液化天然气的转化制造技术

一种应用串联的第一主热交换器１０与第二主热交换器１２通过液化天然气（ＬＮＧ）的汽化和过热将ＬＮＧ转化成过热流体的方法和设备。第一主热交换器１０通过包括用于使第一热交换流体再汽化的第一辅助热交换器１４的第一热交换回路２０中流动的第一热交换流体（丙烷）冷凝而加热，而第二主热交换器１２通过包括用于使第二热交换流体汽化的第二辅助热交换器１６的第二热交换回路２２中流动的第二热交换流体冷凝而加热。回路２０和２２可以共享一用于收集冷凝液的共用容器。第一回路２０中热交换流体的冷凝压力小于第二回路２２中热交换流体的冷凝压力。穿过第一主热交换器１０和第二主热交换器１２的热交换流体流分别用阀３２和３６控制。

【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用于将液化天然气转化成过热流体的方法和设备。该方法和设备尤其适合于在船或其它远洋轮船例如FSRU (浮式储存和再气化机组)上使用。
技术介绍
天然气以液态储存和运输很合适。然而，它一般以气态使用。因此，有必要将大体积液化天然气转化成过热流体，该过热流体通常在低于天然气的临界压力下是气体，但有时在压力高于临界压力时是流体。美国专利6945049公开了一种用于使液化天然气汽化的方法和设备。液化天然气被泵送穿过第一热交换器以实现汽化并穿过第二热交换器以将蒸汽的温度升高到环境温度或比环境温度低一点儿。第一热交换器被以封闭式循环流动的热交换流体如丙烷加热。 丙烷在第一热交换器中从气态变成液态并在多个通常是被海水流加热的热交换器中再次转化成气体。在第二热交换器中，汽化的天然气被蒸汽流进一步加热。
技术实现思路
本专利技术的方法和设备旨在减小相应热交换器的表面积而没有热力学效率的过度损失。按照本专利技术，提供了一种将液化天然气转化成过热流体的方法，该方法包括以下步骤a.使天然气流在压力下通过相互串联的第一主热交换器和第二主热交换器；b.在第一主热交换器中通过与在第一环形回路中于第一压力下流动的第一热交换流体热交换加热天然气流，该第一热交换流体在上述第一主热交换器中经历从蒸汽到液体的状态变化；c.在第二主热交换器中通过与在第二环形回路中于第二压力下流动的第二热交换流体热交换进一步加热天然气流，该第二热交换流体具有与第一热交换流体相同的组成并在上述第二主热交换器中经历从蒸汽到液体的状态变化；d.收集来自第一主热交换器的液态第一热交换流体和来自第二主热交换器的液态第二热交换流体；e.在第一环形热交换流体回路中使液化第一热交换流体流在第一辅助热交换器中再汽化，并把所产生的蒸汽作为第一热交换流体供应给第一主热交换器；f.在第二环形热交换回路中使第二液态热交换流体流在第二辅助热交换器中再汽化，并把所产生的蒸汽作为第二热交换流体供应给第二主热交换器；和其中g.在第一主热交换器中第一热交换流体的冷凝压力小于第二主热交换器中第二热交换流体的冷凝压力。在某些优选实施例中，在上述步骤(e)中产生的蒸汽可以在第一辅助热交换器和第一主热交换器的中间被涡轮膨胀。涡轮膨胀使得有可能从蒸汽回收功率(power)。5本专利技术还提供用于将液化天然气转化成过热流体的设备，该设备包括a.相互串联的第一主热交换器和第二主热交换器，安排用于分别与冷凝第一热交换流体和冷凝第二热交换流体热交换时加热液化天然气；b.贯穿第一主热交换器的第一环形较低冷凝压力热交换流体回路；c.贯穿第二主热交换器的第二环形较高冷凝压力热交换流体回路；其中d.第一和第二环形热交换流体回路二者都包括用于收集冷凝的热交换流体的液体收集容器；e.第一环形热交换流体回路贯穿用于使冷凝的第一热交换流体再汽化的第一辅助热交换器；f.第二环形热交换流体回路贯穿用于使冷凝的第二热交换流体再汽化的第二辅助热交换器；和g.设备还包括用于控制第一热交换流体穿过第一主热交换器的流速和第二热交换流体穿过第二主热交换器的流速的机构。本专利技术的设备还可以在第一环形热交换流体回路中第一辅助热交换器和第一主热交换器之间包括一涡轮膨胀机。涡轮膨胀机可以操作式与发电机构相关，因而使回收功率成为可能。在第一和第二热交换流体回路中应用不同的冷凝压力使减少第一和第二主热交换器的表面积而没有热力学效率的过度损失变为可能。优选地，第一热交换流体在其通向第一主热交换器的入口处的温度与天然气在其从第一主热交换器出来的出口处的温度之间的温差大于第二热交换流体在其通向第二主热交换器的入口处的温度与天然气在其从第二主热交换器出来的出口处的温度之间的温差。在本专利技术的方法和设备中，每个主热交换器和辅助热交换器都可以包括一个单一的主体或芯件或者多个主体或芯件。如果是多个热交换主体或芯件，则它们可以串联或并联排列。本专利技术的设备优选地另外包括至少一个液体泵，该液体泵用于从收集容器中取出液态热交换流体并使其穿过第一和第二环形热交换回路循环。