(57)【要約】  ＬＮＧプラントのような炭化水素処理プラントを開示する。パイプラック構造は、それが関連付けられているトレインの主軸と平行な主軸を有する。作動場所に輸送される前に実質的に予め組み立てられる第１の多目的モジュールは、パイプラックの主軸に対して平行又は垂直のいずれかである主軸を有する。第１の多目的モジュールは、炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素と、第１の多目的モジュールに隣接する第２のモジュールに処理構成要素を直接に接続するパイプシステムであって、パイプシステムの少なくとも一部がパイプラック構造の主軸に整列させられる上記パイプシステムと、第１の多目的モジュール内に配置され、かつ炭化水素処理プラント内の処理構成要素に作動的に接続された少なくとも１つの熱交換器とを収容する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素処理プラントであって、
主軸を有するトレインと、
前記トレインの前記主軸と平行である主軸を有するパイプラック構造と、
作動場所に輸送される前に実質的に予め組み立てられるように構成され、前記パイプラックの前記主軸に対して平行である主軸を有する第１の多目的モジュールと、を備え、
前記第１の多目的モジュールが、
炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素と、
前記第１の多目的モジュールに隣接する第２のモジュールに、前記処理構成要素を直接に接続するパイプシステムであって、該パイプシステムの少なくとも一部が前記パイプラック構造の前記主軸に整列されているパイプシステムと、
前記第１の多目的モジュール内に配置され、炭化水素処理プラント内の処理構成要素に作動的に接続された少なくとも１つの熱交換器と、を収容している、
ことを特徴とするプラント。
【請求項２】
前記第１の多目的モジュールは、液化天然ガス施設の一部である、
請求項１に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項３】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素によって実行される前記機能は、天然ガスストリームからの酸性ガスの除去である、
請求項１または２に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項４】
前記酸性ガスの除去に使用されるアミン溶媒ユニットを更に含む、
請求項３に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項５】
アミン吸収体及び少なくとも１つのアミン再生器カラムを、更に含み、
前記アミン吸収体及び前記少なくとも１つのアミン再生器カラムは、炭化水素処理プラントの設置現場で構築されて、前記処理構成要素に接続されるように構成される、
請求項３に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項６】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素によって実行される前記機能は、天然ガスストリームからの水の除去である、
請求項１に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項７】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素は、前記パイプラック構造の主軸に対して平行であるシーケンスで配置された分子篩吸着床を含む、
請求項６に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項８】
前記分子篩吸着床は、第１の分子篩吸着床であり、
炭化水素処理プラントが、前記第１の多目的モジュールに配置されて天然ガスストリームからのＣ6+成分の抽出に関連付けられた第２の分子篩吸着床を更に含み、
前記第１及び第２の分子篩吸着床は、前記パイプラック構造の主軸に対して平行であるシーケンスで配置される、
請求項７に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項９】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素によって実行される前記機能は、天然ガスストリームからのＣ6+成分の抽出である、
請求項１に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１０】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素は、スクラブカラム、分子篩吸着床、及びジュールトンプソンアセンブリのうちの１又は２以上を含む、
請求項９に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１１】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素によって実行される前記機能は、１又は２以上の空冷及び／又は水冷式熱交換器を使用して熱を周囲に廃棄することに部分的によって達成される天然ガスストリームの機械冷凍である、
請求項１に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１２】
前記機械冷凍は、
プロパン及び／又はプロピレンを含む冷媒、又は
メタン、エタン及び／又はエチレン、及びプロパン及び／又はプロピレを含む混合冷媒、
に部分的によって達成される、
請求項１１に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１３】
前記混合冷媒は、ブタンを更に含む、
請求項１２に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１４】
