首页 / 专利库 / 地球科学 / 大气压 / 冷却蒸发气体的方法和用于其的设备

冷却蒸发气体的方法和用于其的设备

阅读:445发布:2023-02-24

专利汇可以提供冷却蒸发气体的方法和用于其的设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本公开内容涉及用于冷却优选 液化 浮动的运输 船舶 中的液化的货物产生的 蒸发 气 体(BOG)流的方法和设备,所述液化的货物具有在1个 大气压 下大于-110℃的沸点,所述方法包括至少以下步骤:-在包括至少第一阶段(65)、第二阶段(70)和最后阶段(75)的三个或更多个压缩阶段中压缩来自所述液化的货物的蒸发气体流(01)以提供压缩的排放流(06),其中中间的压缩的BOG流(02、04)被设置在连续的压缩阶段之间;-冷却所压缩的排放流(06)以提供冷却的压缩的排放流(07);-把所冷却的压缩的排放流(07)的膨胀的,任选地进一步冷却的,部分与(i)来自选自压缩的第二阶段和最后阶段(75)之间的连续的阶段的一股或多股中间的压缩的BOG流(04)进行热交换以提供一股或多股冷却的中间的压缩的BOG流(05)并且任选地与(ii)所冷却的压缩的排放流(07)的一个或多个部分(07a、108a),任选地在进一步冷却之后进行热交换;以及-把一股或多股冷却的中间的压缩的BOG流(05)传递至压缩的下一个阶段(75)。,下面是冷却蒸发气体的方法和用于其的设备专利的具体信息内容。

1.一种冷却浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体流(01)的方法,所述液化的货物具有在1个大气压下大于-110℃的沸点且选自包括液化石油气、选自丙烯的液化石化气、和液化的组,所述方法包括至少以下步骤:
-在包括至少第一阶段(65)、第二阶段(70)和最后阶段(75)的三个或更多个压缩阶段中压缩来自所述液化的货物的蒸发气体流(01)以提供压缩的排放流(06),其中中间的压缩的BOG流(02、04)被设置在连续的压缩阶段之间;
-依靠流冷却所述压缩的排放流(06)以提供冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07);
-使所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的部分或者所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的进一步冷却的部分与来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段(75)之间的连续的阶段的一股或多股中间的压缩的BOG流(04)热交换以提供一股或多股冷却的中间的压缩的BOG流(05);
-把所述一股或多股冷却的中间的压缩的BOG流(05)传递至压缩的下一个阶段(75);
-把所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)分裂为继续的冷却的压缩的排放流(07a)和冷却的压缩的排放侧流(09);以及
-膨胀所述冷却的压缩的排放侧流(09)以提供膨胀的冷却的排放侧流(19)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述热交换还包括:
-使所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的部分或者所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的进一步冷却的部分与所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的一个或多个部分(07a)或者所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的进一步冷却之后的一个或多个部分(108a)热交换。
3.根据权利要求1所述的方法,包括至少以下步骤:
-在压缩的第一阶段(65)中压缩所述蒸发气体流(01)以提供第一中间的压缩的BOG流(02)作为中间的压缩的BOG流;
-在压缩的第二阶段(70)中压缩所述第一中间的压缩的BOG流(02)以提供第二中间的压缩的BOG流(04)作为中间的压缩的BOG流,或者在热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流(03)之后,在压缩的第二阶段(70)中压缩所述第一中间的压缩的BOG流(02)以提供第二中间的压缩的BOG流(04)作为中间的压缩的BOG流。
4.根据权利要求2所述的方法,包括至少以下步骤:
-在压缩的第一阶段(65)中压缩所述蒸发气体流(01)以提供第一中间的压缩的BOG流(02)作为中间的压缩的BOG流;
-在压缩的第二阶段(70)中压缩所述第一中间的压缩的BOG流(02)以提供第二中间的压缩的BOG流(04)作为中间的压缩的BOG流,或者在热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流(03)之后,在压缩的第二阶段(70)中压缩所述第一中间的压缩的BOG流(02)以提供第二中间的压缩的BOG流(04)作为中间的压缩的BOG流。
5.根据权利要求1所述的方法,还包括以下步骤:
