RU2628337C2 - Способы хранения криогенных текучих сред в резервуарах для хранения - Google Patents

Способы хранения криогенных текучих сред в резервуарах для хранения Download PDF

Info

Publication number
RU2628337C2
RU2628337C2 RU2014132348A RU2014132348A RU2628337C2 RU 2628337 C2 RU2628337 C2 RU 2628337C2 RU 2014132348 A RU2014132348 A RU 2014132348A RU 2014132348 A RU2014132348 A RU 2014132348A RU 2628337 C2 RU2628337 C2 RU 2628337C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cryogenic fluid
storage tank
cooling
liquid
cryogenic
Prior art date
Application number
RU2014132348A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014132348A (ru
Inventor
Рон ЛИ
Original Assignee
Линде Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Линде Акциенгезелльшафт filed Critical Линде Акциенгезелльшафт
Publication of RU2014132348A publication Critical patent/RU2014132348A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2628337C2 publication Critical patent/RU2628337C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/005—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies combined with heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0221—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0258—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines vertical layout of the equipments within in the cold box
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/03—Orientation
    • F17C2201/032—Orientation with substantially vertical main axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/054—Size medium (>1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0153—Details of mounting arrangements
    • F17C2205/018—Supporting feet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0169—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL subcooled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/04—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by other properties of handled fluid before transfer
    • F17C2223/042—Localisation of the removal point
    • F17C2223/046—Localisation of the removal point in the liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/04—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by other properties of handled fluid after transfer
    • F17C2225/042—Localisation of the filling point
    • F17C2225/046—Localisation of the filling point in the liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0341—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground
    • F17C2270/0139—Fuel stations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/34—Details about subcooling of liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Abstract

