CN107428396A - 天然气水合物运输与储存系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种用于运输天然气水合物(NGH)的海洋船舶，该海船包括由固态NGH所制成的船体以及用于支撑该船体的框架结构。公开了一种用于运输NGH的容器，包括NGH固块以及用于支撑该固块的框架结构。然后公开了一种用于天然气水合物(NGH)运输与储存的海船的制造方法。该方法包括：制备模具，给模具覆盖绝缘表层，在模具内装配框架结构，制备NGH浆液，将NGH浆液灌入模具。

Description

天然气水合物运输与储存系统与方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月28日提交的第62/097,101号美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用被整体结合到本文中。
发明的领域与背景
根据一些实施例，本发明总体上有关于气态流体，尤其(但并非专门)有关于天然气水合物的运输与储存系统与方法。
几十年来，天然气的储存与运输一直是困难重重而且成本昂贵，因此阻碍了许多中小型天然气田的开采。一般来说，天然气通过管道被输送到一个加工厂，天然气在该工厂进行液化并储存为液化天然气(LNG)，或压缩并储存为压缩天然气(CNG)。从加工厂制成的液化天然气与压缩天然气一般由采用各自方式储存天然气的专用海洋船只和(或)陆地运输工具来进行运送。
为了克服与天然气运输与储存相关的高成本和运输难题，并且促进中小型天然气田的开采，目前较流行的趋势就是应用笼形包合物技术。该技术包括将天然气转化为天然气水合物(NGH)，其被加工为水合物浆液或者被进一步加工为其它形式(包括水合物球)，并且作为液化或压缩的替代方法为天然气及其它气体的储存与运输提供了一个经济之选。
笼形包合物是非化学计量的晶体化合物，其中包含至少两种分子种类，其中一个种类将其它种类捕捉到一个笼形结构中。形成笼形结构的种类通常称为主类而笼内组件通常称为客类。如笼形结构由水分子结合构成，所形成的晶体化合物就被称为笼形水合物或天然气水合物。
在天然气水合物中，水分子通过氢键结合而相互连接，形成主晶格。客分子被固定在氢键结合水分子的腔内，晶格通过范德华力(分子间作用力)被稳定在主分子与客分子之间，无需主晶格与客分子之间的化学键结。如果腔内没有客分子，主晶格的热力性能将非常不稳定，并且如果没有囚禁分子的支撑，天然气水合物的晶格结构将塌陷为传统的冰晶结构或液态水。大多数低分子量的气体，包括O2、H2、N2、CO2、CH4、H2S、Ar、Kr和Xe，以及一些高碳烃类燃料与氟利昂，在适宜的温度和压力下会形成水合物。
使用天然气水合物(NGH)来替代液化天然气(LNG)和压缩天然气(CNG)一般包含三个阶段：生产、运输和再气化。生产天然气水合物和天然气水合物浆液的系统与方法以及再气化的系统与方法的一些实施例在美国专利申请公开号US 2011/0217210中由Katoh等人公开，在世界知识产权组织(WIPO)国际公开号WO 2015/087268中由Sangwai公开，在美国专利号8,334,418中由Osegovic等人.公开，以及在美国专利号8,354,565中由Brown等人公开。使用海船运输天然气水合物的系统与方法的一些实施例在1996年6月2日至6日在图卢兹召开的第2届国际天然气水合物大会论文集中，第415-422页，由Gudmundsson,J.S.与Borrehaug A.合著的论文“用于天然气运输的冰冻水合物”中公开；在日本专利申请号2004-070249“天然气水合物运输船只”一文中由Ichiji等人.公开；以及在日本专利申请号2002-089098“天然气水合物球运输船只”一文中向Ichiji等人公开。
发明内容
根据本发明的实施例，本文提供了一种用于运输天然气水合物(NGH)的海洋船舶，该海船包括由固态NGH所制成的船体以及用于支撑该船体的框架结构。
根据本发明的实施例，本文进一步提供了一种用于天然气水合物(NGH)的容器，该容器包括NGH固块以及支撑该固块的框架结构。