-使所述膨胀的冷却的排放侧流(19)与来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段(70、75)之间的连续的阶段的中间的压缩的BOG流(04)热交换以提供冷却的中间的压缩的BOG流(05)。
6.根据权利要求1所述的方法,包括以下的进一步的步骤:
-闪蒸所述膨胀的冷却的排放侧流(19)以提供上部的膨胀的冷却的排放流(31);
-使所述上部的膨胀的冷却的排放流(31)与来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段(70、75)之间的连续的阶段的中间的压缩的BOG流(04)热交换以提供冷却的中间的压缩的BOG流(05)。
7.根据权利要求5所述的方法,其中来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段(70、
75)之间的连续的阶段的所述中间的压缩的BOG流(04)是第二中间的压缩的BOG流并且所述冷却的中间的压缩的BOG流(05)是冷却的第二中间的压缩的BOG流。
8.根据权利要求6所述的方法,其中来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段(70、
75)之间的连续的阶段的所述中间的压缩的BOG流(04)是第二中间的压缩的BOG流并且所述冷却的中间的压缩的BOG流(05)是冷却的第二中间的压缩的BOG流。
9.根据权利要求1所述的方法,包括以下的进一步的步骤:
-使所述膨胀的冷却的排放侧流(19)与所述继续的冷却的压缩的排放流(07a)热交换以提供进一步冷却的压缩的排放流(108)。
10.根据权利要求9所述的方法,包括以下的进一步的步骤:
-把所述进一步冷却的压缩的排放流(108)分裂为继续的进一步冷却的压缩的排放流(108a)和进一步冷却的压缩的排放侧流(11);
-膨胀所述进一步冷却的压缩的排放侧流(11)以提供膨胀的进一步冷却的排放侧流(21)。
11.根据权利要求10所述的方法,包括以下的进一步的步骤:
-使所述膨胀的进一步冷却的排放侧流(21)与来自选自压缩的所述第一阶段和最后阶段(65、70、75)之间的连续的阶段的中间的压缩的BOG流(02)热交换以提供冷却的中间的压缩的BOG流(03)。
12.根据权利要求10所述的方法,包括以下的进一步的步骤:
-闪蒸所述膨胀的进一步冷却的排放侧流(21)以提供上部的膨胀的进一步冷却的排放流;
-使所述上部的膨胀的进一步冷却的排放流与来自选自压缩的所述第一阶段和最后阶段(65、70、75)之间的连续的阶段的中间的压缩的BOG流(02)热交换以提供冷却的中间的压缩的BOG流(03)。
13.根据权利要求11所述的方法,其中来自选自压缩的所述第一阶段和最后阶段(65、
70、75)之间的连续的阶段的所述中间的压缩的BOG流(02)是第一中间的压缩的BOG流并且所述冷却的中间的压缩的BOG流(03)是冷却的第一中间的压缩的BOG流。
14.根据权利要求11所述的方法,包括以下的进一步的步骤:
-使所述膨胀的进一步冷却的排放侧流(21)与所述继续的进一步冷却的压缩的排放流(108a)热交换以提供冷却的返回流(08)。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括以下步骤:
-膨胀所述冷却的返回流(08)以提供膨胀的冷却的返回流(10)。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法,其中所述液化的货物是LPG。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述LPG包含至少3.5mol%乙烷。
18.根据权利要求1-15中任一项所述的方法,其中所述压缩的排放流(06)依靠海水流被冷却以提供所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)。
19.根据权利要求1-15中任一项所述的方法,其中压缩的所述第一阶段(65)、所述第二阶段(70)和所述最后阶段(75)是多级压缩机(60)的阶段。
20.一种用于冷却浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体流(01)的设备,所述液化的货物具有在1个大气压下大于-110℃的沸点且选自包括液化石油气、选自丙烯的液化石化气、和液化氨的组,所述设备包括至少:
-压缩系统(60),其用于压缩来自液化的货物的蒸发气体流(01),所述压缩系统包括三个或更多个压缩阶段以提供压缩的排放流(06),所述三个或更多个压缩阶段包括至少第一阶段(65)、第二阶段(70)和最后阶段(75),其中中间的压缩的BOG流(02、04)被设置在连续的压缩阶段之间;
-第一热交换器(200),其用于依靠水流冷却所述压缩的排放流(06)以提供冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07);
-第一排放流减压装置(120),其用于膨胀所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的一部分或者所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的进一步冷却的部分以分别提供所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流的膨胀的部分或者所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的进一步冷却的部分;
