專利名稱：液化氣汽化和測量系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于液態(tài)天然氣(LNG)有效汽化和測量的系統(tǒng)和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)和有效汽化LNG船貨(shipment)或其部分成其氣態(tài)形式以準確確定LNG船貨的組成成份和英國熱量單位(BTU)值的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
天然氣是一種幾種不同碳氫化合物的可燃、氣態(tài)混和物，并且典型地從由多孔巖石形成的地下深層儲藏層開采。從不同儲藏層開采的天然氣的成份根據(jù)儲藏層的地理位置 而不同。實際上，對于從單個給定儲藏層開采的氣體成份改變到某種程度也不是完全罕見的。然而，不管任何變化，天然氣的主要成份是甲烷，一種無色、無味的氣態(tài)飽和碳氫化合物。甲烷通常占任何天然氣樣本的80%到95%，并且剩余部分由不同數(shù)量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和其它碳氫化合物組成。天然氣廣泛用于住宅、商用和工業(yè)應(yīng)用。它是家用取暖用的主要能源，超過半數(shù)美國家庭使用天然氣。天然氣的使用在發(fā)電和制冷中的應(yīng)用也快速增加，并作為運輸燃料。天然氣，類似于其它形式的熱源，采用英國熱量單位測量，即BTU。IBTU等于在大氣壓下使I磅水的溫度升高I華氏度所需的熱量。一立方英尺天然氣具有約1，027BTU。天然氣通常以千立方英尺(Mcf)的標準容量單位從井頭(wellhead)銷售，即在氣體從地球開采處的位置，銷售給購買者。然而，消費票據(jù)通常以熱函或千卡測量。一千卡是等于100，000BTU的熱量單位。天然氣工業(yè)的三個分離并且通常獨立部分涉及將天然氣從井頭傳送到消費者。生產(chǎn)公司探測、鉆井和從地下開采天然氣；運輸公司操作將氣田連接到主要消費區(qū)域的管道系統(tǒng)；并且銷售公司是將天然氣運送到消費者的本地公共事業(yè)。僅在美國，經(jīng)延伸超過百萬英里的地下管道網(wǎng)，天然氣被運送給近200百萬消費者。為生產(chǎn)和運送這種天然氣，存在超過25萬個生產(chǎn)天然氣井，超過一百家天然氣管道公司和將燃氣服務(wù)提供給所有50個州的超過1000家本地銷售公司(LDC)。在實質(zhì)重構(gòu)產(chǎn)業(yè)的管理改革前，生產(chǎn)者將氣體銷售給管道公司，其再將氣體銷售給LDC，LDC再將其銷售給居民和其它客戶。然而，調(diào)整后，管道公司不再購買氣體用于再銷售。代替地，管道公司僅將氣體從諸如生產(chǎn)方或賣主的銷售方運送到諸如電力設(shè)施、工廠和LDC的買方。因此，LDC現(xiàn)有能夠在多個天然氣銷售方中選擇，然而之前，它們僅能夠從一個來源即管道公司購買氣體。此外，一些州已實現(xiàn)了使LDC接受州公共設(shè)施委員會的規(guī)定的附加重組。在這些附加州條例前，LDC居民客戶僅能夠從一種來源購買氣體，即LDC。然而，在州條例后，居民客戶能夠選擇除購買氣體的其LDC以外的不同的供應(yīng)方。如同以前，作為分配網(wǎng)絡(luò)的擁有者/操作者，消費者的LDC將氣體送到顧客，但LDC僅向顧客收取氣體運送費用，并且獨立的供應(yīng)商為氣體付賬。因此，天然氣對US能源供應(yīng)非常重要。然而，美國的天然氣消耗已超過了國內(nèi)天然氣可利用的供應(yīng)。一種增加供應(yīng)的可用選擇是增加液化天然氣(LNG)的進口。更具體地說，根據(jù)一種估計，美國的天然氣消耗到2025年前將從2004年的約22萬億立方英尺(Tcf)到約31Tcf。因此，與從加拿大經(jīng)管道進口結(jié)合的國內(nèi)生產(chǎn)將不足以滿足需求。因此，少量但比例增加的氣體供應(yīng)經(jīng)油輪作為LNG被進口和接收。LNG通過從生產(chǎn)氣田接收天然氣、去除雜質(zhì)并使天然氣液化生產(chǎn)。在液化過程中，氣體被冷卻到約-260華氏度的溫度。這種天然氣的凝固液體形式的一個體積占用在爐燃燒器頭部處的天然氣的體積的約1/600?！癓NG”被裝載到用于安全和隔離目的的雙船體輪船。一旦輪船到達接收港口，LNG典型地卸載入很好密封的存儲罐。汽化或再汽化用于將
