EA 026072B1 20170228

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000026072b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Установка по производству сжиженного природного газа с интегрированным наливным терминалом, содержащая холодильную установку, содержащую холодильную камеру и замкнутый контур охлаждения, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи холода сырьевому природному газу в количестве, достаточном для получения сжиженного природного газа из сырьевого природного газа; резервуар для хранения сжиженного природного газа, гидравлически соединенный с холодильной камерой и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема и хранения сжиженного природного газа; трубопровод для первого потока испарившегося сжиженного газа, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи первого потока испарившегося сжиженного газа из транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа в холодильную камеру и из холодильной камеры в резервуар для хранения сжиженного природного газа для обеспечения тем самым возможности использования первого потока испарившегося сжиженного газа в качестве движущей силы для перемещения сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа; трубопровод для второго потока испарившегося сжиженного газа, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи второго потока испарившегося сжиженного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в холодильную камеру и из холодильной камеры в сырьевой природный газ; и компрессор, который выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность сжатия по меньшей мере одного из первого и второго потоков испарившегося сжиженного газа.

2. Установка по п.1, дополнительно содержащая регулятор перепада давлений, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность поддержания заданного перепада давлений между резервуаром для хранения сжиженного природного газа и транспортным средством для перевозки сжиженного природного газа.

3. Установка по п.2, в которой регулятор перепада давлений выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность выполнения операции сжижения одновременно с операцией заполнения транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа.

4. Установка по п.2, в которой заданный перепад давлений составляет от 10 до 50 фунтов на квадратный дюйм (от 68,9476 до 344,736 кПа).

5. Установка по п.1, в которой холодильная установка дополнительно содержит по меньшей мере 3 теплообменных проходных канала, которые обеспечивают цикл охлаждения для сжижения природного газа вместе с циклом двухступенчатого сжатия-расширения с использованием азотного детандера, и теплообменный проходной канал, который выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность отбора холода по меньшей мере из одного из первого и второго потоков испарившегося сжиженного газа.

6. Установка по п.1, в которой замкнутый контур охлаждения содержит двухступенчатый турбодетандер, который обеспечивает охлаждение низкого уровня, который гидравлически соединен с системой двухступенчатого сжатия, которая обеспечивает образование охлажденного газа высокого давления, подаваемого в турбодетандеры, при этом мощность, получаемая от турбодетандеров, используется для уменьшения потребности в сжатии газа, и при этом контур охлаждения выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность работы с неуглеводородным хладагентом.

7. Установка по п.1, в которой холодильная установка и резервуар для хранения выполнены с конфигурацией, обеспечивающей производство сжиженного природного газа с производительностью от 10 до 200 т в день.

8. Установка по п.1, дополнительно содержащая регулятор перепада давлений, запрограммированный для обеспечения возможности поддержания заданного перепада давлений между резервуаром для хранения сжиженного природного газа в установке по производству сжиженного природного газа и приемным резервуаром на транспортном средстве для перевозки сжиженного природного газа, пристыкованным к наливному терминалу установки по производству сжиженного природного газа, и при этом регулятор дополнительно выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования по меньшей мере одного параметра, выбранного из расхода и давления сжатого потока испарившегося сжиженного газа из резервуара на транспортном средстве для перевозки сжиженного природного газа, и при этом регулятор имеет такую конфигурацию, что давление сжатого потока испарившегося сжиженного газа обеспечивает движущую силу, достаточную для перемещения сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа без использования насоса для сжиженного природного газа.

9. Установка по п.8, при этом регулятор перепада давлений дополнительно выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования потока сжиженного природного газа из резервуара для хранения в резервуар на транспортном средстве для перевозки сжиженного природного газа.

10. Способ сжижения природного газа и налива сжиженного природного газа в транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа при помощи установки по п.1, в котором сжижают сырьевой природный газ в холодильной камере, содержащей замкнутый контур охлаждения, и подают сжиженный природный газ в резервуар для хранения сжиженного природного газа; нагревают и сжимают первый поток испарившегося сжиженного газа из транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа и используют нагретый и сжатый первый поток испарившегося сжиженного газа в качестве движущей силы для подачи сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа.

11. Способ по п.10, в котором дополнительно нагревают и сжимают второй поток испарившегося сжиженного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа и подают нагретый и сжатый второй поток испарившегося сжиженного газа в сырьевой природный газ.

12. Способ по п.10, в котором дополнительно используют регулятор перепада давлений для поддержания заданного перепада давлений между резервуаром для хранения сжиженного природного газа и транспортным средством для перевозки сжиженного природного газа.

13. Способ по п.12, в котором регулятор перепада давлений выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность выполнения операции сжижения одновременно с операцией заполнения транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа.

14. Способ по п.12, в котором заданный перепад давлений составляет от 10 до 50 фунтов на квадратный дюйм (от 68,9476 до 344,736 кПа).

