降低LNG储罐的自然蒸发速率的方法与流程

本发明涉及一种用于降低lng储罐的蒸发速率的方法，更具体地，涉及一种用于通过提高lng储罐的绝热性能来降低存储在lng储罐中的lng的蒸发速率的方法。

背景技术：

随着对环境友好型企业的全球兴趣的增长，对可以替代诸如石油和煤炭的现有能源的清洁燃料的需求正在增加。在这种情况下，天然气作为具有清洁、稳定性和方便性的初级能源用于各种领域。与通过管道直接供应天然气的美国和欧洲不同，韩国引入了通过在极低温度下液化天然气获得的液化天然气(以下称为“lng”)，并且已经向消费者供应了lng。因此，对lng储罐的需求随着国内天然气需求的增加而增加。

lng通过将天然气冷却至极低温度(约-163℃)而获得，并且适合于通过海上的长距离运输，因为与气态的天然气相比，lng显着减少了体积。lng运输船被设计成将液化气体运输到陆上需求源，并且为此目的，包括能够承受lng的超低温的储存罐。

取决于货物的重量是否直接施加到隔离体而将这种储罐分为独立罐式和膜式。膜式储罐分为gttno96型和markiii型，独立罐式储罐分为moss型和ihi-spb型。gttno96型和gttmarkiii型以前称为gt型和tgz型。在1995年将气体运输(gt)和燃气技术(tgz)重命名为gtt(gaztransport&technigaz)之后，gt型和tgz型分别被称为gttno96型和gttmarkiii型。

对于膜式lng储罐，通过隔离箱或隔离板来确保绝热性能。胶合板广泛用作隔离箱或隔离板的材料。在可以用作承载结构材料的材料、作用防止热从外部渗入的隔离体以及用作储存其它材料的容器中，胶合板被评价为最具竞争力的材料。

通常，胶合板具有约10％至15％的水分含量。随着水分含量的降低，胶合板的热导率降低。当胶合板的热导率降低时，隔离箱或隔离板的热导率也降低，从而导致储罐的绝热性能的增强。

技术实现要素：

技术问题

在典型的lng储罐中使用的胶合板具有10％至15％的水分含量，并且具有比热隔离箱或包括胶合板的热隔离板更高的热导率。因此，在典型的lng储罐中使用的胶合板导致隔离箱或隔离板的绝热性能的劣化，从而增加储存在储罐中的lng的蒸发速率(bor)。

已经构思了本发明的实施例以解决本领域中的这种问题，并且提供一种用于降低lng储罐的蒸发速率的方法，该方法包括操作真空泵以降低lng储罐的绝热层的内部压力。

技术方案

根据本发明的一个方面，一种用于降低lng储罐的蒸发速率的方法包括：制造包括主绝热层和次级绝热层的lng储罐；将第二真空软管的一端连接到次级绝热层；将第二真空软管的另一端连接到真空泵；以及操作真空泵以降低次级绝热层的内部压力，其中次级绝热层的内侧被抽成真空以降低在次级绝热层中所包含的胶合板的水分含量。

该方法还可以包括：将第一真空软管的一端连接到lng储罐的主绝热层；将第一真空软管的另一端连接到真空泵；并且操作真空泵以降低主绝热层的内部压力，其中可以将主绝热层的内部抽成真空以降低在主绝热层中所包含的胶合板的水分含量，并且在执行用于降低lng储罐的蒸发速率的方法期间，主绝热层的内部压力可以维持高于次级绝热层的内部压力。

真空泵可以包括多个真空泵，每个真空泵可以连接到第一真空软管的另一端和第二真空软管的另一端。

第一真空软管和第二真空软管可以分别包括与真空泵相同数量的第一真空软管和与真空泵相同数量的第二真空软管，使得第一真空软管的另一端和第二真空软管的另一端以一对一的方式连接到真空泵。

第一真空软管的一端可以连接到主绝热层；第二真空软管的一端可以连接到次级绝热层；第一真空软管的另一端可以分支成与真空泵相同数量的部分以连接到相应的真空泵；并且第二真空软管的另一端可以分支成与真空泵相同数量的部分以连接到相应的真空泵。

