特許 7521899 動作モード切替のためのガス処理および管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】動作モード切替のためのガス処理および管理システム

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/06 20060101AFI20240717BHJP

【ＦＩ】

F04B49/06 341L

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019558752

(86)(22)【出願日】2018-04-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-06-25

(86)【国際出願番号】 US2018029260

(87)【国際公開番号】W WO2018200610

(87)【国際公開日】2018-11-01

【審査請求日】2021-04-14

【審判番号】

【審判請求日】2023-01-06

(31)【優先権主張番号】62/491,729

(32)【優先日】2017-04-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517374085

【氏名又は名称】アトラス コプコ コンプテック， エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＡＴＬＡＳ ＣＯＰＣＯ ＣＯＭＰＴＥＣ， ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】４６ Ｓｃｈｏｏｌ Ｒｏａｄ， Ｖｏｏｒｈｅｅｓｖｉｌｌｅ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １２１８６ （ＵＳ）

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】ギブス， トッド スティーヴン アボット

【合議体】

【審判長】北村 英隆

【審判官】長馬 望

【審判官】西 秀隆

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－１４９５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３０３７８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F04B 49/06

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

天然ガスからエタンガスを後工程の冷凍設備で液化させて回収するために、エタンガスを高圧化して出力する小流量高圧モードと、天然ガスからエタンガスを回収しないために、エタンガスを低圧状態で出力する多流量低圧モードとを切り替えて使用できる多段圧縮機において、
第１の圧縮部と、
第２の圧縮部と、
エタンガスを含むガス流を受け入れるインレットと、
前記インレットに流体接続された第２の導管であって、前記インレットから前記多段圧縮機の前記第１の圧縮部へ延び、さらに、前記第１の圧縮部からアウトレットへ延びる、
第２の導管と、
前記インレットに流体接続された第１の導管であって、前記インレットから前記多段圧縮機の前記第２の圧縮部へ延び、さらに、前記第２の圧縮部から前記アウトレットへ延びる、第１の導管と、
前記多段圧縮機の前記第２の圧縮部への前記ガス流の流れを制御する第１の弁と、
前記第１の導管と前記第２導管との間の前記ガス流の流れを制御する第２の弁と、
前記多段圧縮機の前記第１の圧縮部と前記アウトレットとの間の前記ガス流の流れを制御する第３の弁と、
前記第１導管と前記第２導管とを接続し、前記第１の圧縮部および前記第１の弁の下流、かつ前記第２の圧縮部および前記第３の弁の上流に位置する第３の導管と、
を備え、
前記第２の弁は、前記第３の導管に沿って位置すること、
前記小流量高圧モードでは、前記第１の弁及び前記第３の弁は閉弁位置にあり、前記第２の弁は開弁位置にあることにより、前記第１の圧縮部と前記第２の圧縮部が直列に連結され、前記ガス流は、前記第１の圧縮部と前記第２の圧縮部を通過して前記アウトレットへ出力されること、
前記多流量低圧モードでは、前記第２の弁を閉弁位置にあり、前記第１の弁及び前記第３の弁は開弁位置にあることにより、前記第１の圧縮部と前記第２の圧縮部は並行に稼働され、前記ガス流は、前記第１の圧縮部または前記第２の圧縮部を通過して前記アウトレットへ出力されること、
前記第１の圧縮部および前記第２の圧縮部はそれぞれ１つ以上の圧縮段を含む、
多段圧縮機。

【請求項2】

前記第１の圧縮部および前記第２の圧縮部はそれぞれ複数の圧縮段である、
請求項１に記載の多段圧縮機。

【請求項3】

前記１つ以上の圧縮段は、動的圧縮機および容積式圧縮機のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の多段圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１７年４月２８日出願の米国特許仮出願第６２／４９１，７２９号、発明の名称「動作モード切替のためのガス処理および管理システム」の優先権および利益を主張するものであり、その全体を参照により本出願に援用する。

【0002】

以下の記載は、動作モードを切替えるためのガス処理および管理システムの実施形態に関する。

【背景技術】

【0003】

天然ガス流は、エタン回収およびエタンリジェクションにおいて異なる動作モードで処理される。現在、エタン回収モードとエタンリジェクションモードとを切替えるためには、異なる圧縮機が必要とされる場合がある。リジェクションと回収との切替えを行うためには、２つの独立した圧縮機を使用するか、あるいは、既存の圧縮機を完全にまたは部分的に分解して、回収もしくはリジェクションのために必要な設備を外付けする必要がある。

