传输低温液体的轻巧系统和方法技术方案

一种在储罐（１０）和卸载／装载站之间传输低温液体的系统，需要一条倾斜的绝热传输管道（４１），其高端在储罐附近，低端在卸载／装载站处。在高端，传输跨接管（４０）和供液管线（４８）将传输管道（４１）与储罐（１０）相连。在停输状态下，供液管线（４８）将储罐（１０）中的低温液体注入传输管道（４１），以补偿传输管道（４１）中因热量渗漏而汽化的液体数量。补充的液体在重力的作用下向下流，汽化的气体沿传输管道（４１）截面的顶部和传输跨接管（４０）流回到储罐（１０）中。这样，一个循环就在单条管线内形成，保持传输系统处在低温状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在装载站/卸载站与储存设备之间传输低温液体的系统和 方法。特别地，本专利技术在单条倾斜的大口径管道内建立了一个循环管路，以在 两个相邻的传输操作之间的停输期内保持所述系统处于低温状态。
技术介绍
发达国家对天然气的需求在不断增加，而天然气资源常在偏远的地方。为了将资源送到用户，经济可行的方法之一是先将天然气液化，然后将-163° C 的液化天然气(LNG)用LNG船运输。在这个LNG链中，LNG需要在气田 附近的装载端处的岸上液化站装载进LNG船，然后在消费者附近的接收端卸 载进LNG储罐。陆地上的LNG储罐处于低温-163° C和常压状态。通常，LNG 储罐为全封闭式的，其包含的天然气由外边的混凝土罐壁和罐顶封住。LNG 被储存在不锈钢或镍钢制成的内罐里的一定高度范围内，其上面的空间则会被 汽化气体(即天然气)充满。由于罐壁、灌顶和传输管道系统的热渗漏而产生 的汽化气体都会流入气体管道，其入口位于储罐最大液体高度的上方。这些气 体一般被压縮后送到再凝结器(re-condenser)。LNG船是在海上航行的，需要大约15米或更深的水来停泊或移动。因此 在LNG船和陆上储罐之间传输LNG需要一个传输系统，其长度根据海岸坡度 可从几百米到几千米变化。支撑在例如码头或栈桥之类的支撑结构上的水上管 道系统广泛地被用在装载/接收终端传输低温液体。水下管道系统也被提出， 但只建造了几个(如在马里兰州的Cove Point接收终端，其传输管道置于水下 隧道中)。一般来讲，卸载LNG船需要约12个小时，卸载次数在每周两次左右。为 了避免LNG传输系统因反复冷却、升温而破坏，整个系统在不卸载时也需要 保持在低温状态。传统的方法是在海上卸载站与陆上储罐之间配备另外一条 LNG管线(比如小口径的循环管线)。在不装卸时， 一小部分LNG会从LNG 储罐的排出管(discharge pipe)中被分流到循环管线。此LNG流到水上装载站后，再经主传输管线回到储罐。当加压的LNG从循环系统释放到低压的储罐之后，汽化气体大量出现。这条循环管线也可以设计成与传输管线一样的大 小，这样，两条管线在卸载时同时作为传输管道使用。在传统的传输系统中，传输管线和循环管线都有各自的绝热层和防水层。为改善该系统，Gulati和Silverman在美国专利(专利号6,012,292)中，将 小口径的循环管线放在传输管线的里面，停输时，低温液体经过循环管线和循 环管线与主输管线之间的环状空间形成循环。Gulati等在美国专利(专利号 6， 244， 053)中公开了一种系统和方法，其中，传输系统在封闭式的管线循环 回路内流通高压的单一状态的LNG (single phase LNG)，并由换热器协助散 热。
技术实现思路
技术问题传统的系统在停输时需要主传输管线和再循环管线来形成回路，且泵压循 环液体来保持系统处于低温状态。两条管线构成的系统建设费用高，停输时需 要在一定压力下循环，运行成本也高，而且，系统中任何一个环节出问题，就 会危及整个系统。技术方案本专利技术提供了在海上装载站和陆上储罐之间传输低温液体的系统和方法。 该传输系统只需要一条较大口径且带有绝热层的管线，且该管线倾斜放置，高 端在储罐附近，低端在海上装载站处。这样，低温液体就可以在重力的作用下 顺着管道向下流，汽化气体则会顺着管道截面顶部向高端流动。这样一个循环 回路就在管线内部形成，保持系统在停输时处于低温状态。