NO328408B1

NO328408B1 - Anordning, system og fremgangsmate for regasifisering av LNG

Info

Publication number: NO328408B1
Application number: NO20065472A
Authority: NO
Inventors: Roy Inge Sorensen; Ellen Marie Kvam
Original assignee: Moss Maritime As
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2010-02-15
Also published as: KR20090096708A; WO2008066390A1; US20100154440A1; NO20065472L; JP2010511127A; EP2097668A1

Abstract

En anordning for anvendelse i et LNG regassifiseringssystem omfattende en sugetank hvori nevnte sugetank er seksjonert ved en eller flere skilleplater hvori nevnte skilleplater er gjennomhullet. Søknaden angår videre et system og en prosess for anvendelse i regassifisering av LNG.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår et system for regassifisering av Liquefied Natural Gas, (LNG), og en anordning for bruk i nevnte system samt en fremgangsmåte for regassifisering av LNG. Systemet er anvendelig både i landbaserte anlegg og i offshoreanlegg.

Vanligvis blir naturgass produsert fra oljefelter og naturgassfelter. Transportering av naturgass fra produksjonsfeltene til konsumpsjonsstedet er en hovedutfordring i anvendelsen av naturgass. Rørledninger fra produksjonsfeltene til sluttbrukeren er en transportrute, men er ikke alltid praktisk og kostnadseffektiv. En måte å transportere naturgass når rørledninger fra produksjonsfelter ikke er tilgjengelig er som LNG i en beholder tilpasset for slik transport, f.eks. kryogentankere. Transportering av naturgass som LNG krever at LNGen blir regassifisert før konsumpsjon av sluttbrukeren. Regassifisering finner vanligvis sted ved LNG mottaks- og regassifiseringsterminaler som finnes på land så vel som offshore.

I nåværende regassifisering terminaler blir LNG oppvarmet til rørledningsspesifikasjoner, typisk 0-20°C og 2-200 bar, i fordampere. Hvilken som helst fordamper kan bli brukt så lenge som de effektivt regassifiserer LNG ved varmeveksling med et egnet varmevekslingsmedium.

Eksempler på regassifiseringssystemer kan bli funnet i f.eks. WO-A1-2004/031644, WO-A2-2006/066015, U.S. patent 6,298,671 og U.S. patent 6,598,408.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anordning for bruk i et LNG regassifiseringssystem omfattende en LNG lagringstank (2) som forsyner en sugetank (4) med LNG, en dekkgasskilde (9) som forsyner sugetanken med dekkgass, en boosterpumpe (5) og en fordamper (6), der nevnte sugetank er seksjonert ved en eller flere skilleplater hvori nevnte skilleplater er gjennomhullet.

Oppfinnelsen omfatter videre et system for regassifisering av LNG omfattende en LNG lagringstank (2) inneholdende en pumpe(l) som forsyner en sugetank (4) med LNG, en dekkgass kilde (9) som forsyner dekkgass til toppen av sugetanken, en booster pumpe (5) og en fordamper (6), der nevnte sugetank (4) er seksjonert med en elle flere skilleplater hvori nevnte skilleplater er gjennomhullet.

En fremgangsmåte for regassifisering av LNG er også omfattet av oppfinnelsen, og omfatter følgende trinn:

a) LNG blir pumpet fra en LNG lagringstank (2) til en sugetank (4)

b) nevnte sugetank (4) er seksjonert ved en eller flere skilleplater (3) og en ikke-kondenserbar gass blir tilsatt ved toppen av nevnte sugetank for å opprettholde trykk,

c) en booster pumpe øker trykket til leveringsnivå

d) en fordamper hvori LNGen blir overført til naturgass ved nevnte forhøyede trykk,

og

e) naturgass ved konvensjonell temperatur og trykk blir levert til rørledning.

I den foreliggende oppfinnelsen kan en boosterpumpe sugetank (BPSD) bli installert

som en del av et regassifiseringsanlegg. BPSDen installeres mellom lagertank pumpen og boosterpumpen for å virke som et buffer volum for normal strømningsendring, uventede nedstegninger og for å virke som varme avløp for boosterpumpen under oppstart.