Способ поддержания переохлажденного состояния донной части или естественного конвективного потока сжиженного природного газа в резервуаре для хранения включает отведение части криогенной текучей среды, охлаждение отведенной части криогенной среды и повторное введение отведенной части криогенной текучей среды обратно в зону жидкости резервуара для хранения. Охлаждение обеспечивают механическим охлаждением. Способ поддержания преимущественно переохлажденного состояния по всему объему текучей среды в резервуаре для хранения включает отведение части криогенной текучей среды, охлаждение отведенной части криогенной среды и повторное введение отведенной части криогенной текучей среды обратно в зону жидкости резервуара для хранения. Охлаждение обеспечивают механическим охлаждением. Использование данной группы изобретений исключает сброс газа в резервуаре. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Уровень техники изобретения
[0001] Настоящее изобретение предлагает способ поддержания переохлажденного состояния криогенной текучей среды, такой как сжиженный природный газ (СПГ), в резервуаре для хранения. Часть криогенной текучей среды отводят из резервуара для хранения, охлаждают и затем повторно вводят обратно в резервуар для хранения.
[0002] Сжиженный природный газ состоит в основном из метана, который составляет примерно 85-98% СПГ на молярной основе. Компоненты, которые могут присутствовать в меньших количествах, включают этан, пропан, углекислый газ, кислород и азот. В целях иллюстрации свойства чистого метана будут использоваться для характеристики СПГ.
[0003] Наливные резервуары для хранения сжиженного природного газа, особенно резервуары, которые используются на заправочных станциях, подвергаются как воздействию теплового потока, так и испарению газа и/или разделению на две фазы, что связано с операцией заправки. Это вызывает значительный тепловой поток в резервуар для хранения, что обычно приводит к сбросу газа. Этот сброс одновременно является потерей ценного продукта, а также представляет значительную экологическую проблему, поскольку природный газ является мощным парниковым газом. Поддержание содержимого наливного резервуара для хранения в переохлажденном состоянии (при температуре ниже точки кипения, соответствующей давлению в резервуаре для хранения) будет предотвращать этот сброс полностью или его большую часть. Однако предусмотренная величина переохлаждения зависит от температуры подаваемой жидкости в наливной резервуар для хранения и будет утрачена в результате нагревания спустя некоторый промежуток времени. Поэтому сброс из резервуаров для хранения СПГ является обычной практикой и представляет значительное препятствие на пути успешной реализации природного газа в качестве моторного топлива.
[0004] Баки для моторного топлива СПГ обычно имеют оптимальное давление около 6-8 бар изб. (0,6-0,8 МПа), чтобы доставлять топливо в двигатель без помощи насоса или компрессора. Если жидкость, подаваемая во время заправки, находится при температуре выше температуры насыщения, соответствующей оптимальному давлению в баке, тогда топливный бак чаще всего должен вентилироваться в процессе заправки. Поэтому желательно, чтобы температура СПГ, подаваемого из наливного резервуара для хранения, находилась на уровне или несколько ниже температуры насыщения, соответствующей оптимальному давлению в топливном баке. Например, при 6 бар изб. (0,6 МПа) температура насыщения составляет примерно -131°С. Это позволяет заправке производиться практически или полностью без вентиляции, и топливный бак заполняется при давлении, близком к оптимальному давлению в баке.
[0005] Кроме того, в случае топливного бака, который первоначально находится при повышенном давлении по сравнению с оптимальным давлением, как правило, предпочтительно сначала ввести переохлажденный СПГ, чтобы разрушить существующий газ в топливном баке.
Сущность изобретения
[0006] Изобретение предлагает способ поддержания переохлажденного состояния внутри криогенной текучей среды, такой как сжиженный природный газ, в резервуаре для хранения, включающий отведение части криогенной текучей среды, охлаждение отведенной части криогенной текучей среды и повторное введение отведенной части криогенной текучей среды обратно в зону жидкости резервуара для хранения.
[0007] Криогенные текучие среды, подходящие для настоящего изобретения, включают сжиженный природный газ, жидкий азот, жидкий кислород, жидкий воздух и жидкий аргон и смеси этих текучих сред. Другие текучие среды и смеси текучих сред, такие как этилен, хотя обычно не классифицируются как криогенные, также являются подходящими для настоящего изобретения. Когда эти текучие среды или смеси текучих сред хранятся в резервуаре, происходит естественное формирование и разделение жидкой и паровой фракций текучей среды. Если смеси этих текучих сред содержатся в качестве единственного содержимого резервуара для хранения, то молярное отношение компонентов будет различаться в жидкой и паровой фазах в соответствии с равновесной термодинамикой.
