Способ загрузки контейнеров сжиженным природным газом под давлением

Способ загрузки контейнеров сжиженным природным газом под давлением

Реферат

 

В способе загрузки контейнеров сжиженным природным газом под давлением, содержащих пар под давлением, контейнеры заполняют последовательно один за другим. На первой операции сжиженный газ вводят в контейнеры, в результате чего пар вытесняется из них. Пар, вышедший из контейнеров, поступает во вспомогательные резервуары для хранения, включающие первый и второй резервуары. Пар отводится, по меньшей мере, из одного из резервуаров и поступает в средство для использования пара, такое, как установка для сжижения пара, или в двигатель, или турбину для использования пара в качестве топлива. Поток текучей среды, поступающий в первый и второй резервуары и выходящий из них, регулируют с тем, чтобы гарантировать, что суммарный расход пара, поступающего в средство для использования пара, будет оставаться на относительно постоянном уровне. Использование изобретения позволит поддерживать стабильное состояние установки для сжижения газа в процессе эксплуатации. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил., 4 табл.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к погрузочно-разгрузочным операциям и транспортировке сжиженного природного газа под давлением и, более точно, к способу загрузки контейнеров сжиженным природным газом под давлением, которые заполнены паром, богатым метаном.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Благодаря своей способности к полному сгоранию и удобству применения природный газ стал широко использоваться в последние годы. Многие источники природного газа расположены на удаленных территориях, на больших расстояниях от любых рынков сбыта газа. Иногда имеется трубопровод для транспортирования поставляемого природного газа на рынок сбыта. В том случае, когда транспортировку по трубопроводам невозможно осуществить, поставляемый природный газ часто перерабатывают в сжиженный природный газ (который называют “LNG” (liquefied natural gas)) для транспортировки на рынок.

Недавно было предложено транспортировать природный газ при температурах выше -112С (-170F) и при давлениях, достаточных для того, чтобы жидкость находилась при температуре, равной или меньшей точки начала ее кипения. Для большинства составов природного газа давление природного газа при температурах выше -112С будет составлять от приблизительно 1380 кПа (200 фунтов на кв. дюйм абсолютного давления) до приблизительно 4480 кПа (650 фунтов на кв. дюйм абсолютного давления). Этот жидкий природный газ под давлением называют PLNG (pressurized liquefied natural gas), чтобы отличить его от сжиженного природного газа, который транспортируют при давлении, близком к атмосферному, и при температуре приблизительно -162С (-260F).

В одновременно находящейся на рассмотрении заявке на патент США 09/464987 на имя J.R. Rigby описан способ выгрузки находящегося под давлением, сжиженного природного газа из транспортных контейнеров путем вытеснения находящегося под давлением, сжиженного природного газа газом, при этом в резервуарах не остается сжиженного природного газа под давлением, но они остаются заполненными находящимся под давлением газом, богатым метаном. В конце способа выгрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа все контейнеры, за исключением последнего контейнера или группы контейнеров, находятся под низким давлением, предпочтительно от приблизительно 690 кПа (100 фунтов на кв. дюйм абсолютного давления) до 1380 кПа (200 фунтов на кв. дюйм абсолютного давления), в то время как последний контейнер находится под давлением, немного превышающим исходное давление, находящегося под давлением сжиженного природного газа, соответствующее точке начала его кипения. Наличие находящегося под более низким давлением пара в контейнерах, предназначенных для обратной поездки или обратного рейса, позволяет существенно уменьшить массу метана, остающегося в контейнерах, по сравнению с ситуацией, при которой в контейнерах содержится газ высокого давления. В зависимости от давления, температуры и состава сжиженного природного газа под давлением масса остающегося пара высокого давления во всех контейнерах может составить от приблизительно 10 до 20 процентов массы груза в контейнерах перед удалением находящегося под давлением сжиженного природного газа.

