[发明专利]通过在环境温度下溶解于液烃中运输天然气

说明书

技术领域

本发明涉及天然气的运输，并且具体地，本发明涉及一种通过溶解于液烃中运输天然气的方法。

背景技术

美国天然气的供应正在以所谓的非常规或“页岩气”生产的速率增长，从而最终保证美国天然气出口。目前美国不离岸出口天然气，尽管天然气的离岸出口是美国以外已建立的行业。2014年全球天然气生产的10％作为液化天然气LNG经由海上运输被运输。诸如卡塔尔、马来西亚、印度尼西亚、尼日尼亚和澳大利亚的主要出口国家拥有生产量大大超过国内需求的大型天然气气田。经由海上运输的天然气进口市场主要地在日本、中国、南韩、印度和台湾。

其中美国国内供应超过需求的情况开始出现。美国天然气生产和消费主导全球数据：在2014年，美国的生产和消费结算在全球总量的22％。仅有两个其他国家，中国和俄罗斯，占全球生产或消费的5％以上。因此，美国天然气供应过度的情况潜在地为国际天然气市场增加大量资源。

因此，美国天然气的离岸海上运输正在由美国工业和政府承担。因此，提高美国天然气海上运输的经济效率是重要的工作。本发明有助于这项工作。

天然气的岸上运输几乎仅通过管道进行。然而，由于管道和设施材料以及安装成本过高，天然气不通过管道运输横跨广阔的水域。因此，天然气的越洋出口仅通过海上船舶以离散装运进行。

管道运输包括使气体以连续流从高压起点流到较低压的销售点。在陆上，使连续流流过管道比通过油罐卡车或铁路以离散装运运输气体显著地更具成本效益。

与天然气相比，离散运输(海上船舶、铁路或油罐卡车)更适合于烃液体，因为单位体积的液烃(诸如原油、汽油、柴油或煤油)含有比天然气显著更大的能量。举例说明，在大气压力和环境温度下，1立方英尺原油中含有如1000立方英尺天然气中所含有的类似热值。因此，在环境条件下，必须进行1000次天然气的离散装运以运输如1次类似的原油装运的等效能量。

因此，天然气的可行离散航运要求给定的气体热值比环境条件下的体积要小得多-它的密度必须增加。这目前在环境压力下通过以下方式商业上完成：将气体的温度充分降低以使它变成液体，或者用足够的压力在环境温度下压缩气体使得它尽管保持气态形式但占据显著更小的体积。这些是目前分别用于生产液化天然气–LNG和压缩天然气-CNG以用于天然气离散运输的两种基本物理方法。

目前，LNG是海上运输天然气的商业上可行的方法。尽管过去50年来已有大量建议的项目，但CNG迄今为止尚未成为商业上可行的海上运输选择。

发明内容

本发明提供用于离岸运输天然气的两个主要概念LNG和CNG的替代方案。

该替代方法是在环境温度下液化天然气，这通过将在高压下的天然气与在环境温度和环境压力下为液体的烃混合物混合来实现。原油是在环境条件下为液体的最普遍的并且也许是最适当的烃混合物。然而，其他足够胜任的烃混合物可包括在环境条件下为液体的原油蒸馏产物。

根据本发明的实施例，将有待运输的天然气与烃液体原料在环境温度和超过大气压的压力下混合，对此气相通过天然的和熟知的烃气-液相平衡现象变为液相。由于气体“溶解”于原油液体中(借用自历史上最广泛研究天然气-原油相平衡的石油工程规范词典)，所以混合的运输液态被适当地命名为溶解天然气或DNG。

与有待运输的天然气混合的烃液体在本申请的其余部分中将被称为液烃“LH”。LH在环境温度和压力下是液体。LH的实例包括任何原油和在环境条件下为液体的原油的任何蒸馏衍生物，诸如汽油、煤油、喷气燃料、柴油、燃料油或用于在油气井钻井行业中配制非水性钻井液的液体。

DNG是包含与有待运输的、液化天然气混合的LH的液体。DNG在环境温度和升高的压力下存在并运输。相对于当前的海上船舶压力额定值，可行的DNG压力很高-它们可接近3500psig。因此，需要新的海上船舶设计和构造来安全运输高压液体以实现DNG的可行性。

通过将升高的压力释放到环境压力，液化天然气在环境温度下在运输目的点再气化。

DNG方法基本上不同于LNG和CNG两个主要的海上运输概念。LNG是通过在大气压力和低温下液化天然气得到的液体。CNG是通过在升高的压力和环境温度下压缩天然气得到的气体。DNG是通过在升高的压力和环境温度下将天然气溶解于LH中得到的液体。