前記第１の多目的モジュールに接続され、該第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素に関連付けられた前記機能の一部を実行する作動現場構築式又は作動現場組み立て式構成要素を更に含む、
請求項１ないし１３に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１５】
前記第２のモジュールは、前記作動場所に輸送される前に実質的に予め組み立てられるように構成された第２の多目的モジュールであり、該第２の多目的モジュールは、前記第１の多目的モジュールの前記処理構成要素によって実行される前記機能とは異なる炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素を収容する、
請求項１ないし１４に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１６】
前記第２のモジュールは、前記作動場所に輸送される前に実質的に予め組み立てられるように構成されたパイプラックモジュールである、
請求項１ないし１５に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１７】
前記第２のモジュールは、前記パイプラック構造の前記主軸に対して平行及び垂直のうちの一方である主軸を有する、
請求項１ないし１６に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１８】
前記トレインの前記主軸に沿って延びる熱交換器バンクを更に含む、
請求項１に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの熱交換器は、前記第１の多目的モジュールの前記主軸に整列させられる、
請求項１に記載の炭化水素処理プラント。
【請求項２０】
炭化水素処理プラントを構成する方法であって、
主軸を有するトレインを作動現場に設ける段階と、
前記トレインの前記主軸に対して平行である主軸を有するパイプラック構造を前記作動現場に設ける段階と、
前記トレインの前記主軸に沿って延びる熱交換器バンクを設ける段階と、
前記作動現場とは別である製造現場で第１の多目的モジュールを実質的に予め組み立てる段階であって、該第１の多目的モジュールが、
炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素、
パイプシステム、及び
前記トレイン内の処理構成要素に作動的に接続され、前記第１の多目的モジュールの主軸に整列させられた複数の熱交換器、
を含む前記実質的に予め組み立てる段階と、
前記第１の多目的モジュールを前記作動現場に輸送する段階と、
前記第１の多目的モジュールを（ａ）該第１の多目的モジュールの主軸が、前記パイプラックの前記主軸に対して平行又は実質的に垂直のいずれかであり、（ｂ）前記パイプシステムが、前記処理構成要素を該第１の多目的モジュールに隣接する第２のモジュールに直接に接続し、かつ（ｃ）該パイプシステムの少なくとも一部が、前記パイプラック構造の前記主軸に整列させられるように、前記作動現場で前記トレインに作動的に接続する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素によって実行される前記機能は、天然ガスストリームから酸性ガスを除去することであり、
方法が、
前記作動現場でアミン吸収体及び少なくとも１つのアミン再生器カラムを構築して前記処理構成要素に接続する段階を更に含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素に関連付けられた前記機能の一部を実行する１又は２以上の構成要素を前記作動現場で構築して該第１の多目的モジュールに接続する段階を更に含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素によって実行される前記機能は、天然ガスストリームから水を除去することである、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素は、分子篩吸着床を含み、
方法が、
前記分子篩吸着床を前記パイプラック構造の前記主軸に対して平行であるシーケンスで配置する段階を更に含む、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記分子篩吸着床は、第１の分子篩吸着床であり、
方法が、
天然ガスストリームからのＣ6+成分の抽出に関連付けられた第２の分子篩吸着床を前記第１の多目的モジュールに配置する段階と、
前記第１及び第２の分子篩吸着床を前記パイプラック構造の前記主軸に対して平行であるシーケンスで配置する段階と、を更に含む、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の多目的モジュールに収容された前記処理構成要素によって実行される前記機能は、１又は２以上の空冷及び／又は水冷式熱交換器を使用して熱を周囲に廃棄することに部分的によって達成される天然ガスストリームの機械冷凍である、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記機械冷凍は、
プロパン及び／又はプロピレンを含む冷媒、又は
メタン、エタン及び／又はエチレン、及びプロパン及び／又はプロピレンを含む混合冷媒、
に部分的によって達成される、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２のモジュールは、前記第１の多目的モジュールの前記処理構成要素によって実行される前記機能とは異なる炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素を収容する第２の多目的モジュールであり、
方法が、
前記作動場所に輸送される前に前記第２の多目的モジュールを実質的に予め組み立てる段階と、
前記作動場所で前記第２の多目的モジュールを前記第１の多目的モジュールに接続する段階と、を更に含む、
請求項２０ないし２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２のモジュールは、前記パイプラック構造の一部を形成するパイプラックモジュールであり、