-一个或多个进一步的热交换器(190),其用于使所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的部分或者所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的进一步冷却的部分与来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段(75)之间的连续的阶段的一股或多股中间的压缩的BOG流(04)热交换以把一股或多股冷却的中间的压缩的BOG流(05)提供至所述压缩的下一个阶段(75);以及
-排放流分离装置(110),其用于将所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)分为继续的冷却的压缩的排放流(07a)和冷却的压缩的排放侧流(09),其中所述第一排放流减压装置(120)膨胀所述冷却的压缩的排放侧流(09)以提供膨胀的冷却的排放侧流(19)。
21.根据权利要求20所述的设备,其中所述一个或多个进一步的热交换器(190)另外使所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的部分或者所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的膨胀的进一步冷却的部分与所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的一个或多个部分(07a)或者所述冷却的、完全冷凝的、压缩的排放流(07)的进一步冷却之后的一个或多个部分(108a)热交换。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的设备,其是使用权利要求1至19中任一项所述的方法可操作的。

说明书全文

冷却蒸发气体的方法和用于其的设备

技术领域

[0001] 本公开内容涉及用于冷却,特别是再液化浮动的运输船上的液化货物例如液化石油气(LPG)产生的蒸发气体(boil off gas)(BOG)的方法和用于其的设备。
[0002] 本公开内容的背景
[0003] 浮动的运输船,例如液化气运输船舶和驳船,能够运输多种呈液化状态的货物。在本发明的内容中,这些液化的货物具有在1大气压下测得的大于-110℃的沸点并且包括液化石油气、液化石化气例如丙烯和乙烯、以及液。例如,液化石油气是有用的燃料源,例如用于加热仪器和交通工具,并且是氢化合物的源。LPG包含丙烷、正丁烷和异丁烷中的一种或多种,以及任选地一种或多种其他的,例如丙烯、丁烯和乙烷。
[0004] 石油气可以从天然气产生或在原油的精炼中生产。因此,石油气通常包含多种组分。通常期望在源处或源的附近,在液化设施中液化石油气。作为实例,石油气呈液态比呈气态形式可能更容易被储存和运输经过长的距离,因为它们占用更小的体积并且可以不需要被高压储存。如果这样的LPG被保持在其沸腾温度或低于其沸腾温度的话,那么这样的LPG可以被储存在大气压下,例如在-42℃或更低,-42℃是丙烷组分的沸点。可选择地,如果LPG被加压至高于大气压力的话,那么LPG可以被储存在较高的温度下。
[0005] LPG或其他的具有当被在1个大气压测量时的大于-110℃的沸点的液化的货物的长距离运输可以被在合适的LPG运输船中实施,特别是运输船船舶,例如具有一个或多个用于容纳液化的货物的储存罐的远洋油轮。这些储存罐可以是被绝热的和/或被加压的罐。在罐的装载和液化的货物例如罐中的LPG的储存期间,石油气可以由于货物的蒸发被产生。这种蒸发的货物气体例如石油气被称为蒸发气体(BOG)。为了防止BOG的在罐中的积聚,系统可以被设置在运输船上以再液化BOG,使得其可以被在冷凝的状态中返回至储存罐。这可以通过BOG的压缩和冷却被实现。在许多系统中,压缩的BOG依靠而被冷却和冷凝。
[0006] 液化的货物,例如主要地包含丙烷特别是商品级丙烷的那些,可以还包含较轻组分例如乙烷的相对高的浓度。这样的液化的货物,特别是包含在或高于3.5mol%的乙烷的那些,可以需要三个压缩阶段的存在以提供足够的压缩以帮助蒸发气体的较轻组分的冷凝。在某些情况下,在压缩的第一阶段的排放和压缩的第二阶段的吸入之间的压缩的BOG流可以被冷却。冷却功能可以被压缩的并且冷凝的BOG提供。
[0007] 具有许多与提供用于再液化来自浮动的运输船中的这样的液化的货物的蒸发气体的系统相关联的考虑。运输船的尺寸施加对为再液化系统可用的空间的限制。这可以约束压缩机队列的数量和尺寸。此外,尺寸约束可以还妨碍封闭的冷冻系统的用于冷却用于压缩的BOG流的冷凝器的用途,使得冷却功能可以被海水提供。当海水被使用时,再液化系统通常被设计为使用在高至32℃的海水温度操作。
[0008] 将是有利的是,提供改进的冷却,特别是再液化,来自浮动的运输船中的具有当被在1个大气压测量时的大于-110℃的沸点的液化的货物的蒸发气体的方法。特别地,在减少的功率要求、增加的容量和增加的性能系数中的一个或多个的方面的更高效率的方法是期望的。
[0009] 概述
[0010] 本发明的公开内容利用使在多重的压缩阶段的第二阶段和另外的阶段之间的一个或多个中间的BOG流与来自最后的压缩机阶段的冷却的压缩的排放的一部分热交换的方法。这可以提供用于蒸发气体的再液化的性能系数的改进。
