专利名称：用于冷却烃流的方法及其浮动船的制作方法
技术领域：
本发明提供了一种用于冷却烃流的船及其方法，该烃流例如为天然气的液化流。 此外，还提供了一种输送来自该船的冷却的烃流的方法。
背景技术：
离岸浮动的液化存储(FLSO)概念将天然气液化过程、存储罐、装载系统以及其它基础结构组合到单个浮动单元中。这样的单元具有优点，这是因为它提供了一种替换岸上液化站的离岸设备。FLSO船可远离海岸停泊，或者靠近气田或在气田处停泊，该处水深足以允许LNG产品(液化天然气产品)卸载到载运船上。这还代表一种可动的资产(asset)，在气田接近其开采期结束时，或者在经济、环境或者政治情况需要时，该资产可重新安置到新的地点。W0-2006/078104-A1公开了一种液化天然气(LNG)轮船的操作系统，该操作系统用于进行汽化气体的过冷却液化。该LNG轮船是一种用于运输LNG的油轮。该轮船包括多个供给有在液化站处液化的LNG的存储罐。该液化站可以是另一条船(诸如上面提到的 FLS0)，或是岸上液化站。LNG轮船的操作系统包括将存储在存储罐中的LNG的汽化气体再次液化的再液化装置。然而，该再液化装置是不适合的，并且具有的生产力不足以液化天然气的进料流。再者，存储罐较小。
发明内容
在第一个方面，本发明提供了一种用于冷却烃流的浮动船，该烃流例如为天然气， 该浮动船至少包括一个或多个冷却段，在该一个或多个冷却段中，烃流逆着在一个或多个制冷剂回路中的一股或多股制冷剂流流动，以便提供在一股或多股冷却的烃流中的冷却的烃，以及提供一个或多个至少部分汽化的制冷剂流；每个制冷剂回路包括一个或多个压缩机、一个或多个冷却器、一个或多个膨胀装置和一个或多个热交换器，所述热交换器提供该一股或多股冷却的烃流；以及多个用于冷却的烃的存储罐，所述存储罐包括至少两个隔膜存储罐且具有组合存储容量，该组合存储容量大于170，000m3，优选地大于或等于约180，000m3。在第二方面，本发明包括一种根据第一方面的浮动船，该浮动船还包括用于卸载冷却的烃的组件，该组件包括平衡的装载和卸载臂，该装载和卸载臂安装在船(1)或平台上的第一地点处，并且该装载和卸载臂包括两脚规式管道系统，该管道系统的一个端部固定在基部上并且在另一端部处设置有连接系统，该连接系统用于将管道系统(665、670)连接到联接装置，该联接装置安装在第二地点处；所述两脚规式管道系统包括冷却的烃流输送管线，所述冷却的烃流输送管线在一个端部处与一个或多个存储罐流体连通，并且在另一端部处附连至连接系统；
第一缆绳，该第一缆绳通过其端部中的一个结合到适于使该缆绳承受恒定张力的装置；以及连接绞盘，连接缆绳缠绕在该连接绞盘上，以用于允许抵抗施加在与连接系统相结合的第一缆绳上的恒定张力将连接系统带到与联接装置连接的位置中。在第三个方面，本发明提供了一种在浮动船中冷却烃流的方法，该烃流例如为天然气流，所述方法至少包括以下步骤(a)提供一股或多股烃流和一股或多股制冷剂流，其中该一股或多股制冷剂流在一个或多个制冷剂回路中，每个制冷剂回路包括一个或多个压缩机、一个或多个冷却器、一个或多个膨胀装置和一个或多个热交换器；(b)在一个或多个压缩机中压缩该一股或多股制冷剂流中的至少一部分，以提供一股或多股压缩的制冷剂流；(c)在一个或多个冷却器中冷却该一股或多股压缩的制冷剂流，以提供一股或多股冷却的制冷剂流；(d)在一个或多个膨胀装置中膨胀该一股或多股冷却的制冷剂流中的至少一部分，以提供一股或多股膨胀的制冷剂流；以及(e)在一个或多个热交换器中使该一股或多股膨胀的制冷剂流与一股或多股烃流进行热交换，以提供一股或多股至少部分汽化的制冷剂流和一股或多股冷却的烃流；以及(f)使该一股或多股冷却的烃流向下游流到多个存储罐，所述存储罐包括至少两个隔膜存储罐并且具有组合存储容量，所述组合存储容量大于170，OOOm3或以上，优选地大于或等于约180，000m3。在第四个方面，本发明提供了一种将来自根据上述第二方面的浮动船的冷却的烃输送到载运船的方法，所述方法至少包括以下步骤(a)以与浮动船并排的布置方式停泊载运船；(b)将连接系统升高到安装在载运船上的联接装置上方；(c)从连接绞盘展开连接缆绳；(d)将连接缆绳固定到联接装置的引导部段；(e)将装载和卸载臂操纵到在联接装置与基部之间的中间位置；(f)使第一缆绳处于恒定张力；(g)开动连接绞盘，以减少从连接绞盘中展开的连接缆绳的长度，从而将组件的连接系统与载运船上的联接装置接合，同时保持第一缆绳处于恒定张力；(h)将冷却的烃流输送管线连接到冷却的烃流接收管线，所述冷却的烃流接收管线在接收船的联接装置上；以及(i)使一个或多个存储罐中的至少一部分冷却的烃流到承载船的冷却的烃流接收管线。该烃流的冷却方法在浮动船上完成。该浮动船可以是任何可动的船或停泊的船， 该船通常至少具有船体，而且通常呈诸如“油轮”的轮船的形式。这样的浮动船可具有任何尺寸，但是通常是细长的。当浮动船的尺寸在海上不受限制时，用于浮动船的建造和维修设备可能限制这些尺寸。因此，在本发明的一个实施例中，浮动船的长度小于600m，诸如250-350m，优选地约300m，以及船舷小于100m，诸如50m，以便能够容纳在现有的造船和维修设备中。在此公开的船可以是新建造的船或者由已有船(诸如LNG载运船)改造的。