[0008] Отводимую часть криогенной текучей среды предпочтительно отводят возле дна резервуара для хранения и предпочтительно подают обратно в резервуар для хранения в более высоком положении, чем положение, из которого криогенную текучую среду отводили. Это будет способствовать созданию однородного донного переохлажденного слоя в резервуаре для хранения. Как правило, криогенную текучую среду, такую как жидкий азот, используют для охлаждения отведенной части криогенной текучей среды; однако могут применяться другие криогенные текучие среды, такие как жидкий воздух, кислород и аргон, и смеси этих текучих сред, или может применяться устройство механического охлаждения или теплопередающая текучая среда, охлажденная другими способами. Охлаждение, обеспечиваемое криогенной текучей средой, такой как жидкий азот, предпочтительно осуществляют во внешнем теплообменнике, который находится выше, чем положение в резервуаре, куда возвращают отведенный сжиженный природный газ. Охлаждение криогенной текучей среды будет увеличивать ее плотность и приведет к образованию цикла естественной циркуляции (термосифона) отведенного сжиженного природного газа и его возвращения в резервуар для хранения, без помощи насоса. Хотя это является предпочтительным способом, могут применяться другие способы циркуляции, как например, способы с использованием насоса. Отведение криогенной текучей среды может осуществляться непрерывно по мере необходимости или может осуществляться периодически, при этом криогенную текучую среду отводят из резервуара для хранения с перерывами.
[0009] Криогенная текучая среда, такая как жидкий азот, находится в теплообменнике, который является внешним по отношению к резервуару для хранения криогенной текучей среды. Количество криогенной текучей среды, подаваемое в теплообменник, регулируют для поддержания желаемой степени переохлаждения криогенной текучей среды, находящейся в резервуаре для хранения. Это охлаждение также можно обеспечивать другими криогенными текучими средами, теплопередающей текучей средой, охлаждаемой другими устройствами, или с помощью механического охлаждения. Криогенная текучая среда выпускается из теплообменника после осуществления теплообмена.
[0010] В другом варианте осуществления описан способ поддержания естественного конвективного потока криогенной текучей среды в резервуаре для хранения, включающий отведение части криогенной текучей среды, охлаждение отведенной части криогенной текучей среды и повторное введение отведенной части криогенной текучей среды обратно в резервуар для хранения.
[0011] Резервуар для хранения можно выбрать любой удобной для обслуживания конструкции, размера или ориентации. Трубные соединения в резервуар для хранения или из него также могут быть соответствующим образом модифицированы. Обратный поток переохлажденной криогенной текучей среды в резервуар для хранения может подаваться выше или ниже местоположения, в котором криогенная текучая среда отводится внутри наливного резервуара для хранения. Трубопровод, используемый для предпочтительного режима термосифонного действия для переохлаждения, может быть дополнительным или тем же самым, что и трубопровод, используемый для термосифонного охлаждения внешнего криогенного насоса.
[0012] Дополнительный трубопровод внутрь и/или наружу из резервуара также может быть предусмотрен, в том числе для обратного потока газа и/или жидкости в нижние или верхние области резервуара.
[0013] При необходимости дополнительные регулирующие элементы, такие как регулирующие клапаны или датчики температуры или давления, также могут использоваться для регулирования степени и скорости внешнего переохлаждения.
[0014] Криогенная текучая среда, такая как газообразный азот, которая выпускается из внешнего теплообменника, может использоваться в других типовых процессах, где имеется резервуар для хранения криогенной текучей среды, таких как процессы охлаждения, в качестве инертного газа или газа, создающего повышенное давление для работы клапанов.
[0015] Расположение внешнего теплообменника может быть изменено для оптимизации циркуляции из-за работы термосифона, и возвратные и подающие трубопроводы могут быть дополнены криогенным насосом.
[0016] Дополнительные способы регулирования давления резервуара и конденсации пара являются возможными и могут использоваться вместе с изобретением. Например, во время наполнения резервуара сочетание верхнего и нижнего наполнения переохлажденной жидкостью может применяться для поддержания давления в резервуаре для хранения. Кроме того, внешний криогенный насос может быть выполнен с возможностью периодической циркуляции части донной переохлажденной жидкости в верхнюю часть криогенного резервуара для прямой конденсации пара.
[0017] Хотя в нижеследующем подробном описании изобретения в качестве криогенной текучей среды, которая находится в резервуаре для хранения, описан сжиженный природный газ, способы изобретения будут применимы и к другим криогенным текучим средам, таким как жидкий азот, жидкий кислород, жидкий воздух, жидкий аргон и этилен, и к смесям этих текучих сред.
Краткое описание чертежей
[0018] На чертеже приводится схема резервуара для хранения криогенной текучей среды и источника вторичного охлаждения в соответствии с изобретением.
Подробное описание изобретения
[0019] Обратимся к чертежу, на котором показан наливной резервуар для хранения сжиженного природного газа, содержащий СПГ при повышенном давлении. Сжиженный природный газ находится в наливном резервуаре А для хранения, который находится в сообщении по текучей среде с теплообменником B. Сжиженный природный газ будет отводиться из наливного резервуара А для хранения по трубопроводу 1, в котором он будет направляться в теплообменник B. Сжиженный природный газ в трубопроводе 1 будет дополнительно охлаждаться с помощью теплообмена с жидким азотом. Дополнительно охлажденный сжиженный природный газ возвращают в наливной резервуар для хранения по трубопроводу 2. Жидкий азот будет подаваться в теплообменник B по трубопроводу 3, который проходит через теплообменник В. Жидкий азот будет нагреваться с помощью теплообмена и будет выпускаться из теплообменника B по трубопроводу 4 в виде газообразного азота.
