用于调节液化天然气容器中压力的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于调节第一容器(1)中的压力的方法，所述第一容器(1)具有以液相和气相存在的物质混合物，并且所述物质混合物包括第一组分和第二组分，其中，在该方法中，所述物质混合物的温度被设定成使得第一容器(1)中的压力低于预定值，并且在该设定温度和第一容器(1)中的压力下，物质混合物仅以液相和气相(F，G)存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分的用于调节容器中的压力或温度的方法，还涉及一种根据权利要求11的制冷装置，尤其是用于执行根据本专利技术的方法。LNG(液化天然气)是主要由甲烷组成的低温液体，但也可以由更高级的烃组成，例如乙烷、丙烷和丁烷。此外，LNG也可包含少量的氮气，其中氮气的比例根据LNG的质量和纯度而改变。在低温液化气体的储存、运输和处理期间具体地通过热量的进入或者压力的减少而产生的气相已知为蒸发气体。蒸发气体的产生导致该容器中的压力上升，其必须被补偿。根据现有技术，LNG蒸发气体通常或者被供应到气体供应网中用于产生能量或热量，或者在外部再凝结并返回至所述液化天然气容器。由于至少在德国，LNG蒸发气体在正常操作中必须不能被输出至大气或燃烧，因此使用例如强制流动换热器形式的外部LNG超制冷器过冷器，其减少了容器中的压力。该技术相对复杂并且昂贵。基于液氮(LIN)的制冷设备，尤其包括液化天然气容器中的冷却盘管，与例如外部过冷器相比是更简单且更有利的解决方案。然而在该种情况下，必须确保在制冷设备的冷表面上没有甲烷冻结，储存容器中的气相氮含量不会以不受控的方式增加，并且同时压力被保持在容器中的最大容许压力以下。此外，出于安全原因，用于冷却的氮气在通过所述液化天然气容器之后必须完全气化，以避免任何低温液体排放到周围环境中。针对该背景，本专利技术的目的是提供一种针对上述问题加以改进的方法和制冷装置。该问题通过具有权利要求1所述特征的方法来解决。根据本专利技术方法的有利实施例尤其在相关的从属权利要求中描述。根据权利要求1，对物质混合物的温度预先采取措施，使其设定为使得第一容器中的压力低于预定值，并且物质混合物在该设定温度以及第一容器的压力下以液相或气相存在，具体而言，所述物质混合物不会形成固相。第一容器中的压力和温度因此被选择为使得，例如在天然气的情况下，所
有天然气组分(即，尤其是甲烷)为气态或液态。如果压力和温度描述了天然气在相图中位于“液相线”以上的状态就是这种情况。在液相线以上，所述组分处于液相，并且在“固相线”下方，天然气的所有成分均处于固相。在液相线处，在LNG的情况下，尤其甲烷开始冻结并进入固相。未超过第一容器中的压力的预定值具体地根据容器的类型来计算。然而不管如何，该值均小于第一容器设计的最大压力值并且也大于环境空气可被吸入的压力值，即，第一容器优选地保持在大气压力以上。这种容器的压力值尤其在50毫巴和16巴超压之间变化，使得预定压力值与第一容器一致地介于该范围内。在本专利技术的一个变型中，提供了一种包括液化天然气的物质混合物，其中第一组分是烃，尤其是甲烷，其中第二组分尤其是氮气。如已经提及的，物质混合物也可以包括其它的组分，例如乙烷、丙烷和/或丁烷，以及更重的烷烃。在本专利技术的一个变型中，物质混合物的欲被设定的温度通过确定第一组分(尤其是甲烷)的摩尔分数来确定。在本专利技术的优选实施例中，甲烷的摩尔分数，具体而言是物质混合物的第一组分的摩尔分数根据第一容器中的压力和温度测量来确定，其中，为了确定摩尔分数，具体地将氮气/甲烷物质混合物的对应沸点作为第一容器中的主要压力和第一容器中的主要温度的基础。换言之，甲烷含量具体地根据在物质混合物的各压力处的沸腾曲线的已知轮廓来确定，其中所述物质混合物此处优选地假定为纯的甲烷/氮气混合物。通过测量第一容器中的压力和温度，从而可以确定相应压力下的温度/摩尔分数图中甲烷的摩尔分数，因为所测量的温度具体地对应于第一容器中物质混合物的沸腾温度。已经发现，以这种方式确定的甲烷摩尔分数在小的误差范围内对应于实际存在的物质混合物的甲烷含量，该物质混合物除了甲烷和氮气外还可包括另外的物质(参见上文)。压力和温度优选在第一容器中的物质混合物的液相中测量。这种确定甲烷摩尔分数的方法尤其也可用于尤其存在于LNG中的具有其它组分(例如乙烷)的物质混合物，因为，在LNG特有的乙烷浓度下，沸腾曲线的轮廓基本上完全取决于氮气和甲烷的含量。在本专利技术的一个优选变型中，第一容器中的温度通过与制冷剂的间接热交换来调节，其中，制冷剂尤其包括氮气。制冷剂例如是通过容纳有液氮的外部氮气储存器来提供。在本专利技术的一个实施例中，制冷剂经过第一容器，其中制冷剂具体地流经设置于第一容器中的制冷剂管线(例如冷却盘管或其它换热器的形式)，并且其中在进入第一容器之前制冷剂流具有第一温度和第一压力，在从第一容器排出后具有第二温度和第二压力。所述第二温度和第二压力优选地使得制冷剂以气相存在。此外，第一温度和第一压力优选地使得制冷剂至少部分地以液相存在。制冷剂(尤其是氮气)，从物质混合物尤其是(尤其是LNG)吸收热量，其导致第一容器中压力的下降。制冷剂的第一温度和第一压力的设定尤其固定了制冷剂的沸点。此外，在本专利技术的一个变型中，第一容器中的制冷剂流的第一压力以及尤其是第一温度被设定成使得，在制冷剂管线中的主要压力下制冷剂的沸腾温度在罐中的气相物质混合物的露点以下，并且尤其在罐中液相的沸腾温度以下，并且其中制冷剂的沸腾温度高于罐中的物质混合物的液相温度。