15. Способ по п.10, в котором сжижение сырьевого природного газа выполняют в холодильной камере посредством использования двухступенчатого замкнутого контура охлаждения, в котором используется неуглеводородный хладагент.

16. Способ по п.10, в котором резервуар для хранения сжиженного природного газа включает в себя внутреннюю наливную трубу, которая обеспечивает перемещение сжиженного природного газа из нижней части резервуара для хранения через паровоздушное пространство резервуара для хранения в наливной трубопровод или наливной шланг, расположенный в некотором месте снаружи резервуара для хранения.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Евразийское 026072 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201390187
(22) Дата подачи заявки
2011.07.29
(51) Int. Cl. F25J1/02 (2006.01) F25J1/00 (2006.01)
(54) УСТАНОВКА И СПОСОБ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
(31) 61/368,900
(32) 2010.07.29
(33) US
(43) 2013.08.30
(86) PCT/US2011/045937
(87) WO 2012/016166 2012.02.02
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ФЛУОР ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН (US)
(72) Изобретатель:
Мэк Джон (US)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-B2-7493778
US-A1-20090277219 WO-A1-2009126604 WO-A2-2009057179 US-A1-20060053806
(57) Небольшая установка для сжижения природного газа объединена с оборудованием для налива сжиженного природного газа, при этом в данной установке природный газ сжижается посредством использования многоступенчатого цикла расширения газа. Затем сжиженный природный газ заливают в автоцистерну для перевозки сжиженного природного газа или другое транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа в зоне оборудования для налива посредством использования системы регулирования перепада давлений, в которой сжатый испарившийся газ используется в качестве движущей силы для перемещения сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в автоцистерну для перевозки сжиженного природного газа для избежания использования насоса для сжиженного природного газа и соответствующего оборудования, а также для избежания выпуска испарившегося сжиженного газа в окружающую среду.
Данная заявка притязает на приоритет одновременно находящейся на рассмотрении предварительной заявки заявителя на патент США с порядковым номером 61/368900, которая была подана 29 июля 2010 г.
Область техники, к которой относится изобретение
Область техники, к которой относится изобретение, - это сжижение природного газа, и заполнение автоцистерн для перевозки сжиженного природного газа (СПГ), и в особенности применение процессов расширения газа для небольших установок по производству сжиженного природного газа, и интеграция сжижения природного газа с оборудованием для заполнения автоцистерн для перевозки сжиженного природного газа.
Предпосылки создания изобретения
Поставки природного газа в Северной Америке непрерывно растут, главным образом, вследствие добычи нового сланцевого газа, открытия шельфовых газовых месторождений в последнее время и в меньшей степени труднодоступного природного газа, поставляемого на рынок после строительства газопровода для подачи природного газа на Аляске, и полагают, что сланцевый газ и метан, содержащийся в угольных пластах, будут обеспечивать большую часть будущего роста на рынке энергоносителей.
В то время как поставка природного газа увеличивается, поставка сырой нефти сокращается, поскольку отсутствуют открытия каких-либо значительных новых запасов нефти. Если данная тенденция сохранится, транспортное топливо, получаемое из сырой нефти, скоро станет нерентабельным, и требуются альтернативные возобновляемые виды топлива (и в особенности транспортного топлива). Кроме того, поскольку сжигание природного газа также приводит к образованию значительно меньшего количества СО2 по сравнению с другими горючими материалами, получаемыми из полезных ископаемых (например, углем или бензином), использование природного газа даже более желательно. Природный газ, используемый в качестве транспортного топлива, должен находиться в состоянии с большей плотностью, или в виде сжатого природного газа, или в виде сжиженного природного газа. Сжатый природный газ получают посредством сжатия природного газа до очень высоких манометрических давлений, составляющих от приблизительно 3000 до 4000 фунтов на квадратный дюйм (от приблизительно 20684,28 до 27579,04 кПа). Однако даже при таких давлениях плотность сжатого природного газа является сравнительно низкой, и хранение при высоких давлениях требует тяжелых резервуаров и создает потенциальную опасность. С другой стороны, сжиженный природный газ имеет значительно более высокую плотность и может храниться при сравнительно низких манометрических давлениях от приблизительно 20 до 150 фунтов на квадратный дюйм (от приблизительно 137,9 до 1034,2 кПа). Кроме того, сжиженный природный газ представляет собой более безопасное топливо по сравнению со сжатым природным газом, поскольку он имеет более низкое давление и является негорючим до тех пор, пока он не испарится и не смешается с воздухом в надлежащем соотношении. Тем не менее, сжатый природный газ используется в качестве транспортного топлива чаще, чем сжиженный природный газ, главным образом вследствие больших затрат на сжижение и отсутствия инфраструктуры для обеспечения работы средств для налива сжиженного природного газа.