[0020] Наливной резервуар для хранения сжиженного природного газа (СПГ) содержит СПГ при повышенном давлении. СПГ в наливном резервуаре, как правило, состоит из верхнего насыщенного слоя (жидкого при температуре кипения, соответствующей давлению в резервуаре) и нижележащего переохлажденного слоя (жидкого при температуре ниже точки кипения, соответствующей давлению в резервуаре). Нижележащий переохлажденный слой может дополнительно иметь пространственное варьирование температуры. Состояние равновесия данного двухслойного расположения поддерживают естественные конвективные потоки внутри резервуара, вызванные тепловым потоком от стенки резервуара, а также газом, который может вводиться в донную часть резервуара, приводя к тому, что верхний насыщенный слой становится чрезвычайно тонким. По мере того, как продолжается добавление тепла или донного газа в резервуар, только этот тонкий верхний насыщенный слой будет испаряться, тогда как донный переохлажденный слой будет нагреваться без испарения. В течение этого периода времени не будет происходить какого-либо значительного выпускания газа, поскольку по мере отведения жидкости величина испарения тонкого насыщенного слоя будет компенсироваться объемом отводимой жидкости. Однако, в конечном счете, добавление тепла разрушит переохлаждение по всему нижнему слою, и весь резервуар станет насыщенным. В этот момент какое-либо дальнейшее добавление тепла или газа будет вызывать лишь испарение СПГ, без нагревания. Тогда для поддержания желаемого давления в резервуаре станет необходимым выпускать природный газ.
[0021] Способ настоящего изобретения замедляет разрушение донного переохлажденного слоя в резервуаре для хранения сжиженного природного газа, при этом дополнительной задачей настоящего изобретения является сохранение донного переохлажденного слоя при предпочтительной температуре, чтобы способствовать оптимальной заправке топливного бака транспортного средства. Таким образом, изобретение стремится поддержать переохлажденное состояние в донной области криогенной текучей среды в резервуаре для хранения, а также поддерживать переохлажденное состояние по всему объему криогенной текучей среды, присутствующей в резервуаре для хранения. С помощью предотвращения разрушения с течением времени донного переохлажденного слоя наливной резервуар для хранения будет оставаться в значительной степени переохлажденным, благодаря описанным ранее естественным конвективным потокам, и проблема вентиляции будет в значительной степени уменьшена или устранена. Это достигается с помощью использования вторичного источника охлаждения (в данном случае предпочтительно криогенной текучей среды, такой как жидкий азот) для переохлаждения части СПГ во внешнем теплообменнике. Хотя для циркуляции данного переохлажденного СПГ, образованного снаружи, может использоваться насос, отличительный признак изобретения и предпочтительный вариант основан на эффекте термосифона для циркуляции.
[0022] Обратимся к чертежу, на котором показаны два трубопровода, входящие в донную часть наливного резервуара для хранения, предпочтительно разделенные как по горизонтали, так и по вертикали. Обозначение «h» относится к высоте, необходимой для внешнего теплообменника B для приведения в действие эффекта термосифона, поскольку холодный сжиженный природный газ подается из более высокого положения, чем положение его повторного введения в наливной резервуар для хранения. Сжиженный природный газ отводят из резервуара для хранения A по трубопроводу 1 и направляют во внешний теплообменник B. Жидкий азот в трубопроводе 3 используют для охлаждения этого бокового потока СПГ из трубопровода 1 во внешнем теплообменнике B. Поскольку внешний поток СПГ в теплообменнике B охлаждается в достаточной степени жидким азотом, который имеет нормальную точку кипения примерно на 35°C ниже, чем точка кипения СПГ, он, естественно, становится более плотным и проявляет тенденцию к опусканию. Этот сильно переохлажденной боковой поток СПГ течет вниз по трубопроводу 2 и поступает обратно в донную часть наливного резервуара для хранения СПГ. По мере того, как этот сильно переохлажденный СПГ возвращается в наливной резервуар для хранения СПГ, он, естественно, замещается во внешнем теплообменнике B обратным потоком более теплого СПГ из трубопровода 1. Эта естественная циркуляция или эффект термосифона продолжается до тех пор, пока жидкий азот подается во внешний теплообменник B.
[0023] Подаваемое количество жидкого азота, как правило, регулируют для поддержания предпочтительной степени переохлаждения донной части, на что указывает температура T или другое подходящее измерение температуры СПГ. Насос (не показан) является возможным дополнением для облегчения данной циркуляции. Тем не менее, одним из вариантов осуществления является описанная и проиллюстрированная конструкция термосифона, поскольку она обеспечивает более простое, более надежное и недорогое решение. Эта конструкция термосифона, в дополнение к расположению трубопроводов, зависит от гидростатического напора для приведения в действие циркуляции. Данное расстояние, h, показанное на чертеже, иллюстрирует, каким образом создается гидростатический напор за счет подходящего размещения внешнего теплообменника относительно внутренних выходов трубопроводов в резервуаре для хранения. Типичное значение h составляет от 1 до 3 метров.
[0024] Следует отметить, что конструкция термосифона, показанная на чертеже, будет только непосредственно вводить переохлажденный снаружи СПГ в донную область резервуара. Как обсуждалось ранее, естественные конвективные потоки, которые существуют внутри этих резервуаров, будут обеспечивать, что большая часть содержимого резервуара над этой нижней областью также будет поддерживаться в переохлажденном состоянии.
[0025] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты его осуществления, ясно, что многочисленные другие формы и модификации изобретения будут очевидны специалистам в данной области. Прилагаемая формула изобретения в данном изобретении как обычно должна пониматься как охватывающая все такие очевидные формы и модификации, которые находятся в пределах истинной сущности и объема изобретения.

