JP2004517270A5 - - Google Patents

Description

【００４０】
この発明の方法及び装置は、輸送しようとするガスの圧縮を最適化する。ＣＮＧ貯蔵の最適化によって貯蔵コンポーネントに必要な材料の量を減らしつつペイロードが増え、それによって輸送の効率が上がり、投資コストが低減される。輸送しようとするガスの最適な圧縮を計算するために、特定のガスに対して、与えられた圧力において標準の条件に比べて圧縮率を最小にし、貯蔵ガスの質量対容器の質量の比を最大にする。説明した実施の形態においては、輸送するガスは天然ガスである。しかし、この発明は天然ガスに限定されるわけではなく、任意のガスに適用できる。さらに、材料当たりの貯蔵ガスの量を最大にする手段は、海岸や海上のプラットホームなどの固定貯蔵に対しても使用することができる。

【００４１】
どんなガスでも、圧縮率はもしそれが混合物の場合にはガスの組成によって、またガスに課せられる圧力や温度の条件によって変わる。この発明においては、最適条件は、周囲条件に対して温度を下げ圧力を圧縮率が最少となる点に維持することによって見つける。天然ガスについては、この輸送形態に対しては、圧縮比はガスの組成によって一般に250から400まで変化する。輸送する特定のガスに対して最適な圧力−温度条件が決まると、貯蔵コンテナシステムに必要な寸法を決定することができる。

【００４７】
別のガス組成が図２に示されている。図２は0.7の比重を有するガスに対して圧縮率Ｚとガス圧力との関係のグラフを示している。Ｚに対する値は図１と同じ方法で得た。図１及び図２に示されているガスの温度は0°F以下にはならない。図３は0.6及び0.7の比重を有するガスに対して、温度が0°F以下まで低下したときの圧縮率を示している。ここで図３を参照する。0.7の比重のガスに対してＺとＰの関係を見ると、Ｚの最小値は0.403であり、-20°Fで1350psiaの近傍で起きていることがわかる。従って、0.7の比重のガスに対しては、貯蔵コンポーネントは、少なくとも1350psiaに、適用する安全性マージンを加えて設計される。これらの条件によって、約268の圧縮比が得られる。図３はガス温度がさらに低い温度まで低下したときにいかに圧縮率が増大するかも示している。0.7の比重に対して、-30°Fにおいての最小値は約1250psiaにおいて0.36である。同じガスに対して、-40°Fにおいての値は約1250psiaにおいて0.36まで低下する。1250psia以下の圧力においては、液体が-40°Fにおける0.7の比重のガスから出始めて、もはや濃縮相のガスではなくなる。

【００７６】
ここで参照されているPB-KBBレポートは、所定の比重のガスを貯蔵するためのパイプ径と厚さを計算するための別の方法を述べている。100,000psiの降伏強度を有するパイプ材料に対して、0.6の比重を有する天然ガスに対しては、24インチのパイプ直径では0.5の設計ファクタに対する壁厚は0.43から0.44の範囲であり、0.438が好ましい。また、20インチのパイプ直径に対しては壁厚は0.37から0.38インチの範囲であり、0.375インチが好ましい。100,000psiの降伏強度を有するパイプ材料に対して、0.7の比重を有するガスに対しては36インチの直径のパイプに対して、壁厚は0.48から0.50インチの範囲であって0.486であることが好ましく、0.6の比重を有するガスに対しては0.66から0.67の範囲であって0.662インチであることが好ましい。

【００８１】
天然ガスの組成はガスを生産する地理上の地域で変わってくる。純粋なメタンは0.55の比重を有する。炭化水素ガスの比重は0.8から0.9にもなり得る。特定の地理上の地域でも、ガスの組成は時間的にいくらか変動する。上述したように、圧縮率は圧力のある範囲にわたって最適であると考えることができ、組成の若干の変動に対して調節できる。しかし、ガス田が特定の圧縮率の範囲外にくる変動を有していると、重い炭化水素をガスに加えたり取り除いたりして、組成を特定の船の設計範囲の中へもってくる。このように、ガスの炭化水素混合を調節することによって、特定の組成のガスに合わせて設計された船を、商業的により柔軟に製造することができる。重い炭化水素産物を、生産したガスへ加えてガスをエンリッチすることによって比重を上げるか、あるいは重い炭化水素産物を取り除くことによって比重を下げることができる。こうした調節は、異なる組成を有する様々なガス油田に対して行うことができる。

