CN103403437B - 液化气体的再气化装置及再气化气体制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种以简单的构造进行液化气体的预热、并可通过简单构造的管壳式热交换器再气化的液化气体的再气化装置。具有：预热用热交换器（3），对在被预热流路（3a）中流动的LNG，通过在预热流路（3b）中流动的气化气体预热；第1管壳式热交换器（5），对通过预热用热交换器（3）预热的LNG，使用海水或清水再气化，其中，在预热流路（3b）中，导入通过第1管壳式热交换器（5）再气化的气体，并具有第2管壳式热交换器（7），将通过预热流路（3b）并冷凝的LNG使用海水或清水再气化。

Description

液化气体的再气化装置及再气化气体制造方法
技术领域
本发明涉及一种将LNG等液化气体再气化的再气化装置及再气化气体制造方法。
背景技术
为了将储罐内贮存的LNG（液化天然气）再气化并提供到所需之处，使用再气化装置。作为这种再气化装置，大多采用开放式气化器（ORV：Open-Rack-typeVaporizer）方式（例如参照下述专利文献1）。该ORV方式中，作为热源使用海水，通过在大气中将海水散布到板状排列的多个导热管的外表面，使导热管内部的LNG气化。但是存在以下问题：需要较多的海水，并且需要确保海水流动的导热面积，因此难以小型化。所以，ORV方式难以设置在FSRU（FloatingStorageandRegasificationUnit/浮式贮存和再气化单元）、FPSO（FloatingProductionStorageandOffloading/浮式储油卸油装置）这样的海上浮体、LNG船等船舶上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-14586号公报
发明内容
发明要解决的问题
与之相对，作为浮体用、船舶设置用的比ORV方式小型化的再气化装置，存在使用下述再气化装置的例子：使用了图3所示的管壳式热交换器100的STV（管壳式气化器）方式下的再气化装置。
该管壳式热交换器100的典型构造如该图所示，具有：LNG流入的上游主管103；导热管107，与上游主管103连接，并列设置多个；下游主管105，通过了导热管107的LNG流入。各导热管107贯通由圆筒状主体（壳体）包围的水室109内。作为该热交换器的主要特征是，水室109在长度方向的大致中央部上分割为上游侧水室109a和下游侧水室109b。在上游侧水室109a中，从LNG流的最上游侧（图中为左侧）导入海水（S.W.），从上游侧水室109a的下游侧排出海水（参照该图中的虚线）。即，在上游侧水室109a中，海水流和LNG流是并行流。另一方面，在下游侧水室109b中，从LNG流的最下游侧（图中为右侧）导入海水，从下游侧水室109b的上游侧排出海水（参照该图中的虚线）。即，在下游侧水室109b中，海水流和LNG流是相对流。因此，在LNG温度最低的最上游侧，作为并行流使用高温的海水，从而可避免导热管外表面的冻结，在LNG流的最下游是相对流，从而确保LNG取出温度。
但是，这种方式的管壳式热交换器100和图4所示的水室为1室的管壳式热交换器100’相比，构造复杂，成本较高，并且存在设计困难的缺点。
因此，作为采用图4所示的水室为1室的管壳式热交换器100’的构成，存在提前用其他装置预热LNG的方法。例如，提出了IFV（Intermediate-Fluid-typeVaporizer：中间媒介式气化器）方式的方案。在该称为IFV方式的方法中设置预热步骤，其在管壳式热交换器的上游侧，经由丙烷等防冻型热媒介通过海水等一次加热源并间接通过防冻型热媒介间接性地预热LNG。通过该预热步骤，使管壳式热交换器的LNG入口温度上升到不易产生冻结的温度，可采用水室为1室的廉价的管壳式热交换器。但是存在以下缺点：预热步骤所需投资较大，因使用丙烷等防冻液，处理、维护较复杂，并且设备构造也变得复杂。
本发明鉴于以上情况而提出，其目的在于提供一种以简单的构造进行液化气体的预热、并可通过简单构造的热交换器再气化的液化气体的再气化装置。
用于解决问题的方法
为解决上述问题，本发明的液化气体的再气化装置及再气化气体制造方法采用以下方法。
即，本发明的第1方式涉及的液化气体的再气化装置具有：预热用热交换器，通过在预热流路中流动的预热流体对在被预热流路中流动的液化气体进行预热；以及第1热交换器，将通过该预热用热交换器预热的液化气体使用海水或清水再气化，在上述预热流路中，导入通过上述第1热交换器再气化的气体，上述液化气体的再气化装置具有第2热交换器，该第2热交换器将通过上述预热流路并冷凝的液化气体使用海水或清水再气化。
在预热用热交换器中，将通过第1热交换器再气化的气体导入到预热流路，并预热液化气体。因此，使用再气化的自身热量预热液化气体，通过在连续的路径中流动的同一流体进行预热，因此在预热步骤中无需使用丙烷等其他热媒介，可以简单的构造形成预热步骤。
并且，第1热交换器中导入通过预热用热交换器预热的液化气体，使流入到第1热交换器的液化气体温度上升，因此可降低在导热管周围海水或清水等热媒介冻结、或因热交换面产生的冰而引起的热交换性能的恶化的可能性。因此，当作为第1热交换器使用管壳式热交换器时，可采用水室为1室的简易构造的管壳式热交换器。
并且，第2热交换器中导入通过预热用热交换器的预热流路并冷凝的液化气体。通过预热流路的液化气体在预热流路中流动时，对在被预热流路中流动的液化气体提供热量，温度下降，但和在被预热流动中流动的液化气体相比高温的气化气体被导入到预热流路中，因这一构成，可实施计划，使得在预热流路中流动、冷却、冷凝的液化气体，不会冷却到流入到预热用热交换器的液化气体温度。因此，可使流入到第2热交换器的液化气体温度比液化气体温度上升，从而和上述第1热交换器一样，可降低在导热管周围海水或清水等热媒介冻结、或因热交换面产生的冰而引起的热交换性能的恶化的可能性。因此，当作为第2热交换器使用管壳式热交换器时，可采用水室为1室的简易构造的管壳式热交换器。
此外，将从预热用热交换器的被预热流路及预热流路流出的流体称为“液化气体”，但并不仅是指仅由液相构成的流体，也包括在热交换器出口一侧已经气化、或具有预定湿度的二相流体。
并且，作为第1热交换器和/或第2热交换器，优选使用管壳式热交换器，但本发明并不特别限定，例如也可是上述ORV方式的热交换器。
并且，作为第1热交换器、第2热交换器的加热媒介，使用清水等二次闭合电路下的加热时，也可添加防冻液并进一步采取热媒介的冻结对策。
进一步，在上述第1方式涉及的液化气体的再气化装置中，也可在上述预热用热交换器设置用于使蒸发气体预冷或冷凝的冷却流路，。
存在设有用于将贮存液化气体的储罐等产生的蒸发气体再液化的设备的情况。这种情况下，通过将使蒸发气体预冷或冷凝的冷却流路设置在预热用热交换器上，可冷却蒸发气体，并且较有效地预热液化气体。
尤其是，如下所述，优选将易于形成多个独立的流路的多流化的板式热交换器，作为预热用热交换器使用。
进一步，在上述第1方式涉及的液化气体的再气化装置中，上述预热用热交换器也可是板式热交换器。
通过使预热用热交换器为板式热交换器，可实现小型化。
作为板式热交换器，具体包括板翅式、螺旋式，优选使用不锈钢制、铝合金制的材料。
并且，本发明的第2方式涉及的再气化气体制造方法具有：预热步骤，使用预热用热交换器，通过在预热流路中流动的预热流体对在被预热流路中流动的液化气体进行预热；以及第1再气化步骤，使用第1热交换器，将通过上述预热步骤预热的液化气体使用海水或清水再气化，在上述预热流路中，导入通过上述第1热交换器再气化的气体，上述再气化气体制造方法具有第2再气化步骤，使用第2热交换器，将通过上述预热流路并冷凝的液化气体使用海水或清水等热媒介再气化。
在预热用热交换器中的预热步骤中，将通过第1热交换器再气化的气体导入到预热流路，并预热液化气体。因此，使用再气化的自身热量预热液化气体，通过在连续的路径中流动的同一流体进行预热，因此在预热步骤中无需使用丙烷等其他热媒介，可以简单的构造形成预热步骤。
并且，在第1热交换器中的第1再气化步骤中，导入通过预热用热交换器预热的液化气体，使流入到第1热交换器的液化气体温度上升，因此可降低在导热管周围海水或清水冻结的可能性。因此，当作为第1热交换器使用管壳式热交换器时，可采用水室为1室的简易构造的管壳式热交换器。
并且，第2热交换器中的第2再气化步骤中，导入通过预热用热交换器的预热流路并冷凝的液化气体。通过预热流路的液化气体在预热流路中流动时，对在被预热流路中流动的液化气体提供热量，温度下降，但和在被预热流动中流动的液化气体相比高温的气化气体被导入到预热流路中，因这一构成，使得在预热流路中流动、冷却、冷凝的液化气体不会冷却到流入到预热用热交换器的液化气体温度。因此，可使流入到第2热交换器的液化气体温度比液化气体温度上升，因此可降低在导热管周围海水或清水冻结的可能性。因此，当作为第2热交换器使用管壳式热交换器时，可采用水室为1室的简易构造的管壳式热交换器。
此外，将从预热用热交换器的被预热流路及预热流路流出的流体称为“液化气体”，但并不仅是指仅由液相构成的流体，也包括在热交换器出口的气化液化、或具有预定湿度的二相流体。
并且，作为第1热交换器和/或第2热交换器，优选使用管壳式热交换器，但本发明并不特别限定，例如也可是上述ORV方式的热交换器。
并且，作为第1热交换器、第2热交换器的加热媒介，使用清水等二次闭合电路时，也可添加防冻液。
发明效果
在预热用热交换器中，使用由第1热交换器再气化的自身的热量来预热液化气体，通过在连续的路径中流动的同一流体进行预热，因此在预热步骤中无需使用丙烯等其他热媒介，可以简单的构造进行预热。
并且，通过预热液化气体，可降低第1热交换器的导热管周围的冻结的可能性，可采用简单构造的热交换器。
并且，可使流入到第2热交换器的液化气体温度比液化气体温度上升，因此可降低导热管周围海水或清水冻结的可能性。因此可采用简单构造的热交换器。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的液化气体的再气化装置的图。
图2是表示图1的变形例的图。
图3是表示水室是2室的管壳式热交换器的纵向剖视图。
图4是表示水室是1室的管壳式热交换器的纵向剖视图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明涉及的实施方式。
（第1实施方式）
以下说明本发明的第1实施方式。
在FSRU（FloatingStorageandRegasificationUnit）、FPSO（FloatingProductionStorageandOffloading）这样的海上浮体、LNG船等船舶上，设置LNG贮存设备（液化气体贮存设备）。图1表示再气化装置1，其用于将从该LNG贮存设备的LNG储罐（液化气体贮存罐）导出的LNG（液化气体）提供到所需之处时进行再气化。
如图1所示，再气化装置1具有：预热LNG的预热用热交换器3；第1管壳式热交换器（第1热交换器）5，将通过预热用热交换器3预热的液化气体使用海水或清水再气化；第2管壳式热交换器（第2热交换器）7，将从预热用热交换器3导入的液化气体使用海水或清水进行再气化。
