[发明专利]传输低温液体的轻巧系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在装载站/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，本发明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。

背景技术

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℃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℃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。这些气体一般被压缩后送到再凝结器(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。

发明内容

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

本发明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/或阀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

本发明的系统的优势在于：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