根据本发明的实施例，固态NGH包括添加物。
根据本发明的实施例，添加物包括任意一种沙子、粘土、木头、大麻，以及相变材料。
根据本发明的实施例，海船包括用于密封船体外部的密封层。
根据本发明的实施例，该密封层具有疏水性。
根据本发明的实施例，该密封层可隔绝气体和液体。
根据本发明的实施例，该密封层可隔热。
根据本发明的实施例，船体由固态NGH整体制成。
根据本发明的实施例，船体由各部位固态NGH组合制成。
根据本发明的实施例，船体由许多包含固态NGH的容器制成。
根据本发明的实施例，许多容器中含有框架结构。
根据本发明的实施例，海船类型为自航船或可牵引船。
根据本发明的实施例，该框架结构适用于运输固态NGH所用冷却剂。
根据本发明的实施例，该固态NGH为冰冻状态。
根据本发明的实施例，本文提供了一种用于天然气水合物(NGH)运输和储存海船的制造方法，该方法包括：制备模具；为该模具覆盖表层；在该模具内装配框架结构；制备NGH浆液；向该模具内灌入NGH浆液。
根据本发明的实施例，该方法包括将添加物加入NGH浆液。
根据本发明的实施例，该方法包括NGH浆液的固化。
根据本发明的实施例，该方法包括将NGH浆液固化，使之成为海船船体的一部分。
根据本发明的实施例，该方法包括将NGH浆液固化为冰冻固块。
根据本发明的实施例，该方法包括将模具浸入水中。
根据本发明的实施例，该方法包括将固态NGH浸入水中储存。
根据本发明的实施例，该方法包括在固态NGH再气化后拆卸框架结构。
根据本发明的实施例，该容器包括用于包裹NGH固块外部的密封层。
根据本发明的实施例，该密封层具有疏水性。
根据本发明的实施例，该密封层可隔绝气体与液体。
根据本发明的实施例，该密封层可隔热。
根据本发明的实施例，该容器可通过海船运输。
根据本发明的实施例，该容器适用于制成海船船体。
根据本发明的实施例，该容器可使用商用陆地运输工具进行运输。
根据本发明的实施例，该框架结构适用于运输NGH固块内循环的冷却剂。
图纸的简要说明
本发明的一些实施例将结合附图进行说明，仅为举例。所展示细节用于例证以及对本发明实施例进行研讨。对于所属领域的技术人员而言，这些说明与图纸可以清楚地阐释本发明实施例的实践方法。
根据本发明实施例，图1概要说明了包含固态NGH船体的典型NGH海船。
根据本发明实施例，图2概要说明了包含固态NGH容器船体的典型NGH海船。
根据本发明实施例，图3概要说明了典型固态NGH船体的一个横断面。
根据本发明实施例，图4概要说明了典型固态NGH船体的一个横断面。
根据本发明实施例，图5A概要说明了由固态NGH容器装配而成并且包含密封外表层的典型NGH船体的一个横断面。
根据本发明实施例，图5B概略说明了典型长方形固态NGH容器的透视图。
根据本发明实施例，图5C概要说明了典型长方形固态NGH容器的横断面视图。
根据本发明实施例，图5D概要说明了用于制成NGH容器船体一侧的固态NGH容器的横断面视图。
根据本发明实施例，图5E概要说明了用于制成固态NGH容器船体的船首的固态NGH容器的横断面视图。
根据本发明实施例，图6是固态NGH船体以及用于运输和储存固态NGH的NGH海船的典型生产方法流程图。
根据本发明实施例，图7是用于装配NGH容器船体和用于运输和储存固态NGH的NGH海船的固态NGH容器的典型生产方法流程图。
详细说明
在详细说明至少一个本发明的实施例之前，请务必了解，本发明在应用中并不限于下面所述的和(或)在图纸中所阐述的施工细节、组件安置和(或)方法。本发明可适用于其它实施例，或采取各种方式来实践或应用。
与NGH运输相关的主要成本是购置与运行用于运输天然气水合物(NGH)的海船(无论是自航船或可牵引船)。与运输液化天然气(LNG)相比，运输天然气水合物(NGH)的一个缺点就是运输NGH时每吨天然气需要包含大约5-7吨水，而运输LNG只包含天然气。与LNG相比，运输NGH时所产生的额外重量不仅需要使用更大型的海船，并且需要付出更高的燃油成本。所以，如果达到与LNG海船运输一样的货运收入，NGH海船的运输重量就需要达到LNG海船的6到8倍。因此，运输NGH产生的额外重量可能需要使用更大型的海船和(或)更多海船，这样才能达到与LNG海船相同的天然气运输量。这样，与LNG运输相比，NGH运输的经济可行性将受到不利影响。
