容以 全文引用方式并入本文。在其它实施方案中，气流28的一部分(如过量流动部分)可被引 导通过三通管件(tee)(未示出)并进入混合器10中，而不是导入C02升华室70。随后，来自C02处理流22的合并的气态C02和来自气流28的气体可作为第一尾气 流30从升华室70流出，其可以是相对冷的。例如，第一尾气流30在流出升华室70时可刚 好高于C02升华温度。随后，第一尾气流30可被引导通过主换热器34的第五管道以在通 过第一尾气出口 72进入混合器8之前从第三管道中的工艺流12吸取热量并且通过主气出 口 8导出核心模块2。最后，最初可包含来自分流器46的第二基本上纯的LNG流的第二尾气流26可被引导通过泵78。在其它实施方案中，泵78可能是不需要的并且可不包括在核心模块2中。 例如，可通过传送促动气流16向周转罐40内的エ艺流12施加足够的压カ已使得可不需要 泵78并且可不将其包括在核心模块2中。随后，第二尾气流26可被引导通过主换热器34 的第六管道，它可在所述管道中从第三管道中的エ艺流12吸取热量，并且可被汽化以形成 气态NG。随后，第二尾气流26可经由第二尾气出口 80导入混合器10中并通过主气出口 8 导出核心模块2。在一些实施方案中，当エ艺流12前进通过主换热器34时，エ艺流12可首先由冷 却流14冷却，所述冷却流14可从换热器34内的エ艺流12吸取待除去热量的约三分之ニ (2/3)。在主换热器34内的エ艺流12的剩余冷却可随后通过从エ艺流12向第二尾气流26 的传热来完成。鉴于此，可调节被导入第二尾气流26中的流量以实现从换热器34内的エ 艺流12的特定量的吸热。在一些实施方案中，核心模块2可被配置以使用适于导入主气进ロ 4中的源气体 的所需不依赖场地的预定入口气体条件，如所需不依赖场地的预定入口压力水平和所需不 依赖场地的预定入ロ温度水平。换句话说，核心模块2可被配置用来在使用核心模块2的 场地处，在各自可不依赖特定源气体压力和温度来选择的压カ和温度水平下，将气体接收 到主气进ロ 4中。此外，核心模块2可被配置以使用适于导出主气出ロ 8的尾气的所需不 依赖场地的预定出ロ气体条件，如所需不依赖场地的预定出ロ压力水平和所需不依赖场地 的预定出口温度水平。如图2和3所示，因为核心模块2可不依赖特定的场地88进行设计和制造，所以 用于特定的场地88的模块化类型的天然气液化厂可包括除预先配置的核心模块2之外的 定制的进ロ模块90和定制的出口模块92。进ロ模块90可包括将源气体(如气态NG)从特 定的场地88 (如从NG供应管道96)接收到进ロ模块90中的进ロ 94。源气体进入进ロ模块 90后，可以通过使用常规方法和装置进行的压缩、膨胀、冷却、加热、脱水和过滤中一种或多 种来处理所述源气体，以满足适于核心模块2的不依赖场地的预定入口气体条件。随后，源 气体可在不依赖场地的预定进ロ条件下，如在不依赖场地的预定温度和压カ下，被导入核 心模块2的主气进ロ 4中。此外，出ロ模块92可被配置用来接收导出核心模块2的主气出ロ 8的尾气流，包 括合并的第一尾气流30、第二尾气流26和冷却流14。尾气流进入出ロ模块92后，可以通 过使用常规方法和装置进行的压缩、膨胀、冷却、加热、脱水和过滤中ー种或多种来处理所 述尾气流，以满足场地88特定的尾气要求。随后，尾气可在场地特定的压カ和温度下，从出 ロ模块92的出ロ 98导出到场地特定的位置。例如，尾气的场地特定的位置可以是相对低 压的NG管道100(如图2所示)并且所述尾气可处理成适当的相对低压的。再例如，尾气 的场地特定的位置可以是与提供NG源气体相同的NG供应管道96 (如图3所示)，并且所述 尾气可能需要在出ロ模块内压缩以在适当的压カ下向供应管道96提供尾气。鉴于エ厂设计和配置的这种方法，进ロ模块90和出ロ模块92可被配置用来使预 先配置的核心模块2能够在许多特定的场地进行操作，每个场地可提供具有不同性质的源 气体，所述性质如气体组成、气体压カ和气体温度，并且可具有独特的尾气要求。