Сжиженный природный газ может быть использован для замены дизельного топлива и используется в настоящее время во многих автомобилях большой грузоподъемности, включая мусоровозы, грузовые автомобили для доставки продовольственных товаров, международные автобусы и транспортные средства, используемые при добыче угля. Для расширения рынков топлива, представляющего собой сжиженный природный газ, установки для производства сжиженного природного газа в небольших количествах должны быть созданы как рядом с трубопроводами, так и рядом с потребителями сжиженного природного газа, поскольку транспортировка сжиженного природного газа на большие расстояния является дорогостоящей и, следовательно, часто неэкономичной. Подобные небольшие установки для производства сжиженного природного газа должны быть рассчитаны на производство от 30 до 130 т сжиженного природного газа в день посредством сжижения от 2 до 10 млн стандартных кубических футов трубопроводного газа в день (от 56633,8 до 283169 м3 трубопроводного газа в день). Кроме того, подобные небольшие установки для производства сжиженного природного газа должны быть простыми по конструкции, легкими в управлении и достаточно надежными для обеспечения эксплуатации без обслуживающего персонала. Кроме того, было бы желательно объединить сжижение с операциями по заполнению автоцистерн для перевозки сжиженного природного газа для обеспечения возможности достижения еще большей гибкости доставки.
В данной области техники известны различные процессы охлаждения для получения сжиженного природного газа. Из данных процессов охлаждения наиболее широко распространены каскадный процесс, технология с использованием смешанного хладагента и процесс с использованием пропанового смешанного хладагента предварительного охлаждения. Несмотря на то что данные известные способы являются очень энергоэффективными, подобные способы часто являются сложными и требуют циркуляции нескольких углеводородных хладагентов или смешанных углеводородных хладагентов. К сожалению, подобные хладагенты (например, пропан, этилен и пропилен) являются взрывоопасными и создают опасность в случае утечки.
Имеется ряд новых последних разработок в области конструкций установок по производству сжи
женного природного газа. Например, в патенте США №5755114 на имя Foglietta раскрыт гибридный цикл сжижения, который включает замкнутый цикл пропанового охлаждения и турбодетандерный цикл. Данный процесс упрощен по сравнению с обычными процессами сжижения, но он, тем не менее, непригоден и/или экономически непривлекателен для небольших установок по производству сжиженного природного газа. В патенте США №7673476 на имя Whitecell раскрыта компактная и модульная система сжижения, которая не требует никакого внешнего охлаждения. В системе используется расширение газа посредством рециркуляции сырьевого газа для обеспечения охлаждения. Несмотря на то что данная конструкция является сравнительно компактной, работа система рециркуляции сложна и использование углеводородного газа для охлаждения не устраняет проблему, заключающуюся в обеспечении безопасности. В патенте США №5363655 на имя Kikkawa раскрыто использование детандера и ребристых пластинчатых теплообменников для сжижения природного газа. Несмотря на обеспечение ряда преимуществ подобный процесс все еще является слишком сложным и дорогостоящим для небольших установок по производству сжиженного природного газа.
Кроме того, совокупность вышеуказанных недостатков определяет то, что большая часть известных систем не обеспечивает возможности интеграции небольших установок по производству сжиженного природного газа с операциями по наливу сжиженного природного газа. Таким образом, современная практика заполнения автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа, как правило, требует наличия насоса, предназначенного для перекачки сжиженного природного газа, для перекачки сжиженного природного газа из резервуаров-хранилищ в автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа. Следует отметить то, что пары кипящей жидкости, образующиеся во время операции заполнения автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа, отводятся в атмосферу, что представляет собой угрозу безопасности и вызывает загрязнение окружающей среды, связанное с выбросами.
Таким образом, несмотря на то что все или почти все из известных конфигураций/конструкций и способов обеспечивают некоторые преимущества над ранее известными конфигурациями/конструкциями, различные недостатки сохраняются. Среди прочего, большинство известных способов и конфигураций/конструкций для сжижения природного газа являются сложными и дорогими и, следовательно, непригодными для небольших установок по производству сжиженного природного газа. Кроме того, большинство известных установок не имеют интегрированной системы для операций налива сжиженного природного газа, которая очень желательна для небольших установок по производству сжиженного природного газа.
Краткое изложение сущности изобретения
Предмет настоящего изобретения направлен на различные конфигурации и способы для небольших установок по производству сжиженного природного газа, которые объединены с оборудованием для налива сжиженного природного газа. Наиболее предпочтительно, если природный газ (например, подаваемый из трубопровода) сжижается в холодильной камере, в которой используется цикл расширения газа, который предусматривает использование двухступенчатого компрессора для получения таким образом газов с двумя уровнями давления. Полученные таким образом газы затем охлаждаются и расширяются до более низкого давления, чтобы тем самым обеспечить охлаждение до смешивания в теплообменнике в виде одного потока газа, который затем подается в компрессоры, которые приводятся в действие детандерами. Кроме того, особенно предпочтительно то, что оборудование для налива сжиженного природного газа имеет систему регулирования давления, в которой сырьевой газ высокого давления используется в качестве движущей силы для перемещения полученного сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в автоцистерну для перевозки сжиженного природного газа, при этом испарившиеся сжиженные газы из автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа собираются в установке для сжижения.