[0011] 在第一方面,提供一种冷却浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体流的方法,所述液化的货物具有在1个大气压下大于-110℃的沸点,所述方法包括至少以下步骤:
[0012] -在包括至少第一阶段、第二阶段和最后阶段的三个或更多个压缩阶段中压缩来自所述液化的货物的蒸发气体流以提供压缩的排放流,其中中间的压缩的BOG流被设置在连续的压缩阶段之间;
[0013] -冷却所述压缩的排放流以提供冷却的压缩的排放流;
[0014] -使所述冷却的压缩的排放流的膨胀的(任选地进一步冷却的)部分与(i)来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段之间的连续的阶段的一个或多个中间的压缩的BOG流热交换以提供一股或多股冷却的中间的压缩的BOG流并且任选地与(ii)所述冷却的压缩的排放流的一个或多个部分,可选择地在进一步冷却之后,热交换;以及
[0015] -把所述一个或多个冷却的中间的压缩的BOG流传递至压缩的下一个阶段。
[0016] 在一个实施方案中,所述方法包括以下步骤:
[0017] -在压缩的第一阶段中压缩所述蒸发气体流以提供第一中间的压缩的BOG流作为中间的压缩的BOG流;
[0018] -在压缩的第二阶段中压缩所述第一中间的压缩的BOG流以提供第二中间的压缩的BOG流作为中间的压缩的BOG流,所述压缩任选地在热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流之后进行。
[0019] 在一个另外的实施方案中,所述方法还包括以下步骤:
[0020] -把所述冷却的压缩的排放流分裂为继续的冷却的压缩的排放流和冷却的压缩的排放侧流;
[0021] -膨胀所述冷却的压缩的排放侧流以提供膨胀的冷却的排放流。
[0022] 在另一个实施方案中,所述方法还包括以下步骤:
[0023] -使所述膨胀的冷却的排放流与来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段之间的连续的阶段的中间的压缩的BOG流热交换以提供冷却的中间的压缩的BOG流。
[0024] 在又另一个实施方案中,所述方法包括以下的进一步的步骤:
[0025] -闪蒸所述膨胀的冷却的排放流以提供上部的膨胀的冷却的排放流;
[0026] -使所述上部的膨胀的冷却的排放流与来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段之间的连续的阶段的中间的压缩的BOG流热交换以提供冷却的中间的压缩的BOG流。
[0027] 在所述方法的一个另外的实施方案中,所述中间的压缩的BOG流可以是第二中间的压缩的BOG流并且所述冷却的中间的压缩的BOG流可以是冷却的第二中间的压缩的BOG流。
[0028] 在另一个实施方案中,所述方法包括以下的进一步的步骤:
[0029] -使所述膨胀的冷却的排放流与所述继续的冷却的压缩的排放流热交换以提供进一步冷却的压缩的排放流。
[0030] 在一个另外的实施方案中,所述方法包括以下的进一步的步骤:
[0031] -把所述进一步冷却的压缩的排放流分裂为继续的进一步冷却的压缩的排放流和进一步冷却的压缩的排放侧流;
[0032] -膨胀所述进一步冷却的压缩的排放侧流以提供膨胀的进一步冷却的排放流。
[0033] 在一个再另外的实施方案中,所述方法包括以下的进一步的步骤:
[0034] -使所述膨胀的进一步冷却的排放流与来自选自压缩的所述第一阶段和最后阶段之间的连续的阶段的中间的压缩的BOG流热交换以提供冷却的中间的压缩的流。
[0035] 在另一个实施方案中,所述方法包括以下的进一步的步骤:
[0036] -闪蒸所述膨胀的进一步冷却的排放流以提供上部的膨胀的进一步冷却的排放流;
[0037] -使所述上部的膨胀的进一步冷却的排放流与来自选自压缩的所述第一阶段和最后阶段之间的连续的阶段的中间的压缩的BOG流热交换以提供冷却的中间的压缩的BOG流。
[0038] 在所述方法的另一个实施方案中,所述中间的压缩的BOG流是第一中间的压缩的BOG流并且所述冷却的中间的压缩的BOG流是冷却的第一中间的压缩的BOG流。
[0039] 在一个另外的实施方案中,所述方法包括以下的进一步的步骤:
[0040] -使所述膨胀的进一步冷却的排放流与所述继续的进一步冷却的压缩的排放流热交换以提供冷却的返回流。
[0041] 在另一个实施方案中,所述方法包括以下的进一步的步骤:
[0042] -膨胀所述冷却的返回流以提供膨胀的冷却的返回流。
[0043] 在所述方法的又另一个实施方案中,所述液化的货物是LPG,例如包含至少3.5mol%乙烷的LPG。
[0044] 在所述方法的另一个实施方案中,所述压缩的排放流可以依靠水流例如海水流而被冷却以提供所述冷却的压缩的排放流。典型地,所述水流具有+36℃或更低的温度,更典型地+32℃或更低。
[0045] 在所述方法的一个另外的实施方案中,压缩的所述第一阶段、所述第二阶段和所述最后阶段是多级压缩机的阶段。
[0046] 在第二方面,提供一种用于冷却浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体流的设备,所述液化的货物具有在1个大气压下大于-110℃的沸点,所述设备包括至少:
