专利名称：用于处理暖lpg货物的方法和系统的制作方法
用于处理暖LPG货物的方法和系统本发明涉及一种用于减少运载液化石油气(通常称为LPG)的远洋油船(下文称为LPG运输船)在装货港的装载时间的方法和系统，尤其是在比对应于货舱压力的饱和温度高的温度下装载货物时减少装载时间的方法和系统。此外，实现了二次效应，涉及消除在卸载期间的强制气化以及在载货航次期间的调峰(peak shaving)。装货港应被理解为LPG出口终端(export terminal),该出口终端位于岸上或者近海。卸货港应被理解为进口终端(import terminal),该进口终端位于岸上或者近海。在下文中，货舱应被理解为一种安装在LPG运输船上的用于保存LPG的液密容器。货舱可以是任何类型的，例如，整体式舱、膜式舱或独立舱。在下文中，储存罐应被理解为一种在装货港或卸货港用于保存LPG的液密容器。 LPG应被理解为作为液体货物所储存并运输的一系列不同类别或产物的石油气。在各种石油气当中，丙烷和丁烷是主要示例，丙烷通常包括按体积从0%至5%的任意浓度的乙烷，丙烷中的丁烷含量可以为按体积从0%至20%的任意百分比。主要包括体积百分比通常在70-98%之间的丙烷的这种混合物被称为商用丙烷，并且在下文中称作丙烷。丁烷可以是具有可能的不饱和烃馏分的正丁烷与异丁烷的任意混合物，并且在下文中称作丁烷。除了丙烷和丁烷之外，LPG应至少包括如下类别氨气、丁二烯、丁烷-丙烷混合物(任意混合比)、丁烯、乙醚、丙烯、氯乙烯。在低于周围温度的温度下储存并运输的LPG会自然不断地释放一定量的蒸气。保持货舱中的压力的工序是提取该蒸气、将蒸气液化并使其作为凝结物返回货舱。在下文中，再液化单元应理解为制冷单元，它的任务是液化所述蒸气，前缀“再(re)”是指对来自于液化气的蒸气的液化。在下文中，凝结物应被理解为液化的蒸气，蒸气在下文中被理解为包括如下的蒸气产物在装载期间所排放的蒸气量来自所装载的货物的闪蒸蒸气(flash vapour)由于凝结物从再液化单元返回而排放的蒸气来自所返回的凝结物的闪蒸蒸气由于热量进入货舱而产生的蒸气暖货物(warm cargo)应被理解为在比对应于当前货舱压力的饱和温度高的温度下所装载的LPG。LPG以液体形式运输，无论是在高于大气压力的压力或在低于周围温度的温度或在两者兼而有之的情况下均如此。本发明涉及(I)在低于周围温度的温度下运输液化货物(LPG)的LPG运输船，其被称为全制冷LPG运输船，以及(2)在高于大气压力的压力和低于周围温度的温度下运输液化货物(LPG)的LPG运输船。后者被称为半制冷/半加压LPG运输船。对于LPG贸易而言，通常，LPG运输船会按航次运载不同类别的LPG，并且同样典型地，从装货港接收到的装载的LPG处于比货舱的最大允许操作压力更大的饱和压力下。这意味着，LPG运输船将不得不冷却装载的货物，以满足货舱的操作压力范围。这样的冷却通常通过将液体闪降达到货舱压力并液化由此所产生的蒸气来完成。根据饱和压力，可以花 费从少于24小时至多于4天的装载时间。装载时间的缩短将降低装货港成本、增加允许航行时间，因此，由于减少了燃料消耗，因而减少了二氧化碳到大气中的排放。迄今为止，除了增加LPG运输船的再液化单元的制冷容量是明显的之外，不能获得任何特征。增加在LPG运输船上的再液化单元的制冷剂量(refrigerant duty)被认为是不可行的。制冷剂量的最低要求由国际规章制度所规定，通常所设置的制冷剂量在这些要求之上。一种显而易见的但不能接受的解决方案是将所有蒸气排出到大气中。典型大小为约80000m3的VLGC (超大型气体运输船)通常具有四个已安装的再液化单元，并且在载货航次期间，仅一至两个单元来间歇地运转以应付自然热泄漏的情况是常见的。在已安装的单元容量与正常热泄漏之间存在不平衡，该不平衡往往防止在载货航次期间的连续操作。如上所述，所需的最小制冷剂量由国际规章制度支配，但是实践表明，已设置的制冷剂量超过了这些要求，并且超过的量基于船主的主要由操作方面(例如，最大可接受装载时间)所引起的附加要求。进一步增加再液化单元的容量将会成本太高，因此不是可行的解决方案。此外，对于LPG贸易而言，通常LPG运输船配备有能够在对应于周围暖空气条件的饱和压力下保存LPG的甲板舱(deck tank)，尽管并非所有船只都是这样的，但对于许多船只还是典型的。甲板舱的目的在于保存足够的液体，以在改变要运送的货物的类别之前或者在当货舱已没有气体并充气时靠码头之后替代在货物容纳系统中的蒸气气氛。不同货物的任何混合都是不期望的。然而，在一些情况下，混合极少量的丙烷与丁烷是可以接受的，这是因为这两种货物往往在装载前已发生了一定的相互污染。