53
AN INTRODUCTION TO LNG Presentation to the 45 th Annual GGA Measurement School

Introduction LNG

  • Upload
    anhuga

  • View
    65

  • Download
    10

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Introduction LNG

AN INTRODUCTION TO LNG 

Presentation to the 45 th Annual GGA Measurement School

Page 2: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  2 June 7, 2006 

Presentation Outline 

Ø  What is LNG? Ø  Uses of LNG Ø  Components of an LNG Plant Ø  LNG Storage Ø  LNG Risks and Vulnerabilities Ø  Safety Record Ø  LNG – the Past Ø  LNG – the Future Ø  Canadian LNG Standard Ø  New Technical Developments

Page 3: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  3 June 7, 2006 

What is LNG?  Ø  LNG (Liquefied Natural Gas) is natural gas cooled until it condenses into a clear liquid. 

Ø  Odourless, colourless, non­corrosive and non­toxic 

Ø  Normally stored at ­162 o Celsius (­260 o F) at atmospheric pressure in a “thermos” like storage container. 

Ø  Takes up far less space – about 1/600 th of its original volume as a gas. 

Ø  Weighs approximately 45% as much as water 

Ø  LNG (the liquid itself) is not flammable or explosive. 

Ø  Vapour is initially heavier than air. Ø  As the vapour warms it becomes lighter­ 

than­air Ø  Natural Gas is flammable when it occurs 

in a 5% to 15% concentration in air.

Page 4: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  4 June 7, 2006 

Uses of LNG 

Ø Peak Shaving Ø Base Load (import / export) Ø Gas Supply to Remote Facilities Ø Emergency / Temporary Supply Ø Vehicle Fuel

Page 5: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  5 June 7, 2006 

The Terasen Gas Peakshaving Plant 

The Tilbury Island LNG Plant: •Converts pipeline gas to Liquefied Natural Gas (LNG) through a refrigeration process •Stores the LNG at cryogenic temperatures (­260 0 F) until needed •Regasifies LNG and injects it into the Lower Mainland transmission system during short periods of peak customer demand

Page 6: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  6 June 7, 2006 

Production of LNG­ 4 Key Steps Step 1­Gas pre­treatment Ø  Molecular sieve removes CO2, water, odourant and 

other impurities Ø  These impurities, normally present in pipeline gas, 

would freeze during LNG liquefaction process and plug the heat exchangers in the coldbox (see below) 

Step 2­Liquefaction Ø  Warm gas is passed through a series of complex 

heat exchangers Ø  Gas is cooled by the vapourization of liquid 

refrigerants (butane, propane, ethane, methane and nitrogen) which progressively lower the termperature of the gas until it changes to liquid state

Page 7: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  7 June 7, 2006 

Production of LNG (cont.) Step 3­LNG Storage Ø  LNG is maintained at ­162 0 C (­260 0 F) Ø  Tank volume is  28,000 cubic metres          (1 million 

cubic feet) or 6 million Imperial gallons Ø  Tank is 36 metres high (118 feet), 39 metres 

diameter (127 feet) Ø  The one million cubic feet of LNG stored in the tank 

is equivalent to 600 million (0.6 billion) cubic feet of natural gas once regasified 

Step 4­LNG Regasification (or vapourization) Ø  LNG is heated from ­162 0 C (­260 0 F) to 

approximately 5 0 C Ø  During peak demand, the vapourizers can send out 

as much as 150 million cubic feet of gas per day

Page 8: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  8 June 7, 2006 

Pictorial Summary of LNG Plant Processes 

Preheater 

Boil­off Compressor 

LNG Vaporizers 

LNG Tank 

LNG Tanker Unloading & Loading 

to Transmission Pipeline System 

LNG Pumps 

Feed Gas 

Tail Gas 

Dessication Liquefaction 

Pretreatment 

(From Transmission System) 

Step 1 Step 2 

LNG Storage 

Step 3 

Step 4

Page 9: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  9 June 7, 2006 

Peakshaving Applications 

Ø  Small plants (relative to baseload plants) Ø  Seasonal use Ø  Improve load factor for Local Distribution Companies (LDC) 

­ Gas Supply Savings Ø  Operational benefits include Security of Supply, System 

Reinforcement, and Operation Flexibility (trim) Ø Most North American plants built in 1960s to mid 1975 

(70+) Ø More plants are built starting in late 1980s and 1990s (3+)

Page 10: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  10 June 7, 2006 

LNG Plants in North America

Page 11: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  11 June 7, 2006 

Production (Export) Terminal 

LNG Storage 

Loading Jetty and Ship 

LNG Pumps 

Feed Gas (From Production Field) 