第一真空软管的另一端可以连接到第一真空泵，并且第二真空软管的另一端可以连接到第二真空泵。

第一真空泵和第二真空泵可以分别包括多个第一真空泵和多个第二真空泵，其中每个第一真空泵可以连接到第一真空软管的另一端，并且每个第二真空泵可以连接到第二真空软管的另一端。

第一真空软管可以包括与第一真空泵相同数量的第一真空软管，使得第一真空软管的另一端以一对一的方式连接到第一真空泵，并且第二真空软管可以包括与第二真空泵相同数量的第二真空软管，使得第二真空软管的另一端以一对一的方式连接到第二真空泵。

第一真空软管的一端可以连接到主绝热层；第二真空软管的一端可以连接到次级绝热层；第一真空软管的另一端可以分支成与第一真空泵相同数量的部分以连接到相应的第一真空泵；并且第二真空软管的另一端可以分支成与第二真空泵相同数量的部分以连接到相应的第二真空泵。

胶合板的水分含量可以通过调节主绝热层和次级绝热层的内部压力维持恒定的时间段来控制。

该方法还可以包括：当主绝热层中所包含的胶合板的温度下降至零度以下时，将具有高于或等于室温的温度的气体供应至主绝热层，当在次级绝热层中所包含的胶合板的温度下降至零度以下时，将具有高于或等于次级绝热层的室温的温度的气体供应至次级绝热层。

气体可以包括氩气、氦气和氮气中的任何一种。

在降低胶合板的水分含量之后，可以将主绝热层和次级绝热层中的至少一个维持在真空下。

该方法还可以包括在胶合板的水分含量降低之后将气体供应至主绝热层和次级绝热层中的至少一个。

气体可以包括氩气、氦气和氮气中的任何一种。

根据本发明的另一方面，一种用于降低lng储罐的蒸发速率的方法，该方法包括：制造包括绝热层的lng储罐；将真空软管的一端连接到绝热层上；将真空软管的另一端连接到真空泵；操作真空泵，使绝热层的内部压力下降，其中将绝热层内抽成真空以降低绝热层中所含的胶合板中的水分含量。

根据本发明的另一方面，一种真空装置包括：真空软管，其一端连接到lng储罐的绝热层；以及真空泵，其连接到真空软管的另一端，其中操作真空泵以将绝热层的内侧抽成真空，以降低绝热层中所含的胶合板的水分含量。

真空装置还可以包括测量绝热层内部的压力的真空计。

真空装置还可以包括安装在真空软管上以过滤杂质的真空过滤器。

技术效果

本发明的实施例提供了一种用于降低lng储罐的蒸发速率的方法，其可以降低在lng储罐中使用的胶合板的水分含量，从而增加隔离箱和包含胶合板的隔离板的热导率，同时增加lng储罐的热绝热性能以降低储存在储罐中的lng的bor。

lng储罐储存处于液态下的lng，并且lng由于其非常低的蒸发点(约-162℃)而容易蒸发。因此，避免lng在运输期间的蒸发是lng储罐的设计中最重要的挑战之一。因此，降低lng储罐中的lng的bor的能力意味着可以有效且经济地执行lng运输。

另外，本发明的实施例提供了一种用于降低lng储罐的蒸发速率的方法，该方法可以使用胶合板，胶合板是能够用作结构性材料、隔离体等、用作lng储罐的隔离体的材料中最具竞争力的材料，代替具有比胶合板更高的水分含量的其它材料，同时降低胶合板的水分含量，从而降低lng储罐的热导率，同时利用胶合板的优点。

此外，如在典型的方法中，在构造lng储罐之后，可以对胶合板进行真空干燥，从而可以容易且快速地降低胶合板的水分含量。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的lng储罐和真空装置的示意性侧视图。

图2是根据本发明的第二实施例的lng储罐和真空装置的示意性侧视图。

图3是根据温度和压力的变化的水的状态图。

图4是表示本发明的示例性实施例的绝热层内的压力变化的曲线图。

图5是根据本发明的第一实施例的用于降低lng储罐的蒸发速率的方法的流程图。

图6是根据本发明第二实施例的用于降低lng储罐的蒸发速率的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。根据以下实施例的用于降低lng储罐的蒸发速率的方法可以应用于针对lng运输设计的所有海洋结构。另外，应当理解，本发明不限于以下实施例，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出各种修改、替换和等效实施例。

