CN111527024A - 用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法 - Google Patents

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CN111527024A CN201880083963.9A CN201880083963A CN111527024A CN 111527024 A CN111527024 A CN 111527024A CN 201880083963 A CN201880083963 A CN 201880083963A CN 111527024 A CN111527024 A CN 111527024A
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boil
pressure
high pressure
heat exchanger
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曹斗现
安守敬
金泳铉
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Hanwha Ocean Co Ltd
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Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法，且更特定来说，涉及一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法，其中，即使液化气再气化系统中没有或有少量再气化气体待发送，也可再液化和重新收集蒸发气体。根据本发明的用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置是用于处理在液化气再气化系统中产生的蒸发气体的蒸发气体处理装置，蒸发气体处理装置包括：低压压缩机，用于在燃料消耗者所需的压力下压缩蒸发气体；高压压缩机，安设在低压压缩机的后端，与低压压缩机串联，以便在再气化气体消耗者所需的压力下压缩已由低压压缩机压缩的低压蒸发气体；低温热交换器，用于冷却由高压压缩机压缩的高压蒸发气体；减压装置，用于将已由低温热交换器冷却的高压蒸发气体的压力减小到用于存储液化气的液化气储罐的内压；以及液化气滚筒，用于分离由减压装置在减压过程中产生的闪蒸气体，其中将与液化气滚筒分离的液态再液化蒸发气体重新收集到液化气储罐中。

Description

用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法，且更特定来说，涉及一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法，其即使在液化气再气化系统中有少量或没有再气化气体待输送时，也可允许再液化和回收蒸发气体。
背景技术
通常，天然气在生产场所处在极低温下通过液化转化成液化天然气(liquefiednatural gas；LNG)之后，由LNG运输船以液态运输到遥远的目的地。LNG是通过将天然气冷却到约-163℃的极低温来获得的，且体积为气态天然气的体积的约1/600，因此适合于长距离海路运输。
由LNG运输船运输的LNG可在供应到岸上气体消耗者之前在陆地上或在海上再气化。适于将从海上LNG运输船接收到的LNG再气化且将再气化LNG供应到气体消耗者的船的实例包含LNG再气化船和浮式海上结构(在下文中统称为“LNG再气化船”)，例如LNG RV(LNGregasification vessel)，其为LNG运输船以及LNG FSRU(floating storage andregasification unit)。
一般来说，设置到LNG再气化船的再气化设施包含：高压泵(high pressurepump)，将存储在LNG储罐中的低压LNG压缩到气体消耗者所需的压力；以及汽化器(highpressure vaporizer)，通过使用例如海水(seawater)的加热介质(heating medium)加热到气体管道网(regas network)所需的温度来汽化压缩的LNG。经由气体管道网将通过高压泵和汽化器获得的再气化气体输送到气体消耗者(consumer)。
发明内容
技术问题