【0004】

したがって、回収モードとリジェクションモードとを効果的に切替え可能な、単一の圧縮機ユニットが必要とされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一態様は、圧縮機であって、第１の圧縮機部と、第２の圧縮機部とを備え、前記第１の圧縮機部および前記第２の圧縮機部へのガス流の流れを制御する１つ以上の弁を開閉することにより、ガス処理システムを第１の動作モードから第２の動作モードへ切替えられる圧縮機である。

【0006】

一態様は、ガス処理および管理システムであって、第１の圧縮部と第２の圧縮部とを含む多段圧縮機と、エタンガスを含む天然ガス流を受けるインレットと、前記インレットに流体接続された第１の導管であって、前記インレットから前記多段圧縮機の前記第１の圧縮部へ延びる、第１の導管と、前記インレットに流体接続された第２の導管であって、前記インレットから前記多段圧縮機の前記第２の圧縮部へ延びる第２の導管と、前記多段圧縮機の前記第２の圧縮部への前記天然ガス流の流れを制御する第１の弁と、前記第１の導管と前記第２の導管との間の前記ガス流の流れを制御する第２の弁と、前記第１の圧縮部とアウトレットとの間の前記天然ガス流の流れを制御する第３の弁と、を備える、ガス処理および管理システムである。

【0007】

一態様は、多段圧縮機、第１の弁、第２の弁、および第３の弁を含むガス処理システムにおいて第１の動作モードから第２のリジェクション動作モードへ切替を行う方法であって、ガス流がインレットから前記多段圧縮機の第１の圧縮機部へ流れ、次いで、前記第１の圧縮機部による圧縮の後に直列運転の前記多段圧縮機の第２の圧縮機部へと流れるように、前記第１の弁と前記第３の弁を閉じる工程と、前記天然ガス流が前記インレットから前記第１の圧縮機部と、並列運転の前記第２の圧縮機部とに流れるように、前記第２の弁を閉弁した状態で前記第１の弁と前記第３の弁とを開く工程と、を含む方法である。

【0008】

一態様は、並列／直列圧縮機切替システム及び方法である。

【0009】

一態様は、異なる動作モードで行うガス処理及び管理である。

【0010】

設計及び動作にかかる上記特徴及びその他の特徴は、添付図面と共に以下に示す詳細な開示によって十分に正しく理解される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

いくつかの実施形態を、以下の図面を参照して詳細に説明する。同様の符号は同様の部材を示すものとする。

【図1】本発明の実施形態に係る、第１の動作モードにおけるガス処理システムの模式図を示す。

【図2】本発明の実施形態に係る、第２の動作モードにおけるガス処理システムの模式図を示す。

【図3】本発明の実施形態に係る、第１の動作モードおよび第２の動作モードで動作する複数の圧縮段を有する圧縮機ユニットの斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

開示された装置、方法、およびシステムの以下に記載する実施形態を、図を参照しながら例示として詳細に説明する。ただし、実施形態はこれらの図に限定されない。いくつかの実施形態を示し詳細に説明するが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な変更および変形が可能であることを理解されたい。本開示の範囲は、構成要素の数、その材料、形状、相対的な配置などになんら限定されず、これらは単に本開示の実施形態の一例として開示されるものである。

【0013】

詳細な説明の前に、本明細書および添付の特許請求の範囲に使用される、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」の単数形は、明らかに単数ではないことを内容が示している場合を除き、複数の場合を含むものとする。

【0014】

現在のエタン回収およびエタンリジェクションの方法およびシステムは、異なる動作モード（すなわち、回収モードおよびリジェクションモード）を必要とする。現在、回収モードでは、天然ガス流からエタンを圧縮して回収するために天然ガスを受け入れる２段圧縮機が使用される。一方、リジェクションモードは、異なるタイプの圧縮機、例えば、エタンガスの圧縮およびリジェクション、すなわち非回収のために天然ガスを受け入れる単段圧縮機などがある。動作モード切替（回収とリジェクションの切替）のためには、２つの独立した圧縮機、またはシステムにおける単一の既存の圧縮機を大幅に改造する必要がある。単一圧縮機システムの改造は、一般に、サービス技術者が機械を分解していくつかの構成部品を変更しなければならず、時間と高い費用を要する。したがって、既存の圧縮機を大幅に改造することなく動作モードを切替える必要性がある。