В соответствии с одним особенно предпочтительным аспектом небольшая установка по производству сжиженного природного газа имеет интегрированный наливной терминал, при этом установка включает в себя холодильную камеру с замкнутым циклом охлаждения (предпочтительно систему охлаждения с двухступенчатым детандером, функционирующую с неуглеводородным хладагентом) для подвода холода к сырьевому природному газу при температуре, достаточной для получения сжиженного природного газа из сырьевого природного газа. Как правило, предпочтительно, чтобы резервуар для хранения сжиженного природного газа был термически соединен с контуром охлаждения для приема и хранения сжиженного природного газа и чтобы магистраль для первого потока испарившегося сжиженного газа обеспечивала подачу первого потока испарившегося сжиженного газа из транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа в холодильную камеру и из холодильной камеры в резервуар для хранения сжиженного природного газа, в то время как магистраль для второго потока испарившегося сжиженного газа обеспечивает подачу второго потока испарившегося сжиженного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в холодильную камеру и из холодильной камеры в сырьевой природный газ. В наиболее типичном случае компрессор сжимает по меньшей мере один из первого и второго потоков испарившегося сжиженного газа и/или регулятор перепада давлений обеспечивает поддержание заданного перепада давлений (например, 5-200 фунтов на квадратный дюйм (34,4736-1378,952 кПа), в наиболее типичном случае 10-50 фунтов на квадратный дюйм (68,9476-344,736 кПа) ) между резервуа
ром для хранения сжиженного природного газа и транспортным средством для перевозки сжиженного природного газа.
В соответствии с другим особенно предпочтительным аспектом сжиженный природный газ из резервуара для хранения выгружается из верхней части резервуара для хранения посредством использования внутренней трубы в резервуаре для хранения, что устраняет потенциальные опасности расплескивания сжиженного природного газа из запаса в резервуаре для сжиженного природного газа, как правило, используемого в широко применяемых конфигурациях резервуаров.
Следовательно, и если рассматривать с другой точки зрения, способ сжижения природного газа и налива сжиженного природного газа в транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа будет включать этап сжижения сырьевого природного газа в холодильной камере посредством использования замкнутого цикла охлаждения и подачи сжиженного природного газа в резервуар для хранения сжиженного природного газа. На другом этапе первый поток испарившегося сжиженного газа из транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа охлаждают и сжимают, и используют в качестве движущей силы для подачи сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа. В подобных способах особенно предпочтительно, чтобы второй поток испарившегося сжиженного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа подвергался охлаждению и сжатию и перемещался из холодильной камеры в сырьевой природный газ. Как и ранее, как правило, предпочтительно, чтобы этап сжижения сырьевого природного газа выполнялся с использованием двухступенчатого замкнутого цикла охлаждения, как правило, при использовании неуглеводородного хладагента.
Различные цели, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из нижеприведенного подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения, представленного вместе с сопровождающими чертежами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой одну приведенную в качестве примера конфигурацию в соответствии с предметом изобретения;
фиг. 2 - приведенный в качестве примера график, иллюстрирующий хорошее сближение температурных результирующих кривых между сырьевым газом и контуром охлаждения.
Подробное описание
Автор изобретения установил, что небольшая установка по производству сжиженного природного газа может быть объединена с оборудованием для заполнения автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа, по существу, простым и экономичным образом. В соответствии с предпочтительными аспектами небольшая установка по производству сжиженного природного газа имеет производительность, составляющую, как правило, от 10 до 200 т, более типично от 20 до 80 т и наиболее типично от 30 до 130 т сжиженного природного газа в день, производимого посредством сжижения соответствующих количеств сырьевого газа. Например, небольшая установка по производству сжиженного природного газа с производительностью от 30 до 130 т производимого сжиженного природного газа в день потребует от приблизительно 2 до 10 млн стандартных кубических футов (от 56633,8 до 283169 м3) сырьевого газа в день. В соответствии с дополнительными, особенно предпочтительными аспектами в процессе охлаждения используется неуглеводородный хладагент (например, азот, воздух и т.д.) в цикле сжатия с непосредственным охлаждением для избежания тем самым проблем, связанных с безопасностью и обычно возникающих при использовании системы охлаждения с углеводородными хладагентами.
Нижеприведенное описание и фиг. 1 в качестве примера иллюстрируют различные аспекты предмета изобретения, представленного в данном документе. Поток 1 сырьевого газа подается в небольшую установку по производству сжиженного природного газа со скоростью 1,7 млн стандартных кубических футов (48138,73 м3) в день при температуре, составляющей 100°F (37,8°C), и абсолютном давлении, составляющем 453 фунта на квадратный дюйм (3123,33 кПа), со следующим составом: 1,0 мол.% N2, 0,1 мол.% СО2, 96,5 мол.% метана, 2 мол.% этана и 0,5 мол.% пропана и более тяжелых компонентов. Газ обрабатывают в установке 41 подготовки газа, которая, как правило, включает в себя секцию аминной очистки и секцию осушки молекулярными фильтрами для удаления СО2 и воды, в результате чего получают поток 2 осушенного газа, свободного от СО2. Поток 2 осушенного газа соединяется с потоком 11 рециклового газа и поступает в холодильную камеру 51, которая, как правило, содержит по меньшей мере пять проходных каналов 52, 53, 54, 55 и 56 теплообменника. Сырьевой газ охлаждается посредством охлаждения азотом в проходном канале 52 теплообменника с образованием переохлажденного потока 3 с температурой, составляющей -223°F (-141,7°С), давление которого затем снижается в дроссельном клапане (клапане Джоуля-Томсона) 71, и образуется поток 4. Выделяющаяся жидкость с температурой, составляющей -227°F (-143,9°С), хранится в резервуаре 65 для хранения, работающем при абсолютном давлении 60 фунтов на квадратный дюйм (413,6856 кПа). Поток 8 выделяющегося газа посредством рециркуляции возвращается обратно в проходной канал 56 теплообменника через клапан 70. Холод из данного рециклового потока отбирается в холодильной камере 51. Таким образом, следует отметить, что поток, вьщеляющийся из резервуара для хранения, нагревается в теплообменнике 51. Поток 10, выходящий из холодильной камеры, сжимается компрессором 68 до давления сырьевого газа с образованием
потока 11 перед смешиванием с потоком 2 сырьевого газа.
Поток 2 сырьевого газа сжижается посредством использования двух азотных детандеров (57 и 60) и двух азотных компрессоров (61 и 62). Азот или воздух может быть использован в данном цикле при условии, что газ является осушенным. Содержание углеводородов отслеживают, как известно в данной области техники, для обнаружения каких-либо утечек, и установка может сразу же выключиться при аварийной ситуации.
Поток 21 (31 млн стандартных кубических футов (877823,9 м3) в день) из компрессора 59 (соединенного с детандером 60) подается в азотный компрессор 61 под абсолютным давлением 207 фунтов на квадратный дюйм (1327,22 кПа) и при температуре 105°F (40,6°С) и сжимается до абсолютного давления 260 фунтов на квадратный дюйм (1792,64 кПа) с образованием потока 22. Поток, выходящий из компрессора, охлаждается в охлаждающем устройстве 63 до температуры окружающей среды с образованием потока 23, который разделяется на две части: поток 24 и поток 25. Соотношение потоков 24 и 23 при разделении, как правило, составляет 50 на 50%, но оно может варьироваться от 25 до 70% в зависимости от состава и давления сырьевого газа. Поток 25 охлаждается в проходном канале 55 теплообменника до температуры, составляющей приблизительно -42°F (-41,1°C), с образованием потока 26, который расширяется до абсолютного давления, составляющего 169 фунтов на квадратный дюйм (1165,21 кПа), в детандере 60. Первый поток 27 расширенного газа охлаждается до температуры, составляющей -85°F (-65,0°C), и направляется в проходной канал 54 в центральной части теплообменника для смешивания со вторым расширенным газом 79. Поток 24 дополнительно сжимается посредством азотного компрессора 62 до абсолютного давления, составляющего 410 фунтов на квадратный дюйм (2826,85 кПа) для образования потока 28, охлаждаемого посредством охлаждающего устройства 64 до температуры окружающей среды, при этом образуется поток 29, который подается в проходной канал 53 теплообменника. Поток 29 азота высокого давления охлаждается до температуры, составляющей -158°F (-105,6°С), с образованием потока 30, который расширяется до абсолютного давления, составляющего 169 фунтов на квадратный дюйм (1165,21 кПа), посредством детандера 57 с образованием второго потока 79 расширенного газа, имеющего температуру -225°F (-142,8°С). Данный холодный газ используется для сжижения сырьевого газа в проходном канале 52 теплообменника. Второй расширенный газ 79 смешивается с первым расширенным потоком 27 азота в проходном канале 54 теплообменника, что обеспечивает дополнительное охлаждение. За проходным каналом 54 теплообменника по ходу потока нагретый таким образом, смешанный поток 32 сжимается в компрессоре 58 с образованием потока 33, который дополнительно сжимается в компрессоре 59. Данный двухступенчатый цикл расширения газа очень эффективен при обеспечении сжижения природного газа, как можно заключить исходя из хорошего сближения температурных результирующих кривых между сырьевым газом и контуром охлаждения, как проиллюстрировано на фиг. 2.
Во время операции заполнения обычной автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа сжиженный природный газ, как правило, перекачивают посредством использования насосов для сжиженного природного газа из резервуара для хранения в автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа. Данная операция требует по меньшей мере 2 ч, поскольку автоцистерна для перевозки сжиженного природного газа должна быть охлаждена с температуры, как правило, представляющей собой температуру окружающей среды, до криогенной температуры. Данная операция также вызывает образование значительного количества испарившегося сжиженного газа, которое в большинстве случаев выпускается в атмосферу и создает, таким образом, серьезную экологическую проблему.
