蒸氣回收的構(gòu)造及方法和用于lng輸入終端的lng輸出系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域?yàn)橐夯烊粴鈨?chǔ)存器和終端中的蒸氣回收，尤其是正如其涉及操作和蒸發(fā)氣體冷凝、LNG傳輸線路冷卻，以及LNG輸出系統(tǒng)中的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管它們明顯簡(jiǎn)單，但當(dāng)前LNG接收終端面臨各種困難。例如，市場(chǎng)上增長(zhǎng)的需求已經(jīng)迫使操作者增加現(xiàn)有的LNG輸入終端的輸出能力，且原來設(shè)計(jì)有400MMscfd的初始容量的輸入終端幾乎在所有情況下都擴(kuò)張至輸送2，000 MMscfd或更高的氣體供應(yīng)，這些大容量終端的輸出速率必須每天調(diào)整來滿足可變的需要，需要輸出泵的頻繁停機(jī)和啟動(dòng)。此夕卜，蒸發(fā)氣體的流動(dòng)在LNG從油輪卸載至儲(chǔ)存罐期間從顯著量變至保持操作期間的幾乎沒有流動(dòng)。輸出速率和蒸發(fā)氣體速率中的極端變化對(duì)現(xiàn)今的LNG終端的設(shè)計(jì)和操作提出了挑戰(zhàn)。
[0003]例如，大多數(shù)LNG終端設(shè)計(jì)成回收船卸載操作期間放出的蒸發(fā)氣體。蒸發(fā)氣體可出自各種來源，包括卸載的LNG的排量、來自環(huán)境的熱泄漏、從卸載泵的能量輸入，以及由船與儲(chǔ)存罐之間的壓差引起的擴(kuò)容蒸汽。蒸發(fā)氣體通常通過回收系統(tǒng)回收，回收系統(tǒng)通常包括蒸發(fā)氣體壓縮機(jī)和冷凝塔。然而，在保持操作期間，凈蒸氣發(fā)生很低或甚至為負(fù)，尤其是在高輸出速率下(例如，超過500MMscfd)。
[0004]此外，在保持操作期間，LNG傳輸線路為停滯的，且熱泄漏趨于升高線路溫度，導(dǎo)致熱應(yīng)力。此外，來自LNG卸載碼頭和LNG儲(chǔ)存罐的LNG傳輸線路通常分開相對(duì)較長(zhǎng)的距離(例如，高達(dá)3到5英里)，這在大多數(shù)情況下需要冷卻來保持深冷溫度，在常規(guī)終端中，傳輸線路通過使用流量控制閥從LNG輸出轉(zhuǎn)移滑流來冷卻，這在輸出系統(tǒng)中產(chǎn)生了壓降。然而，這呈現(xiàn)出能量效率損失。更壞的是，此類冷卻還使LNG輸出系統(tǒng)更易于不穩(wěn)定和操作者錯(cuò)誤。
[0005]在大多數(shù)已知的構(gòu)造和方法中，來自蒸發(fā)氣體冷凝器的冷凝物直接地給送到高壓(HP)輸出泵。因此，再冷凝器壓力和/或液體水平的任何變化也將改變HP輸出泵吸入壓力，而HP輸出泵吸入壓力也由圍繞冷凝器的LNG旁通路來控制。這可引起HP輸出泵中的不穩(wěn)定問題，尤其是如果壓力和/或液體水平中的變化使HP泵的NPSH(凈壓力吸入壓頭)降低到超過最低要求。不足的NPSH已知會(huì)引起泵空化和泵破壞及振動(dòng)。
[0006]作為備選，如授予Ursan等人的美國(guó)專利第6，640, 556號(hào)中所述，蒸氣控制可使用往復(fù)泵來實(shí)施，其中流速和蒸氣壓力控制供應(yīng)至泵的深冷液體和蒸氣的比例。然而，此類構(gòu)造通常不實(shí)際，且通常不能消除LNG接收終端中的蒸氣壓縮的需要，且?guī)缀醪豢赡苷w結(jié)合到HP LNG輸出系統(tǒng)中。本文所述的這些及所有其它非本征材料通過引用以其整體并入。在并入的參考文獻(xiàn)中的用語的定義或使用與本文提供的所述用語的定義不一致或相反的情況下，本文提供的所述用語的定義適用，且參考文獻(xiàn)中的所述用語的定義不適用。