申请人已认识到现有的用于运输天然气水合物(NGH)的系统与方法存在一些缺陷，其中包含之前所提及的运输天然气水合物(NGH)要比运输液化天然气(LNG)需要更大型的运输船只和(或)更多数量的船只。其它缺陷还包括经济方面的影响，在交付NGH后，需要将这些清空的大型运输船只和(或)众多运输船只运回NGH生产工厂。
申请人已认识到运输NGH的相关缺陷可以采用以下办法予以解决，也就是使用被运输的NGH来制成运输海船的一部分并在NGH生产工厂进行组装。该NGH海船采用如此设计后，当NGH在再气化设备中进行再气化时，海船上的其它非NGH部件可以被拆卸并从再气化设备送往生产工厂，在新船只上再利用。显然，这种新型NGH海船要比现有的NGH海船具有明显优势，因为其部分船体是由运输的NGH制成，所以新型海船要比目前本领域已知海船的体积更小。此外，拆卸的非NGH部件可以被运回生产工厂(可使用商用运输工具，放置在海运容器中)，这样就比运回空的NGH海船节省大量费用。
在本发明的一些实施例中，海船船体可由固态NGH制成，由非NGH结构部件加固，并覆盖一层可隔绝液体和气体并隔热的表层。非NGH结构部件可提供船体的结构刚性，还可用于运输冷却剂和(或)压缩气体，使NGH保持固体状态(其中包括冰冻固态)。表层有助于NGH保持固体状态并且防止在船只制造与运输过程中天然气蒸发与燃烧。该表层还可作为包裹层，容纳再气化过程中所制成的天然气。根据需要，固态NGH船体和(或)固态NGH容器，包括非NGH部件与表层，可在水(包括海水)中浮起。
在本发明的一些实施例中，固态NGH船体可在生产工厂被整体制成，作为船体成型模具内部的单个部件，或者可由一些固态船体部件装配而成，这些部件可以相互连接，制成固态NGH船体。在一些实施例中，固态NGH容器船体可由此许多相互连接的固态NGH容器装配而成。其中每个固态NGH容器都可以在生产工厂的容器模具中单独制成，该模具内含每个容器所占用船体部分的形状。
在本发明的一些实施例中，成型模具可由非NGH结构部件组成和装配，这些部件可构成固态NGH船体或者固态NGH容器的一部分。成型模具应加装表层，覆盖固态船体的外表面或固态NGH容器的外表面。根据需要，该表层也可用于覆盖固态NGH船体的内表层。为方便起见，对于由结构部件和表层装配而成的成型模具，以下简称为“装配模具”。
在本发明的一些实施例中，固态NGH船体或固态NGH容器可以在工厂在水下制成，例如，将装配模具浸入海水中并灌满海水。将模具浸入海水中十分有益，因为水下的静水压力可用于制造或保存固态NGH。然后将天然气注入装配模具来制成NGH浆液，随后该浆液将被冷却和(或)承受水下压力，进而转化为固态NGH。根据需要，可能要向浆液中加入某种添加物，如沙子、粘土、木头(如木质纤维、锯屑等)、大麻，或者其它适用材料，用于提高固态NGH热传导和热惯性的抗性以及提高其结构特性(包括结构刚性)。添加物可为球形物(但不限于球形物)，也可使用相变材料(PCM)。制备完成后，可将固态NGH船体或固态NGH容器通过绑定或抛锚固定的方式来固定到海床，或向下沉部件增加配重，以实现水下储存，这样保持一种负浮力的状态，以便为海船的装配或在装配后固态NGH的再气化做好准备。准备使用时，固态NGH船体或固态NGH容器可从模具上拆下并允许漂浮在水面。或者，将装配模具置于地面，在地面来制造固态NGH船体和固态NGH容器。
在一些实施例中，固态NGH船体和固态NGH容器船体适用于任何类型的NGH运输海船(包括轮船和驳船)。船体可配备适用的系统、设备、机械和配件，以保证海船正常运行。如果是自航式海船，需配备发动机和导航设备系统，以及冷却装置和(或)压力装置，以使NGH保持固体状态。更好的做法是，将这些系统、设备、机械和配件拆分为零散部件，以便于使用商用卡车和其它陆地运输车辆进行运输(其中包括符合国际贸易术语规定和(或)指南的牵引式挂车和运输车)。
根据本发明的实施例，现在引用图1，其概要说明了一艘包括固态NGH船体102的典型NGH海船100。固态NGH船体102可在一个船体形状的成型模具中整体制成一个单独的部件，或者由多个部件相互连接组合而制成。
NGH海船100包括一个自航船，如图中所示轮船，也包括其它任何类型的自航船与可牵引船(例如驳船或可牵引货船)。NGH船体102可从船首106延伸至船尾108，均可采用固态NGH104制成。或者，NGH船体102可沿其长度部分使用固态NGH104，而船首106和船尾108可采用非NGH材料制成。例如，大多数海船上常使用钢制材料。
NGH102可包括表层110，有助于将NGH104保持为固体状态，也可避免固态NGH104内的天然气蒸发和燃烧。表层110也可用于防止水接触到固态NGH104并实现隔热。表层110还可作为一种容器，防止天然气在固态NGH104再气化过程中泄漏。表层110可采用本领域的已知材料，能提供所需的能隔绝液体与气体并隔热的单一内衬材料，或者可提供所需特性的多种内衬和(或)材料的组合。表层110可采取表面光滑处理，或使用平滑底漆，从而减小运输过程中海船与海水的摩擦力。
NGH海船100可配备设备、机械、配件和组件，这些装置可在船体制造完成后，在NGH生产工厂内作为船舶装配过程的一部分，被安装到NGH船体102上，并且可在固态NGH104再气化过程之前或之后从海船上拆卸下来。其中包括为NGH船体102提供结构完整性的结构部件、用于海船驱动和导航的系统，以及用于保持NGH104固体状态的系统，尤其包括可拆卸结构(如住舱)。
根据本发明的实施例，现在引用图2，其概要说明了一艘包括固态NGH容器船体202的典型NGH海船200。固态NGH容器船体202可由固态NGH204所制成的NGH容器205装配而成，每个容器在容器成型模具(未显示)内制成。
与NGH海船100类似，NGH200包括任何类型的自航海船或可牵引海船。固态NGH容器船体502可从船首206延伸到船尾208，可包括固态NGH容器205，每个容器互相连接，根据其在船体内的位置成型，以匹配船体轮廓。每个NGH容器205包括结构部件(未展示)，为容器本身以及整体NGH容器船体202提供结构刚性。与NGH海船100类似，作为替代实施例，NGH容器205可沿船体长度部分使用，船首206和(或)船尾208由非NGH材料(例如钢)制造。后面将引用图5A-5E，对NGH容器205进行更完整的说明。与NGH海船100类似，NGH海船202可包括表层210，功能类似于表层110。
与NGH海船100类似，NGH海船200可配备设备、机械、配件与组件，这些部件在船体装配完成后在NGH生产工厂作为海船装配过程的一部分被安装到NGH容器船体202上，并可在固态NGH204再气化之前或之后，从海船上拆卸。其中包括为固态NGH容器205提供结构完整性的结构部件，用于驱动和导航海船的系统，以及用于保持固态NGH204处于固体状态的系统，尤其包括可拆卸结构(如住舱)。
根据本发明的实施例，现在引用图3，其概要说明了海船100中的典型固态NGH船体302的横断面。根据需要，NGH船体302可由相互连接的各个部件制成。NGH船体302可包括固态NGH304、框架结构313、NGH添加物316和表层310。
固态NGH 304可占用NGH船体302的整个内部空间，或者大部分空间，可采用本领域内已知的用于制造浆液以及进一步固化浆液的方法，通过固化NGH浆液来进行制造。根据需要，固体物可为冰冻状态。添加物固态NGH304可内含添加物316，将添加物提前加入浆液中，尤其能提高固态NGH的热传导和热惯量的抗性，并且提高结构特性(包括其结构稳定刚性)。添加物316可包括沙子、粘土、木头、大麻或其它材料(包括相变材料)的任意组合，可采用颗粒状或其它任何形状，包括密封在小球内。NGH船体302可采用与图1中所述表层110类似的表层310覆盖。框架结构313可为NGH船体302提供结构刚性，可包括任何非NGH垂直结构部件312，非NGH角联结构部件312A，以及非NGH水平结构部件314A和314B。