專利名稱：蒸發和加熱深冷流體的方法
蒸發和加熱深冷流體的方法 發明領域
本發明涉及深冷流體領域，并尤其涉及液化氣的運輸和蒸發。本 發明的方法利用閉合回路中的換熱流體，該換熱流體能用相對低溫的
熱加熱以氣化液化天然氣(LNG)并加熱該氣化的LNG到適合管道運 輸的溫度。本發明的方法也能產生副產物電能以提高效率。
背景技術：
天然氣往往是在遠離氣體可以銷售并分配給最終用戶的地方發現 和生產的。當可得到合適的管道時，天然氣可以以氣體或液體的形式 運到市場，但是，有許多情況下，這種用于連接特定的天然氣供應和 消費者的管道不易得到或不切實際。當天然氣供應設在海外或距合適 的分配系統有很大距離時，可能有必要通過船只運輸該氣體。這些船 只通常包括特殊設計的運輸船，其運輸作為液體保存在大型隔熱容器 或箱中的天然氣。
當在大氣壓或接近大氣壓下運輸時，液化天然氣(LNG)在略低于 -164。C的溫度下保存。這個溫度代表了甲烷在大氣壓下的沸點溫度。但 是，由于天然氣的組成通常會含有不同量的更重和更高沸點的烴，如乙 烷、丙烷、丁烷等，液化氣的特征是具有稍微更高的沸騰溫度，范圍通 常為約-15rC至約-164。C，取決于組成。在或接近目的地，在LNG引入 分配管道之前，LNG必須再氣化并加熱。此外，取決于管道和當地天 然氣規格的要求，LNG可以被加壓、減壓、混合、加臭或經過其他處 理后才能引入管道或類似的分配系統。
再氣化LNG的系統可以在陸地和海上^f吏用。例如，用來加熱LNG 到蒸發溫度的蒸發器可以在LNG運輸船的甲板上、在運輸船附近漂浮 的結構或船上、在底部建造的結構上、或在陸基設施上采用。蒸發器通 常通過用溫流體如環境空氣、海水或可以通過燃燒燃料氣加熱的其他換熱流體加熱LNG來再氣化LNG。此外，已經嘗試通過用冷能來輔助制 冷和冷卻應用以捕集LNG的潛能并在某些情況下發電。
發明概述
在一個實施方案中，本發明涉及蒸發和加熱深冷流體的方法。該方 法包括步驟從換熱流體產生高壓換熱蒸氣，把該高壓換熱蒸氣分成第 一換熱流股和第二換熱流股，通過用第一換熱流股作為發電裝置中的工 作流體降低該第 一流股的壓力，在第 一換熱流股和深冷流體之間換熱以 至少部分蒸發該深冷流體，在第二換熱流股和該部分蒸發的深冷流體之
間換熱以加熱該蒸發的深冷流體到最低溫度，調整第 一和第二換熱流股 中一個或多個的壓力；和再合并第一和第二換熱流股以產生換熱流體。 在該實施方案中，所述深冷流體可以是液化天然氣和所述換熱流體可包 括乙烷、丙烷、丁烷、乙烯和丙烯的一種或多種。通過用泵增壓換熱流 體到更高壓力，然后加熱該換熱流體，可以從換熱流體產生高壓換熱蒸 氣。所述方法可任選地包括在與第一流股換熱前增加深冷流體的壓力到 至少約500psig的步驟。深冷流體可以被蒸發和加熱到至少約-6.67。C的 最低溫度和更優選到至少約4.44。C的最低溫度。
在另一個實施方案中，本發明涉及蒸發和加熱液化天然氣的方法。 該方法包括步驟從包含丙烷的換熱流體產生換熱蒸氣，把換熱蒸氣分 成第 一換熱流股和第二換熱流股，通過使用第 一換熱流股作為發電裝置 中的工作流體降低第一換熱流股的壓力，在第一換熱流股和液化天然氣 之間換熱以至少部分蒸發該液化天然氣，在第二換熱流股和該部分蒸發 的液化天然氣之間換熱以加熱該蒸發的液化天然氣到最低溫度，調整第 一和第二換熱流股中一個或多個的壓力；和再合并第一和第二換熱流股