设置到LNG再气化船的LNG储罐在约-163℃的极低温下以液态存储LNG。因此，优选的是LNG储罐是绝热的，使得LNG可维持在液态下。然而，即使在LNG储罐是绝热的时，LNG也会因外部热以及类似物的侵入而自然汽化。当蒸发气体(boil-off gas；BOG)因LNG的自然汽化而持续产生时，LNG储罐的压力上升。
如果LNG储罐的压力过度上升，那么存在爆炸和类似的风险。因此，如果LNG储罐的压力超过预设值，那么安全阀开启以从LNG储罐排出蒸发气体。
在LNG再气化船中，使用LNG的冷热来再冷凝从LNG储罐排出的蒸发气体，且接着与待在供应到气体消耗者之前再气化的LNG一起供应到高压泵和汽化器。
这里，由于使用待再气化的LNG的冷热来再冷凝蒸发气体，所以可再冷凝的蒸发气体的量与待再气化的LNG的量成比例。也就是说，只有在待再气化的LNG的量足以允许再冷凝从LNG储罐排出的蒸发气体时，才可通过再冷凝来处理蒸发气体。
在LNG再气化船中，可将因待再气化的量减少或在再气化的中断期间产生的蒸发气体而未从LNG接收足够的冷热的未冷凝蒸发气体返回到LNG储罐。此外，可将超过LNG储罐接收蒸发气体的容量(由LNG储罐的可允许压力水平确定)的蒸发气体作为燃料供应到发动机。
然而，需要将超过LNG储罐的容量和发动机的燃料要求两者的蒸发气体发送到待燃烧的GCU(气体燃烧单元)或需要排放(venting)到空气。
然而，由于蒸发气体主要含有在构成LNG的组分当中具有最高沸点的甲烷，所以燃烧或排放蒸发气体是极大的经济损失。
已构想本发明的实施例以解决本领域中的这种问题，且本发明的一方面是提供一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法，其即使在待再气化的量不足以允许再冷凝蒸发气体时也允许再液化和回收蒸发气体而没有浪费。
技术解决方案
根据本发明的一个方面，提供一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置，所述装置包含：燃料压缩机，将蒸发气体压缩到燃料需求场所所需的压力；高压压缩机，与所述燃料压缩机串联安置在所述燃料压缩机下游，且将由所述燃料压缩机压缩的低压蒸发气体压缩到再气化气体需求场所所需的压力；低温热交换器，冷却由所述高压压缩机压缩的高压蒸发气体；减压单元，将由所述低温热交换器冷却的所述高压蒸发气体减压到液化气储罐的内部压力；以及液化气滚筒，分离在由所述减压单元减压期间产生的闪蒸气体，其中将由所述液化气滚筒分离的再液化蒸发气体返回到所述液化气储罐。
所述装置可进一步包含：膨胀机，膨胀和冷却待供应到所述低温热交换器的所述高压蒸发气体中的一些，其中所述低温热交换器可通过与由所述膨胀机膨胀和冷却的所述蒸发气体的热交换来冷却所述高压蒸发气体。
所述装置可进一步包含：高温热交换器，将待供应到所述低温热交换器的所述高压蒸发气体预冷却到所述膨胀机的入口温度，其中可将待从所述高温热交换器供应到所述低温热交换器的所述高压蒸发气体中的一些发送到所述膨胀机。
所述高温热交换器可通过与膨胀的蒸发气体的热交换来冷却待供应到所述低温热交换器和所述膨胀机的所述高压蒸发气体，所述膨胀的蒸发气体通过所述低温热交换器中的热交换加热且从所述低温热交换器排出。
所述装置可进一步包含：气体压缩机，将在所述低温热交换器中经历热交换且从所述低温热交换器排出的所述膨胀的蒸发气体压缩到由所述燃料压缩机压缩的所述蒸发气体的流的压力，其中由所述气体压缩机压缩的所述蒸发气体可与由所述燃料压缩机压缩的所述蒸发气体的所述流汇合。
所述气体压缩机可经由公共轴连接到所述膨胀机。
所述装置可进一步包含：气体冷却器，调节由所述气体压缩机压缩和加热的所述蒸发气体的温度。
由所述液化气滚筒分离的所述闪蒸气体可与待供应到所述低温热交换器的所述膨胀的蒸发气体的流汇合。
根据本发明的另一方面，提供一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的方法，所述方法包含：将蒸发气体压缩到燃料需求场所所需的低压；将低压蒸发气体压缩到再气化气体需求场所所需的高压；冷却高压蒸发气体；将冷却的高压蒸发气体减压到液化气储罐的内部压力；以及分离在所述冷却的高压蒸发气体的减压期间产生的闪蒸气体且将再液化蒸发气体返回到所述液化气储罐。
冷却所述高压蒸发气体可包含：在冷却所述高压蒸发气体之前膨胀和冷却所述高压蒸发气体中的一些；以及通过膨胀的和冷却的蒸发气体与所述高压蒸发气体之间的热交换来液化所述高压蒸发气体的至少部分。
所述方法可进一步包含：在所述膨胀的和冷却的蒸发气体与所述高压蒸发气体之间进行热交换之前，通过与在冷却所述高压蒸发气体时加热的膨胀的蒸发气体的热交换来预冷却所述高压蒸发气体。
预冷却所述高压蒸发气体可包含：将所述高压蒸发气体冷却到膨胀所述高压蒸发气体的膨胀机的入口温度。
可将在冷却所述高压蒸发气体时加热的所述膨胀的蒸发气体在与待由燃料压缩机压缩的蒸发气体的流汇合之前压缩到所述蒸发气体的所述流的压力。
可回收膨胀所述高压蒸发气体时的膨胀功作为压缩所述膨胀的蒸发气体时的压缩功。
分离的闪蒸气体可与与所述高压蒸发气体交换热的所述膨胀的蒸发气体的流汇合。
有利效果
在根据本发明的用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法中，即使在待再气化的液化气的量或燃料消耗不足以再冷凝蒸发气体时，也可再冷凝和回收蒸发气体而没有浪费，由此允许高效回收蒸发气体而没有浪费。
此外，根据本发明，通过高效处理蒸发气体，液化气储罐的内部压力可在安全操作范围内保持恒定，同时减少丢弃的LNG的量。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置的示意图。
具体实施方式
本发明的上文以及其它方面、特征以及优点将从结合附图对以下实施例的详细描述变得显而易见。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。应注意，在整个说明书和附图中，相似组件将由相似附图标号标示。应理解，本发明可以不同方式体现且不限于以下实施例。
如本文中所使用，“液化气”可指可通过在低温下液化而以液体形式运输的气体，例如液化石化气，例如LNG(Liquefied Natural Gas)、LEG(liquefied ethane gas)、LPG(liquefied petroleum gas)、液化乙烯气(Liquefied Ethylene Gas)以及液化丙烯气(Liquefied Propylene Gas)。此外，“液化气”也可指呈液态的气体，例如液化二氧化碳、液化氢气以及液化氨气。然而，在以下实施例中，将使用为典型液化气LNG作为实例来描述本发明。
虽然LNG主要含有甲烷且进一步含有乙烷、丙烷、丁烷以及类似物，但其组成可取决于生产地点而变化。
此外，在本发明的一个实施例中，LNG再气化船可包含具有LNG再气化设施以再气化LNG且将其供应到气体消耗者的任何船，包含自推式船(例如LNG RV(regasificationvessel))和浮式海上结构(例如LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit))。另外，LNG再气化船可包含浮式存储发电厂(Floating,Storage,Power Plant；FSPP)，所述浮式存储发电厂使用再气化气体作为燃料产生电力且将产生的电力供应到岸上功率消耗者，同时再气化且将其供应到气体消耗者。
然而，根据以下实施例的用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置和方法将描述为应用于例如具有再气化系统的LNG FSRU或具有再气化系统和发电系统两者的LNGFSPP的船。
此外，根据本发明的一个实施例的船在海上再气化LNG以经由管道网将再气化(regas)气供应到岸上气体消耗者，且还使用LNG作为燃料产生电力以将产生的电力供应到岸上功率消耗者。
虽然根据本发明的一个实施例的用于处理LNG系统中的蒸发气体的装置和方法将描述为应用于船，但应理解，用于处理蒸发气体的装置和方法还可应用于岸上设施。
图1是根据本发明的一个实施例的LNG再气化系统的示意图。现在，将参考图1描述根据本发明的一个实施例的用于处理LNG再气化系统中的蒸发气体的装置和方法。
参考图1，根据这一实施例的用于处理LNG再气化系统中的蒸发气体的装置包含：燃料压缩机(600)，将蒸发气体压缩到燃料需求场所所需的压力；高压压缩机(700)，将蒸发气体压缩到再气化气体需求场所所需的压力；膨胀机(420)，膨胀由高压压缩机(700)压缩的高压蒸发气体；以及低温热交换器(200)，使用通过由膨胀机(420)膨胀来冷却的蒸发气体的冷热来液化高压蒸发气体。
虽然图1中未绘示，但这一实施例所应用于的LNG FSRU或LNG FSPP包含LNG再气化系统。LNG再气化系统可包含：LNG储罐(未绘示)；高压泵(未绘示)，将待再气化的LNG压缩到再气化气体需求场所所需的压力；以及汽化器(未绘示)，汽化压缩的LNG且将汽化的LNG供应到再气化气体需求场所。
存储在LNG储罐中的LNG由高压泵压缩到再气化气体需求场所所需的压力，由汽化器汽化，且供应到再气化气体需求场所。