LNG重新轉(zhuǎn)換為其氣體形式，進入國內(nèi)管道分布系統(tǒng)并最終傳送到末端用戶。因為LNG根據(jù)其BTU值銷售，當它從各個油輪卸載時，任何特定LNG船貨的BTU值的準確分析以及LNG的組成成份的分析是至關(guān)重要的。例如，為確定特定船貨的期望價格，當LNG被裝載到海外地點(諸如發(fā)現(xiàn)巨大天然氣的Trinidad和Tobago)的油輪上時,供應(yīng)商計算將它裝載入船的船體內(nèi)時的LNG的BTU值。另外，由于裝船的BTU值將在轉(zhuǎn)移中變化，例如由于當它在船的船體中時，一些LNG汽化，LNG船貨的接收者也期望準確地確定運送的LNG船貨的BTU值。當托運方典型地在運輸中燃燒汽化的LNG以運轉(zhuǎn)輪船，并且因此負責運輸中汽化的LNG的成本時，運送LNG船貨的油輪的操作人員也對裝載的LNG以及卸載的LNG的準確BTU測量感興趣。因此，期望提供一種準確地測量從油輪卸載時LNG船貨的BTU值。一種解決上述問題的相關(guān)領(lǐng)域的方法在授予Forster等人的美國專利號3，933，030中進行了公開。按Forster的說法，公開了一種用于連續(xù)監(jiān)控諸如LNG的低溫學液體的密度的系統(tǒng)。根據(jù)Forster系統(tǒng)，通過在存儲罐中使用傳感器瞬時確定存儲的LNG的介電常數(shù)。每個包括一個電容探針的多個傳感器被放置在存儲罐內(nèi)的多個位置處。然后，傳感器可操作以瞬時測量箱內(nèi)液體的介電常數(shù)，并利用該數(shù)據(jù)，確定箱內(nèi)的液體的密度。通過密度測量，則可以計算每單位容量的BTU，并且能夠計算每BTU的適合的裝載量。然而，從諸如Forster中公開的系統(tǒng)，出現(xiàn)了幾個問題。例如，BTU測量的精度對于目前的標準是不可接受的。其它的更近期的相關(guān)領(lǐng)域的系統(tǒng)使用色譜技術(shù)以確定LNG的BTU值。然而，這些相關(guān)領(lǐng)域系統(tǒng)也受到精度差與/或維護級別高的問題。例如，一種已知的系統(tǒng)使用其中在淹沒在加熱溶液中的管子中循環(huán)液態(tài)氣體的方法。接著，溶液中的熱量加熱管道，使液態(tài)氣體汽化。然而，這種汽化方法效率不高，并且任何產(chǎn)生的BTU測量值的精度是不能接受的，例如，少于5BTU，也就是說，BTU測量的浮動大于5BTU。因此，期望提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)不存在至少這些問題并能夠提供更準確和詳細估計液化氣并且同時需要比當前系統(tǒng)更少的維護量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的說明性、非限制性的實施例可克服與相關(guān)領(lǐng)域的液化氣汽化和測量系統(tǒng)相關(guān)的上述和其它缺點。此外，本發(fā)明并不一定需要克服上述缺點，并且本發(fā)明的說明性、非限制性的實施例可能不會克服上述的任何問題。本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于有效和準確取樣和測量液化氣的新穎的系統(tǒng)和方法。為實現(xiàn)上述和其它目標，根據(jù)本發(fā)明的實施例包括一種用于汽化和測量液化氣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可操作用于傳輸液化氣的傳輸設(shè)備；測量設(shè)備，其可操作以在液化氣由所述傳輸設(shè)備傳輸時，從所述傳輸設(shè)備連續(xù)提取至少一部分液化氣，將提取的液化氣從液體形式轉(zhuǎn)換為蒸汽形式，將被引導到測量設(shè)備的汽化氣體的壓力控制到小于或等于10PSIG，和確定汽化氣體的組成成份；其中所述測量設(shè)備包括第一級汽化器，其可操作以接收第一數(shù)量的液化氣，并將第一數(shù)量的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體；第二級汽化器，其可操作以接收第二數(shù)量的液化氣，并將第二數(shù)量的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體；積蓄器，其被連接到所述第一和第二級汽化器并可操作以接收和存儲汽化氣體；和用于維持蒸汽的恒定流動的速度環(huán)路。本發(fā)明的另一個實施例包括一種用于取樣和汽化液化氣的設(shè)備，該設(shè)備包括第 一級汽化器，其可操作以第一流速從輸入端口接收液化氣，并將接收的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體；第二級汽化器，可操作以第二流速接收液化氣，并將接收的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體；積蓄器，其被連接到第一和第二級汽化器并可操作以接收和存儲汽化氣體；和第三級汽化器，其被連接到積蓄器并可操作以從積蓄器接收存儲的汽化氣體，并控制接收汽化氣體的壓力以在期望的壓力范圍內(nèi)。在這個典型實施例中，不銹鋼管道用于傳送系統(tǒng)任何地方的氣體。另外，第二級汽化器內(nèi)的管道具有與1/8英寸同樣小的直徑，并螺旋地圍繞一個或多個筒形加熱器以有效快速汽化液化氣。穿過系統(tǒng)的恒定氣流也通過使用速度環(huán)路保持。本發(fā)明的另一個實施例包括一種測量液化氣組成成份的方法，該方法包括將液化氣接收入汽化設(shè)備；選擇性地將接收的液化氣導入汽化設(shè)備內(nèi)的第一和第二級汽化器的一個或多個；將導入第一和第二級汽化器的一個或多個的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體；和將汽化氣體積蓄在相對較小的例如一半立方英尺體積的存儲設(shè)備中。該典型方法還包括輸出積蓄在存儲設(shè)備中的汽化氣體；將被引導到測量設(shè)備的汽化氣體的壓力控制到小于或等于10PSIG ;并將從存儲設(shè)備輸出的汽化氣體引導到可操作確定汽化氣體的組成成份的測量設(shè)備；以及提供速度環(huán)路用于維持蒸汽的恒定流動。這里使用的“氣體”意味著能夠管道傳輸?shù)娜魏晤愋偷臍饣镔|(zhì)，包括天然氣、有機氣體、工業(yè)氣體、醫(yī)療氣體、單分子氣體、氣體混和物和等價物。如這里使用的，“連接的”包括物理，或直接或間接，永久附加或可調(diào)安裝。因此，除非指明，“連接的”期望包括任何操作性功能連接。如這里使用的，“實質(zhì)”、“通?！焙统潭鹊钠渌~匯是相對性修飾詞，期望指示由如此修改的特性的允許變化。它并不期望局限于它修改的絕對值或特征，而寧可說是擁有不同于其相反特征的更多物理或功能特征，并優(yōu)選地接近或近似物理或功能特征。在如下描述中，將參照提供用于說明目的的附圖，表示作為其中發(fā)明可實踐的特定典型實施例。如下說明性實施例得到充分詳細的描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。應(yīng)該理解可使用其它實施例，并且在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行當前已知結(jié)構(gòu)與/或功能等價物的結(jié)構(gòu)變化。考慮如下詳細描述，對于具有本領(lǐng)域的普通技能的人員將很明顯這里的發(fā)明提供了新穎的液化氣汽化和測量系統(tǒng)及其方法，用于提供顯著提高的效能，同時減輕了現(xiàn)有技術(shù)的問題。


參照附圖，通過對說明性、非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的各方面將會更加清楚，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的汽化和測量設(shè)備的示意圖。圖3是類似于圖2中所示的第二級汽化器13的典型第二級汽化器的靠近視圖。圖4示出本發(fā)明的另一實施例。
具體實施例方式本發(fā)明的典型、非限制性實施例將在下面詳細描述。雖然討論特定結(jié)構(gòu)和尺寸以提供清晰的理解，應(yīng)該理解公開的尺寸和配置僅提供用于說明的目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到除非另外說明，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以使用其它尺寸和結(jié)構(gòu)。圖I是說明根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的典型框圖。如所示，圖I的系統(tǒng)包括運送液化天然氣(LNG)的船貨的油輪I。根據(jù)這個實施例，在被再汽化并運送到多種氣體顧客前，油輪I?？咳隠NG的貨物將被卸載入存儲罐處的港口。根據(jù)當前實施例，油輪I是海船。然而，專業(yè)技術(shù)人員將理解油輪I也可以是能夠運送或存儲液化氣的任何交通工具或設(shè)備，諸如罐車或其它存儲設(shè)備。為準確測量從油輪I卸載的LNG的BTU值，根據(jù)本發(fā)明和在下面詳細討論的汽化單元2與例如經(jīng)由管道3與正從油輪I運送到存儲罐4的LNG管道連接。當LNG在管道3被運送到存儲罐4時，LNG的至少一部分被傳送到汽化單元2以進行分析和測量。如下面詳細討論的，汽化單元2從管道3連續(xù)接收一定數(shù)量的LNG，將LNG汽化成氣體形式，并例如通過色譜儀，分析汽化的LNG以非常精確地確定氣體的組成成分。因此，在連續(xù)的基礎(chǔ)上，也就是說，當LNG在管道3中連續(xù)運輸?shù)酱鎯?時，正運送的LNG的BTU值得到實時或至少近實時地計算。因此，對正卸載或運送到存儲罐4中的LNG確定了 LNG及其BTU值與/或成本的準確統(tǒng)計。應(yīng)該指出對于這種計算，不僅汽化單元2的放置很重要，例如，LNG汽化單元2應(yīng)盡可能靠近LNG排放管道，而且氣體單元的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造另外有助于LNG的BTU值的極準確的計算。LNG (典型樣本從其提取并在單元2中使用)被泵送或輸送入其中它保持適合壓力和溫度以減小爆炸危險以及不注意汽化入空氣的危險的存儲罐4中。LNG留在罐4中，直到它需要時，例如采用消費者使用的天然氣蒸汽形式，在這時，LNG被從罐4泵送并由脫氣設(shè)備5再氣化或汽化。脫氣或汽化設(shè)備5能夠是已知汽化設(shè)備的一個或組合。例如，汽化設(shè)備5能夠是開架式汽化器(ORV)、沉沒燃燒汽化器(SCV)、與SCV組合的加熱和動力單元(CHP-SCV)、周圍空氣加熱汽化器或這些或其它類型的汽化器的任何組合。在用于顧客消耗的大批存儲的LNG已被轉(zhuǎn)換為汽化氣體后，汽化氣體例如經(jīng)管道系統(tǒng)6被傳送到本地分銷商，即IXD，并到最終用戶。在LNG已被汽化設(shè)備5轉(zhuǎn)換回氣體后的任意時刻，氣體能夠通過諸如轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人的美國專利申請No. 11/169,619中公開的氣體取樣調(diào)節(jié)系統(tǒng)7取樣和使達到要求，但根據(jù)本發(fā)明這并不必需的。圖2是根據(jù)本發(fā)明的LNG汽化器單元2的示意圖。根據(jù)圖2中所示的汽化器單元2的典型實施例，LNG經(jīng)包括例如包括具有1/4英寸直徑的不銹鋼管的LNG入口端口 11被輸入機柜(cabinet)lO。機柜10包括用于為其中各個部件提供對諸如下雨、下雪、冰、風等的保護的外殼。入口端口 11被連接到外殼10內(nèi)的1/4英寸的管道，其接著分別連接到第一和第二汽化器級12，13。第一和第二汽化器級12，13獨立操作以將LNG汽化成其氣體形式。特別地，LNG以約-249華氏度的溫度以液體形式進入入口端口 11，雖然本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將理解LNG在通常在低于100華氏度時保持液體形式，并且因此，符合本發(fā)明的情況下，也可以是其它溫度。輸入到入口端口 11的LNG然后選擇性地被引導到第一和第二汽化器級12，13中的一個或兩個。