在这两个实施例中，优选的是在高压处理设备与通常由船员占有的区域之间具有最大间隔。新建造船是有益的，因为它可以设置有甲板装置，该甲板装置具有LNG容纳系统，易于将处理设备结合在该LNG容纳系统中，其中船体和容纳结构从所需的特性开始设计，所需的特性诸如是吹风强度、低温保护和火灾隔离。该烃流可以是要被冷却(优选地要被液化)的任何适当的气流，但通常是从天然气储层或石油储层中获得的天然气流。作为一种可替代方案，天然气流还可从其它来源中获得，还包括合成来源，诸如费-托反应。通常，天然气源主要包括甲烷。优选地，烃进料流包括至少50mol% (摩尔百分比) 的甲烷，更优选地至少SOmol %的甲烷。根据来源，诸如天然气的烃源可包含比甲烷重的变化量的烃，诸如尤其是乙烷、丙烷和丁烷，并且可能包含较少量的戊烷和芳烃。该成分根据气体的类型和场所而变化。常规地，由于若干原因，诸如具有可能导致烃流阻塞甲烷液化站的各部分的不同凝固或液化温度，在烃流的任何显著冷却之前尽可能高效率地将比甲烷重的烃去除。诸如天然气的烃源还可包含非烃类，诸如H20、N2、CO2、Hg、H2S以及其它硫化物等等。必要时，诸如天然气的烃源可在冷却和液化之前进行预处理。该预处理可包括减小和 /或去除不期望的组分，诸如(X)2和H2S。由于这些步骤对于本领域技术人员来说是公知的， 在此不进一步描述它们的机理。在此所述的浮动船不包含选自包括酸性气去除、脱水和天然气液体提取的组的预处理单元。必要时，任一预处理在不同于船1的场所处进行，诸如岸上场所，例如烃预处理设备。这种预处理单元优选地在离船至少2km距离处，更优选地在离船至少IOkm距离处。因此，在此使用的术语“烃流”表示处理后的组分，这种处理包括不在船1上进行的脱酸性气、脱水以及天然气液体提取。因而，为了减小和/或去除一种或多种化合物或物质，该烃流是根据需要被部分地、充分地或完全地处理的组分，该一种或多种化合物或物质包括但不限于硫、硫化物、二氧化碳、水、汞以及一种或多种C2+烃。烃流在一个或多个冷却段中被冷却，其中该烃流逆着在一个或多个制冷剂回路中的一股或多股制冷剂流流动，以提供在一股或多股冷却的烃流中的冷却的烃，以及提供一股或多股至少部分汽化的制冷剂流。在一个优选的实施例中，烃流可被混合的制冷剂回路中的混合制冷剂冷却。更优选地，该烃流可被混合的制冷剂中的两个或多个部分冷却。该混合的制冷剂回路可包括一个或多个制冷剂压缩机，以便压缩混合的制冷剂。该制冷剂压缩机可由一个或多个驱动器驱动。这些驱动器可以是电驱动器或气涡轮。电驱动器可从至少一个(优选六个)双燃料柴油发电机(DFDE)提供动力，例如6X16丽DFDE发电机。气涡轮可以是至少一个(优选两个)航空型气涡轮，该气涡轮直径驱动压缩机。在一个可替代的实施例中，气涡轮可用于驱动电力发电机，该电力发电机与适用于为电驱动器提供动力，从而驱动制冷剂压缩机。该烃流可在一个或多个第一热交换器中被冷却，以提供第一冷却(优选被部分液化)的烃流，该烃流优选处于0摄氏度以下的温度。
优选地，任何这样的第一热交换器可包括第一冷却段和一个或多个用于进一步冷却的第二热交换器，优选地，对烃流的任一部分液化可包括一个或多个第二冷却段。可设置进一步的冷却段，但在该实施例中并不进行论述。由此，在此所公开的方法和船可包括两个或多个冷却段，每个段具有一个或多个步骤、部分等。例如，每个冷却段可包括一到五个热交换器。烃流中的一部分和/或混合的制冷剂可不流过冷却段的所有热交换器，和/或仍然流过冷却段的热交换器。在一个实施例中，烃冷却(优选烃液化)的方法包括两个或三个冷却段。第一冷却段优选地用于将烃流的温度降低到0摄氏度以下，通常在-20°C (摄氏度)到-70°C的范围内，以提供第一冷却的烃流。该第一冷却段有时也称为“预冷却”段。第二冷却段可优选地与第一冷却段分开。也就是说，该第二冷却段包括一个或多个单独的热交换器。该第二冷却段有时也称为“主要冷却”段。第二冷却段优选地用于降低第一冷却的烃流的温度，该第一冷却的烃流通常是由第一冷却段50所冷却的烃流中的至少一部分，提供了第二冷却的烃流，该第二冷却的烃流处于-100°C以下的温度。优选地，第二冷却的烃流是液化的烃流，诸如LNG流。如果第二冷却的烃流是LNG流，优选的是，其“符合规范”，也就是说，LNG具有对于特定出口市场来说期望的组分。用作一个或多个第一热交换器或一个或多个第二热交换器的热交换器在现有技术中是公知的。第二热交换器中的至少一个优选的是现有技术中所公知的卷轴式 (spool-wound)低温热交换器。可选地，热交换器可包括位于其壳体内的一个或多个冷却部段，并且每个冷却部段对于其它冷却场所而言可被看作一冷却段或被看作单独的“热交换
典”
'ΠΒ' ο 在本发明的又一个实施例中，混合的制冷剂流中的一个或多个部分流过一个或多个热交换器，优选地，流过上述的第一热交换器和第二热交换器中的两个或多个，以提供一股或多股冷却的混合制冷剂流。混合的制冷剂回路的混合的制冷剂可由选自下述组的两个或多个组分的混合物形成，该组包括氮、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷等。在此所公开的方法可包括在单独的或重叠的制冷剂回路中或其它冷却回路中使用一种或多种其它制冷剂。在此所公开的一个实施例中，冷却(优选液化)烃流的方法包括一个制冷剂回路， 该制冷剂回路包括一种混合的制冷剂。参照本文的混合的制冷剂或混合的制冷剂流包括至少5mol %的两种不同组分。对于混合的制冷剂而言，共同的组分可以是
