CN101922426A - 用于高压液态货物的货物处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用不混溶活塞液体和驱动气体的用于高压液态货物的货物处理系统，其包括：货物接收容器(100)，其接收高压液态货物并通过货物管道(11)与货物接收终端(10)相连，以通过货物阀(12)接收或排出货物；活塞液体接收部件(20)，其接收活塞液体，并通过活塞液体供应管道(21)与货物接收容器(100)相连，以通过活塞液体供应阀(22)向货物接收容器(100)供应活塞液体或经过活塞液体收集管道(23)通过活塞液体收集阀(24)收集货物接收容器(100)中活塞液体；驱动气体接收部件(30)，其接收驱动气体，并通过驱动气体供应管道(31)与货物接收容器(100)相连，以通过驱动气体阀(32)向货物接收容器(100)供应驱动气体。

Description

用于高压液态货物的货物处理系统
相关申请的交叉引用
本发明要求2009年5月8日提交的韩国专利申请No.10-2009-0040141的优先权，该申请以引用的方式结合到本申请中。
技术领域
本发明涉及一种利用不混溶活塞液体(piston liquid)和驱动气体的用于高压液态货物的货物处理系统。
背景技术
诸如液化石油气(LPG)之类的碳氢化合物被广泛用作燃料，它们因而被从开采地运输到不同的地点。由于它们在室温下是气态的，它们通常被液化以方便运输。通常采用降低温度或增大压力的方法来液化气体。已知的是，对于LPG，通常采用在大气压下降低温度的方法来实现液化进行运输，而不是采用高压的方法来液化。
图1中示出了用来运输低温液态货物的LPG运输船的示例。如图1所示，用于低温液态货物的运输船通过在货物箱(图1中用粗框线和斜线标示出来的部分)里接收低温液态货物来运输低温液态货物，货物箱几乎占据了运输船的全部空间。用这种方式来运输的低温液态货物通常利用泵将货物从货物箱里抽出去来实现卸载。
同时，高压货物的例子包括压缩天然气(CNG)，CNG在气态下进行运输。图2示出了各种CNG运输船，其中如图2(A)所示，CNG被容纳在可以承受高压的专门容器内。图3示意性地示出了在传统的CNG运输船中使用的卸载系统。如图3所示，当从运输船卸载CNG时，将CNG容器(如图2(A)所示)的一端打开，将与CNG不混溶的诸如乙二醇之类的液体从CNG容器的另一端压入到CNG容器中，从而使CNG被乙二醇从容器中挤压出来而实现卸载。如前所述，由于CNG是气态的，当利用诸如乙二醇之类的液体将CNG挤压出去时，由于密度差的缘故，CNG几乎不会和液体混杂在一起。这一原理也可以适用于装载。
但是，尽管到目前为止LPG是在低温和大气压下进行运输的，仍然存在着在室温和高压下运输LPG的需求。这就导致了一个问题：利用泵在大气压状态下处理液态货物的传统系统将不再适用。为了用泵来处理液态货物，还需要压力调节器。而且，泵送系统会在容器中留下残留货物，而这会导致在装载新的其他货物时，降低新装载的货物的纯度的风险。要避免这个问题，就会产生需要在卸载货物后清理容器的问题。因此如上所述，用于处理高压液态货物的系统还未能实现充分的优化。
而且，实际上采用这种原理，即采用用于处理CNG的液体将LPG挤压出去的原理还存在以下的问题。首先，由于CNG是气体，因此利用其他液体将CNG挤压出去的过程中，CNG由于密度差几乎不会和其他液体混合。然而，即使通过不混溶液体(例如，水)将LPG挤压出去，诸如高压LPG之类的液体由于诸如高流动速度之类的物理影响也很容易与挤压液体发生混合。当然，利用液体相互间不混溶的特点(例如，密度差)，可以很容易地将大多数混合部分分离开，但是当由于高的流动速度而在液体中产生乳液时，需要耗费大量的时间来将它们分离。而且，缩短分离时间会导致释放出来的货物的纯度降低的问题。因此，显然需要解决上述问题，以便将利用液体挤压出气体的原理应用于利用液体挤压出另一种液体的情况(例如，利用水处理高压液态LPG)。
