浮罐应用中汽化和回收残留lng的联合级联方法
【专利说明】浮罐应用中汽化和回收残留LNG的联合级联方法发明领域
[0001]本发明一般性地涉及天然气的液化，更特别是在离岸液化设备中汽化和回收液化天然气。
[0002]发明背景
[0003]天然气是广泛用作能源或者用作例如塑料生产中所用工业原料的重要资源。主要包含甲烷，天然气为天然存在的烃气体的混合物，且通常在深地下天然岩层或其它烃储藏中找到。天然气的其它组分包括但不限于乙烷、丙烷、二氧化碳、氮气和硫化氢。
[0004]通常，天然气通过将储蓄器与市场物理连接的管道从来源输送至消费者。由于天然气有时在缺乏必要下部结构(即管道)的边远地区中找到，必须使用输送天然气的替换方法。该情况通常在天然气来源和市场相隔大的距离，例如大水体时产生。如果输送天然气的成本最小化，则使该天然气从边远地区到达市场可具有显著的商业价值。
[0005]输送天然气的一种可选方法涉及通过液化方法将天然气转化成液化形式。由于天然气在标准大气条件下以汽相(vapor phase)存在，必须使它经受某些热力学方法以液化产生液化天然气(LNG)。以其液化形式，天然气具有明显比其蒸汽(vapor)形式的比容更低的比容。因此，液化方法极大地提高输送和储存天然气的容易性，在管道不可得的情况下特别如此。例如，当来源和市场相隔大的水体时，运送LNG罐的远洋班轮可有效地连接天然气来源与遥远的市场。
[0006]将天然气转化成其液化形式可具有其它经济益处。例如，储存LNG可帮助平衡天然气供应和需求的周期性波动。特别是，当天然气需求为低的和/或供应为高的时，LNG可更容易地“储备”用于稍后的使用。因此，未来的需求峰值可以以来自储存的LNG满足，可将其根据需要汽化。
[0007]为了以液态储存和输送天然气，通常将天然气在近大气蒸气压力下冷却至-160°C。天然气的液化可通过使气体在高压下顺序地通过多个冷却阶段，由此将气体冷却至连续较低的温度直至达到液化温度而实现。冷却通常通过与一种或多种制冷剂如丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、甲烷、氮气、二氧化碳或者前述制冷剂的组合(例如混合制冷剂系统)间接热交换而实现。
[0008]不断地努力开发能够操作水基LNG加工设备的浮法液化天然气(FLNG)技术。这设备可漂浮在离岸天然气田以上，在那里它可在将LNG直接运送至市场以前在大海上生产、液化、储存和输送LNG。
[0009]浮式设备的各个方面会受到检查(例如检查内部罐泄漏、绝缘效力等)和/或维护，这可能需要物理地进入FLNG LNG储罐中。在可物理进入以前，需要将储存在储罐中的LNG货物汽化并在检查和/或维护以后回收。尽管存在将LNG汽化并从LNG储罐中排空的常规方法，由于有限的空间约束条件，从FLNG LNG储罐中除去残留LNG可能存在另外的技术挑战。此外，一些常规LNG方法不回收汽化的LNG。
[0010]公开内容简述
[0011]本发明一般性地涉及天然气的液化，特别是在离岸液化设备中汽化和回收液化天然气。
[0012]将由主液化方法生产并储存在LNG储罐中的液化天然气(LNG)汽化的方法的一个实例包括:a)将至少一部分LNG加热以提供蒸发气料流(boil-off gas stream)和液体骤冷料流;b)将蒸发气料流和液体骤冷料流送入骤冷系统中，其中骤冷系统将蒸发气料流冷却以提供骤冷的料流;和c)将骤冷的料流压缩以提供经压缩的骤冷的料流。
[0013]将由主液化方法生产并储存在LNG储罐中的液化天然气(LNG)汽化的方法的另一实例包括:a)借助温主要甲烷料流将至少一部分LNG加热以提供蒸发气料流和液体骤冷料流;b)将蒸发气料流和液体骤冷料流送入骤冷系统中，其中骤冷系统将蒸发气料流冷却以提供骤冷的料流;和c)将骤冷的料流压缩以提供经压缩的骤冷的料流。
[0014]用于将液化天然气(LNG)汽化的系统的一个实例包含:至少一个LNG储罐以储存深冷材料;位于至少一个LNG储罐下游以将由至少一个LNG储罐产生的蒸发气冷却的骤冷系统，所述骤冷系统包含至少两个导管，其中第一导管容许将蒸发气从至少一个LNG储罐输送至骤冷系统，且第二导管容许将液体骤冷料流从至少一个LNG储罐输送至骤冷系统;和位于骤冷系统下游的压缩机，其中配置压缩机以将离开骤冷系统的料流压缩。
[0015]附图简述
[0016]对本发明及其益处的更完全理解可通过参考以下说明连同附图一起获得，其中:
[0017]图1为与根据一个或多个实施方案的汽化和回收系统相容的LNG生产的级联制冷方法的简化流程图。
[0018]图2A为以开放模式操作的根据一个或多个实施方案的汽化和回收系统的流程图。
[0019]图2B为以封闭模式操作的根据一个或多个实施方案的汽化和回收系统的流程图。
[0020]发明详述
[0021]本发明提供用于将在LNG储罐中发现的残留LNG汽化和回收的系统和方法。LNG储罐为用于储存LNG的专业绝缘的深冷容器。尽管LNG储罐通常安装在地面中或以上，它们也可安装在离岸LNG容器上。安装在离岸容器上的LNG储罐在本文中称为“FLNG LNG储罐”。
[0022]尽管LNG通常认为是安全的(例如LNG作为液体不是爆炸性的)，还是推荐和/或要求对LNG设备的定期检查。对LNG储罐的安全检查通常在建立日期以后或者根据惯例或管理当局(例如Classificat1n Society)的要求在先前检查的计入日期以后5年内进行。在可进行这些检查以前必需将储存在LNG储罐中的LNG排空。通常由储罐根部残留的最后几英尺LNG( “残留LNG”)最难以汽化和排空。尽管经历检查和/或维护的LNG储罐应为无气体或基本无气体状态，如果其它LNG储罐保持操作的话，可使与检查/维护有关的成本最小化。这可通过将排空的LNG储罐与货物生产/卸货管线分离而实现。当LNG储罐停止使用时，可进行对LNG储罐的检查和/或维护。本发明可明显使在检查和/或维护以前将LNG汽化和排空所需的时间最小化。此外，从LNG储罐汽化的LNG可回收到主液化方法(即LNG生产方法)中。该汽化和回收方法可减少燃烧。其它优点从本文的公开内容中获悉。
[0023]本发明可执行或者与用于将天然气冷却至其液化温度以产生液化天然气的LNG设备联合。LNG设备通常使用一种或多种制冷剂以从天然气中提取热并排到环境中。存在大量LNG系统配置，且本发明可以在许多不同类型的LNG系统中执行。本发明可与一种或多种现有LNG方法(包括级联方法)联合并可与未来的LNG方法(包括FLNG方法和设备)相容，这降低所要求的资金设备。如本文所用，“汽化和回收系统”指残留LNG的汽化和回收中主要涉及的那些特征和设备。
[0024]在一个实施方案中，本发明可在混合制冷剂LNG系统中执行。混合制冷剂方法的实例可包括但不限于使用混合制冷剂的单一制冷系统、丙烷预冷混合制冷剂系统和双混合制冷剂系统。
[0025]在另一实施方案中，本发明可在使用利用一种或多种主要纯组分制冷剂的级联型制冷方法的级联LNG系统中执行。用于级联型制冷方法中的制冷剂可具有连续较低的沸点以促进从被液化天然气料流中的热脱除。另外，级联型制冷方法可包括一定程度的热联合。例如，级联型制冷方法可通过与一种或多种具有较低挥发度的制冷剂间接热交换而将一种或多种具有较高挥发度的制冷剂冷却。除通过与一种或多种制冷剂间接热交换而将天然气料流冷却外，级联和混合制冷剂LNG系统还可使用一个或多个膨胀冷却阶段以同时将LNG冷却，同时降低其压力。
[0026]级联LN