氮
甲烷(Cl) 乙烷(C2) 丙烷(C3)
丁烷(C4)总组分包括IOOmol %。
8
0-10 mol% 30-70 mol% 30-70 mol% 0-30 mol% 0-15 mol
在另一个实施例中，该方法用于使天然气液化以提供液化天然气。在此所提供的冷却(优选液化)的烃流存储在多个存储罐中，这些存储罐位于浮动船上。多个存储罐包括至少两个隔膜存储罐。多个存储罐具有组合存储容量，该组合存储容量大于约170，OOOm3,优选地大于或等于180，000m3。180，OOOm3和200，OOOm3的组合存储容量是特别优选的。180，OOOm3和200，OOOm3的组合存储容量是有益的，这是因为存储灵活性允许由于天气情况而延迟对冷却的烃产品卸载。典型的LNG载运船可运输150，OOOm3的LNG货物。 如果在此所公开的船每天制造10，OOOm3的需要存储的冷却的烃，则150，OOOm3的冷却烃的卸载，对于具有180，OOOm3的组合存储容量的船来说由于恶劣天气可延迟高达三天，对于具有200，OOOm3的组合存储容量的船则可延迟高达五天。在一个优选实施例中，该船具有4-6个存储罐，更优选地具有5个存储罐。进一步优选的是，这些存储罐从船的船头按次序布置。在另一个实施例中，优选的是，一个或多个冷却段存在于从船的船头起按次序布置的第二存储罐上方的顶侧舱中。然而，一个或多个冷却段可设置在其它存储罐之一上方的顶侧舱中。在此所使用的隔膜存储罐包括低温衬管，该衬管锚固至船的结构，更具体地锚固到双船体船的内部船体。当前的隔膜标准需要两重屏障，该两重屏障能够包含液体货物，而且，假如通过第一隔膜发生显著泄漏，防止低温流体到达船体结构。因为船体趋于由普通钢制成，它们与诸如LNG的低温冷却液接触将会变脆。因此，具有隔膜容纳系统的所有船都具有两层隔膜与低温流体接触的第一隔膜；和确保LNG与内部船体分保持分离的第二隔膜。该容纳系统还具有隔热性能，以保持对于内部钢船体而言能接受的温度，并且使向低温液体的热交换最小化，从而减少其汽化为汽化气体。此外，隔热应该经受热循环并且抵抗由低温液体的静态和动态压力所产生的负载，并且将低温液体的静态和动态压力传递到内部船体结构。在此所使用的隔膜存储罐可设置变化的结构，其中No. 96隔膜存储系统和Mark III存储系统是优选的。No. 96隔膜系统提供了低温衬管，该低温衬管由两个相同的金属隔膜和两个独立的隔热体层制成。第一隔膜和第二隔膜由不胀钢(Invar)(例如厚度为0. 7mm 的36%镍合金钢)制成。第一隔膜含纳冷却的烃，诸如LNG。第二隔膜在泄漏情况下提供另一保护层。例如，500mm宽的不胀钢板可沿着存储罐壁连续地伸展，通过缝焊结合并通过第一和第二隔热体层均勻地支承。第一和第二隔热体层包括用膨胀的珍珠岩填充的预制夹板箱制成的承载系统。这些箱可具有ImX 1. 2m的尺寸。第一隔热体层的厚度可根据船的要求从170mm到250mm变化。第一隔热体层可通过第一接合器固定，并固定到第二接合器组件。第二隔热体层可被覆盖，并且由内部船体通过约300mm厚度的承载树脂绳而均勻地支承。因此，总隔热厚度可在530mm的范围中。该承载树脂绳借助于第二接合器而锚固到内部船体。Mark III隔膜存储系统包括置于预制隔热嵌板的顶部的第一金属隔膜。预制隔热嵌板包括完整的第二隔膜。第一隔膜由波纹状不锈钢制成，例如具有1.2mm厚的304L。该第一隔膜容纳低温液体货物，并且由隔热嵌板直接支承并固定至该隔热嵌板。波纹状的第一隔膜可以:3mX Im的片材方式提供，并且通过TIG (钨极电弧惰性气体保护焊)/等离子焊接而结合起来。第二隔膜设置在隔热嵌板内部，并且由复合层压材料构成，例如三层层压材
9料，可具有0. 6mm的厚度。层压材料包括设置在玻璃纤维织物层和树脂层之间薄的铝片材。 第二隔膜布置在两隔热体层之间的预制隔热嵌板的内部。该隔热体包括在增强的聚氨酯泡沫体中的预制嵌板，该增强的聚氨酯泡沫体包括第一和第二隔热体层以及第二隔膜，以提供一种承载结构。类似于第一隔膜，隔热体可设置在:3mX Im的嵌板中。隔热体的厚度根据需要可从250mm到350mm调节，其中270mm的厚度是常见的。嵌板可借助于树脂绳联接到船的内部船体，这些树脂绳锚固隔热体并且均勻地分布负载。存在于船中的多个存储罐还可包括一个或多个自支承的棱柱形的IMO型B(SPB) 存储罐。SPB存储罐由铝合金、不锈钢的加筋板结构构成，诸如由聚氨酯泡沫体隔热体覆盖并且由强化夹板制成的支柱和楔形物支承的SUS 304或9%镍钢。SPB存储罐通过中心线的液密舱壁和止荡舱壁而被细分，以提供多个(诸如4个)内部容积。不锈钢罐从结构透视来看是有利的，因为其容易实现，并且特别是容易通过焊接来实现。此外，不锈钢具有良好的化学稳定性。在一个优选实施例中，至少一个(更优选一个)SPB存储罐存在于船中。SPB存储罐可用作冷却的烃的倾入罐(rundown tank)，也就是说，它用作由在船上的冷却方法所生产的冷却的烃在开采后最初流入的存储罐。