图1是根据本发明第一实施例的lng储罐和真空装置的示意性侧视图。

参考图1，lng储罐100包括：其中储存lng的内部空间110；设置为围绕内部空间110的主绝热层120；和围绕主绝热层120设置的次级绝热层121。

通常，lng储罐100通过以下过程构造：将次级绝热层121设置在船体上，在次级绝热层上设置次级密封壁，将主绝热层120布置在次级密封壁上，以及将主密封壁布置在主绝热层上。

主密封壁和次级密封壁防止lng从储罐100流出，并且主绝热层120和次级绝热层121使内部空间110与外部隔绝，以保持内部空间110的温度，使得存储在内部空间110中的lng不蒸发。

根据本实施例的真空装置200包括：第一真空计210，其测量主绝热层120内部的压力；第二真空计211，其测量次级绝热层121内的压力；第一真空软管220，其一端连接到主绝热层120；第二真空软管221，其一端连接到次级绝热层121；第一真空过滤器230，其布置在第一真空软管220上；第二真空过滤器231，其布置在第二真空软管221上；以及真空泵240，第一真空软管220的另一端和第二真空软管221的另一端连接到真空泵240。

将第一真空计210连接到lng储罐100的主绝热层120，以测量主绝热层120内部的压力，并且将第二真空计211连接到次级绝热层121，以测量次级绝热层121内部的压力。

可以分别通过真空计210、211实时检查lng储罐100的绝热层120、121内部的压力。由于次级绝热层121形成为包围主绝热层120，所以如果主绝热层120的压力低于次级绝热层121的压力，则储罐100会损坏。因此，在实施本发明时，保持主绝热层120的压力高于次级绝热层121的压力是非常重要的。真空计210、211可以用于连续检查主绝热层120的压力是否高于次级绝热层121的压力。

这里，真空干燥是指通过将压力降低到水分会蒸发的蒸气压力来蒸发材料的水分的干燥方法。可以通过真空计210、211检查绝热层120、121的压力，以检查水分是否蒸发良好并且确定进行干燥需要多长时间。

图3是根据温度和压力的变化的水的状态图。

参考图3，可以看出在高于三相点(t)的温度的温度下压力何时低于蒸汽压力，在三相点(t)处，熔化曲线(x)，蒸汽压力曲线(y)和升华曲线(z)彼此会合，(a)液态的水变成(b)气态的蒸气。真空干燥基于以下事实：通过在给定温度下降低压力可以使水蒸发。

在本实施例中，为了有效的真空干燥，将绝热层120、121内的压力调节为低于蒸汽压力，但是尽可能接近蒸汽压力。

图4是描述根据本发明的实施例的绝热层内的压力变化的曲线图。

参考图4，绝热层120、121内的压力与在根据本实施例执行真空干燥之前的大气压力大致相等(c)。当根据本实施例执行真空干燥时(d)，绝热层120、121内的压力逐渐降低。

存在即使当连续操作真空装置200以降低压力时，绝热层120、121内部的压力几乎维持恒定(e)的部分。这是因为绝热层120、121内的压力变得足够低以使水蒸发，使得在胶合板中所包含的水分蒸发成水蒸气。即，在通过利用真空装置200降低绝热层120、121内的压力时，水蒸气使绝热层120、121内的压力上升，使得绝热层120、121内的压力可以维持基本上恒定。当胶合板中所含的水分几乎完全蒸发时，不会发生由于水蒸气而导致的绝热层120、121内部的压力的增加。结果，绝热层120、121内部的压力再次降低(f)。

因此，如果绝热层120、121内的压力在连续真空干燥期间维持基本上恒定(e)，则这可能意味着胶合板中的水分蒸发。此外，由于在保温层120、121中的压力维持恒定(e)的同时，胶合板中的水分蒸发，所以可以通过调节绝热层120、121中的压力维持基本上恒定(e)的时间段来控制胶合板的水分含量。