Напротив, и как показано на фиг. 1, сжиженный природный газ перемещается из резервуара 65 для хранения сжиженного природного газа в автоцистерну 67 для перевозки сжиженного природного газа посредством потоков 5 и 6 и наливного шланга 66 за счет перепада давлений, в результате чего обеспечивается возможность выполнения операции заполнения без использования насоса для сжиженного природного газа. Сжиженный природный газ перемещается из верхнего выпускного сопла 98 посредством использования внутренней трубы 99 внутри резервуара для хранения. Данная конфигурация позволяет избежать каких-либо нижних сопел для выпуска из резервуара для хранения, в результате чего избегают расплескивания запаса в резервуаре для хранения, с которым, как правило, сталкиваются при использовании обычной конструкции резервуара для хранения. Следовательно, насосы для сжиженного природного газа не требуются. Регулятор 82 потока может быть настроен необходимым образом для подачи определенного количества текучей среды в автоцистерну для перевозки сжиженного природного газа. Когда уровень в резервуаре для хранения падает до низкого уровня, регулятор 97 уровня обеспечит прекращение течения в потоке 5 при заданном низком уровне. Как правило, резервуар 65 для хранения сжиженного природного газа выполнен с конфигурацией, рассчитанной на емкость 30000 галлонов (113,56 м3), что достаточно для заполнения по меньшей мере двух автоцистерн для перевозки сжиженного природного газа, каждая из которых имеет емкость, составляющую 10000 галлонов (37,85 м3). Во время операции заполнения автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа клапан 70 закрыт, и клапан 69 открыт, что обеспечивает возможность отвода потока 7 испарившегося сжиженного газа из автоцистерны в холодильную камеру 51 в виде потока 9. Клапан 69 обеспечивает регулирование давления в паровом пространстве автоцистерны для перевозки сжиженного природного газа на уровне манометрического давления, составляющего 50 фунтов на квадратный дюйм (344,738 кПа), посредством использова
ния регулятора 81 давления, при этом данное манометрическое давление представляет собой более низкую уставку давления в автоцистерне для перевозки сжиженного природного газа. Посредством данных клапанов, работающих совместно, пары сжиженного природного газа, образующиеся при наливе, собираются, и избегают их выпуска в атмосферу.
Для создания движущей силы для вытеснения запаса сжиженного природного газа из хранилища в автоцистерну для перевозки сжиженного природного газа клапан 84 открывают, что обеспечивает подачу газа 85 высокого давления в резервуар для хранения. Регулятор 88 перепада давлений и регулятор 83 давления используются для регулирования требуемого расхода. Как правило, перепад давлений может быть задан на уровне 10 фунтов на квадратный дюйм (68,9476 кПа) или более высокого давления в зависимости от расстояния между резервуаром для хранения и автоцистерной, и скорость налива сжиженного природного газа может варьироваться от 250 галлонов в минуту до 500 галлонов в минуту (от 946,365 до 1892,73 дм3/мин) посредством использования регулятора 82 потока. В случае необходимости перепад давлений может быть увеличен для увеличения скорости налива. Таким образом, следует понимать, что отсутствует необходимость в перекачке сжиженного природного газа насосом и что размер и стоимость системы погрузки/налива могут быть значительно уменьшены.
Несмотря на то что рассмотренные способы и установки, представленные в данном документе, могут обеспечивать/иметь любую производительность, следует понимать, что подобные установки и способы особенно пригодны для небольшой установки по производству сжиженного природного газа, имеющей производительность, составляющую, как правило, от 10 до 200 т, более типично от 20 до 80 т и наиболее типично от 30 до 60 т сжиженного природного газа, производимого в день посредством сжижения соответствующих количеств сырьевого газа. Следовательно, рассмотренные установки и способы могут быть реализованы в любом месте, где доступны значительные количества природного газа, и к особенно предпочтительным местам относятся газовые продуктивные скважины, установки газификации (например, угля и других углеродистых материалов), и в децентрализованных местах, в которых используется газ из трубопровода для природного газа. Таким образом, следует понимать, что состав сырьевого газа может изменяться в значительной степени и что в зависимости от типа состава газа могут потребоваться одна или несколько установок для предварительной обработки. Например, соответствующие установки для предварительной обработки включают в себя агрегаты для осушения, агрегаты для удаления кислого газа и т.д.
Кроме того, следует отметить, что особенно предпочтительно использование холодильной камеры с инертным газом, особенно в том случае, когда станция сжижения/налива находится в городской окружающей среде. Однако представляется, что различные другие криогенные устройства также являются пригодными, и к альтернативным устройствам относятся те, в которых используются смеси углеводородных хладагентов. Кроме того, и в особенности тогда, когда резервуар для хранения имеет несколько большую емкость, предполагается, что холод от сжиженного природного газа также может использоваться для дополнительного удовлетворении потребностей в холоде.
В отношении регулятора перепада давлений (dPC) следует отметить, что регулятор перепада давлений предпочтительно используется в качестве регулирующего устройства вместе с центральным процессором и, следовательно, может быть выполнен с конфигурацией, подобной соответственно запрограммированному персональному компьютеру или программируемому логическому контроллеру. Кроме того, как правило, предпочтительно, чтобы регулятор перепада давлений был выполнен с такой конфигурацией, чтобы регулятор перепада давлений управлял работой клапанов регулирования для поддержания тем самым заданного перепада давлений между резервуаром для хранения и резервуаром на судне для транспортировки сжиженного природного газа посредством использования датчиков давления и клапанов, как хорошо известно в данной области техники. Например, регулирование можно осуществлять посредством регулирования давления и/или объема потока сжатого испарившегося сжиженного газа, выходящего из компрессора, на пути к резервуару для хранения, посредством регулирования давления и/или объема потока испарившегося сжиженного газа из резервуара на судне для транспортировки сжиженного природного газа и/или посредством регулирования давления и/или объема потока сжиженного природного газа из резервуара для хранения в резервуар на судне для транспортировки сжиженного природного газа. Таким образом, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления регулятор перепада давлений будет выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность выполнения операций сжижения одновременно с операции загрузки транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа. Следовательно, подачу природного газа в установку для сжижения осуществляют непрерывным образом. Однако также возможны прерывистые подача и сжижение.
Следует отметить, что в отличие от большинства известных конфигураций по меньшей мере часть испарившегося сжиженного газа из резервуара для хранения и/или резервуара на судне для транспортировки сжиженного природного газа не подвергается сжижению, а используется в качестве движущей текучей среды для перемещения сжиженного природного газа из резервуара для хранения в резервуар на судне для транспортировки сжиженного природного газа. Следовательно, устраняется необходимость в насосе для сжиженного природного газа. Кроме того, следует отметить, что холод от испарившегося сжиженного газа из резервуара на судне для транспортировки сжиженного природного газа может быть
использован для дополнительного удовлетворения потребностей в холоде в холодильной камере. Таким образом, испарившийся сжиженный газ нагревается, а не охлаждается и снова сжижается, как известно при большинстве операций.
Кроме того, предусмотрено, что резервуар для хранения может быть модифицирован так, что сжиженный природный газ, предназначенный для отвода из резервуара для хранения, будет отводиться из нижней части резервуара для хранения (например, из отстойника или другого места, как правило, из зоны ниже центра тяжести резервуара) через паровоздушное пространство резервуара в наливной трубопровод/наливной шланг, в результате чего избегают проблем, связанных с наливными отверстиями в нижней части резервуара для хранения. В наиболее типичном случае резервуар будет включать в себя внутреннюю наливную трубу, которая заканчивается в верхней части резервуара для обеспечения тем самым возможности соединения внутренней наливной трубы с наливным трубопроводом/наливным шлангом.
Таким образом, были раскрыты определенные варианты осуществления и применения производства и налива сжиженного природного газа в небольших количествах. Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что значительно большее число модификаций помимо тех, которые уже были описаны, возможны без отхода от идей изобретения, приведенных в данном документе. Следовательно, предмет изобретения не должен быть ограничен ничем, за исключением объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, при толковании как описания, так и формулы изобретения все термины должны толковаться в самом широком возможном смысле, согласующемся с контекстом. В частности, термины "содержит" и "содержащий" следует интерпретировать как относящиеся к элементам, компонентам или этапам неисключительным образом, что указывает на то, что упомянутые элементы, компоненты или этапы могут иметься или использоваться, или могут быть объединены с другими элементами, компонентами или этапами, которые не были прямо упомянуты. В том случае, когда в описании/формуле изобретения имеется ссылка на по меньшей мере одно из чего-то, выбранного из группы, состоящей из А, В, С ... и N, текст следует толковать как "требующий" только одного элемента из группы, а не А плюс N или В плюс N и т.д.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Установка по производству сжиженного природного газа с интегрированным наливным терминалом, содержащая
холодильную установку, содержащую холодильную камеру и замкнутый контур охлаждения, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи холода сырьевому природному газу в количестве, достаточном для получения сжиженного природного газа из сырьевого природного
газа;
резервуар для хранения сжиженного природного газа, гидравлически соединенный с холодильной камерой и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема и хранения сжиженного природного газа;
трубопровод для первого потока испарившегося сжиженного газа, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи первого потока испарившегося сжиженного газа из транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа в холодильную камеру и из холодильной камеры в резервуар для хранения сжиженного природного газа для обеспечения тем самым возможности использования первого потока испарившегося сжиженного газа в качестве движущей силы для перемещения сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа;
трубопровод для второго потока испарившегося сжиженного газа, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи второго потока испарившегося сжиженного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в холодильную камеру и из холодильной камеры в сырьевой природный газ; и
компрессор, который выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность сжатия по меньшей мере одного из первого и второго потоков испарившегося сжиженного газа.