Claims (24)

1. Способ поддержания переохлажденного состояния внутри донного слоя криогенной текучей среды в резервуаре для хранения, включающий отведение части криогенной текучей среды, охлаждение отведенной части криогенной текучей среды и повторное введение отведенной части криогенной текучей среды обратно в зону жидкости резервуара для хранения, при этом охлаждение обеспечивают механическим охлаждением.
2. Способ по п. 1, в котором отведенную часть криогенной текучей среды подают обратно в резервуар для хранения в более высоком положении, чем положение, из которого криогенную текучую среду отводили из резервуара для хранения.
3. Способ по п. 1, в котором криогенную текучую среду используют для охлаждения отведенной части криогенной текучей среды.
4. Способ по п. 3, в котором криогенная текучая среда находится в теплообменнике.
5. Способ по п. 1, в котором создают циркуляцию отведенной части криогенной текучей среды.
6. Способ по п. 4, в котором создают эффект термосифона для циркуляции отведенной части криогенной текучей среды.
7. Способ по п. 3, в котором охлаждение обеспечивают с помощью криогенной текучей среды, выбранной из группы, состоящей из жидкого азота, жидкого кислорода, жидкого воздуха, аргона и этилена и смесей этих текучих сред.
8. Способ по п. 1, в котором криогенную текучую среду в резервуаре для хранения выбирают из группы, состоящей из сжиженного природного газа, жидкого азота, жидкого кислорода, жидкого воздуха, жидкого аргона и этилена и смесей этих текучих сред.
9. Способ по п. 1, в котором охлаждение основано на температуре отведенной части криогенной текучей среды.
10. Способ по п. 9, в котором количество криогенной текучей среды, подаваемой в теплообменник, регулируют для поддержания желаемой степени переохлаждения криогенной текучей среды.
11. Способ по п. 1, дополнительно включающий циркуляцию отведенной части криогенной текучей среды обратно в резервуар для хранения с помощью насоса.
12. Способ по п. 9, в котором криогенную текучую среду выпускают из теплообменника.
13. Способ поддержания преимущественно переохлажденного состояния по всему объему криогенной текучей среды в резервуаре для хранения, включающий отведение части криогенной текучей среды, охлаждение отведенной части криогенной текучей среды и повторное введение отведенной части криогенной текучей среды обратно в резервуар для хранения, при этом охлаждение обеспечивают механическим охлаждением.
14. Способ по п. 13, в котором отведенную часть криогенной текучей среды подают обратно в резервуар для хранения в более высоком положении, чем положение, из которого криогенная текучая среда была отведена из резервуара для хранения.
15. Способ по п. 13, в котором криогенную текучую среду используют для охлаждения отведенной части криогенной текучей среды.
16. Способ по п. 13, в котором создают циркуляцию в криогенной текучей среде.
17. Способ по п. 16, в котором создают эффект термосифона в криогенной текучей среде.
18. Способ по п. 13, в котором охлаждение обеспечивают с помощью криогенной текучей среды, выбранной из группы, состоящей из жидкого азота, жидкого кислорода, жидкого воздуха, аргона, этилена и смесей этих текучих сред.
19. Способ по п. 13, в котором криогенную текучую среду в резервуаре для хранения выбирают из группы, состоящей из сжиженного природного газа, жидкого азота, жидкого кислорода, жидкого воздуха, жидкого аргона и этилена и смесей этих текучих сред.
20. Способ по п. 13, в котором отведение части криогенной текучей среды осуществляют непрерывно.
21. Способ по п. 13, в котором криогенная текучая среда находится в теплообменнике.
22. Способ по п. 13, в котором количество криогенной текучей среды, подаваемое в теплообменник, регулируют для поддержания желаемой степени переохлаждения криогенной текучей среды в резервуаре для хранения.
23. Способ по п. 13, дополнительно включающий повторное введение отведенной части криогенной текучей среды обратно в резервуар для хранения с помощью насоса.
24. Способ по п. 21, в котором криогенную текучую среду выпускают из теплообменника.
RU2014132348A 2012-01-06 2012-12-13 Способы хранения криогенных текучих сред в резервуарах для хранения RU2628337C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/344,824 US20130174583A1 (en) 2012-01-06 2012-01-06 Methods for storing cryogenic fluids in storage vessels
US13/344,824 2012-01-06
PCT/IB2012/003107 WO2013102794A1 (en) 2012-01-06 2012-12-13 Methods for storing cryogenic fluids in storage vessels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014132348A RU2014132348A (ru) 2016-02-27
RU2628337C2 true RU2628337C2 (ru) 2017-08-16