En basis produkt prosesstrøm involverer overføring av LNG fra lagertanker (2) til boosterpumper (5) og fordampere (6). Boosterpumpene øker trykket til nivået i gassdistribusjonsnettverket og fordamperne overfører LNG til naturgass ved det forhøyede trykket. Fremgangsmåten, som forenklet er vist i figur 1, omfatter også en boosterpumpe sugetank (4). LNG blir tilført til boosterpumpe sugetanken (4) fra pumpene (1) i lagertanken (2) og LNG nivået i sugetanken (4) blir holdt konstant ved å kontrollere tilførselsstrømmen fra pumpen (1). Trykket i BPSDen vil være en funksjon av strømmen til boosterpumpen og trykkøkningen gitt av pumpen i lagertanken. Ved normale strømningshastigheter vil trykkøkningen av lagertank pumpen gi et trykk mellom 2-8 bar i BPSDen. På grunn av trykket vil LNGen i BPSDen bli underkjølt og det vil ikke være noen dampfase som vil være i likevekt med væskefasen av LNGen. Følgelig vil trykket i BPSDen tendere til å synke inntil likevekt mellom væske og damp fase er oppnådd, dersom ingen mottiltak blir foretatt. For å opprettholde trykket i BPSDen blir en dekkgass introdusert på toppen av tanken. Dekkgassen er typisk en ikke-kondenserbar gass slik som nitrogen, men kan også være naturgassdamp tatt fra en forbindelse nedstrøms fordamperen.

Beregninger viser at når nitrogen (N2) blir brukt som dekkgass kreves det store mengder N2 for å opprettholde trykket i BPSDen når likevekt mellom gass/damp fasen og væskefasen er antatt ved hvilket som helst punkt i BPSDen. Dette vil kreve installasjon av en N2 generator med høy kapasitet for å levere tilstrekkelige mengder av N2. Videre kan det ikke være ønskelig å forurense naturgassen som leveres med store mengder av N2.

Absorpsjonshastigheten for N2 inni LNGen er avhengig av flere parametere, og med blandingen av den flytende fasen inni BPSDen som en viktig faktor. På grunn av strømningen av LNG gjennom BPSDen vil denne blandingen vanligvis være omfattende. Ifølge den foreliggende oppfinnelsen, er skilleplate(r) med relativt små åpning(er) plassert en avstand DL under den frie overflaten for vesentlig å redusere denne blandingen og forbruket av dekkgass.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en anordning som reduserer forbruket av dekkgassen. Anordningen består av en eller flere horisontale skilleplater (3) installert i BPSDen (4) under det normale væskenivået. Hver skilleplate (3) er utstyrt med en eller flere åpninger. Der mer enn en horisontal skilleplate er arrangert, ligger åpningene i to nabo skilleplater ikke direkte overfor hverandre. Åpningen(e) i skilleplaten(e) sikrer trykk kommunikasjon mellom dekkgassrommet og den underkjølte LNGen i BPSDen (4). Likevekt mellom gass/damp fasen og den flytende fasen er avgrenset til et begrenset volum over skilleplaten(e) til BPSDen (4) heller enn hele BPSD volumet. På denne måten blir et likevektstrykk opprettholdt samtidig med at diffusjonen av dekkgass inni den underkjølte LNGen blir signifikant redusert.

Åpningen(e) i den øverste skilleplaten kan eventuelt være utstyrt med en hette(r) som har en størrelse større enn åpningen(e) i skilleplaten.

Dekkgass forbruk er i grunnen bestemt av størrelsen på skilleplateåpningen, væske diffusjonskoeffisienten og avstanden fra skilleplaten opp til væskeoverflaten. Det mattematiske uttrykket for dekkgassforbruket er gitt som følger:

Der

Mo1F1own2 er den molare strømmen av N2 gjennom BPSDen (kmol/s)

AreaHoie er arealet av åpningen i skilleplaten (m<2>)

Deffi2,N2 er den "effektive" diffusjonskoeffisienten for N2 i væsken fra den frie

overflaten til skilleplaten (m<2>/s)

Ci,N2 er den molare tettheten av N2 i væsken ved den frie overflaten

(kmol/m<3>)

DL er avstanden fra den frie overflaten til skilleplaten (m)

Qlng er den volumetriske strømmen av LNG gjennom BPSDen (m /s)

Når det anvendes en åpning i skilleplaten lik 1/56 av arealet av tanken vil den typiske reduksjonsfaktoren for dekkgassforbruket være mellom 50 til 100 ganger forbruket uten skilleplaten.

Kort beskrivelse av figurene;

Figur 1 viser en forenklet presentasjon av en regassifiseringsfremgangsmåte. Pumpe (1), LNG lagringstank (2), skilleplate (3), sugetank (4), booster pumpe (5), fordamper (6), rørledning - gass til sluttbruker (7), trykkavlastning (8), dekkgass

(9), booster pumpe resirkulasjonsrør (10).

Figur 2 viser en sugetank (4) med ulike skilleplate arrangementer (3).

Figur 3A viser et hette (11) arrangement over åpningen av den øverste skilleplaten (3).

Figur 3B viser snittet A-A

Figur 3C viser snittet A-A sett ovenfra, hetten (11) med festemidler (12) for å feste hetten til skilleplaten.

De følgende ikke begrensende eksemplene illustrerer en utforming av oppfinnelsen.

EKSEMPEL

Design parametere:

BSPD dimensjoner;

Volum: 20.0 m<3>

Diameter: 2.25 m

Høyde: 5.7 m

BSPD betingelser:

Temperatur: -157 °C (basert på temperaturen i lagringstanken)

Trykk: 4 og 7 bar a

BPSD LNG:

Den følgende LNG sammensetningen er valgt siden den vil gi det laveste trykket og den høyeste kapasiteten for absorpsjon av N2 før likevektstilstanden nås ved trykket og temperaturen i BPSDen.

LNG strømning gjennom tanken:

8-100%, (19-240 tonn/time eller 43-536m<3>/time)

N2 sammensetning er for enkelthets skyld valgt å være 100.00 mol%.

Full likevekt er antatt for et uendelig lite lag av damp/væske overflaten ved de gitte trykk og temperatur konfigurasjonene.

Basert på likevekts antakelsen, er to dynamiske simuleringer gjort med ulike trykk der BPSDen, til å begynne med er fylt med N2, blir fylt med LNG og likevektssammensetningen blir funnet. Resultater fra simuleringene er vist under I tabell 2 og 3.

En skilleplate med en åpning blir installert for å minske kontakt arealet mellom LNGen og LNGen i likevekt med nitrogengass. Skilleplaten minimerer blanding av de to væskene og derved avtar videre diffusjon av nitrogen. I beregningene er åpningen antatt sirkulær og plassert i senter av skilleplaten. Tilfelle der Rhole = 1,125 m er uten skilleplate.

Tabell 4 og 5 viser resultatene av simuleringer med og uten en skilleplate, med tabell 5 som viser et ekstrakt av tilfelle IB og tilfelle 2B fra tabell 4. Med skilleplaten er sparingsfaktoren 105 og 104,6 henholdsvis med trykk på 7 og 4 bar a.

Claims

1. Anordning for bruk i et LNG regassifiseringssystem omfattende en LNG lagringstank (2) som forsyner en sugetank (4) med LNG, en dekkgasskilde (9) som forsyner sugetanken med dekkgass, en boosterpumpe (5) og en fordamper (6), karakterisert ved at nevnte sugetank er seksjonert ved en eller flere skilleplater hvori nevnte skilleplater er gjennomhullet.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte skilleplater er gjennomhullet av en eller flere åpninger.

3. Anordning ifølge krav 1 til 2, karakterisert ved at åpningene i nabo skilleplater er plassert slik at de ikke står direkte overfor hverandre.

4. Anordning ifølge krav 1 til 2, karakterisert ved at åpningen(e) på den øverste skilleplaten er utstyrt med hette(r) med en størrelse større enn åpningen(e) i nevnte skilleplate.

5. System for regassifisering av LNG omfattende en LNG lagringstank (2) inneholdende en pumpe(l) som forsyner en sugetank (4) med LNG, en dekkgass kilde (9) som forsyner dekkgass til toppen av sugetanken, en booster pumpe (5) og en fordamper (6), karakterisert ved at nevnte sugetank (4) er seksjonert med en elle flere skilleplater hvori nevnte skilleplater er gjennomhullet.

6. System ifølge krav 5, karakterisert ved at nevnte skilleplater er gjennomhullet av en eller flere åpninger.

7. System ifølge krav 5 til 6, karakterisert ved at åpeningene i nabo skilleplater er plassert slik at de ikke står direkte overfor hverandre.

8. Fremgangsmåte for regassifisering av LNG, karakterisert ved at a) LNG blir pumpet fra en LNG lagringstank (2) til en sugetank (4) b) nevnte sugetank (4) er seksjonert ved en eller flere skilleplater (3) og en ikke-kondenserbar gass blir tilsatt ved toppen av nevnte sugetank for å opprettholde trykk, c) en booster pumpe øker trykket til leveringsnivå d) en fordamper hvori LNGen blir overført til naturgass ved nevnte forhøyede trykk, og e) naturgass ved konvensjonell temperatur og trykk blir levert til rørledning.