[发明专利]压缩蒸汽的再液化

说明书

本发明涉及一种压缩蒸汽再液化的方法和装置，尤其是一种用在轮船上再液化天然气蒸汽的方法和装置。

常规的远距离运输天然气是采用液态形式，例如：远洋油轮一般运输液态天然气时，在出发地天然气是液态的，到了目的地后，再将它汽化送到分支气路系统。由于天然气在低温下即-100℃以下液化，所以在任何实际的储存系统中，不断地有液态天然气蒸发掉。因此需要提供一种用来再液化汽化的天然气蒸汽的装置。在这个装置内，要实现一个制冷循环，该制冷循环包括在一系列压缩机内压缩工作流体，通过间接的热交换冷却压缩的工作流体，膨胀工作流体，通过和压缩的工作流体的间接热交换，加热膨胀的工作流体，最后使加热的工作流体返回到一个压缩机。在一个压缩级下游的天然气蒸汽，至少有一部分是通过和正在加热的工作流体进行间接热交换而得到冷凝的。在美国专利US3857245中，披露了实现这样一种制冷方法的装置的一个实例。

按照美国专利US3857245，工作流体是来自于天然气自身，因此它采用一个开环制冷循环，通过一个阀实现工作流体的膨胀。尤其是实现了天然气的冷凝。这种特殊的冷凝是将天然气分离成液相的和气相的，液相的返回储存箱，气相的和天然气混合送到火炉中燃烧，工作流体是在一个相同的热交换器中被加热和冷却的。因此只需要一个热交换器，热交换器位于第一滑板式平台上，工作流体压缩机位于第二滑板式平台上。

现在较好的是使用一种不燃烧的气体作为工作流体，甚至为了减少需要外界供给的压缩功，最好是使用一个膨胀涡轮机来膨胀工作流体，而不是阀。

在WO-A-98/43029中给出了包含这两项改进的装置的一个实例。它使用了两个热交换器，一个通过和部分被冷凝的压缩天然气蒸汽进行热交换，加热工作流体，另一个冷却压缩的工作流体。更进一步地，工作流体被两个独立的压缩机压缩，其中之一和膨胀涡轮机连为一体。

WO-A-98/43029中指出，天然气蒸汽的不完全冷凝减少了在制冷循环中消耗的能源(相对于完全冷凝)，还建议残余的氮含量相对较多的蒸汽应排放到大气中。事实上，在WO-A-98/43029中披露的部分冷凝是按照公知的热力学原理得到的，热力学指出，冷凝物的产生完全是温度和压力作用的结果，在此温度、压力下，发生凝结现象。

一般地，液态天然气以稍高于大气压的压力储存，汽化的蒸汽在压力为4巴时发生部分凝结，产生的部分冷凝混合物一般通过一个膨胀阀闪爆，进入一个相分离器，把蒸汽在大气压力下排出。即使进入膨胀阀的液相天然气，在压力为4巴时包含百分含量为10摩尔的氮，在压力为1巴时产生的气相天然气仍然包含体积比约为50％的甲烷。结果在通常运行中，每天有大约3000到5000kg的甲烷需要从相分离器中排出。因为甲烷被认为是一种室温气体，所以实际上不能为环境接受。因此让任何闪爆(flash))的气体和未冷凝的蒸汽流回装着冷凝物的轮船的液态天然气的贮箱内是较理想的。蒸汽返回到贮箱将顺次引起贮箱上部空间内的氮的摩尔分数的增加，由此导致两个不利因素：第一，由于在蒸汽中氮的浓度的增加，将需要做更多的功去冷凝给定部分的蒸汽；第二，蒸汽中组成成分的变化将使制冷循环更加难以控制。

按照本发明的方法和发明的目的是，减少当蒸汽和冷凝的天然气流回液态天然气贮箱时所引起的问题。

按照本发明，提供一种方法，使得从贮箱内的液态天然气中蒸发的气体重新液化，它包括：压缩蒸汽，至少是部分冷凝压缩的气体，接着使冷凝物流回贮箱中去。其特征在于，蒸汽在压缩的上游与液态天燃气相混合。

本发明也提供一种装置，用来再液化从贮箱内的液态天然气中蒸发的蒸汽，它包括一个由蒸汽管路和冷凝器管路组成的流体循环系统，气体管路从贮箱出来，经过压缩机一直延伸到冷凝器，冷凝器至少冷凝部分压缩的蒸汽，冷凝管路从冷凝器出发返回到贮箱，其特征在于，该装置还包括一个管路，用来使液态天然气流流入至少一个在压缩机的上游(即压缩机的吸入侧)形成部分的流体循环的混合器。

较好的是，液态天然气流从贮箱或自己的冷凝物出来，形成“n”字路线回到贮箱。