LNG储罐在约-163℃的极低温和约0.5bar到1.1bar的压力下存储LNG。也就是说，LNG储罐优选地是绝热的，使得LNG可以恒定液态存储。
然而，即使在LNG储罐是绝热的时，LNG也会因外部热侵入到LNG储罐中而自然汽化，由此产生蒸发气体(Boil-Off Gas；BOG)。因此，LNG储罐可设计成承受由在LNG储罐中产生的蒸发气体所导致的压升，直到到达预设压力为止。此外，LNG储罐可设计成使得当储罐的内部压力超过预设压力时，安全阀开启以从LNG储罐排出蒸发气体。
根据这一实施例的蒸发气体管线(BL)使LNG储罐连接到燃料压缩机(600)，使得通过蒸发气体线(BL)将从LNG储罐排出的蒸发气体供应到燃料压缩机(600)。
燃料压缩机(600)将通过蒸发气体管线(BL)输送的蒸发气体压缩到燃料需求场所所需的低压。
在这一实施例中，燃料需求场所可以是使用压缩到低压的蒸发气体作为燃料来发电的发电发动机(双燃料柴油电动(dual fuel diesel electric；DFDE)发动机)。发电发动机可以是例如DFDG(dual fuel diesel generator；)。DFDG是连接到发动机轴的发电机且使用4-冲程(4-stroke)循环。
此外，DFDE发动机使用奥托循环(Otto cycle)，其中在约2bar到约8bar巴或约6.5bar的压力下的低压天然气喷射到燃烧空气入口中且接着由向上移动的活塞压缩。
也就是说，根据这一实施例的燃料压缩机(600)将蒸发气体压缩到约2bar到8bar或约5bar到6.5bar的压力。由燃料压缩机(600)压缩的蒸发气体将在下文中称为“低压蒸发气体”。
参考图1，根据这一实施例的燃料压缩机(600)可以是包含两个压缩单元(例如第一燃料压缩单元(610)和第二燃料压缩单元(620))以在两个级中将蒸发气体压缩到低压的两级压缩机。虽然在这一实施例中将燃料压缩机(600)描述为两级压缩机，但应理解，本发明不限于此。
此外，第一燃料压缩单元(610)和第二燃料压缩单元(620)可经由公共轴(shaft)彼此连接。
根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：第一冷却器(630)，安置在燃料压缩机(600)下游以冷却通过由第一燃料压缩单元(610)和第二燃料压缩单元(620)压缩来加热的低压蒸发气体。
虽然在图1中将第一冷却器(630)绘示为安置在第二燃料压缩单元(620)下游，但应理解，本发明不限于此且第一冷却器可安置在第一燃料压缩单元(610)下游和第二燃料压缩单元(620)下游两者。
根据这一实施例的第一冷却器(630)可以是通过与冷却水、海水或类似物的热交换来冷却低压蒸发气体的海水冷却器，或可以是通过与空气的热交换来冷却低压蒸发气体的常压冷却器。
第一冷却器(630)可将低压蒸发气体冷却到燃料需求场所所需的温度或下文所描述的高压压缩机(700)的入口温度。
根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：燃料供应管线(EL)，安置在第一冷却器(630)下游以连接到燃料需求场所；以及高压气体管线(HL)，安置在第一冷却器(630)下游以连接到高压压缩机(700)。
也就是说，由燃料压缩机(600)压缩且由第一冷却器(630)冷却的低压蒸发气体通过燃料供应管线(EL)输送到燃料需求场所或通过高压气体管线(HL)输送到高压压缩机(700)。
发送到燃料供应管线(EL)或高压气体管线(HL)的低压蒸发气体的流动速率可由控制器(未绘示)控制。举例来说，控制器可进行控制，使得首先将对应于燃料需求场所的燃料要求(也就是发电发动机的负载相关燃料要求)的低压蒸发气体中的一些发送到燃料供应管线(EL)，且将在供应到燃料需求场所之后剩余的其它低压蒸发气体发送到高压气体管线(HL)。
根据这一实施例的高压气体管线(HL)可使燃料压缩机(600)连接到高压压缩机(700)，且根据这一实施例的燃料压缩机(600)和高压压缩机(700)可经由高压气体管线(HL)彼此串联连接。也就是说，通过高压气体管线(HL)将由燃料压缩机(600)压缩的低压蒸发气体的全部或一部分供应到高压压缩机(700)。
高压压缩机(700)将低压蒸发气体压缩到输送压力，也就是再气化气体需求场所所需的压力。这里，再气化气体需求场所可以是岸上气体终端，且在这一实施例中，再气化气体需求场所所需的再气化气体的压力可在约50barg到约100barg范围内。
也就是说，高压压缩机(700)将低压蒸发气体压缩到约50barg到100barg的压力。由高压压缩机(700)压缩的蒸发气体将在下文中称为“高压蒸发气体”。