2. Установка по п.1, дополнительно содержащая регулятор перепада давлений, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность поддержания заданного перепада давлений между резервуаром для хранения сжиженного природного газа и транспортным средством для перевозки сжиженного природного газа.
3. Установка по п.2, в которой регулятор перепада давлений выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность выполнения операции сжижения одновременно с операцией заполнения транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа.
4. Установка по п.2, в которой заданный перепад давлений составляет от 10 до 50 фунтов на квадратный дюйм (от 68,9476 до 344,736 кПа).
5. Установка по п.1, в которой холодильная установка дополнительно содержит по меньшей мере 3 теплообменных проходных канала, которые обеспечивают цикл охлаждения для сжижения природного газа вместе с циклом двухступенчатого сжатия-расширения с использованием азотного детандера, и теп
2.
лообменный проходной канал, который выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность отбора холода по меньшей мере из одного из первого и второго потоков испарившегося сжиженного газа.
6. Установка по п.1, в которой замкнутый контур охлаждения содержит двухступенчатый турбоде-тандер, который обеспечивает охлаждение низкого уровня, который гидравлически соединен с системой двухступенчатого сжатия, которая обеспечивает образование охлажденного газа высокого давления, подаваемого в турбодетандеры, при этом мощность, получаемая от турбодетандеров, используется для уменьшения потребности в сжатии газа, и при этом контур охлаждения выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность работы с неуглеводородным хладагентом.
7. Установка по п.1, в которой холодильная установка и резервуар для хранения выполнены с конфигурацией, обеспечивающей производство сжиженного природного газа с производительностью от 10 до 200 т в день.
8. Установка по п.1, дополнительно содержащая регулятор перепада давлений, запрограммированный для обеспечения возможности поддержания заданного перепада давлений между резервуаром для хранения сжиженного природного газа в установке по производству сжиженного природного газа и приемным резервуаром на транспортном средстве для перевозки сжиженного природного газа, пристыкованным к наливному терминалу установки по производству сжиженного природного газа, и при этом регулятор дополнительно выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования по меньшей мере одного параметра, выбранного из расхода и давления сжатого потока испарившегося сжиженного газа из резервуара на транспортном средстве для перевозки сжиженного природного газа, и при этом регулятор имеет такую конфигурацию, что давление сжатого потока испарившегося сжиженного газа обеспечивает движущую силу, достаточную для перемещения сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа без использования насоса для сжиженного природного газа.
9. Установка по п.8, при этом регулятор перепада давлений дополнительно выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования потока сжиженного природного газа из резервуара для хранения в резервуар на транспортном средстве для перевозки сжиженного природного газа.
10. Способ сжижения природного газа и налива сжиженного природного газа в транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа при помощи установки по п.1, в котором
сжижают сырьевой природный газ в холодильной камере, содержащей замкнутый контур охлаждения, и подают сжиженный природный газ в резервуар для хранения сжиженного природного газа;
нагревают и сжимают первый поток испарившегося сжиженного газа из транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа и
используют нагретый и сжатый первый поток испарившегося сжиженного газа в качестве движущей силы для подачи сжиженного природного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа в транспортное средство для перевозки сжиженного природного газа.
11. Способ по п.10, в котором дополнительно нагревают и сжимают второй поток испарившегося сжиженного газа из резервуара для хранения сжиженного природного газа и подают нагретый и сжатый второй поток испарившегося сжиженного газа в сырьевой природный газ.
12. Способ по п.10, в котором дополнительно используют регулятор перепада давлений для поддержания заданного перепада давлений между резервуаром для хранения сжиженного природного газа и транспортным средством для перевозки сжиженного природного газа.
13. Способ по п.12, в котором регулятор перепада давлений выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность выполнения операции сжижения одновременно с операцией заполнения транспортного средства для перевозки сжиженного природного газа.
14. Способ по п.12, в котором заданный перепад давлений составляет от 10 до 50 фунтов на квадратный дюйм (от 68,9476 до 344,736 кПа).
15. Способ по п.10, в котором сжижение сырьевого природного газа выполняют в холодильной камере посредством использования двухступенчатого замкнутого контура охлаждения, в котором используется неуглеводородный хладагент.
16. Способ по п.10, в котором резервуар для хранения сжиженного природного газа включает в себя внутреннюю наливную трубу, которая обеспечивает перемещение сжиженного природного газа из нижней части резервуара для хранения через паровоздушное пространство резервуара для хранения в наливной трубопровод или наливной шланг, расположенный в некотором месте снаружи резервуара для хранения.
11.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
026072
- 1 -
(19)
026072
- 1 -
(19)
026072
- 1 -
(19)
026072
- 1 -
(19)
026072
- 4 -
(19)
026072
- 8 -