[发明专利]用于输送液化天然气的管道配送网络系统

说明书

本发明涉及一种用于输送加压液化天然气(PLNG)的管道配送网络系统，更特别地，本发明涉及具有管道和其它部分的上述系统，所述管道和其它部分由一种超高强度、低合金钢制成，所述钢含有低于9wt％的镍并具有大于830Mpa(120ksi)的抗张强度和低于大约-73℃(-100°F)的DBTT。

下面的说明书中定义了多种术语。为方便起见，在紧靠权利要求书之前提供了一个术语表。

许多天然气源位于边远地区，距任何天然气的商业市场都很远。有时可利用管道将所生产的天然气输送到商业市场。当到商业市场的管道输送不可行时，所生产的天然气通常被处理成用于输送到市场的LNG。LNG一般通过特别建造的油轮来输送，然后在一个靠近市场的输入终点储存和再蒸发。用于液化、输送、储存和再蒸发天然气的设备通常十分昂贵；包括场地开发费用，一个典型的常规LNG项目可耗资五十亿至一百亿美元。一个典型的“基础”LNG项目需要的天然气资源至少为大约280Gm³(10TCF(万亿平方英尺))，而且LNG用户主要是大型公用设施。通常，在边远地区发现的天然气资源小于280Gm³(10TCF)。即使对于符合280Gm³(10TCF)这一最低要求的天然气资源基地，为了经济地处理、储存和输送LNG形式的天然气，还是要求所有的参与者，即LNG供应商、LNG输送商以及大型公用设施LNG用户进行20年或更长时间的十分长期的投资。在潜在LNG用户有诸如管道天然气的可替代气源的地区，常规LNG传输链通常不具有经济竞争力。

常规LNG工厂在大约-162℃(-260°F)的温度下和在大气压下生产LNG。典型的天然气气流以从大约4830kPa(700psia)至大约7600kPa(1100psia)的压力和从大约21℃(70°F)至大约38℃(100°F)的温度进入常规LNG工厂。在一个常规两机组LNG工厂中，需要达大约350,000的致冷马力来使天然气的温度降低至大约-162℃(-260°F)这一非常低的出口温度。在常规的LNG处理过程中，必须将水、二氧化碳、诸如硫化氢的含硫化合物、其它酸性气体、正戊烷以及包括苯的较重烃从天然气中充分除去，使它们低至百万分之一份(ppm)的水平，否则这些化合物将会冻结，在处理设备中造成堵塞问题。在常规LNG工厂中，需要气体处理设备以除去二氧化碳和酸性气体。气体处理设备通常使用化学和/或物理溶剂回收过程并需要大量的资金投入。而且，与工厂中其它设备的操作费用相比，其操作费用较高。需要诸如分子筛的干燥床脱水剂来除去水蒸气。洗涤塔和分馏设备被用来除去容易导致堵塞问题的烃。在常规LNG工厂中还要除去汞，因为它会导致铝制设备的破坏。另外，可能存在于天然气中的大部分的氮经过处理后被除去，因为在常规LNG的输送过程中氮不会保留在液相中，而且在输送时LNG容器中含有氮蒸气是不符合要求的。

在常规LNG工厂中，为了在极冷的处理温度下提供必要的断裂韧性，所使用的容器、管道和其它设备通常至少是部分由铝或含镍钢(例如，9wt％的镍)制成。在低温下具有良好断裂韧性的昂贵材料，包括铝和商用含镍钢(例如，9wt％的镍)，除了用在常规工厂中外，还通常被用于在LNG船中以及在输入终点容纳LNG。

在输送过程中，典型的常规LNG船使用被称为Moss球的巨大的球形容器来储存LNG。目前这种船每艘的造价高于大约2.3亿美元。一个在中东生产LNG并将其输送到远东的典型的常规项目可能需要7至8艘这样的船，其总费用大约为16亿美元至20亿美元。

从上面的讨论中可以确定，为了使边远地区的天然气资源与可替代能源储备有效地竞争，需要一种用于处理、储存以及输送LNG至商业市场的更为经济的系统。此外，需要一种使边远地区较小的天然气资源商品化的系统，在其它情况下对该资源的开发可能是不经济的。另外，需要一种更为经济的气化和配送系统，该系统能够使LNG对较小的用户有经济上的吸引力。