在ー些情 况下，特定的场地的一种或多种源气体条件和所需的尾气条件可以一致地满足适于核心模 块2的主气进ロ 4和主气出ロ 8的一种或多种不依赖场地的预定气体条件。在此情况下，一个或多个进口模块90和出口模块92可简单地配置为气体导管。进口模块90和出口模块92允许特定的场地88适合于核心模块2，并且核心模块 2可在多种场地88使用而极少需要或不需要内部修改。鉴于上述，可大量生产核心模块2， 随后再输送到众多的场地。当与常规的场地特定的工厂相比时，虽然在众多的核心模块2之间的共同设计可 能未必在每个场地都提供能量最为有效的系统，但是核心模块2的共同设计可产生其它的 效率、安全性的提高、工程策划和设计成本的降低、维护成本的降低、可靠性的提高以及初 始投资成本的降低，从而可胜过可能在个别场地存在的任何低效率。核心模块2可在其机械设计方面配置有一定灵活性(如图1所示)以允许适应稍 有变化的输入和输出温度和压力而不需要替换核心模块2的任何实体组件。然而，可设计 并配置工厂以适于出于效率考虑来选择的主气进口 4和主气出口 5的特定的不依赖场地的 预定气体条件。举例而非限制地来说，核心模块2可被配置以使用约SOOpsia的入口压力水平和 约50 °F至约120 °F的入口温度。大量的建模分析暗示大约800psia可能是最有效的进入 压力。此外，举例而非限制地来说，核心模块2的所需预定的指定出口压力水平可以是约 lOOpsia。一般来讲，出口压力水平越低，生产速率越高。然而，根据研究位置数据，本发明 发明人已发现具有充足的可用流量以容纳来自核心模块2的尾气的理想的低压管是很少 的并且可能难以输取(access)。鉴于此，因为核心模块2的所设计尾气出口压力增加，所以 更多潜在的天然气液化厂场地变得可用。目前相信选择lOOpsia的出口压力可能是相对少 的具有可用的较低压力管的场地与更多方便可用的具有可用的较高压力管的场地之间的 良好折衷。这也可能是提供给具有用以增加较高压力管的气体压力的压缩机的出口模块92 的有益出口压力，因为所述压力可以产生相对低的压缩比。较低的压缩比需要较少的动力 并且可能更加经济。此外，约lOOpsia的出口压力可为核心模块2的冷却流14提供效率， 因为较高的气体压力可产生对如C02的某些气体组分来说的较低临界温度，从而可使冷却 流14达到较低的温度。虽然这些可能是核心模块2的所需压力水平和温度水平，但是它们可以变化而基 本上不影响核心模块2的操作，因为本文描述的核心模块2具有适应进口气体压力水平和 温度水平以及由此得到的出口气体压力水平的这些变化条件的灵活性。在其它实施方案中，核心模块2可不包括主气进口 4、分流器6、主气出口 8和混合 器10。取而代之，入口气体流12、14、16可以保持独立并且出口气体流14、26、30也可以保 持独立，从而可提供更为灵活的核心模块2，如描述于与本案同一日期提交的美国专利申请 第 12/604，194 号METHODS OF NATURAL GAS LIQUEFACTION AND NATURAL GAS LIQUEFACTION PLANTS UTILIZING MULTIPLE AND VARYING GAS STREAMS 中的核心模块，所述申请已以全文 引用方式并入本文。核心模块2可具有相对小的物理尺寸并且易于从一个地理位置运输到另一个地 理位置。此简洁设计可允许核心模块2在一个或多个位置被大量生产并诸如通过常规的轨 道和道路运输而运输到各种场地。此外，核心模块2的大量生产可允许以相对高的数量来 购买和制造组件，从而可降低组件的成本并且可使设计用于核心模块2的独特和特别有效 的组件经济可行。大量生产可产生相对廉价的替换组件，产生较低的维护成本。