小型天然气液化设备与LNG加载设施相集成，其中使用多级气体膨胀循环来液化了天然气。然后使用差压控制系统将LNG加载到在加载设施处的LNG卡车上、或其它LNG运输车辆上，差压控制系统使用经压缩的汽化气体作为原动力以将来自LNG储罐的LNG移动到LNG卡车，从而避免使用LNG泵和相关联的准备、以及避免将汽化蒸气排入环境。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域为天然气液化和LNG (液化天然气)卡车加载，且特别地是针对小型LNG设备的气体膨胀过程的使用、和天然气液化与LNG卡车加载设施的集成。
技术介绍
在北美的天然气供应持续不断地增加，主要由于新页岩气的开采，近来发现海上气田，和在较小程度上，在建造了阿拉斯加天然气管道之后将闲置的天然气带到了市场，且认为页岩气和煤层沼气将构成能量市场中的大部分的未来增长。虽然天然气供应不断增加，原油供应却不断地减少，因为并未有储油量的显著/重大的新发现。如果继续这种趋势，那么运输从原油得到的燃料将会很快变得成本太高，因而需要替代的可再生燃料(和特别地运输燃料)。此外，由于燃烧天然气也产生比其它化石材料(例如，煤或汽油)显著更少的CO2，使用天然气甚至更加合乎需要。用于运输燃料的天然气必须呈密度更高的形式，作为CNG (压缩天然气)或LNG。通过将天然气压缩到大约3000至4000psig的非常高的压力来生产了 CNG。但是，即使在这样的压力，CNG的密度相对较低，且在高压进行储存需要很重重量的容器、且有潜在危险。另一方面，LNG具有显著更高的密度，且可储存从大约20至150pisg的相对较低的压力。另外，LNG为比CNG更安全的燃料，因为其处于更低压力、且在其被汽化并且以适当比例与空气混合之前不会燃烧。然而，CNG比LNG更通常地作为运输燃料，主要是由于液化LNG的较高成本、且缺少支持LNG加注燃料设施的基础架构 。LNG可用来替换柴油、且目前在许多重型载重车辆中使用，包括垃圾转运车(hauler),杂货店送货卡车、公共巴士和煤矿工人升降机。为了增加LNG燃料市场，小型LNG设备必须被构造为靠近于管道和LNG消费者二者，因为LNG的长距离转移是成本较高的、且因此常常是不经济的。这样的小型LNG设备应被设计成:通过液化2至10 MMscfd管道气体，来每日生产30吨至130吨LNG。此外，这样的小型LNG设备必须设计简单，易于操作，且充分地稳固以支持无人操作。另外，将会需要集成液化与LNG卡车加注燃料的操作来允许实现更大的递送灵活性。在本领域中已知各种制冷过程用于LNG液化。这些制冷过程中最常见的是级联过程，混合制冷剂过程，和丙烷预冷混合制冷剂过程。虽然这些已知的方法具有很高的能量效率，这些方法常常较为复杂、且需要循环若干种烃制冷剂或混合烃制冷剂。不利的是，这样的制冷剂(例如，丙烷、乙烯和丙烯)在泄露的情况下是爆炸性的且是危险的。在LNG设备设计方面存在若干近来的创新。例如,授予Foglietta的美国专利N0.5，755，114教导了一种混合式液化循环，其包括闭环丙烷制冷循环和涡轮膨胀器循环。与常规液化过程相比，这个过程已经被简化，但对于小型LNG设备而言，仍是不适合的、和/或在经济上没有吸引力。授予Whitesell的美国专利N0.7，673，476披露了一种不需要外部制冷的紧凑型和模块式液化系统。该系统通过再循环进料气体而使用气体膨胀来生成冷却。虽然这种设计相对紧凑，再循环系统的操作较为复杂且使用烃气体来用于冷却仍有安全问题。授予Kikkawa的美国专利N0.5，363，655教导了使用气体膨胀器和板与翅式热交换器来用于进行LNG液化。虽然提供了多种优点，对于小型LNG设备而言，这样的过程仍然太复杂且成本太高。以下现实进一步加剧了上文所提到的缺陷:大部分已知的系统缺乏了用于将小型LNG设备与LNG加载操作进行集成的能力。因而，用于加载LNG卡车的当前做法/实践通常需要LNG泵来将LNG从储罐泵送到LNG卡车。明显地，在LNG卡车加载操作期间所生成的汽化蒸气被排到大气，这有安全危害且造成排放污染。因而，虽然所有或几乎所有已知的配置和方法提供了优于先前已知的配置的某些优点，但仍然有各种缺点。除了其它方面，大部分已知的LNG液化方法和配置较为复杂且成本较高，且因此不适合于小型LNG设备。此外，大部分已知的设备缺乏一种用于LNG加载操作的集成系统，这对于小型LNG设备而言是非常不合需要的。