韩国专利申请公报No.2009-0036361(压力调节器及具有该调节器的LNG运输船”，以下称为现有技术1)公开了一种用于处理液态货物的装置，该装置包括压力调节器，当LNG储存箱的内部压力由于部分LNG在LNG储存箱中蒸发而增加时，该压力调节器调节从LNG储存箱卸载到LNG接收终端的蒸发气体的供应压力。但是，即使在现有技术1中，实际的处理还是通过泵来执行的。而且，LNG是低温液态货物并且由于蒸发气体导致的内部压力的增加仅仅是这样一种变化，即压力变化不会很大地偏离大气压。但是，由于在本发明中讨论的高压液态货物处于比大气压高数倍乃至数十倍的非常高的压力状态下，因此照原样采用现有技术1将会导致安全和耐久性问题。
传统上，CNG处理系统已经采用如上所述的用液体挤压出货物的原理，但将该原理应用到高压液态货物时会由于液体混合而增加分离时间和货物纯度下降的问题。此外，韩国专利申请公报No.2008-0031263(“液态媒质的大量运输和储存的方法”，以下称为现有技术2)公开了一种原理，该原理将CNG溶解在一种液体溶剂中进行输送，然后通过CNG蒸发将CNG从溶剂中分离出来，使其重新气化而实现卸载。但是，这一原理要求许多步骤，即将CNG溶解到溶剂中，对CNG进行脱水，将CNG从溶剂中分离出来，以及卸载分离后的CNG，因此会导致程序复杂和增加设备成本的问题。
发明内容
本发明的实施方式的目的在于提供一种利用不混溶活塞液体和驱动气体的用于高压液态货物的货物处理系统，其可以通过利用活塞液体(与货物不混溶)将高压液态货物压入到容器中或将液态货物挤压出容器而实现装载和卸载高压液体，并可以阻止乳液的产生和最终去除乳液，因此其可以减少耗费在分离高压液态货物和活塞液体上的时间，并提高高压液态货物的纯度。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种利用不混溶活塞液体和驱动气体的用于高压液态货物的货物处理系统，该货物处理系统包括：货物接收容器100，该货物接收容器100接收高压液态货物，并通过货物管道11与货物接收终端10相连，以通过货物阀12将货物引入所述货物接收容器或从该货物接收容器排出；活塞液体接收部件20，该活塞液体接收部件20接收活塞液体，并通过活塞液体供应管道21与所述货物接收容器100相连，以通过活塞液体供应阀22向所述货物接收容器100供应活塞液体，或经过活塞液体收集管道23通过活塞液体收集阀24收集所述货物接收容器100中的活塞液体；和驱动气体接收部件30，该驱动气体接收部件30接收驱动气体，并通过驱动气体管道31与所述货物接收容器100相连，以通过驱动气体阀32向所述货物接收容器100供应驱动气体。
优选的是，所述货物接收容器100包括：用于在其中接收货物的主体110；设置在所述主体110中的多个流动引导板120，所述流动引导板120用于引导液流从而使货物沿着Z字形方向流动，并形成有流动通道121和乳液通道122，所述流动通道121供主液流通过，所述乳液通道122与所述流动通道121相比具有较小的面积，并用于聚集乳液和供乳液通过；以及乳液凝结板130，该乳液凝结板130分别设置在货物进入所述货物接收容器100和被从所述货物接收容器100排出的位置处，并用于凝结乳液。