此外，如果一个场地的核心模块2损坏并且需要大修或替换，那么可以用另一个基本上相同的可相对 快速和成本有效地操作的核心模块2来替换所损坏的核心模块2。大量生产基本上相同的 核心模块2也可产生另外的和各种其它的优点。使用基本上相同的核心模块2的模块化LNG厂也可用于更有效和成本有效地分配 LNG。从大工厂向需要LNG的每个使用点位置装送LNG(如用卡车)可能是相对昂贵的。从 大工厂向各个遥远的位置运输LNG也可能是相对昂贵的并且难以提供运输LNG的诸如LNG 管的基础设施。然而，使用基本上相同的核心模块2的多个模块化LNG厂可位于具有现有 气态NG源的各个LNG使用点位置(如LNG车辆加气站)处或附近，所述现有的气态NG源 可具有各种不同的压力和温度并且在所述LNG使用点位置处或附近从所述气态NG源生产 LNG。鉴于此，现有的气态NG基础设施可与根据本发明的核心模块2 —起使用以便以相对 有效和成本有效的方式分配LNG。在一些实施方案中，核心模块2可被配置为连接到如管道96的天然气源的“小规 模”天然气液化核心模块2，但同样涵盖诸如井口的合适的其它来源。术语“小规模”是用 于与具有例如每天70，000加仑的LNG或更多的生产能力的大规模工厂相区分。相比之下， 本发明公开的液化厂可具有例如每天大约30，000加仑的LNG的生产能力，但可按需要确定 适于不同输出量的规模并且不限于小规模操作或工厂。此外，本发明的液化核心模块2的 尺寸比大规模工厂的明显更小，并且如前文所述可从一个场地运输到另一个场地。然而，核 心模块2也可在需要时配置为大规模工厂。核心模块2也可以是相对廉价地建造和操作， 并且可被配置以很少需要或不需要操作者监管。在其它实施方案中，可在单个场地如LNG需求相对大的场地，需求可变化的场地 或紧急需求场地，使用多个核心模块2。在一些实施方案中，LNG需求相对高的场地可包括 多个核心模块2，每个核心模块2同时生产LNG以满足需求。举例而非限制地来说，具有每 天约120，000加仑LNG的需求的场地可使用四个基本上相同的核心模块2，每个核心模块 2被配置用来每天生产约30，000加仑的LNG。此外，所述场地可包括可在所述场地轮流使 用的一个或多个其它的基本上相同的核心模块2，从而允许个别的核心模块2停机以清洁、 保养或维修而使用备用核心模块2补偿损失的LNG生产，因而允许始终满足LNG需求。如 果一个场地特别急需LNG，那么可提供核心模块2的更大冗余度，并且因而提供更大的备用 LNG生产能力。此外，如果一个场地的需求可变化，那么随需求的增加，可启用其它的核心模 块2并用其满足增加的需求，同样，随需求的减少，可停用其它的核心模块2。在其它实施方案中，核心模块2可设计为各种尺寸或生产能力，并且具有不同尺 寸和生产能力的核心模块可以各种组合来合并以满足任何特定场地的LNG需求。本文说明和描述的核心模块2和方法可包括诸如在进口模块90内使用任何众所 周知的设备和方法以在进入核心模块2之前从天然气除去二氧化碳、氮气、氧气、乙烷等。 此外，如果天然气源具有很少的二氧化碳、氮气、氧气、乙烷等，在液化工艺和核心模块2中 可不需要使用水力旋流器和二氧化碳升华并且可不予以包括。虽然本发明可能容易产生各种修改和替代形式，但是特定的实施方案已通过附图 中的举例说明来展示并且已经在本文进行了详细描述。然而，应理解的是，并不希望本发明 局限于所公开的特定形式。事实上，本发明包括落入由以上所附权利要求书所界定的本发 明的范畴之内的所有修改方案、等价方案和替代方案。
权利要求
1.一种天然气液化的方法，所述方法包括用第一核心模块液化来自第一天然气源的天然气；和用与所述第一核心模块基本上相同的至少一个第二核心模块液化来自气体性质不同 于所述第一天然气源的气体性质的至少一个第二天然气源的天然气。
2.根据权利要求I所述的方法，其中液化来自气体性质不同于所述第一天然气源的气 体性质的至少一个第二天然气源的天然气包括液化来自气体压力水平不同于所述第一天 然气源的气体压力水平的至少一个第二天然气源的天然气。
3.根据权利要求I所述的方法，进一步包括在将来自所述至少一个第二天然气源的所 述天然气导入用于液化的所述至少一个第二核心模块之前，用进口模块增加来自所述至少 一个第二天然气源的所述天然气的所述气体压力水平。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括将来自所述第一天然气源的所述天然气导 入所述第一核心模块中和在基本上相同的压力下将来自所述至少一个第二天然气源的所 述天然气导入所述至少一个第二核心模块中。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括将来自所述第一天然气源的所述天然气导 入所述第一核心模块中和在约SOOpsia下将来自所述至少一个第二天然气源的所述天然 气导入所述至少一个第二核心模块。
6.根据权利要求I所述的方法，其中液化来自气体性质不同于所述第一天然气源的气 体性质的至少一个第二天然气源的天然气包括液化来自气体温度不同于所述第一天然气 源的气体温度的至少一个第二天然气源的天然气。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在将来自所述至少一个第二天然气源的所 述天然气导入用于液化的所述至少一个第二核心模块液化之前，用进口模块降低来自所述 至少一个第二天然气源的所述天然气的所述气体温度水平。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在将来自所述至少一个第二天然气源的所 述天然气导入用于液化的所述至少一个第二核心模块之前，用进口模块增加来自所述至少 一个第二天然气源的所述天然气的所述气体温度水平。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将来自所述第一天然气源的所述天然气导 入所述第一核心模块中和在基本上相同的温度下将来自所述至少一个第二天然气源的所 述天然气导入所述至少一个第二核心模块中。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括将来自所述第一天然气源的所述天然气 导入所述第一核心模块中和在约50 T与约120 °F之间的温度水平下将来自所述至少一个 第二天然气源的所述天然气导入所述至少一个第二核心模块中。
11.根据权利要求I所述的方法，进一步包括用第一出口模块处理从所述第一核心模块排出的第一尾气以改变所述第一尾气的所 述压力水平和所述温度水平中的至少一个；和用第二出口模块处理从所述至少一个第二核心模块排出的第二尾气以改变所述第二 尾气的所述压力水平和所述温度水平中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在基本上相同的温度和压力下从所述第 一核心模块排出所述第一尾气和从所述至少一个第二核心模块排出所述第二尾气。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在约IOOpsia的压力水平下从所述第一核心模块排出所述第一尾气和从所述至少一个第二核心模块排出所述第二尾气。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括从所述第一核心模块排出包含二氧化碳的第一尾气；和 从所述至少一个第二核心模块排出包含二氧化碳的第二尾气。
15.一种设计天然气液化厂的方法，所述方法包括使用被配置用来在不依赖场地的预定输入条件下接收源气体，在不依赖场地的预定出 口条件下排出尾气和液化天然气的核心模块的预先配置的核心模块设计；设计被配置用来在固定的预定输入条件下从特定的天然气源向所述核心模块提供源 气体的场地特定的进口模块；和设计被配置用来在预定尾气出口条件下从所述核心模块向特定的尾气流输送尾气的 场地特定的出口模块。