框架结构313可包括一种衍架结构，其整体或部分被嵌入到固态NGH304中，结构部件312、312A、314A和(或)314B作为构件来支撑该衍架。结构部件312、312A、314A和(或)314B可包括具有合适直径与壁厚的管道(采用钢或其它适用的金属或材料)，以提供所需的结构刚性，其中一些或全部管道可能包括中空的芯部，可让冷却剂在其中沿管道长度流动，以提供冷却，帮助保持NGH处于固体状态。结构部件312、312A、314A和314B可内部相互连接，以使冷却剂能够流经一些(或者全部)管道，以提供冷却。或者，结构部件312、312A、314A和(或)314B也可包含其它任意一种可以提供所需结构刚性并且可以在必要时适用于运输冷却剂的适用结构部件。框架结构313可拆卸，这样在再气化完成后，结构部件312、312A、314A和314B可以单独从NGH船体302上拆下。单独的结构部件可以视情况使用陆地和(或)海洋商用运输工具运送到目的地(除再气化设备之外)，也可运回生产工厂，用于制造新海船。
根据本发明的实施例，现在引用图4，其概要说明了海船100中的典型固态NGH船体402的横断面。根据需要，NGH船体402可由相互连接的各个部件制成。NGH船体402可包括固态NGH404、框架结构413、NGH添加物416、表层410以及内表层410A。
固态NGH船体402类似于NGH船体302，并在此基础上进行改良，以使固态NGH404不会像NGH船体302一样占用大部分(或全部)船体内部空间，而是靠近船体侧壁的板带区域，如图4所示。因此，框架结构413可能包括非NGH垂直结构部件412、非NGH角联结构部件412A和非NGH水平结构部件414A和414B，其功能类似于框架结构313，其有限数量的结构部件被嵌入固态NGH404。附加地或可选择地，固态NGH404中可包括非结构冷却管道，以根据情况冷却固态NGH。与框架结构313类似，框架结构413也可拆卸，其结构部件412、412A、414A和414B可在新海船中再利用。
表层410的功能类似于图3中的表层310。内表层410A可在固态NGH船体402的内部空间内来包裹固态NGH404，其功能类似于表层410，唯一区别是表层410A并不要求外绝缘层具有疏水性与减小摩擦性。
根据本发明的实施例，现在引用图5A，其概要说明了海船200中的典型固态NGH容器船体502的横断面，其中包括固态NGH容器505、507和509，以及表层510。此外，根据本发明的实施例，还引用图5B和5C，概要说明典型长方形固态NGH容器505的透视图与横断面视图。以及引用图5D-5E，概要说明基于固态NGH容器船体502而成型的固态NGH容器507和509的横断面视图。
NGH容器505、507和509可包括固态NGH504、框架结构513，添加物516和包裹NGH容器的隔离层511.NGH容器505、507和509可在NGH船体502内上下层叠或并排进行安装，以形成刚型结构来支撑船体。这种安置方式与商用集装箱在海船内的安置方式类似。调整NGH505的尺寸，使之能使用已知的商用陆地运输车、集装箱和运输平台(特别是符合国际贸易术语规定和(或)指南的运输工具)来运输固态NGH504。
固态NGH504可采用本领域内已知的技术手段来制成长方形的NGH固块，可参照前面所述的NGH304固块。NGH504可包括添加物516，与添加物316类似。隔离层511的功能类似于表层510。
与框架结构313类似，框架结构513可包括一个嵌入在固态NGH中和(或)置于NGH固块边部四周的衍架结构，可在所有NGH容器在船体内安装到位后，用来支撑固块并为NGH容器船体502提供结构刚性。在固态NGH容器505中，非NGH垂直结构部件512，非NGH角联结构部件512A以及非NGH水平结构部件514A和514B的功能与结构部件312、314A和314B分别类似，也包括管道，以供冷却剂流经所有或部分结构部件。图5B说明了带有中空芯515的可供冷却剂流通的典型结构管道514B。在固态NGH容器507中，非结构部件517的成型形状应与容器所处船体区域内的NGH容器船体502的侧部轮廓相匹配。NGH容器509的情况类似，非结构部件519的成型形状应与NGH容器船体502的底部轮廓相匹配。
