(57)【要約】  液化天然ガス（ＬＮＧ）生産のためのドライブシステム。標準化された機械ストリングは、３以下の圧縮機本体を備えた多軸ガスタービンで構成され、圧縮機本体は、１又は２以上の冷媒サイクル（例えば、単一混合冷媒、プロパン予冷式混合冷媒、二重混合冷媒）に使用される１又は２以上の冷媒圧縮機に適用される。標準化された機械ストリング及び関連の標準化された冷凍機は、一般的な範囲の供給ガス組成及び周囲温度条件に対して設計され、かつ実質的なリエンジニアリング及び修正なしで好機の液化プラントに設置される。本発明の手法は、場所及び供給ガス組成による液化効率のより広範な変動を許容することによってＤ１ＢＭ（「１つの設計で多くを構築する」）コスト及びスケジュール効率を獲得する。【選択図】図４Ｃ
2020531782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ生産トレイン内の液化天然ガス（ＬＮＧ）冷凍圧縮機のためのドライブシステムであって、標準化された単一圧縮ストリングを備え、
前記標準化された単一圧縮ストリングは、
４０００ｒｐｍよりも低い速度で作動する出力軸を有する多軸ガスタービンと、
１又は２以上の冷媒サイクルに使用される１又は２以上の冷凍圧縮機に各々が適用される３以下の標準化された圧縮機本体と、
で構成され、
前記標準化された単一圧縮ストリングは、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計されている、
を含むことを特徴とするドライブシステム。
【請求項２】
場所及び供給ガスの組成による液化効率のより広範な変動を許容することによってＤ１ＢＭ（「１つの設計で多くを構築する」）コスト及びスケジュール効率を獲得するために、実質的なリエンジニアリング又は修正なしで好機の場所及び施設に設置されることを特徴とする請求項１に記載のドライブシステム。
【請求項３】
前記多軸ガスタービンは、その固有速度ターンダウン範囲を使用して、
電気モータ又は可変周波数ドライブからの支援なしで、
前記１又は２以上の冷凍圧縮機を停止状態から始動し、
前記１又は２以上の冷凍圧縮機を作動回転速度までもたらし、
かつ圧縮機作動点を調節して前記１又は２以上の冷凍圧縮機の効率又は前記ＬＮＧ生産トレインの効率を最大にする、
ことを特徴とする請求項１に記載のドライブシステム。
【請求項４】
ギアボックスを持たないことを特徴とする請求項１に記載のドライブシステム。
【請求項５】
５ＭＷの最大パワー出力を有する始動モータを含むことを特徴とする請求項１に記載のドライブシステム。
【請求項６】
前記１又は２以上の冷媒サイクルは、単一混合冷媒サイクル、プロパン予冷式混合冷媒サイクル、及び二重混合冷媒サイクルのうちの１又は２以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のドライブシステム。
【請求項７】
前記標準化された単一圧縮ストリングは、第１の標準化された単一圧縮ストリングであり、
前記第１の標準化された単一圧縮ストリングと同一の１又は２以上の追加の標準化された単一圧縮ストリング、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のドライブシステム。
【請求項８】
前記多軸ガスタービンの排気ガスから熱を抽出し、それによって前記ＬＮＧ生産トレインの全体エネルギ効率を高める廃熱回収ユニットを更に含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のドライブシステム。
【請求項９】
前記多軸ガスタービンの入口に入る空気を冷却し、それによって前記ＬＮＧ生産トレインの天然ガススループット及び／又は効率を最大にするように構成された入口空気冷却装置を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のドライブシステム。
【請求項１０】
前記入口空気冷却装置は、前記標準化された単一圧縮ストリングとは独立した機械式冷却システムを含むことを特徴とする請求項９に記載のドライブシステム。
【請求項１１】
前記入口空気冷却装置は、前記標準化された単一圧縮ストリングに一体化された機械式冷却システムを含み、
前記多軸ガスタービンの前記入口に入る前記空気は、前記標準化された単一圧縮ストリングの前記冷凍圧縮機のうちの１又は２以上によって圧縮された冷媒を使用して冷却される、
ことを特徴とする請求項１０に記載のドライブシステム。
【請求項１２】
前記多軸ガスタービンは、７０メガワットよりも高い最大パワー出力を有する大規模多軸ガスタービンを含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のドライブシステム。
【請求項１３】
前記多軸ガスタービンは、自由パワータービンを有するガスタービンを含むことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のドライブシステム。
【請求項１４】
前記冷凍圧縮機は、遠心圧縮機又は軸流圧縮機であることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のドライブシステム。
【請求項１５】
ヘルパードライバを持たないことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のドライブシステム。
【請求項１６】
液化天然ガス（ＬＮＧ）を生産する方法であって、
段落１の標準化された単一圧縮ストリングを標準化された冷媒熱交換器システムにかつ標準化された熱排除システムに適合させることによってＬＮＧ生産トレインを形成する段階と、
前記標準化された単一圧縮ストリングを使用してＬＮＧを生産する段階であって、前記標準化された冷媒熱交換器システム及び標準化された熱排除システムが、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計され、かつ実質的なリエンジニアリング及び修正なしで好機の場所及び施設に設置される前記生産する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
ＬＮＧを生産する段階は、少なくとも年間１６０万トンの割合でＬＮＧを生産する段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＬＮＧ生産トレインは、第１のＬＮＧ生産トレインであり、
前記第１のＬＮＧ生産トレインと同一の１又は２以上の追加のＬＮＧ生産トレインを形成し、それによってＬＮＧを生産する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のＬＮＧ生産トレイン及び前記１又は２以上の追加のＬＮＧ生産トレインは、結合して少なくとも年間３２０万トンの割合でＬＮＧを生産することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記標準化された単一圧縮ストリングは、第１の標準化された単一圧縮ストリングであり、