以產生丙烷流體。這個方法可任選地包括在與第一換熱流股換熱前增加 液化天然氣的壓力到至少約500psig。產生高壓換熱蒸氣可包括首先用 泵增壓換熱流體到更高壓力，然后加熱該換熱流體。蒸發并加熱液化天 然氣到至少約-6.67。C的最低溫度。調整第一換熱流股和第二換熱流股中 一個或多個的壓力的步驟可包括下列的一個或多個增加第一換熱流股 的壓力，降低第二換熱流股的壓力，和增加第二換熱流股的壓力。
6在另一個實施方案中，本發明涉及蒸發和加熱深冷流體的方法。
該方法包括步驟從換熱流體產生換熱蒸氣，把換熱蒸氣分成第一換 熱流股和第二換熱流股，在第一換熱流股和深冷流體之間換熱以至少 部分蒸發該深冷流體，在第二換熱流股和該部分蒸發的深冷流體之間 換熱以加熱該蒸發的深冷流體到最低溫度，調整第 一換熱流股和第二 換熱流股中一個或多個的壓力；和再合并第一和第二換熱流股以產生 換熱流體。所述換熱流體可包含丙烷且所述深冷流體可包含液化氣例 如液化天然氣。任選地，所述方法可包括調整第一和第二換熱流股中 一個或多個的壓力的步驟，可包括在與部分蒸發的深冷流體換熱之后 降低第二換熱流股的壓力。
附圖簡述
本發明可以通過參考下面的描述結合附圖來理解。
圖1是示意圖，說明了能被用來實行本發明方法的系統。 圖2是示意圖，說明了能被用來實行本發明方法的系統。 盡管本發明容許多種修改和變動形式，其具體實施方案已經通過 附圖中的實例顯示并在本文詳細描述。但是，要理解的是，本文描述 的具體實施方案不打算將本發明限制在公開的具體形式，相反，本發
明涵蓋落入所附權利要求定義的本發明主旨和范圍內所有的修改、等 同和替換。
優選實施方案的詳細描述
下面描述了本發明的說明性的實施方案。為了清楚起見，并非實 際實施方案的所有特征都在本說明書中描述。當然要理解的是，在任 何這樣的實際實施方案的開發中，必須做出許多具體實行的決定以達 到開發者的具體目標，例如遵從與系統相關和與商業相關的限制，這 將使各實施彼此不同。而且，要理解的是，這種開發努力可能是復雜 且耗時的，但仍然是受益于本公開的本領域普通技術人員的常規任務。
本發明涉及有效地蒸發液化天然氣(LNG)和加熱得到的天然氣 用來進一步處理、儲存、運輸或最終使用的多種方法。眾所周知，LNG 終端需要大量熱來蒸發LNG。在本發明的方法中，中間換熱流體與LNG換熱以蒸發LNG且進一步加熱LNG到合意溫度。通過用換熱 流體的第一部分蒸發LNG然后用換熱流體的第二部分加熱該蒸發的 氣體，實現了改進的轉化。因此，用一個或多個高等級或低等級熱源 可以加熱換熱流體到合適溫度。合適的低等級熱源的實例包括來自煉 油廠或其他工業過程的冷卻水流，以及環境空氣和水。合適的高等級 熱源可包括例如已經通過燃燒燃料氣加熱了的流體。
本發明的方法可任選地包括回收LNG的冷潛能。例如用Rankine 循環從換熱流體發電或提取功以進一步提高系統的效率。例如，在用換 熱流體作為工作流體發電時，可獲得產生的電以滿足該系統的電力需
電的需要。而且，與很多發電技術相比，用LNG冷潛能發電通常會有 顯著更低的排放。