第一和第二热交换回路中的液态热交换流体优选地被收集在一由第一和第二热交换流体回路共享的共用收集容器中。因此，第一热交换流体优选地与第二热交换流体相同。可供选择地，每个回路都可以有它自己的收集容器和它自己的液体泵。在这种情况下，第一热交换流体可以与第二热交换流体不同。第一和第二热交换流体分别穿过第一和第二主热交换器的流速优选地根据其上热负荷的任何变化而改变。因此，控制机构优选地包括第一阀机构，该第一阀机构适合于如此操纵，以便根据其上热负荷的任何变动改变第一热交换流体穿过第一主热交换器的流速。同样，控制机构优选地包括第二阀机构，该第二阀机构适合于如此操纵，以便根据其上热负荷的任何变化改变第二热交换流体穿过第二主热交换器的流速。如果第一环形热交换回路包括涡轮膨胀机，则流速可以由涡轮膨胀机的入口导向叶片控制。在本专利技术的方法和设备的一些实施例中，其中第一环形热交换回路包括涡轮膨胀机，该回路优选地另外包括具有变频驱动装置的液体泵，上述变频驱动装置可操纵以便改变横穿涡轮膨胀机的压力比。这使回路能为不同的再汽化温度和冷凝温度提供必要的条件。第一阀机构优选地位于第一环形热交换流体回路中液体泵和第一热交换流体通向第一辅助热交换器的入口的中间。第二阀机构优选地位于第二环形热交换流体回路中用于第二热交换流体从第二主热交换器出来的出口和共用收集容器的中间。本专利技术的设备优选地还包括导管和在管道中的第三阀机构，该导管用于使冷凝的热交换流体再循环到共用收集容器，而第三阀门机构用于在万一设备上的热负荷降到低于选定的最小值时打开上述导管(或增加穿过上述导管的流速)。优选地，在共用收集容器的未满空间中的压力基本上是第一环行回路交换流体的冷凝压力。第一和第二热交换流体可以在第一和第二辅助热交换器中被任何合适的介质加热，但该介质的温度影响热交换流体的选择。海水通常是在远洋轮船上使用的合适介质，但其它介质如淡水、发动机冷却水或水和乙二醇的混合物也能代替海水使用。通常，如果上述介质在近似环境温度下被供应，则丙烷是用于第一和第二热交换流体二者的优先选择。丙烷在市场上很容易买到，并有能将第一和第二主热交换器中的冷凝温度选定到高于-40°C 但低于+15°C的热力学性能。别的热交换流体能代替丙烷或在与丙烷的混合物中使用。这些可供选择的或额外的热交换流体包含乙烷、丁烷、其它烃类和氟碳化合物致冷剂，尤其是 R134(a)。选定的热交换流体优选地具有低至_30°C或_40°C的正平衡压力。如果海水(或可供选择的介质)的温度特别低，则第一和第二热交换流体二者可以包括相同的丙烷和乙烷的混合物。另一方面，如果这种温度特别高，则第一和第二热交换流体二者可以包括相同的丙烷和丁烷的混合物。第一和第二热交换流体可以完全汽化，且如果需要，在第一和第二辅助热交换器中可以过热。如果需要，可以有过热部分与汽化部分分开。这两个部分可以设在不同主体中。可供选择地，它们可以在第一和第二辅助热交换器中部分地汽化，在这种情况下，第一和第二热交换回路二者可以包括分相器以便将未汽化的热交换流体与其蒸汽分开。产生的液体可以返回到与热交换回路相关的收集容器中。在本专利技术的方法的优选实施例中，其中上述在压本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种将液化天然气转化成过热流体的方法，包括以下步骤：ａ．　使天然气流在压力下通过相互串联的第一主热交换器和第二主热交换器；ｂ．　在第一主热交换器中通过与在第一压力下于第一环形回路中流动的第一热交换流体热交换加热天然气流，而第一热交换流体在上述第一主热交换器中经历从蒸汽到液体的状态变化；ｃ．　在第二主热交换器中通过与在第二压力下于第二环形回路中流动的第二热交换流体热交换进一步加热天然气流，而第二热交换流体具有与第一热交换流体相同的组成并在上述第二主热交换器中经历从蒸汽到液体的状态变化；ｄ．　收集来自第一主热交换器的液态第一热交换流体和来自第二主热交换器的液态第二热交换流体；ｅ．　在第一环形热交换流体回路中将第一辅助热交换器中的液化第一热交换流体流再汽化，并把所产生的蒸汽作为第一热交换流体供应给第一主热交换器；ｆ．　在第二环形热交换回路中将第二辅助热交换器中的第二液态热交换流体流再汽化，并把所产生的蒸汽作为第二热交换流体供应给第二主热交换器；及其中ｇ．　在第一主热交换器中第一热交换流体的冷凝压力小于在第二主热交换器中第二热交换流体的冷凝压力。

【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：J·波兹维尔，
申请(专利权)人：克里奥斯塔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR