[发明专利]冷却汽化气体流的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及液化天然气(LNG)的汽化气体的再液化领域。更具体地，本发明涉及如独立权利要求1的前序部分所提出的冷却汽化气体流的方法和系统。

技术背景

传送来自抽出侧的天然气的一个普通技术是在抽出侧或附近液化天然气，并把液化天然气放在装在海上行驶的船上的专门设计的储存罐中运送到市场上。

液化天然气的方法包括把天然气压缩和冷却到低温温度(例如-160℃)。液化天然气的运载装置可如此把大量的液化气体运送到目的地。在目的地，在装在液化天然气的装载车上由公路或铁路运输或再汽化并由例如管道运送前，液化天然气卸载到岸上的专门罐中。

液化天然气在大气压下，在稍高于-160℃的温度下沸腾，并在该温度下装载，运输和卸载。这要求专门的材料，绝热及运输设备以便处理低温并汽化的蒸汽。由于热泄漏，船货(液化天然气)的表面是稳定地沸腾，从液化天然气产生蒸发的(液化的)天然气，主要为甲烷。

用于连续再液化汽化气体的设备是已知的。在液化天然气的运载装置上再液化气体导致增加的船货交付并允许操作者选择最佳的运载装置推进系统。液化天然气传统地由蒸汽涡轮驱动，来自液化天然气货船的汽化气体用作燃料。这被认为是昂贵的技术方案。

使用汽化气体用作燃料的一个替换方案是Moss RS^TM原理，其中汽化气体液化并且生成的液化天然气泵回到船货罐中。在挪威专利No305525B1中所述Moss RS^TM原理基于从汽化气体中抽出热的一个封闭的氮膨胀周期。汽化气体由串联操作的两个普通的LD压缩机从船货罐中移出。汽化气体在低温热交换器(冷箱)中冷却及冷凝成液化天然气，在供入到其中除去一些不可冷凝物(主要是N₂)的一个分离器容器前，冷却到压缩CH₄和N₂的饱和温度之间的温度。从分离器出来的液化天然气泵回到船货罐没，而不可冷凝物(也就是气体)送到扩口或通风塔。

授予专利的Moss RS^TM原理至今已设计用于实现范围到毛体积为216000M³的装液化天然气的船。但是，当设计更新及更大的船只时，船上的动力供应系统没有随船只的实际尺寸正比地放大。这迫使在工艺设计中作改变以便提出用于液化天然气的汽化气体的再液化的在能量方面更有效的技术方案。

当前的Moss RS^TM原理是基于具有三级压缩及一级膨胀的氮气布雷顿循环。使用仅仅一级膨胀器把压缩扩展器的复杂性降到最小，但是在热流和冷流之间的中间温差在冷箱的中段是不适当地大。这在图1示出。由于在热和冷的组合曲线之间的相当大的区域代表一个清楚的热力学放射本领的损失，因此要寻找工艺革新以便减少这个区域。

通过加入附加的膨胀器可减小热力学放射本领的损失。实施如此一个单元的一个已知方法是在给定的温度水平分流冷却流和因此使两个膨胀器平行工作。如挪威专利申请20040306所说明的。

发明内容

然而，本发明的一个目的是不用分流气流而减小热力学放射本领的损失。需要一个改进性能和降低功率要求的更有效的系统。

本发明满足了这一要求，由于本发明提供了一种在汽化再液化设备中，在压缩之前冷却汽化气体流的方法，在所述设备中，汽化气体流在压缩后，与包括被压缩的冷却剂的封闭环路制冷系统热交换而被再液化，之后所述再液化的汽化气体被返回到贮存罐中，其特征在于包括下面步骤：

把冷却剂供入第一热交换器，

膨胀该热交换后的冷却剂，

把膨胀过的冷却剂供入第二热交换器，

膨胀该热交换后的冷却剂，

把膨胀过的冷却剂供入第三热交换器，

把冷却剂通过热交换器返回到压缩机。

本发明还提供了一种在汽化再液化设备中，在压缩之前冷却汽化气体流的系统，包括在封闭环路制冷系统热交换前把汽化气体供入压缩机的管线，所述制冷系统包括压缩机、膨胀器和与汽化气体流进行热交换的多个热交换器，其特征在于所述膨胀器是串联布置的。

附图说明

下面参照附图详细说明本发明的一个实施例，图中相同的部件标以相同的附图标记

图1示出已知的一个膨胀器的Moss RS^TM原理；

图2是示出按照本发明的具有两个串联的膨胀器的氮气布雷顿循环原理流程图；

图3示出具有两个串联的膨胀器(参见图2)氮气布雷顿循环的组合曲线；