[0047] -多级压缩系统,其用于压缩来自液化的货物的蒸发气体流,所述压缩系统包括包括至少第一阶段、第二阶段和最后阶段的三个或更多个压缩阶段以提供压缩的排放流,其中中间的压缩的BOG流被设置在连续的压缩阶段之间,
[0048] -第一热交换器,其用于冷却所述压缩的排放流以提供冷却的压缩的排放流;以及
[0049] -一个或多个进一步的热交换器,其用于使所述冷却的压缩的排放流的膨胀的(任选地进一步冷却的)部分与(i)来自选自压缩的所述第二阶段和最后阶段之间的连续的阶段的一股或多股中间的压缩的BOG流热交换以把一股或多股冷却的中间的压缩的BOG流提供至所述压缩的下一个阶段并且可选择地与(ii)所述冷却的压缩的排放流的一个或多个部分,任选地在进一步冷却之后,热交换。
[0050] 在一个另外的实施方案中,所述设备可以在所述浮动的运输船舶上存在。
[0051] 在一个另外的实施方案中,第二方面的设备可以使用第一方面的方法被操作。
[0052] 本文公开的设备和方法适用于任何用于具有在1个大气压下大于-110℃的沸点的液化的货物的浮动的运输船舶,例如LPG运输船。本文公开的设备和方法可以被在其中液化的货物储存罐被完全地冷冻以通过降低温度把在液相中的货物保持在近似大气压力的浮动的运输船舶中以及在在其中储存罐中的货物通过降低的温度和增加的压力的组合被保持在液相中的那些船舶中利用。
[0053] 液化的货物可以选自包括液化石油气、液化石化气和液化氨的组。本文公开的设备和方法具有对于液化的货物例如LPG的特别的益处,包括轻组分,特别是在或高于3.5mol%的乙烷。对于具有较高浓度的轻组分的组成,可能需要另外的压缩阶段用于冷却,特别是为了依靠海水实现BOG的压缩的排放流的冷凝。
[0054] 本文公开的方法和设备利用三个或更多个压缩阶段。热交换器例如省油器可以被置于选自第二阶段和最后阶段的压缩的连续阶段之间。例如,省油器可以位于至少第二阶段和第三阶段之间,任选地与在第一阶段和第二阶段之间的省油器组合。在这样的省油器中,冷却的压缩的排放流的膨胀的(任选地进一步冷却的)部分可以被与(i)中间的压缩的BOG流和/或(ii)冷却的压缩的排放流的任选地进一步冷却的继续的部分热交换。这导致性能系数的进一步的改进和增加的冷却容量,特别是再液化容量。
[0055] 如本文所使用的,术语“多重的压缩阶段”定义压缩系统中的串联的两个或更多个压缩阶段。每个压缩阶段可以被一个或多个压缩机实现。每个压缩阶段的一个或多个压缩机可以独立于其他的压缩阶段的那些压缩机,使得它们被分别驱动。可选择地,压缩阶段中的两个或更多个可以利用被与可选择的传动装置联接的典型地被单一的驱动器驱动轴供能的压缩机。这样的被联接的压缩阶段可以是多级压缩机的一部分。
[0056] 本文公开的方法和设备需要至少三个压缩阶段。在压缩的第一阶段之后,每个后续的阶段提供与在之前的阶段的排放的压力相比的增加的压力。术语“连续的阶段”是指毗邻的压缩阶段即阶段(n)和下一个(n+1)阶段的对,其中‘n’是大于0的整数。因此,连续的阶段是例如第一阶段和第二阶段或第二阶段和第三阶段或第三阶段和第四阶段。中间的压缩的流(和冷却的中间的压缩的流)是指那些连接连续的压缩阶段的流。与冷却的中间的压缩的流相关地使用的术语“压缩的下一个阶段”是指定义中间的流的两个连续的阶段的在数字上较高的数字(以及较高的压力级)。
[0057] 热交换步骤可以是间接的,其中在热交换中涉及的两个或更多个流不直接接触。可选择地,热交换可以是直接的,在这种情况下在热交换中涉及的两个或更多个流可以被混合,由此产生组合的流。
[0058] 其他的方面、特征和优点将在与附图共同地取得时从以下的详细描述变得明显,附图是本公开内容的一部分并且其以实施例的方式图示了所公开的任何发明的原理。
[0059] 附图描述
[0060] 附图有助于各种实施方案的理解。
[0061] 图1示出了一个可能已知的再液化来自LPG运输船中的货物罐的蒸发气体的系统的示意图;
[0062] 图2示出了根据本公开内容的冷却,特别是再液化,来自浮动的运输船舶中的液化的货物的蒸发气体的系统的示意图;以及
[0063] 图3示出了根据本公开内容的用于冷却,特别是再液化,来自浮动的运输船舶中的液化的货物的蒸发气体的系统的示意图。
[0064] 详细描述
[0065] 基于开放循环冷冻原理的舷侧LPG再液化系统从一个或多个储存罐抽吸LPG蒸气,也被称为蒸发气体,把蒸发气体传递至压缩机,在压缩机中蒸发气体被压缩,使得压缩的蒸气可以使用海水作为散热器/制冷剂被冷却并且冷凝。典型地,LPG在储存罐中被保持在降低的温度(相对于环境)或增加的压力(相对于大气压)下,或者既保持在降低的温度(相对于环境),又保持在增加的压力(相对于大气压)下。
[0066] 图1示出了用于再液化LPG运输船船舶中的蒸发气体的已知系统的示意图。液化石油气(LPG)被储存在罐50中,罐50可以被绝热和/或加压以把石油气保持处于液化状态。罐中的LPG的蒸气化,例如由不完美的绝热导致的,将导致在罐50的上部空间中形成石油气。为了防止这种气体的积累,其被从罐50作为蒸发气体流01除去。被除去的蒸发气体通常被压缩并且冷却以冷凝其,然后其被返回至罐50。
[0067] 蒸发气体流01可以被传递至压缩系统60,例如在图1中示出的三级压缩机,其包括第一压缩阶段65、第二压缩阶段70和第三压缩阶段75。三级压缩机60产生可以被传递至冷凝器100的压缩的排放流06,在冷凝器100中压缩的排放流06依靠海水而被冷却。冷凝器100产生冷却的压缩的排放流07,例如至少部分地,通常完全地,冷凝的压缩的排放流和暖的海水流(未示出)。