Во время загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа богатый метаном пар в контейнерах вытесняется поступающей жидкостью. Желательно осуществить сжижение, по меньшей мере, части богатого метаном пара, вытесненного из контейнеров в процессе загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа. Сжижение пара предпочтительно объединяют с процессом сжижения, используемым для получения сжиженного природного газа под давлением загружаемого в контейнеры. Во время заполнения большого количества наполненных газом контейнеров скорость потока пара, выходящего из контейнеров, может изменяться в значительной степени между началом и окончанием процесса загрузки. Для поддержания стабильного состояния установки для сжижения в процессе эксплуатации желательно, чтобы скорость обратного потока пара находилась бы в относительно постоянном соотношении со скоростью потока, поступающего в установку, составляя определенную долю от нее. Существует необходимость в разработке способа загрузки находящегося под давлением, сжиженного природного газа, который обеспечил бы такую скорость обратного потока пара.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Создан способ загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа в множество контейнеров, заполненных паром под давлением. Загрузку в контейнеры или группы контейнеров осуществляют последовательно, и сжиженный природный газ под давлением, поступающий в контейнер, вытесняет пар из него. Часть вышедшего пара, по меньшей мере, из одного из контейнеров поступает во вспомогательные резервуары для хранения, включающие первый резервуар и второй резервуар. Обеспечивают отвод пара, по меньшей мере, из одного из резервуаров и поступление его в средство для использования пара, предпочтительно в установку для сжижения пара или в двигатель или турбину, которая использует пар в качестве топлива. Поток сжиженного природного газа под давлением и пара из первого и второго резервуаров и в первый и второй резервуары регулируют, чтобы гарантировать по существу постоянный уровень суммарного расхода пара, поступающего в средство для использования пара.

В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения два вспомогательных резервуара для хранения, а именно первый резервуар и второй резервуар, используются для промежуточного изменения скорости потока пара под давлением, выходящего из множества контейнеров, которые последовательно загружают находящимся под давлением, сжиженным природным газом. Находящийся под давлением сжиженный природный газ вводят в первый контейнер или группу контейнеров, и пар выходит из него или из них. Обеспечивают поступление первой части вышедшего пара в соответствующее средство для использования газа, такое, как установка для сжижения пара или двигатель или турбина, которые используют пар в качестве топлива, и обеспечивают поступление второй части в другой контейнер, подлежащий заполнению сжиженным природным газом под давлением. Пар, выходящий из последнего контейнера, заполняемого находящимся под давлением сжиженным природным газом, поступает в один из вспомогательных резервуаров для хранения, и затем пар из вспомогательных резервуаров для хранения поступает в любое пригодное средство для использования пара. Поток текучей среды (пара и сжиженного природного газа под давлением) в резервуары для хранения и из резервуаров для хранения регулируют для промежуточного изменения скорости потока пара, поступающего в средство для использования пара. В начале способа загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа первый резервуар заполнен паром, находящимся под относительно высоким давлением, а второй резервуар содержит сжиженный газ под давлением. Во время загрузки первого контейнера или первой группы контейнеров обеспечивают отвод находящегося под давлением сжиженного природного газа из второго резервуара и поступление его в первый контейнер или первую группу контейнеров и обеспечивают одновременный отвод пара из первого резервуара, повышение его давления, и обеспечивают поступление первой части пара под давлением во второй резервуар, и вторую часть пара под давлением нагревают и осуществляют возврат ее в первый резервуар. Когда осуществлена выгрузка всего находящегося под давлением сжиженного природного газа из второго резервуара, второй резервуар содержит пар, находящийся под относительно высоким давлением, а первый резервуар содержит пар, находящийся под относительно низким давлением. После этого осуществляют отвод пара из второго резервуара, повышение давление этого пара и поступление части пара под давлением в средство для использования пара, и вторую часть пара под давлением нагревают и осуществляют возврат ее во второй резервуар. В конце предыдущей операции оба резервуара - и первый, и второй - содержат пар, находящийся под относительно низким давлением. Во время загрузки последнего контейнера или последней группы контейнеров находящимся под давлением сжиженным природным газом пар, вышедший из последнего контейнера или группы, поступает в компрессор для повышения его давления, и обеспечивают поступление первой части пара под давлением в средство для использования пара и нагрев второй части пара под давлением и поступление ее во второй резервуар. Когда последний контейнер будет загружен находящимся под давлением сжиженным природным газом, первый резервуар содержит пар, находящийся под относительно низким давлением, и второй резервуар содержит пар, находящийся под относительно высоким давлением. Следовательно, второй резервуар готов к загрузке его сжиженным природным газом под давлением. После этого находящийся под давлением сжиженный природный газ вводят во второй резервуар, и пар выходит из него. Вышедший пар разделяют на первую часть и вторую часть. Осуществляют нагрев первой части пара и поступление ее в первый резервуар и обеспечивают поступление второй части в средство для использования газа. В конце этой операции первый резервуар содержит пар, находящийся под относительно высоким давлением, и второй резервуар содержит сжиженный природный газ под давлением. В данный момент резервуары для хранения готовы для загрузки находящимся под давлением сжиженным природным газом в другой комплект контейнеров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение и его преимущества будут лучше понятны при изучении нижеприведенного подробного описания и приложенных чертежей.

