УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА В ГАЗООБРАЗНОЙ ФОРМЕ ИЗ СЖИЖЕННОГО ГАЗА Российский патент 2022 года по МПК F17C9/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в частности, относится к устройству получения газа в газообразной форме из сжиженного газа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известный уровень техники содержит документы FR-A1-3 066 257, WO-A1-2017/192136 и KR-A-2018 0093577.

Для упрощения транспортировки газа, например, природного газа, на большие расстояния, газ обычно сжижают (превращая в сжиженный природный газ - СПГ) путем охлаждения его до криогенных температур, например, до -160°C при атмосферном давлении. Затем сжиженный газ загружают на специализированные суда.

На судне для транспортировки сжиженного газа, например, СПГ, предусмотрена установка для выработки энергии с целью удовлетворения потребностей в энергии для функционирования судна, в частности, для приведения в движение судна и/или для выработки электроэнергии для бортового оборудования.

В настоящее время такая установка содержит тепловые двигатели, потребляющие газ, поступающий из испарителя, куда подается сжиженный газ, транспортируемый в резервуаре или резервуарах судна.

В документе FR-A-2 837 783 предусмотрена подача газа в такой испаритель и/или другие системы, необходимые для приведения в движение, с использованием погружного насоса, установленного на дне резервуара судна.

Известной практикой для ограничения испарения сжиженного газа является хранение его под давлением в резервуаре, позволяющим двигаться по кривой испарения рассматриваемого сжиженного газа, что повышает температуру испарения. Таким образом, сжиженный газ может храниться при более высоких температурах, что приводит к ограничению испарения газа.

Однако естественное испарение газа неизбежно; это явление известно как ОГЕИ (NBOG), что является аббревиатурой для выражения отпарной газ естественного испарения (Natural Boil-Off Gas) (в отличие от принудительного испарения или ОГПИ (FBOG), что является аббревиатурой для выражения отпарной газ принудительного испарения (Forced Boil-Off Gas)). Газ, который испаряется в резервуаре судна естественным образом, как правило, используют для питания вышеуказанной установки. В случае (первый случай), когда количество газа, испарившегося естественным образом, недостаточно для удовлетворения потребностей установки в отношении топливного газа, приводят в действие насос, погруженный в резервуар, для подачи большего количества топливного газа после принудительного испарения. В случае (второй случай), когда количество испарившегося газа слишком велико по сравнению с потребностями установки, избыточный газ, как правило, сжигают в установке сжигания газа, что приводит к потере топливного газа.

В существующем уровне техники улучшения резервуаров таковы, что скорости естественного испарения (BOR) сжиженных газов становятся все более низкими, при этом оборудование судна становится все более эффективным. В результате в каждом из первого и второго случаев, описанных выше, расхождение между количеством газа, образующегося в результате естественного испарения, и количеством газа, необходимого для установки судна, очень велико.

В связи с этим имеется растущий интерес к решениям, связанным с охлаждением сжиженного газа, содержащегося в резервуаре для хранения, и контролем ОГ, образующегося в этом резервуаре, таким как, например, установки повторного сжижения или охлаждения, например, описанные в заявке WO-A1-2016/075399. Идея, лежащая в основе этого документа, заключается в предложении устройства охлаждения сжиженного газа, позволяющего ограничить естественное испарение сжиженного газа при поддержании его в термодинамическом состоянии, что увеличивает время хранения. Однако технология теплообмена, описанная в этом документе, является дорогостоящей и неэффективной, а также имеет другие недостатки, описанные более подробно ниже.

Кроме того, на образование ОГЕИ оказывает влияние несколько параметров, например, перемещения жидкости и условия окружающей среды. Потребности судна в отношении энергии также значительно варьируются в зависимости от эксплуатации или скорости навигации. В связи с этим сложно найти эффективное решение для управления ОГ, поскольку количество ОГЕИ может значительно варьироваться.

Было предложено принудительное испарение газа и выработка холода посредством вакуумного испарителя. Вакуумный испаритель содержит колбу для разделения фаз, установленную между средством испарения сжиженного газа, взятого из резервуара, и средством сброса давления в колбе. Это позволяет получить более высокую охлаждающую способность, которая может использоваться для охлаждения газа, содержащегося в основном резервуаре.

Настоящее изобретение предлагает простое, эффективное и экономически выгодное улучшение существующей технологии.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает устройство получения газа в газообразной форме из сжиженного газа, включающее:

первый теплообменник, содержащий первый контур охлаждения, содержащий входное отверстие для сжиженного газа, соединенное с первым трубопроводом, предназначенным для соединения с выходным отверстием для сжиженного газа по меньшей мере одного резервуара для хранения сжиженного газа,

средство испарения путем сброса давления, которым оснащен указанный первый трубопровод, и

по меньшей мере один компрессор,

отличающееся тем, что оно дополнительно содержит нагреватель, содержащий входное отверстие для газа по меньшей мере частично в жидкой форме, соединенное с выходным отверстием указанного первого контура, и выходное отверстие для газа только в газообразной форме, соединенное с указанным по меньшей мере одним компрессором.

