[发明专利]天然气水合物运输与储存系统与方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月28日提交的第62/097,101号美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用被整体结合到本文中。

发明的领域与背景

根据一些实施例，本发明总体上有关于气态流体，尤其(但并非专门)有关于天然气水合物的运输与储存系统与方法。

几十年来，天然气的储存与运输一直是困难重重而且成本昂贵，因此阻碍了许多中小型天然气田的开采。一般来说，天然气通过管道被输送到一个加工厂，天然气在该工厂进行液化并储存为液化天然气(LNG)，或压缩并储存为压缩天然气(CNG)。从加工厂制成的液化天然气与压缩天然气一般由采用各自方式储存天然气的专用海洋船只和(或)陆地运输工具来进行运送。

为了克服与天然气运输与储存相关的高成本和运输难题，并且促进中小型天然气田的开采，目前较流行的趋势就是应用笼形包合物技术。该技术包括将天然气转化为天然气水合物(NGH)，其被加工为水合物浆液或者被进一步加工为其它形式(包括水合物球)，并且作为液化或压缩的替代方法为天然气及其它气体的储存与运输提供了一个经济之选。

笼形包合物是非化学计量的晶体化合物，其中包含至少两种分子种类，其中一个种类将其它种类捕捉到一个笼形结构中。形成笼形结构的种类通常称为主类而笼内组件通常称为客类。如笼形结构由水分子结合构成，所形成的晶体化合物就被称为笼形水合物或天然气水合物。

在天然气水合物中，水分子通过氢键结合而相互连接，形成主晶格。客分子被固定在氢键结合水分子的腔内，晶格通过范德华力(分子间作用力)被稳定在主分子与客分子之间，无需主晶格与客分子之间的化学键结。如果腔内没有客分子，主晶格的热力性能将非常不稳定，并且如果没有囚禁分子的支撑，天然气水合物的晶格结构将塌陷为传统的冰晶结构或液态水。大多数低分子量的气体，包括O2、H2、N2、CO2、CH4、H2S、Ar、Kr和Xe，以及一些高碳烃类燃料与氟利昂，在适宜的温度和压力下会形成水合物。

使用天然气水合物(NGH)来替代液化天然气(LNG)和压缩天然气(CNG)一般包含三个阶段：生产、运输和再气化。生产天然气水合物和天然气水合物浆液的系统与方法以及再气化的系统与方法的一些实施例在美国专利申请公开号US 2011/0217210中由Katoh等人公开，在世界知识产权组织(WIPO)国际公开号WO 2015/087268中由Sangwai公开，在美国专利号8,334,418中由Osegovic等人.公开，以及在美国专利号8,354,565中由Brown等人公开。使用海船运输天然气水合物的系统与方法的一些实施例在1996年6月2日至6日在图卢兹召开的第2届国际天然气水合物大会论文集中，第415-422页，由Gudmundsson,J.S.与Borrehaug A.合著的论文“用于天然气运输的冰冻水合物”中公开；在日本专利申请号2004-070249“天然气水合物运输船只”一文中由Ichiji等人.公开；以及在日本专利申请号2002-089098“天然气水合物球运输船只”一文中向Ichiji等人公开。

发明内容

根据本发明的实施例，本文提供了一种用于运输天然气水合物(NGH)的海洋船舶，该海船包括由固态NGH所制成的船体以及用于支撑该船体的框架结构。

根据本发明的实施例，本文进一步提供了一种用于天然气水合物(NGH)的容器，该容器包括NGH固块以及支撑该固块的框架结构。

根据本发明的实施例，固态NGH包括添加物。

根据本发明的实施例，添加物包括任意一种沙子、粘土、木头、大麻，以及相变材料。

根据本发明的实施例，海船包括用于密封船体外部的密封层。

根据本发明的实施例，该密封层具有疏水性。

根据本发明的实施例，该密封层可隔绝气体和液体。

根据本发明的实施例，该密封层可隔热。

根据本发明的实施例，船体由固态NGH整体制成。

根据本发明的实施例，船体由各部位固态NGH组合制成。

根据本发明的实施例，船体由许多包含固态NGH的容器制成。

根据本发明的实施例，许多容器中含有框架结构。

根据本发明的实施例，海船类型为自航船或可牵引船。

根据本发明的实施例，该框架结构适用于运输固态NGH所用冷却剂。

根据本发明的实施例，该固态NGH为冰冻状态。