优选的是，在所述货物接收容器100中，所述主体110形成为圆筒状并竖直布置，而所述流动引导板120水平布置。另选的是，所述主体110具有多个圆筒状单元体，所述圆筒状单元体水平布置并相互平行地排列，并通过连接部件150相互连接，所述流动引导板120竖直地布置在所述圆筒状单元体中。在另一可选方案中，所述主体110形成为盒状，并且其中设有多个水平叠置的板，从而使货物沿由这些板形成的层流动，所述流动引导板120竖直地布置在由所述板形成的层中。更优选的是，所述货物接收容器100形成有中间通道140，该中间通道140将所述圆筒状单元体或层互连。
另外，所述货物处理系统还可包括：货物—活塞液体分离器40，该货物—活塞液体分离器40在所述货物阀12和所述货物接收终端10之间设置在所述货物管道11上，以分离货物和活塞液体，并且所述货物—活塞液体分离器40与所述活塞液体接收部件20相连以收集分离出来的活塞液体。
另外，所述货物处理系统还可包括：设置在所述货物管道11上以用于泵送货物的货物输送泵50；以及用于绕过所述货物输送泵50的管道和设置在该管道上的旁路阀51。
优选的是，所述活塞液体供应管道21和所述活塞液体收集管道23是一体地形成的，并且所述活塞液体供应阀22和所述活塞液体收集阀24也是一体地形成的。
本发明利用了这样的原理：当处理高压液态货物时，利用活塞液体将货物压入或压出；因而具备这样的优点：即货物处理过程简单而且处理容易实现。该原理不能用于处理液态货物(不过其已经用在传统气态货物的处理上)的原因在于液态货物和活塞液体的混合以及产生乳液的问题。但是，本发明通过利用引导板控制液流可以将乳液的产生抑制得最小，从而使得上述原理可以应用于液态货物。而且，本发明不仅通过引导板抑制乳液的产生，而且即使产生少量乳液时也可以通过诸如引导板自身的结构和材料之类的设计因素来凝结乳液从而实现快速的分离。
如上所述，本发明可以在利用活塞液体处理液态货物时快速地去除产生的乳液，从而具有以下的优点：用来分离液态货物和活塞液体的时间显著减少，并且液态货物的纯度大幅度提升。
此外，本发明允许利用用于处理高压气态货物的部分传统设备，从而具有大幅节省附加设备费用的经济优点。而且，由于操作简单而且与处理高压气态货物的操作相类似，处理货物的工人可以非常便利和容易的操作本发明的系统，从而为使用者提供最大的便利。
附图说明
图1至图3示出了传统的LPG/CNG运输和处理原理。
图4和5图示了根据本发明的处理系统。
图6图示了根据本发明的货物接收容器的第一实施例。
图7图示了根据本发明的货物接收容器的第二实施例。
图8图示了根据本发明的货物接收容器的第三实施例。
[主要部件的详细说明]
10：货物接收终端
11：货物管道    12：货物阀
20：活塞液体接收部件
21：活塞液体供应管道
22：活塞液体供应阀
23：活塞液体收集管道
24：活塞液体收集阀
30：驱动气体接收部件
31：驱动气体管道
32：驱动气体阀
40：货物—活塞液体分离器
41：货物分离阀
42：活塞液体分离阀
50：货物输送泵
51：旁路阀
100：货物接收容器
具体实施方式
本发明的优点、特点以及其他方面将通过参照以下阐述的附图对实施方式的说明而变得清楚。
图4和5图示了根据本发明的第一和第二实施方式的货物处理系统。这两个实施方式的不同之处在于货物接收容器的形状，但两个实施方式中的整体结构是相同的，因此将通过图4中图示的实施方式来说明本发明的货物处理系统和货物处理原理(方法)。
如图4和5所示，本发明的货物处理系统包括货物接收容器100、货物接收终端10、活塞液体接收部件20和驱动气体接收部件30。
货物接收容器100接收高压液态货物，并通过货物管道11与货物接收终端10相连从而通过货物阀12接收或排出货物。稍后将详细描述货物接收容器100的形状。
活塞液体接收部件20接收活塞液体，并通过活塞液体供应管道21与货物接收容器100相连，以通过活塞液体供应阀22向货物接收容器100供应活塞液体或经过活塞液体收集管道23通过活塞液体收集阀24收集货物接收容器100中的活塞液体。在此，虽然如图4和图5中所示，活塞液体供应管道21和活塞液体收集管道23彼此分开地形成，但活塞液体供应管道21和活塞液体收集管道23可以是一体形成的(虽然未示出)，也就是说，活塞液体是通过同一条管道来供应和收集的。当管道是一体的时，活塞液体供应阀22和活塞液体收集阀24同样也可以是一体形成的。
驱动气体接收部件30接收驱动气体，并通过驱动气体供应管道31与货物接收容器100相连，以通过驱动气体阀32向货物接收容器100供应驱动气体。
对于根据本发明的货物处理系统，货物通过以下的步骤来卸载。首先，所有的阀均关闭，首先打开货物阀12和活塞液体供应阀22，从而将活塞液体引入货物接收容器100，以将货物挤压到货物接收终端10。活塞液体是与货物接收容器100中接收的高压液态货物不混溶也会发生反应的液体，例如，当货物是LPG时，该活塞液体可以是水。
当活塞液体如上所述持续地供应到货物接收容器100中时，货物被活塞液体挤压出来而被排放到货物接收终端10，并且货物接收容器100被填充活塞液体。此后，当活塞液体完全充满货物接收容器100时，将货物阀12和活塞液体供应阀22关闭。
这时，可以将货物接收容器100和货物接收终端10可以沿着货物管道11直接连接，但优选的是，如图4和图5所示，在货物阀12和货物接收终端10之间在货物管道11上设置货物—活塞液体分离器40。货物—活塞液体分离器40将货物和活塞液体分离，并与活塞液体收集部件20相连以收集分离出来的活塞液体。通过活塞液体将货物挤压出来的过程并不非必需货物—活塞液体分离器40，但货物与活塞液体彼此相遇的部分需要几乎全部压入到货物接收终端10以使货物浪费最小。此时，在货物与活塞液体彼此相遇的部分可能会产生货物与活塞液体部分混合的区域，由于这种混合物有可能被引入到货物接收终端10中，因此存在使货物接收终端10中的货物纯度降低的风险。因此，优选的是使混合物经过货物—活塞液体分离器40以由此将挤压出的货物最终从活塞液体中分离出来。
此外，可以设置货物输送泵50，这样可以更好地输送货物。在这种情况下，由于最先排放出来的是纯的货物，货物通过货物输送泵50被快速地排放出来。当货物快要排放完时，停止货物输送泵50的运转，打开绕过货物输送泵50的设置在管道中的旁路阀51，从而沿着旁路管道更缓慢地排放货物。这样，可以将排放到货物接收终端10中的货物纯度保持在较高的水平。当然，在这种情况下，如果能进一步地在货物输送泵50的前方设置货物—活塞液体分离器40，则可以更稳定地保持排放到货物接收终端10的货物的纯度。
在货物完全排放出去后，货物接收容器100完全被活塞液体所充满。之后，打开活塞液体收集阀24和驱动气体阀32，驱动气体进入到货物接收容器100而将活塞液体压出到活塞液体接收部件20中。通过这样处理，货物接收容器100被排空，成为可以再次加载货物的状态。
如上所述，通过采用活塞液体和驱动气体来卸载货物，可以根本解决诸如货物浪费之类的问题，在简单地利用泵卸载液态货物的传统工艺中，货物残留在货物接收容器的底部上会产生上述货物浪费之类的问题。
图6至图8图示了本发明的货物接收容器。如背景技术中所描述的，利用如图4和图5所示的通过利用活塞液体将货物从货物接收容器中挤压出去卸载货物的方法来用于气态货物。然而(同样如在背景技术中所描述的)，在液态货物的情况下，由于流动速度快而在活塞液体和货物混合时产生大量乳液，这将耗费大量的时间来分离乳液。结果，上述方法不适合于液态货物。