方法が、
前記作動場所に輸送される前に前記パイプラックモジュールを予め組み立てる段階と、
前記作動場所で前記パイプラックモジュールを前記パイプラック構造の他の部分にかつ前記第１の多目的モジュールに接続する段階と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項２０ないし２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
この出願は、本明細書に引用によってその全体が組み込まれている「炭化水素処理プラントのモジュール化」という名称の２０１５年１０月６日出願の米国特許出願第６２／２３７，８３８号の優先権利益を主張するものである。
【０００２】
本発明の開示は、概略的には、炭化水素処理プラントの分野に関する。より具体的には、本発明の開示は、ＬＮＧ処理プラントのような炭化水素処理プラントの効率的な設計、構成、及び運転に関する。
【背景技術】
【０００３】
この項は、本発明の開示に関連付けることができる当業技術の様々な態様を導入することを意図している。この議論は、本発明の開示の特定の態様のより良い理解を容易にする骨組みを提供することを意図している。従って、この節は、必ずしも従来技術の自認としてではなく、上記観点から読むべきであることを理解しなければならない。
【０００４】
ＬＮＧ生産契約のための競争が激しくなる時に、将来のＬＮＧプロジェクトの利益性を高める必要性は甚大である。そのするために、ＬＮＧ生産業者は、各プロジェクトに適用可能な重要なコスト推進要因及び効率を識別及び最適化することができる。高コストで低い現場労働生産性を有する場所でのプロジェクトを経済的にすることは、ＬＮＧプラントを建設して試運転するのに必要な現場労働の範囲及び程度を最小にすることを要求する場合がある。現場での構築から専用製作ヤード内の構築に範囲をシフトすることによってこの課題に対処するモジュール化技術が使用されている。しかし、大規模ＬＮＧプロジェクトに対しては、建設範囲のモジュール化は、依然として有意な現場統合コストをもたらす可能性がある。従って、プラント建設業界では、業界で現在展開されている他のモジュール化方法と比較してプラント現場から追加の作業範囲を除去するという認識された必要性が存在する。
【０００５】
図１及び図２は、ＬＮＧトレイン１０と呼ぶことができるＬＮＧ生産施設の公知のレイアウトを示している。ＬＮＧトレイン１０は、中央パイプラック１２に沿って配置された複数の処理ユニットを含む。処理ユニットは、互いに接続され、かつユーティリティストリーム、供給ガス１４、及び得られる生成物及び副産物を望むように向ける複数のパイプ及び導管を通じてパイプラック内のいずれかの機能ユニットに接続される。図１に示す例では、ＬＮＧトレイン１０は、下流冷凍及び液化ユニット内の凍結を防止するのに必要な非常に低いレベルまで供給ガス１４からＣＯ2及びＨ2Ｓ分子を除去する酸性ガス除去（ＡＧＲ）ユニット１６を含む。脱水ユニット１８は、下流冷凍及び液化ユニット内の凍結を防止するのに必要な非常に低いレベルまで供給ガスから水分子を除去する。重質炭化水素捕捉（ＨＨＣ）又は重質炭化水素除去ユニット２０は、下流冷凍及び液化ユニット内の凍結を防止するのに必要なレベルよりも下まで供給ガスからＣ6+分子を除去する。脱水ユニット１８及びＨＨＣユニット２０は、別々である場合があり、又は図１に示すように単一モジュールに組み合わせることができる。低温熱交換器及びエンドフラッシュガス機器２２、冷凍圧縮機２４及び２６、及びＣ3冷蔵ユニット２８のような他の処理ユニットも含まれる。供給ガスの冷凍及び液化は、様々な公知の冷凍回路のいずれかを使用して達成される。一例として、機械冷凍冷却機３０、３２は、パイプラック１２内又は上に含まれ、得られる抽出エンタルピーは、パイプラック１２内又は好ましくはパイプラック１２上に配置されたエアフィン冷却機３４（図２）のような周囲冷却式熱交換器を使用して廃棄される。機械出力は、１又は２以上のドライバ（図示せず）によって冷凍圧縮機２４、２６に送出される。複数のドライバは、ガス燃焼タービン又は電気モータなどである場合がある。冷媒過熱防止装置及びサブクーラーユニット３６及び冷媒凝縮機ユニット３８を使用して公知の原理に従って使用済み冷媒（プロパンのような）を過熱防止、凝縮、及びサブクールし、エアフィン冷却機のような周囲冷却式熱交換器を使用してエンタルピーを廃棄する。ＬＮＧトレイン１０は、パイプラック１２をモジュール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、及び１２ｅに分割することによって更にモジュール化することができる。処理ユニット及びパイプラックモジュールの各々は、製作ヤード又は他の現場外製造場所で予め組み立てられ、ＬＮＧトレインの作動現場に輸送され、かつ互いに接続されて完成ＬＮＧトレインを構成することができる。
【０００６】
図１に示すＬＮＧトレイン１０は、ガス処理プラント設計をモジュール化する公知の試みを表し、かつ中央パイプラック１２に沿って処理ユニット（ＡＧＲユニット、脱水ユニット、及び／又はＨＨＣユニットのような）を設置することによって特徴付けられ、個別ユニット間のパイプ接続部は、中央パイプラック１２を通して経路指定される。しかし、このモジュール化戦略は、処理ユニットとパイプラックモジュールの間のインタフェースでの有意な数のパイプ接続部をもたらす。現場でのパイプ接続部の接続は、労働集約的活動である。更に、ＡＧＲユニット１６及び脱水ユニット１８のような２つの処理モジュールを接続するどのライン３３も、そうするためにパイプラックを通過する必要があり、ラインによって横断される現場で個々に設置された各中央パイプラックセグメントとのインタフェースで最低２つの現場接続部が存在することになる。
【０００７】
これに加えて、周囲空冷式ＬＮＧトレイン設計では、空冷式熱交換器３４は、一般的に、中央パイプラック構造の上の１又は複数のバンクに設置される。これらの熱交換器のサイズ及び数は、中央パイプラック１２の長さ及び幅とその結果としてＬＮＧトレインの全体占有面積とを確立することができる。このレイアウトは、冷却機パイプラックモジュールとパイプラックモジュールを通って延びるパイプセグメントとの間のインタフェースで有意な数の労働集約的な大口径パイプ接続部をもたらし、それらの接続部は、通常は、製造現場ではなく作動現場で仕上げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＬＮＧトレインの設計をモジュール化する別の試みは、小容量ＬＮＧトレイン（〜２ＭＴＡ）を使用し、かつＡＧＲユニット、脱水ユニット、及びＨＨＣユニットの機能を実行する単一天然ガス処置モジュールを使用する。しかし、より高容量のＬＮＧを処理する必要がある場合に、複数の同一モジュールトレインを使用する必要があり、これは、ＬＮＧ現場でのモジュール相互接続及び関連の作業範囲の重複をもたらす。従って、ＬＮＧトレインのような高容量炭化水素処理プラントに対して作動現場でそのモジュール部品を組み立てる作業の量が最小にされるモジュール化設計に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
態様では、炭化水素処理プラントを開示する。パイプラック構造は、それが関連付けられているトレインの主軸と平行な主軸を有する。作動現場に輸送される前に実質的に予め組み立てられた第１の多目的モジュールは、パイプラックの主軸と平行な主軸を有する。第１の多目的モジュールは、炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素と、処理構成要素を第１の多目的モジュールに隣接する第２の多目的モジュールに直接に接続するパイプシステムであって、パイプシステムの少なくとも一部が、パイプラック構造の主軸に整列させられる上記パイプシステムと、第１の多目的モジュール内に配置され、かつ炭化水素処理プラント内の処理構成要素と作動的に接続された少なくとも１つの熱交換器とを収容する。
【００１０】
本発明の開示はまた、炭化水素処理プラントの方法を提供する。パイプラック構造は、それが関連付けられているトレインの主軸と平行な主軸を有する。作動現場に輸送される前に実質的に予め組み立てられた第１の多目的モジュールは、パイプラックの主軸に垂直又は実質的に垂直な主軸を有する。第１の多目的モジュールは、炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素と、処理構成要素を第１の多目的モジュールに隣接する第２のモジュールに直接に接続するパイプシステムであって、パイプシステムの少なくとも一部が、パイプラック構造の主軸に整列させられる上記パイプシステムと、第１の多目的モジュール内に配置され、かつ炭化水素処理プラント内に配置された処理構成要素と作動的に接続された複数の熱交換器とを収容する。複数の熱交換器は、第１の多目的モジュールの主軸に整列させられる。
【００１１】
本発明の開示は、炭化水素処理プラントを構成する方法を更に提供する。トレインは、作動現場に設けられる。トレインは、主軸を有する。パイプラック構造は、作動現場に設けられる。パイプラック構造は、トレインの主軸と平行な主軸を有する。トレインの主軸に沿って延びる熱交換器バンクが設けられる。第１の多目的モジュールは、作動現場とは別である製造現場で実質的に予め組み立てられる。第１の多目的モジュールは、炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素と、パイプシステムと、トレイン内で処理構成要素と作動的に接続され、第１の多目的モジュールの主軸に位置合わせされた複数の熱交換器とを含む。第１の多目的モジュールは、作動現場に輸送される。第１の多目的モジュールは、（ａ）第１の多目的モジュールの主軸が、パイプラックの主軸に平行又は実質的に垂直のいずれかであり、（ｂ）パイプシステムが、処理構成要素を第１の多目的モジュールに隣接する第２のモジュールに直接に接続し、かつ（ｃ）パイプシステムの少なくとも一部が、パイプラック構造の主軸に整列させられるように、トレインに作動現場で作動的に接続される。
【００１２】
以上は、以下の詳細説明をより良く理解することができるように本発明の開示の特徴を広く概説したものである。追加の特徴も以下に本明細書に説明する。
【００１３】
本発明の開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び以下に簡潔に説明する添付の図面から明らかになるであろう。
【００１４】
図は、単に例であり、それによって本発明の開示の範囲を限定することを意図していないことに注意しなければならない。更に、図は、一般的に縮尺通りに描かれておらず、むしろ本発明の開示の様々な態様を示す際の便宜的及び明確化の目的のために描かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】公知の原理によるＬＮＧトレインの概略図である。
【図２】公知の原理によるＬＮＧトレインの上面図である。
【図３】ＬＮＧトレインの概略図である。
【図４】ＬＮＧトレインの概略図である。
【図５】ＬＮＧトレインの上面図である。
【図６】ＬＮＧトレインの上面図である。
【図７】ＬＮＧトレインの上面図である。
【図８】本発明の開示の態様による方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の開示の原理の理解を促す目的のために、ここで図面に示す特徴を参照して特定の言語を使用してそれを以下に説明する。それにも関わらず、それによって開示の範囲の限定を意図していないことは理解されるであろう。本明細書に説明する本発明の開示の原理のあらゆる変更及び更に別の修正、及びあらゆる更に別の適用は、本発明の開示が関係する当業者に一般的に想起されるように考えられている。本発明の開示と関連がない一部の特徴は、明確にするために図面に示されていない場合があることは当業者に明らかであろう。
【００１７】
最初に、参照しやすいように、この出願に使用するある一定の用語及びこの関連で使用されるそれらの意味を列挙する。本明細書に使用される用語が以下で定義されない限り、少なくとも１つの文献又は交付済み特許に反映されているような当業者がその用語に与えた最も広範な定義が与えられるべきである。更に、本発明の技術は、全ての均等物、同義語、新しい開発、及び同じか又は類似の目的に寄与する用語又は技術は本発明の特許請求の範囲にあると考えられるので、以下に示す用語の使用によって制限されない。
【００１８】
当業者が認めるように、異なる個人は様々な名称によって同じ特徴又は構成要素を指す場合がある。本明細書は、名称だけが異なる構成要素又は特徴間で区別することを意図していない。図は、必ずしも正確な縮尺になっていない。本明細書のある一定の特徴及び構成要素は、縮尺が誇張され、又は概略形態で示される場合があり、従来の要素の一部の詳細は、明確化及び簡潔さのために示されない場合がある。本明細書に説明する図を参照する時に、簡潔性のために複数の図において同じ参照番号で参照される場合がある。以下の説明及び特許請求の範囲では、用語「含む」及び「備える」は、非制限的に使用され、従って、「含むが、それに限定されない」を意味すると解釈すべきである。
【００１９】
単数形の名詞は、必ずしも単に１つを意味するように限定されず、むしろ任意的に複数のそのような要素を含むように包括的かつ無制限である。
【００２０】
本明細書に利用される場合に、用語「約」、「ほぼ」、「実質的に」、及び類似の用語は、本発明の開示の主題が関連する当業者による一般的かつ受け入れられている使用と調和する広範な意味を有することを意図している。それらの用語は、説明かつ特許請求するある一定の特徴の説明をそれらの特徴の範囲を提供された数値範囲通りに限定せずに可能にすることを意図していることは、本発明の開示を精査する当業者によって理解されるはずである。従って、それらの用語は、説明する主題の非実質的又は非重要な修正又は代替が開示の範囲にあると考えられることを示すように解釈されなければならない。それにも関わらず、要素は、要素が基準要素に対して８０度と１００度の間の角度で向けられた時に基準要素に対して「実質的に垂直」である。
【００２１】
用語「酸性ガス」及び「酸味ガス」は、水中に溶解して酸性溶液を生成するあらゆるガスを指す。酸性ガスの非限定的な例は、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、又は二酸化硫黄（ＳＯ2）、又はその混合物を含む。
【００２２】
用語「熱交換器」は、熱を１つの物質から別のものに効率的に伝達又は「交換」するように設計されたデバイスを指す。例示的熱交換器タイプは、並流又は逆流熱交換器、間接熱交換器（例えば、螺旋巻熱交換器、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、シェル−アンド−チューブ熱交換器など）、直接接触熱交換器、又はそれらの一部の組合せなどを含む。
【００２３】
要素の「主軸」は、要素の主な直線寸法と平行な対称線を指す。換言すると、要素は、それに垂直又は実質的に垂直なあらゆる他の軸に沿うよりもその主軸の方向に最も長い。
【００２４】
用語「パイプラック」は、パイプ、導管、及びチューブなどを支持する構造的システムを指す。
【００２５】
語句「ガスストリーム」、「蒸気ストリーム」、及び「液体ストリーム」は、ガス、蒸気、及び液体がそれぞれ主としてストリーム内に存在している状況を指すが、ストリーム内に同じく存在する他の相が存在する場合がある。例えば、ガスは、「液体ストリーム」に存在することもできる。一部の事例では、用語「ガスストリーム」及び「蒸気ストリーム」は、同義的に使用することができる。
【００２６】
本発明の開示は、ＬＮＧトレインのような炭化水素処理プラントの標準化された設計及び構成のためのシステム及び方法に関連する。態様では、モジュール及び／又は処理ユニット間の有意な数の接続部は、他の異なる当接モジュールに接続された多目的モジュールに処理機器及びパイプラック構成要素を統合することによって排除することができる。これに加えて、エアフィン冷却機のような周囲冷却式熱交換器は、多目的モジュールに配置することができる。これは、（１）全ての処理ユニット及びモジュールが中央パイプラックの周りに配置され、かつ（２）処理ユニットからの熱を廃棄する周囲冷却式熱交換器が中央パイプラック内又は上に配置される従来のＬＮＧトレイン設計とは対照的である。
【００２７】
本発明の開示の図３〜図７は、公知のＬＮＧプラントレイアウトと比べたシステム及び方法の様々な態様を表示している。図３は、炭化水素処理プラントを示し、具体的にはＬＮＧトレイン３００を示している。ＬＮＧトレインは、主軸３０２を有することができる。ＬＮＧトレイン３００は、中央パイプラック３１２に沿って配置された複数の処理ユニットを含むことができる。中央パイプラック３１２は、主軸３０４を有することができる。態様では、ＬＮＧトレイン３００の主軸３０２及び中央パイプラック３１２の主軸３０４は、互いに平行である。更に別の態様では、主軸３０２及び主軸３０４は互いに重なり合い、又は換言すると一致している。中央パイプラック３１２は、複数のパイプラックモジュールに分割することができる。処理ユニットは、供給ガスストリーム３１４、並びに得られる生成物及び副産物を望むように向ける複数のパイプ及び導管を通じて、他の処理ユニットを隣接するパイプラックモジュールに、及び／又は中央パイプラック３１２内又はそれと同一場所に配置することができるいずれかの機能ユニットに接続することができる。図３に示す態様では、処理ユニットは、下流冷凍及び液化ユニット内の凍結を防止するのに必要な非常に低いレベルまで供給ガスから水分子を除去するために含むことができる脱水ユニット３１８を含む場合がある。別の処理ユニットは、下流冷凍及び液化ユニット内の凍結を防止するのに必要なレベルよりも下まで供給ガスからＣ6+分子を除去するために含むことができる重質炭化水素捕捉（ＨＨＣ）又は重質炭化水素除去ユニット３２０とすることができる。脱水ユニット３１８及びＨＨＣユニット３２０は、別々である場合があり、又は図３に示すように単一モジュールに組み合わせることができる。低温熱交換器及びエンドフラッシュガス機器３２２、冷凍圧縮機３２４及び３２６、及び冷蔵ユニット３２８のような他の処理ユニットも含めることができる。