根据本发明的实施例，现在引用图6，生产固态NGH船体和用于运输和储存固态NGH的NGH海船的典型方法流程图。根据需要，NGH船体可由相互连接的各个部件制成。技术人员将理解以下所展示和描述的典型方法在实践中所做的改良，其中包括一些步骤和(或)各种步骤顺序。为方便起见，本方法将参照图3中所示的本发明实施例进行说明，尽管技术人员很快就能理解本方法与其它本发明实施例的实践方法类似。
第600步，根据固态NGH船体302的形状来制备模具。根据需要，制备几个能与固态NGH船体302的不同部分匹配的模具。在本方法后期步骤中，这些不同的部件将被连接为一个单独的船体。
第602步，在NGH船体302成型后，将表层310置于模具内。绝缘表层310用于容纳倒入模具内的NGH浆液，如以下步骤所述。
第604步，框架结构313和其它所需结构部件在采用绝缘表层310隔离的模具内部进行装配。装配模具可被浸入水中(例如海水)。或者，装配模具可被部分浸入水中或者置于干燥陆地上。在水中，模具可以通过抛锚或者增加配重来进行固定。
第606步，使用已知方法来制备NGH浆液。添加物316被加入到浆液中。
第608步，含有添加物的NGH浆液被倒入模具内部的绝缘表层310内，倒入量根据NGH的运输体积而定。
第610步，浆液被固化，以形成与NGH船体302形状相同的固态NGH304。根据需要，该固态NGH304基于NGH船体302不同部位的形状而制成，然后连接为一个单独的船体。可采用已知技术来制成固态NGH304，包括使用增压法和(或)冷却法(包括冰冻)。增压法包括使用增压设备和(或)浸入水中后使用水深压力，其范围包括但不限于0-100bar。冷却法包括使用冷却装置，冷却温度范围包括但不限于0°～﹣50°。NGH船体302可保持浸在水中，制成后储存在模具中，以备使用。或者，模具可以从水下拆除，NGH船体302可视情况继续储存在水中。或者，NGH船体可置于干燥地面上，在模具内外均可。无论是浸入水中还是离开水，均可保持增压和(或)冷却。
第612步，NGH船体302被释放，以备使用。根据需要，如果NGH船体302被制成不同部件，可将这些不同部件释放，再连接制成单独船体。如果浸入水中，在释放后，浮力将使船体漂浮在水面。NGH船体302然后可以被运送到干船坞来装配NGH海船100。如果在干燥陆地上，NGH船体302可被运送到干船坞进行海船装配。或者，在干燥陆地上进行装配，而无需使用干船坞。
第614步，NGH海船100进行装配。根据需要，分别制造的船体部件被组装在一起。海船100可以是自航海船或可牵引船。根据海船是自航船还是可牵引船，可以在NGH船体302内安装可拆卸的驱动和导航系统、可拆卸结构，以及其它可拆卸设备、配件和组件。根据需求，可将船首106和船尾108(见图1)连接到NGH船体302上。
第616步，NGH海船100航行到其目的地(可能是再气化设备)。或者，NGH海船100可以航行到NGH贮藏库。根据情况，贮藏库可位于再气化设备处。
第618步，在可选步骤中，NGH船体302被储存在一个贮藏库中，以备再气化处理。在储存NGH船体302之前，在之前第614步海船100装配过程中被固定到船体的可拆卸系统与结构以及可拆除的设备、配件与组件将被拆卸。贮藏库可以在水下，其中NGH船体302可被浸入水中(如海水)，固态NGH304可通过之前第610步所述的增压法和(或)冷却法来保持其固体状态。根据需要，水下贮藏库可置于海床上。NGH船体302可通过抛锚固定或增加配重来固定到水下贮藏库内。或者，水下贮藏库可以由干燥的陆地贮藏库来替代。
第620步，NGH船体302可以在再气化设备中进行再气化。如从第618步起，船体可被从水下释放，漂浮在水面，然后被运送到再气化设备(如果水下贮藏库不在再气化设备处)。如从第616步起，在第618步中所述的拆卸过程可能在再气化设备中来实施。可采用已知技术进行再气化。
第622步，再气化过程中产生的并保存在外绝缘表层310内的天然气将被提取和配送。
第624步，一旦所有气体被排出，所有非NGH组件包括框架结构313和其它结构部件可以被拆除，结构部件(312、314A和314B)分别进行安置，以备运输。一些或者全部非NGH组件可以被重新运送到生产工厂，来制作新的NGH302和新的NGH海船100。可选择使用市售陆地和海洋运输工具进行运输。
根据本发明的实施例，现在引用图7，用于装配NGH容器船体与运输和储存NGH的NGH海船的NGH容器的典型制造方法流程图。技术人员将理解以下所展示和描述的典型方法在实践中所做的改良，其中包括一些步骤和(或)各种步骤顺序。为方便起见，本方法将参照图5A-5E中所示的本发明实施例进行说明，尽管技术人员很快就能理解本方法与其它本发明实施例的实践方法类似。
第700步，制备与固态NGH容器505形状相同的模具。或者制备与NGH容器507和509形状相同的模具。
第702步，隔离层511按照固态NGH容器505(还可选容器507和509)的轮廓置于模具内。容器511可以作为隔离层来容纳倒入模具内的NGH浆液，如以上步骤所述。
第705步，框架结构513和其它所需的结构部件在由隔离层511所密封的模具内装配。装配模具可浸入水中(例如海水)。或者，装配模具可部分浸入水中，或置于干燥地面上。
第706步，使用已知技术来制备NGH浆液。将添加物516添加入浆液。
第708步，包含添加物的NGH浆液被倒入模具内的隔离层511，倒入量根据NGH容器505(也可选容器507和509)内准备运输的NGH体积而定。
第710步，浆液被固化，制成固态NGH504，可使用已知技术来制造固态NGH504，可包括使用增压法和(或)冷却法。增压法包括使用增压设备和(或)浸入水中后使用水深压力，其范围包括但不限于0-100bar。冷却法包括使用冷却装置，冷却温度范围包括但不限于0°～﹣50°。NGH容器505(也可选容器507和509)可保持浸在水中，制成后储存在模具中，以备使用。或者，模具可以从水下去除，NGH容器可根据需求继续储存在水中。或者，NGH容器可置于干燥地面上，在模具内外均可。无论是浸入水中还是离开水，均可保持冷却。
第712步，NGH容器505(可选容器507和509)被释放，以备使用。如果浸入水中，在释放后，浮力将使容器漂浮在水面。NGH容器然后可以被运送到干船坞来装配NGH容器船体502和NGH海船200。如果在干燥陆地上，NGH容器505(可选容器507和509)可被运送到干船坞进行海船装配。根据情况，可不必在干船坞上进行装配。
第714步，NGH容器船体502和NGH海船200进行装配。海船200可以是自航海船或可牵引船。根据海船是自航船还是可牵引船，可以在装配后在NGH容器船体502内安装可拆卸的驱动和导航系统、可拆卸结构，以及其它可拆卸设备、配件和组件。NGH容器船体502可通过将NGH容器上下层叠或并排安放进行装配，并将层叠容器用表层510进行密封。根据需求，可将船首206和船尾208(见图2)连接到NGH容器船体502上。可采用业内已知的方法将NGH容器505(可选容器507和509)进行机械连接。
第716步，NGH海船200航行到其目的地(可能是再气化设备)。或者，NGH海船200可以航行到NGH贮藏库。根据情况，贮藏库可位于再气化设备处。
第718步，在可选步骤中，NGH容器505(也可选容器507和509)被储存在一个贮藏库中，以备再气化处理。在储存NGH容器之前，在之前第714步NGH船体502和海船200装配过程中被固定到船体的可拆卸系统与结构以及可拆除的设备、配件与组件将被拆卸。NGH容器船体502也可被拆卸，以便于单独使用每个容器。贮藏库可以在水下，其中NGH容器可被浸入水中(如海水)，固态NGH504可通过之前第710步所述的增压法和(或)冷却法来保持其固体状态。或者，水下贮藏库可以由干燥的陆地贮藏库来替代。根据需要，NGH容器船体502可不拆卸，所有NGH容器都储存在船体内。
第720步，NGH船体505(也可选容器507和509)可以在再气化设备中进行再气化。如从第718步起，容器(可选船体)可被从水下释放，漂浮在水面，然后被运送到再气化设备(如果水下贮藏库不在再气化设备处)。如从第716步起，在第718步中所述的拆卸过程可能在再气化设备中来实施。可采用已知技术进行再气化。
第722步，再气化过程中产生的并保存在外绝缘表层511内的天然气将被提取和配送。
第724步，一旦所有气体被排出，所有非NGH组件包括框架结构513和其它结构部件可以被拆除，结构部件(512、514A和514B)分别进行安置，以备船运。一些或者全部非NGH组件可以被重新运送到生产工厂，来制作新的NGH容器、新的NGH船体502和新的海船200。可选择使用市售陆地和海洋运输工具进行运输。
为进行阐述，本文在前面已对本发明实施例进行了说明与解释。本文无意详尽说明或以任何形式将本发明局限于以上说明。
任何之前所定义的并在权利要求中所使用的术语应根据此定义进行解释。
权利要求中的参考编号并非权利要求的一部分，仅为方便阅读而使用。不应以任何形式将这些参考编号解释为限制权利要求。

Claims (33)

1.一种用于运输天然气水合物(NGH)的海船，其包括：
一个由固态NGH所制成的船体；和
一个用于支撑上述船体的框架结构。
2.权利要求1中所述的海船，其中所述固态NGH包括添加物。
3.权利要求2中所述的海船，其中所述添加物包括沙子、粘土、木头、大麻和相变材料中的任意一种。
4.权利要求1中所述的海船，其进一步包括用于包裹所述船体外表面的密封层。
5.权利要求4中所述的海船，其中所述密封层具有疏水性。
6.权利要求4中所述的海船，其中所述密封层可隔绝气体与液体。
7.权利要求4中所述的海船，其中所述密封层可隔热。
8.权利要求1中所述的海船，其中所述船体由固态NGH整体制成。
9.权利要求1中所述的海船，其中所述船体由一些固态NGH部件组合制成。
10.权利要求1中所述的海船，其中所述船体由多个容器制成，其包括所述固态NGH。
11.权利要求9中所述的海船，其中所述框架结构包括在所述的多个容器中。
12.权利要求1中所述的海船，其中海船类型为自航船或可牵引船。
13.权利要求1中所述的海船，其中所述框架结构适用于运输在固态NGH内循环的冷却剂。
14.权利要求1中所述的海船，其中所述固态NGH为冰冻状态。
15.一种制造用于运输和储存天然气水合物(NGH)的海船的方法，其包括：
制造模具；
在所述模具上覆盖表层；
在所述模具内装配框架结构；
制备NGH浆液；和
将所述NGH浆液灌入所述模具。
16.权利要求13所述的方法，进一步包括将添加剂加入所述NGH浆液。
17.权利要求13所述的方法，其进一步包括固化所述NGH浆液。
18.权利要求15所述的方法，其包括将所述NGH浆液固化为海船船体的一部分。
19.权利要求15所述的方法，其包括将所述NGH浆液制成冷冻固块。
20.权利要求13所述的方法，其进一步包括将所述模具浸入水中。
21.权利要求13所述的方法，其进一步包括将所述固态NGH浸入水中进行储存。
22.权利要求13所述的方法，其进一步包括在固态NGH再气化后拆卸所述框架结构。
23.一种用于运输天然气水合物(NGH)的容器，其包括：
一个NGH固块；和
一个用于支撑所述固块的框架结构。
24.权利要求21所述的容器，其中所述的NGH固块包括添加物。
25.权利要求21所述的容器，其中所述的添加物包括沙子、粘土、木头、大麻和相变材料中的任意一种。
26.权利要求11中所述的容器，其进一步包括用于包裹所述NGH固块外表面的密封层。
27.权利要求24中所述的容器，其中所述密封层具有疏水性。
28.权利要求24中所述的容器，其中所述密封层可隔绝气体与液体。
29.权利要求24中所述的容器，其中所述密封层可隔热。
30.权利要求21中所述的容器，其中所述隔离层可在海船上运输。
31.权利要求21中所述的容器，其中所述容器适用于制造海船的船体。
32.权利要求21中所述的容器，其中所述容器可由商用陆地运输工具进行运输。
33.权利要求21中所述的容器，其中所述框架结构适用于运输在所述NGH固块内循环的冷却剂。
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