一些LPG货物(例如，丙烯和丁二烯)被用作化学工业中的原料。这样的货物与其他类别的货物的污染会降低其作为原料的价值。因此，通过改变蒸气气氛来严格清洁容纳系统是常见的。改变蒸气气氛通常通过首先以惰性气体替代原始蒸气气氛来执行，该惰性气体来自惰性气体(例如，废气)发生器或来自氮气发生器。货物类别的类型决定了可以使用哪种惰性气体。在使整个容纳系统充满惰性气体之后，惰性气体被要装载在LPG运输船上的新货物类别的蒸气所替代。这是通过打开在管路12上的阀310并且在货物气化器190中气化LPG并使蒸气流过液体管路从而替代在整个货物容纳系统中的惰性气态来完成，参见图2。货物容纳系统应被理解为具有所有相关联的管道和设备的货舱。LPG航海运输的另一个特征在于，在卸货港从LPG运输船卸下LPG货物而无需LPG运输船接收返回的蒸气以替代去除的液体体积是相当常见的。蒸气压力一降低，液化气体就会蒸发，从而在一定的程度上对正从货舱中抽出的LPG进行补偿。然而，这并不表明在排出LPG期间货舱中的总压力降低会在货舱的工作压力范围内。为了防止在排出LPG期间出现压力问题，通常在专用气化器中将所排出的一部分液体进行气化并将蒸气返回到货舱。其他手段也是可以的，例如通过使用货物压缩机来使货舱中的蒸气气氛变暖。这通过使蒸气循环通过货物压缩机来实现，而无需任何冷却以及将其返回到货舱。图I作为参照示出了现有技术的典型再液化单元。液体货物从装货港的储存罐流入管路I中。装载阀261、262、263调节到每个货舱的接收货物量。来自货舱100、110、120 的蒸气流过蒸气管路2并进入货物压缩机200，在该货物压缩机200中，蒸气被压缩达到中间压力。没有被图I中所示的再液化单元处理的蒸气量通过蒸气管路2的延续部分流向未示出的并行操作单元。货物压缩机200通常是多级压缩机的第一级。通过管路3从货物压缩机200排出的蒸气进入组合式减温器/闪蒸节热器(flasheconomiser) 210,在该减温器/闪蒸节热器210中，使得蒸气接近其饱和温度。然后，蒸气通过管路4从减温器/闪蒸节热器210流向货物压缩机220，在货物压缩机220中，蒸气被压缩达到与在货物凝结器170中的可达到温度对应的泡点压力。货物压缩机220通常是多级压缩机的第二级。压缩后的蒸气通过管路5进入货物凝结器170，以依靠海水或通常海水温度以上的任何冷却介质进行冷凝。迄今为止，海水是货物凝结器170最常使用的冷源，而水与抗冻剂的混合物也是可以的。抗冻剂可以是任何适合的乙二醇。离开货物凝结器170的暖凝结物通过管路7流向从管路7分支的管路6，其中，一小部分流过液位控制阀230，从而提供大部分暖凝结物所需的级间冷却和再冷却(subcool)。要返回货舱100、110、120的剩余暖凝结物进一步通过冷凝管路V流过在减温器/闪蒸节热器210内部的旋管215并以再冷却的状态离开旋管215。压力控制阀240降低现在再冷却后的凝结物的压力，并且所得到的两相流与来自其他操作的再液化单元的、流过管路8的凝结物和蒸气相混合。所得到的流通过管路9流回货舱100、110、120。图2示出了在岸上装载货物而无需进行蒸气回流的、具有三个再液化单元和三个货舱的LPG运输船的典型布置。如上所述，LPG运输船可以具有任何数量的货舱与再液化单元的组合，作为示例，根据挪威专利申请20092477，具有四个货舱的LPG运输船可以配备有两个再液化单元。通过货物装载管路I从装货港为LPG运输船的货舱100、110、120装载LPG。装载阀261、262、263调节装货率并防止超量装填。大型LPG运输船通常会具有多于3个的舱，但是数量应与本发明无关。流入货舱中的LPG的某些部分将以取决于在装货港储存罐内的压力与LPG运输船货舱压力之间的压力差和从储存罐进入货舱的总热量的量闪蒸成气相。蒸气从货舱100、110、120通过蒸气管路2流向制冷单元130、140、150，在制冷单元130、140、150中，蒸气被在液化并作为凝结物或更确定地说作为凝结物与蒸气的混合物通过冷凝管路9返回货舱100、110、120。阀264、265、266使得能够灵活地将凝结物返回到一个货舱、全部货舱或其任意组合。由于LPG的装载显然导致产生了一定量的蒸气，而该一定量的蒸气必须通过安装在LPG运输船上的再液化单元进行处理，因此，显而易见的是，装货率由制冷单元的制冷剂量所支配。再液化单元的数量通常取决于LPG运输船的大小，并且应与本发明无关。图2中所示的货物气化器190在装载操作期间不进行操作。通常，这同样适用于甲板舱160。在使用时，直接通过连接到装载管路I的管路10来用LPG填充甲板舱160。