На Фиг.1А и 1В показано судно, пригодное для транспортировки сжиженного природного газа под давлением, при виде сбоку и виде сверху, при этом оба вида даны с частичным разрезом и иллюстрируют большое количество контейнеров, подлежащих загрузке сжиженным природным газом под давлением в соответствии со способом по данному изобретению.

На Фиг.2 показана схема загрузки находящегося под давлением, сжиженного природного газа в первый контейнер или группу контейнеров, заполняемых последовательно, таких, как контейнеры на судне типа показанного на фиг.1А и 1В.

На Фиг.3 показана схема, аналогичная на фиг.2, при загрузке находящегося под давлением сжиженного природного газа в другой контейнер в ряде контейнеров.

На Фиг.4 показана схема, аналогичная на фиг.2, при загрузке находящегося под давлением сжиженного природного газа в последний контейнер из ряда контейнеров.

На Фиг.5А, 5В, 5С, 5D, 5Е, 5F и 5G показаны вспомогательные резервуары для хранения на различных стадиях загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа в ряд контейнеров в соответствии со способом по данному изобретению.

Чертежи иллюстрируют конкретный вариант практической реализации способа по данному изобретению. Чертежи не предназначены для исключения из объема изобретения других вариантов осуществления, которые являются результатом типовых и ожидаемых модификаций указанного конкретного варианта осуществления. Различные необходимые подсистемы, такие, как насосы, клапаны, смесители для потоков, системы управления и датчики уровня текучей среды были удалены из чертежей для упрощения и обеспечения ясности представленного изображения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с данным изобретением создан способ загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа в ряд контейнеров, таких, как контейнеры на судне или барже для хранения, при этом, по меньшей мере, некоторые из контейнеров заполнены находящимся под давлением паром, богатым метаном. Термин “контейнер” используется в данном описании для обозначения любого приемника, в котором можно обеспечить повышение давления, такого, как сосуд, бутылка, цилиндр, резервуар, бак или т.п., который пригоден для транспортировки сжиженного природного газа под давлением. Трубопроводы между контейнерами могут быть расположены таким образом, что загрузка находящегося под давлением сжиженного природного газа в контейнеры может происходить так, что будет осуществляться загрузка одного контейнера в каждый момент времени последовательно или контейнеры могут загружаться группами, и любой контейнер в ряде или любая группа могут быть загружены или заполнены в любой последовательности. В данном описании указания на последовательное заполнение контейнеров также следует понимать как включающие возможность загрузки групп контейнеров одна за другой. При выборе оптимальной последовательности загрузки контейнеров или групп контейнеров на плавучем транспортном средстве следует учитывать крен и остойчивость транспортного средства, которые могут быть определены специалистами в данной области техники. Вспомогательные резервуары для хранения, описанные в данной заявке, включают один или более контейнеров для хранения, которые могут иметь такой же размер или отличаться по размеру от контейнеров на судне или другом средстве для транспортировки или хранения.

В данном описании сделано предположение, что все контейнеры в начале способа загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа заполнены остаточным паром, богатым метаном, в результате операции выгрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа. Во время загрузки определенного контейнера находящимся под давлением сжиженным природным газом часть пара, вытесненного из данного контейнера сжиженным природным газом под давлением, используется для повышения давления пара в другом контейнере, подлежащем загрузке находящимся под давлением сжиженным природным газом, за исключением загрузки последнего контейнера в ряду. При загрузке последнего контейнера находящимся под давлением сжиженным природным газом пар из последнего контейнера не может быть введен в другой контейнер, поскольку остальные контейнеры на судне уже заполнены находящимся под давлением сжиженным природным газом. Желательно использовать пар, удаленный из судна, предпочтительно в той же установке для сжижения, которая используется для получения сжиженного природного газа под давлением.

Кроме того, желательно чтобы скорость потока пара, возвращаемого в установку для сжижения, находилась бы в относительно постоянном соотношении со скоростью потока, поступающего в установку, составляя определенную долю от нее. Желательно сохранять характеристики сжиженного природного газа под давлением постоянными и обеспечить функционирование установки в устойчивом или почти устойчивом режиме. При отсутствии вспомогательного хранилища скорость потока, поступающего в установку, может резко увеличиться на 10-25%, когда последний контейнер будет заполнен. Возможные последствия этого резкого возрастания скорости потока могут потребовать обеспечения снижения скорости исходного потока, поступающего в установку, или чрезмерного усложнения установки для обеспечения ее возможности функционировать с этим пиком скорости потока, имеющим сравнительно низкую продолжительность (приблизительно 10% времени). Резкое возрастание скорости обратного потока пара, богатого метаном, также может привести к изменению состава и свойств получаемого сжиженного природного газа под давлением. Была создана новая система загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа, в которой используются вспомогательные резервуары для хранения с целью поддержания сравнительно постоянной скорости потока богатого метаном пара, возвращаемого в установку для сжижения или другое пригодное средство для использования пара.

Изобретение будет описано со ссылкой на чертежи, в которых магистрали для потока, контейнеры и резервуары, компрессоры и другое оборудование с одинаковыми номерами имеют одинаковые технологические функции. Однако специалисты в данной области техники понимают, что магистрали для потока от одного контейнера к другому могут отличаться по размеру и пропускной способности для того, чтобы иметь возможность работать с различными скоростями потока текучих сред и при различных температурах.

В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения обеспечивают загрузку находящегося под давлением сжиженного природного газа в контейнеры на борту судна, в целом показанного на фиг.1А и 1В. На Фиг.1А показан вид сбоку соответствующего судна, имеющего большое количество контейнеров или газовых баллонов, удлиненных в вертикальном направлении и предназначенных для транспортировки сжиженного природного газа под давлением. На фиг.1В показан вид сверху того же судна, при этом часть палубы удалена для того, чтобы показать контейнеры, которые имеют вид кругов. Тем не менее следует понимать, что при практической реализации данного изобретения не ограничиваются определенной конструкцией контейнера, подлежащего разгрузке. Практическая реализация данного изобретения также не ограничивается контейнерами на судах, баржах или других транспортных средствах, предназначенных для транспортировки по воде. При реализации способа загрузки находящегося под давлением, сжиженного природного газа согласно данному изобретению может быть использован любой пригодный контейнер для хранения сжиженного природного газа под давлением, при этом он может находиться на судне или в установке на берегу. Несмотря на то, что на фиг.1А и 1В показано множество контейнеров на судне, удлиненных в вертикальном направлении, контейнеры также могут быть горизонтальными и контейнеры могут иметь какую-либо другую пригодную форму, такую, как сферическая.

Контейнеры подсоединены к системе трубопроводов, предназначенной для избирательной загрузки, продувания и выгрузка содержащихся в контейнере текучих сред. Трубопроводы, используемые для загрузки контейнеров и обеспечения поступления пара из одного контейнера в другой, могут быть изменены по отношению к схематично проиллюстрированным на чертежах в соответствии с идеями данного изобретения в зависимости от местоположения контейнеров и применимых регулировок, осуществляемых с помощью регулирующих устройств. В данном описании изобретения предусмотрено, что все операции загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа и подвода и отвода пара осуществляются через верх контейнеров. Хотя это и не показано на чертежах, загрузка и выгрузка жидкости могут быть осуществлены через нижние соединения.

Удлиненные контейнеры, показанные на фиг.1А и 1В, изображены закрепленными внутри трюма судна. Контейнеры могут содержаться в теплоизолированном кожухе, который имеет соответствующую изоляцию для поддержания сжиженного природного газа под давлением при криогенных температурах. В альтернативном случае может быть предусмотрена отдельная изоляция для каждого контейнера. Высота каждого контейнера обычно находится в диапазоне от приблизительно 15 до 60 м, а наружный диаметр каждого контейнера, обычно находится в диапазоне от приблизительно 3 до 10 м, однако размер контейнера не является ограничивающим фактором в данном изобретении. Контейнеры могут быть изготовлены из любого пригодного материала, способного выдерживать подвергание его внешнему воздействию и выдерживать напряжения при криогенных температурах при давлениях, необходимых для поддержания находящегося под давлением, сжиженного природного газа при температуре, равной или ниже температуры в точке начала его кипения.

Термин “точка начала кипения”, используемый в данном изобретении, относится к температуре и давлению, при которых жидкость начинает превращаться в газ. Например, если некоторый объем сжиженного природного газа под давлением удерживается при постоянном давлении, но его температура увеличивается, то температура, при которой пузырьки газа начинают образовываться в сжиженном природном газе под давлением, представляет собой точку начала кипения. Аналогичным образом, если некоторый объем сжиженного природного газа под давлением удерживается при постоянной температуре, но давление снижается, то давление, при котором начинается образование газа, определяет давление, соответствующее точке начала кипения при данной температуре. В точке начала кипения сжиженный газ представляет собой насыщенную жидкость. Для большинства составов природного газа давление природного газа, соответствующее точке начала кипения, при температурах выше -112С будет составлять от приблизительно 1380 кПа (200 фунтов на кв. дюйм абсолютного давления) до приблизительно 4480 кПа (650 фунтов на кв. дюйм абсолютного давления).

Термин “природный газ”, используемый в данном описании, означает газообразный исходный сырьевой материал, пригодный для получения сжиженного природного газа под давлением. Природный газ может содержать газ, полученный из нефтяной скважины (попутный газ), или из газовой скважины (непопутный газ). Состав природного газа может варьироваться существенным образом. При использовании термина “природный газ” в данном описании речь идет о потоке природного газа, содержащем метан (C₁) в качестве основного компонента. Как правило, природный газ также содержит этан (С₂), высшие углеводороды (С₃₊) и незначительные количества загрязняющих примесей, таких, как вода, диоксид углерода, сульфид водорода, азот, сорные примеси, сульфид железа, парафин и сырую нефть. Растворимость этих загрязняющих примесей меняется в зависимости от температуры, давления и состава. Если поток природного газа содержит тяжелые углеводороды, которые могут вымораживаться в процессе сжижения, или если нежелательно присутствие тяжелых углеводородов в сжиженном природном газе под давлением из-за требований к составу или их ценности как газоконденсатов (NGLs - natural gas liquids), тяжелые углеводороды, как правило, удаляют с помощью процесса фракционирования перед сжижением природного газа. При рабочих давлениях и температурах сжиженного природного газа под давлением умеренные количества азота в природном газе могут быть допустимыми, поскольку азот может оставаться в жидкой фазе вместе с сжиженным природным газом под давлением. Поскольку температура, соответствующая точке начала кипения сжиженного природного газа под давлением при заданном давлении, снижается при увеличении содержания азота, обычно желательно получать сжиженный природный газ под давлением со сравнительно низкой концентрацией азота.

Минимальная температура сжиженного природного газа под давлением, подлежащего загрузке в соответствии со способом по данному изобретению, составляет свыше приблизительно -112С (-170°F). Максимальная температура сжиженного природного газа под давлением, подлежащего загрузке, зависит в первую очередь от состава сжиженного природного газа под давлением. Сжижение природного газа, который представляет собой преимущественно метан, не может быть осуществлено при температуре окружающей среды путем простого повышения давления, как в случае с более тяжелыми углеводородами, используемыми для выработки энергии. Критическая температура метана составляет -82,5С (-116,5F). Это означает, что сжижение метана может быть осуществлено только при температуре ниже этой температуры независимо от приложенного давления. Поскольку природный газ представляет собой смесь углеводородов его сжижение происходит в некотором диапазоне температур. Критическая температура природного газа, как правило, составляет от приблизительно -85С (-121F) и -62С (-80F). Эта критическая температура будет представлять собой теоретическую максимальную температуру сжиженного природного газа под давлением, загружаемого в контейнеры, но предпочтительная температура хранения предпочтительно должна быть на несколько градусов ниже по сравнению с критической температурой, при этом газ находится под давлением ниже критического давления.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения далее будет описан со ссылкой на фиг.2-5, на которых показаны схемы трех стадий загрузки большого количества контейнеров находящимся под давлением сжиженным природным газом друг за другом. Контейнеры, подлежащие загрузке находящимся под давлением сжиженным природным газом в соответствии со способом по данному изобретению, могут быть расположены на берегу или на плавучих транспортных средствах, таких, как судно, показанное на фиг.1А и 1В. На фиг.2, 3 и 4 показан один пример сообщения по текучей среде между установкой 20 для сжижения, вспомогательными резервуарами 10 и 11 для хранения и контейнерами 1, 2, 3 и 4, которые должны быть заполнены сжиженным природным газом под давлением в соответствии со способом согласно данному изобретению. На фиг.2 показана загрузка находящегося под давлением сжиженного природного газа в контейнер 1 и повышение давления в контейнере 2 для загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа, на фиг.3 показана загрузка находящегося под давлением сжиженного природного газа в контейнер 3 и повышение давления в контейнере 4 для загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа, и на фиг.4 показана загрузка контейнера 4 и обработка пара, вытесненного из контейнера 4.

Как показано на фиг.2, природный газ поступает в установку 20 для сжижения по магистрали 21, и в этой установке происходит сжижение, по меньшей мере, части газа для получения потока 22 производимого сжиженного природного газа под давлением. В результате работы установки 20 для сжижения, как правило, также получают топливо и более тяжелые углеводородные составляющие природного газа, которые называют газоконденсатами. Газоконденсаты могут включать этан, пропан, бутан, пентан, изопентан и высшие углеводороды, некоторые из которых могут быть использованы в качестве свежеприготовленных согласно стандарту холодильных агентов для одной или более систем охлаждения с замкнутым циклом, используемых в установке 20 для сжижения. Примеры пригодных установок для сжижения, предназначенных для получения сжиженного природного газа под давлением, описаны в патентах США 6023942, 6016665, 5950453 и 5956971. Контейнеры, подлежащие загрузке сжиженным природным газом под давлением в соответствии с данным изобретением, показаны со ссылочными номерами 1, 2, 3 и 4. Хотя способ загрузки согласно данному изобретению будет описан с использованием четырех контейнеров, данное изобретение не ограничено каким-либо определенным числом контейнеров. Судно, предназначенное для транспортировки сжиженного природного газа под давлением, может иметь несколько сотен цилиндров, в которых может быть создано повышенное давление и которые подлежат загрузке их находящимся под давлением, сжиженным природным газом. Контейнеры можно загружать по одному контейнеру последовательно или контейнеры можно загружать группами по несколько контейнеров.

Вспомогательные резервуары 10 и 11 для хранения используются при реализации данного изобретения для промежуточного изменения скорости потока пара, поступающего в установку 20 для сжижения во время загрузки контейнеров 1, 2, 3 и 4. Резервуары 10 и 11 могут представлять собой любые пригодные резервуары для хранения сжиженного природного газа под давлением и богатого метаном пара при температурах и давлениях находящегося под давлением, сжиженного природного газа. Оптимальная емкость резервуаров 10 и 11 зависит от количества сжиженного природного газа под давлением, подлежащего загрузке в контейнеры, емкости последнего заполняемого контейнера или группы контейнеров и требуемого времени загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа для контейнеров. Каждый из резервуаров 10 и 11 предпочтительно имеет приблизительно такую же емкость, какую имеет самый большой контейнер, подлежащий загрузке находящимся под давлением сжиженным природным газом, и более предпочтительно, если каждый из резервуаров 10 и 11 имеет емкость, которая немного больше емкости самого большого контейнера. Специалист в данной области техники может оптимизировать размер резервуаров 10 и 11. Резервуары 10 и 11 предпочтительны расположены внутри изолированного теплоизоляционного кожуха для уменьшения теплопередачи от среды, окружающей резервуары, к содержимому резервуаров, однако также может быть обеспечена отдельная изоляция для каждого из резервуаров. Резервуары предпочтительно расположены на барже, находящейся в прибрежной зоне, но они могут быть расположены и на берегу. Несмотря на то, что на чертежах показаны только два вспомогательных резервуара для хранения, каждый из резервуаров 10 и 11 для хранения может содержать большое количество контейнеров, соединенных друг с другом трубопроводами.

Контейнеры 1, 2, 3 и 4, а также резервуары 10 и 11 предпочтительно снабжены предохранительными клапанами, датчиками давления и температуры, указателями уровня текучей среды, чувствительными к давлению системами аварийной сигнализации и соответствующей изоляцией для эксплуатации при криогенных температурах. Эти системы исключены из чертежей, поскольку специалисты в данной области техники знакомы с конструкцией и функционированием таких систем, которые не являются существенными для понимания реализации данного изобретения.