【0015】

図１は、ガス処理システム１００の第１の動作モードのためのシステム１００を示す。例示の実施形態において、ガス処理システム１００の第１の動作モードは、エタン回収動作モードである。システム１００の実施形態は、天然ガス流を収容する、もしくは受け入れるインレット５と、第１のラインまたは導管１１と、第２のラインまたは導管１２と、第３のラインまたは導管１３と、第１の弁２１と、第２の弁２２と、第３の弁２３と、第１の圧縮機部３１と、第２の圧縮機部３２と、処理済み流からエタンを回収するために天然ガス流を引き続き処理／運搬するためのアウトレット６と、を含むとよい。第１の圧縮機部３１および第２の圧縮機部３２の実施形態は、それぞれ、単段圧縮機でも、多段圧縮機の段であってもよい。各圧縮部は、インレットガイドベーンもしくはインレットスロットルバルブ、または他の流れ制御装置を有してよい。処理が充分に安定していれば、第２の圧縮部は追加の絞り装置を必要としない。更に、弁２１、２２、２３は、手動式でも自動式でもよく、ブラインドフランジもまた、適切な隔離を行うのに好適である。弁２１、２２、２３の実施形態は、例えばゲート弁、ちょう形弁、ボール弁、グローブ弁などの隔離弁でもよく、ブラインドフランジでもよい。

【0016】

システム１００の第１の動作モードにおいて、第１の弁２１は、天然ガスがインレット５からライン１２を介して第１の圧縮機部３１へと流れるように、閉弁位置にあってもよい。第１の圧縮機部３１は、例えば、第１の圧縮段として、天然ガス流を圧縮してもよい。更に、第３の弁２３の実施形態は、圧縮流が第１の圧縮機部３１からライン１２を介してライン１３へと流れるように、閉弁位置にあってもよい。ライン１３はライン１１および１２を接続してもよい。例えば、第２の弁２２はライン１３に沿って位置してもよく、第１の圧縮機部３１の下流かつ第２の圧縮機部３２の上流に位置してもよい。圧縮流は、ライン１３を通り、次いでライン１１の一部を介して第２の圧縮機部３２へと流れてよい。第２の圧縮機部３２は、例えば第２の圧縮段として、天然ガス流を更に圧縮してもよい。更に圧縮された天然ガス流は、エタンの回収などの更なる処理のために、アウトレット６を介して導出されてもよい。システム１００のこの構成によれば、アウトレット６から出るガス流からエタンをより多く回収できる低流高圧力比が達成される。更に、回収モードは、圧縮機ユニットの圧縮機部３１、３２を改造せずに達成できる。回収モードを実現するシステム１００の実施形態は、直列運転を行う第１の圧縮機部３１および第２の圧縮機部３２を含んでよい。ライン１１、１２、１３の実施形態は、パイプ、ライン、接続、流体接続などであってよい。

【0017】

図２は第２の動作モードのためのガス処理システム１０１を示す。例示の実施形態において、第２の動作モードは、エタンリジェクション動作モードである。システム１０１の実施形態は、システム１００のものと同様の圧縮機または圧縮機ユニットを含んでよい。例えば、システム１０１の実施形態は、天然ガス流を収容するインレット５と、第１のラインまたは導管１１と、第２のラインまたは導管１２と、第３のラインまたは導管１３と、第１の弁２１と、第２の弁２２と、第３の弁２３と、第１の圧縮機部３１と、第２の圧縮機部３２と、天然ガス流を引き続き処理／運搬するためのアウトレット６と、を含んでよい。第１の圧縮機部３１および第２の圧縮機部３２の実施形態は、それぞれ、単段圧縮機または多段圧縮機の圧縮段であってよい。各圧縮部は、インレットガイドベーンもしくはインレットスロットルバルブ、または他の流れ制御装置を有してよい。処理が充分に安定していれば、第２の圧縮部は追加の絞り装置を必要としない。更に、弁２１、２２、２３は手動式でも自動式でもよく、ブラインドフランジもまた、適切な隔離を行うのに好適である。システム１０１の第２の動作モードにおいては、第１の弁２１は、天然ガス流が分流されるかもしくは分配されてインレット５からライン１２を介して第１の圧縮機部３１へ、および第２の圧縮機部３２へと流れるように、開弁位置にあってもよい。第２の弁２２は閉弁位置にあってよい。第２の弁２２が閉弁位置にあることにより、圧縮されたガスが第１の圧縮機部３１から出てライン１１へ入り、更に第２の圧縮部３２へと入ることを防ぐ。第３の弁２３は、圧縮流が第１の圧縮機部３１からアウトレット６へと流れるように、開弁位置にあってもよい。第２の圧縮機部３２からの圧縮流は、ライン１１を介してアウトレット６へと流れる。システム１０１のこの構成によって、流量が増加し圧力比が下がる。これはエタンリジェクションにとって理想的である。更に、回収動作モードからリジェクション動作モードへの切替えは、圧縮機部３１、３２または圧縮機ユニットを改造せずに達成される。リジェクションモードを表すシステム１０１の実施形態は、並列運転の第１の圧縮機部３１および第２の圧縮機部３２を含んでよい。図３は、本発明の実施形態に係る、エタンまたは他のガスの回収モードおよびリジェクションモードなどの、２つの異なる動作モードで動作する複数の圧縮段を有する圧縮機ユニット２００の斜視図を示す。圧縮機ユニット２００の実施形態は、天然ガスを圧縮可能で、かつエタン回収モードおよびエタンリジェクションモードを実行可能な、圧縮機、圧縮機ユニット、多段圧縮機などであってよい。ある例示の実施形態において、圧縮機２００は遠心圧縮機であってよい。他の例示の実施形態において、圧縮機２００は、例えば遠心圧縮機や軸流圧縮機などの動的圧縮機、往復圧縮機やねじ圧縮機などの容積式圧縮機などであってよい。圧縮機２００の実施形態は、第１の圧縮部３１および第２の圧縮部３２を含む、複数の圧縮段を含んでよい。圧縮機２００の圧縮部３１、３２および追加され得る圧縮段が、配管または他の流路構造を介して接続されてもよい。更に、圧縮部３１、３２の実施形態は、それぞれ、１つ以上の圧縮段を含んでよく、当該１つ以上の圧縮段は、動的圧縮機および容積式圧縮機のうちの少なくとも１つを含む。