因此，通常在装载期间直接从装载管路I来用冷的货物填充甲板舱，替选地，可以在卸下货物期间填充甲板舱160。在卸下货物期间，将装载管路I用作输出管路(export line)。 当装载甲板舱160时，隔离阀320打开。甲板舱160不具有任何热绝缘并且允许加热。当空出甲板舱160时，阀310打开并调节通过使液体气化的货物气化器190的气流。蒸气产物流过管路12并连接到货物液体总管(liquid header),其他连接也是常见的,但与本描述不相关。隔离阀340防止在正常装载操作期间逆向气流进入货物气化器190中。从甲板舱160排放的蒸气流过管路11并连接到蒸气总管(vapour header)。在正常操作期间，隔离阀330将甲板舱160与蒸气总管相隔离。具有载货容量为35 OOOm3的货舱的典型的中型LPG在装货港装载丙烷，其中储存罐具有0.42bar g的蒸气压力。所接收到的LPG的温度可以从下面的曲线表I中读出为-38 0C o
压力/温度关系
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0.00 0.05 0,10 0,15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0,45 0,50
蒸气压力bar g曲线图I对于该特定示例，期望LPG运输船在装载期间应当具有0. 275bar g的货舱压力。下面的曲线图2中示出了针对该特定LPG运输船和该特定情况的装载曲线。
权利要求
1.一种用于优选地在装载期间处理位于LPG运输船上的至少ー个货舱(100、110、120)中的暖LPG货物的方法，所述方法包括 借助于包括凝结器(170)的至少ー个再液化単元(130、140、150)来对从所述至少ー个货舱(100、110、120)内的所述货物释放的蒸气进行再液化；以及 使再液化后的蒸气返回到所述至少一个货舱(100、110、120)中，其特征在于，所述方法还包括 以仅压缩并凝结蒸气的非致冷方式来操作所述至少ー个再液化単元(130、140、150)以及所述凝结器(170);以及 使来自所述凝结器(170)的暖凝结物流入甲板舱(160)中。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 借助于在所述至少ー个再液化単元(130、140、150)内的压缩机装置(400)来压缩蒸气，所述凝结器(170)与所述压缩机装置相连布置，以使暖凝结物凝结并流入所述甲板舱(160)中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 当将压缩后的蒸气传送到所述凝结器(170)中吋，绕过组合式减温器和闪蒸节热器(210)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 借助于如下方式之一来返回来自所述甲板舱的蒸气 i)将蒸气导回货物压缩机(200)的吸入侧； ii)将蒸气导回所述货物压缩机(200)的排出侧； iii)将蒸气导回可应用三个压缩级的第三货物压缩机(225)的吸入侧；以及 iv)将蒸气与所装载的LPG进行混合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 在卸载期间将所述甲板舱(160)排空而使其成为所述货舱(1、2、3)中的至少ー个货舱，其中利用压カ使暖蒸气压カ流过布置在所述至少一个货舱内的冷却喷嘴(50、60)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 操作所述至少ー个再液化単元(130、140、150)的包括所述组合式减温器和闪蒸节热器(210)的部分，以确保流入所述甲板舱中的凝结物的初始饱和压カ低于其最大操作压力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 使用源自在所述甲板舱(160)中的暖凝结物的LPG作为燃料，以借助于低压燃料泵(450)来推动LPG运输船的发动机。
8.一种用于优选地在装载期间处理位于LPG运输船上的至少ー个货舱(100、110、120)中的暖LPG货物的系统，包括 借助于包括凝结器(170)的至少ー个再液化単元(130、140、150)来对从所述至少ー个货舱(100、110、120)内的所述货物释放的蒸气进行再液化；以及 使再液化后的蒸气返回到所述至少一个货舱(100、110、120)中， 其特征在于，所述系统还包括 以仅压缩并凝结蒸气的非制冷方式来操作所述至少ー个再液化単元(130、140、150)以及所述凝结器(170);以及使来自所述凝结器(170)的凝结物流入甲板舱(160)中。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 来自所述凝结器(170)的暖凝结物通过包括调节阀和隔离阀(370、380)的管路(16)流入所述甲板舱中。
10.根据权利要求8和9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 借助于在所述至少ー个再液化単元(130、140、150)内的压缩机装置(400)来压缩蒸气，所述凝结器(170)与所述压缩机装置相连布置，以使暖凝结物凝结并流入所述甲板舱(160)中。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 压缩后的蒸气通过管路(3 )流入所述组合式减温器和闪蒸节热器(210 )中并通过管路(4)从所述组合式减温器和闪蒸节热器(210)传出。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 当将压缩后的蒸气传送到所述凝结器(170)时，绕过所述组合式减温器和闪蒸节热器(210)。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 借助于连接所述管路(3、4)的管路(3a)来绕过所述组合式减温器和闪蒸节热器(210)，所述管路(3,3b)分别包括隔离阀(380、390)。
14.根据前述权利要求8至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 借助于如下方式之一来返回来自所述甲板舱的蒸气 i)将蒸气导回货物压缩机(200)的吸入侧； ii)将蒸气导回所述货物压缩机(200)的排出侧； iii)将蒸气导回可应用三个压缩级的第三货物压缩机(225)的吸入侧；以及 iv)将蒸气与所装载的LPG进行混合。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 借助于包括调节阀(360)的蒸气管路(14)将蒸气导回压缩机装置的相应侧。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 通过包括调节阀(360)的蒸气管路(17)将蒸气与所装载的LPG进行混合。
17.根据前述权利要求8至16中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 在卸载期间将所述甲板舱(160)排空而使其成为所述货舱(1、2、3)中的至少ー个货舱，其中利用压カ使暖蒸气流过布置在所述至少一个货舱内的冷却喷嘴(50、60)。
18.根据前述权利要求8至17中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 操作所述至少ー个再液化単元(130、140、150)的包括所述组合式减温器和闪蒸节热器(210)的部分，以确保流入所述甲板舱的凝结物的初始饱和压カ低于其最大操作压力。
19.根据前述权利要求8至18中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 将源自所述甲板舱(160)中的暖凝结物的LPG用作燃料，以借助于低压燃料泵(450)来推动LPG运输船的发动机。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 所述低压燃料泵通过管路(21)馈给包括在下游高压燃料系统中的高压泵。
全文摘要
一种用于优选地在装载期间处理位于LPC运输船上的至少一个货舱(100、110、120)中的暖LPG货物的方法，包括借助于包括凝结器(170)的至少一个再液化单元(130、140、150)来对从所述至少一个货舱(100、110、120)内的货物释放的蒸气进行再液化；以及使再液化后的蒸气返回到所述至少一个货舱(100、110、120)中。该方法还包括以仅压缩并凝结蒸气的非制冷方式来操作所述至少一个再液化单元(130、140、150)以及所述凝结器(170)；以及使来自凝结器(170)的暖凝结物流入甲板舱(160)中。公开了相应系统。
文档编号F25J1/02GK102713402SQ201080057985
公开日2012年10月3日 申请日期2010年12月20日 优先权日2009年12月22日
发明者卡尔·约根·鲁梅尔霍夫, 斯泰因·托勒森 申请人:海威石油天然气系统公司