因為一旦LNG開始加熱就開始汽化，并且運送LNG的管道越長，LNG變得越熱，在外殼10內(nèi)運送LNG并連接汽化單元2內(nèi)的多個設(shè)備的管道被保持得盡可能地短，即在LNG進入第一和第二汽化器級12，13中的一個或兩個前，使發(fā)生汽化的量最小。此外，諸如兩英寸的polyisocurnat絕緣材料的絕緣層被放置在并圍繞將LNG從輸入端口運送到第一和第二級汽化器設(shè)備中的每一個的1/4英寸的管道。閥14被附于將入口端口 11連接到第一級蒸發(fā)器12的1/4英寸的管道。閥14操作以關(guān)閉或打開LNG流入第一級汽化器12的通路。第一級汽化器12使用加熱的螺旋進入(未示出)和出熱傳遞(exiting heat transfer),并且氣體以18SCFH (每小時標準立方英尺)的速度、約100華氏度排出。當氣體從第一級汽化器12出來，它通過1/4英寸的管道傳送到積蓄器設(shè)備18的頂部。積蓄器設(shè)備18是能夠存儲天然氣蒸汽的氣缸。第二級汽化器13經(jīng)另外的1/4英寸的管道和一個或多個閥15，16被連接到入口端口 11。第二級汽化器13包括每個都圍繞長度為1/8英寸的管道的多個筒形加熱器13a, 13b, 13c。例如，如圖2所示，三個筒形加熱器每個具有圍繞其外部表面的長度為1/8英寸的管道。圍繞每個加熱器的管道被連接到將LNG運送到第二級汽化器2的1/4英寸的管道。應(yīng)該指出理想地，由于低溫LNG流經(jīng)閥14-17，閥14_17適合用于低溫操作。相應(yīng)地，閥14-17是可選的并且對于LNG機柜的操作不一定需要。圖3是類似于圖2中所示的第二級汽化器13的典型第二級汽化器的靠近視圖。與圖2的實施例顯示的三個筒形加熱器不同，圖3中所示的第二級汽化器使用四個筒形加熱器113a到113d。否則，圖3中所示的第二級汽化器與圖2中的所示的相同。此外，如圖3所示，各個長度為1/8英寸的管道tl-t4圍繞每個筒形加熱器113a-113d。參考圖3，LNG經(jīng)四個各自為1/4英寸的輸入管道IT1-IT4，在底部進入第二級汽化器。在第二級汽化器內(nèi)，LNG然后被引導入四個各自為1/8英寸的管道tl-t4。每個管道tl-t4螺旋地圍繞各個筒形加熱器113a-113d，各個筒形加熱器113a-113d快速加熱窄螺旋管道內(nèi)的LNG，將管道內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)換為汽化氣體。然后，來自每個各自為1/8英寸的管道的汽化氣體被導入相應(yīng)的輸出管OT1-OT4,并且汽化氣體以關(guān)于圖2討論的類似方式導入積蓄器。參照圖2，各個閥(未示出)控制LNG流進入圍繞每個圓筒13a, 13b和13c的各個管道。特別地，進入每個1/8英寸的管道的流動受到控制，以便1/4英寸的管道中的LNG總流以任意組合流經(jīng)三個1/8英寸的管道，例如，在三個1/8英寸的管道中每個分別為1/3，在兩個1/8英寸的管道中每個分別為1/2，而在第三1/8英寸的管道中沒有，等等。此外，應(yīng)該指出閥14-17也被構(gòu)造以便進入輸入端口 11的LNG能夠以任何期望的比例引導到第一和第二級汽化器12和13。例如，可以將任何量X(其中X=0%到100%)的進入端口 11的LNG導入第一或第二級汽化器，和一定量的Y (其中Y=IOO-X)導入第一和第二級汽化器中的另一個。因此，即使第一或第二級汽化器中的一個故障，也可以運行汽化器機柜10。還應(yīng)該指出即使當前實施例包括三個筒形加熱器，例如13a，13b和13c，本發(fā)明并不局限于這種結(jié)構(gòu)。一個普通技術(shù)人員應(yīng)理解倘若充分LNG/蒸汽流經(jīng)第二級汽化器，則可以使用任何數(shù)目的筒形加熱器。
當汽化氣體從第二級汽化器13出來時，汽化氣體被1/4英寸的管道運送到積蓄器18。如所示，汽化氣體在頂部進入積蓄器18，并經(jīng)積蓄器內(nèi)部的管道19運送到達罐18的內(nèi)部位置。當汽化氣體從管道19出來時，它被引導向罐18的內(nèi)壁。當汽化氣體碰撞罐18的內(nèi)壁時，它與罐內(nèi)已存在的任何氣體完全混和。管道19的長度可變，并能夠在罐內(nèi)在任意高度排出罐18內(nèi)的汽化氣體。然而，根據(jù)本發(fā)明，管道19的輸出約百分之80到90向下朝向罐的底部。在積蓄罐18內(nèi)完全混和的汽化氣體經(jīng)罐18的頂部附近的附加管道20排出。去除的氣體在1/4英寸的管道21中被運送到“T”型接頭22。在“T”型接頭22處，汽化氣體或被引入管道28，直通閥23或兩者的一些組合。閥23控制允許流入汽化器級3 (標號24)的汽化氣體的量。汽化器級3實質(zhì)操作為減壓器。也就是說，級3 (24)控制允許進入管26的汽化壓力，其將樣本汽化氣體運送到后面描述的色譜儀。例如，根據(jù)一個場景，汽化器柜10位于從油輪向一個或多個存儲罐運送LNG的總管道附近(例如參照圖I)。當存儲罐4開始填充LNG時，管道3內(nèi)的壓力必須增加以連續(xù)填充罐4。隨著管道3中的壓力增加，在到機柜10和經(jīng)過多個汽化級的取樣管中的壓力也增加。因此，級3(24)操作以控制進入管26的汽化氣體的壓力。例如，管21和直通閥23中的壓力可在10-65PSI附近的某處。這種范圍的壓力典型地對色譜儀設(shè)備有害，并且因此，級3將壓力減小到可接受的水平，諸如5-10PSIG。然后，可接受壓力的汽化氣體在端口 29處從機柜10輸出。根據(jù)圖2中所示的實施例，管27被連接到進一步被連接到管26的“T”型接頭25。管27還被連接到在管26中的壓力超過預(yù)定最大值時通過其釋放汽化氣體的安全閥30。也就是說，當管26中的壓力低于特定值時，安全閥30通常不限制流經(jīng)它的氣體。然而，如果管26中的壓力超過這個值，安全閥30打開、并釋放將管26中的壓力減小到預(yù)定值以下所需量的氣體。由安全閥30釋放的任何汽化氣體經(jīng)過單向閥31，并經(jīng)管32提供給LNG蒸汽返回管線。不經(jīng)過閥23并進入級3 (24)的自積蓄器18輸出的任何汽化氣體進入管28并在端口 33處離開機柜10。一個或多個閥V1-V14被提供以控制流入樣本罐ST1-ST5的氣體。例如，一個或多個樣本罐(例如ST1-ST5)被提供以存儲從積蓄器18抽出的汽化氣體的樣本。例如，不同樣本能夠在不同時刻取出和存儲，例如在轉(zhuǎn)移到存儲罐內(nèi)時，從油輪卸載LNG負載的整個過程期間的多個時刻。閥Vn被單獨打開或關(guān)閉，以在適合的時刻將樣本存儲在樣本罐STn中。存儲在任一個樣本罐STn中的氣體能夠受到控制以直接來自積蓄器18的輸出，或它能夠是從汽化器級3 (24)的輸出取出的樣本。例如，在油輪未被卸載時的期間，被輸入到輸入端口 11的LNG是從諸如圖I中所示的罐4的存儲罐再循環(huán)的LNG。通過以這種方式從存儲罐4再循環(huán)LNG，在汽化器10的管線中保持恒定壓力(和溫度)。因為與油輪如上所述被卸載時的情況相比，主管線3中的壓力未明顯改變，無需使用級3(24)調(diào)節(jié)或減小壓力。因此，在這些環(huán)境下，樣本LNG被級I和級2 (圖2中的12和13)的一個或多個汽化，蒸汽被收集并在積蓄器18中混和，并且汽化氣體經(jīng)管21和28被抽離，并經(jīng)端口 33從機柜10出來。然后，來自再循環(huán)的LNG樣本的蒸汽被導到或樣本罐STn，旁路樣本罐STn并返回LNG蒸汽返回管線，或引導經(jīng)過閥Vn中的一個并經(jīng)可選的液封51進入色譜儀52。例如，可選的液封51被用于其中液體典型存在的天然氣生產(chǎn)氣體。類似地，如果期望，通過打開或關(guān)閉閥Vn的適當組合，自級3(24)輸出的汽化氣體被導到或樣本罐STn，旁路樣本罐 STn并返回LNG蒸汽返回管線，或引導經(jīng)過閥Vn中的一個、并經(jīng)可選的液封51進入色譜儀52。為了校準色譜儀52，具有已知成份的一罐校準氣體被存儲在校準罐50中。因此，當期望校準色譜儀52時，或通過端口 29或通過端口 23從機柜10輸出的汽化氣體被自動切斷，并且校準氣體自罐50被供應(yīng)到色譜儀52。雖然本發(fā)明的多個方面已參照上述典型、非限制性實施例進行了特別顯示和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以想到多種其它方面和實施例。例如，圖4顯示了與圖2中所示的汽化器2有些不同的汽化器柜的可選實施例。圖4顯示了可選實施例的內(nèi)部后透視圖，并且顯示了該實施例的內(nèi)部左側(cè)。圖4中所示的汽化器在大多方面類似于圖2中所示的汽化器。然而，圖4的實施例使用類似于圖3中所示的四筒形加熱器，而多種其它部件的結(jié)構(gòu)不同。特別地，如圖4所示，LNG經(jīng)位于機柜110的頂部附近的入口端口 111被輸入到汽化器柜110。第一級汽化器112接收一部分LNG并且第二級113接收剩余的LNG。