本發明的方法可以用于蒸發和加熱任何深冷流體。為了本^Hf的目 的，深冷流體是液相流體，其必須維持在低于環境溫度(即低于約25。C 的溫度)和/或高于環境壓力(即高于約15psia的壓力)以保持在液相。 液化天然氣是一種低溫液體，其包含甲烷和通常少量的較高分子量烴和 其他組分。如上所述，液化天然氣的沸點或蒸發點會取決于組成而變化。
當為了想要的用途而需要增加深冷流體的壓力時，優選的是使該流 體在蒸發之前被加壓。在其中深冷流體是液化天然氣的實施方案中，該 天然氣實質上處于液相且通常在高于約1大氣壓的壓力下儲存。在產品 天然氣打算用管道輸送時，在蒸發和加熱之后該天然氣應該處于相對高 壓，約500psig以上，優選約1000psig以上，且更優選約1200psig以上。 此外，天然氣產品的溫度會優選地處于環境溫度范圍的一個溫度，且更 具體地，至少約-6.67。C和更優選地處于至少約4.44°C。在這種提高的壓 力和溫度下，天然氣產品被認為是密相材料。
深冷流體。任選地，從熱源傳遞到換熱流體的能量的一部分以電或功的 形式提取。
通常為了特定性質而選擇換熱流體，所述特殊性質將滿足所述方法
8的特定應用的需要。成本和安全是首要的考慮。換熱流體應該如此選擇 以使其具有適宜低的凝固點以便它與深冷流體換熱時不會固化，且與熱 源換熱時不會引起熱源凝固。而且，在操作過程中，換熱流體的溫度必 須低于熱源的溫度。
優選的是選擇的換熱流體在循環中隨著產生的潛熱傳遞會經歷 至少部分相變。例如，換熱流體會優選地在熱源的實際溫度和熱源的 凝固溫度之間的 一個溫度下有中等的蒸氣壓以使該換熱流體在與熱源 換熱過程中蒸發。此外，在其中深冷流體是液化天然氣的實施方案中， 換熱流體在高于液化天然氣沸騰溫度的溫度下應該是可液化的，以使 得換熱流體在與液化天然氣換熱過程中冷凝。
換熱流體可以是純物質或不同換熱流體的混合物，該混合物產生
具有期望熱性能的組合物。示例性的換熱流體包括每分子具有1~6個 碳原子的烴例如丙烷、乙烷、乙烯、丙烯和曱烷，以及它們的混合物。 在其中深冷流體是液化天然氣的實施方案中，換熱流體優選選自乙烷、 丙烷、丁烷和它們的混合物，特別是因為這些流體一般至少微量存在 于天然氣中，并因此容易得到。可用于本發明的方法中的其他換熱流 體包括商業制冷劑和卣代烴例如氟氯烴，其具有用于這個用途的優異 熱和氧化性能。環境友好的流體是特別合意的。甚至更高凝固點流體 例如水可以用作換熱流體，前提是設計該系統以降低水在深冷流體的 溫度下結水的趨勢。
在本發明的方法中，換熱蒸氣從換熱流體產生。通過用泵增壓換 熱流體到更高壓力和/或加熱該換熱流體到該換熱流體完全蒸發的溫 度，可以從換熱流體產生換熱蒸氣。在發電或提取功的實施方案中， 可以通過首先用泵增壓換熱流體到更高的壓力然后加熱該換熱流體到 提高的壓力來產生高壓換熱蒸氣。蒸發該換熱流體需要的壓力和溫度 取決于流體的組成。在換熱流體包含丙烷時，可以通過首先用泵增壓 丙烷到至少約60psig的壓力然后加熱該丙烷流體到至少約4.44°C的溫 度來產生高壓換熱蒸氣。
可以使用用于用泵增壓和壓縮流體的已知的裝置來實現用泵增壓或壓縮換熱流體。選擇泵和壓縮設備是設計選擇的問題且取決于一些 因素例如換熱流體組成、流速、期望的蒸發和/或冷凝溫度，和是否從 循環換熱流體發電。因為一般增加流體的壓力比增加氣體的壓力更有 效率，所以當換熱流體主要是液相時，優選的是增加該換熱流體的壓
力。合適的泵可包括離心泵和往復泵。當然，本發明可以有特殊應用， 其中當換熱流體主要是氣態時，希望壓縮該換熱流體。
加熱換熱流體可以通過在熱源和換熱流體之間換熱完成。換熱可 以在任何傳統換熱裝置中發生，給定選擇的熱源和換熱流體的性質， 所述裝置能至少部分蒸發該換熱流體。在一個實施方案中，通過相對
;充股:將熱能^供到換熱i。在;二個實施方案中:熱源是當^換熱 流體交換熱能時被冷卻和/或冷凝的蒸氣流。對于冷卻和/或冷凝液體 或蒸氣流，換熱器的選擇和設計是工程選擇的問題。管殼式換熱器是 一個可能的選擇。
合適的熱源包括環境空氣、地下水、海水、河水、廢料或冷卻水 流。在其它實施方案中，熱源可包括燃燒器，例如工藝鍋爐、工藝加 熱器或工藝爐。在這種情況下，燃料燃燒以產生用來加熱換熱流體的 熱量。本領域技術人員應該認識到，對于給定工藝，熱源的選擇將取 決于許多考慮。而且，來源于分離工藝(如煉油廠)的料流的冷卻和/ 或冷凝可以是合意的，特別是如果由換熱流體提供的冷卻能代替其他 工藝中要求的設備。選擇熱源的另 一個考慮是是否例如在發電裝置中 通過使用換熱流體作為工作流體由循環換熱流體產生電和/或功。
將換熱蒸氣分為第一換熱流股和第二換熱流股。閥門、支管和其 它已知的流動控制裝置可以用來將換熱蒸氣分成兩個或更多個流股。
當期望發電或提取功時，循環換熱流體，例如以第一或第二換熱 流股的形式，可以在發電裝置中用作工作流體。合適的發電裝置可包 括膨脹汽輪機、冷凝汽輪機、液壓膨脹機、往復式發動機等等，但可 包括通過蒸發的換熱流體的膨脹運轉的任何發動機。在其中發電裝置 是膨脹汽輪機的實施方案中，汽輪機的旋轉可以用來驅動發電機或驅
10動相關設備例如泵或壓縮機。離開該汽輪機的膨脹的換熱流股會呈現 降低的壓力。 一般，冷卻效應也伴隨著換熱流股的壓力降低以便離開 的換熱流基本上是液體、蒸氣、或一些液體和蒸氣的組合，取決于其 組成和得到的溫度和壓力。發電量會部分取決于循環換熱流體的流速、 壓力和溫度。盡管更高的溫度和壓力能產生更多的電，但通常要求更 大的能量輸入以達到這樣的溫度和壓力。因此，特殊應用中產生的電 的量，如果有的話，將取決于一些因素而變化，所述因素例如特定系 統的電需求、發電處的循環換熱流體的組成和狀態，和來自其他來源 的電的可得性和成本。
深冷流體與換熱流體在至少兩個獨立且有區別的步驟中換熱。通
體以串聯方式換熱，實現到深冷流體的更有效的熱傳遞。在為低溫運 行和高體積通量而設計的換熱器中，熱量可在深冷流體和第一及第二
換熱流股之間交換。已知的這種用途的換熱器一般是指蒸發器并可包
括管殼式換熱器、芯罐(core in kettle )型換熱器和板翅式換熱器等。 應該注意的是盡管換熱器或蒸發器可以以單數提到，但是這些術語代 表多個單程換熱器、單個多程換熱器及其組合。
在第一加熱步驟中，深冷流體與第一換熱流股換熱至少部分蒸發 該深冷流體。該深冷流體在這次換熱中被加熱到中間溫度范圍內的一 個溫度。在深冷流體包含液化天然氣和第一交換流股包含丙烷的實施 方案中，該天然氣,皮加熱到至少約-73.33。C，且優選至少約-45.56。C。 該換熱部分蒸發液化天然氣并至少部分冷凝第一換熱流股中的丙烷蒸 氣。該冷凝的丙烷流體然后可被導入到緩沖容器或用來保存換熱流體備 料的其他容器。
在第二加熱步驟中，在第二換熱流股和部分蒸發的深冷流體之間 換熱以加熱該蒸發的深冷流體到最低溫度。該最低溫度是下游工藝、 儲存或管道要求的深冷流體溫度。在深冷流體包含天然氣時，該最低 溫度是環境溫度范圍內的一個溫度，但通常是至少約-6.67。C，優選至 少約4.44。C且更優選至少約15.56°C。在這次換熱過程中，第二換熱流股被部分蒸發的深冷流體過冷卻。
然后再合并第一和第二換熱流股以產生用來形成換熱蒸氣的換熱 流體。在再合并第一和第二換熱流股之前，可能需要調整一個或多個 第一換熱流股和第二換熱流股的壓力以便第一和第二換熱流股的壓力 大約相同。調整一個或多個第一和第二換熱流股的壓力可包括下面的
一個或多個增加第一換熱流股的壓力，降低第二換熱流股的壓力和 增加第二換熱流股的壓力。增加壓力可以通過使用本文描述的泵和壓
縮機完成。降低壓力可以通過引導流股通過本文其他地方描述的發電 裝置或通過本領域已知的其他降壓設備例如節流閥，如 Joule-Thompson閥、閃蒸器等完成。
考慮到以上公開，本領域普通技術人員應該懂得并理解本發明包 括很多可能的說明性實施方案，這些方案取決于設計標準。 一個這樣 的說明性實施方案包括蒸發和加熱深冷流體的方法。該方法包括步驟 從換熱流體產生高壓換熱蒸氣；將該高壓換熱蒸氣分成第一換熱流股 和第二換熱流股；通過用第一換熱流股作為發電裝置中的工作流體來 降低第一換熱流股的壓力；在第一換熱流股和深冷流體之間換熱以至 少部分蒸發該深冷流體；在第二換熱流體和部分蒸發的深冷流體之間 換熱以加熱該蒸發的深冷流體到最低溫度；調整第一和第二換熱流股 中一個或多個的壓力；和再合并第一和第二換熱流股以產生換熱流體。 在這樣的實施方案中，深冷流體可包括液化天然氣和換熱流體可包括 乙烷、丙烷、丁烷、乙烯和丙烯的一種或多種。通過用泵增壓換熱流 體到更高的壓力然后加熱該換熱流體可以從換熱流體產生高壓換熱蒸 氣。該方法可任選地包括在與第一流股換熱之前增加深冷流體的壓力 到至少約500psig的步驟。深冷流體可以被蒸發和加熱到至少約-6.67。C 的最低溫度，且更優選地到至少約4.44。C的最低溫度。
另一個這樣的說明性實施方案包括蒸發和加熱液化天然氣的方 法。該方法包括步驟從包含丙烷的換熱流體產生換熱蒸氣；將該換 熱蒸氣分成第 一換熱流股和第二換熱流股；通過用第 一換熱流股作為 發電裝置中的工作流體來降低第一換熱流股的壓力；在第一換熱流股和液化天然氣之間換熱以至少部分蒸發該液化天然氣；在第二換熱流
低溫度；調整第一換熱流股和第二換熱流股中一個或多個的壓力；和 再合并第一和第二換熱流股以產生換熱流體。通過用泵增壓換熱流體 到更高的壓力然后加熱該換熱流體可以從換熱流體產生高壓換熱蒸 氣。該方法可任選地包括在與第一流股換熱之前增加液化天然氣的壓 力到至少約500psig的步驟。液化天然氣可以被蒸發和加熱到至少約 -6.67。C的最《氐溫度。
另 一個說明性實施方案包括蒸發和加熱深冷流體的方法。該方法 包括步驟從換熱流體產生換熱蒸氣；將該換熱蒸氣分成第一換熱流 股和第二換熱流股；在第一換熱流股和深冷流體之間換熱以至少部分 蒸發該深冷流體；在第二換熱流股和該部分蒸發的深冷流體之間換熱 以加熱該蒸發的深冷流體到最低溫度；調整一個或多個第一換熱流股 和笫二換熱流股的壓力；和再合并第一和第二換熱流股以產生換熱流 體。在這樣的方法中，換熱蒸氣可包含丙烷且深冷流體可包含液化天 然氣。在這樣的實施方案中，可以通過與部分蒸發的深冷流體換熱后 降低第二換熱流股的壓力來調整一個或多個第一和第二換熱流股的壓 力。