供給ガスの冷凍及び液化は、様々な公知の冷凍回路のいずれかを使用して達成される。一例として、機械冷凍冷却機３３０、３３２は、パイプラック３１２内又は上に含まれ、得られる抽出エンタルピーは、パイプラック３１２内又は好ましくはパイプラック３１２上に配置されたエアフィン冷却機のような周囲冷却式熱交換器を使用して廃棄される。機械出力は、１又は２以上のドライバ（図示せず）によって冷凍圧縮機３２４、３２６に送出される。複数のドライバは、ガス燃焼タービン又は電気モータなどである場合がある。冷媒過熱防止装置及びサブクーラーユニット３３６、並びに冷媒凝縮機ユニット（図示せず）を使用して公知の原理に従って使用済み冷媒（プロパンのような）を過熱防止、凝縮、及びサブクールし、エアフィン冷却機のような周囲冷却式熱交換器を使用してエンタルピーを廃棄する。処理ユニット及びパイプラックモジュールの各々は、製作ヤード又は他の現場外場所のような製造現場で予め組み立てられ、ＬＮＧトレインの予想される作動現場又は場所のような組み立て現場に輸送され、かつ互いに接続されて完成ＬＮＧトレインを構成することができる。
【００２８】
ＬＮＧトレイン３００はまた、下流冷凍及び液化ユニット内の凍結を防止するのに必要な非常に低いレベルまで供給ガス３１４からＣＯ2及びＨ2Ｓ分子を除去する酸性ガス除去（ＡＧＲ）機器又は構成要素を含むことができる。図３に示すように、ＡＧＲ機器又は構成要素は、多目的ＡＧＲモジュール３１６を形成するようにモジュール化される。ＡＧＲモジュールが「多目的」と呼ばれるのは、それが、ＡＧＲ機能を実行する処理構成要素と、ＡＧＲ構成要素を他の多目的モジュール又は中央パイプラックに接続するパイプシステムと、ＬＮＧトレイン３００内の他の場所でＡＧＲ構成要素又は他の処理構成要素と作動的に接続された少なくとも１つの熱交換器（好ましくは、周囲冷却式熱交換器）とを含むからである。他の処理ユニットも、必要に応じて多目的処理ユニットとして定めることができる。多目的ＡＧＲモジュール３１６は、ＬＮＧトレイン３００の前端に配置され、中央パイプラック３１２の残余から多目的ＡＧＲモジュール３１６及び／又は他の処理ユニットへのパイプ接続は、多目的ＡＧＲモジュール３１６を通して経路指定することができる。希薄アミン冷却機（図示せず）及び／又は再生機オーバーヘッド冷却機（図示せず）のようなＡＧＲ処理によって使用される全ての周囲冷却式熱交換器は、多目的ＡＧＲモジュール３１６内又は上に配置される。この構成は、図１及び２に説明して示した従来のレイアウト構成において必要であった多目的ＡＧＲモジュール３１６と中央パイプラック３１２の間の複数の接続を排除する。例えば、設置現場労働コスト節減は、４又は５以上の大口径接続部（１２インチ又は約０．３メートルよりも大きい）及び１０又は１１以上の小口径接続部（１２インチ又は約０．３メートル未満）を排除することによって達成される。別の例として、ＡＧＲモジュールは、天然ガスストリームから酸性ガスを除去するために使用するアミン溶媒ユニットを含むことができる。更に別の例として、アミンベースのＡＧＲは、アミン吸収体及びアミン再生器の２つの大きいカラムを使用することができる。それらの２つのカラムは、多目的ＡＧＲモジュール３１６に含めることができる。これに代えて、それらの２つのカラムは、作動現場で構築されて多目的ＡＧＲモジュール３１６に接続することができる。
【００２９】
別の態様は、図４のＬＮＧトレイン４００に示されている。ＬＮＧトレインは、主軸４０２を有することができる。ＬＮＧトレイン４００は、中央パイプラック４１２に沿って配置された複数の処理ユニットを含むことができる。中央パイプラック４１２は、主軸４０４を有することができる。態様では、ＬＮＧトレイン４００の主軸４０２及び中央パイプラック４１２の主軸４０４は、互いに平行である。更に別の態様では、主軸４０２及び主軸４０４は、互いに重なり合い又は互いに一致している。中央パイプラック４１２は、複数のパイプラックモジュールに分割することができる。処理ユニットは、互いに接続され、かつ供給ガスストリーム、並びに得られる生成物及び副産物を望むように向ける複数のパイプ及び導管を通じて中央パイプラック４１２内又はそれと同一場所に配置することができるいずれかの機能ユニットに接続することができる。図４に示す態様では、処理ユニットは、上述のように多目的ＡＧＲ処理モジュールとすることができるＡＧＲ処理モジュール４１６を含むことができる。ＡＧＲ処理モジュール４１６は、中央パイプラック４１２に沿っているが中央パイプラック４１２の主軸４０４とは分離して配置される。低温熱交換器及びエンドフラッシュガス機器４２２、冷凍圧縮機４２４及び４２６、Ｃ3冷蔵ユニット４２８、機械冷凍冷却機４３０、４３２、冷媒過熱防止装置及びサブクーラーユニット４３６、及び冷媒凝縮器ユニット４３８のような他の処理ユニット又はモジュールを上述のように含めることができる。
【００３０】
脱水処理を実行する機器は、モジュール化してパイプラックセクション又はモジュールと統合し、多目的脱水／ＨＨＣモジュール４１８を形成することができる。多目的脱水／ＨＨＣモジュール４１８は、ＬＮＧ処理のための適切な場所に配置することができ、これは、図４に示すように、ＬＮＧトレイン４００の前端４０６及び多目的ＡＧＲモジュール４１６の下流を向いている。天然ガスストリームから重質炭化水素を除去する目的のために、多目的脱水／ＨＨＣモジュール４１８は、スクラブカラム、分子篩吸着床、及びジュールトンプソンアセンブリのうちの１又は２以上を含むことができる。多目的脱水／ＨＨＣモジュール４１８は、中央パイプラックと平行なシーケンスで配置することができる脱水のための分子篩吸着床を含むことができる。別の態様では、脱水に関連付けられた分子篩吸着床は、天然ガスストリームからの重質炭化水素（すなわち、Ｃ6+構成要素）の抽出に関連付けられた分子篩吸着床と同じ多目的モジュールに配置され、両方の分子篩吸着床は、パイプラックアセンブリと平行なシーケンスで配置される。
【００３１】