技术实现思路
本专利技术的主题针对于用于与LNG加载设施相集成的小型LNG设备的各种配置和方法。最优选地，天然气(例如，从管道递送)使用气体膨胀循环来在冷箱/低温箱中被液化，冷箱采用二级压缩机来产生至少两个压力水平的气体。这样产生的气体然后被冷却和膨胀到更低压力以由此造成制冷，之后在热交换器中混合为单个气体流，该单个气体流然后被进给/馈送到由膨胀器所驱动的压缩机。还特别优选地，LNG加载设施具有一种压力控制系统，压力控制系统使用高压进料气体作为原动力来将LNG产品从LNG储罐移动到LNG卡车，而来自LNG卡车的汽化蒸气在液化设备中被回收。 在一个特别优选的方 面，小型LNG设备具有集成的加载终端，其中该设备包括具有闭合制冷循环的冷箱(优选地为二级膨胀器制冷系统，利用非烃制冷剂操作)从而在足以从天然气进料产生LNG的温度将制冷含量提供给天然气进料。通常，优选地，LNG储罐被热联接到制冷循环以接收并且储存LNG，且第一汽化蒸气管线提供了从LNG运输器到冷箱的、以及从冷箱到LNG储罐的第一汽化蒸气，而第二汽化蒸气管线提供了从LNG储罐到冷箱的、以及从冷箱到天然气进料的第二汽化蒸气。最通常地，压缩机压缩了第一汽化蒸气和第二汽化蒸气中的至少一个，和/或差压控制器维持了在LNG储罐与LNG运输器之间的预定压差(例如，5-200 psi，更通常地10-50 psi)。在另一特别优选的方面，使用储罐中的内部管将来自储罐的LNG从储罐顶部卸载，这排除了在常用罐配置中通常使用的LNG罐存货的LNG溢漏的潜在危险。因此，且从不同的角度看出，一种使天然气液化且将LNG加载到LNG运输器的方法将包括以下步骤:在使用闭合制冷循环的冷箱中液化天然气进料，且将LNG进给到LNG储罐。在另一步骤，来自LNG运输器的第一汽化蒸气被冷却和压缩，且用作原动力来将LNG从LNG储罐递送到LNG运输器。以这样的方法，特别优选地，来自LNG储罐的第二汽化蒸气被冷却和压缩，且从冷箱移到天然气进料。如之前那样，通常优选地，使用二级闭合制冷循环，通常使用非烃制冷剂来执行了液化一种天然气进料的步骤。结合附图，从本专利技术的优选实施例的下文的详细描述，本专利技术的各种目的、特征、方面和优点将会变得更加显然。附图说明图1为根据本专利技术主题的一种示例性配置。图2为示出在进料气体与制冷回路之间的热复合曲线的紧密/密切温度逼近的示例性曲线图。具体实施例方式本专利技术者发现了能以概念上简单且具有成本效益的方式来将小型LNG设备与LNG卡车进行集成。在优选方面，小型LNG设备通过液化适量进料气体，具有通常在10吨至200吨之间，更通常地20-80吨之间，且最通常地30至130吨之间的每日LNG生产量。例如，具有30至130吨之间的每日LNG生产量的小型LNG设备将需要约2至l(MMscfd之间的进料气体。在另一特别优选的方面，制冷过程在压缩膨胀循环中使用非烃制冷剂(例如，氮气、空气等)来避免通常与烃制冷系统相关联的安全性问题。下文的描述和图1示意性地示出了本文所提出的专利技术主题的各种方面。进料气流I在100 ° 和453 psia以1.7 MMscfd的流率被供应到小型LNG液压设备，具有以下组成:1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J马克，
申请(专利权)人：氟石科技公司，
类型：
国别省市：
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