SPB存储罐作为倾入罐是有利的，这是因为它们固有地抵抗容纳在其中的冷却的烃的运动(通常所说的“晃动”)，因为它们的存储量被内部舱壁细分。术语“晃动”指的是存储在罐中的液体的运动，该运动是响应于风和/或浪的运动或者由于船方向的改变而由船的船体运动(诸如滚转、倾斜和摇摆)所引起的。该罐因此可装有任意高度的液体。当SPB罐达到其容量时，SPB罐的内容物可流到隔膜存储罐中的一个内，这些隔膜存储罐可装填到一高度，在该高度处，晃动不成问题，例如低装填高度在罐高度的5%到10%之间及其以下，而高装填高度在罐高度的80%及其以上。在另一个实施例中，该船可设置有作为倾入罐的一个或多个(优选两个)较小容量(与其它存储罐相比)的隔膜罐，优选地两个。在此倾入是指在液化之后的液化天然气首先供给到倾入罐，并且当倾入罐被装填到预定高度时，倾入罐中的内容物被传输到其它存储罐之一中。这些隔膜倾入罐的减小尺寸将起作用，以减少由于晃动而导致罐损坏的风险。尤其是在船具有沿着纵轴线大致细长的形状时，优选的是提供在垂直于纵轴线的方向上的隔膜倾入罐的减小尺寸。在全部减小尺寸的罐中的组合存储容量优选至少等于其它存储罐之一的存储容量的N-M%，其中根据可容许的晃动风险，N是最小的可容许的高装填百分比，以及M是最大的可容许的低装填百分比。这使得在减小尺寸的倾入罐中的足够大的组合存储容量能够保持足够的液化产品，以将较大(“全尺寸(full size)”)罐之一从可容许的低高度装填到最小的可容许高高度。因此，由于晃动导致的全尺寸罐损坏的风险被减小到预定的可容许的程度。优选地，全部减小尺寸的罐中的组合存储容量优选至少等于N%，以便足以将空的全尺寸存储罐装填到其最小可容许的高高度以上，例如80%。本领域技术人员可知晓的是，在之前段落中描述的这些实施例还可有利地应用到具有170，OOOm3或更少的组合存储容量的船上。此外，本领域技术人员将容易理解的是，在任何液化之后，如果期望的话，液化烃流可进行进一步处理。举例来说，所获得的LNG可借助于焦耳-汤姆阀或者借助于低温涡轮膨胀机而被减压。液化烃流可流过终端气/液分离器，诸如终端闪蒸罐(end-flash vessel)，以提供一种终端闪蒸顶部馏出气体流和底部液体流，如上所述，该底部液体流可被存储在多个存储罐中而作为液化产品，诸如LNG。终端闪蒸的气体可在终端压缩机中被压缩，并且作为燃料气体将供给到船上消耗燃料气体的单元。例如，燃料气体可用于为双燃料柴油(DFDE)发电机提供动力，以产生用于船的电以及为气涡轮(诸如航空型涡轮)提供电力。在此所公开的船和冷却方法可提供液化烃流的额定容量(或铭牌)为大于1. 0 百万吨/年(MTPA)(公制)，更优选地大于或等于1. 3MPTA，甚至更优选地为约2. OMTPA0术语“额定容量”被定义为该船的日生产量乘以船每年规定的工作天数。例如，一些液化天然气厂规定每年平均工作345天。优选地，在此所公开的烃冷却方法的额定容量在大于IMTPA 且小于等于2MTPA的范围内。冷却的烃可利用卸载组件从浮动船上卸载到载运船上，该卸载组件诸如是美国专利US7，147，022所公开的铰接臂，在此通过引用合并于本文。该铰接臂是连接系统的一部分，并且配备有允许在两个并排停泊的船之间进行传输的液压联接器。该连接系统可在两个相对于彼此移动的地点之间操作，从而允许在两条船之间形成良好的连接。优选的是，船包括至少两个装载臂，更优选地包括四个装载臂。例如，该船可包括两个专用于传输冷却的烃(诸如LNG)的装载臂，一个专用于烃蒸汽(诸如LNG蒸汽)的传输，一个可用于蒸汽或液体。用于卸载冷却的烃的组件包括平衡的装载和卸载臂、两脚规式管道系统、第一缆绳和连接绞盘。平衡的装载和卸载臂被安装在船上的第一地点处，诸如在上部甲板区域。该臂包括两脚规式管道系统，该两脚规式管道系统的一个端部固定在基部上，并且在另一端部处设置有用于将管道系统连接到联接装置的连接系统。联接装置安装在第二地点处以便接收冷却的烃，诸如安装在冷却的烃的载运船的甲板上。两脚规式管道系统包括冷却的烃流输送管线。该冷却的烃流输送管线在一个端部处与一个或多个存储罐相流体连通，而在另一端部处附连至连接系统。第一缆绳通过其端部之一结合到适于使该缆绳承受恒定张力的装置，诸如恒定张紧装置。还提供了一种包括连接缆绳的连接绞盘。连接缆绳可处于缠绕状态或展开状态， 并且允许将连接系统带到与联接装置连接的位置中。该操作在施加在与连接系统相结合的第一缆绳上的恒定张力作用下发生。图2提供了用于在操作中用于卸载冷却的烃的组件的更细节的描述。
现在将参照所附的非限制性的附图并且仅以举例的方式来描述本发明的实施例， 附图中
图1是烃冷却方法的图示方案，示出了本发明的一个实施例；图2是根据本发明的另一个实施例的用于将冷却的烃从浮动船输送到承载船的方法的图示方案；以及图3示出了浮动船的示意性俯视图，显示出根据一个实施例的多个存储罐。出于说明的目的，一个附图标记将被分配给管线以及承载于该管线中的流。相同的附图标记表示相同部件。
