[发明专利]LNG蒸发气体再冷凝配置和方法

说明书

本申请要求保护在2011年12月2日提交的美国临时申请No. 61/566155；在2011年12月9日提交的美国临时申请No. 61/568970；以及在2012年3月2日提交的美国临时申请No. 61/605976的优先权的权益，这些美国临时申请以引用的方式并入到本文中。

技术领域

本发明的领域在于液化天然气（LNG）蒸气处置，并且特别地，本发明涉及在LNG储存、船只卸载和转移操作期间的蒸气再冷凝。

背景技术

储存和转移LNG带来了严峻的挑战，特别是关于呈蒸发/汽化（boiloff）气体（BOG）形式的LNG蒸气。虽然LNG在罐中储存，BOG产生的速率通常相对较低。然而，在LNG转移到罐内时，主要是由于来自发出泵的热量和转移中的热损失，BOG产生速率显著地增加。在再冷凝过程中必须考虑在罐中的BOG量的变化，再冷凝过程再捕集BOG以用于递送到高压（HP）泵，高压泵用于将发出的LNG按路线发送到汽化器以用于管道递送。

通常，BOG再冷凝过程采用再冷凝器，再冷凝器具有相对较大的体积以使得允许组合BOG冷凝物与LNG发出物从而形成过冷液体，但也提供缓冲体积以用于组合的LNG发出物以确保到高压泵的最小流率。如果缓冲体积是不足的，蒸气可能被引入到高压泵，这可能造成泵中的空化/气穴（cavitation），导致部件损坏、降低效率和最终缩短泵寿命。如果BOG冷凝物为气泡液体，蒸气也可以引入到泵内。因此，较大体积的再冷凝器必须接收适量的LNG发出物以确保组合的LNG发出物不含蒸气。在罐中的BOG的可变的生产意味着在再冷凝器操作中所需的LNG发出物的量的可变性和优化所述系统用于高压泵安全操作的困难。

EP公告No. 2372221A1公开了一种BOG再冷凝器，其具有底部段，底部段充当高压泵的保持鼓。LNG发出物被引入到用于进行再冷凝的顶部段内并且到下部段内，其中下部段接收多达半最大值的发出物，由液位控制器来维持。填充（padding）气体然后用来维持压力。虽然这种再冷凝器可以允许装备大小的至少在某种程度上减小，在底部段中被保持液体的体积仍是相当大的。

美国专利No. 8,117,852公开了从载运器向储罐内卸载LNG的方法和系统配置。在卸载载运器时，在储罐中的蒸发气体（BOG）再冷凝并且发送到储罐。同时，来自罐的BOG在冷凝器中被处理并部分地再循环以冷却LNG的进入流。在所得到的混合流中的蒸气然后被分离并且用来在卸载期间维持着在载运器上的罐压力。

美国专利No. 7,493,778公开了一种冷凝组件，这种冷凝组件包括到传统冷凝器的BOG管线，其中，使用来自发出管线的LNG的直接接触来冷凝BOG。对于用来冷凝BOG的LNG的流率的控制完全基于对冷凝器中液位的主动控制。冷凝器是“无排放孔的”，在冷凝器中的压力由与冷凝物管线邻近的发出物部段中的背压来维持。

美国申请No. 2011/0056238公开了一种LNG储存和再气化设施，其将来自罐的BOG再液化，使用BOG的一部分作为燃气，将BOG的另一部分再循环回到储罐以用于罐压力和沃泊（Wobbe）指数控制，并且将BOG的另一部分进给到发出管线。这种系统对于又一BOG部分使用常规再冷凝器，诸如上文所描述那种，之后将LNG流发送到高压泵用于随后汽化。

本文所讨论的这些和所有其它外部材料以它们全文引用的方式并入到本文中。在并入的参考中的术语的定义或使用与本文所提供的该术语的定义不一致或相矛盾的情况下，采用在本文中提供的该术语的定义并且在参考中该术语的定义并不适用。

上文所描述的这些系统远非对于在LNG储存和转移期间与BOG相关联的所有问题的全面并且有效解决方案，特别地当其涉及BOG冷凝物与LNG发出物的组合时，并且适应BOG中的较大体积变化。因此，仍需要BOG处置的改进的配置和方法。

发明内容

本发明的主题提供设备、系统和方法，其中，可以通过使用LNG发出物的一部分来产生过冷的BOG/LNG流以用于与过冷的发出LNG的组合（其然后被进给到高压（HP发出泵）而从LNG储罐回收蒸发气体（BOG）。这种系统有利地避免了对于用来完全过冷BOG冷凝物的较大体积的发出LNG的需要。在本发明主题的优选方面，可以使用本文所给出的若干方法中的任何方法来冷凝和过冷BOG，其包括了在热交换器中使用LNG发出物的一部分来进行冷凝和过冷，或者在再冷凝容器中与LNG发出物的一部分直接接触，并且随后使用增压泵来进行过冷。