高压压缩机(700)经由再气化气体输送管线(SL)连接到再气化气体需求场所，使得可通过再气化气体输送管线(SL)将由高压压缩机(700)压缩的高压蒸发气体与由汽化器汽化的再气化气体一起供应到岸上气体终端。再气化气体输送管线(SL)还可连接到LNG再气化系统的汽化器。
参考图1，根据这一实施例的高压压缩机(700)可以是包含三个压缩单元(例如第一高压压缩单元(710)、第二高压压缩单元(730)以及第三高压压缩单元(750))以在三个级中压缩低压蒸发气体的三级压缩机。虽然在这一实施例中将高压压缩机(700)描述为三级压缩机，但应理解，本发明不限于此。
此外，第一高压压缩单元(710)、第二高压压缩单元(730)以及第三高压压缩单元(750)可经由公共轴(shaft)彼此连接。
根据这一实施例，冷却器可安置在高压压缩机(700)的压缩单元中的每一个的下游。也就是说，根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：第二冷却器(720)，安置在第一高压压缩单元(710)下游以冷却待从第一高压压缩单元(710)供应到第二高压压缩单元(730)的蒸发气体；第三冷却器(740)，安置在第二高压压缩单元(730)下游以冷却待从第二高压压缩单元(730)供应到第三高压压缩单元(750)的蒸发气体；以及第四冷却器(760)，安置在第三高压压缩单元(750)下游以冷却从第三高压压缩单元(750)排出的蒸发气体。
根据这一实施例的第二冷却器(720)、第三冷却器(740)以及第四冷却器(760)中的每一个可以是通过与冷却水、海水或类似物的热交换来冷却高压蒸发气体的海水冷却器，或可以是通过与空气的热交换来冷却高压蒸发气体的常压冷却器。
根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：再液化管线(RL)，从使高压压缩机(700)连接到再气化气体需求场所的再气化气体输送管线(SL)分支，且连接到低温热交换器(200)。
也就是说，在由高压压缩机(700)压缩的高压蒸发气体当中，通过再液化管线(RL)将在供应到再气化气体需求场所之后剩余的高压蒸发气体的一部分输送到低温热交换器(200)以再液化和回收。
此外，根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：减压阀(800)，将由低温热交换器(200)冷却的高压蒸发气体减压；以及液化气滚筒(100)，通过从减压的蒸发气体中分离在由减压阀(800)减压期间产生的闪蒸气体来进行气液分离。
由低温热交换器(200)冷却的高压蒸发气体由减压阀(800)减压，且接着通过液化气滚筒(100)经历气液分离以允许以液态回收再液化蒸发气体。
可将已由液化气滚筒(100)从中分离闪蒸气体的再液化蒸发气体返回到LNG储罐。因此，减压阀(800)可将高压蒸发气体减压到LNG储罐的内部压力，使得可将再液化蒸发气体返回到LNG储罐。
根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：闪蒸气体管线(FL)，使液化气滚筒(100)连接到低温热交换器(200)的低温入口。通过闪蒸气体管线(FL)将由液化气滚筒(100)分离的气态闪蒸气体供应到低温热交换器(200)。
由液化气滚筒(100)分离的气态闪蒸气体可用作冷却通过低温热交换器(200)的高温入口引入到低温热交换器(200)中的高压蒸发气体的制冷剂。
根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：膨胀管线(PL)，从低温热交换器(200)上游的再液化管线(RL)分支，且连接到膨胀机(420)。
也就是说，可通过膨胀管线(PL)将待通过再液化管线(RL)从高压压缩机(700)供应到低温热交换器(200)的高压蒸发气体中的一些供应到膨胀机(420)。
此外，膨胀管线(PL)可连接在膨胀机(420)的出口与闪蒸气体管线(FL)之间。也就是说，由膨胀机(420)膨胀的蒸发气体可与待通过闪蒸气体管线(FL)引入到低温热交换器(200)中的闪蒸气体的流汇合。
蒸发气体在由膨胀机(420)膨胀时冷却的。因此，根据这一实施例，膨胀的蒸发气体可用作冷却低温热交换器(200)中的高压蒸发气体的制冷剂。
如本文中所使用，“冷却”包含蒸发气体的液化、冷凝以及过冷。举例来说，高压蒸发气体可以液态、气态或气液混合态引入到低温热交换器(200)中，且可通过低温热交换器(200)中的热交换来液化或过冷。