具体实施例方式参照附图，图1示出了一种在浮动船1中的用于烃冷却(优选液化)的方法的总体方案。如上所论述的，烃源可包含天然气，该烃源通常可被预处理，以便从其中减少和/ 或去除较重烃中的大部分。这种预处理是在与浮动船1分离开的场所处进行的。这种普通形式的分离被称为“天然气液” (NGL)的提取，其中C2+烃部分被分馏出， 以便提供随后被冷却的富甲烷流，以及为C2+组分而提供一股或多股单组分流或多组分流， 诸如NGL和LPG产品流。在任何预处理和预分馏之后，远程执行一些过程、步骤或阶段以将初始的烃流10 提供给船。现在将进行更详细地论述船1的操作。烃流10流过一个或多个第一热交换器500， 这些热交换器还可限定为第一冷却段50。优选地，第一冷却段将烃进料10流冷却到0°C 以下，诸如介于-20°C到-70°C之间，优选地要么介于-20V到-45°C之间，要么介于-40V 到-70°C之间，以提供烃流20，该烃流20可以是第一冷却的烃流。通过混合的制冷剂在一个或多个第一热交换器500中提供冷却，以提供至少部分蒸发的制冷剂流60，作为第一至少部分蒸发的制冷剂流。可被部分液化的第一冷却的烃流20流到一个或多个第二热交换器550，优选地流到主低温热交换器。在通过第二热交换器550之后，冷却(优选液化)的烃流30可被提供为第二冷却的烃流。通过第二制冷剂流40而在一个或多个第二热交换器550中提供冷却，该第二制冷剂流包括混合制冷剂回路150的混合制冷剂中的至少一部分。第二制冷剂流40通过一个或多个第二热交换器550被蒸发，从而以现有技术已知的方式提供第二至少部分蒸发的制冷剂流70。第二冷却的烃流30然后流过膨胀装置(诸如阀800)，以提供流到终端气/液分离器850的膨胀的部分液化的烃流810，该终端气/液分离器是终端闪蒸罐。终端气/液分离器850提供终端闪蒸顶部馏出气体流860和底部液体流870。该底部液体流870可流入多个隔膜存储罐600a_600e中。在一个优选实施例中，底部液体流870流到用于存储液态烃的SPB存储罐。当SPB 存储罐接近其容量时，液态烃可被输送到一个或多个隔膜存储罐。隔膜存储罐可被装填到小于10%容量或大于80%容量，以避免晃动。在一个可替换的优选实施例中，底部液体流870可流到一个或多个较大隔膜存储罐600b-600e之中的很多较小隔膜罐630a、630b中的一个或多个内。下面将参照图3进行进一步说明这种结构。当足够量的底部液体流870已经积累在很多较小存储倾入罐中以将大的隔膜存储罐中的一个装填到其容量的至少80%时，所积累的液化烃可从该倾入罐输送到大的隔膜存储罐中的一个内。冷却的烃流输送管线610在第一端部处连接到存储罐600a-e中的每一个，并且在第二端部处连接到用于卸载冷却的烃的组件650。该组件650将在图2中进行更详细的描述。终端闪蒸气体流860可选择地与来自存储罐600a-e的蒸发气流620组合，以便在将其传送到一个或多个终端压缩机900之前提供组合的压缩机进料流880，该终端压缩机由终端驱动器D3驱动。终端压缩机900提供压缩的气体流910。压缩的气体流910的一部分可被移出以作为再循环烃流920，该再循环烃流被再循环冷却器950冷却，以提供液化并且返回到存储罐600a-600e的再循环流960。压缩的气体流910中的另一部分可移出以作为燃料气体流930，并且流到燃料气流消耗装置，诸如用于产生电能的船上发电机。如果第一驱动器D1、第二驱动器D2和终端驱动器D3中的一个或多个是电驱动器，则它们可通过由燃料气体所产生的电来提供动力。 可替代地，如果第一驱动器Dl、第二驱动器D2和终端驱动器D3中的一个或多个是气涡轮， 则它们可由燃料气体提供动力。转向混合制冷剂回路150，从第二热交换器550中排出的第二至少部分蒸发的制冷剂流70被第二压缩机250压缩，以提供第二压缩的制冷剂流210，其中该第二压缩机由第二驱动器D2驱动。第二压缩的制冷剂流210可由第二冷却器300冷却，以提供第二冷却的压缩流 310，然后，第二冷却的压缩流310与来自第一热交换器500的第一至少部分蒸发的制冷剂流600组合，以提供用于第一压缩机250的组合的压缩机流M0。第一压缩机250可由第一电驱动器Dl所驱动，以提供第一压缩的制冷剂流沈0。第一压缩的制冷剂流260可流过第一冷却器350，以提供第一冷却的制冷剂流360。第一冷却的制冷剂流360可流过第一制冷剂气/液分离器375，以提供顶部馏出的气态流385和底部液体流380。顶部馏出的气态流375流过第一热交换器500并且被冷却，以提供第二制冷剂流410。底部液体流380可通过其经过第一热交换器500(未示出) 的通道而被冷却，以提供第一部分的冷却的制冷剂流380，该第一部分的冷却的制冷剂流可通过膨胀装置(诸如阀450)被膨胀，以产生混合制冷剂的第一部分45，并且该第一部分45 流到第一热交换器500中，在该第一热交换器中，它被至少部分地蒸发，从而以现有技术中已知的方式提供第一至少部分蒸发的制冷剂流60。在另一个实施例中，如图2中所举例说明的，提供了一种将冷却的烃从浮动船1输送到载运船2的方法的示意图，该载运船例如是液化天然气载运船。用于卸载冷却的烃的组件可设置在浮动船1上。该组件包括平衡的装载和卸载臂 655，两脚规式管道系统665、670，第一缆绳685和连接绞盘696。该平衡的装载和卸载臂655安装在浮动船1上的第一地点660处，诸如在上部甲板区域中。该臂655包括两脚规式管道系统665、670，该两脚规式管道系统的一个端部固定在基部675上，并且在另一端部处设置有用于将管道系统连接到联接装置750的连接系统 680。