[发明专利]用于储存液化天然气的容器及其用途无效
申请号: | 98806781.1 | 申请日: | 1998-06-18 |
公开(公告)号: | CN1088121C | 公开(公告)日: | 2002-07-24 |
发明(设计)人: | R·M·伍达尔;R·R·伯温;D·P·法尔其尔德 | 申请(专利权)人: | 埃克森美孚上游研究公司 |
主分类号: | C22C38/08 | 分类号: | C22C38/08;F25B19/00;F25D23/00 |
代理公司: | 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 | 代理人: | 龙传红 |
地址: | 美国得*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 储存 液化 天然气 容器 及其 用途 | ||
发明领域
本发明涉及用于加工、储存和运输液化天然气(LNG)的系统,更具体地讲涉及在比通常的LNG系统显著提高的压力和温度下用于加工、储存和运输液化天然气的的一个新系统。
发明背景
在下面的说明中定义了许多术语。为了方便起见,直接在 书的前面给出了一个术语表。
许多天然气能源位于偏远地区,它们离任何天然气使用场所都相当远。有时可利用输送管路将生产的天然气输送到使用场所。当通过管道将天然气输送到使用场所不可行时,此时经常将生产出的天然气加工成LNG以便运输到市场。LNG是典型通过特制油轮来运输的,然后在离使用场所附近的输入端将其储存和重新汽化。一般而言,用于将天然气液化、运输、储存和再次汽化的设备相当昂贵,典型的普通LNG工程可能的成本在50~100亿美元,其中包括场地开发费。大型的“地表”LNG工程需要最小的天然气资源约为280Gm3(10TCF(10万亿立方英尺))而且LNG客户一般也使用大型设备。而经常在偏远地区发现的天然气资源却小于280Gm3(10TCF)。甚至对于满足最小约为280Gm3(10TCF(10万亿立方米))天然气资源而言,也要求各方例如LNG供应商、LNG运输船和大型设备的LNG客户签订20年或更多时间的长期合同以便将天然气以LNG经济地加工、储存、运输。只要潜在的LNG客户具有可供选择的气体资源,诸如管道气体,普通的LNG传输链经常在经济上不具备竞争力。
图1给出了一般的LNG工厂在温度约为-162℃(-260°F)和大气压下生产LNG的示意图。天然气进入一般的LNG厂时的典型压力为在4830kPa(700psia)~7600kPa(1100psia)且温度为21℃(70°F)~38℃(100°F)。在一般的两级LNG厂中,最高约需要350,000制冷马力才可将天然气的温度降到非常低约为-162℃(-260°F)的出口温度。在一般的LNG生产过程中,必须充分地除去天然气中的水、二氧化碳、含硫的化合物,如硫化氢,其它酸气,正戊烷和包括苯的重质烃,使其降低到百万分之几(ppm)的水平,否则这些混合物将冻结,从而在加工设备中引起堵塞。在一般的LNG厂,需要气体处理设备以除去二氧化碳和酸性气体,所述气体处理设备典型采用化学和/或物理溶剂再生处理,而且这要求有相当的资金投入。同时,只要涉及到那些厂中的其它设备,其实施费用高。干床脱水机,如分子筛,用于脱水汽。洗涤塔和分馏设备用于去除能够引起堵塞问题的烃。因为汞能够对由铝构成的设备产生破坏,因此在一般的LNG厂中也要将其去除。此外,在天然气中可能存在的氮,其大部分在加工后都要去除,这是因为氮在一般的LNG运输过程中不会以液相存在,而且不希望在传输过程中LNG容器存在气态的氮。
一般的LNG厂使用的容器、管路和其它设备典型至少部分地由铝或含镍的钢(如9%(重量)镍)制成,以便获得极端冷加工温度下的所需的断裂韧性。除了它们在一般厂中的用途外,在LNG船和输入端,典型采用具有良好低温断裂韧性的昂贵材料,如铝和含镍钢(如9%(重量)镍)来盛载LNG。
含镍钢通常用于低温结构用途,例如,镍含量超过3%(重量)的钢具有低的DBTTs(在这里定义韧性的一种度量方法),但同时具有相对低的拉伸强度。典型的,通用的3.5%(重量)的镍、5.5%镍和9%镍钢分别具有-100℃(-140°F),-155℃(-250°F)和-175℃(-280°F)的DBTTs,而且其拉伸强度最高分别为:485MPa(70ksi)、620MPa(90ksi)和830MPa(120ksi)。为了获得这些强度和韧性的组合,一般这些钢都进行了昂贵的处理,如双退火处理。在低温应用情况下,目前工业上之所以采用这些工业含镍钢是因为它们好的低温韧性,但设计必须围绕着它们相对较低的拉伸强度来进行。为了满足承载、低温用途,这种设计一般要求钢的厚度过大。结合所要求的钢的厚度而造成的高成本,因此在承载、低温用途时这些含镍钢趋于昂贵。
在运输过程中,典型的一般LNG船使用通称为Moss球的大型球形容器来储存LNG。这些船各自的目前成本超过2.3亿美元。在中东生产LNG并将其输送到远东,这是一个典型的常规项目,它可能需要7~8艘这样的船,其总费用大约为16~20亿元。
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