[0068] 冷却的压缩的排放流07可以任选地被传递至排放流气体/液体分离装置,例如分离鼓或积聚器,以允许未冷凝的组分从冷却的压缩的排放流07分离。未冷凝的组分通常将被排出,而冷凝的压缩的排放流被从气体/液体分离装置传递以进行进一步的冷却。
[0069] 冷却的压缩的排放流07可以被传递至排放流减压装置120,例如膨胀器或焦-汤姆逊,在此处其被膨胀以提供膨胀的冷却的排放流17。膨胀的冷却的排放流17可以然后被传递至第一阶段热交换器80,以提供冷却的返回流08,冷却的返回流08通常是部分地,更通常是完全冷凝的流。
[0070] 冷却的返回流08可以然后被传递至返回膨胀装置130,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,以提供膨胀的冷却的返回流10。膨胀的冷却的返回流10可以是过冷的冷凝的返回流。典型地,返回膨胀装置130将把冷却的返回流08的压力减少至接近于罐50中的LPG和BOG的压力,例如正好高于罐中的BOG的压力的压力,其足以确保膨胀的冷却的返回流10足够流向罐50。
[0071] 三级压缩机60的第一阶段65提供第一中间的压缩的BOG流02,第一中间的压缩的BOG流02被传递至第一阶段热交换器80。第一中间的压缩的BOG流02可以依靠第一阶段热交换器80中的膨胀的冷却的排放流17而热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流03。将是明显的是,排放流减压装置120应当把冷却的压缩的排放流17的压力减少至在或接近第一中间的压缩的BOG流02的压力。冷却的压缩的排放流17和第一中间的压缩的BOG流02在第一阶段热交换器80的壳侧中被混合。蒸气流可以作为冷却的第一中间的压缩的BOG流03被从第一阶段热交换器80抽出。
[0072] 冷却的第一中间的压缩的BOG流03可以然后被传递至三级压缩机60的第二阶段70的吸入部(suction)。第二阶段70压缩冷却的第一中间的压缩的BOG流03以提供第二中间的压缩的BOG流04。
[0073] 第二中间的压缩的BOG流04可以然后被传递至三级压缩机60的第三阶段75的吸入部,在此处其被压缩以提供压缩的排放流06。
[0074] 本文公开的方法和设备寻求根据图1的再液化BOG的系统的改进。根据本发明的公开内容的方法和设备的实施方案在图2中给出。如果合适,与图1的那些相同的流和组分名称和参考数字被用于图2中的相应的流和组分。
[0075] 图2示出了浮动的运输船舶例如LPG运输船中的液化的货物储存罐50。液化的货物可以是LPG并且蒸发气体可以是石油气。为了冷却,特别是再液化,来自储存罐50的蒸发的货物,包含蒸发的货物的蒸发气体流01被传递至具有三个或更多个压缩阶段的压缩系统60。蒸发气体流01可以具有在高于0至500kPa表压的范围内的压力(“BOG压力”)。压缩系统60可以是包括三个或更多个阶段的多级压缩机。对于“多级压缩机”,其意指压缩机中的每个压缩阶段被同一个驱动轴驱动。可选择地,压缩系统60可以包括用于每个压缩阶段的被独立地驱动的压缩机。当压缩系统60是多级压缩机时,其通常是往复压缩机。
[0076] 图2的实施方案示出了具有第一阶段65、第二阶段70和第三阶段75的压缩系统60,虽然本文描述的方法和设备也适用于具有四个或更多个阶段的压缩机。第一阶段65、第二阶段70和第三阶段75分别地在它们的排放部提供低的、中间的和高的压力流。
[0077] 压缩系统60压缩蒸发气体流01以提供压缩的排放流06。压缩的排放流06可以具有在2.0至3.5MPa表压的范围内的压力(“第三阶段压力”)。压缩的排放流06可以被传递至排放流热交换器200,例如冷凝器。压缩的排放流06依靠热交换流体例如海水而被冷却以提供冷却的压缩的排放流07和暖的热交换流体(未示出)。典型地,用作热交换流体的海水将具有+36℃或更低的温度,更典型地+32℃或更低。
[0078] 冷却的压缩的排放流07通常是部分地,更通常是完全冷凝的压缩的排放流。优选地,冷却的压缩的排放流07被进一步冷却。这可以通过把冷却的压缩的排放流07传递至一个或多个另外的热交换器190、180例如用于冷却中间的BOG流的中间级省油器被实现。这在下文更详细地讨论。
[0079] 例如,冷却的压缩的排放流07可以依靠第一另外的热交换器190中的冷却的压缩的排放流的膨胀部分而被冷却。在图2中示出的实施方案中,排放流分离装置110把冷却的压缩的排放流07分为继续的冷却的压缩的排放流07a和冷却的压缩的排放侧流09。冷却的压缩的排放侧流09可以被传递至第一排放流减压装置120,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,在此处其被膨胀以提供膨胀的冷却的排放侧流19,膨胀的冷却的排放侧流19可以然后依靠继续的压缩的排放流07a而热交换以提供进一步冷却的压缩的排放流108。
[0080] 第一另外的热交换器190可以是第二中间级省油器,可以是壳管式或壳盘管式热交换器,在其中冷却的压缩的排放流07被传递经过一个或多个管或盘管195(图2示出了盘管),在其中其依靠被注射入第一热交换器的壳侧中的膨胀的冷却的排放侧流19而被冷却。冷却的压缩的排放侧流09可以被膨胀至接近多级压缩机的第二阶段的排放部的压力的压力,如在下文更详细地讨论的。