１又は２以上の追加の標準化された単一圧縮ストリングを前記標準化された冷媒熱交換器システムにかつ前記標準化された熱排除システムに適合させ、それによってＬＮＧを生産することができる単一ＬＮＧ生産トレインを生成する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の標準化された単一圧縮ストリング及び前記１又は２以上の追加の標準化された単一圧縮ストリングは、結合して少なくとも年間３２０万トンの割合でＬＮＧを生産することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記多軸ガスタービンの固有速度ターンダウン範囲を使用して、
電気モータ又は可変周波数ドライブからの支援なしで、
前記１又は２以上の冷凍圧縮機を停止状態から始動し、
前記１又は２以上の冷凍圧縮機を作動回転速度までもたらし、かつ
圧縮機作動点を調節して前記１又は２以上の冷凍圧縮機の効率又は前記ＬＮＧ生産トレインの効率を最大にする段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記多軸ガスタービンの排気ガスから熱を抽出し、それによって前記ＬＮＧ生産トレインの全体エネルギ効率を高める段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１６から請求項２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記多軸ガスタービンの入口に入る空気を冷却し、それによって前記ＬＮＧ生産トレインの天然ガススループット及び／又は効率を最大にする段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１６から請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【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、引用により本明細書にその全体が組み込まれている「標準化された多軸ガスタービン、圧縮機、及び冷媒システムを使用するＬＮＧ生産のための方法及びシステム」という名称の２０１７年８月２４日出願の米国特許出願第６２／５４９、４６３号の優先権利益を主張するものである。
【０００２】
本発明の技術は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を生産するための方法及びシステムを提供する。より具体的には、本発明の技術は、大規模多軸ガスタービンを使用してＬＮＧを生産する方法及びシステムを規定する。
【背景技術】
【０００３】
この節は、本発明の技術の例証的な例に関連付けることができる当業技術の様々な態様を紹介することを意図している。この説明は、本発明の技術の特定の態様のより良い理解を容易にするフレームワークを提供する際の支援であると考えられる。従って、この節はこの観点から、かつ必ずしも従来技術の承認としてではなく読むべきであることは理解されるものとする。
【０００４】
液化天然ガス（ＬＮＧ）は、一般的に冷凍圧縮機及び圧縮機ドライバを必要とする工程を使用して天然ガスを冷却することによって生産される。天然ガスの液化は、天然ガス資源の収益化と天然ガスのパイプライン搬送に法外な費用がかかる地域でのエネルギ需要の充足とを可能にする。図１に示す典型的なＬＮＧ冷凍構成では、共通駆動軸１０２が、ガスタービン１０４を圧縮機１０６の一端に接続している。共通駆動軸１０２はまた、始動モータ１０８を圧縮機１０６の他端に接続する。３つの接続されたデバイスは、典型的に圧縮ストリング１００と呼ばれる。複数の配列された圧縮ストリング及び関連の冷凍及び液化熱交換器は、ＬＮＧトレインと呼ばれる場合がある。
【０００５】
世界的なＬＮＧ競争は激化しており、現在開発中の新しいプロジェクトからの潜在的な成長は、新しい堅調な需要を超えると予想されている。将来のＬＮＧプロジェクトの収益性を高めるために、各プロジェクトに適用可能な主要なコスト推進要因及び効率を識別して最適化する必要性が存在する。
【０００６】
大規模な資源が利用可能である時に、それを少数の大容量ＬＮＧトレインを用いて開発することは、環境的利益（建設される施設の全体的な設置面積の最小化のような）及び経済的利益（生産プロファイルの加速のような）を提供することができる。更に、各ＬＮＧトレインに設置される圧縮ストリングの数を最小にすることは、資源の開発に必要な資本コストを低減する手段を提供することができる。
【０００７】
図２は、公知の原理による第１、第２、及び第３の圧縮ストリング２０２、２０４、２０６を有する例示的ＬＮＧトレイン２００の概略図である。各圧縮ストリングは、単一軸２１２、２１４、２１６を含み、かつ一部の場合ではＧＥ  Ｆｒａｍｅ  ９Ｅ単軸ガスタービンとすることができる単軸ガスタービン２２２、２２４、２２６によって駆動される。各圧縮ストリングはまた、１又は２以上の冷凍圧縮機２３２、２３４、２３５、２３６を含む。各圧縮ストリングは、大規模可変周波数ドライバ（ＶＦＤ）２４２、２４４、２４６とモータ／発電機２５２、２５４、２５６とを更に含む。そのようなＬＮＧトレインは、８ＭＴＡの公称ＬＮＧ生産容量を有する場合がある。同じトレイン内で作動する異なるストリングによって要求される圧縮パワーは一般的に異なり、圧縮ストリングが同一ガスタービンによって駆動される時にガスタービンパワー使用不均衡をもたらす可能性が高いことが観察されている。これは、１つの圧縮ストリングからプラントの電力送電網に過剰ガスタービンパワーを転送し、かつこの過剰パワーの一部又は全てを再分配して他の圧縮機ストリングの１又は２以上を駆動するパワーを補完する機会を生成する。
【０００８】
図３は、ドライブスルー機能を有する電気始動機／ヘルパーモータ／発電機３０２が、共通駆動軸３０８上でタービン３０４と圧縮機３０６の間に位置決めされ、可変周波数ドライバ（ＶＦＤ）３１０が、電気始動機／ヘルパーモータ／発電機３０２と電力送電網３１２の間に電気的に接続された別の公知のタイプの圧縮機ストリング３００を描いている。ＶＦＤ３１０は、機械的パワーを電気始動機／ヘルパーモータ／発電機３０２によって電力に変換して送電網周波数で電力送電網に供給することができるように、より滑らかな始動と非同期ヘルパー能率に関して電力送電網３１２から並びに電力送電網３１２へのその両方でＡＣ周波数を調整する。これは、タービン３０４の速度がスループット必要性によって決定されることを可能にする。この圧縮ストリング３００は、Ｒａｓｍｕｓｓｅｎによって開示されたように、ＬＮＧトレイン２００のような単軸ガスタービンを有するＬＮＧトレイン構成が、過剰ガスタービンパワーをパワー限界の圧縮機ストリングにシフトすることによって容量を最大にし、かつ全てのガスタービンをピーク負荷で又はその付近で作動させることによって燃料効率を最大にすることを可能にする。ＬＮＧトレインに使用される時に、圧縮ストリング３００は、例えば、Ｋｉｋｋａｗａによる米国特許第５、６８９、１４１号明細書に開示されたように、潜在的に異なる作動速度及び周波数での各個々の圧縮ストリング及び電気送電網との非同期作動と速度制御による効率的なガスタービン作動とを可能にし、それによってＬＮＧスループット制御、圧縮機作動点最適化、及び固定速度での単軸タービンを用いた公知の同期ＬＮＧトレイン作動と比較して工程不調に対するより大きい復元力を規定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５、６８９、１４１号明細書
【特許文献２】米国仮特許出願第６２／５０６、９２２号明細書
【特許文献３】米国特許出願第６２／３７５、７００号明細書
【特許文献４】米国特許第６、３２４、８６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
航空転用型は、圧縮ストリングの始動に大型電気モータを必要としないより小規模な多軸タービンであり、大規模単軸ガスタービンに必要とされる大型電気モータ、可変周波数ドライバ、及びパワー発生容量を排除することによって一部の費用便益を提供する。類似のＬＮＧトレイン容量を達成するためには、航空転用ユニットのより低いパワー出力に起因して大規模産業用タービンよりも多い数の航空転用型が必要とされ、潜在的に大規模開発の全体コストを増大する。他方では、ＧＥ  ＬＭＳ１００、三菱  日立  Ｈ１１０、及びＳｉｅｍｅｎｓ  ＳＧＴ５−２０００Ｅタービンのような燃料効率的大規模多軸産業用タービンを含む新しい多軸ガスタービンオプションが利用可能になっており、これらの大型多軸ガスタービンの一部は、より小型のタービンに比べて低速度で作動し、それによってＬＮＧサービスに使用することができるより空気力学的に効率的な大型圧縮機を可能にする。従って必要とされるのは、新しいタービン技術を使用して大規模ＬＮＧ生産をサポートするＬＮＧ圧縮ストリング設計及び／又はＬＮＧトレイン設計である。同じく必要とされるのは、そこに含まれる構成要素の量を低減したそのような大規模ＬＮＧ圧縮ストリング設計及び／又はＬＮＧトレイン設計である。
【００１１】
歴史的に、中規模（例えば、０．５〜２．０ＭＴＡ）及び大規模（＞２．０ＭＴＡ）ＬＮＧプロジェクトの開発は、選択した冷媒圧縮機ドライバ及び液化技術に特定の天然ガス資源、現場周囲条件、及びターゲット出力を適合させるために長期にわたるカスタムエンジニアリング及び設計最適化を伴ってきた。現在の市場環境での最低の供給コストに関して競合する予想されるＬＮＧプロジェクトは、資本支出と投資決定から納品までの所要期間との両方を同時に低減する手段を提供する標準化された反復可能な設計から利益を受ける立場である。
【００１２】
一見したところ、実質的な最適化なしの標準化された設計の選択は、効率を損うように、かつ選択された現場で実際に予想されるＬＮＧスループットに関して不確実性を生成するように見える場合がある。自由パワータービンと広い可変速度範囲とを有する多軸ガスタービンは、圧縮機作動点を調節し、かつ１又は２以上の冷凍圧縮機の効率及び結果的にＬＮＧ生産トレインの効率を最大にする手段を提供する。逆に、エンジニアリング評価計算及びシミュレーションモデルは、ガス組成及び周囲パラメータに基づいて予想現場性能及び容量を便宜的に決定する手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
開示する態様は、ＬＮＧ生産トレイン内の液化天然ガス（ＬＮＧ）冷凍圧縮機のためのドライブシステムを提供する。標準化された単一圧縮ストリングは、４０００ｒｐｍよりも低い速度で作動する出力軸を有する多軸ガスタービンと、３以下の標準化された圧縮機本体とで構成され、圧縮機本体の各々は、１又は２以上の冷媒サイクルに使用される１又は２以上の冷凍圧縮機に適用される。標準化された単一圧縮ストリングは、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計される。
【００１４】
開示する態様はまた、液化天然ガス（ＬＮＧ）を生産する方法を提供する。ＬＮＧ生産トレインは、段落１の標準化された単一圧縮ストリングを標準化された冷媒熱交換器システムにかつ標準化された熱排除システムに適合させることによって形成される。ＬＮＧは、標準化された単一圧縮ストリングを使用して生産される。標準化された冷媒熱交換器システム及び標準化された熱排除システムは、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計され、かつ実質的なリエンジニアリング及び修正なしで好機な場所及び施設に設置される。
【００１５】
本発明の技術の利点は、以下の詳細説明及び添付図面を参照することによってより良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】公知の原理によるＬＮＧ圧縮ストリングの概略図である。
【図２】公知の原理によるＬＮＧトレインの概略図である。
【図３】公知の原理によるＬＮＧ圧縮ストリングの概略図である。
【図４Ａ】開示する態様によるＬＮＧ圧縮ストリング及びガスタービンの概略図である。
【図４Ｂ】開示する態様によるＬＮＧ圧縮ストリング及びガスタービンの概略図である。
【図４Ｃ】開示する態様によるＬＮＧ圧縮ストリング及びガスタービンの概略図である。
【図４Ｄ】開示する態様によるＬＮＧ圧縮ストリング及びガスタービンの概略図である。
【図５Ａ】開示する態様により天然ガスを液化するためのシステムの概略図である。
【図５Ｂ】開示する態様により天然ガスを液化するためのシステムの概略図である。
【図６】図５Ａに示すシステムの一部の概略図である。
【図７】開示する態様により天然ガスを液化するためのシステムの概略図である。
【図８】開示する態様により天然ガスを液化するためのシステムの概略図である。
【図９】開示する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】
【００１７】
以下の詳細説明セクションでは、本発明の技術の非限定的な例を説明する。しかし、以下の説明が本発明の技術の特定例又は特定用途に特定である範囲でこれは例示目的に過ぎず、単に典型的な例の説明を提供することを意図している。従って、本発明の技術は、以下に説明する特定例に限定されず、むしろ特許請求の範囲の真の精神及び範囲に入る全ての代替物、修正物、及び均等物を含む。
【００１８】
最初に、参照の便宜上、この出願に使用する特定の用語及びこの関連で使用するそれらの意味を明らかにする。更に、本発明の技術は、全ての均等物、同義語、新規開発、及び同じ又は類似の目的に寄与する用語又は技術が本発明の特許請求の範囲内であると見なされるので、以下に示す用語の使用によって限定されない。
【００１９】
当業者は認めるように、個人によって異なる名称で同一の特徴又は構成要素に言及する場合がある。本文書では、名称だけが異なる構成要素又は特徴の間で区別するつもりはない。図面は必ずしも一定の縮尺ではない。本明細書のある一定の特徴及び構成要素は、縮尺を誇張して又は概略的な形態で示される場合があり、従来型要素の一部の詳細は、明瞭性及び簡潔性のために示されない場合がある。本明細書に説明する図面を参照する時に、簡単のために複数の図面で同じ参照番号を援用する場合がある。以下の説明及び特許請求の範囲において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、非限定的に使用され、従って、「含むが、これに限定されない」ことを意味すると解釈しなければならない。
【００２０】
「ｔｈｅ」、「ａ」、及び「ａｎ」という冠詞は、必ずしもただ１つを意味するように限定されるのではなく、むしろ必要に応じて複数のそのような要素を含むように包括的であり、非限定的である。
【００２１】