换句话说，可以通过真空计210、211检查绝热层120、121内部的压力，以确定胶合板中的水分是否正在蒸发，并且调节水蒸发时间，从而控制胶合板中的水分含量。

通常，当水分蒸发时，温度维持恒定。然而，由于胶合板中的水分在具有良好绝热性的lng储罐100中蒸发，因此不能从外部充分供应用于胶合板中的水分蒸发的蒸发热。如果没有充分供应蒸发热，则在蒸发胶合板中的水分的过程中，胶合板的温度降低。然而，当使胶合板中的水分蒸发的过程继续进行时，胶合板中的水分减少并且所需的蒸发热减少，或者胶合板的内部和外部之间的温差变大，使得供热增加并且胶合板的温度再次升高。

在一些情况下，在胶合板中的水分蒸发期间已经下降的胶合板的温度不能上升并且继续下降。当胶合板的温度低于零时，胶合板内的水分变成冰。由于胶合板中的冰升华成水蒸气大大增加了真空干燥时间，所以当胶合板的温度降至零度以下时，需要供应暖气以升高温度。

由于在供应气体时真空被破坏，因此需要对绝热层120、121的内侧进行再排气的过程。然而，该过程比将胶合板中的冰升华为水蒸气的方法花费更少的时间。

优选地，当胶合板的温度降至零度以下时供应的暖气是惰性气体，例如氩气(ar)、氦气(he)或氮气(n2)。如果绝热层外部的空气作为暖气供应，则空气中所包含的水分可以被胶合板吸收。此外，惰性气体与其他材料的反应性较低，因此是安全的。通常，主要使用便宜的氮气作为暖气。

真空软管220、221将真空泵240连接到lng储罐100的绝热层120、121，使得绝热层120、121内部的空气可以通过真空软管220、221逃逸到真空泵240中。第一真空软管220的一端连接到主绝热层120，并且第一真空软管220的另一端连接到真空泵240。此外，第二真空软管221的一端连接到次级绝热层121，并且第二真空软管221的另一端连接到真空泵240。

真空过滤器用于过滤出通过真空软管220、221随着空气一起抽出的细小杂质。特别地，当使用颗粒隔离体时，隔离体的颗粒能够进入真空软管220、221。真空过滤器过滤出诸如隔离体的颗粒的杂质，以防止真空软管220、221被杂质阻塞或防止真空泵240失效。第一真空过滤器230布置在第一真空软管220上，第二真空过滤器231布置在第二真空软管221上。

真空泵240用于通过真空软管220、221从绝热层120、121抽吸空气，每个真空软管220、221的另一端连接到真空泵240，以降低绝热层120、121内的压力。在该实施例中，真空泵240是公共真空泵240，连接到主绝热层120的第一真空软管220和连接到次级绝热层121的第二真空软管221都连接到真空泵240。

在根据本实施例的真空泵240的操作中，主绝热层120内的空气和次级绝热层121内的空气被同时排出。因此，为了使主绝热层120的内部压力维持高于次级绝热层121的内部压力，可取的是进行真空干燥，使得在将第二真空软管221首先连接到真空泵240以降低次级绝热层121内部的压力之后，第一真空软管220进一步连接到真空泵240，以降低主绝热层120和次级绝热层121中的压力。

或者，可以仅对次级绝热层121进行真空干燥而不对主绝热层120进行真空干燥，从而将主绝热层120的内部压力保持为高于次级绝热层121的内部压力。

在一些实施例中，真空泵240可以包括多个真空泵。在这些实施例中，第一真空软管220和第二真空软管221都连接到每个真空泵240。

在真空泵240包括多个真空泵的实施例中，第一真空软管220的另一端和第二真空软管221的另一端可分支成与真空泵240相同数量的部分以连接到相应的真空泵240，或者可以布置与真空泵相同数量的第一真空软管220，并且可以设置与真空泵相同数量的第二真空软管221，使得第一真空软管220和第二真空软管221可以以一对一的方式连接到真空泵240。

为了改善lng储罐100的绝热性，可以将lng储罐100的绝热层120、121维持在真空下。热量可以通过气体对流来传递。因此，绝热层120、121维持在真空下，使得通过绝热层120、121内部的气体的对流防止外部热量传递到储罐100内的lng。