[0081] 在图2中未示出的一个另外的实施方案中,排放流分离装置110可以被设置在第一另外的热交换器190的下游,使得提供冷却功能的流体通过进一步冷却的压缩的排放流108的一部分的膨胀而不是冷却的压缩的排放流07的一部分的膨胀被获得。
[0082] 进一步冷却的压缩的排放流108可以然后被传递至第二另外的热交换器180,例如第一中间级省油器,其典型地具有壳管式或壳盘管式类型。例如,进一步冷却的压缩的排放流108可以依靠进一步冷却的压缩的排放流的膨胀部分而被冷却。在图2中示出的实施方案中,进一步冷却的排放流分离装置210把进一步冷却的压缩的排放流108分为继续的进一步冷却的压缩的排放流108a和进一步冷却的压缩的排放侧流11。进一步冷却的压缩的排放侧流11可以被传递至第二排放流减压装置220,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,在此处其被膨胀以提供膨胀的进一步冷却的排放侧流21,膨胀的进一步冷却的排放侧流21可以然后依靠继续的进一步冷却的压缩的排放流108a而热交换以提供冷却的返回流08,典型地作为过冷的流。典型地,这种热交换通过把膨胀的进一步冷却的排放侧流21注射入第二另外的热交换器180的壳侧中,与在热交换器的壳体内的一个或多个第二另外的热交换器管或盘管185(盘管在图2中示出)中存在的继续的进一步冷却的压缩的排放流108a来进行。
[0083] 在图2中未示出的实施方案中,向第二另外的热交换器180提供冷却功能的流可以作为来自冷却的返回流08的侧流被抽吸,并且然后被膨胀并且注射入第二另外的热交换器180中。在这种情况下,分离装置将被设置在冷却的返回流08中,而不是进一步冷却的压缩的排放流108中。
[0084] 以与图1的方案相似的方式,冷却的返回流08可以然后被传递至返回膨胀装置130,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,以提供膨胀的冷却的返回流10,膨胀的冷却的返回流
10可以是过冷的冷凝的返回流。其可以然后被返回至储存罐50。
[0085] 返回至第一另外的热交换器190和第二另外的热交换器180,以及冷却继续的压缩的排放流07a和继续的进一步冷却的压缩的排放流108a,它们还可以冷却来自第一压缩机阶段65和第二压缩机阶段70的中间的压缩的流。在这样的实施方案中,第一热交换器190和第二热交换器180可以是省油器。这种热交换可以导致增加的性能系数。
[0086] 特别地,蒸发气体流01可以通过第一阶段65被压缩至第一阶段压力下的第一中间的压缩的BOG流02。第一中间的压缩的BOG流02可以然后依靠膨胀的进一步冷却的排放侧流21而热交换以提供冷却的第一阶段压缩的BOG流03。这种热交换可以被在第二另外的热交换器180中进行,第二另外的热交换器180典型地是第一中间级省油器。当第一中间级省油器具有壳管式类型时,第一中间的压缩的BOG流02和膨胀的进一步冷却的排放侧流21二者可以都被注射入热交换器的壳侧中。这被称为液体过冷化。在热交换过程期间,这些流将混合,使得冷却的第一阶段压缩的BOG流03将是这些流的组合。将明显的是,进一步冷却的压缩的排放侧流11应当因此被膨胀至在或略微地高于由第一阶段65的排放部提供的压力的压力,即第一阶段压力。这将提供在第二另外的热交换器180内的可接受的压力平衡。
[0087] 冷却的第一阶段压缩的BOG流03可以然后被传递至压缩系统60的第二阶段70的吸入部,在此处其被压缩以提供第二阶段压力下的第二中间的压缩的BOG流04。为了提供本文公开的方法和设备的益处,第二阶段压缩的BOG流04应当被冷却,然后把其传递至多级压缩机60的第三阶段75的吸入部。流04的冷却因此导致在第三阶段75的排放部处提供的流的温度的降低。这可以使排放流热交换器200的尺寸的减少成为可能,排放流热交换器200可以是冷凝器。
[0088] 第二中间的压缩的BOG流04可以依靠膨胀的进一步冷却的排放侧流19而热交换以提供冷却的第二中间的压缩的BOG流05。这种热交换可以被在第一另外的热交换器190中进行,第一另外的热交换器190典型地是第二中间级省油器。当第二中间级省油器具有壳管式类型时,第二中间的压缩的BOG流04和膨胀的冷却的排放侧流19二者可以都被注射入热交换器的壳侧中。在热交换过程期间,这些流将混合,使得冷却的第二阶段压缩的BOG流05将是这些流的组合以提供第二中间的压缩的BOG流04的液体过冷化。将明显的是,因此冷却的压缩的排放侧流110应当被膨胀至在或略微地高于由第二阶段70的排放部提供的压力的压力,即第二阶段压力。这将提供在第一另外的热交换器190内的可接受的压力平衡。
[0089] 在本文公开的方法和设备的可选择的实施方案中,在液体过冷化中来自前一压缩机阶段的排放蒸气被传递入另外的热交换器中,在另外的热交换器中,该排放蒸气与蒸气混合然后被传递至压缩机的下一个阶段的吸入部,如在图2中示出的,代替使用液体过冷化,闪蒸液体过冷化工艺可以被使用。在闪蒸液体过冷化工艺中,来自前一压缩机阶段的排放蒸气不被传递经过另外的热交换器,而是在压缩循环的下一个阶段的吸入部处或在该吸入部之前,与在热交换器中产生的蒸气混合。
[0090] 本实施方案是关于图3中的第一另外的热交换器190'来示出,第一另外的热交换器190'例如可以具有壳管式类型的第二中间级省油器。第二中间的压缩的BOG流04不被传递经过第一另外的热交换器190',如其在图2的实施方案中的,而是在压缩循环的下一个阶段的吸入部处或在该吸入部之前,与在第二中间级省油器中产生的蒸气混合。