【0018】

したがって、圧縮機２００の実施形態は、１つ以上の弁２１、２２、２３を制御することにより、動作モード（例えば、第１の動作モードおよび第２の動作モード）を切替えてもよい。例示の実施形態において、圧縮機２００は、１つ以上の弁２１、２２、２３を制御することにより、システム１００に示すようなエタン回収モードからシステム１０１に示すようなエタンリジェクションモードへ切替えてもよい。上述した開閉弁２１、２２、２３は、既存の圧縮機を分解して圧縮機の主要構成要素を取り換えなければならない場合と比較して、はるかに手間がかからない。システム１００、１０１に合わせた圧縮機２００を使用して、他の動作モードを利用してもよい。例えば、システム１００、１０１における圧縮機２００を使用し、他のガスをリジェクトおよび回収してもよい。

【0019】

図１～３を参照し、多段圧縮機２００、第１の弁２１、第２の弁２２、および第３の弁２３を含むガス処理システム１００、１０１において第１の動作モードと第２の動作モード（例えば、エタン回収モードからエタンリジェクションモードへ）の切替えを行う方法は、天然ガス流がインレット５から多段圧縮機２００の第１の圧縮機部３１へ流れ、次いで、第１の圧縮機部３１による圧縮の後に直列運転の多段圧縮機２００の第２の圧縮機部３２へと流れるように、第１の弁２１と第３の弁２３とを閉じる工程を含んでもよい。いくつかの実施形態において、第１の弁２１と第３の弁２３とを閉じることにより、天然ガス流に含まれるエタンが、システム１００を含むガス処理システムによって回収されてもよい。この工程において、第２の弁２２は開弁していてもよい。本方法は、天然ガス流がインレット５から第１の圧縮機部３１と、並列運転の第２の圧縮機部３２とに流れるように、第１の弁２１と第３の弁２３とを開弁する工程を含んでもよい。いくつかの実施形態において、第１の弁２１と第３の弁２３とを開くことにより、天然ガス流に含まれるエタンが、システム１０１を含むガス処理システムによってリジェクトされてもよい。この工程において、第２の弁２２を閉弁してもよい。弁の開閉などの弁２１、２２、２３の動作は、コンピュータシステム、制御システム、制御部などによって自動的に行われてもよい。別の実施形態において、弁２１、２２、２３は手動で開閉してもよい。

【0020】

上記で概要を示した特定の実施形態とともに本開示を説明したが、多くの代替形態、変形例、および変更例が当業者には明らかとなることは言うまでもない。したがって、上述した本開示の好ましい実施形態は、例示を意図したものであり、本開示を限定するものではない。以下の特許請求の範囲に求められるように、本発明の精神および範囲を逸脱せずに様々な変更を行い得る。特許請求の範囲は、本発明の範囲を提供するものであり、本明細書に記載した特定の例に限定されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】