联接装置750安装在第二地点760处，以便接收冷却的烃，诸如安装在冷却的烃载运船2的甲板上。两脚规式管道系统665、670包括冷却的烃流输送管线610。该冷却的烃流输送管线610在一端部处与浮动船1上的存储罐中的一个或多个流体连通，并且在另一端部处附连至连接系统680。第一缆绳685通过其端部之一结合到适于使缆绳承受恒定张力的装置，诸如恒定张紧装置690。还提供了包括连接缆绳695的连接绞盘696。连接缆绳695可处于缠绕或展开状态，并允许将连接系统680带到与联接装置750连接的位置。这种操作在恒定张力下进行， 该恒定张力施加在与连接系统相结合的第一缆绳上。载运船2 (诸如LNG载运船)以与浮动船1并排的布置方式停泊，以便输送冷却的烃。然后，连接系统680被升高到安装在载运船2上的联接装置750的上方。这可通过操作者利用远程控制板来实现。降低的压力可被施加到用于使第一缆绳承受恒定张力的装置690 (诸如恒定张紧装置)上，以便避免第一缆绳685在卸载过程中在该点处有任何松动。然后，连接缆绳695从连接绞盘696展开，并且被拉到在载运船2上第二地点760 处的联接装置750的引导部段770的端部。必要时，这可通过使用悬缆线来实现。然后，装载和卸载臂655被操纵到在联接装置750与臂的基部675之间的中间位置。这表示臂655的存储状态与连接状态之间的中间位置。然后，第一缆绳685经由用于使第一缆绳承受恒定张力的装置690 (诸如恒定张紧装置)而被置于恒定张力下。然后，连接绞盘696可被开启，以减少从该绞盘展开的连接缆绳695的长度，从而使组件650的连接系统680与载运船2上的联接装置750接合。同时，保持第一缆绳685 处于恒定张力下。然后，冷却的烃流输送线路610可被连接到接收船2上的联接装置750上的冷却的烃流接收管线780。该连接可通过臂655上的液压联接器697来实现，该联接器可连接到与冷却的烃流接收管线780相连接的总管上的凸缘690。液压限制阀可用于自动停止连接绞盘696。施加到第一缆绳685上的张力可被减少到所需要的最小值，以便在开始卸载操作之前保持缆绳拉紧。然后，在一个或多个存储罐中的冷却的烃中的至少一部分可流到载运船2的冷却的烃流接收管线780，并由此其可被输送到存储罐79fe-795e。图3是一种用于利用基于全部隔膜存储罐的一种替换结构来冷却烃流的浮动船1 的示意性俯视图。该船1具有大致细长的形状，该细长的方向限定出纵轴线A。包括在此描述为沿着纵轴A并排布置的隔膜罐600b到600e的全尺寸的存储罐在内，还已经设置了两个或更多减小尺寸的隔膜罐630a、630b。该减小尺寸的隔膜罐将用于实现上述尺寸缩减的目的。该减小尺寸的罐630a、630b可按照并排布置方式设置在船的纵轴A的两侧上。这种纵向分开的布置提供了具有减小宽度的较小罐，在用作倾入罐时，其在减小由于晃动所导致的损坏危险方面尤其有效。
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两个或更多个减小尺寸的隔膜罐630a、630b共可占据大约与其它存储罐600b到 600e之一相同的空间，但这不总是必要条件。如果期望的话，它们可占据或多或小的空间。 例如，它们可在纵向方向上制造得较大，以在没有增大这些罐的宽度的情况下提供较大的存储容量。可替代地，这些倾入罐630a、630b可垂直于轴线A布置，以使得在轴线A方向上的晃动最小化。可要么并排布置方式要么以其它布置方式设置多于两个的这种较小罐。例如，为了使在全部水平方向上的晃动最小化，四个或更多个倾入罐可布置在与一个完全尺寸的存储罐600b相同的区域上。这些倾入罐从俯视图看可以是基本上正方形的。在一种实用的实施例中，全尺寸的存储罐600b_600e基本上横跨船1的宽度。该船的宽度例如约为35-45米。这些倾入罐630a、630b例如横跨船宽度的一半或者更少。倾入罐的长度可以是全尺寸的存储罐长度的一半或更少。这些倾入罐的高度可基本上等于全尺寸的存储罐的高度。隔膜存储罐可基本上横跨船1的整个宽度或船幅。这些罐的上侧可以是平的，从而在这些罐顶部提供了方便的平甲板空间。此外，隔膜存储罐允许充分使用船的船体内的可用空间。这与球形罐形成了对比。在另一方面，隔膜罐与SPB罐相比具有更低的成本。 SPB罐内部用于应对晃动的强制结构导致SPB罐相对昂贵。本发明的船可设置有推进器，以便在将液化烃从倾入罐输送到其它存储罐之一期间使船稳定。在输送期间使船稳定防止了液化烃在存储罐中晃动，从而防止损坏存储罐。依靠推进器的动力，推进器能够使得在不利的天气状况和风大浪急的海面状况期间平稳地输送烃。推进器可包括一个或多个船首推进器或管道推进器。管道推进器布置在船1的船尾 2附近。推进器例如包括布置在管道中的叶轮，该管道延伸穿过该船尾。每个推进器可产生垂直于轴线A的任一方向上的推力。因此，本发明能够使用一些与一个、两个或更多下较小的隔膜倾入罐相结合的较为廉价的隔膜存储罐。存储罐600a到600e中的任一个(如图1所示)可由两个或更多较小的隔膜罐 (诸如图3中的630a和630b)代替。然而，图3的实施例示出了这些较小罐将被布置成从船首2看去时的第一罐。从结构设计的角度看，已证实这是有利的，这是因为在一方面这些较小罐630a和630b与另一方面第一隔膜存储罐600b之间需要适应仅仅一个中断。当这些较小的罐设置为从船首2看时的最后的罐时，实现了相同的优点。而且，在船首端部处的机械装载通常比在中部处低。本领域技术人员将容易理解的是，在不脱离所附的权利要求书所限定的本发明范围的情况下可进行很多修改。