Pretreatment 

Liquefaction 

Ship Loading 

Step 2 

Step 4 

Step 1 

Step 3

Page 12: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  12 June 7, 2006 

Alaska Liquefaction (Export) Plant

Page 13: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  13 June 7, 2006 

Arzew (Algeria) Liquefaction (Export) Plant

Page 14: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  14 June 7, 2006 

Facilities in Asia

Page 15: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  15 June 7, 2006 

Facilities in Japan

Page 16: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  16 June 7, 2006 

Facilities in Europe

Page 17: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  17 June 7, 2006 

Facilities in North and South America

Page 18: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  18 June 7, 2006 

Marine Tanker (Spherical Tanks)

Page 19: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  19 June 7, 2006 

Marine Tanker (Cubic Tanks)

Page 20: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  20 June 7, 2006 

Receiving (Import) Terminal 

LNG Storage 

LNG Pumps 

Pretreatment 

Ship Unloading Step 1 

Step 2 

Step 3 

Step 4 

To Transmission Pipeline System 

LNG Vaporizers 

Loading Jetty and Ship

Page 21: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  21 June 7, 2006 

Import Facility – Cove Point, Maryland

Page 22: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  22 June 7, 2006 

Import Facility ­Tokyo

Page 23: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  23 June 7, 2006 

Proposed Irving Oil Import Terminal (St John, New Brunswick)

Page 24: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  24 June 7, 2006 

Other Uses of LNG 

Ø Supply Remote Facilities Ø Emergency / Temporary Supply Ø Vehicle Fuel

Page 25: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  25 June 7, 2006 

Remote Facilities 

Ø Supply to remote communities or industrial facilities Ø LNG Supply from baseload facility or peakshaving plant Ø LNG Trailers used for transportation of LNG

Page 26: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  26 June 7, 2006 

Supply to Sawmill in BC Interior

Page 27: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  27 June 7, 2006 

Emergency or Temporary Supply 

Ø LNG Tanker and Ambient Vapourizer used for various temporary gas supply situations 

Ø Supply small sections of a distribution system or critical customers during system alterations 

Ø Supply small communities in emergency situations

Page 28: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  28 June 7, 2006 

Temporary LNG Supply

Page 29: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  29 June 7, 2006 

LNG as a Vehicle Fuel 

Ø Commonly Used for Trucks Ø LNG has been used for other Transportation Modes Ø  Railway locomotives Ø  Marine vessels Ø  Planes (experimental)

Page 30: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  30 June 7, 2006 

Truck Being Fueled with LNG

Page 31: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  31 June 7, 2006 

Houston Metro LNG Bus

Page 32: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  32 June 7, 2006 

Burlington Northern LNG Locomotive 

•20,000 Gallon LNG Tender (coal train) •Test run from Wyoming to Minnesota

Page 33: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  33 June 7, 2006 

Storage 

Ø  Well insulated, non­refrigerated tank Ø  LNG @ near atmospheric pressure (a maximum of 2 psig) Ø  LNG @ ­160 oC (or ­260 oF) near the boiling point of LNG Ø  Boil­off (evaporation) keeps the remaining LNG refrigerated. Ø  Excessive boil­off is removed by boil­off compressor to prevent over­ 

pressurizing the tank Ø  Additional relief valves to prevent rapid buildup of vapour due to 

sudden drop in atmospheric pressure (e.g. low pressure storm) Ø  Two Levels of Earthquake Design: Ø  Operating Basis Earthquake (OBE) Ø  operational during and after OBE 

Ø  Safe Shutdown Earthquake (SSE) Ø  no loss of containment during and after SSE

Page 34: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  34 June 7, 2006 

Types of LNG Storage Tanks 

ØNext series of slides will illustrate several types of LNG Storage tanks and containment systems ØPrimary tank types are: Ø Single Containment Ø Double Containment Ø Full Containment

Page 35: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  35 June 7, 2006 

Single Containment Tank with Earthen Dyke

Page 36: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  36 June 7, 2006 

Single Containment Tank

Page 37: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  37 June 7, 2006 

Double Containment Tank

Page 38: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  38 June 7, 2006 

Full Containment Tank

Page 39: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  39 June 7, 2006 

LNG Risks and Vulnerabilities 

Ø Primary Hazards Ø  Pool Fires (Thermal Radiation) Ø  Flammable Vapour Clouds 

Ø Secondary Hazards Ø  Freezing Liquid and Cold Vapour Ø  Rapid Phase Transitions (Flameless Explosions) Ø  Rollover

Page 40: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  40 June 7, 2006 

Potential Failure Mechanisms 

Ø Land Facilities Ø  Natural Hazards Ø  Earthquakes 

Ø  Material Failures Ø  Operating Errors 

Ø Marine Vessels Ø  Ship Accidents 

Ø Common Threats Ø  Terrorism

Page 41: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  41 June 7, 2006 

Hazard Mitigation 

Ø Conservative Codes and Standard Ø Prescriptive Separation Distances Ø Conservative Design Criteria Ø Good Design and Construction Management Practices Ø Good Operating, Maintenance and Training Programs

Page 42: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  42 June 7, 2006 

Safety Record A Few Worldwide Statistics Ø  17 export facilities Ø  40 import facilities Ø  113 active LNG facilities in the US Ø  136 LNG Ships Ø  In 40 years, 33,000 LNG carrier voyages covering more than 60 million miles Ø Ships frequently operate in high density areas Ø  In 2000, one ship entered Tokyo Bay every 20 hours on average Ø Some incidents (some LNG spillage but no cargo fires) but no major 

accidents either in port or on the high seas 

Ø  Source – Introduction to LNG, University of Houston Law Center, Institute for Energy, Law & Enterprise, January 2003

Page 43: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  43 June 7, 2006 

Safety Record – Major Accidents 

Ø Cleveland, Ohio, 1944 Ø  Tank failure with 128 deaths 

Ø Staten Island, New York, 1973 Ø  Industrial accident unrelated to presence of LNG Ø  40 workers died 

Ø Cove Point, Maryland, 1979 Ø  Explosion in electrical substation due to vapour migration Ø  1 operator died, another seriously injured 

Ø Skikda, Algeria, 2004 Ø  Explosion and Fire Ø  Multiple deaths

Page 44: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  44 June 7, 2006 

LNG – The Past 

1873 ­ Karl Von Linde built first practical compressor refrigeration machine 

1917 ­ First US LNG plant begins operation in West Virginia 1941 ­ First commercial LNG plant, Cleveland, Ohio 1959  ­ First LNG tanker (Methane Pioneer) delivered LNG from Lake 

Charles, LA to Canvey Island, UK 1964 ­ UK becomes the world’s first LNG importer and Algeria the first 

exporter 1964 – Alabama Gas begins construction of a peakshaving plant 1969 – First US export of LNG (Alaska to Japan) 1971 to 1980 – 4 import terminals built in the US 1999 – First Atlantic Basin liquefaction plant (Trinidad)

Page 45: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  45 June 7, 2006 

LNG – The Future (North America)

Page 46: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  46 June 7, 2006 

LNG – The Future (North America)

Page 47: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  47 June 7, 2006 

CSA LNG Standard – Z276 Liquefied Natural Gas (LNG) – Production, Storage and Handling 

This standard applies to the design, location, construction, operation and maintenance of facilities at any location for the liquefaction of natural gas and for the storage, vapourization, transfer, handling and truck transport of LNG as well as the training of personnel involved. 

The standard does not apply to Ø  The transportation of refrigerants by any means Ø  The transportation of LNG by railcar, marine vessel, or pipeline Ø  Facilities designed to allow the use of LNG as a fuel for highway 

vehicles, railroad locomotives or marine vessels

Page 48: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  48 June 7, 2006 

CSA Z276 Technical Committee 

Owner/Operators Ø  Enbridge Ø  Gaz Metro Ø  Irving Oil Ø  Terasen Gas Ø  TransCanada Ø  Union Gas 

Government/Regulatory Ø  NEB Ø  BC Ø  NS Ø  NB Ø  NRCan Ø  PQ 

Other Interests Ø  Brytech Ø  CB&I Ø  CDS Research Ø  Ind Consultant (Seismic) Ø  Ind Consultant (TC Chair) Ø  Westport Innovations Ø  Cdn Welding Bureau

Page 49: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  49 June 7, 2006 

Proximity to the Public

Page 50: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  50 June 7, 2006 

Off Shore Re­Gasification and Connecting Pipeline (Excelerate Energy – Energy Bridge System)

Page 51: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  51 June 7, 2006 

Off Shore Gravity Based Structure (CB&I)

Page 52: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  52 June 7, 2006 

Off Shore Gravity Based Structure

Page 53: Introduction LNG

Presentation to 45th Annual CGA Measurement School  53 June 7, 2006 

That’s All Folks!! 

Thanks for your attention 

Questions ???