16.根据权利要求15所述的方法，其中设计被配置用来在固定的预定输入条件下从特 定的天然气源向所述核心模块提供源气体的场地特定的进口模块进一步包括设计被配置 用来在约800psia的压力水平下和在约50 °F和约120 °F的温度水平下从特定的天然气源 向所述核心模块提供源气体的场地特定的进口模块。
17.根据权利要求15所述的方法，其中设计被配置用来在预定尾气出口条件下从所述 核心模块向特定的尾气流输送尾气的场地特定的出口模块进一步包括设计被配置用来在 约lOOpsia的压力水平下从所述核心模块输送尾气的场地特定的出口模块。
18.根据权利要求15所述的方法，其中使用被配置用来液化天然气的核心模块的预先 配置的核心模块设计进一步包括使用被配置用来通过以下操作来液化天然气的核心模块 的预先配置的核心模块设计通过从气态天然气工艺流向冷却流传热来冷却气态天然气工艺流；和 膨胀所述冷却的气态天然气工艺流以形成液态天然气工艺流。
19.一种分配液态天然气的方法，所述方法包括向多个气态天然气源位置提供多个包含基本上相同的核心模块的天然气液化厂；和 用所述多个天然气液化厂液化来自所述多个气态天然气源的每个气源的所述气态天 然气的至少一部分以在所述多个气态天然气源位置的每个位置处提供液态天然气。
20.根据权利要求19所述的方法，其中向多个气态天然气源位置提供多个包含基本上 相同的核心模块的天然气液化厂进一步包括向多个包含具有各种气体性质的气态天然气 源的气态天然气源提供多个包含基本上相同的核心模块的天然气液化厂。
21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括使所述多个包含基本上相同的核心模块 的天然气液化厂定位于多个液态天然气使用点位置。
22.—种模块化天然气液化厂，其包含核心模块，其包含被配置用来在不依赖场地的预定压力和温度下接收气态天然气的处理天然气进口；液态天然气出口 ；和被配置用来在不依赖场地的预定压力和温度下排出尾气的尾气出口 ；进口模块，其包含被配置用来在场地特定的天然气源的温度和压力下接收气态天然气的天然气源进口；禾ロ被配置用来在所述不依赖场地的预定压力和温度下向所述核心模块的所述处理天然 气进口输送气态天然气的处理天然气出口 ；和 出口模块，其包含被配置用来在所述不依赖场地的预定压力和温度下接收来自所述核心模块的所述尾 气出口的尾气的尾气进口 ；和被配置用来在场地特定的压力和温度下向场地特定的位置输送所述尾气的处理尾气 出口。
23. 一种天然气液化的方法，包括在单个场地用多个基本上相同的核心模块来液化气 态天然气。
全文摘要
一种天然气液化的方法，所述方法包括用第一核心模块液化来自第一天然气源的天然气，和用与所述第一核心模块基本上相同的至少一个第二核心模块液化来自气体性质不同于所述第一天然气源的气体性质的至少一个第二天然气源的天然气。此外，一种设计天然气液化厂的方法，所述方法包括使用被配置用来在不依赖场地的预定输入条件下接收源气体，在不依赖场地的预定出口条件下排出尾气并液化天然气的核心模块的预先配置的核心模块设计。此外，一种分配液态天然气的方法，所述方法包括向多个气态天然气源位置提供多个包含基本上相同的核心模块的天然气液化厂。最后，一种模块化气体液化厂，所述模块化气体液化厂包括预先配置的核心模块和场地特定的进口和出口模块。
文档编号F25J3/00GK102667380SQ201080047941
公开日2012年9月12日 申请日期2010年8月12日 优先权日2009年10月22日
发明者B·M·维尔丁, T·D·特纳 申请人:巴特勒能源同盟有限公司