[0091] 特别地参照图3,膨胀的冷却的排放侧流19可以被注射入第一另外的热交换器190'例如第二中间级省油器中,以提供被从热交换器抽出的上部的膨胀的冷却的排放流
31。上部的膨胀的冷却的排放流31可以通过把膨胀的冷却的排放侧流19闪蒸入第一另外的热交换器190'的壳体中被产生。
[0092] 上部的膨胀的冷却的排放流31然后被与第二中间的压缩的BOG流04混合,通常是通过混合,以提供冷却的第二中间的压缩的BOG流05,冷却的第二中间的压缩的BOG流05然后被传递至压缩系统60的第三阶段75的吸入部。
[0093] 继续的冷却的压缩的排放流07a可以在第一另外的热交换器190'中以与图2的实施方案相似的方式通过与膨胀的冷却的排放侧流19的热交换被冷却。
[0094] 虽然在图3中未示出,但是相似的闪蒸液体过冷化工艺可以在第二另外的热交换器中进行,第二另外的热交换器可以是第一中间级省油器,典型地具有壳管式或壳盘管式类型。因此,代替把第一中间的压缩的BOG流02传递至第二另外的热交换器180,通过把膨胀的进一步冷却的排放侧流21闪蒸入第二另外的热交换器180的壳侧中所产生的被从第二另外的热交换器抽出的上部的流(上部的膨胀的进一步冷却的排放流)可以被与第一中间的压缩的BOG流02混合以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流。
[0095] 在图中未示出的另外的可选择的实施方案中,冷却的压缩的排放流07可以,代替按照在最高的压力(第一另外的热交换器190)下至最低的压力(第二另外的热交换器180)下操作的顺序依次传递经过另外的热交换器190、180,被平行地提供至所有的热交换器。在这样的条件下,冷却功能将由冷却的压缩的排放侧流09提供或被从冷却的返回流作为侧流抽吸,在膨胀至适于每个热交换器的压力之后。实施例
[0096] 本实施例提供两个LPG再液化系统的功率要求、冷却容量和性能系数的假想的计算,即在其中闪蒸液体过冷化对第一和第二中间的压缩的BOG流进行的根据本发明的公开内容的系统(即在其中闪蒸液体过冷化也被在第一中间级省油器中进行的图3的实施方案)和在其中闪蒸液体过冷化仅对第一压缩的中间的流进行的比较系统(即图2,没有第一另外的热交换器/第二中间级省油器)。
[0097] 压缩系统数据基于三级压缩机(Burckhardt Compression AG,Winterthur,瑞士)。液化石油气货物包含呈液相的5.0mol%乙烷和95.0摩尔%丙烷。0.4巴表压的罐储存压力的蒸发气体的气相组成被计算为是24.23摩尔%乙烷和75.77摩尔%丙烷,基于Peng Robinson Stryjek-Vera状态方程
[0098] 表1示出了计算出的在比较实施例的三个压缩阶段的吸入和排放压力和温度。
[0099] 表1
[0100]
[0101] 表2示出了在根据本发明的公开内容的实施例的三个压缩阶段的吸入和排放压力和温度。
[0102] 表2
[0103]
[0104] 在比较实施例和根据本发明的公开内容的实施例二者中,24巴(绝对值)的第三阶段排放压力提供+40℃的冷凝温度。
[0105] 表3示出了计算出的根据比较实施例的系统和根据本发明的公开内容的实施例的功率、再液化容量和性能系数。
[0106] 从表3明显看出,闪蒸液体热交换步骤在三级压缩机的第二阶段和第三阶段之间的引入导致总体的压缩机驱动器功率的减少以及冷却容量和性能系数的增加,与在其中不具有来自第二阶段省油器中的第二阶段压缩机的排放的冷却的系统相比。
[0107] 表3
[0108]
[0109] 本领域的技术人员将理解,本文公开的任何发明可以被以许多各种方式实施,而不偏离所附的权利要求的范围。例如,一个发明可以包括本文公开的任选的或优选的特征中的一个或多个的组合。例如,可以不要求具有在多级压缩机的第一阶段和第二阶段之间的热交换器例如省油器的存在。可选择地或另外地,本发明的公开内容可以适用于包括多于三个阶段的多级压缩机。热交换器例如省油器可以被置于多级压缩机的第二和另外的阶段中的多于至少一个之间。例如,在四级压缩机中,这样的热交换器可以被置于第二阶段和第三阶段以及第三阶段和第四阶段中的一个或两个之间,以及任选地在第一阶段和第二阶段之间。
[0110] 此外,在上文描述的各种实施方案可以被与其他的实施方案共同地实施,例如,一个实施方案的方面可以被与另一个实施方案的方面组合以实现另外的实施方案。此外,任何给定的组合的每个独立的特征或组成部分可以构成另外的实施方案。
[0111] 在上文的对某些实施方案的描述中,特定的术语为了清楚性的目的被利用。然而,本公开内容不意图被限于所选择的特定的术语,并且将理解,每个特定的术语包括以相似的方式操作以实现相似的技术目的的其他的技术等效物。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”和类似的术语被作为方便性的词语使用以提供参考点并且不被视为限制性的术语。
[0112] 在本说明书中,词语“包括”将被以其“开放”的意义理解,即在“包括”的意义上,并且因此不限于其“封闭”的意义,即“仅由……组成”的意义。相应的意思将归因于相应的词语“包括(comprise)”、“包含(comprised)”和“包括(comprises)”,在它们出现之处。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