在根据这一实施例的低温热交换器(200)中，高压蒸发气体与闪蒸气体和膨胀的蒸发气体的混合物交换热，使得冷却高压蒸发气体且加热混合物。
根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：高温热交换器(300)，安置在膨胀管线(PL)从再液化管线(RL)分支的点的上游且预冷却待引入到低温热交换器(200)中的高压蒸发气体。
根据这一实施例的高温热交换器(300)可将高压蒸发气体冷却到膨胀机(420)的入口温度。
将由高温热交换器(300)预冷却的高压蒸发气体中的一些供应到膨胀机(420)，且将在供应到膨胀机(420)之后剩余的其它高压蒸发气体供应到低温热交换器(200)以冷却。
在高温热交换器(300)中，待供应到低温热交换器(200)和膨胀机(420)的高压蒸发气体与在用来冷却高压蒸发气体之后从低温热交换器(200)排出的混合物的流交换热，使得冷却高压蒸发气体且加热混合物。
由高温热交换器(300)冷却的高压蒸发气体分开且供应到低温热交换器(200)和膨胀机(420)。
根据这一实施例，闪蒸气体管线(FL)连接在液化气滚筒(100)、低温热交换器(200)、高温热交换器(300)以及燃料压缩机(600)之间。
由高温热交换器(300)加热的混合物的流通过闪蒸气体管线(FL)与待由燃料压缩机(600)压缩的低压蒸发气体的流汇合。
也就是说，将用作冷却低温热交换器(200)和高温热交换器(300)中的高压蒸发气体的制冷剂的混合物的流回收到燃料压缩机(600)以压缩到低压。
以这一方式，根据这一实施例，彻底回收产生的蒸发气体而没有任何浪费，由此允许高效处理蒸发气体。
在图1中，将闪蒸气体管线(FL)绘示为接合在燃料压缩机(600)的第二燃料压缩单元(620)上游。也就是说，根据这一实施例，用作低温热交换器(200)和高温热交换器(300)中的制冷剂的混合物的流与待引入到第二燃料压缩单元(620)中的蒸发气体的流汇合。然而，应理解，本发明不限于此。举例来说，闪蒸气体管线(FL)可在燃料压缩机(600)上游的点处与蒸发气体管线(BL)接合，在所述点处，所压缩的蒸发气体的流具有与通过闪蒸气体管线(FL)的混合物的流最类似的压力。
在这一实施例中，混合物的流将描述为与第二燃料压缩单元(620)上游的蒸发气体的流汇合。
此外，根据这一实施例的用于处理蒸发气体的装置可进一步包含：气体压缩机(410)，将待通过闪蒸气体管线(FL)引入到蒸发气体管线(BL)中的混合物的流压缩到待引入到第二燃料压缩单元(620)中的蒸发气体的压力；以及气体冷却器(500)，调节由气体压缩机(410)压缩的混合物的流的温度。
根据这一实施例的气体压缩机(410)可经由公共轴连接到膨胀机(420)。也就是说，回收膨胀机(420)中的膨胀功作为气体压缩机(410)中的压缩功。在这一实施例中，将气体压缩机(410)和膨胀机(420)描述为经由公共轴彼此结合使用以形成压缩膨胀机(400)，如图1中所绘示。
接下来，将参考图1描述上文所阐述的用于处理LNG再气化系统中的蒸发气体的装置的工作原理。
在这一实施例中，假定通过蒸发气体管线(BL)引入到燃料压缩机(600)中的蒸发气体具有约2.3ton/hr的流动速率、约0barg的压力，且温度是约-120℃。然而，应理解，本发明不限于此，且在这一实施例中所描述的工艺条件(例如流体的流动速率、压力以及温度)可取决于再气化气体的输送压力或LNG的组成而改变。
首先，将通过蒸发气体管线(BL)引入到燃料压缩机(600)中的蒸发气体由第一燃料压缩单元(610)压缩到约2.2barg，且在压缩的同时加热到-27.1℃。
通过蒸发气体管线(BL)将由第一燃料压缩单元(610)压缩的蒸发气体引入到第二燃料压缩单元(620)中。这里，通过闪蒸气体管线(FL)，用作低温热交换器(200)和高温热交换器(300)中的制冷剂的混合物的流与由第一燃料压缩单元(610)压缩的蒸发气体的流汇合。通过闪蒸气体管线(FL)的混合物的流可具有约6.9ton/hr的流动速率、约2.2barg的压力以及约43℃的温度。
进入第二燃料压缩单元(620)的蒸发气体的净流(也就是由第一燃料压缩单元(610)压缩的蒸发气体与通过闪蒸气体管线(FL)输送的混合物的混合流)具有约9.5ton/hr的流动速率、约2.2barg的压力以及约23.3℃的温度。
在第二燃料压缩单元(620)中，将蒸发气体的流压缩到约5.5barg。将由第二燃料压缩单元(620)压缩的低压蒸发气体中的一些供应到燃料需求场所，且将其它低压蒸发气体引入到高压压缩机(700)中。
在这一实施例中，假定发送到燃料供应管线(EL)以供应到燃料需求场所的低压蒸发气体具有约0.7ton/hr的流动速率，且发送到高压气体管线(HL)以引入到高压压缩机(700)中的低压蒸发气体具有约8.8ton/hr的流动速率。发送到高压气体管线(HL)以引入到高压压缩机(700)中的低压蒸发气体的流动速率对应于约10MMSCFD(million standardcubic feet per day)。
引入到高压压缩机中的蒸发气体由第一高压压缩单元(710)压缩到约15.5barg，由第二高压压缩单元(730)压缩到约40barg，且由第三高压压缩单元(750)压缩到约100barg。
通过再气化气体输送管线(SL)将由高压压缩机(700)压缩到100barg的高压蒸发气体中的一些供应到再气化气体需求场所，且将其它高压蒸发气体发送到再液化管线(RL)。
在本实施例中，将参考情况来描述蒸发气体处理方法，在所述情况下，由于未进行再气化，也就是不存在再气化气体需求场所的再气化气体需求，或再气化气体需求场所的再气化气体需求低，所以再气化气体需求场所的再气化气体需求可由从汽化器供应的再气化气体满足。
换句话说，在这一实施例中，假定由高压压缩机(700)压缩的高压蒸发气体在未发送到再气化气体输送管线(SL)的情况下全部发送到再液化管线(RL)。
通过再液化管线(RL)将由高压压缩机(700)压缩且具有100barg、约43℃以及8.8ton/hr(10MMSCFD)的高压蒸发气体供应到高温热交换器(300)。在高温热交换器(300)中，将高压蒸发气体冷却到约25℃。
通过膨胀管线(PL)将由高温热交换器(300)冷却的高压蒸发气体中的一些发送到膨胀机(420)，且膨胀机(420)通过再液化管线(RL)将剩余的其它高压蒸发气体供应到低温热交换器(200)。
在这一实施例中，假定由高温热交换器(300)冷却且具有约8.8ton/hr的流动速率的高压蒸发气体在6.5ton/hr的流动速率下分配到膨胀管线(PL)且在约2.3ton/hr的流动速率下分配到低温热交换器(200)。
在低温热交换器(200)中，将具有约2.3ton/hr的流动速率和-25℃的温度的高压蒸发气体冷却(液化)到约-157℃。
由低温热交换器(200)冷却的高压蒸发气体由减压阀(800)减压到约0.5barg，且在减压的同时冷却到约-168.1℃。
穿过减压阀(800)且具有约0.5barg、-168.1℃以及2.3ton/hr的再液化蒸发气体供应到液化气滚筒(100)，且接着在返回到LNG储罐之前在液化气滚筒(100)中经历气液分离。
根据这一实施例，已由液化气滚筒(100)从中分离具有约0.4ton/hr的流动速率的闪蒸气体的呈液态的再液化蒸发气体在约1.9ton/hr的流动速率下返回到LNG储罐。
通过闪蒸气体管线(FL)将由液化气滚筒(100)分离且具有约0.4ton/hr、0.5barg以及-168.1℃的气态闪蒸气体供应到低温热交换器(200)以从中回收冷热。
这里，待供应到低温热交换器(200)的闪蒸气体的流与由膨胀机(420)膨胀的蒸发气体的流汇合。
如上文所描述，将具有约6.5ton/hr、100barg以及-25℃的高压蒸发气体引入到膨胀机(420)中。高压蒸发气体由膨胀机(420)膨胀到约0.5barg，且在膨胀的同时冷却到-158.6℃。
将由膨胀机(420)膨胀且具有约6.5ton/hr、0.5barg以及-158.6℃的蒸发气体与由液化气滚筒(100)分离且具有0.4ton/hr、0.5barg以及-168.1℃的闪蒸气体的混合物的流作为制冷剂供应到低温热交换器(200)，其中混合物的流具有约6.9ton/hr、0.5barg以及-159℃。
在冷却低温热交换器(200)中的高压蒸发气体时将混合物的流加热到约-90.7℃。
将在冷却低温热交换器(200)中的高压蒸发气体时加热的混合物的流作为制冷剂供应到高温热交换器(300)。
在冷却高温热交换器(300)中的高压蒸发气体时将混合物的流加热到约40.0℃。
在冷却高温热交换器(300)中的高压蒸发气体时加热的混合物的流由气体压缩机(410)压缩到约2.2barg，且接着在与待供应到第二燃料压缩单元(620)的蒸发气体的流汇合之前由第五冷却器(500)调整到约43℃。
如上文所描述，根据本发明，使用通过使蒸发气体自身膨胀来回收的冷热来液化在LNG再气化系统中产生的蒸发气体，而不是通过使用待再气化的LNG的冷热冷凝蒸发气体来回收，由此可再液化和回收所有蒸发气体而不管再气化气体的流动速率或燃料消耗如何。
