專利名稱:從容器中置換加壓液化氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及加壓液化氣的處理,更特別地,涉及一種對其中裝有加壓液化氣的容器進行卸載的方法。
背景技術(shù):
由于其清潔燃燒性和方便性,天然氣近年來被廣泛應(yīng)用。許多天然氣源位于遙遠(yuǎn)的地方,對任何一個應(yīng)用氣體的商業(yè)市場都距離很遠(yuǎn)。有時可以用管線將生產(chǎn)的天然氣輸送到商業(yè)市場。當(dāng)管線輸送不可行時,經(jīng)常將生產(chǎn)的天然氣加工成加壓液化天然氣(稱作“LNG”)運輸?shù)绞袌觥?br>
最近提出在-112℃(-170°F)以上溫度并在足夠使液體處于或低于其始沸點的壓力下運輸氣體。對于大多數(shù)天然氣成分來講,天然氣在溫度為-112℃以上時的壓力在約1380千帕(200磅/平方英寸)至約3,500千帕(500磅/平方英寸)之間。這種加壓液化天然氣被稱作PLNG以便區(qū)別于LNG,LNG在接近大氣壓和溫度約為-160℃時運輸。
如果PLNG是通過從容器中將PLNG泵壓出來而卸載同時允許容器壓力下降,PLNG的減壓能夠使容器內(nèi)的溫度降低到低于容器允許的設(shè)計溫度。如果卸載PLNG時保持容器中的壓力,從而避免這樣的溫度下降的話,容器中的剩余蒸氣將占據(jù)容器原始負(fù)荷的相當(dāng)?shù)娜莘e。根據(jù)儲藏壓力和溫度以及PLNG的成分,在液體被排出之前蒸汽可占容器中PLNG質(zhì)量的大約10%到20%。期望盡可能經(jīng)濟地將盡量多的這種氣體排出,同時將容器保持在與PLNG卸載之前大致相同的溫度。
概述本發(fā)明涉及一種用于對裝有液化氣和損漏氣體的多個容器進行置換的方法,其中液化氣具有-112℃以上的溫度和基本位于其始沸點的壓力。在該方法的第一步驟中,將一加壓置換液體輸入上述多個容器中的第一個中,以從中排出加壓液化氣和損漏氣。置換液體具有高于該液化氣壓力的壓力,并足以從容器中將液化氣置換出來。然后將置換液體從多個容器中的第一個容器泵送到第二個容器中,以從中排出液化氣。當(dāng)從第一容器中排出置換液體時,在一低于第二容器中的置換液體壓力的壓力下用一蒸汽填充第一容器中由于排出置換液體而產(chǎn)生的真空。低壓氣體的壓力最好在約50至200磅/平方英寸之間,并最好從液化氣中取得。低壓氣例如可通過對液化氣進行重氣化而產(chǎn)生,或者可從液化氣蒸發(fā)而得到。切斷第一容器與第二容器中之間的流體聯(lián)通,并連續(xù)對所有上述容器重復(fù)這些步驟,直到系列中除其它容器之外的最后一個容器中,將置換液體泵送到一輔助容器。
在本發(fā)明的實踐中,所有容器中的加壓液化氣被排出,而液化氣沒有顯著的壓降,并用低壓蒸汽填充容器。與容器中的液化氣被排空并填充高壓氣體時相比,容器中的低壓蒸汽的量將明顯減少。當(dāng)容器重新加載液化氣時,容器中的氣體一般將重新液化。減少液化廠中液化氣體的量將顯著降低運輸液化氣的總成本。
附圖
的描述通過參照下面的詳細(xì)描述和附圖,本發(fā)明及其優(yōu)點將被更好的理解,附圖是本發(fā)明實踐中使用的容器及相關(guān)的氣流線、閥和其他設(shè)備的立面示意圖。附圖表示實現(xiàn)本發(fā)明工藝的一個優(yōu)選實施例。附圖并不會將作為該特定實施例的正常和期望修改結(jié)果的其它實施例排除在本發(fā)明范圍之外。