可取的是，即使当绝热层120、121维持在真空下时，也将诸如氩气(ar)，氦气(he)或氮气(n2)的惰性气体供应至绝热层120、121。如果将绝热层外部的空气供应至绝热层中，则空气中的水分可以被胶合板吸收。此外，惰性气体与其它材料的反应性较低，因此是安全的。通常，主要使用廉价的氮气。

图2是根据本发明的第二实施例的lng储罐和真空装置的示意性侧视图。

类似于根据第一实施例的lng储罐100，根据本实施例的lng储罐100包括：其中储存lng的内部空间110；布置为围绕内部空间110的主绝热层120；和围绕主绝热层120布置的次级绝热层121。

另外，类似于根据第一实施例的真空装置200，根据本实施例的真空装置200包括：第一真空计210，其测量主绝热层120内部的压力；第二真空计211，其测量次级绝热层121内的压力；第一真空软管220，其一端连接到主绝热层120；第二真空软管221，其一端连接到次级绝热层121；第一真空过滤器230，其布置在第一真空软管220上；第二真空过滤器231，其布置在第二真空软管221上；和真空泵241、242。

与根据第一实施例的真空泵240不同，根据本实施例的真空泵241、242包括两种类型的真空泵，即，连接到第一真空软管220以从主绝热层120抽吸空气的第一真空泵241和连接到第二真空软管221以从次级绝热层121抽吸空气的第二真空泵242。

因此，由于根据本实施例的真空泵241、242可以分别从主绝热层120和次级绝热层121抽吸空气，因此与在第一实施例中一样，在连接第二真空软管221之前，不需要将第一真空软管220连接到第一真空泵241。然而，由于主绝热层120的内部压力必须维持高于次级绝热层121的内部压力，所以可取的是，在首先操作第一真空泵242之后，将第一真空泵241和第二真空泵242一起操作。

类似于根据第一实施例的真空泵240，每个真空泵241、242可以包括多个真空泵。在这种情况下，第一真空软管220的一端连接到主绝热层120，该第一真空软管220连接到多个第一真空泵241中的每一个，并且第二真空软管221的一端连接到次级绝热层121，该第二真空软管221连接到多个第二真空泵242中的每一个。

当每个真空泵241、242包括多个真空泵时，第一真空软管220可以分支成连接到多个第一真空泵241，并且第二真空软管221可以分支成连接到多个第二真空泵240，或者可以布置与第一真空泵241相同数量的第一真空软管220以及与第二真空泵242相同数量的第二真空软管220，使得第一真空软管220和第二真空软管221可以分别与第一真空泵241和第二真空泵242以一对一的方式连接。

类似于根据第一实施例的第一真空计210，根据本实施例的第一真空计210连接到lng储罐100的主绝热层120，以测量主绝热层120内部的压力，并且与根据第一实施例的第二真空计211一样，根据本实施例的第二真空计211连接到lng储罐100的次级绝热层121，以测量次级绝热层121内部的压力。

类似于根据第一实施例的真空软管220、221，根据该实施例的真空软管220、221分别将真空泵241、242连接到lng储罐100的绝热层120、121，使得绝热层120、121内部的空气可以通过真空软管220、221逃逸到真空泵241、242中。

然而，根据本实施例的第一真空软管220的一端连接到主绝热层120，并且第一真空软管220的另一端连接到第一真空泵241。另外，第二真空软管221的一端连接到次级绝热层121，并且第二真空软管221的另一端连接到第二真空泵242。

类似于根据第一实施例的真空过滤器，根据该实施例的真空过滤器用于过滤出通过真空软管220、221随着空气一起被抽出的细小杂质。此外，第一真空过滤器230布置在第一真空软管220上，并且第二真空过滤器231布置在第二真空软管221上。

图5是根据本发明的第一实施例的降低lng储罐的蒸发速率的方法的流程图。

参考图5，根据本实施例的降低lng储罐的蒸发速率的方法包括：制造lng储罐100(s10)；将第二真空软管221的一端连接到次级绝热层121(s20)；将第一真空软管220的一端连接到主绝热层120(s30)；将第二真空软管221的另一端连接到真空泵(s40)；操作真空泵以降低第二绝热层121(s50)的内部压力；将第一真空软管220的另一端连接到真空泵(s60)；以及操作真空泵以降低主绝热层121的内部压力(s70)。