本发明通过货物接收容器100的特定结构来防止乳液的产生并最终去除从货物接收容器100排出的乳液从而根本解决上述问题。
首先，如图6至8所示，本发明的的货物接收容器100包括多个流动引导板120，该流动引导板120设置在容器100的主体110中，并引导货物沿着Z字形方向流动。流动引导板120防止货物沿主体110的纵向方向直接流过主体110，因而不仅防止了货物与活塞流体的混合，而且限制了乳液的产生。
具体地说，如图6(A)所示，流动引导板120形成有流动通道121和乳液通道122，其中，主液流从流动通道121通过，乳液通道122具有比流动通道121小的面积，乳液通道122使乳液聚集并使乳液从其流过，由此使主液流和乳液分离地通过。由于乳液通道122具有比流动通道121小的面积，因此流过乳液通道122的液流的局部流动速度变得比通过流动通道121的液流的流动速度大。因此，乳液将向乳液通道122倾斜，从而从乳液通道122流过。此时，不仅乳液倾斜所沿的方向与主液流的方向是交叉的，而且主液流通过多个流动引导板120也以Z字形延伸。因此，产生了强烈的剪切液流，而由于剪切液流的影响，乳液被合并和增长。如上所述，当乳液被合并并增长到超过预定尺寸时，乳液的特性被弱化，货物和活塞液体的分离仅通过密度差就可以容易地获得。
而且，货物接收容器100还包括乳液凝结板130，乳液凝结板130分别设置在货物引入货物接收容器100和从货物接收容器100排放出来的位置，并用于使乳液凝结。乳液凝结板130具有如图6(B)所示的形状，并使得流过乳液凝结板130的液流中的乳液相互凝结，从而失去乳液的特性。
如上所述，货物接收容器100通过流动引导板使液流以Z字形运动而防止乳液的产生。而且，即使产生了少量的乳液，也可以通过利用形成在流动引导板120中的乳液通道和设置在主体110两端的乳液凝结板使乳液凝结而去除乳液特性，将乳液从货物中彻底去除。
图6图示了本发明的货物接收容器100的第一实施例，其中主体110为圆筒状且竖直布置，流动引导板120水平布置。货物接收容器100的第一实施例可以设置在图4中所示的系统中，在这种情况下，依次地对预定数量的货物接收容器100同时进行作业，由此能够减少进行作业所需要的活塞液体的数量。下面将详细说明。例如，假设货物接收容器100的容积是X，数量为100，要一次性的完成卸载作业，则需要容积为100X的活塞液体。但是，例如，如果通过将5个货物接收容器100为一组，并以从这5个货物接收容器100卸载货物(通过上述步骤)然后从下一组5个货物接收容器100卸载货物的方式重复卸载20次，来卸载货物，则只需要容积为5X的活塞液体。
图7示出了本发明的货物接收容器100的第二实施例，其中主体110具有多个圆筒状单元体，圆筒状单元体水平布置，相互平行并通过连接件150相互连接。流动引导板120竖直布置在圆筒状单元体内。此外，图8图示了本发明的货物接收容器100的第三实施例，其中主体110形成为盒状，并设置有多个叠置在其中的板，从而使货物沿着这些板形成的层流动，流动引导板120竖直布置在由这些板形成的层中。第二实施例和第三实施例的形状从如下角度来看几乎是相同的：即圆筒状单元体或层水平布置，流动引导板120竖直布置(第三实施例具有更好的空间利用率的优点，这是因为其与第二实施例相比其空闲空间要少)。
与第一实施例不同，第二和第三实施例还可以形成有中间通道140，中间通道140相互连接圆筒状单元体或层。由于第二和第三实施例具有比第一实施例长得多的流道(其中货物沿该流道流动)，因此在流道的中部会凝结更多的乳液。由于这些增加的凝结乳液的量可能会影响整个液流，因此通过使凝结的乳液通过中间通道140向上流动，可以使整个液流更顺畅。