Family

ID=46197117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014132348A RU2628337C2 (ru) 2012-01-06 2012-12-13 Способы хранения криогенных текучих сред в резервуарах для хранения

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20130174583A1 (ru)
EP (1) EP2613109B1 (ru)
CN (1) CN104136868A (ru)
AU (1) AU2012364280B2 (ru)
BR (1) BR112014016560A8 (ru)
CA (1) CA2860414A1 (ru)
DK (1) DK2613109T3 (ru)
RU (1) RU2628337C2 (ru)
SG (1) SG11201403760TA (ru)
WO (1) WO2013102794A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3016676B1 (fr) * 2014-01-21 2016-02-26 Cryolor Station et procede de fourniture d'un fluide carburant inflammable
GB2543501A (en) * 2015-10-19 2017-04-26 Linde Ag Handling liquefied natural gas
KR102476168B1 (ko) 2016-12-23 2022-12-09 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이. 액화가스 수송 선박 및 그 선박을 운전하는 방법
CN107461601B (zh) * 2017-09-14 2019-10-01 中国海洋石油集团有限公司 一种用于lng接收站非正常操作工况下的bog处理工艺
EP3737886A4 (en) * 2018-01-12 2021-10-13 Agility Gas Technologies LLC THERMAL CASCADE FOR CRYOGENIC STORAGE AND TRANSPORTATION OF VOLATILE GASES
FR3084135B1 (fr) * 2018-07-19 2020-06-19 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation et procede de stockage et de distribution de liquide cryogenique
WO2020214522A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 Charles Matar Subcooled cryogenic storage and transport of volatile gases
CN110486616A (zh) * 2019-08-07 2019-11-22 彭伊文 用于海工深冷液体预冷、冷却的低蒸发率绝缘储存系统
CN111569693B (zh) * 2020-04-01 2022-09-02 海洋石油工程股份有限公司 用于氮气和液氮气液混合的装置
CN112254435B (zh) * 2020-09-29 2022-08-05 北京航天发射技术研究所 一种深度过冷液氧制备系统及制备方法
WO2023215292A1 (en) * 2022-05-02 2023-11-09 Nearshore Natural Gas, Llc Cryogenic liquefaction system and method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3889485A (en) * 1973-12-10 1975-06-17 Judson S Swearingen Process and apparatus for low temperature refrigeration
US6336331B1 (en) * 2000-08-01 2002-01-08 Praxair Technology, Inc. System for operating cryogenic liquid tankage
RU2258174C2 (ru) * 2000-02-25 2005-08-10 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Установка и способ для перекачивания криогенных текучих сред

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3191395A (en) * 1963-07-31 1965-06-29 Chicago Bridge & Iron Co Apparatus for storing liquefied gas near atmospheric pressure
US3302416A (en) * 1965-04-16 1967-02-07 Conch Int Methane Ltd Means for maintaining the substitutability of lng
US3962881A (en) * 1974-02-19 1976-06-15 Airco, Inc. Liquefaction of a vapor utilizing refrigeration of LNG
CN2272999Y (zh) * 1996-06-29 1998-01-21 萧丁发 一种冰冻装置
GB0320474D0 (en) * 2003-09-01 2003-10-01 Cryostar France Sa Controlled storage of liquefied gases
FI118680B (fi) * 2003-12-18 2008-02-15 Waertsilae Finland Oy Kaasunsyöttöjärjestely vesikulkuneuvossa ja menetelmä kaasun paineen ohjaamiseksi vesikulkuneuvon kaasunsyöttöjärjestelyssä
CN101957115A (zh) * 2010-08-24 2011-01-26 李蒙初 储能式制冷方法及制冷系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3889485A (en) * 1973-12-10 1975-06-17 Judson S Swearingen Process and apparatus for low temperature refrigeration
RU2258174C2 (ru) * 2000-02-25 2005-08-10 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Установка и способ для перекачивания криогенных текучих сред
US6336331B1 (en) * 2000-08-01 2002-01-08 Praxair Technology, Inc. System for operating cryogenic liquid tankage

Also Published As

Publication number Publication date
US20130174583A1 (en) 2013-07-11
CA2860414A1 (en) 2013-07-11
EP2613109B1 (en) 2017-05-03
RU2014132348A (ru) 2016-02-27
NZ626474A (en) 2016-02-26
BR112014016560A8 (pt) 2017-07-04
EP2613109A1 (en) 2013-07-10
BR112014016560A2 (pt) 2017-06-13
AU2012364280A1 (en) 2014-07-10
WO2013102794A1 (en) 2013-07-11
DK2613109T3 (en) 2017-08-28
CN104136868A (zh) 2014-11-05
AU2012364280B2 (en) 2017-04-20
SG11201403760TA (en) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2628337C2 (ru) Способы хранения криогенных текучих сред в резервуарах для хранения
KR102244172B1 (ko) 이중 목적의 액화 천연가스/액화 질소 저장 탱크를 퍼징하는 방법
RU2648312C2 (ru) Устройство для охлаждения потребителя холода переохлажденной жидкостью в контуре охлаждения
CN104964158B (zh) 用于存储和运输液化石油气的方法和系统
US20150362128A1 (en) Device and method for supplying fluid
TWI343975B (en) A storage vessel for cryogenic liquid
RU2583172C2 (ru) Способ повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуарах для хранения жидкого водорода
AU2014200371B2 (en) Methods for liquefied natural gas fueling
NO333065B1 (no) Anordning og fremgangsmate for a holde tanker for lagring eller transport av en flytende gass kalde
JP6407054B2 (ja) 液化ガス出荷設備向け熱量調整システム
JP5783801B2 (ja) 液化水素貯蔵供給設備
JP2010511127A (ja) Ｌｎｇの再ガス化
KR102627295B1 (ko) Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 저장 시스템
JP2016147997A (ja) 液化ガス出荷設備向け熱量調整システム
JP2021507178A (ja) 液化ガスを容器内に貯蔵し蒸発ガスを容器から引き出す方法及び装置
CN105486031A (zh) 一种用于flng天然气液化系统及液化方法
FR3084135B1 (fr) Installation et procede de stockage et de distribution de liquide cryogenique
NZ626474B2 (en) Methods for storing cryogenic fluids in storage vessels
RU2399508C2 (ru) Резервуар для хранения криогенной жидкости
JP2005155668A (ja) 低温液体出荷配管ライン
TW200926258A (en) Thermal treatment device and liquefied gas supply device using the thermal treatment device
GB2543501A (en) Handling liquefied natural gas
US3882685A (en) Method of and apparatus for the low-temperature liquefied gas
JPH04251182A (ja) 蓄冷容器

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191214