Таким образом, колба для разделения фаз вакуумного испарителя (VE) известного уровня техники заменена нагревателем. В отличие от колбы для разделения фаз, в которой содержится двухфазная смесь, нагреватель выполнен с возможностью подачи газа только в газообразной форме на выходе. Это упрощает архитектуру устройства, поскольку нет необходимости независимо контролировать жидкость и газ в колбе.

Устройство в соответствии с изобретением может содержать один или более следующих признаков, взятых отдельно друг от друга или в сочетании друг с другом:

указанные первый контур выполнен с возможностью нагрева текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры, ниже или равной -165°C, до температуры, выше или равной -165°C,

указанный нагреватель представляет собой теплообменник, который содержит третий контур, содержащий входное отверстие для газа по меньшей мере частично в жидкой форме, соединенное с выходным отверстием указанного первого контура, и выходное отверстие для газа только в газообразной форме, соединенное с указанным по меньшей мере одним компрессором,

указанный третий контур выполнен с возможностью нагрева текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры, ниже или равной -165°C, до температуры, выше или равной -50°C,

теплообменник, образующий нагреватель, содержит четвертый контур, в котором циркулирует нагревающая текучая среда,

указанный четвертый контур выполнен с возможностью охлаждения текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры, выше или равной 50°C, до температуры, ниже или равной 0°C,

указанная нагревающая текучая среда представляет собой сжатый газ, взятый из выходного отверстия указанного по меньшей мере одного компрессора,

выходное отверстие, предпочтительно единственное выходное отверстие, указанного по меньшей мере одного компрессора соединено с входным отверстием указанного четвертого контура теплообменника, образующего нагреватель,

устройство содержит по меньшей мере два компрессора, установленных последовательно, причем выходное отверстие расположенного выше по потоку компрессора соединено с входным отверстием указанного четвертого контура теплообменника, образующего нагреватель, одно выходное отверстие которого соединено с входным отверстием расположенного ниже по потоку компрессора,

устройство содержит по меньшей мере два компрессора, установленных последовательно, причем выходное отверстие расположенного выше по потоку компрессора соединено с входным отверстием расположенного ниже по потоку компрессора, выходное отверстие которого соединено с входным отверстием указанного четвертого контура теплообменника, образующего нагреватель,

указанный четвертый контур имеет выходное отверстие, соединенное по меньшей мере с одним компрессором,

входное отверстие указанного третьего контура также соединено с выходным отверстием (45) для газа в газообразной форме указанного резервуара,

указанный первый теплообменник содержит второй контур, содержащий входное отверстие для сжиженного газа, соединенное с третьим трубопроводом, который предназначен для соединения с выходным отверстием для сжиженного газа указанного резервуара; второй контур может последовательно представлять собой контур охлаждения и контур нагрева в зависимости от режима работы устройства,

указанный первый теплообменник содержит пятый контур нагрева, содержащий входное отверстие для газа в газообразной форме, соединенное с четвертым трубопроводом, который предназначен для соединения с выходным отверстием указанного компрессора или расположенного ниже по потоку компрессора в случае двух последовательных компрессоров,

указанный второй контур выполнен с возможностью охлаждения текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры, ниже или равной -160°C, до температуры, ниже или равной -165°C, и/или указанный пятый контур выполнен с возможностью охлаждения текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры, ниже или равной -100°C, до температуры, ниже или равной -130°C,

выходное отверстие указанного четвертого контура также соединено с входным отверстием указанного пятого контура,

устройство содержит пятый трубопровод, оснащенный средством расширения, содержащим входное отверстие, соединенное с выходным отверстием указанного пятого контура, и выходное отверстие, предназначенное для соединения с входным отверстием для сжиженного газа указанного резервуара,

устройство содержит шестой трубопровод, входное отверстие которого соединено с выходным отверстием указанного второго контура, а выходное отверстие соединено с входным отверстием для сжиженного газа указанного резервуара,

указанное входное отверстие для газа указанного пятого контура соединено с выходным отверстием указанного компрессора или расположенного ниже по потоку компрессора в случае двух последовательных компрессоров, посредством шестого контура второго теплообменника,

указанный шестой контур выполнен с возможностью охлаждения текучей среды, циркулирующей в нем с температуры, выше или равной 0°C, до температуры, ниже или равной -100°C,

указанный второй теплообменник содержит седьмой контур, входное отверстие которого соединено с выходным отверстием для газа в газообразной форме указанного резервуара, а выходное отверстие соединено с указанным компрессором или с расположенным ниже по потоку компрессором в случае двух последовательных компрессоров,

указанный седьмой контур выполнен с возможностью нагрева текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры, ниже или равной -100°C, до температуры, выше или равной -50°C.