【０１１２】
この発明のガス貯蔵システムは新しい海洋船の一部であることが好ましいけれども、ガス貯蔵システムは中古の海洋船でも使用できることに留意すべきである。オイルや薬品が零れないようにするために、船舶は二重船体を有する必要がある。今日の多くの船舶は単一船体を有している。近い将来、二重船体の海洋船が単一船体の海洋船に置き換わりつつあると考えられる。単一船体のタンカは、この二重船体の必要性のために押しやられつつある。この発明の実施の形態は二重船体を有する海洋船は必要ない。なぜなら、ガス用の貯蔵パイプは海洋船の単一船体を保護する第２の船体と考えられるからである。各パイプは、貯蔵されているガスに対する別の船体あるいは隔壁と考えられる。従って、海洋船の二重船体は不要である。従って、二重船体の必要性を満足するために、旧式の単一船体の海洋船をこの発明の実施の形態で使用するように改修することができる。古い海洋船の再利用については、ここで参照されている“Re-Use of Marine vessels for Supporting Above Deck Payloads”という名称の米国特許出願第 09/801,146 号に開示されている。

Claims (9)

1. 選択された比重のガスを貯蔵するためのシステムであって、
   所定の範囲内の圧力での所定の範囲内の温度に耐える複数のパイプと、
   所定の範囲内の温度における選択された温度までガスを冷却するための冷却部材と、
   ガスを所定の範囲内の圧力における選択された圧力まで加圧するための加圧部材とを有し、前記選択された温度及び圧力においてガスの圧縮率が最小となり、また貯蔵されたガスの質量対前記複数のパイプの質量の比が最大となるシステム。
2. 前記複数のパイプと選択された温度及び圧力は、
   

   

   で定められるΨの値を最大にするように定められており、ここで、Ｓはパイプ材料の降伏応力、ρ_sはパイプ材料の密度、Ｚはガスの圧縮率、Ｒは気体定数、Ｔ_gは減少した温度、Ｄ_iはパイプの内径、、Ｄ_oはパイプの外径である、請求項１のシステム。
3. 貯蔵ガスに添加されて貯蔵ガスの比重を前記選択された比重に維持するための炭化水素の貯蔵容器をさらに有する請求項１もしくは２のシステム。
4. 選択された比重を有する圧縮可能なガスを貯蔵するための方法であって、
   所定の範囲の温度に適したパイプを選択する段階と、
   所定の範囲の温度内における選択された温度においてガスの圧縮率を最小にする、所定の範囲の圧力内における圧力を選択する段階と、
   貯蔵ガスの質量対パイプの質量の比が最大となるパイプ径と壁厚を選択する段階と、
   を有する方法。
5. 容器からガスを除去する段階と、ガスに炭化水素を添加して選択された比重を有する貯蔵ガスをつくる段階とをさらに有する請求項４の方法。
6. ガスを選択された圧力まで加圧する段階と、ガスを選択された温度まで冷却する段階と、選択された径と壁厚とを有しかつ選択された材料から形成された複数のパイプにガスを充填する段階とをさらに有する請求項４もしくは５の方法。
7. 前記選択されたパイプ径及び壁厚は、
   

   

   で定められるΨの値を最大にするものであり、ここで、Ｓはパイプ材料の降伏応力、ρ_sはパイプ材料の密度、Ｚはガスの圧縮率、Ｒは気体定数、Ｔ_gは減少した温度、Ｄ_iはパイプの内径、、Ｄ_oはパイプの外径である、請求項４〜６のいずれかの方法。
8. 所定の範囲の圧力は、選択された温度において圧縮率が最小圧縮率の２％以内で変動するような圧力範囲である請求項１〜７のいずれかのシステムもしくは方法。
9. 所定の範囲の温度は-40°Fから0°Fであり、所定の範囲の圧力は1200ポンド／平方インチから2000ポンド／平方インチである請求項１〜８のいずれかのシステムもしくは方法。