在根据本实施例的降低lng储罐的蒸发速率的操作期间，为了保持主绝热层120的内部压力高于次级绝热层121的内部压力，可取的是，在将第二真空软管221的另一端连接到真空泵(s40)之后，执行将第一真空软管220的另一端连接到真空泵(s60)。

也就是说，在将第二真空软管221的另一端连接到真空泵(s40)并且操作真空泵以在一定程度上降低次级绝热层121的内部压力(s50)之后，将第一真空软管220的另一端连接到真空泵(s60)，并且操作真空泵以同时降低主绝热层120和次级绝热层121的内部压力(s70)，或者在将第二真空软管221的另一端连接到真空泵(s40)并且操作真空泵以将次级绝热层121的内侧抽成真空(s50)之后，将第一真空软管220的另一端连接到真空泵(s60)，并且操作真空泵以将主绝热层121的内侧抽成真空(s70)。

或者，可以省略将第一真空软管220的一端连接到主绝热层120(s30)，将第一真空软管220的另一端连接到真空泵(s60)，并且操作真空泵以降低主绝热层121的内部压力(s70)，使得可以仅对次级绝热层121应用真空干燥，而不对主绝热层120应用真空干燥。

图6是根据本发明第二实施例的降低lng储罐的蒸发速率的方法的流程图。

参考图6，如在根据第一实施例的降低lng储罐的蒸发速率的方法中，根据该实施例的降低lng储罐的蒸发速率的方法包括：制造lng储罐100(s11)；将第二真空软管221的一端连接到次级绝热层121(s21)；将第一真空软管220的一端连接到主绝热层120(s31)；将第二真空软管221的另一端连接到真空泵(s41)；操作真空泵以降低次级绝热层121的内部压力(s51)；将第一真空软管220的另一端连接到真空泵(s61)；并且操作真空泵以降低主绝热层121的内部压力(s71)。

然而，与根据第一实施例的降低lng储罐的蒸发速率的方法不同，在该实施例中，使用两种类型的真空泵，即连接到第一真空软管220以从第一绝热层120抽吸空气的第一真空泵241，连接到第二真空软管221以从次级绝热层121抽吸空气的第二真空泵242。因此，第二真空软管221的另一端连接到第二真空泵242(s41)，操作第二真空泵242以降低次级绝热层121的内部压力(s51)，第一真空软管220的另一端连接到第一真空泵241(s61)，操作第一真空泵241，使主绝热层120的内部压力下降(s71)。

在该实施例中，由于第一真空软管220连接到第一真空泵241并且第二真空软管221连接到第二真空泵242，所以不同于根据第一实施例的降低lng存储器的蒸发速率的方法，在将第二真空软管221的另一端连接到第二真空泵242(s41)之后，不需要将第一真空软管220的另一端连接到真空泵(s61)。

然而，如在根据第一实施例的降低lng储罐的蒸发速率的方法中，在降低根据本实施例的lng储罐的蒸发速率的操作期间，为了将主绝热层120的内部压力维持高于次级绝热层121的内部压力，在操作第二真空泵242以在一定程度上降低次级绝热层121的内部压力(s51)之后，一起操作第一真空泵241和第二真空泵242以同时降低主绝热层120和次级绝热层121的内部压力(s71)，或者在操作第二真空泵242以将次级绝热层121的内侧抽成真空(s51)之后，操作第一真空泵241以将主绝热层120的内侧抽成真空(s71)。

此外，如在根据第一实施例的降低lng储罐的蒸发速率的方法中，在根据本实施例的方法中，可以省略将第一真空软管220的一端连接到主绝热层120(s31)，将第一真空软管220的另一端连接到真空泵(s61)以及操作真空泵以降低主绝热层121的内部压力(s71)，使得可以对次级绝热层121进行真空干燥而不对主绝热层120进行真空干燥。

虽然这里已经描述了一些实施例，但是应当理解，提供这些实施例仅用于说明，而不应以任何方式解释为限制本发明，并且各种修改、改变、变化和等效实施例可以由本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行。