Настоящее изобретение также относится к судну, в частности, для транспортировки сжиженного газа, включающему по меньшей мере одно устройство, как описано выше.

Настоящее изобретение также относится к способу получения газа в газообразной форме из сжиженного газа посредством устройства, как описано выше, отличающемуся тем, что он содержит этап, на котором берут сжиженный газ и полностью испаряют этот газ перед подачей в указанный по меньшей мере один компрессор.

Испарение может быть осуществлено путем нагрева сжиженного газа нагревающей текучей средой, которая может представлять собой сжатый газ, взятый из выходного отверстия указанного по меньшей мере одного компрессора. Сжатый газ предпочтительно берут между двумя компрессорами, установленными последовательно, или на выходе из двух компрессоров, установленных последовательно.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение станет более понятным, и другие детали, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными после прочтения следующего далее описания, приведенного в качестве неограничивающего примера и со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

[Фиг. 1] Фиг. 1 представляет собой схематический вид первого варианта выполнения устройства в соответствии с изобретением, которым в данном случае оснащено судно,

[Фиг. 2] Фиг. 2 представляет собой схематический вид второго варианта выполнения устройства в соответствии с изобретением, которым в данном случае оснащено судно,

[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет собой схематический вид третьего варианта выполнения устройства в соответствии с изобретением, которым в данном случае оснащено судно;

[Фиг. 4] Фиг. 4 представляет собой схематический вид четвертого варианта выполнения устройства в соответствии с изобретением, которым в данном случае оснащено судно,

[Фиг. 5] Фиг. 5 представляет собой схематический вид пятого варианта выполнения устройства в соответствии с изобретением, которым в данном случае оснащено судно, и

[Фиг. 6] Фиг. 6 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий режим работы устройства, показанного на Фиг. 5.

[Фиг. 7] Фиг. 7 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий другой режим работы устройства, показанного на Фиг. 5.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 1 показан первый вариант выполнения устройства 10 в соответствии с изобретением, позволяющего, в частности, получать газ в газообразной форме из сжиженного газа.

Устройство 10, в частности, но не исключительно, подходит для подачи топливного газа на судно, например, судно для транспортировки сжиженного газа (Фиг. 1-3).

Судно содержит один или более резервуаров 14 для хранения сжиженного газа. Газ представляет собой, например, метан или смесь газов, содержащую метан. Один или каждый резервуар 14 может содержать газ в сжиженной форме при заданном давление и температуре, например, при атмосферном давлении и температуре порядка -160°C. Один или более резервуаров 14 судна могут быть соединены с установкой 12 для выработки энергии на судне. Таким образом, количество резервуаров не ограничено. Оно составляет, например, от 1 до 6. Каждый резервуар 14 может иметь объем от 1000 до 50000 м³.

Далее выражение «резервуар» следует интерпретировать как «один или каждый резервуар».

Резервуар 14 содержит сжиженный газ 14a, а также газ 14b, образующийся в результате испарения, в частности, естественного испарения, сжиженного газа 14a в резервуаре 14. Очевидно, что сжиженный газ 14a хранится на дне резервуара 14, тогда как отпарной газ 14b находится над уровнем сжиженного газа в резервуаре, схематически показанном буквой N.

Далее аббревиатура «СПГ» (LNG) означает сжиженный газ, то есть газ в жидкой форме, аббревиатура «ОГ» (BOG) означает отпарной газ, аббревиатура «ОГЕИ» (NBOG) означает отпарной газ естественного испарения, и аббревиатура «ОГПИ» (FBOG) означает отпарной газ принудительного испарения, эти аббревиатуры известны специалисту в данной области техники, поскольку они соответствуют первым буквам соответствующих выражений на английском языке.

В варианте выполнения, показанном на Фиг. 1, насосы 16a, 16b погружены в СПГ в резервуаре 14 и предпочтительно расположены в нижней части резервуара, чтобы в них подавался только СПГ.

В данном случае показано два насоса 16a, 16b. Насос 16a соединен с одним концом, в данном случае с нижним концом, трубопровода 18. Насос 16b соединен с одним концом, в данном случае с нижним концом, трубопровода 20. В альтернативном варианте выполнения может быть установлено больше насосов каждого типа, например, для создания избыточности насосов 16a и 16b или для использования существующих насосов, например, распылительных насосов, уже установленных на судне (в этом случае функция насоса 16b может выполняться четырьмя распылительными насосами, каждый из которых находится в четырех отдельных резервуарах). В альтернативном варианте выполнения также могут использоваться насосы для топливного газа, уже установленные на судне (в этом случае функция насоса 16a может выполняться насосом (насосами) для топливного газа, каждый из которых установлен в одном или более отдельных резервуарах).

Трубопровод 20 содержит верхний конец, соединенный со штангой 22 для распыления капель СПГ, расположенной в верхней части резервуара 14 над уровнем N. Таким образом, штанга 22 выполнена с возможностью распыления капель СПГ в ОГЕИ. Это приводит к повторной конденсации ОГЕИ в резервуаре 14. Насос 16b выполнен с возможностью осуществления циркуляции СПГ в трубопроводе 20 из нижней части резервуара 14 в штангу 22 и распыления СПГ в виде капель. На практике в основном резервуаре может присутствовать газовый свод, тогда как ОГЕИ может циркулировать в трубопроводах.

Насос 16a выполнен с возможностью осуществления циркуляции СПГ в трубопроводе 18 из нижней части резервуара 14 в теплообменник 24. Трубопровод 18 содержит средство 19 сброса давления для понижения давления СПГ, циркулирующего в трубопроводе 18, перед подачей в теплообменник 24. Средство 19 сброса давления содержит, например, клапан Джоуля-Томсона.

Следовательно, циркуляция СПГ в трубопроводе 18 и через средство 19 сброса давления вызывает частичное испарение СПГ перед подачей в теплообменник 24.

В показанном примере теплообменник 24 содержит три контура теплообмена, и первый контур 24a имеет входное отверстие, соединенное с трубопроводом 18, для подачи двухфазного газа, выходящего из средства 19 сброса давления, в первый контур 24a.

Выходное отверстие первого контура 24a соединено с входным отверстием нагревателя 25, выходное отверстие которого в данном случае соединено с единственным входным отверстием первого компрессора 26. Компрессор 26, называемый расположенным выше по потоку компрессором, в данном случае имеет единственное выходное отверстие, соединенное с первым входным отверстием компрессора 28, называемым расположенным ниже по потоку компрессором. Компрессор 28 в данном случае имеет единственное выходное отверстие, соединенное с установкой 12 посредством одного из каналов трехходового клапана 46.

Теплообменник 24 содержит второй контур 24b, содержащий входное отверстие, соединенное трубопроводом 30 с одним из каналов трехходового клапана 38a, два других канала которого соответственно соединены с трубопроводом 20 и штангой 22.

Выходное отверстие второго контура 24b соединено с трубопроводом 32, который также соединен с одним из каналов трехходового клапана 38b, другой канал которого соединен со штангой 22.

Теплообменник 24 содержит третий контур 24c, содержащий выходное отверстие, соединенное трубопроводом 34 с последним каналом трехходового клапана 38b, а также с системой 35 плунжерного типа для повторной подачи СПГ в резервуар 14, предпочтительно в нижнюю часть резервуара. Трубопровод 34 оснащен средством 36 расширения, выполненным с возможностью понижения давления газа и повторной конденсации перед повторной подачей в резервуар 14.

Средство 36 расширения содержит, например, клапан Джоуля-Томсона, для понижения температуры газа за счет адиабатического расширения.

Расширение или сброс давления по Джоулю-Томсону представляет собой стационарное и медленное ламинарное расширение, осуществляемое при пропускании потока газа через пробку (в основном из ваты или шелка-сырца) в изолированной и горизонтальной трубе, причем давление, преобладающее слева и справа от пробки, отличается. В случае реальных газов расширение Джоуля-Томсона, как правило, сопровождается изменением температуры: это и есть эффект Джоуля-Томсона.

Трубопровод 32 также соединен другими трехходовыми клапанами 38a’, 38b’ с распылительными штангами 22 и системами 35 повторной подачи СПГ из других резервуаров 14 судна.

Входное отверстие третьего контура 24c соединено с выходным отверстием контура 42b другого теплообменника 42, входное отверстие которого соединено с оставшимся каналом трехходового клапана 46. Теплообменник 42 содержит другой контур 42a, одно выходное отверстие которого соединено со вторым входным отверстием компрессора 28.

Входное отверстие контура 42a соединено с выходным отверстием 45 для ОГ резервуара 14 или каждого резервуара 14.

Контур 24a представляет собой холодный контур, причем текучая среда, циркулирующая в этом контуре, и в данном случае СПГ пониженного давления, подлежит нагреву за счет циркуляции в этом контуре для частичного испарения. Она подлежит нагреву и, следовательно, отдает холод. Поэтому контур 24a считается контуром охлаждения.

Контур 24b представляет собой горячий контур и, следовательно, контур нагрева в первом случае, и холодный контур и, следовательно, контур охлаждения во втором случае, причем текучая среда, циркулирующая в этом контуре, и в данном случае СПГ, поступающий из резервуара 14, подлежит охлаждению за счет циркуляции в этом контуре. Следует понимать, что сброс давления перед трубопроводом 24a позволяет снизить температуру испарения, что позволяет получить ОГПИ за счет теплообмена с СПГ, взятым из резервуара и циркулирующим в контуре 24b. Испарение с получением ОГПИ требует подачи тепла, отдаваемого СПГ, циркулирующим в контуре 24b; следовательно, оно является источником холода для охлаждения СПГ, циркулирующего в контуре 24b.

Контур 24c представляет собой горячий контур и, следовательно, контур нагрева, причем текучая среда, циркулирующая в этом контуре, и в данном случае сжатый газ, выходящий из компрессоров 26, 28, подлежит охлаждению за счет циркуляции в этом контуре. Расширение после контура 24c позволяет осуществить повторную конденсацию газа и повторное сжижение перед повторной подачей в резервуар 14.

В первом случае СПГ, поступающий из резервуара 14, подается насосом 16a в средство 19 сброса давления, а затем циркулирует в холодном контуре 24a теплообменника 24. В то же время СПГ из резервуара 14 подается насосом 16b в горячий контур 24b теплообменника 24. В связи с этим теплообмен между этими контурами приводит к:

нагреву частично испаренного СПГ пониженного давления с целью продолжения испарения, которое завершается в нагревателе 25, и

охлаждению СПГ, который повторно подается в резервуар 14 через систему 35 или штангу 22.

Во втором случае сжатый газ, поступающий из компрессора 28, циркулирует в контуре 24c перед расширением и повторным сжижением. В то же время СПГ из резервуара 14 подается насосом 16b в холодный контур 24b теплообменника 24. В связи с этим теплообмен между этими контурами приводит к:

нагреву СПГ, который повторно подается в резервуар 14 через систему 35,

охлаждению сжатого газа, который затем расширяется и повторно сжижается перед подачей в резервуар 14 через систему 35.

Компрессоры 26, 28 могут представлять собой два независимых компрессора или две ступени сжатия одного компрессора. Таким образом, компрессоры 26, 28 могут быть объединены.

Выходное отверстие компрессора 28 соединено с установкой 12 для подачи в нее топливного газа. Компрессор 28 выполнен с возможностью сжатия газа до рабочего давления, подходящего для использования в установке 12.

В варианте выполнения, показанном на Фиг. 1, задача нагревателя 25 заключается в нагреве и полном испарении газа на выходе из контура 24a, и для этого он содержит контур 25a нагрева, который может представлять собой электрический контур или контур циркуляции теплоносителя, например, водяного пара.

Предпочтительно на входе в нагреватель 25 двухфазный газ имеет давление от 120 до 800 мбар, предпочтительно от 300 до 800 мбар, и температуру от -182°C до -151°C, а на выходе из нагревателя газ в газообразной форме имеет давление, равное давлению на входе минус падение давления в нагревателе, и температуру от -120°C до -15°C.

На Фиг. 2 показан альтернативный вариант выполнения устройства 10, который отличается от показанного на Фиг. 1 тем, что нагреватель 25’ содержит контур 25a текучей среды, входное отверстие которого соединено с выходным отверстием (предпочтительно единственным выходным отверстием) компрессора 26, а выходное отверстие соединено с входным отверстием компрессора 28.

На Фиг. 3 показан другой альтернативный вариант выполнения устройства 10, который отличает от показанного на Фиг. 1 тем, что нагреватель 25” содержит контур 25a текучей среды, входное отверстие которого соединено с выходным отверстием (предпочтительно единственным выходным отверстием) компрессора 28, а выходное отверстие соединено с одним из каналов трехходового клапана 46, который также соединен с установкой 12 и теплообменником 42. Три варианта выполнения, показанные на Фиг. 1-3, в дополнение к полному испарению СПГ позволяют нагреть его до некриогенной температуры, то есть до температуры выше -40°C.

Устройство 10, показанное на Фиг. 1, и альтернативные варианты, показанные на Фиг. 2 и 3, могут работать следующим образом.

1. В случае, если количества ОГЕИ недостаточно, например, когда судно идет на скорости, требующей большего количества ОГ в дополнение к ОГЕИ, образующемуся в резервуаре (резервуарах) 14, устройство 10 производит дополнительный ОГ или ОГПИ.

Для контроля давления в резервуаре 14 ОГЕИ отбирается из резервуара через выходное отверстие 45, затем подается в компрессор 28, который производит топливный газ с допустимым давлением для установки 12, например, порядка 6-7 бар, 15-17 бар или 300-315 бар. Для пополнения количества газа и удовлетворения потребностей установки 12 СПГ из резервуара 14 подается насосом 16a по трубопроводу 18 в средство 19 сброса давления, где СПГ подвергается расширению. Затем он повторно нагревается посредством контура 24a первого теплообменника 24 за счет теплообмена с СПГ, циркулирующим в контуре 24b первого теплообменника 24, который в то же время подавался насосом 16b по трубопроводу 20 и трубопроводу 30. Затем охлажденный СПГ подается в нижнюю часть резервуара 14 по трубопроводу 32 и посредством плунжера 35. Двухфазная газовая смесь попадает в нагреватель 25, где двухфазный газ полностью превращается в газовую фазу. Полученный ОГПИ сжимается компрессором 26. Затем ОГПИ снова сжимается компрессором 28 для достижения давления, требуемого для установки 12.

2. В случае, если получено избыточное количество ОГЕИ, например, когда судно движется с низкой скоростью или стоит на якоре, избыточное количество ОГЕИ необходимо обработать безопасным и экологически безвредным образом.

Количество ОГЕИ, образованного в резервуаре 14, достаточно или более чем достаточно для удовлетворения потребностей установки 12. Для контроля давления в резервуаре 14 ОГ отбирается из резервуара и подается в компрессор 28 для достижения давления, требуемого для установки 12. Избыточный ОГ, который не может быть израсходован установкой, подается из выходного отверстия компрессора 28 в теплообменник 42, в котором он охлаждается путем теплообмена с холодным ОГЕИ, взятым непосредственно из резервуара 14 через выходное отверстие 45. Затем избыточный ОГ подается в контур 24c, где он снова охлаждается за счет теплообмена с СПГ, взятым из резервуара. Затем избыточный ОГ повторно конденсируется клапаном 36 и повторно подается в резервуар.

3. В случае, если основной резервуар 14 судна охлаждается, например, перед загрузкой после обратного рейса (во время которого контроль ОГ, как правило, не требуется, поскольку резервуар или резервуары 14 почти пусты).

Как правило, терминалы для повторного сжижения, где на судно загружается груз, требуют, чтобы в резервуаре 14 была низкая температура перед загрузкой для ограничения мгновенного испарения СПГ. Обычно это осуществляется путем распыления с использованием штанги 22 и соответствующего насоса 16b СПГ, уже содержащегося в резервуаре 14, для охлаждения ОГ в этом резервуаре. При использовании устройства 10 эта операция может выполняться путем подачи СПГ в штангу 22 из второго контура 24b теплообменника, и, следовательно, этот СПГ холоднее, чем СПГ, содержащийся в резервуаре. 14.

На Фиг. 4 показан альтернативный вариант выполнения устройства в соответствии с изобретением, в котором элементы, описанные выше, обозначены теми же ссылочными позициями.

Нагреватель 25 показан в данном случае в виде теплообменника, один контур 25b которого соединяет выходное отверстие контура 24a теплообменника 24 с входным отверстием компрессора 26, а другой контур 25a соединяет выходное отверстие компрессора 26 с входным отверстием компрессора 28, и, в частности, в данном случае с двумя компрессорами 28, подключенными параллельно из-за избыточности, требуемой для компрессора такого типа на судне.

На Фиг. 4 показаны примеры температуры текучих сред, циркулирующих в устройстве. Как показано, сжиженный газ, взятый из резервуара 14, охлаждается в контуре 24b и повторно нагревается в контуре 24a, причем контур теплообменника также позволяет охлаждать и повторно сжижать газ, ранее охлажденный в контуре 42b. Контур 42a позволяет повторно нагревать взятый ОГ. Контур 25b осуществляет нагрев двухфазной смеси и полное испарение оставшейся жидкости, а контур 25a осуществляет охлаждение. Температура на выходе из контура 25b в данном случае выше -50°C (и, например, выше или равна -35°C), что позволяет использовать компрессор 26, который является менее дорогостоящим, чем криогенный компрессор (криогенный компрессор может работать при температурах значительно ниже -50°C). Кроме того, такая температура гарантирует, что весь сжиженный газ полностью испарится и, следовательно, будет находиться в газообразной форме на выходе из контура 25b, и, следовательно, на входе в компрессор 26.

На Фиг. 5 показан другой вариант выполнения, а на Фиг. 6 и 7 показаны режимы работы этого варианта.

В этом варианте насосы 16a и 16b заменены одним насосом 16c, который погружен в сжиженный газ, содержащийся в резервуаре 14, и выходное отверстие которого соединено, с одной стороны, с трехходовым клапаном 38a, а, с другой стороны, с разветвительным элементом 50, позволяющим подавать текучую среду в один из двух контуров 24a, 24b теплообменника 24 или в оба контура одновременно.

При сравнении с вариантами, показанными на Фиг. 4 и 5, можно увидеть, что теплообменник, образующий нагреватель 25, с одной стороны, и теплообменник 42, с другой стороны, объединены в один теплообменник 52.

Теплообменник 52 содержит два контура, первый контур 52a соединяет выходное отверстие контура 24a теплообменника 24 с входным отверстием компрессора 26, а второй контур 52b соединяет выходное отверстие компрессора 26 с компрессором 28 или компрессорами 28.

Функция контура 42b теплообменника 42 в данном случае выполняется контуром 52b, входное отверстие которого также соединено с выходным отверстием компрессора 28, а выходное отверстие также соединено с контуром 24c теплообменника 24.

Кроме того, выходное отверстие 45 для ОГ соединено, с одной стороны, с входным отверстием контура 52a, который выполняет функцию контура 42a, а, с другой стороны, с входным отверстием компрессора 28. Выходное отверстие контура 52a дополнительно соединено с входным отверстием компрессора 28.

На Фиг. 6 показан первый режим работы этого варианта, в котором ОГ берется из резервуара 14 через выходное отверстие 45 и подается в компрессор 28. Параллельно сжиженный газ откачивается насосом 16c и подается в контуры 24a, 24b теплообменника 24. Сжиженный газ, охлажденный в контуре 24b, повторно подается в нижнюю часть резервуара, а сжиженный газ, расширенный клапаном 19, попадает в контур 24a и находится в полностью газообразной форме на выходе из контура 52a. Этот газ сжимается компрессором 26 перед охлаждением в контуре 52b и подачей в компрессор 28.

На Фиг. 7 показан второй режим работы этого варианта, в котором ОГ берется из резервуара 14 через выходное отверстие 45 и попадает в контур 52a для повторного нагрева перед подачей в компрессор 28. Часть сжатого газа, выходящего из компрессора 28, циркулирует в контуре 52b, а затем в контуре 24c перед повторным сжижением и повторной подачей в резервуар 14.

Устройство (10) получения газа в газообразной форме из сжиженного газа, включает первый теплообменник (24), содержащий первый контур (24a) охлаждения, содержащий входное отверстие для сжиженного газа, соединенное с первым трубопроводом (18), который предназначен для соединения с выходным отверстием для сжиженного газа по меньшей мере одного резервуара (14) для хранения сжиженного газа, средство (19) испарения путем сброса давления, которым оснащен указанный первый трубопровод, и по меньшей мере один компрессор (26, 28). Устройство дополнительно содержит нагреватель (25), содержащий входное отверстие для газа по меньшей мере частично в жидкой форме, соединенное с выходным отверстием указанного первого контура (24a), и выходное отверстие для газа только в газообразной форме, соединенное с указанным по меньшей мере одним компрессором (26, 28). Техническим результатом является упрощение устройства. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство (10) получения газа в газообразной форме из сжиженного газа, включающее:

первый теплообменник (24), содержащий:

первый контур (24a) охлаждения, содержащий входное отверстие для сжиженного газа, соединенное с первым трубопроводом (18), выполненный с возможностью соединения с выходным отверстием для сжиженного газа по меньшей мере одного резервуара (14) для хранения сжиженного газа,

второй контур (24b), содержащий входное отверстие для сжиженного газа, соединенное с третьим трубопроводом (30), выполненный с возможностью соединения с выходным отверстием для сжиженного газа указанного резервуара (14),

средство (19) испарения путем сброса давления, которым оснащен указанный первый трубопровод (18),

по меньшей мере один компрессор (26, 28),

нагреватель (25, 52), содержащий входное отверстие для газа по меньшей мере частично в жидкой форме, соединенное с выходным отверстием указанного первого контура (24a), и выходное отверстие для газа только в газообразной форме, соединенное с указанным по меньшей мере одним компрессором (26, 28), и

отличающееся тем, что первый теплообменник (24) дополнительно содержит другой контур (24c) нагрева, содержащий входное отверстие для газа в газообразной форме, соединенное с выходным отверстием указанного компрессора (28), и выходное отверстие для газа, соединенное со средством (35, 34, 22), предназначенным для подачи сжиженного газа в резервуар (14).

2. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что указанный первый контур (24a) выполнен с возможностью нагрева текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры ниже или равной -165°C до температуры выше или равной -165°C.

3. Устройство (10) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что указанный нагреватель (25) представляет собой теплообменник, который содержит третий контур (25b), содержащий входное отверстие для газа по меньшей мере частично в жидкой форме, соединенное с выходным отверстием указанного первого контура (24a), и выходное отверстие для газа только в газообразной форме, соединенное с указанным по меньшей мере одним компрессором (26, 28).