本明細書に使用する場合に、用語「近似的」、「約」、「実質的」、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共通かつ受け入れられた使用方法と調和した広い意味を有するものとする。これらの用語は、これらの特徴の範囲を所与の正確な数値範囲に限定することなく、説明して主張する特定の特徴の説明を可能にすることを意図していることを本発明の開示を精査する当業者は理解しなければならない。従って、これらの用語は、説明する主題の実質的でない又は重要でない修正又は変更が本発明の開示の範囲に入ると見なされることを示すものとして解釈しなければならない。
【００２２】
「例示的」は、「例、事例、又は例証として役立つ」を意味するように本明細書で限定的に使用される。本明細書で「例示的」として説明されるいずれの実施形態又は態様も、他の実施形態よりも好ましい又は有利であると解釈すべきではない。
【００２３】
用語「ガス」は、「蒸気」と交換可能に使用され、液体状態又は固体状態と区別されるガス状態にある物質又は物質の混合物として定義される。同様に、用語「液体」は、ガス状態又は固体状態と区別される液体状態にある物質又は物質の混合物を意味する。
【００２４】
「炭化水素」は、主として元素の水素及び炭素を含む有機化合物のことであるが、窒素、硫黄、酸素、金属、又はいくつもの他元素が少量存在する場合がある。本明細書に使用する場合に、炭化水素は、一般的に天然ガス、石油、又は化学処理施設に見出される成分を指す。
【００２５】
「天然ガス」は、原油井から又は地下のガス担持地層から得られる多成分ガスを指す。天然ガスの組成及び圧力は大きく異なる場合がある。典型的な天然ガスストリームは、主成分としてメタン（ＣＨ4）を含み、すなわち、天然ガスストリームの５０ｍｏｌ％超がメタンである。天然ガスストリームはまた、エタン（Ｃ2Ｈ6）、重質炭化水素（例えば、Ｃ3−Ｃ20の炭化水素）、１又は２以上の酸性ガス（例えば、ＣＯ2又はＨ2Ｓ）、又はそれらのあらゆる組合せを含む。天然ガスはまた、水、窒素、硫化鉄、蝋、原油、又はそれらのあらゆる組合せのような少量の汚染物質を含む可能性がある。毒として作用する場合がある化合物を除去するために、天然ガスストリームは、実質的に精製することができる。
【００２６】
「液化天然ガス」又は「ＬＮＧ」は、１又は２以上の成分（例えば、ヘリウム）又は不純物（例えば、水及び／又は重質炭化水素）を除去するために処理し、次に冷却によりほぼ大気圧で液体に凝縮させた天然ガスを指す。
【００２７】
「大規模」ガスタービンは、定格出力容量が少なくとも４０メガワット（ＭＷ）、又は少なくとも５０ＭＷ、又は少なくとも７０ＭＷ、又は少なくとも８０ＭＷ、又は少なくとも１００ＭＷのガスタービンである。
【００２８】
「混合冷媒」は、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ペンタンなどを含む群から選択された２又は３以上の成分の混合物から形成される冷媒である。本明細書で言及する混合冷媒又は混合冷媒ストリームは、少なくとも５ｍｏｌ％の２つの異なる成分を含む。混合冷媒の一般的な組成は、窒素０〜１０ｍｏｌ％、メタン（Ｃ1）３０〜７０ｍｏｌ％、エタン（Ｃ2）３０〜７０ｍｏｌ％、プロパン（Ｃ3）０〜３０ｍｏｌ％、ブタン（Ｃ4）０〜１５ｍｏｌ％とすることができる。全組成は１００ｍｏｌ％から構成される。
【００２９】
材料の数又は量、又はその特定の特性に関して使用する場合に「実質的」は、材料又は特性が与えることを意図した効果を与えるのに十分な量を指す。許容される偏差の正確な程度は、一部の場合では特定の状況に依存する場合がある。
【００３０】
「非同期」は、ローカル電気送電網周波数（５０Ｈｚ（３０００ｒｐｍ）、６０Ｈｚ（３６００ｒｐｍ）、又は別の周波数）と常に一致するわけではないが、ローカル周波数付近の一般的に受け入れられた作動範囲に入る回転速度を指す。そのような作動範囲はタービンの設計に依存し、ローカル周波数の±３％、又は±５％、又は±１０％、又は±２０％、又は±２０％を超える場合がある。
【００３１】
本発明の技術は、ＬＮＧ生産トレイン内の液化天然ガス（ＬＮＧ）冷凍圧縮機のためのドライブシステムを提供する。ドライブシステムは、２よりも多くない標準化された圧縮機本体を有する多軸ガスタービン（減速ギアボックスなし）と、出力定格が５メガワット（ＭＷ）未満の任意的な始動モータとで構成される標準化された単一ターボ機械ストリングを含む。多軸ガスタービンは、３７００ＲＰＭ未満の速度、理想的には約３０００ＲＰＭで作動する。圧縮機本体は、単一混合冷媒、プロパン予冷式混合冷媒、及び／又は二重混合冷媒のような１又は２以上の冷媒サイクルに使用される１又は２以上の冷媒圧縮機に適用される。標準化された単一ターボ機械ストリングは、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計され、実質的なリエンジニアリング又は修正なしで好機の場所及び施設に設置され、場所及び供給ガスの組成に伴う液化効率のより広範な変動を許容することによってＤ１ＢＭ（「１つの設計で多くを構築する」）のコスト及びスケジュール効率を獲得する。
【００３２】
図４Ａは、開示の態様によるＬＮＧトレインを有することができるＬＮＧ圧縮ストリング４００の概略図である。ＬＮＧ圧縮ストリングをプロパン予冷式混合冷媒ドライバシステムと呼ぶ場合がある。ＬＮＧ圧縮ストリング４００は、ここでは第１及び第２の冷凍圧縮機４０２、４０４として示す１又は２以上の冷凍圧縮機を含む。第１及び第２の冷凍圧縮機の各々は、圧縮する流体がそれぞれの圧縮機に出入りすることができるようにするための入口及び出口４０２ａ、４０４ａを含む。第１及び第２の冷凍圧縮機は、カプリングと見なすことができる第１の軸４０６に接続される。圧縮ストリングは、第２の軸４１０（カプリングと見なすことができる）に接続された大規模多軸ガスタービン４０８を含み、それによって第１及び第２の冷凍圧縮機４０２、４０４に駆動力を提供する。態様では、大規模多軸ガスタービン４０８は、非限定的な例としてＧＥ  ＬＭＳ１００タービン、三菱  日立  ＨＩ１０タービン、又はあらゆる他の大規模多軸ガスタービンを有することができる。態様では、大規模多軸ガスタービン４０８は、４０ＭＷ〜９０ＭＷ、又は５０ＭＷ〜８０ＭＷ、又は６０ＭＷ〜７０ＭＷ、又は７０ＭＷを超える実効伝達パワー出力を提供することができる。大規模多軸ガスタービンは、単軸ガスタービンよりも広い固有速度ターンダウン範囲を利用することができるので、ＬＮＧトレインの生産及び効率を改善し、最大にすることさえも可能である。例えば、大規模多軸ガスタービンの固有速度ターンダウン範囲を使用して、ドライブスルー機能又は可変周波数ドライブを有する電気モータから全く支援を受けずに圧縮機を停止状態から始動し、圧縮機を作動回転速度までもたらし、圧縮機作動点を調節して圧縮機の効率を最大にすることができる。図４に示すような構成で大規模な燃料効率的な多軸ガスタービンを使用すると、単一圧縮機ストリングで、年間約１００万トン（１．０ＭＴＡ）、又は１．０ＭＴＡ〜１．２ＭＴＡ、又は１．２ＭＴＡ〜１．５ＭＴＡ、又は１．５ＭＴＡ〜１．７ＭＴＡ、又は１．７ＭＴＡ超の超過量のＬＮＧトレイン容量を可能にすることができる。設計及び構造が実質的に同一の追加のＬＮＧ圧縮ストリングをＬＮＧ圧縮ストリング４００と並行して稼働させ、液化機器の生産容量を増大することができる。定格が１ＭＷ未満、又は３ＭＷ未満、又は５ＭＷ未満、又は７ＭＷ未満の比較的小型の始動機／ヘルパーモータを含むことが望ましい場合がある。これらの構成要素の削除（他に始動機／ヘルパーモータの駆動に必要とされる一部の発電機器の取外し又は小型化を含む）は、大幅な資本コストの節約と共に作動の節約を提供する。
【００３３】
態様では、第１の圧縮機４０２を使用してプロパン冷媒を圧縮することができ、好ましい態様では、第１の冷凍圧縮機は水平分割ケーシングを使用することができる。第２の冷凍圧縮機ストリング４０４を使用して混合冷媒を圧縮することができ、好ましい態様では、第２の冷凍圧縮機は垂直分割ケーシングを使用することができるが、代わりに水平分割ケーシングを使用することもできる。
【００３４】
図４Ｂは、開示する態様によるＬＮＧトレインを有することができるＬＮＧ圧縮ストリング４２０の概略図である。ＬＮＧ圧縮ストリングを二重混合冷媒ドライバシステムと呼ぶ場合がある。ＬＮＧ圧縮ストリング４００と同様に、ＬＮＧ圧縮ストリング４２０は、ここでは第１及び第２の冷凍圧縮機４２２、４２４として示す１又は２以上の冷凍圧縮機を含む。第１及び第２の冷凍圧縮機の各々は、圧縮する流体がそれぞれの圧縮機に出入りすることができるようにするための入口及び出口４２２ａ、４２４ａを含む。第１及び第２の冷凍圧縮機は、カプリングと見なすことができる第１の軸４２６に接続される。圧縮ストリングは、第２の軸４３０（カプリングと見なすことができる）に接続された大規模多軸ガスタービン４２８を含み、それによって第１及び第２の冷凍圧縮機４２２、４２４に駆動力を提供する。大規模多軸ガスタービン４２８は、大規模多軸ガスタービン４０８に類似しており、簡潔にするためにこれ以上説明しない。態様では、第１の冷凍圧縮機４２２を使用して第１の混合冷媒を圧縮することができ、好ましい態様では、第１の冷凍圧縮機は垂直分割ケーシングを使用することができるが、水平分割ケーシングを使用することもできる。第２の冷凍圧縮機ストリング４２４を使用して第２の混合冷媒を圧縮することができ、好ましい態様では、第２の冷凍圧縮機は垂直分割ケーシングを使用することができるが、代わりに水平分割ケーシングを使用することもできる。
【００３５】
本発明の開示の態様は、大規模多軸ガスタービンを使用して２つの冷凍圧縮機を駆動することに限定されない。図４Ｃは、第１、第２、及び第３の冷凍圧縮機４４２、４４４、４４６が第１、第２、及び第３の軸又はカプリング４４８、４５０、４５２を通して大規模多軸ガスタービン４５４に接続される本発明の開示の態様によるＬＮＧ圧縮ストリング４４０を示している。第１、第２、及び第３の冷凍圧縮機４４２、４４４、４４６の各々は、プロパン冷媒、混合冷媒、又は他の冷媒タイプに圧縮を与えることができる。各冷凍圧縮機は、必要に応じて水平又は垂直の分割ケーシングを使用することができる。
【００３６】
図４Ｄは、本発明の開示の態様に使用することが好ましいガスタービン４６０を示している。ガスタービン４６０は、ガス発生器４６２と自由パワータービン４６４とを含む。自由パワータービン４６４は、典型的にガス発生器４６２に機械的に接続されないが、ガス発生器４６２によって生成された高温加圧ガスの膨張によって回転する軸４６６を含む。軸４６６は、前に開示した通り、１又は２以上の冷凍圧縮機に接続されるように構成される。必要に応じて、他の適切な公知のガスタービン設計を本発明の開示の態様と共に使用することができる。
【００３７】
図５Ａ及び６は、本発明の開示の態様による天然ガス（ＬＮＧ）を液化するためのシステム５００及び工程を示している。類似のシステムは、２０１７年５月１６日出願の本出願人所有の米国仮特許出願第６２／５０６、９２２号明細書、２０１６年８月１６日出願の米国特許出願第６２／３７５、７００号明細書、及び米国特許第６、３２４、８６７号明細書に更に説明されており、その内容全体は引用により本明細書に組み込まれている。システム５００は、開示する態様をどのように使用することができるかの一例に過ぎず、開示する態様は、複数の冷凍圧縮機を必要とするいずれのＬＮＧ液化システムでも使用することができることは理解されるものとする。システム５００では、供給ガス（天然ガス）は、入口ライン５１１を通って調製ユニット５１２に入り、そこで汚染物質を除去するために処理される。処理されたガスは、次に、調製ユニット５１２から一連の熱交換器５１３、５１４、５１５、５１６を通過し、そこで第１の冷凍回路５２０を通って順番にそれぞれの熱交換器を流れている第１の冷媒（例えば、プロパン）を蒸発させることにより冷却される。次に、冷却された天然ガスは分留塔５１７に流れ、分留ユニット５１９で更に処理するためにペンタン及びより重質の炭化水素がライン５１８を通して除去される。
【００３８】
メタン、エタン、プロパン、及びブタンの残留混合物は、分留塔５１７からライン５２１を通して除去され、第２の冷媒回路５３０を流れる混合冷媒（ＭＲ）を含むことができる第２の冷媒でガス混合物を更に冷却することにより、主低温熱交換器５２２で液化される。窒素、メタン、エタン、及びプロパンのうちの少なくとも１つを含むことができる第２の冷媒は第２の冷凍圧縮機５２３で圧縮され、第２の冷凍圧縮機５２３は、次に、ガスタービン５３８によって駆動される。圧縮後に、第２の冷媒は、空気又は水冷却器５２５ａ、５２５ｂを通過することによって冷却され、次に、第１の冷媒回路５２０からの第１の冷媒を蒸発させることによって熱交換器５２６、５２７、５２８、及び５２９内で部分的に凝縮する。次に第２の冷媒は、第２の冷媒の凝縮した液体部分を第２の冷媒の蒸気部分から分離する高圧分離器５３１に流れることができる。第２の冷媒の凝縮した液体部分と蒸気部分は、それぞれライン５３２と５３３で高圧分離器５３１から排出される。図５に見られるように、高圧分離器５３１からの凝縮液体と蒸気は共に主低温熱交換器５２２を流れ、そこで第２の冷媒を蒸発させることにより冷却される。
【００３９】
ライン５３２内の凝縮液体ストリームは、主低温熱交換器５２２の中央から除去され、その圧力は膨張弁５３４にわたって低下する。この時点で低圧の第２の冷媒は、次に主低温熱交換器５２２に戻され、そこで、より暖温の第２の冷媒ストリームとライン５２１内の供給ガスストリームとによって蒸発する。第２の冷媒蒸気ストリームは、主低温熱交換器５２２の上部に到達すると凝縮して除去され、主低温熱交換器５２２に戻される前に膨張弁５３５にわたって膨張する。凝縮した第２の冷媒蒸気は、主低温熱交換器５２２に入ると、ライン５２１の供給ガス及びライン５３２の高圧の第２の冷媒ストリームと熱交換することによって蒸発する。下降する凝縮した第２の冷媒蒸気は、主低温熱交換器５２２の中央内で低圧の第２の冷媒液体ストリームと混合し、その結合ストリームは、出口５３６を通る蒸気として主低温熱交換器５２２の底部を出て第２の冷凍圧縮機５２３へ還流し、第２の冷媒回路５３０を完結させる。
【００４０】