應(yīng)該指出從總管3 (圖I)使LNG進入柜的管道的管道長度保持盡可能地短，以使入口管道內(nèi)的LNG的任何加熱最小。第二級汽化器113使用如圖3所示的四個筒形加熱器。第一和第二級均加熱LNG，并且將它轉(zhuǎn)換成積蓄在積蓄器118中的汽化氣體。此外，在出口 133處從柜110排放到LNG蒸汽返回管線(未示出)的管道132被連接到第一和第二級112和113中的每一個，以及積蓄器118。加熱器135位于LNG汽化器柜內(nèi)，以將出口管保持在例如最小溫度處或以上，以便出口管內(nèi)的氣體保持氣態(tài)形式。另外，對于圖4中所示的實施例，如同關(guān)于圖I的實施例的情況，與監(jiān)控進入色譜儀內(nèi)的壓力不同，系統(tǒng)壓力被監(jiān)控。特別地，在儲蓄罐118近似中間處取樣汽化氣體壓力。汽化氣體經(jīng)端口 134被去除并且測量壓力。因此，通過監(jiān)控，當LNG正從油輪I泵送(圖I)時，提供了有關(guān)卸載泵順序、壓力和泵故障的系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)。此外，在圖4的實施例中，如同參照圖I的實施例在上面討論的，速度環(huán)路蒸汽(peed loop vapor)，即用于保持通過系統(tǒng)的恒定流動，被從儲蓄罐118的排放端口取出，以形成更完全混和的樣本。
對圖2和4的實施例進行修改以更嚴密地監(jiān)控系統(tǒng)壓力。例如，在油輪卸載期間，例如從油輪I (圖I)進入存儲罐4的樣本，BTU值計算受到諸如油輪泵壓力的變化和存儲罐填充水平的變化的情況的影響。特別地，諸如這些改變了速度循環(huán)流速，這轉(zhuǎn)而能夠影響B(tài)TU計算的值。因此，通過仔細監(jiān)控和控制速度環(huán)路中的流速，可以探測和調(diào)節(jié)這些類型的異常。也已認識到當油輪泵的一個或多個突然開始泵送時，或改變其泵速時，BTU值讀數(shù)也以與上述類似的方式受影響。相應(yīng)地，根據(jù)另一實施例，其它設(shè)備也能夠添加到LNG柜內(nèi)以幫助控制流速。例如，諸如來自Brooks Instrument of Hatfield, Pennsylvania的Brooks 5850 質(zhì)量流量控制器的流量控制器(未示出)能夠包括在LNG柜內(nèi)，以控制速度環(huán)路內(nèi)的流速。速度環(huán)路內(nèi)的流量控制設(shè)備的位置并不關(guān)鍵。然而，一種可行的位置例如在積蓄器箱18的輸出處的管道21上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到如根據(jù)下述權(quán)利要求及其等價物確定的，加入上述任何附加或可選細節(jié)的設(shè)備或方法將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的其它方面、目標和優(yōu)點能夠通過研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求而獲得。
權(quán)利要求
1.一種用于汽化和測量液化氣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 可操作用于傳輸液化氣的傳輸設(shè)備； 測量設(shè)備，其可操作以在液化氣由所述傳輸設(shè)備傳輸時，從所述傳輸設(shè)備連續(xù)提取至少一部分液化氣，將提取的液化氣從液體形式轉(zhuǎn)換為蒸汽形式，將被引導到測量設(shè)備的汽化氣體的壓力控制到小于或等于10PSIG，和確定汽化氣體的組成成份；其中所述測量設(shè)備包括 第一級汽化器，其可操作以接收第一數(shù)量的液化氣，并將第一數(shù)量的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體； 第二級汽化器，其可操作以接收第二數(shù)量的液化氣，并將第二數(shù)量的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體； 積蓄器，其被連接到所述第一和第二級汽化器并可操作以接收和存儲汽化氣體；和 