В данном описании предпочтительного варианта осуществления предполагается, что судно для транспортировки сжиженного природного газа под давлением прибывает к грузовому причалу с контейнерами, заполненными остаточным паром, который остался в результате выгрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа. Кроме того, контейнер 1 был последним контейнером, из которого был выгружен находящийся под давлением сжиженный природный газ, и он содержит пар, находящийся под приблизительно таким же давлением, как давление находящегося под давлением сжиженного природного газа, подлежащего загрузке в контейнер 1, и предпочтительно пар находится под давлением, немного превышающим давление находящегося под давлением сжиженного природного газа, подлежащего загрузке в контейнер 1. Кроме того, давление пара в остальных контейнерах (контейнерах 2, 3 и 4 на фиг.2) существенно ниже давления пара в контейнере 1. Однако данное изобретение не ограничено такими условиями, относящимися к давлению пара. Давление пара может, например, изменяться в диапазоне от давления окружающей среды до давления, немного превышающего давление находящегося под давлением сжиженного природного газа в точке начала его кипения. Как указано в одновременно находящейся на рассмотрении заявке на патент США 09/464987 на имя J.R. Rigby, при выпуске находящегося под давлением сжиженного природного газа из контейнеров на причале, где осуществляется выгрузка импортируемого груза, желательно оставить последний контейнер под давлением находящегося под давлением, выходящего сжиженного природного газа, чтобы облегчить следующую загрузку находящегося под давлением сжиженного природного газа на причале, где осуществляется погрузка экспортируемого груза. В других контейнерах пар предпочтительно находится под сравнительно низким давлением, чтобы уменьшить массу богатого метаном груза, возвращаемого вместе с судном.

После выгрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа температуру контейнеров предпочтительно поддерживают на относительно постоянном уровне в течение обратной поездки или рейса, предпочтительно на том же уровне, на каком находится температура, соответствующая точке начала кипения получаемого сжиженного природного газа под давлением. Значительные колебания температуры контейнеров могут вызвать возникновение нежелательных термических напряжений в материалах контейнеров и могут возникать проблемы из-за расширения и сжатия контейнеров, систем трубопроводов и систем, обеспечивающих опору для контейнеров. Можно поддерживать температуру пара в контейнерах на относительно постоянном уровне во время обратного рейса судна с помощью любого пригодного средства. Например, система повторного сжижения может обеспечить выполнение функции охлаждения с целью охлаждения остаточного пара в контейнерах во время обратного рейса путем отвода пара из контейнеров, повторного его сжижения и распыления его обратно в контейнеры. Этот способ также может быть использован для поддержания системы коллекторов при рабочей температуре, в результате чего уменьшается подготовительное время для загрузки на терминале, где осуществляется погрузка экспортируемого груза.

Если первый контейнер, подлежащий загрузке находящимся под давлением сжиженным природным газом (контейнер 1 на фиг.2) содержит пар при температуре, которая значительно выше температуры сжиженного природного газа под давлением, подлежащего загрузке в него, температуру пара можно уменьшить с помощью любого пригодного средства до начала загрузки находящегося под давлением сжиженного природного газа или в процессе загрузки. Чем больше разница температур между более высокой температурой пара в контейнере и температурой сжиженного природного газа под давлением, тем больше количество нежелательных паров кипящей жидкости, которые будут образовываться при поступлении сжиженного природного газа под давлением в контейнер. Соответствующие способы уменьшения температуры внутри контейнера известны специалистам в данной области техники.

Если контейнер 1 наполнен паром, находящимся под давлением, которое существенно ниже давления в точке начала кипения сжиженного природного газа под давлением, когда жидкость поступает в нижнюю часть контейнера 1, то для избежания возможности мгновенного испарения сжиженного природного газа под давлением во время загрузки давление пара в контейнере 1 может быть увеличено с помощью любого пригодного средства. Например, пар из резервуара 10 для хранения может вводиться в контейнер 1 до тех пор, пока давление пара в контейнере 1 не станет по существу равным давлению, соответствующему точке начала кипения сжиженного природного газа под давлением, и предпочтительно не станет немного выше давления, соответствующего точке начала кипения.

Как показано на фиг.2, как только будет достигнуто состояние, при котором давление пара и температура пара в контейнере 1 окажутся близкими к давлению и температуре находящегося под давлением сжиженного природного газа, подлежащего загрузке в контейнер 1, сжиженный природный газ под давлением подают по магистрали 22 и по подающей трубе 23, которая обеспечивает поступление находящегося под давлением сжиженного природного газа в нижнюю часть контейнера 1. Желательно поддерживать давление находящегося под давлением сжиженного природного газа на уровне выше давления, соответствующего точке начала кипения жидкости во время загрузки. Следовательно, давлен