4. Устройство по предыдущему пункту, отличающееся тем, что входное отверстие указанного третьего контура также соединено с выходным отверстием (45) для газа в газообразной форме указанного резервуара (14).

5. Устройство (10) по п. 3 или 4, отличающееся тем, что указанный третий контур (25b) выполнен с возможностью нагрева текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры ниже или равной -165°C до температуры выше или равной -50°C.

6. Устройство (10) по любому из пп. 3-5, отличающееся тем, что теплообменник, образующий нагреватель (25), содержит четвертый контур (25a), в котором циркулирует нагревающая текучая среда.

7. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что указанный четвертый контур (25a) выполнен с возможностью охлаждения текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры выше или равной 50°C до температуры ниже или равной 0°C.

8. Устройство (10) по п. 6 или 7, отличающееся тем, что указанная нагревающая текучая среда представляет собой сжатый газ, взятый из выходного отверстия указанного по меньшей мере одного компрессора (26, 28).

9. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что выходное отверстие, предпочтительно единственное выходное отверстие, указанного по меньшей мере одного компрессора (26) соединено с входным отверстием указанного четвертого контура (25a) теплообменника, образующего нагреватель (25).

10. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере два компрессора (26, 28), установленных последовательно, при этом выходное отверстие расположенного выше по потоку компрессора (26) соединено с входным отверстием указанного четвертого контура (25a) теплообменника, образующего нагреватель (25), одно выходное отверстие которого соединено с входным отверстием расположенного ниже по потоку компрессора (28).

11. Устройство (10) по п. 9, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере два компрессора (26, 28), установленных последовательно, при этом выходное отверстие расположенного выше по потоку компрессора (26) соединено с входным отверстием расположенного ниже по потоку компрессора (28), выходное отверстие которого соединено с входным отверстием указанного четвертого контура (25a) теплообменника, образующего нагреватель (25).

12. Устройство по любому из пп. 6-11, отличающееся тем, что указанный четвертый контур (25a) имеет выходное отверстие, соединенное по меньшей мере с одним компрессором (28).

13. Устройство (10) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный второй контур (24b) последовательно представляет собой контур охлаждения и контур нагрева в соответствии с режимом работы устройства.

14. Устройство (10) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный второй контур (24b) выполнен с возможностью охлаждения текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры ниже или равной -160°C до температуры ниже или равной -165°C, и/или указанный другой контур (24c) выполнен с возможностью охлаждения текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры ниже или равной -100°C до температуры ниже или равной -130°C.

15. Устройство по любому из пп. 6-13, отличающееся тем, что выходное отверстие указанного четвертого контура (25a) также соединено с входным отверстием указанного другого контура (24c).

16. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что содержит пятый трубопровод (34), оснащенный средством (36) расширения и содержащий входное отверстие, соединенное с выходным отверстием указанного другого контура (24c), и выходное отверстие, предназначенное для соединения с входным отверстием для сжиженного газа указанного резервуара (14).

17. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что содержит шестой трубопровод (32), входное отверстие которого соединено с выходным отверстием указанного второго контура (24b), а выходное отверстие соединено с входным отверстием для сжиженного газа указанного резервуара.

18. Устройство (10) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанное входное отверстие для газа указанного другого контура (24c) соединено с выходным отверстием указанного компрессора (28) посредством шестого контура (42b) второго теплообменника (42).

19. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что указанный шестой контур (42b) выполнен с возможностью охлаждения текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры выше или равной 0°C до температуры ниже или равной -100°C.

20. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что указанный второй теплообменник (42) содержит седьмой контур (42a), входное отверстие которого соединено с выходным отверстием (45) для газа в газообразной форме указанного резервуара (14), а выходное отверстие соединено с указанным компрессором (28).

21. Устройство (10) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что указанный седьмой контур (42a) выполнен с возможностью нагрева текучей среды, циркулирующей в нем, с температуры ниже или равной -100°C до температуры выше или равной -50°C.

22. Судно, в частности, для транспортировки сжиженного газа, включающее по меньшей мере одно устройство по любому из предыдущих пунктов.

23. Способ получения газа в газообразной форме из сжиженного газа посредством устройства (10) по любому из пп. 1-21, отличающийся тем, что он содержит: этап, на котором берут сжиженный газ и полностью испаряют этот газ перед подачей в указанный по меньшей мере один компрессор (26, 28).

24. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что испарение осуществляют путем нагрева сжиженного газа нагревающей текучей средой, которая представляет собой сжатый газ, взятый из выходного отверстия указанного по меньшей мере одного компрессора (26, 28).

25. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что сжатый газ берут между двумя компрессорами (26, 28), установленными последовательно, или на выходе из двух компрессоров, установленных последовательно.