閉じた第１の冷凍回路５２０を使用して、供給ガスと第２の冷媒の両方を主低温熱交換器５２２を通過する前に冷却する。第１の冷媒は第１の冷凍圧縮機５３７により圧縮され、第１の冷凍圧縮機５３７は、次に、ガスタービン５３８により駆動される。態様では、第１の冷凍圧縮機５３７及びガスタービン５３８と並列に位置決めされた追加の冷媒圧縮機及びガスタービン（図示せず）を使用して第１の冷媒を圧縮することができ、本明細書における第１の冷凍圧縮機５３７及びガスタービン５３８への言及は、その追加の冷媒圧縮機及びガスタービンをも指すものと理解される。第１の冷凍圧縮機５３７は、少なくとも１つの圧縮機ケーシングを有することができ、その少なくとも１つのケーシングは、異なる圧力レベルにある少なくとも２つの第１の冷媒ストリームを受け入れる少なくとも２つの入口を併せて含むことができる。圧縮された第１の冷媒は、１又は２以上の凝縮器又は冷却器５３９（例えば、海水又は空気冷却）で凝縮し、第１の冷媒サージタンク５４０に集められ、そこから熱交換器（プロパンチラー）５１３、５１４、５１５、５１６、５２６、５２７、５２８、５２９を通ってカスケードされ、その熱交換器では第１の冷媒が蒸発し、それぞれ供給ガスと第２の冷媒の両方を冷却する。ガスタービン５３８は、空気入口システムを有することができ、それは、次に、空気濾過デバイス、水分分離デバイス、冷却及び／又は加熱デバイス、又は粒子分離デバイスを有することができる。
【００４１】
必要に応じて、図５Ａのシステム５００には、タービンの稼働効率を改善するためにガスタービン５３８への入口空気５７１を冷却するための手段を設けることができる。基本的に、本発明のシステムは、中間流体を冷却するためにシステム５００で利用可能な過冷却を使用することができ、その中間流体は、水、グリコール、又は別の熱伝達流体を含むことができ、それは、次に、閉じた入口冷却剤ループ５５０を循環してタービンへの入口空気を冷却する。
【００４２】
図６を参照すると、入口空気５７１に必要な冷却を提供するために、第１の冷媒のスリップストリームが第１の冷凍回路５２０から（すなわち、サージタンク５４０から）ライン５５１を通して引き出され、膨張弁５５２にわたって流される。第１の冷凍回路５２０はこのタイプのガス液化工程で既に利用可能であるので、この工程で新しい又は個別の冷却源を設ける必要がなく、それによって本発明のシステムのコストを実質的に低減する。膨張した第１の冷媒は、ライン５５４を通って第１の冷凍回路５２０に戻る前に膨張弁５５２から熱交換器５５３を通される。プロパンは熱交換器５５３内で蒸発し、それによって中間流体の温度を下げ、中間流体は、次に、ポンプ５５６によって貯蔵タンク５５５から熱交換器５５３を通してポンピングされる。
【００４３】
冷却された中間流体は、次に、タービン５３８の入口に位置決めされた空気チラー又は冷却器５５８を通してポンピングされる。入口空気５７１は、それぞれのタービンに流入する時に空気チラー又は冷却器５５８内のコイルなどの上を通過し、空気チラー又は冷却器５５８は、次に、空気をタービンに送り出す前に入口空気５７１を冷却する。次に、温められた中間流体は、ライン５５９を通して貯蔵タンク５５５に戻される。より低い温度で氷が形成される可能性があるので、入口空気５７１は摂氏約５°（華氏４１°）よりも低くなく冷却されることが好ましい。一部の場合では、詰まり、機器の損傷を防ぎ、腐食を制御するために、抑制物質を含む凍結防止剤（例えば、エチレングリコール）を中間流体に添加することが望ましい場合がある。
【００４４】
湿式空気フィン冷却器６０４を第１の冷却回路５２０に接続することができる。図６に示すように、湿式空気フィン冷却器６０４は、（ａ）流体（例えば、液体又はガス）が通過すると周囲温度（例えば、乾球温度）の近くまで冷却されるフィン付きチューブの上にファン６０８を使用して周囲空気を通すことができる従来型空気フィン熱交換器の冷却効果を（ｂ）例えば噴霧ヘッダ６１２のノズル６１０を使用して周囲空気ストリーム内で液体、典型的には水を蒸発させ、周囲空気のより低い湿球温度に近づけることによるサイクロメトリック冷却に結合する。
【００４５】
湿式空気フィン冷却器６０４は、サージタンク５４０からライン５５１内の液体第１の冷媒のスリップストリームを過冷却するのに使用される。過冷却された第１の冷媒は、ライン６０５を通って熱交換器５５３に向けられる。このプロパンを過冷却することにより、熱交換器５５３の冷凍効率と冷凍システムの性能係数との両方が増加する。この性能係数は、冷凍を提供するための追加の圧縮機出力で熱交換器５３３の冷凍効率を割った比である。湿式空気フィン冷却器６０４は、図５Ａ及び６のライン５５１内の第１の冷媒のスリップストリームを冷却するように位置決めされる。これに代えて、湿式空気フィン冷却器６０４は、ライン５５１内の第１の冷媒のスリップストリームを除去して空気チラー又は冷却器５５８に（直接又は間接の）冷却源を提供する前に、１又は２以上の凝縮器又冷却器５３９の一部として組み込まれ、液化工程の他の部分を受け持つ液体プロパンを過冷却することができると考えられる。しかし、ライン５５１のプロパンのスリップストリームだけを過冷却して、ガスタービン入口空気の冷却に関する利益を最大にすることが好ましい。
【００４６】
開示する態様により、分離器６０１が、空気チラー又は冷却器５５８に続いてガスタービン空気入口に位置決めされる。この分離器６０１は、入口空気５７１がその周囲の乾球温度からその湿球温度よりも低い温度まで冷却される時に入口空気から凝縮した水を取り除く。分離器６０１は、当業者に公知の垂直ベーン、合体要素、低速プレナム、又は水分分離器のような慣性タイプのものとすることができる。ガスタービン空気入口は、空気フィルタ５４１のような濾過要素を含むことができ、これらは、それぞれ空気チラー又は冷却器５５８及び分離器６０１の上流側又は下流側のいずれか又はその両方に設置することができる。好ましくは、少なくとも１つの濾過要素は、チラー及び分離器の上流に設置される。この空気濾過要素は、商標ＧＯＲＥＴＥＸで販売されるｅＰＴＦＥ（拡張ＰＴＦＥ）膜のような防湿層を含み、分離器６０１によって除去された凝縮水内に濃縮する場合がある大気中の蒸気、塵埃、塩類、又は他の汚染物質を除去することができる。少なくとも１つの濾過要素又は類似のデバイスをガスタービン５３８に関連付けられたチラー及び分離器の上流側に設置することにより、回収された湿気（水）内の大気汚染物質を最小限にすることができ、チラー及び分離器の汚染及び腐食を最小限にすることができ、湿式空気フィン冷却器６０４の汚損及び腐食も抑制して最小限にすることができる。
【００４７】
ガスタービン入口空気５７１の冷却中に、冷凍効率のかなりの部分を使用して単に入口空気の乾球温度を下げるのではなくガスタービン入口空気５７１中の湿気を凝縮させる。一例として、４０℃の乾球温度及び２４℃の湿球温度の入口空気が冷却される場合に、空気の実効比熱は、４０℃と２４℃の間で約１ｋＪ／ｋｇ／℃であるが、乾球温度を低減して空気から湿気を凝縮させると、２４℃の湿球温度未満で約３ｋＪ／ｋｇ／℃へ劇的に上昇する。ここから、ガスタービン５３８に対する空気の小さい組成変化がガスタービンの利用可能なパワーに少ししか影響を与えないので、湿球温度（露点）よりも低く空気を冷却するために使用する冷凍効率の約３分の２が無駄になると結論付けることができる。この凝縮水分は、本質的にガスタービンへの冷却入口空気と同じ温度であり、空気ストリーム内で空気チラー又は冷却器５５８の前方に位置決めされる空気チラー又は冷却器５５８に似た別の冷却コイルを使用して入口空気５７１の何らかの予冷を提供するために使用することができる。しかし、この配置は、水の温度を下げるために使用する冷凍効率の部分を回収するが、水を凝縮させるために使用する部分を回収することはできない。すなわち、水の気化熱は、ガスタービン入口空気の熱伝達又はサイクロメトリック冷却によって回収することはできない。
【００４８】
ガスタービン入口空気５７１からの水分を冷却して凝縮させるために使用する冷凍効率の遙かにより多くの部分は、分離器６０１からこの冷却水を回収し、冷却水ストリーム５１０をポンプ６０３でポンピングし、冷却水ストリームを湿式空気フィン冷却器６０４のチューブの上に噴霧し、又は他に湿式空気フィン冷却器１０４への空気ストリーム６０６にこの水を混ぜることによって回収することができる。湿式空気フィン冷却器６０４に関連付けられたファンによって運ばれた空気の周囲条件及び実際の流量に基づいて、ポンプ６０３によってポンピングされた水は、湿式空気フィン冷却器６０４の空気ストリームを飽和させてその湿球温度に至らせるのに十分とすることができる。別の目的に使用することができると考えられる分離器６０１からの余剰水ストリームは、利用可能である場合があり、又は空気流れを飽和させるには不十分である場合がある。後者の場合に、別の供給源からの追加の水を供給することができる。
【００４９】
図５Ｂは、本発明の開示の別の態様による天然ガス（ＬＮＧ）を液化するためのシステム５００’及び工程を示している。システム５００’は、図５Ａのシステム５００と同様であり、従って、類似の要素及び参照番号は更には説明しない。第２の冷凍圧縮機５２３（図７に示す）の圧縮能率は、２つの圧縮機５２３ａ、５２３ｂによって分配され、その両方が大規模多軸ガスタービン５３８に作動的に接続され、かつそれによって駆動される。
【００５０】
図７は、本発明の開示の別の態様による二重混合冷媒を使用してＬＮＧを液化するためのシステム７００を示している。システム７００は、本明細書で上述したガスタービンと類似の大規模多軸ガスタービン７０２を含む。大規模多軸ガスタービン７０２は、第１の冷凍圧縮機７０４及び第２の冷凍圧縮機７０６に作動的に接続される。第１の冷凍圧縮機７０４は、暖温液化熱交換器７１２内で供給ガスストリーム７１０を最初に冷却するのに使用される暖温混合冷媒ストリーム７０８を圧縮するのに使用することができる。供給ガスストリームをこのように冷却した後に、暖温混合冷媒ストリーム７０８は、暖温液化熱交換器の底部を出て、一連のドラム７１４、７１６、周囲冷却器７１８、７２０、及び第１の冷媒圧縮機７０４内で処理されて再圧縮される。部分冷却された供給ガスストリーム７２２は、暖温液化熱交換器７１２を出て、冷温液化熱交換器７２４内で冷温混合冷媒ストリーム７２６と熱交換することによって更に冷却され、その冷温混合冷媒ストリーム７２６も、供給ガスストリームに対する追加の冷却剤として暖温液化熱交換器７１２を通過したものである。態様では、暖温混合冷媒ストリーム７０８は、冷温混合冷媒ストリーム７２６とは異なる組成を有し、供給ガスストリーム５１１の漸進的な冷却と最終的な液化とを保証する。暖温液化熱交換器７１２を出た後に、冷温混合冷媒ストリーム７２６は、次に、高圧分離器７２８に流れることができ、高圧分離器７２８は、冷温混合冷媒ストリームの凝縮液体部分をその蒸気部分から分離する。冷温混合冷媒ストリームの凝縮した液体部分と蒸気部分は、それぞれライン７３０と７３１で高圧分離器７２８から排出される。図７に見られるように、高圧分離器７２８からの凝縮液体と蒸気は、共に冷温液化交換器７２４を流れ、そこで部分冷却された供給ガスストリーム７２２を冷却する。
【００５１】
ライン７３１内の凝縮液体ストリームは、冷温液化熱交換器７２４の中央から除去され、その圧力は膨張弁７３２にわたって低下する。この時点で低圧の冷たい混合冷媒は、次に、冷温液化熱交換器７２４に戻され、そこで、より温かい冷温混合冷媒ストリームと部分冷却された供給ガスストリーム７２２とによって蒸発する。冷温混合冷媒蒸気ストリームが、冷温熱交換器７２４の上部に到達する時に、それは、凝縮されており、かつ除去され、かつ冷温熱交換器５２２に戻される前に膨張弁７３４にわたって膨張する。凝縮した冷温混合冷媒蒸気は、冷温液化熱交換器に入ると、部分冷却された供給ガス７２２及び高圧冷温混合冷媒ストリーム７３１と熱交換することによって蒸発する。下降する凝縮した冷温混合冷媒蒸気は、冷温液化熱交換器７２４の中央内で低圧混合冷媒液体ストリームと混合し、その結合ストリームは、出口７３６を通る蒸気として冷温液化熱交換器の底部を出て第２の冷凍圧縮機７０６に流れる。第２の冷媒圧縮機、並びに様々なドラム７３８、７４０、７４２及び周囲冷却器７４４、７４６、７４８は、冷温混合冷媒ストリームを圧縮して冷却し、それは、次に、上述のように暖温液化熱交換器７１２に送られる。
【００５２】
図８は、本発明の開示の別の態様による二重混合冷媒を使用してＬＮＧを液化するためのシステム８００を示している。システム８００は、システム７００と同様であり、簡潔にするために、類似の要素及び参照番号は更には説明しない。システム８００は、暖温混合冷媒圧縮機８０４と、高圧冷温混合冷媒圧縮機８０６ｂと、低圧混合冷媒圧縮機８０６ａとに作動的に接続された大規模多軸タービン８０２を含む。高圧冷温混合冷媒圧縮機８０６ｂと低圧混合冷媒圧縮機８０６ａは、冷温混合冷媒を冷却して圧縮するのに必要とされる圧縮機能率を分配する。
【００５３】
図９は、開示する態様による液化天然ガス（ＬＮＧ）を生産する方法９００である。ブロック９０２では、ＬＮＧ生産トレインは、本明細書に説明する標準化された単一圧縮ストリングを標準化された冷媒熱交換器システムと標準化された熱排除システムとに適合させることによって形成される。ブロック９０４では、ＬＮＧは、標準化された単一圧縮ストリングを使用して生産され、標準化された冷媒熱交換器システムと標準化された熱排除システムは、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計され、実質的なリエンジニアリング及び修正なしで好機の場所及び施設に設置される。
【００５４】
開示する態様は、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計され、実質的なリエンジニアリング又は修正なしで好機の場所及び施設に設置された標準化された冷媒熱交換器システム及び標準化された冷凍機を使用してＬＮＧを生産する方法を提供し、場所及び供給ガスの組成に伴う液化効率のより広範な変動を許容することによってＤ１ＢＭ（「１つの設計で多くを構築する」）のコスト及びスケジュール効率を獲得する。
【００５５】
開示する態様の利点は、標準化された構築ブロックから区分的に開発される大規模ＬＮＧトレインに対する低減かつ調整された資本出費である。例えば、７ＭＴＡを超える結合出力を達成することができ、それは、３から４セットの同一の標準化された機器とバルク構成要素から開発される。別の利点は、この手法により、標準化された構成要素の利用を通して迅速スケジュールが可能になることである。更に別の利点は、ＬＮＧトレインを他の技術（吸気冷却又は排熱回収など）と結び付けてＬＮＧトレインの効率を改善することができることである。
【００５６】
本発明の開示の態様は、以下の付番段落に示す方法及びシステムのあらゆる組合せを含むことができる。以上の説明からあらゆる数の変形を想定することができるので、これを全ての可能な態様の完全な列挙だと見なすべきではない。
【００５７】
１．４０００ｒｐｍよりも低い速度で作動する出力軸を有する多軸ガスタービンと、１又は２以上の冷媒サイクルに使用される１又は２以上の冷凍圧縮機に各々が適用される３よりも多くない標準化された圧縮機本体とで構成され、標準化された単一圧縮ストリングが、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計される標準化された単一圧縮ストリングを含むＬＮＧ生産トレイン内の液化天然ガス（ＬＮＧ）冷凍圧縮機のためのドライブシステム。
【００５８】
２．ドライブシステムが、場所及び供給ガスの組成に伴う液化効率のより広範な変動を許容することによってＤ１ＢＭ（「１つの設計で多くを構築する」）のコスト及びスケジュール効率を獲得するために実質的なリエンジニアリング又は修正なしで好機の場所及び施設に設置される請求項１のドライブシステム。
【００５９】
３．多軸ガスタービンが、その固有速度ターンダウン範囲を使用して、電気モータ又は可変周波数ドライブからの支援なしで、１又は２以上の冷凍圧縮機を停止状態から始動し、１又は２以上の冷凍圧縮機を作動回転速度までもたらし、かつ圧縮機作動点を調節して１又は２以上の冷凍圧縮機の効率又はＬＮＧ生産トレインの効率を最大にする段落１のドライブシステム。
【００６０】
４．ドライブシステムにはギアボックスがない段落１のドライブシステム。
【００６１】
５．ドライブシステムが、５ＭＷの最大パワー出力を有する始動モータを含む段落１のドライブシステム。
【００６２】
６．１又は２以上の冷媒サイクルが、単一混合冷媒サイクル、プロパン予冷式混合冷媒サイクル、及び二重混合冷媒サイクルのうちの１又は２以上を含む段落１のドライブシステム。
【００６３】
７．標準化された単一圧縮ストリングが、第１の標準化された単一圧縮ストリングであり、第１の標準化された単一圧縮ストリングと同一の１又は２以上の追加の標準化された単一圧縮ストリングを更に含む段落１のドライブシステム。
【００６４】
８．多軸ガスタービンの排気ガスから熱を抽出し、それによってＬＮＧ生産トレインの全体エネルギ効率を高める廃熱回収ユニットを更に含む段落１−７のいずれかのドライブシステム。
【００６５】
９．多軸ガスタービンの入口に入る空気を冷却し、それによってＬＮＧ生産トレインの天然ガススループット及び効率を最大にするように構成された入口空気冷却装置を更に含む段落１−８のいずれかのドライブシステム。
【００６６】
１０．入口空気冷却装置が、標準化された単一圧縮ストリングとは独立した機械式冷却システムを有する段落９のドライブシステム。
【００６７】
１１．入口空気冷却装置が、標準化された単一圧縮ストリングと一体化された機械式冷却システムを含み、多軸ガスタービンの入口に入る空気が、標準化された単一圧縮ストリングの冷凍圧縮機のうちの１又は２以上によって圧縮された冷媒を使用して冷却される段落１０のドライブシステム。
【００６８】
１２．多軸ガスタービンが、７０メガワットよりも高い最大パワー出力を有する大規模多軸ガスタービンを有する段落１−１１のいずれか１つのドライブシステム。
【００６９】
１３．多軸ガスタービンが、自由パワータービンを有するガスタービンを含む段落１−１２のいずれか１つのドライブシステム。
【００７０】
１４．冷凍圧縮機が、遠心圧縮機又は軸流圧縮機である段落１−１３のいずれか１つのドライブシステム。
【００７１】
１５．ヘルパードライバを持たない段落１−１４のいずれか１つのドライブシステム。
【００７２】
１６．段落１の標準化された単一圧縮ストリングを標準化された冷媒熱交換器システムと標準化された熱排除システムとに適合させることにより、ＬＮＧ生産トレインを形成する段階と、標準化された単一圧縮ストリングを使用してＬＮＧを生産する段階であって、標準化された冷媒熱交換器システムと標準化された熱排除システムが、供給ガス組成、周囲温度、及び他の現場条件の一般的な範囲に対して設計され、実質的なリエンジニアリング及び修正なしで好機の場所及び施設に設置される上記生産する段階とを含む液化天然ガス（ＬＮＧ）を生産する方法。
【００７３】
１７．ＬＮＧを生産する段階が、少なくとも年間１６０万トンの割合でＬＮＧを生産する段階を含む段落１６の方法。
【００７４】
１８．ＬＮＧ生産トレインが第１のＬＮＧ生産トレインであり、第１のＬＮＧ生産トレインと同一の１又は２以上の追加のＬＮＧ生産トレインを形成し、それによってＬＮＧを生産する段階を更に含む段落１６の方法。
【００７５】
１９．第１のＬＮＧ生産トレインと１又は２以上の追加のＬＮＧ生産トレインとが結合して少なくとも年間３２０万トンの割合でＬＮＧを生産する段落１８の方法。
【００７６】
２０．標準化された単一圧縮ストリングが、第１の標準化された単一圧縮ストリングであり、１又は２以上の追加の標準化された単一圧縮ストリングを標準化された冷媒熱交換器システムと標準化された熱排除システムとに適合させ、それによってＬＮＧを生産することができる単一ＬＮＧ生産トレインを生成する段階を更に含む段落１６の方法。
【００７７】
２１．第１の標準化された単一圧縮ストリングと１又は２以上の追加の標準化された単一圧縮ストリングが結合して少なくとも年間３２０万トンの割合でＬＮＧを生産する段落２０の方法。
【００７８】
２２．多軸ガスタービンの固有速度ターンダウン範囲を使用して、電気モータ又は可変周波数ドライブからの支援なしで、１又は２以上の冷凍圧縮機を停止状態から始動し、１又は２以上の冷凍圧縮機を作動回転速度までもたらし、かつ圧縮機作動点を調節して１又は２以上の冷凍圧縮機の効率又はＬＮＧ生産トレインの効率を最大にする段階を更に含む段落１６の方法。
【００７９】
２３．多軸ガスタービンの排気ガスから熱を抽出し、それによってＬＮＧ生産トレインの全体エネルギ効率を高める段階を更に含む段落１６−２２のいずれか１つの方法。
【００８０】
２４．多軸ガスタービンの入口に入る空気を冷却し、それによってＬＮＧ生産トレインの天然ガススループット及び／又は効率を最大にする段階を更に含む段落１６−２３のいずれか１つの方法。
【００８１】
本発明の技術は、様々な修正及び代替形態を受け易い可能性がある一方で、上述の例は非限定的である。本発明の技術は、本明細書に開示する特定の実施形態に限定されることを意図していないことを再度理解しなければならない。実際に、本発明の技術は、添付の特許請求の範囲の真の精神及び範囲に入る全ての代替物、修正物、及び均等物を含む。
【符号の説明】
【００８２】
４４０  ＬＮＧ圧縮ストリング
４４２  第１の冷凍圧縮機
４４４  第２の冷凍圧縮機
４５２  第３の軸又はカプリング
４５４  大規模多軸ガスタービン
【図１】
2020531782.tif 000003
【図２】
2020531782.tif 000004
【図３】
2020531782.tif 000005
【図４Ａ】
2020531782.tif 000006
【図４Ｂ】
2020531782.tif 000007
【図４Ｃ】
2020531782.tif 000008
【図４Ｄ】
2020531782.tif 000009
【図５Ａ】
2020531782.tif 000010
【図５Ｂ】
2020531782.tif 000011
【図６】
2020531782.tif 000012
【図７】
2020531782.tif 000013
【図８】
2020531782.tif 000014
【図９】
2020531782.tif 000015
【国際調査報告】
2020531782.tif 000016
2020531782.tif 000017
2020531782.tif 000018