权利要求
1.一种用于冷却烃流(10)的浮动船(1)，所述烃流例如为天然气，所述浮动船至少包括一个或多个冷却段(50、100)，在所述一个或多个冷却段中，烃流(10、20)逆着在一个或多个制冷剂回路(150)中的一股或多股制冷剂流(40、4幻流动，以便提供在一股或多股冷却的烃流O0、30)中的冷却的烃，以及提供一股或多股至少部分蒸发的制冷剂流(60、 70)；每个制冷剂回路(150)包括一个或多个压缩机O00、250)、一个或多个冷却器(300、 350)、一个或多个膨胀装置000、450)以及一个或多个热交换器(500、550)，所述热交换器提供所述一股或多股冷却的烃流O0、30)；以及多个用于冷却的烃的存储罐(600)，所述多个存储罐包括至少两个隔膜罐且具有组合存储容量，所述组合存储容量大于170，000m3，优选地大于或等于约180，000m3。
2.如权利要求1所述的船(1)，其中所述至少两个隔膜罐包括具有第一存储容量的第一隔膜罐(600b)，并且所述至少两个隔膜罐包括具有第二存储容量的一个或多个较小的隔膜罐(630a、630b)，所述第二存储容量小于所述第一存储容量，所述较小的隔膜罐适合作为冷却的烃流的倾入罐。
3.如权利要求2所述的船，其中每个单独的较小隔膜罐(630a，630b)的所述第二存储容量等于或小于所述第一存储容量的一半。
4.如权利要求3所述的船，所述船包括两个或更多个较小的隔膜罐(630a、630b)，其中所述较小的隔膜罐(630a、630b)的组合存储容量等于或大于所述第一隔膜罐(600b)的最小可容许的高装填量。
5.如权利要求3所述的船(1)，其中所述较小的隔膜罐(630a、630b)的组合存储容量至少等于所述第一隔膜罐(600b)的第一存储容量的N-M%，其中根据可容许的晃动危险，N 是对于第一隔膜罐来说最小可容许的高装填百分比，而M是最大可容许的低装填百分比。
6.如权利要求2-5中任一项所述的船(1)，其中所述船(1)具有沿着纵轴线大致细长的形状，并且所述较小的隔膜罐(630a、630b)在垂直于纵轴线的方向上具有比所述第一隔膜罐(600b)小的宽度。
7.如权利要求6所述的船，其中所述较小的隔膜罐(630a、630b)的宽度等于或小于所述第一隔膜罐(600b)的宽度的一半。
8.如权利要求2-7中任一项所述的船，所述船包括一个或多个推进器，以便在将冷却的烃从所述倾入罐(630a、630b)输送到所述第一隔膜存储罐(600b)期间使船稳定。
9.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，其中所述至少两个隔膜存储罐(600)中的一个或多个选自下述组，该组包括Mark III和No. 96型设计的存储罐。
10.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，其中所述多个存储罐(600)包括一个或多个自支承的棱柱形的IMO型“B” (SPB)存储罐。
11.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，其中所述多个存储罐(60)还包括一个用作冷却的烃流的倾入罐的SPB存储罐(600)。
12.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，所述船还包括用于卸载冷却的烃的组件(650)，所述组件包括平衡的装载和卸载臂(655)，所述装载和卸载臂安装在船(1)或平台上的第一地点(660)处，并且包括两脚规式管道系统(665、670)，所述管道系统的一个端部固定在基部 (675)上，并且在另一端部处设置有连接系统(680)，所述连接系统用于将所述管道系统 (665,670)连接到联接装置(750)，所述联接装置安装在第二地点(760)处；所述两脚规式管道系统(665、670)包括冷却的烃流输送管线(610)，所述冷却的烃流输送管线(610)在一个端部处与所述一个或多个存储罐(600)流体连通，并且在另一端部处附连至所述连接系统(680)；第一缆绳(685)，所述第一缆绳通过其端部中的一个结合到适于使该缆绳承受恒定张力的装置(690)；以及连接绞盘(696)，连接缆绳(6%)缠绕在所述连接绞盘上，以用于允许抵抗施加在与所述连接系统(680)相结合的第一缆绳(68 上的恒定张力将所述连接系统(680)带到与所述联接装置(750)连接的位置中。
13.如前述权利要求4-6中任一项所述的船(1)，所述船具有4到6个用于冷却的烃的存储罐(600)，优选具有5个用于冷却的烃的存储罐。
14.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，所述船具有箱型船体，所述船体具有大约 50m的船幅。
15.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，其中所述存储罐(600)从船(1)的船首 (2)到船尾按次序地排列。