發(fā)明的詳細(xì)描述在本發(fā)明的實踐中,將置換液體從一個儲罐泵壓到第一容器或第一組容器的底部,從而將液化氣從第一個/組容器中置換出來,同時將液化氣的壓力保持在與卸載之前大致相同的液化氣壓力下。當(dāng)液化氣從第一個/組容器中排出后,將置換液體從第一個/組容器泵壓到第二個/組容器。當(dāng)液化氣由置換液體置換時,第一個/組容器中的運行壓力保持與液化氣卸載之前的液化氣壓力大致相同。液化氣被送到一個主運輸泵同時蒸汽被用作燃料或者在卸載過程中被用作一個低壓氣體源。
當(dāng)液化氣從第一個/組容器中排出后,第一個/組容器中的置換液體被泵到第二個/組容器以從中置換液化氣。在從第一個容器泵壓出置換液體的同時,一低壓氣體進入第一個容器中以填充由于液體排出產(chǎn)生的空間。氣體源最好是來自其它液化氣容器的沸騰氣體,或者是在卸載過程中產(chǎn)生的或來自再蒸發(fā)設(shè)備的再蒸發(fā)液化氣。
現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明進行描述,附圖中描述了三個容器1、2和3,這三個容器可以位于岸邊或者也可以是船上的罐。為了簡化本發(fā)明的描述,圖中只顯示了三個容器。應(yīng)該理解,本發(fā)明并沒有限定為特定數(shù)量的容器。設(shè)計用來運輸加壓液化氣的船可以有許多加壓PLNG容器。該大量罐之間的管道可以排列成使容器可以成組卸載,且可以任何順序?qū)θ魏谓M進行卸載。卸載的排序應(yīng)該考慮容器載體的整潔和穩(wěn)定性,這對于船卸載領(lǐng)域的技術(shù)人員是很熟悉的。
每個容器或每組容器都設(shè)有減壓閥,壓力分離器,液面顯示器,以及壓力報警系統(tǒng)和適當(dāng)?shù)牡蜏剡\行絕緣體。這些系統(tǒng)在附圖中被省略,因為本領(lǐng)域技術(shù)人員對于這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行是熟知的,且對于理解本發(fā)明的實踐并不重要。
在說明中,假定容器1、2和3裝有加壓液化天然氣(PLNG)。但是,本發(fā)明并不限定為卸載PLNG,在本發(fā)明的實踐中也可以卸載其它低沸點的加壓液化氣。PLNG將在-112℃以上溫度以及基本位于其始沸點的壓力下運輸。本說明中使用的術(shù)語“始沸點”是液體開始轉(zhuǎn)化為氣體時的溫度和壓力。例如,如果一定量的PLNG保持在一恒定壓力下,但其溫度增加,則PLNG中開始形成氣泡時的溫度就是始沸點。相似的,如果一定量的PLNG保持在一恒定溫度下,但壓力減小,由開始形成氣體時的壓力定義為始沸點。在始沸點液化氣是飽和液體。
再次參照附圖,容器1和2通過管線42流體聯(lián)通,容器2和3通過管線43流體聯(lián)通,容器3和流體分離器12通過管線44流體聯(lián)通。管線42、43和44分別包括閥23、26和29,用于切斷或斷開這種流體聯(lián)通。流體分離器12還具有液體流管線51,該液體流管線51分別通過液體流管線48、49和50連接到容器1、2和3上。管線48、49和50分別具有閥22、25和28,用于調(diào)節(jié)通過這些管線的流量。來自流體分離器12的經(jīng)常蒸汽經(jīng)管線56分別通過管線45、46和47傳送到容器1、2和3。管線45、46和47具有常規(guī)的控制閥21、24和27,以便對通過管線45、46和47的蒸氣流量進行調(diào)節(jié),同時將管線56中相對較高的氣體壓力降低到所需的低壓,例如50至200磅/平方英寸。潛水泵13、14和15分別位于或靠近容器1、2和3的底部以便通過管線42、43和44泵送液體。