[0007]在又一些已知的系統(tǒng)和方法中，如授予Mak的美國(guó)專利第8，117,852號(hào)中所述，LNG再循環(huán)系統(tǒng)和蒸發(fā)氣體系統(tǒng)可構(gòu)造成提供擴(kuò)容蒸氣來消除船卸載操作的蒸氣返回線路。盡管此系統(tǒng)可消除蒸氣線路的成本，但其并未解決保持操作期間LNG傳輸線路冷卻要求或者與操作蒸發(fā)氣體冷凝器和作為普通系統(tǒng)的HP輸出泵系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的控制不穩(wěn)定問題。
[0008]在另一個(gè)系統(tǒng)中，如授予Johnson等人的美國(guó)專利第6，460, 350號(hào)中所述，可使用渦輪膨脹器驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)。這里，蒸汽再壓縮的能量需要通常由來自另一個(gè)來源的壓縮氣體的膨脹來提供。然而，在壓縮氣體不可從另一個(gè)過程獲得時(shí)，此構(gòu)造通常未實(shí)施。此構(gòu)造對(duì)于現(xiàn)今大型LNG終端中的安裝也認(rèn)為是不現(xiàn)實(shí)的。在又一些已知的系統(tǒng)中，如美國(guó)專利申請(qǐng)第2003/0158458號(hào)公布中所述的那樣，甲烷產(chǎn)品蒸氣相對(duì)于到來的LNG流壓縮和冷凝。盡管此類系統(tǒng)相對(duì)于其它系統(tǒng)提高了能量效率，但各種缺點(diǎn)仍存在。例如，此類系統(tǒng)中的蒸汽處理通常很復(fù)雜，且需要昂貴的蒸氣壓縮設(shè)備，且通常將不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出系統(tǒng)壓力。
[0009]在又一個(gè)系統(tǒng)中，如美國(guó)專利第6，745，576號(hào)中所述，混合器、收集器、泵和壓縮機(jī)用于使LNG流中的蒸汽氣體再液化。在該系統(tǒng)中，常壓蒸發(fā)蒸氣使用蒸氣壓縮機(jī)壓縮至較高壓力，使得蒸發(fā)蒸氣可冷凝。盡管此系統(tǒng)通常提供了蒸氣冷凝系統(tǒng)中的控制和混合裝置的改善，但HP輸出泵吸入的穩(wěn)定壓力大體上并未實(shí)現(xiàn)，且所以繼承了其它已知構(gòu)造的大多數(shù)缺點(diǎn)。
[0010]因此，特別是在高下調(diào)狀態(tài)下操作時(shí)，所有或大多數(shù)當(dāng)前已知的LNG輸入終端需要蒸發(fā)氣體冷凝，LNG傳輸線路冷卻，以及本來難以控制和能量低效的LNG輸出泵。因此，這里仍需要LNG輸入終端的設(shè)計(jì)的改善的構(gòu)造和方法，以減小能量需要且提供安全和穩(wěn)定的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的主題針對(duì)用于蒸發(fā)氣體冷凝和LNG處理的裝置、系統(tǒng)及方法，其中緩沖罐和增壓泵設(shè)在蒸發(fā)氣體冷凝器下游的位置處，以產(chǎn)生過冷的冷凝物。然后，如此產(chǎn)生的過冷冷凝物可用于LNG傳輸路線的制冷，以及用于給送至高壓LNG輸出泵，而不會(huì)影響從LNG儲(chǔ)存罐流至高壓LNG輸出泵的LNG流的壓力。然而，增壓泵的使用還有效地消除了對(duì)LNG流的減壓裝置的需要，LNG流從LNG儲(chǔ)存罐流至高壓LNG輸出泵。