16.如权利要求15所述的船(1)，其中所述一个或多个冷却段(50、100)存在于从船 (1)的船首( 起第二个存储罐(600b)上方的上侧模块中。
17.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，其中，所述一股或多股冷却的烃流00、 30)优选地包括至少一股液化天然气流，所述一股或多股冷却的烃流以大于1. 0百万吨/年的额定容量提供，所述额定容量优选地大于约1. 3百万吨/年，更优选地为2百万吨/年。
18.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，其中所述制冷剂回路(1 中的所述一个或多个压缩机O00、250)由电驱动器(D1、D2)驱动，所述电驱动器由至少一个双燃料柴油发电机提供电能，优选由6个双燃料柴油发电机提供电能。
19.如权利要求1-13中任一项所述船(1)，其中所述一个或多个压缩机O00、250)由至少两个航空型气涡轮直接驱动。
20.如前述权利要求中任一项所述的船(1)，其中所述船(1)不包括烃流预处理单元， 所述烃流预处理单元诸如选自包括酸性气去除、脱水、和天然气液体提取的组中。
21.一种在浮动船(1)中冷却烃流(10、20)的方法，所述烃流例如为天然气流，所述方法至少包括以下步骤(a)提供一股或多股烃流(10、20)以及一股或多股制冷剂流00、45)，其中所述一股或多股制冷剂流(40、妨)在一个或多个制冷剂回路(150)中，每个制冷剂回路(150)包括一个或多个压缩机(200、250)、一个或多个冷却器(300、350)、一个或多个膨胀装置(400、 450)和一个或多个热交换器(500、550)；(b)在所述一个或多个压缩机(32、34)中压缩所述一股或多股制冷剂流00、45)的至少一部分(70、240)，以提供一股或多股压缩的制冷剂流Ο10、260)；(c)在所述一个或多个冷却器(300、350)中冷却所述一股或多股压缩的制冷剂流 010、260)，以提供一股或多股冷却的制冷剂流(310、360)；(d)在一个或多个膨胀装置000、450)中使所述一股或多股冷却的制冷剂流(210、 260)中的至少一部分(380、410)膨胀，以提供一股或多股膨胀的制冷剂流00、45)；以及(e)在所述一个或多个热交换器(500、550)中使所述一股或多股膨胀的制冷剂流00、 45)与所述一股或多股烃流(10、20)进行热交换，以提供一股或多股至少部分蒸发的制冷剂流(60、70)和一股或多股冷却的烃流O0、30)；以及(f)使所述一股或多股冷却的烃流(30)向下游流到多个存储罐(600)，所述存储罐包括至少两个隔膜罐并具有组合存储容量，所述组合存储容量为170，OOOm3或更多，优选地大于或等于约180，000m3。
22. —种将来自根据权利要求12-20中任一项所述的浮动船(1)的冷却的烃输送到载运船O)的方法，所述方法至少包括以下步骤(a)以与浮动船⑴并排的布置方式停泊载运船(2)；(b)将连接系统(680)升高到安装在所述载运船( 上的联接装置(750)上方；(c)从连接绞盘(686)展开连接缆绳(695)；(d)将连接缆绳(695)固定到联接装置(750)的引导部段(770)；(e)将装载和卸载臂(655)操纵到在联接装置(750)与基部(675)之间的中间位置；(f)使第一缆绳(68 处于恒定张力；(g)开动所述连接绞盘，以减少从该连接绞盘展开的连接缆绳(695)的长度，从而将组件(650)的连接系统(680)与所述载运船( 上的联接装置(750)接合，同时保持第一缆绳(685)处于恒定张力；(h)将所述冷却的烃流输送管线(610)连接到冷却的烃流接收管线(780)，所述冷却的烃流接收管线位于接收船O)的联接装置(750)上；以及(i)使所述一个或多个存储罐(600)中的冷却的烃流的至少一部分流到所述载运船 (2)的所述冷却的烃流接收管线(780)。
全文摘要
本发明提供了一种浮动船(1)和一种用于利用该浮动船来冷却烃流(10)的方法，该烃流例如为天然气，该船至少包括一个或多个冷却段(50、100)，在该一个或多个冷却段中，烃流(10、20)逆着在一个或多个制冷剂回路(150)中的一股或多股制冷剂流(40、45)流动，以在一股或多股冷却的烃流(20、30)中提供冷却的烃以及提供一股或多股至少部分蒸发的制冷剂流(60、70)；每个制冷剂回路(150)包括一个或多个压缩机(200、250)、一个或多个冷却器(300、350)、一个或多个膨胀装置(400、450)和一个或多个热交换器(500、550)，所述热交换器提供一股或多股冷却的烃流(20、30)；以及多个用于冷却的烃的存储罐(600)，所述存储罐包括至少两个隔膜存储罐且具有组合存储容量，该组合存储容量大于170,000m3，优选地大于或等于约180,000m3。
文档编号F25J1/02GK102388286SQ200980149997
公开日2012年3月21日 申请日期2009年12月14日 优先权日2008年12月15日
发明者R·斯帕尔曼, W·M·格雷 申请人:国际壳牌研究有限公司