预热用热交换器3上设有：被预热流路3a，导入从LNG储罐通过移送泵送出的LNG；预热流路3b，导入通过第1管壳式热交换器5再气化的气化气体。
预热用热交换器3是板式热交换器。具体而言，包括板翅式、螺旋板式，优选使用不锈钢制、铝合金制的材料。
通过被预热流路3a的LNG由预热用热交换器3例如预热为－160℃～－155℃到－100℃～－40℃。此外，将预热后的流体仅称为LNG（指液化气体），但并非是仅由液相构成的流体，也包括具有预定湿度的二相流体。
通过预热流路3b的气化气体利用对通过被预热流路3a的LNG的预热而被冷却，例如冷却到约10℃到－100℃～－40℃。从预热流路3b流出的气化气体的温度可通过预热用热交换器3的设计来设定，但优选设为与从被预热流路3a流出的LNG同等的温度。这是因为，这样一来，可使第1管壳式热交换器5和第2管壳式热交换器7为相同的容量。
第1管壳式热交换器5是图4所示的水室是1室的简单构造的管壳式热交换器。在水室中，海水或清水以相对于LNG流成为相对流的方式被导入。通过该第1管壳式热交换器5，预热后的LNG例如加热到约10℃，并被再气化。
通过第1管壳式热交换器5再气化的气化气体如上所述，导入到预热用热交换器3的预热流路3b。
第2管壳式热交换器7和第1管壳式热交换器5一样，是图4所示的水室为1室的简单构造的管壳式热交换器。在水室中，海水或清水以相对于LNG流成为相对流的方式被导入。通过该第2管壳式热交换器7，由预热用热交换器3冷却并冷凝的LNG例如加热到10℃并被再气化。此外，将通过预热用热交换器3冷却的流体仅称为LNG（指液化气体），但并非是仅由液相构成的流体，也包括气相、或具有预定湿度的二相流体。
通过第2管壳式热交换器7再气化的气化气体导入到CNG（Compressednaturalgas/压缩天然气）歧管，之后提供到需要之处。
上述再气化装置1如下使用，从而制造出再气化气体。
从LNG储罐通过移送泵送出的LNG被导入到预热用热交换器3的被预热流路3a，例如预热到－100℃～－40℃（预热步骤）。
预热后的LNG导入到第1管壳式热交换器5，通过海水或清水例如加热到约10℃，并被再气化（第1再气化步骤）。
再气化的气化气体导入到预热用热交换器3的预热流路3b，通过预热在被预热流路3a中流动的LNG，例如冷却到－100℃～－40℃。
从预热流路3b流出的LNG导入到第2管壳式热交换器7，通过海水或清水例如加热到约10℃，被再气化（第2再气化步骤）。
再气化的气化气体导入到CNG歧管，提供到需要之处。
根据本实施方式的再气化装置1，可起到以下作用效果。
在预热用交换器3中，将通过第1管壳式热交换器5再气化的气体导入到预热流路3b，预热在被预热流路3a中流动的LNG。因此，使用再气化的自身热量预热LNG，通过在连续的路径中流动的同一流体进行预热，因此在预热步骤中无需使用丙烷等其他热媒介，可以简单的构造形成预热步骤。
并且，第1管壳式热交换器5中导入通过预热用热交换器3预热的LNG，使流入到第1管壳式热交换器5的LNG温度上升，因此防止在导热管周围海水或清水的冻结。因此，可采用水室为1室的简易构造的管壳式热交换器。
并且，第2管壳式热交换器7中导入通过预热用热交换器3的预热流路3b后的冷凝的LNG。其设计是：通过预热流路3b的LNG在预热流路3b中流动时，对在被预热流路3a中流动的LNG提供热量，温度下降，但不会冷却到流入到预热用热交换器3的被预热流路3a的LNG。因此，可使流入到第2管壳式热交换器7的LNG温度上升，从而在导热管周围海水或清水不会冻结。因此，可采用水室为1室的简易构造的管壳式热交换器。尤其是，在本实施方式中，使从被预热流路3a流出并流入到第1管壳式热交换器5的LNG、与从预热流路3b流出并流入到第2管壳式热交换器7的LNG温度为相同的温度，因此可使第1管壳式热交换器5和第2管壳式热交换器7为相同容量，可低成本地调配管壳式热交换器。
（变形例）
图2表示本实施方式的再气化装置的变形例。
该再气化装置1’在预热用热交换器3中设置对蒸发气体（以下称为“BOG”）预冷或冷凝的冷却流路3c。其他构成和图1相同，因此附加同样的附图标记并省略其说明。
BOG因从LNG储罐等的热侵入而不可避免地产生，存在冷却并再液化的情况。将BOG再液化时，再液化设备设置在再气化装置1’附近。这种情况下，将预冷或冷凝BOG的冷却流路3c设置在预热用热交换器3中。通过冷却流路3c并预冷或冷凝的BOG导入到冷凝器或冷凝罐（CondenserorCondensatetank）。
因此，在冷却流路3c中冷却BOG，并且通过BOG可有效地预热在被预热流路3a中流动的LNG。
尤其是，在本实施方式中，作为预热用热交换器3使用板式热交换器，易于实现形成多个独立的流路的多流化。
此外，在上述实施方式中，作为液化气体列举了LNG进行说明，但本发明不限于此，例如也可是LPG（液化石油气）、LEG（液化乙烯气体）等其他液化气体。
并且，在上述实施方式中，使用第1管壳式热交换器及第2管壳式热交换器进行了说明，但本发明不限于此，即使是其他热交换器也可获得预热的效果，例如也可是ORV方式的热交换器。
符号说明
1、1’再气化装置
3预热用热交换器
3a被预热流路
3b预热流路
3c冷却流路
5第1管壳式热交换器（第1热交换器）
7第2管壳式热交换器（第2热交换器）

Claims (4)

1.一种液化气体的再气化装置，
具有：预热用热交换器，具有被预热流路和预热流路；
第1热交换器，其在上述预热用热交换器的下游侧与上述被预热流路相连接；以及
第2热交换器，其在上述预热用热交换器的下游侧与上述预热流路相连接，
上述第1热交换器和/或上述第2热交换器是水室为1室的管壳式热交换器，
上述预热用热交换器通过在上述预热流路中流动的预热流体对在被预热流路中流动的液化气体进行预热，
上述第1热交换器将通过上述预热用热交换器预热的液化气体使用海水或清水再气化，
通过上述第1热交换器再气化的气体被导入上述预热用热交换器的上游中的上述预热流路，在上述预热流路中流动时，对在上述被预热流路中流动的液化气体提供热量，温度下降从而冷凝，不冷却到流入到上述被预热流路的液化气体的温度就导入到上述第2热交换器，
上述第2热交换器将通过上述预热流路并冷凝的液化气体使用海水或清水再气化，
通过上述预热流路并冷凝的上述液化气体的温度被设置为与通过上述被预热流路从而被预热了的液化气体相同的温度。
2.根据权利要求1所述的液化气体的再气化装置，在上述预热用热交换器上设置用于使蒸发气体预冷或冷凝的冷却流路。
3.根据权利要求1或2所述的液化气体的再气化装置，上述预热用热交换器是板式热交换器。
4.一种再气化气体制造方法，具有：
预热步骤，使用预热用热交换器，通过在预热流路中流动的预热流体对在被预热流路中流动的液化气体进行预热；
第1再气化步骤，使用第1热交换器，将通过上述预热步骤预热的液化气体使用海水或清水再气化；以及
第2再气化步骤，使用第2热交换器，将通过上述预热流路并冷凝的液化气体使用海水或清水再气化，
在上述预热流路中，导入通过上述第1热交换器再气化的气体，
通过上述预热流路的液化气体在上述预热流路中流动时，不冷却到流入到上述被预热流路的液化气体的温度就导入到第2热交换器，
将通过上述预热流路并冷凝的上述液化气体的温度设置为与通过上述被预热流路从而被预热了的液化气体相同的温度。
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