容器1的卸載是通過將管線40連接到一裝有置換液體的適當(dāng)?shù)膬?0而完成的。閥20和22打開,所有其它閥關(guān)閉。一適當(dāng)?shù)谋?1通過管線40將置換液體從儲罐10傳送到容器1的底部。該置換液體通過管線48和管線51將PLNG從容器1置換到相分離器12。引進容器1的置換液體的壓力必須大于PLNG的壓力同時足以將PLNG從容器1中排出。為了避免PLNG的任何實質(zhì)上的再蒸發(fā),置換液體的溫度最好接近被置換的PLNG的溫度。一旦PLNG由置換液體從容器1中排出,將閥20和22關(guān)閉,閥21、23和25打開。置換液體由泵13從容器1通過管線42泵送到容器2的底部。容器2中的PLNG通過管線49和51從容器2置換到相位分離器12。當(dāng)置換液體從容器1中排出時,通過管線45將一低壓氣體引進容器1中,置換由于從容器1中排出液體產(chǎn)生的真空。一旦容器2中的PLNG被排空,將閥21、23和25關(guān)閉,閥24、26和28打開。然后用泵14通過管線43將容器2中的置換液體泵送到容器3的底部。容器3中的PLNG被置換液體排空后,將閥26和28關(guān)閉,閥27和29打開,泵15將置換液體泵送到儲罐10。當(dāng)從容器3中排出置換液體時,通過管線47將一低壓氣體引入容器3。來自分離器12的PLNG通過管線52傳送到一適當(dāng)?shù)脑O(shè)備,用于再蒸發(fā),作進一步加工,或者用于儲藏。來自分離器12的蒸氣可用作如上所述用低壓氣體填滿容器的氣體源,或者可替換地或附加地將蒸氣用作燃料。任何在從容器1、2和3中置換PLNG的過程中可轉(zhuǎn)移到管線45、46和47中的置換液體都在分離器12中從PLNG中分離并通過管線53返回儲罐10。
可使用一可選擇的管線57用來補充從第一個容器之后的一個或者更多的容器置換PLNG所需的置換液體。例如,如果置換液體轉(zhuǎn)移到具有PLNG的管線57中或者如果容器2的容量大于容器1,將需要額外的置換液體。
本發(fā)明的實踐中使用的置換液體可以是從容器中置換加壓液化氣的任何適當(dāng)?shù)囊后w。置換液體最好有一個低于液化氣溫度的冰點,大于液化氣的密度,在容器中液化氣的運行狀態(tài)下與液化氣的溶解性低。在溫度-112℃以下和壓力300磅/平方英寸以上用于置換PLNG的適當(dāng)置換液體的例子包括乙醇、正丙醇和四氫呋喃,其中乙醇是優(yōu)選的,因為它的價格較低。置換液體的選擇將取決于液體價格與置換液體在液化氣中溶解性損失之間的平衡。如果置換液體價格較低的話,較高的溶解性可以接受。
盡管圖中沒有顯示,如果從高壓氣源到容器的壓降導(dǎo)致氣體溫度下降到低于容器的設(shè)計溫度的話,需要在引進容器之前用任何適當(dāng)?shù)募訜嵩Φ蛪簹怏w加熱。
如上所述連續(xù)對運載船或岸上設(shè)備的所有容器進行卸載,直到最后一個容器被卸載。在這種卸載方法的實踐中,所有的容器中填充了低壓氣體。如果低壓氣體是從PLNG產(chǎn)生的,例如從PLNG蒸發(fā)出來,在PLNG卸載之后,容器中剩余的低壓氣體的質(zhì)量將占PLNG原始負(fù)載量的大約1到3%。氣體的溫度和壓力將在容器設(shè)計中的最小溫度和最大壓力的范圍內(nèi)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員,特別是從本專利的教導(dǎo)中受益的人將認(rèn)識到對上面公開的特定工藝的許多修改和變化。例如,根據(jù)系統(tǒng)的整體設(shè)計和PLNG的成分,本發(fā)明中可使用各種溫度和壓力。同時,可根據(jù)整體設(shè)計的要求對PLNG容器之間的管道連接進行補充或重新組合,以實現(xiàn)最佳和最有效的熱交換要求。此外,對從船上移開卸載的PLNG進行某些加工可通過可與所示分離器12互換的附加設(shè)備完成。如上所述,專門公開的實施例和例子不應(yīng)該用于限定或限制本發(fā)明的范圍,它是由下面的權(quán)利要求及其等同物來確定的。