虽然本文中已描述一些实施例，但应理解，这些实施例仅出于说明示出提供且并不以任何方式解释为限制本发明，且本领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改、改变、更改以及等效实施例。本发明的范围应由随附权利要求和其等效物限定。

Claims (15)

1.一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的装置，所述装置包括：
燃料压缩机，将蒸发气体压缩到燃料需求场所所需的压力；
高压压缩机，与所述燃料压缩机串联安置在所述燃料压缩机下游，且将由所述燃料压缩机压缩的低压蒸发气体压缩到再气化气体需求场所所需的压力；
低温热交换器，冷却由所述高压压缩机压缩的高压蒸发气体；
减压单元，将由所述低温热交换器冷却的所述高压蒸发气体减压到液化气储罐的内部压力；以及
液化气滚筒，分离在由所述减压单元减压期间产生的闪蒸气体，
其中将由所述液化气滚筒分离的再液化蒸发气体返回到所述液化气储罐。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
膨胀机，膨胀和冷却待供应到所述低温热交换器的所述高压蒸发气体中的一些，
其中所述低温热交换器通过与由所述膨胀机膨胀和冷却的所述蒸发气体的热交换来冷却所述高压蒸发气体。
3.根据权利要求2所述的装置，进一步包括：
高温热交换器，将待供应到所述低温热交换器的所述高压蒸发气体预冷却到所述膨胀机的入口温度，
其中将待从所述高温热交换器供应到所述低温热交换器的所述高压蒸发气体中的一些发送到所述膨胀机。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述高温热交换器通过与膨胀的蒸发气体的热交换来冷却待供应到所述低温热交换器和所述膨胀机的所述高压蒸发气体，所述膨胀的蒸发气体通过所述低温热交换器中的热交换加热且从所述低温热交换器排出。
5.根据权利要求3所述的装置，进一步包括：
气体压缩机，将在所述低温热交换器中经历热交换且从所述低温热交换器排出的膨胀的所述蒸发气体压缩到由所述燃料压缩机压缩的所述蒸发气体的流的压力，
其中由所述气体压缩机压缩的所述蒸发气体与由所述燃料压缩机压缩的所述蒸发气体的所述流汇合。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述气体压缩机经由公共轴连接到所述膨胀机。
7.根据权利要求5所述的装置，进一步包括：
气体冷却器，调节由所述气体压缩机压缩和加热的所述蒸发气体的温度。
8.根据权利要求3所述的装置，其中由所述液化气滚筒分离的所述闪蒸气体与待供应到所述低温热交换器的膨胀的所述蒸发气体的流汇合。
9.一种用于处理液化气再气化系统中的蒸发气体的方法，包括：
将蒸发气体压缩到燃料需求场所所需的低压，
将低压蒸发气体压缩到再气化气体需求场所所需的高压，
冷却高压蒸发气体，
将冷却的高压蒸发气体减压到液化气储罐的内部压力；以及
分离在所述冷却的高压蒸发气体的减压期间产生的闪蒸气体且将再液化蒸发气体返回到所述液化气储罐。
10.根据权利要求9所述的方法，其中冷却所述高压蒸发气体包括：
在冷却所述高压蒸发气体之前膨胀和冷却所述高压蒸发气体中的一些；以及
通过膨胀的和冷却的蒸发气体与所述高压蒸发气体之间的热交换来液化所述高压蒸发气体的至少部分。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
在所述膨胀的和冷却的蒸发气体与所述高压蒸发气体之间进行热交换之前，通过与在冷却所述高压蒸发气体时加热的膨胀的蒸发气体的热交换来预冷却所述高压蒸发气体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中预冷却所述高压蒸发气体包括：
将所述高压蒸发气体冷却到膨胀所述高压蒸发气体的膨胀机的入口温度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中将在冷却所述高压蒸发气体时加热的所述膨胀的蒸发气体在与待由燃料压缩机压缩的蒸发气体的流汇合之前压缩到所述蒸发气体的所述流的压力。
14.根据权利要求13所述的方法，其中回收膨胀所述高压蒸发气体时的膨胀功作为压缩所述膨胀的蒸发气体时的压缩功。
15.根据权利要求11所述的方法，其中分离的闪蒸气体与与所述高压蒸发气体交换热的所述膨胀的蒸发气体的流汇合。
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