所述传输系统包括一条倾斜的传输管道、一条连接传输管道高端与陆上储 罐气体区域的跨接管(transfer jumper)和一条连接传输管道的同一端和储罐 的液体区的供液管(feeding line)。此外在停输阶段，泵和/或阔可与供液管一 起使用，以将低温液体以预定的流量(desired flow rate)从储罐注入到传输管 道。这条传输管道可以由栈桥/码头支撑、或置于海床上、或者埋于海床下。在传输完成之后，由于热量从管道四周传入，汽化气体开始在管道截面的上方形成，并推动系统内的部分液体进入储罐，汽化气体也自动沿着管道截面 顶部和跨接管流入储罐。 一旦没有更多的液体被推出传输系统，就可以从储罐 将低温液体注入到传输系统，注入流量以等于汽化掉的液体数量为佳。有益效果本专利技术的系统的优势在于降低建设费用，减少操作和维护费用，并大大 提高发送或者接收终端的低温液体传输的安全性能。所述系统还可被用来在储 罐和陆上移动车之间传输低温液体，以便在两者之间提供安全距离。附图说明图1是现有技术的典型的接收终端处的传输系统的示意图，其中停输时两 条分离的管线构成回路循环LNG;图2是倾斜的传输管道沿管轴向的剖视图以及其中的循环回路，用于示出 本专利技术的原理；图3示出了沿图2中的线3-3的截面；图4示出了根据本专利技术的海底传输系统，以及接收终端停输时储罐附近气 液的流向；图5A示出了停输状态下沿图4中5-5线在海底管道低端的单向气流路径 的流动状态；图5B示出了停输状态下沿图4中5-5线在海底管道低端的双向气流路径 的流动状态；图6示出了在海上卸载站的管线，并延伸与气体回送管线相连，其为图4 所示系统的变形；图7示出了支撑在栈桥上的传输系统和停输时储罐附近的流向，其作为本 专利技术的另一实施例；图8示出了根据本专利技术的热补偿器的布置，其中图8A是平面图，图8B 是从前面看的正视图，图8C是从海上卸载站向陆上储罐看的正视图。具体实施方式图1示出了现有技术中具有代表性的LNG接收终端的传输系统，储罐10位于海岸线20附近的岸上。几个装载臂14位于水深为十五米或者更深的海面 上，以便停泊常见的LNG海运船。装载头13与装载臂14相连。两条LNG 管线12和15在岸上与储罐10相连，在海上与装载头13相连。这两条LNG 管线12和15以及装载头13与装载臂14都被栈桥19支撑在水面之上。出气 管9穿过罐顶与储罐IO相连，出气管9是气体处理系统(图中未示出)的一 部分，用于将储罐10中的汽化气体排出。位于罐底附近的一级泵17，通过输 出管18输出LNG。带阀16的LNG管线12也与输出管18相连。在停输期间， 关闭阀11，打开阀16，少部分的LNG从输出管18进入LNG管线12。如图1 中所示的方向，这部分LNG经过装载头13，然后经LNG管线15回到储罐10。 这样，在停输期间LNG管线12和15就通过循环LNG而保持在低温状态。在 卸载时，打开阀11，关闭阀16， LNG经管线12和15被送入储罐10。为简单 起见，储罐10中的其它管线没有画出。图2示出了本专利技术的原理。传输管道21以倾斜角度oc (比如2度)倾斜 放置。在这个实施例中，传输管道21的低端由堵头23封住，高端28是开口 的。传输管道21外包绝热材料22。在高端28，将LNG注入传输管道21，并 在重力的作用下，LNG沿管道截面的底部流下。因热量渗入传输管道21， LNG 24产生了小气泡25。在封闭端附近，小气泡25沿传输管线21聚集形成长气 泡29，并向高端28流动。在开口端28周围，汽化气体占据了传输管道21的 上部空间26，并也向高端28移动。在相变产生的压差作用下，气泡不停地向 高端28流动。这样， 一个循环就在传输管道2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在储罐和卸载／装载站之间传输低温液体的系统，其特征在于，包括：一条绝热且倾斜的传输管道，其高端在储罐边，低端在卸载／装载站边；一条绝热的流体分支，连接所述高端与所述储罐中的气体区；一条绝热的液体分支，连接所述高端与所述储罐中的液体区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学杰，
申请(专利权)人：刘学杰，
类型：发明
国别省市：US[美国]