ＬＮＧトレイン内で下流処理ユニット又はパイプラックモジュールに接続するパイプラック４１２及び多目的ＡＧＲモジュール４１６からのパイプ接続部は、多目的脱水／ＨＨＣモジュール４１８を通して経路指定される。再生ガス冷却機のような脱水及びＨＨＣ処理に使用する全て又は実質的に全ての周囲冷却式熱交換器は、多目的脱水／ＨＨＣモジュール上又は内に配置される。このソリューションは、上述のように公知のＬＮＧレイアウト構成に必要であった多目的脱水／ＨＨＣモジュール４１８とパイプラック４１２の間の複数の接続を排除する。
【００３２】
図５は、発明の他の開示される態様を示している。ＬＮＧトレイン５００は、ＬＮＧトレイン５００の主軸５０２と重なり合い又は一致している主軸５０４を有する中央パイプラック５１２を含む。中央パイプラック５１２は、パイプラックモジュール５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄ、及び５１２ｅを含む。パイプラックモジュール５１２ａ〜ｅの各々は、製造現場で製造され、互いに組み立てるためにＬＮＧトレインの作動場所である場合がある組み立て現場に輸送することができる。ＬＮＧトレイン５００の他の処理ユニットは、全て本明細書で上述のように、低温熱交換器及びエンドフラッシュガス機器５２２、冷凍圧縮機５２４及び５２６、及びＣ3冷蔵ユニット５２８を含むことができる。上述の他の処理ユニット（すなわち、機械冷凍冷却機、冷媒過熱防止装置及びサブクーラーユニット、及び冷媒凝縮器ユニット）は、ＬＮＧトレイン５００の一部をその主軸５０２に沿って形成する。熱交換器バンクと呼ぶことができる複数の熱交換器ユニット５３４は、中央パイプラック５１２内又は上にその主軸５０４に沿って配置される。熱交換器ユニット５３４は、周囲熱交換器ユニットとすることができ、かつ周囲エアフィン熱交換器ユニットとすることができる。図５に示すように、熱交換器ユニット５３４は、２つの平行線５３４ａ、５３４ｂに配列することができる。
【００３３】
多目的ＡＧＲモジュール５１６は、ＬＮＧトレイン５００の主軸５０２に沿って配置される。多目的ＡＧＲモジュール５１６は、主軸５０６を有する。態様では、主軸５０６は、主軸５０２、５０４と平行であり、及び／又はそれらと一致する。多目的ＡＧＲモジュール５１６は、その上のＡＧＲ機器又は構成要素のための必要な冷却の一部又は全てを提供する熱交換器ユニット５４０を含む。熱交換器ユニット５４０は、周囲熱交換器ユニットとすることができ、かつ周囲エアフィン熱交換器ユニットとすることができる。熱交換器ユニット５４０は、主軸５０６に沿って配置することができ、従って、中央パイプラック５１２に関連付けられた熱交換器ユニット５３４の配置と少なくとも平行であるが、熱交換器ユニットは、多目的ＡＧＲモジュール５１６内の機器又は構成要素のための熱交換器能のみを提供するように設計かつ構成することができ、従って、ＬＮＧトレイン５００の他の処理ユニットのための熱交換器能を提供するように設計された熱交換器ユニット５３４の一部であると考えることはできない。
【００３４】
多目的脱水／ＨＨＣモジュール５１８はまた、ＬＮＧトレイン５００の主軸５０２に沿って配置される。多目的脱水／ＨＨＣモジュール５１８は、主軸５０８を有する。多目的脱水／ＨＨＣモジュール５１８は、その上の脱水／ＨＨＣ機器又は構成要素に必要な冷却の一部又は全てを提供する周囲エアフィン熱交換器５４２を含む。熱交換器ユニット５４２は、周囲熱交換器ユニットとすることができ、かつ周囲エアフィン熱交換器ユニットとすることができる。熱交換器ユニット５４２は、主軸５０８に沿って配置することができ、従って、中央パイプラック５１２に関連付けられた熱交換器ユニット５３４の配置と少なくとも平行であるが、熱交換器ユニット５４２は、多目的脱水／ＨＨＣモジュール５１８内の機器又は構成要素のための熱交換器能のみを提供するように設計かつ構成することができ、従って、ＬＮＧトレイン５００の他の処理ユニットのための熱交換器能を提供するように設計された熱交換器ユニット５３４の一部であると考えることはできない。
【００３５】
別の態様は、ＬＮＧトレイン５００に類似している図６のＬＮＧトレイン６００に示されている。ＬＮＧトレイン６００は、中央パイプラック６１２の主軸６０４と平行であるが一致していない主軸６０６、６０８を有する多目的ＡＧＲモジュール６１６及び多目的脱水／ＨＨＣモジュール６１８を含む。多目的ＡＧＲモジュール６１６及び／又は多目的脱水／ＨＨＣモジュール６１８は、それに関連付けられたそれぞれ熱交換器ユニット６４０、６４２の横列が、中央パイプラック６１２に関連付けられた熱交換器６３４の平行線６３４ａ、６３４ｂのうちの１つに整列させられるように配置することができる。
【００３６】
別の態様は、ＬＮＧトレイン５００及び６００に類似しているＬＮＧトレイン７００に示されている。ＬＮＧトレイン７００は、主軸７０６を有する多目的ＡＧＲモジュール７１６と主軸７０８を有する多目的脱水／ＨＨＣモジュール７１８とを含む。多目的ＡＧＲモジュール７１６は、その主軸７０６がパイプラックの主軸７０４に垂直又は実質的に垂直であるように位置決めされる。それに関連付けられた熱交換器ユニット７４０の横列は、主軸７０６に整列させられる。多目的脱水／ＨＨＣモジュール７１８は、主軸７０８が中央パイプラック７１２の主軸７０４と平行及び／又は一致するように位置決めされる。多目的脱水／ＨＨＣモジュール７１８は、それに関連付けられた熱交換器ユニット７４２の横列が、中央パイプラック７１２に関連付けられた熱交換器７３４の平行線７３４ａ、７３４ｂのうちの１つに整列させられるように位置決めされる。
【００３７】
別の態様では、多目的モジュールによって実行される機能は、１又は２以上の空冷及び／又は水冷式熱交換器を使用して周囲に（すなわち、作動現場での環境に）熱を廃棄することに部分的によって達成することができる天然ガスストリームの機械冷凍を含むことができる。機械冷凍は、プロパン及び／又はプロピレンを含む冷媒に部分的によって達成することができる。これ代えて又はこれに加えて、機械冷凍は、メタン、エタン及び／又はエチレン、プロパン及び／又はプロピレン、及び／又はブタンを含む混合冷媒に部分的によって達成することができる。
【００３８】