尽管已经参照具体实施方式描述了本发明，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下做出不同的改变和变更。

Claims (9)

1.一种利用不混溶活塞液体和驱动气体的用于高压液态货物的货物处理系统，该货物处理系统包括：
货物接收容器(100)，该货物接收容器(100)接收高压液态货物，并通过货物管道(11)与货物接收终端(10)相连，以通过货物阀(12)将货物引入所述货物接收容器或从该货物接收容器排出；
活塞液体接收部件(20)，该活塞液体接收部件(20)接收活塞液体，并通过活塞液体供应管道(21)与所述货物接收容器(100)相连，以通过活塞液体供应阀(22)向所述货物接收容器(100)供应活塞液体，或经过活塞液体收集管道(23)通过活塞液体收集阀(24)收集所述货物接收容器(100)中的活塞液体；和
驱动气体接收部件(30)，该驱动气体接收部件(30)接收驱动气体，并通过驱动气体管道(31)与所述货物接收容器(100)相连，以通过驱动气体阀(32)向所述货物接收容器(100)供应驱动气体。
2.根据权利要求1所述的货物处理系统，其中，所述货物接收容器(100)包括：用于在其中接收货物的主体(110)；设置在所述主体(110)中的多个流动引导板(120)，所述流动引导板(120)用于引导液流从而使货物沿着Z字形方向流动，并形成有流动通道(121)和乳液通道(122)，所述流动通道(121)供主液流通过，所述乳液通道(122)与所述流动通道(121)相比具有较小的面积，并用于聚集乳液和供乳液通过；以及乳液凝结板(130)，该乳液凝结板(130)分别设置在货物进入所述货物接收容器(100)和被从所述货物接收容器(100)排出的位置处，并用于凝结乳液。
3.根据权利要求2所述的货物处理系统，其中，在所述货物接收容器(100)中，所述主体(110)形成为圆筒状并竖直布置，而所述流动引导板(120)水平布置。
4.根据权利要求2所述的货物处理系统，其中，在所述货物接收容器(100)中，所述主体(110)具有多个圆筒状单元体，所述圆筒状单元体水平布置并相互平行地排列，并通过连接部件(150)相互连接，所述流动引导板(120)竖直地布置在所述圆筒状单元体中。
5.根据权利要求2所述的货物处理系统，其中，在所述货物接收容器(100)中，所述主体(110)形成为盒状，并且其中设有多个水平叠置的板，从而使货物沿由这些板形成的层流动，所述流动引导板(120)竖直地布置在由所述板形成的层中。
6.根据权利要求4或5所述的货物处理系统，其中，所述货物接收容器(100)形成有中间通道(140)，该中间通道(140)将所述圆筒状单元体或所述层互连。
7.根据权利要求1所述的货物处理系统，该货物处理系统还包括：货物—活塞液体分离器(40)，该货物—活塞液体分离器(40)在所述货物阀(12)和所述货物接收终端(10)之间设置在所述货物管道(11)上，以分离货物和活塞液体，并且所述货物—活塞液体分离器(40)与所述活塞液体接收部件(20)相连以收集分离出来的活塞液体。
8.根据权利要求1所述的货物处理系统，该货物处理系统还包括：
设置在所述货物管道(11)上以用于泵送货物的货物输送泵(50)；以及
用于绕过所述货物输送泵(50)的管道和设置在该管道上的旁路阀(51)。
9.根据权利要求1所述的货物处理系统，其中，所述活塞液体供应管道(21)和所述活塞液体收集管道(23)是一体地形成的，并且所述活塞液体供应阀(22)和所述活塞液体收集阀(24)也是一体地形成的。
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