[0012]在本發(fā)明的主題的一個(gè)方面中，蒸發(fā)氣體冷凝器系統(tǒng)構(gòu)想為用于在具有高壓LNG輸出泵和LNG儲(chǔ)存罐的LNG終端中使用，LNG儲(chǔ)存罐流體地聯(lián)接到LNG傳輸線路上來從LNG源接收LNG。尤其優(yōu)選的系統(tǒng)包括蒸發(fā)氣體冷凝器，其流體地連接到緩沖罐和增壓泵上，使得蒸發(fā)氣體冷凝器提供冷凝物至緩沖罐，且使得增壓泵從緩沖罐接收冷凝物。第一導(dǎo)管流體地連接到增壓泵上，且構(gòu)造成提供冷凝物至LNG傳輸線路，且第二導(dǎo)管流體地聯(lián)接到增壓泵上，且構(gòu)造成將冷凝物提供至高壓LNG輸出泵。
[0013]最優(yōu)選的是，蒸發(fā)氣體冷凝器也流體地聯(lián)接到LNG儲(chǔ)存罐和LNG傳輸線路上，使得蒸發(fā)氣體冷凝器接收來自LNG儲(chǔ)存罐的LNG和來自LNG傳輸線路的LNG的混合物。還優(yōu)選的是，增壓泵構(gòu)造成使得離開增壓泵的冷凝物為過冷液體，和/或來自增壓泵的冷凝物的排出壓力足以使冷凝物經(jīng)由傳輸線路移動(dòng)往返于LNG源(最通常是允許冷凝物與從LNG儲(chǔ)存罐的LNG至高壓LNG輸出泵的LNG流組合，而不使用作用于來自LNG儲(chǔ)存罐的LNG流上的減壓裝置)。
[0014]在其它優(yōu)選方面中，緩沖罐流體地聯(lián)接到高壓LNG輸出泵上，以接收來自高壓LNG輸出泵的反沖液體(泵的最小流量)，且最優(yōu)選具有足以從高壓LNG輸出泵接收反沖液體而不使反沖液體回到蒸發(fā)氣體冷凝器的容積。此外，大體上優(yōu)選的是，緩沖罐具有足以在高壓LNG輸出泵的啟動(dòng)或停機(jī)所需的時(shí)間期間儲(chǔ)存冷凝物、來自LNG儲(chǔ)存罐的LNG和反沖液體中的至少一者。
[0015]因此，具體而言優(yōu)選的方法是使用來自LNG終端中的蒸發(fā)氣體冷凝器的冷凝物，將包括在蒸發(fā)氣體冷凝器中冷凝來自LNG儲(chǔ)存罐的蒸發(fā)氣體以產(chǎn)生冷凝物的步驟。然后，該冷凝物接收在緩沖罐中，并且冷凝物的壓力通過增壓泵增大，從而產(chǎn)生過冷冷凝物。在又一個(gè)步驟中，過冷冷凝物給送至LNG傳輸線路，以便從而保持LNG傳輸線路和/或高壓LNG輸出泵中的深冷狀態(tài)。
[0016]在構(gòu)想方法的尤其優(yōu)選的方面中，冷凝步驟使用壓縮的蒸發(fā)氣體和來自LNG儲(chǔ)存罐的LNG與來自LNG傳輸線路的LNG的混合物來執(zhí)行。如前文所述，還優(yōu)選的是，冷凝物的壓力足以移動(dòng)冷凝物通過LNG傳輸線路，和/或還優(yōu)選的是，冷凝物的壓力足以允許冷凝物與來自LNG儲(chǔ)存罐至高壓LNG輸出泵的LNG組合，不需要使用作用于來自LNG儲(chǔ)存罐的LNG流的減壓裝置。在另一個(gè)優(yōu)選方面中，在高壓LNG輸出泵的啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)所需的時(shí)間期間，緩沖罐用于接收來自高壓LNG輸出泵的反沖液體，和/或用于儲(chǔ)存冷凝物和/或來自LNG儲(chǔ)存鍾的LNG。
[0017]結(jié)果，還構(gòu)想出了穩(wěn)定壓LNG輸出泵的操作的方法，其包括使用低壓泵來將LNG從LNG儲(chǔ)存罐給送至高壓LNG輸出泵的步驟，以及使用增壓泵將蒸發(fā)氣體冷凝器的冷凝物給送至高壓LNG輸出泵的另一步驟。在該方法中，通常優(yōu)選的是，增壓泵在冷凝物中產(chǎn)生有效壓力(例如至少10psig)，以使得冷凝物過冷并且允許將LNG給送至高壓LNG輸出泵且在將冷凝物給送至高壓LNG輸出泵時(shí)沒有壓降。
[0018]最常見的是，來自LNG儲(chǔ)存罐的LNG與來自LNG傳輸線路的LNG流組合，其中來自LNG傳輸線路的LNG流用于冷卻LNG傳輸線路。在構(gòu)