開示する態様は、炭化水素処理施設（ＬＮＧプラントのような）の作動現場とは別の又は離れた製造現場で組み立てられ、作動現場に輸送され、かつ炭化水素処理施設の部品に接続される１又は２以上の多目的モジュールを議論するものである。本明細書で議論するように、製造現場で多目的モジュールの全ての部品又は構成要素を組み立てることは実行可能でない場合がある。開示する態様により、多目的モジュールは、多目的モジュール上又はそれに隣接して構築又は組み立てられるが、多目的モジュールとは別に作動現場に輸送される構成要素を含む場合がある。そのような構成要素は、この構成要素が、多目的モジュール上の残りの構成要素に関連付けられた機能の一部を実行するので、多目的モジュールの一部であると考えることができる。これに加えて、開示する態様は、ＬＮＧプラントの一部であると説明してきたが、これらの態様は、他の炭化水素処理プラントの構成に有利に使用することができる。
【００３９】
別の態様は、冷媒ドライバと、冷媒圧縮機のための中間及び放出冷却機を含む圧縮機ストリングモジュールとを使用する。圧縮機放出ストリームは、圧縮ストリングモジュールの上部に設置された空冷式熱交換器により、又は圧縮モジュール内に設置された熱交換器を有する再循環又は一回通過水冷却システムによって直接に冷却される。この開示する態様は、電気モータ、ガスタービン、又は蒸気圧縮機ドライバのいずれかを用いて配備することができる。開示する態様の利益は、中央パイプラックとＬＮＧトレインの占有面積とのサイズの縮小と、中央パイプラックへの現場パイプ接続を必要とする処理ストリーム（例えば、圧縮機放出ストリーム）の数の減少と、これらの利益に関連付けられたコスト節減とを含む。追加の利益は、再構成レイアウトに関連付けられたスケジュール及び物流相乗効果と、製作ヤードにおいて冷媒ドライバ及び圧縮機システムのより多くの予備試運転を行う機会とによって実現される。一例では、本明細書に説明するような圧縮機のモジュール化は、単一ＬＮＧトレインの建設に必要な工数の約２０％を排除することが推定されている。３又は４以上のＬＮＧトレインを有するＬＮＧ処理プラントでは、建設コストの節減は有意である可能性がある。更に、圧縮機モジュールの上にエアフィン冷却機を配置することは、２つのパイプラックモジュールを除去する可能性があり、かつそうでなければ組み立て現場で完了するのに要求されるであろう６０ほども多くの大口径接続部を排除すると考えられる。これに加えて、高信頼性溶接（すなわち、「黄金溶接」）の約２５％も同様に排除される。接続及び溶接の低減数に関連付けられたコスト節減は、有意であると予想される。
【００４０】
図８は、本明細書に開示する態様による炭化水素処理プラントを構成する方法８００を示している。段階８０２において、トレインが、作動現場に設けられる。トレインは、主軸を有する。段階８０４において、パイプラック構造が、作動現場に設けられる。パイプラック構造は、トレインの主軸と平行である主軸を有する。段階８０６において、トレインの主軸に沿って延びる熱交換器バンクが設けられる。段階８０８において、第１の多目的モジュールが、作動現場とは別である製造現場で実質的に予め組み立てられる。第１の多目的モジュールは、炭化水素処理又は取り扱いに関連する機能を実行する処理構成要素と、パイプシステムと、そこに配置された処理構成要素と作動的に接続され、第１の多目的モジュールの主軸に位置合わせされた複数の熱交換器とを含む。段階８１０において、第１の多目的モジュールは、作動現場に輸送される。段階８１２において、第１の多目的モジュールは、（ａ）第１の多目的モジュールの主軸が、パイプラックの主軸に対して平行又は実質的に垂直のいずれかであり、（ｂ）パイプシステムが、第１の多目的モジュールに隣接する第２のモジュールに処理構成要素を直接に接続し、かつ（ｃ）パイプシステムの少なくとも一部が、パイプラック構造の主軸に整列させられるように、トレインに作動現場で作動的に接続される。
【００４１】
図８に示す段階は、例示目的のためだけに提供されており、特定の段階は、本発明の方法を実施するのに必要でない場合がある。更に、図８は、実施することができる全ての段階を示しているとは限らない。特許請求の範囲及び特許請求の範囲だけが、本発明のシステム及び方法を定めるものである。
【００４２】
本発明の開示した態様は、炭化水素管理活動に使用することができる。本明細書に使用される場合に、「炭化水素管理」又は「炭化水素を管理する」は、炭化水素抽出、炭化水素生産、炭化水素探査、潜在的炭化水素資源の識別、井戸場所の識別、井戸注入及び／又は抽出速度の決定、リザーバ接続性の識別、炭化水素資源の取得、遺棄、及び／又は放棄、以前の炭化水素管理決定の精査、及びあらゆる他の炭化水素関連行為又は活動を含む。リザーバ評価、開発計画、及びリザーバ管理のような用語「炭化水素管理」はまた、炭化水素又はＣＯ2の注入又は貯蔵、例えば、ＣＯ2の隔離に使用される。開示した方法及び技術は、地下領域からの炭化水素の抽出及び／又は炭化水素の処理に使用することができる。炭化水素及び汚染物質は、リザーバから抽出されて処理することができる。炭化水素及び汚染物質は、本明細書に説明するように例えばＬＮＧプラント又は他の処理プラント内で処理することができる。他の炭化水素抽出活動、及びより一般的に他の炭化水素管理活動は、公知の原理に従って実施することができる。
【００４３】
以上の開示に対する多くの変更、修正、及び置換を本発明の開示の範囲から逸脱することなく行うことができることを理解しなければならない。以上の説明は、従って、本発明の開示の範囲を限定することを意味しない。むしろ本発明の開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ決定されるものとする。本発明の例における構造及び特徴は、変更され、再配置され、置換され、削除され、複製され、組み合わされ、又は互いに追加することができることも考えられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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