上面公開的具體實施方案只是說明性的，因為本發明可以用不同 但等效的方式加以修改和實踐，那些方法對受益于本文教導的本領域 技術人員來說顯而易見。而且，沒有打算限制本文顯示的構造或設計 的細節，除了下面權利要求所描述的以外。因此，很明顯上面公開的 具體實施方案可以被改變或修改且所有這些變化都認為落在本發明的 范圍和主旨中。相應地，本文尋求的保護在下面權利要求中闡述。
附圖詳述
在圖1和2說明的實施方案中，深冷流體是LNG和換熱流體是丙烷。
緩沖容器140是用來以液相形式保持丙烷備料的罐或其他合適的 容器。通過管線144將丙烷引至泵150，在那里它被用泵增壓到約90psig和110psig之間的壓力。然后通過管線105將丙烷引至換熱器
-17.78。C和約37.78。C之間的丙烷蒸氣。冷卻水在管線116的入口溫度 在約20。C和約40。C之間且在管線117的出口溫度在約4.44。C和約30。C 之間。丙烷蒸氣通過管線112離開換熱器110并被分成分別流過管線114 和115的第一和第二流股。
當目標是從換熱流體產生更多的電或提取更多的功時，在換熱器 110中將更多熱量傳遞給丙烷。在這樣的實施方案中，管線116會含 有加熱了的流體例如來自鍋爐的蒸汽或來自爐或燃燒器的廢氣，它們 會與丙烷在換熱器110中換熱。這種加熱了的流體的溫度將大于約 4(TC且取決于壓力狀況可能高于約120°C。
正如所說明的，所述多個流股包括第一換熱流股，其通過管線114 被引至膨脹汽輪機120,在那里該第一換熱流股作為工作流體發電。 丙烷蒸氣的膨脹降低其溫度到約-17.78。C和約l(TC之間并降低其壓力 到約2psig和約20psig之間。離開汽輪機120的丙烷通過管線122流到 蒸發器130，在那里它與從管線132流來的LNG換熱。管線132優選 地連接到含有LNG的儲存罐(未顯示)，其具有增加LNG壓力的中間 泵118。儲存的LNG在環境壓力或低壓下保存并被引至蒸發器130的 泵118上游。在那里LNG的壓力可以升高到期望的壓力。流過蒸發器 130的LNG被加熱到約-73.33。C和約-28.89。C之間的溫度，至少部分蒸 發該LNG。由于在蒸發器130中與LNG換熱，該第一換熱流股被冷卻 到約-51.irC和約-17.78。C之間的溫度，在這個溫度下丙烷冷凝且從該蒸 發器中導出。
通過管線134將部分蒸發的LNG從蒸發器導出到換熱器160，在 那里它與管線115中的第二換熱流股換熱。離開換熱器160的蒸發的 天然氣，其溫度至少約-6.67。C和約26.67。C，且取決于壓力，可以準備 進入天然氣分配管線。流過換熱器160的丙烷被部分蒸發的天然氣過冷 到約-45.56。C和約-23.33。C之間的溫度。然后將該第二換熱流股引至膨脹 汽輪機125，在那里它被膨脹以發電并降低丙烷的壓力。壓力的逐步下
14降冷凝該第二流股成液體，該液體可以與第一換熱流股在管線136中再 合并。再合并的換熱流體通過管線142導至緩沖容器140。
圖2說明的實施方案與圖1類似，其中深冷流體是LNG，換熱流 體是丙烷和加熱介質是來自煉油廠的加熱了的冷卻水流。
液體丙烷保存在緩沖容器240中并用泵250加壓到至少約90psig 以產生高壓丙烷。該高壓丙烷與來自管線282的丙烷合并并將該再合 并的高壓丙烷通過管線205導至換熱器210，在那里它與加熱了的冷 卻水流換熱以產生溫度至少約-17.78。C的高壓丙烷蒸氣。該高壓丙烷蒸 氣通過管線212離開換熱器210并被分成分別流過管線214和215的 第一和第二流股。
所述第一流股通過管線214導至膨脹汽輪機220。包含高壓丙烷 蒸氣的該第一流股在汽輪機220中用作工作流體。在汽輪機220中， 高壓丙烷蒸氣的膨脹發電并降低丙烷的溫度和壓力。通過管線222離 開汽輪機220的丙烷流到蒸發器230，在那里它與從管線232流來的 LNG換熱。管線232優選與泵218連接，泵218在其入口連接到含有 LNG的儲存罐(未顯示)。泵218增加了蒸發器230的上游LNG的 壓力。
由于與LNG在蒸發器230中換熱，丙烷的第一換熱流股被冷卻 并冷凝成液體并通過管線236導至緩沖容器240。流過蒸發器230的 LNG被丙烷加熱到至少約-73.33。C至少部分蒸發LNG。該部分蒸發的 LNG通過管線234流出蒸發器到達換熱器260，在那里它與來自管線 215的第二換熱流股換熱。流過換熱器260的丙烷被部分蒸發的天然氣 過冷卻并至少部分冷凝。然后將該第二換熱流股導入到緩沖容器270并 隨后到泵280，在那里可將該第二換熱流股的壓力增加到第一流股的壓 力，然后再合并這些流股并在換熱器210中蒸發丙烷。
權利要求
1. 蒸發和加熱深冷流體的方法，所述方法包括步驟從換熱流體產生高壓換熱蒸氣；將所述高壓換熱蒸氣分成第一換熱流股和第二換熱流股；通過用所述第一換熱流股作為發電裝置的工作流體降低所述第一換熱流股的壓力；在所述第一換熱流股和深冷流體之間換熱以至少部分蒸發所述深冷流體；在所述第二換熱流股和所述部分蒸發的深冷流體之間換熱以加熱所述蒸發的深冷流體到最低溫度；調整所述第一和第二換熱流股中一個或多個的壓力；和再合并所述第一和第二換熱流股以產生所述換熱流體。
2. 權利要求1的方法，其中從換熱流體產生高壓換熱蒸氣包括以 下一種或多種用泵增壓和加熱所述換熱流體。
3. 權利要求2的方法，其中產生高壓換熱蒸氣包括用泵增壓所述 換熱流體到更高壓力，然后加熱所述換熱流體。
4. 權利要求1的方法，其中調整所述第一和第二換熱流股的壓力 中一個或多個的步驟包括以下中的一個或多個增加所述第一換熱流股的壓力； 降低所述第二換熱流股的壓力；和 增加所述第二換熱流股的壓力。
5. 權利要求4的方法，其中調整所述第一流股和所述第二流股中 一個或多個的壓力的步驟包括降低所述第二流股的壓力。
6. 權利要求4的方法，其中調整所述第一換熱流股和所述第二換 熱流股中 一個或多個的壓力的步驟包括用泵增壓所述第 一換熱流股到更 高壓力并用泵增壓所述第二換熱流股到高壓。
7. 權利要求l的方法，其中所述深冷流體包括液化天然氣。
8. 權利要求1的方法，其中所述換熱流體包含每分子具有約1到約6個碳原子的烴、卣代碳和它們的混合物。
9. 權利要求8的方法，其中換熱流體包括乙烷、丙烷、丁烷、乙 烯和丙烯的一種或多種。
10. 權利要求9的方法，其中所述高壓換熱蒸氣壓力至少為約60psig。
11. 權利要求9的方法，其中所述高壓換熱蒸氣溫度至少為約 4.44°C。
12. 權利要求l的方法，其中所述最低溫度至少為約-6.67。C。
13. 權利要求12的方法，其中所述最低溫度至少為約4.44'C。
14. 權利要求l的方法，還包括在與所述第一換熱流股換熱之前， 增加所述深冷流體的壓力到至少約500 psig的壓力的步驟。
15. 權利要求14的方法，其中將所述深冷流體的壓力增加到至少 約1000psig的壓力。
16. 蒸發和加熱液化天然氣的方法，所述方法包括步驟 從換熱流體產生換熱蒸氣，所述換熱流體包含丙烷； 將所述換熱蒸氣分成第 一換熱流股和第二換熱流股；通過用所述第 一換熱流股作為發電裝置的工作流體降低所述第 一換 熱流股的壓力；在所述第一換熱流股和液化天然氣之間換熱以至少部分蒸發所述液 化天然氣；在所述第二換熱流股和所述部分蒸發的液化天然氣之間換熱以加熱 所述蒸發的液化天然氣到最低溫度；調整所述第 一換熱流股和所述第二換熱流股中一個或多個的壓力；和 再合并所述第一和第二換熱流股以產生所述換熱流體。
17. 權利要求16的方法，還包括在與所述第一換熱流股換熱之前 增加所述液化天然氣的壓力到至少約500psig的壓力的步驟。
18. 權利要求16的方法，其中從換熱流體產生高壓換熱蒸氣包括 以下一種或多種用泵增壓和加熱所述換熱流體。
19. 權利要求16的方法，所述最低溫度至少為約-6.67。C。
20. 權利要求16的方法，其中調整所述第一換熱流股和所述第二 換熱流股中一個或多個的壓力的步驟包括以下中的一個或多個增加所述第 一換熱流股的壓力； 降低所述第二換熱流股的壓力；和 增加所述第二換熱流股的壓力。
21. 蒸發和加熱深冷流體的方法，所述方法包括步驟 從換熱流體產生換熱蒸氣；將所述換熱蒸氣分成第 一換熱流股和第二換熱流股； 降低所述第 一換熱流股的壓力；在所述第一換熱流股與深冷流體之間換熱以至少部分蒸發所述深冷 流體；在所述第二換熱流股與所述部分蒸發的深冷流體之間換熱以加熱所 述蒸發的深冷流體到最低溫度；調整所述第一和第二換熱流股中一個或多個的壓力；和 再合并所述第一和第二換熱流股以產生所述換熱流體。
22. 權利要求21的方法，其中所述換熱流體包含丙烷且所述深冷流體包含液化天然氣。
23. 權利要求21的方法，其中調整所述第一和第二換熱流股中一 個或多個的壓力包括在與所述部分蒸發的深冷流體換熱后，降低所述第二 換熱流股的壓力。
全文摘要
蒸發和加熱深冷流體例如液化天然氣，到環境溫度范圍中合意溫度的方法。該方法包括使用中間換熱流體例如丙烷加熱液化天然氣，并利用液化天然氣的冷潛能發電。所述換熱流體被熱源例如可從工業過程獲得的溫水或熱水加熱。加壓和加熱所述換熱流體以形成換熱蒸氣。將該換熱蒸氣分為多個流股，這些流股與所述深冷流體以串聯方式換熱以便使用普通的換熱流體和熱源來蒸發該深冷流體并逐級加熱該深冷流體到合意溫度。
文檔編號F17C9/02GK101454608SQ200780019267
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月26日 優先權日2006年5月26日
發明者C·E·拉蒙, S·杜特 申請人:雪佛龍美國公司