用于維持蒸汽的恒定流動的速度環(huán)路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二級汽化器中的至少一個包括 多個加熱的圓筒； 螺旋地圍繞所述圓筒并運送液化氣的管道； 其中在所述管道中運送的液化氣被快速汽化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中螺旋地圍繞所述圓筒的所述管道是1/8英寸的不銹鋼管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括 一個或多個測試容器，其可操作以選擇性地接收和存儲從所述積蓄器輸出的加熱的汽化氣體的各個樣本；和 分析設(shè)備，其可操作以從所述積蓄器接收汽化氣體并確定汽化氣體的組成成份。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述測量設(shè)備還包括第三級汽化器，其被連接到所述積蓄器并可操作以從所述積蓄器接收存儲的汽化氣體，并將接收的汽化氣體的壓力控制在期望的壓力范圍內(nèi)。
6.一種測量液化氣組成成份的方法，該方法包括以下步驟 將液化氣接收入汽化設(shè)備； 選擇性地將接收的液化氣導入汽化設(shè)備內(nèi)的第一和第二級汽化器中的一個或多個； 將導入第一和第二級汽化器中的一個或多個的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體； 將所述汽化氣體積蓄在存儲設(shè)備中； 輸出積蓄在存儲設(shè)備中的汽化氣體； 將被引導到測量設(shè)備的汽化氣體的壓力控制到小于或等于IOPSIG ； 將從存儲設(shè)備輸出的汽化氣體引導到可操作以確定汽化氣體的組成成份的測量設(shè)備；以及 提供速度環(huán)路用于維持蒸汽的恒定流動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中接收進入汽化設(shè)備的液化氣或是從運輸設(shè)備卸載的液化氣或是從固定存儲設(shè)備再循環(huán)的液化氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括連續(xù)保持液化氣的新鮮樣本流入汽化設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括確定對應(yīng)于由測量設(shè)備測量的汽化氣體的液化氣的BTU值，并且其中BTU值的精度優(yōu)于±5BTU。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中BTU值的精度近似±1BTU。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括確定汽化氣體的成份，其中汽化氣體的各個成份以±0.5摩爾百分比內(nèi)的精度確定。
全文摘要
一種液化氣汽化和測量系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)包括可操作用于傳輸液化氣的傳輸設(shè)備；測量設(shè)備，其可操作以在液化氣由所述傳輸設(shè)備傳輸時，從所述傳輸設(shè)備連續(xù)提取至少一部分液化氣，將提取的液化氣從液體形式轉(zhuǎn)換為蒸汽形式，將被引導到測量設(shè)備的汽化氣體的壓力控制到小于或等于10PSIG，和確定汽化氣體的組成成份；其中該測量設(shè)備包括第一級汽化器，其可操作以接收第一數(shù)量的液化氣，并將第一數(shù)量的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體；第二級汽化器，其可操作以接收第二數(shù)量的液化氣，并將第二數(shù)量的液化氣轉(zhuǎn)換為汽化氣體；積蓄器，其被連接到第一和第二級汽化器并可操作以接收和存儲汽化氣體；和用于維持蒸汽的恒定流動的速度環(huán)路。
文檔編號G01N1/22GK102853253SQ20121024976
公開日2013年1月2日 申請日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月22日
發(fā)明者肯尼思·O·湯普森, 沃爾特·F·格雷霍爾德 申請人:瑪氏唐森普林有限公司