權(quán)利要求
1.一種用于對裝有富含甲烷的液化氣和損漏氣體的多個容器進行置換的方法,上述液化氣具有-112℃(-170°F)以上的溫度和基本位于其始沸點的壓力,包括以下幾個步驟(a)將一加壓置換液體輸入上述多個容器中的第一個中,以從中排出加壓液化氣和損漏氣,上述置換液體具有高于該液化氣壓力的壓力;(b)將該置換液體從多個容器中的第一個容器泵送到第二個容器中,以從中排出液化氣,并在一低于第二容器中的置換液體壓力的壓力下用一蒸汽填充第一容器中由于排出置換液體而產(chǎn)生的真空;(c)切斷第一容器與第二容器中之間的流體聯(lián)通,并連續(xù)對所有上述容器重復(fù)步驟(a)至(b),直到除將置換液體從最后一個容器泵送到一輔助容器之外所有容器中的液化氣被排空并填充低壓蒸汽。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中置換液體的溫度為高于-112℃。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其中置換液體是乙醇。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其中置換液體是正丙醇。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其中置換液體是四氫呋喃。
6.如權(quán)利要求1所述的方法,其中步驟(b)中的氣體是從液化氣中取得的。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其中蒸汽壓力小于150磅/平方英寸。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其中置換液體的溫度大致與第一容器中液化氣的溫度相同。
9.如權(quán)利要求1所述的方法,還包括對步驟(c)中泵送到輔助罐中的置換液體進行回收,以提供步驟(a)中置換液體的至少一部分。
10.如權(quán)利要求1所述的方法,還包括下列步驟將步驟(a)中排出的液化氣和損漏氣體輸送到一相分離器,該相分離器產(chǎn)生一汽相和至少一個液相,從該分離器中抽出蒸汽,將該蒸汽進行膨脹以降低其壓力,將該膨脹的蒸汽輸送到第一容器中,作為步驟(b)中的低壓蒸汽,從該分離器中抽出,以進一步處理富含液化氣的液流。
11.如權(quán)利要求10所述的方法,還包括從該分離器中抽出置換流體中富含的液流。
12.如權(quán)利要求11所述的方法,還包括下列步驟通過提供至少一部分權(quán)利要求1的步驟(a)中的置換液體,對從分離器中抽出的置換液體中富含的液體進行回收。
全文摘要
公開了一種方法,用于對裝有加壓液化氣的多個容器(1,2,3)進行置換,其中液化氣具有-112℃以上的溫度。將一加壓置換液體輸入上述多個容器中的第一個(1)中,以從中排出加壓液化氣。然后將置換液體從多個容器中的第一個容器(1)泵送到第二個容器(2)中,以從中排出液化氣。當(dāng)從第一容器(1)中排出置換液體時,在一低于第二容器中的置換液體壓力的壓力下用一蒸汽填充第一容器中由于排出置換液體而產(chǎn)生的真空。然后切斷第一容器(1)與第二容器(2)之間的流體聯(lián)通,并連續(xù)對所有上述容器重復(fù)這些步驟,除系列中的最后一個容器外,將置換液體泵送到一輔助容器用于儲藏。
文檔編號F17C7/02GK1330748SQ99814634
公開日2002年1月9日 申請日期1999年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者羅伯特·M·伍德爾, 摩西·明塔 申請人:埃克森美孚上游研究公司