已知液体的沸点尤其取决于压力，设定合适的压力便设定了沸点，并因此设定了制冷剂的气化温度(术语沸腾曲线用于相图)。因此例如完全可能的是，由于第一容器中与制冷剂管线和/或换热器中具有不同压力，因此具体而言用作制冷剂的氮气与例如第一容器中的物质混合物相比具有不同的沸腾温度。制冷剂的压力和/或质量流速尤其设定成使得制冷剂在流经第一容器(以及相关的热吸收)之后以气相存在。此外，以这种方式确保了制冷剂的温度不会被设定得高到以至于在第一容器中不会发生物质混合物气相的冷凝。此外，制冷剂的温度不会被设定得低到以至于组分(尤其是甲烷)在第一容器中的主要压力条件以及混合物组成条件下进入固相，即，在制冷剂管线上结冰，这将导致传递至制冷剂的热量减少，因为尤其甲烷冰是一种相当好的热绝缘体。本专利技术的一个变型提供了第一阀，其具体地设置在第一容器的上游以调节制冷剂流，其中如果第一容器中的压力超过预定值，则制冷剂流量增加，并且其中如果制冷剂在流经第一容器后不完全以气相存在或者第一容器中的压力降至预定值以下，则制冷剂流量减少。从而避免了在制冷过程结束时尤其是低温液体例如排放到开放的周围环境中。在本专利技术的优选变型中，提供设置在具体地第一容器下游的第二阀，其具体地调节制冷剂流的压力和温度。根据本专利技术的问题另外通过一种根据权利要求11的制冷装置来解决。该制冷装置用于调节用于物质混合物、尤其用于液化气，尤其用于液化天然气的第一容器中的压力，在该情况下包括以下特征：制冷剂储存器，制冷剂管线从该制冷剂储存器以制冷剂输送的方式被引导经过所述第一容器，第一阀，用于调节制冷剂管线中的制冷剂流，其设置在第一容器的上游，第二阀，用于调节制冷剂流的压力和温度，其设置在第一容器下游的制冷剂管线中，以及压力计和温度计，其被构造成测量第一容器中的压力和温度。此处所述温度计被构造成使得温度测量优选地在第一容器的位于第一容器中的填充液位下方的点处进行。在本专利技术的一个优选实施例中，当容器被填充以物质混合物时，所述制冷剂管线至少部分地延伸至第一容器中物质混合物的液位上方。在本专利技术的一个优选实施例中，被构造成容纳所述物质混合物的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调节第一容器(1)中的压力的方法，所述第一容器(1)包括以液相和气相存在的物质混合物，所述物质混合物包括第一组分和第二组分，其特征在于，所述物质混合物的温度被设定成使得所述第一容器(1)中的所述压力在预定值以下，并且所述物质混合物在所述设定温度和所述第一容器(1)中的主要压力下仅以液相(F)和气相(G)存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 DE 102013018341.31.一种用于调节第一容器(1)中的压力的方法，所述第一容器(1)包括以液相和气相存在的物质混合物，所述物质混合物包括第一组分和第二组分，其特征在于，所述物质混合物的温度被设定成使得所述第一容器(1)中的所述压力在预定值以下，并且所述物质混合物在所述设定温度和所述第一容器(1)中的主要压力下仅以液相(F)和气相(G)存在。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物质混合物包括液化天然气，其中所述第一组分是烃，尤其是甲烷，其中所述第二组分尤其是氮。3.根据前述权利要求其中一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述第一组分，尤其是甲烷的摩尔分数，执行所述物质混合物的压力和温度的测量，其中尤其是所述摩尔分数通过与压力相关的沸腾曲线来确定，其中尤其是氮/甲烷物质混合物的沸腾曲线被用作基础。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述物质混合物的温度介于与所述第一组分的所述确定的摩尔分数相关的、所述物质混合物的液相线(L)的温度和与所述确定的摩尔分数相关的、所述物质混合物的露点曲线或所述物质混合物的所述沸腾曲线的温度之间。5.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，所述第一容器(1)中的温度是通过所述物质混合物和制冷剂之间的间接热交换来设定，其中所述制冷剂尤其包括氮或由氮形成。6.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，所述制冷剂以制冷剂流的形式通过所述第一容器(1)，其中在进入所述第一容器(1)之前所述制冷剂流具有第一温度(T1)和第一压力(P1)，而在从所述第一容器(1)离开之后具有第二温度(T2)和第二压力(P2)，并且其中所述第二温度(T2)和所述第二压力(P2)使得所述制冷剂流以气相存在，并且其中所述第一温度(T1)
\t和所述第一压力(P1)尤其是使得所述制冷剂流至少部分地以液相存在。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一容器(1)中的制冷剂流的第一压力(P1)被设定成使得所述制冷剂的沸腾温度在所述物质混合物的沸腾温度以下，并且尤其在天然气的沸点以下，并且尤其在氮气的沸点以下，并且其中所述制冷剂的沸腾温度等于或高于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·温德迈尔，R·霍夫曼，D·拉梅斯，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE