CN104390125A - 液化天然气闪蒸气恒压回收方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液化天然气闪蒸气恒压回收方法及设备，方法包括：由低温储槽送出过冷液化天然气进入低温压力容器内到达填料床；低温储槽中产生的液化天然气闪蒸气由低温压缩机升压送至低温压力容器内填料床；进入低温压力容器内的液化天然气闪蒸气与过冷液化天然气通过填料床物热交换，使液化天然气闪蒸气即刻溶解于不饱和状态过冷液化天然气中；向低温压力容器内送高压氮气使其压力恒定；液化天然气闪蒸气全部由气态转变为液态，实现液化天然气闪蒸气溶解过程后的全部液化天然气由低温压力容器流出进入后续工艺流程；设备包括：低温压力容器，该低温压力容器内设填料床；其运行稳定、振动噪音降低、安全性强、排放量低，运营成本降低。

Description

液化天然气闪蒸气恒压回收方法及设备

技术领域

本发明涉及一种液化天然气闪蒸气恒压回收方法及设备。

背景技术

目前煤炭、石油仍是人类主要消费能源，一次能源消费结构中，煤占68.5％，石油占17.7％，天然气仅占4.7％，远低于24％的世界平均水平。这种以煤为主的能源消费结构会给大气环境埋下隐患。液化天然气(LNG)是天然气的最佳储存形式，在当前环保要求日益严峻的形势下，对于技术密集型的LNG产业，研究和发展LNG相关技术，尤其是LNG储存相关技术，对LNG产业的发展具有重要社会效益和经济效益。

由于外界热量及操作过程中产生的热输入，储槽中的液化天然气将不断产生闪蒸气。大中型LNG设施对于闪蒸气的处理形式以回收为主，常规做法采用再冷凝压力容器，将压缩后的闪蒸气和过冷液化天然气以顺流形式分别由容器上部引入，两者通过容器中部的规整填料床进行物热交换，使得闪蒸气溶解于液化天然气中，实现其回收和再液化。采用这种做法的不足在于，实际运行中，闪蒸气的产生是不连续的，其在压力容器中会形成压力积累过程，通常压力升至0.8MPa左右后，闪蒸气瞬时溶解于液化天然气中，造成容器内压力快速降至0.3至0.5MPa，周而复始，使得压力容器振动和噪音严重。常规做法为了降低噪音振动，将后续工艺气化产生的高压天然气引回压力容器中进行调压，液化天然气中溶解的闪蒸气呈不饱和状态，进入后续工艺流程后逐步析出，进入闪蒸气总管，形成更多闪蒸气积累。这样就使得低温压缩机负载增大，***超压和放空几率增加，闪蒸气处理成本增加，接收站运营经济性下降，带来运营和安全隐患。

因此，面对液化天然气闪蒸气处理中普遍存在的问题，必须对工艺细节设定进行技术调整，采用改进的做法，使得液化天然气蒸发气处理设备平稳运转，满足运营中的安全性和经济性要求。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有液化天然气蒸发气回收方法存在的上述不足之处，而提供液化天然气闪蒸气恒压回收方法及设备，其低温压力容器内的填料作为基床，通过压缩的液化天然气闪蒸气与过冷液化天然气逆流热交换，对液化天然气闪蒸气进行回收，运行稳定、振动噪音降低、安全性强、排放量低，运营成本大幅降低。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

本发明液化天然气闪蒸气恒压回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

(一)由低温储槽中的罐内泵送出过冷液化天然气由低温压力容器2的过冷液化天然气入口1进入低温压力容器2内进而到达填料床4；

(二)低温储槽中由于日常操作和外界热输入产生的液化天然气闪蒸气由低温压缩机升压送至低温压力容器2的液化天然气闪蒸气入口6后进入低温压力容器2内的填料床4；

(三)进入低温压力容器2内的液化天然气闪蒸气与过冷液化天然气通过设置在低温压力容器2内的填料床4相互接触进而发生物热交换，使液化天然气闪蒸气即刻溶解于不饱和状态过冷液化天然气中；

(四)利用设置在低温压力容器2外部的液氮设备或制氮***由低温压力容器2的氮气入口3向低温压力容器2内送入高压氮气，对低温压力容器2内部进行补压，使低温压力容器2内压力恒定；

(五)在氮气补压下，液化天然气闪蒸气向过冷液化天然气中溶解，使液化天然气闪蒸气全部由气态转变为液态，实现液化天然气闪蒸气体的回收，避免气体积累造成的超压和火炬燃烧，实现液化天然气闪蒸气溶解过程后的全部液化天然气由低温压力容器2的液化天然气出口5流出低温压力容器2，进入后续工艺流程。

前述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法，其中，所述(一)由低温储槽中的罐内泵向低温压力容器2内送出的过冷液化天然气压力约1MPa；所述(二)中由低温压缩机升压送入低温压力容器2内的液化天然气闪蒸气压力约1MPa；所述(四)中对低温压力容器2内部进行补压，使低温压力容器2内压力恒定，该恒定压力维持在0.8MPa。

本发明液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其特征在于，包括低温压力容器2，该低温压力容器2内设有填料床4，该低温压力容器顶部封头上设有过冷液化天然气入口1，低温压力容器2底部封头侧壁处设有液化天然气闪蒸气入口6，低温压力容器设置填料床4上方的侧壁位置设有补压氮气入口3，低温压力容器底部封头最下端设液化天然气出口5。

前述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其中，所述低温压力容器2是由304不锈钢制成的罐体，该罐体高度为8±0.1米，直径2.5米，操作压力1至0.8MPa，罐体壁厚20±5mm。

前述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其中，所述填料床4为拉西环散装填料床，该填料床4位于低温压力容器2中部，填料床4支架为与低温压力容器2横断面形状相应的板体，该板体的横断面面积小于低温压力容器2横断面面积，且该板体上均匀布设数个筛孔，板体边缘搭接在由螺栓固定于低温压力容器内壁的数个连接件上，板体筛孔为3/4寸，1寸环径的拉西环填料以杂乱散堆的形式堆砌于填料床支架上，填料堆砌高度为1000±50mm。

前述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其中，所述过冷液化天然气入口1采用管径为10寸的管段,入口管段伸入容器长度为400±10mm；所述液化天然气闪蒸气入口6采用管径为4寸的管段,管段伸入容器长度为400±10mm；所述拉西环填料的规格为304不锈钢材质，环径为1寸，填料堆砌高度1000±50mm；所述补压氮气入口3采用管径为4寸的管段,入口管段伸入容器长度为200±10mm；所述液化天然气出口5采用管径为20寸的管段,该管段伸入容器长度为200±10mm。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，使得蒸发气处理设备平稳运转、回收效率提高，满足运营中的安全性和经济性要求，可以有效应用在各类中小型液化天然气接收站、储运库、调峰站等，使得其运行稳定、安全性强、排放量低，运营成本大幅降低。

可广泛应用于各类中小型液化天然气气化站、分输卫星站和储存库的闪蒸气回收***，有效降低***压力波动引起的噪音和振动，使得***运行平稳，降低蒸发气的产生，避免超压报警和冷热防空的发生，减少了火炬燃烧浪费，降低了二氧化碳排放和运营成本。

附图说明

图1为本发明液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用设备示意图。

图中主要标号说明：

1过冷液化天然气入口、2低温压力容器、3补压氮气入口、4拉西环散装填料床、5液化天然气出口、6液化天然气闪蒸气入口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其包括低温压力容器2，该低温压力容器2内设有填料床4，该低温压力容器顶部封头上设有过冷液化天然气入口1，低温压力容器2底部封头侧壁处设有液化天然气闪蒸气入口6，低温压力容器设置填料床4上方的侧壁位置设有补压氮气入口3，低温压力容器底部封头最下端设液化天然气出口5。

如图1所示，本发明液化天然气闪蒸气恒压回收方法的实施，由低温储槽中的罐内泵送出压力约1MPa的过冷液化天然气由低温压力容器2的过冷液化天然气入口1进入低温压力容器2内，低温压力容器由304不锈钢制造，高度约8米，直径2.5米，操作压力0.8MPa，容器壁厚约20mm，过冷液化天然气入口1安装于该低温压力容器顶部封头上，采用管径为10寸的管段,入口管段伸入容器长度为400mm；由低温压缩机升压送出的液化天然气闪蒸气由低温压力容器2的液化天然气闪蒸气入口6进入该低温压力容器2拉西环散装填料床4，液化天然气闪蒸气压力约1MPa，其入口安装在低温压力容器2底部封头侧壁处，采用管径为4寸的管段,入口管段伸入容器长度为400mm，进气压力1MPa；拉西环填料床采用304不锈钢制1寸散装，拉西环填料的规格为304不锈钢材质，环径为1寸，填料堆砌高度1000mm，填料床支架为与低温压力容器2横断面形状相应的板体，该板体的横断面面积小于低温压力容器2横断面面积，且该板体上均匀布设数个筛孔，板体边缘搭接在由螺栓固定于低温压力容器内壁的数个连接件上，板体筛孔为3/4寸，1寸环径的拉西环填料以杂乱散堆的形式堆砌于填料床支架上；闪蒸气与过冷液化天然气通过拉西环散装填料床4提供的大量接触面接触进而发生物热交换，由于过冷的液化天然气为不饱和状态，闪蒸气即刻溶解于液化天然气中；补压氮气经低温压力容器的补压氮气入口3进入低温压力容器2中，对于闪蒸气快速溶解造成的压力下降进行补偿，多余氮气溶解于液化天然气中，由于氮气在液化天然气中的溶解度低不会造成其含量过大，完成溶解过程实现闪蒸气回收后，即所有闪蒸气由气态转变为液态，实现闪蒸气溶解过程后的全部液化天然气由该低温压力容器2液化天然气出口5流出低温压力容器2而进入后续工艺流程；液化天然气出口5安装于低温压力容器底部封头最下端，采用管径为20寸的管段,该管段伸入容器长度为200mm。液化天然气闪蒸气恒压回收过程中由于采用拉西环填料、逆流换热及氮气补压的综合作用，可控制低温压力容器2内压力保持在0.8MPa左右，这一压力条件下对于闪蒸气的溶解回收最为有利，恒定的压力避免的由于溶解过程产生的周期性振动噪声。

利用引入外部氮气补压使得容器内压力恒定在0.8MPa，补压氮气与闪蒸气同时溶解于液化天然气中，由于氮气溶解度低，可以控制压力波动和对外输气组分的影响。

实施例1：

某液化天然气调峰站年产能200万吨，采用再冷凝器压力容器，处理量约10吨/小时，利用压缩闪蒸气与过冷液化天然气在规整填料床中，不借助氮气补压，由高压外输气降压至1MPa左右返输入压力容器内补压，由于高压气补压造成液化天然气处于过饱和状态，进入后续工艺流程中后迅速被重新释放，由防空管线汇总至蒸发气总管形成蒸发气积累，造成压力升高报警及排放至火炬燃烧，此外由于压力容器内部闪蒸气溶解过程带来的振动，使得内件、管口及附属结构需要三个月进行维保，造成停产损失。上述共计年损失约2500万元人民币。

将常规生产设施按照本发明的工艺方法和设备进行改造，上述再冷凝器压力容器按照本发明方法中低温压力容器进行改造，改造后，由低温储槽中的罐内泵送出的压力约1MPa的过冷液化天然气由低温压力容器的过冷液化天然气入口1进入低温压力容器，操作压力0.8MPa，由低温压缩机升压送出的液化天然气闪蒸气由低温压力容器的液化天然气闪蒸气入口6进入拉西环散装填料床4，液化天然气闪蒸气压力约1MPa，闪蒸气与过冷液化天然气通过拉西环散装填料床4提供的大量接触面接触进而发生物热交换，由于过冷的液化天然气为不饱和状态，闪蒸气即刻溶解于液化天然气中，补压氮气经低温压力容器的补压氮气入口3进入低温压力容器2中，对闪蒸气快速溶解造成的压力下降进行补偿，多余氮气溶解于液化天然气中，由于氮气在液化天然气中的溶解度低不会造成其含量过大，完成溶解过程实现闪蒸气回收后，即所有闪蒸气由气态转变为液态，实现闪蒸气溶解过程后的全部液化天然气由低温压力容器的液化天然气出口5流出低温压力容器，然后进入后续工艺流程。此过程中由于采用拉西环填料、逆流换热及氮气补压的综合作用，可控制低温压力容器2内压力保持在0.8MPa左右，这一压力条件下对于闪蒸气的溶解回收最为有利，恒定的压力避免的由于溶解过程产生的周期性振动噪声。

将蒸发气回收***按照本方法及所述设备进行改造后，使得由原方案天然气间歇性溶解过程产生的噪声振动全面消除，使得内件、管口、附属支撑结构实现免维护状态，无需三个月一次的检查，压缩机实现平稳运行，减少每日启停约3次，降低了维护成本。同时降低超压报警和放空的次数，每月降低约3至5次，减少了火炬燃烧浪费，还降低了二氧化碳排放和运营成本。因此，可减少由于液化天然气闪蒸造成的直接经济损失2500万元。

本实施例中未进行说明的内容为现有技术,故不再进行赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种液化天然气闪蒸气恒压回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

(一)由低温储槽中的罐内泵送出过冷液化天然气由低温压力容器的过冷液化天然气入口进入低温压力容器内进而到达填料床；

(二)低温储槽中由于日常操作和外界热输入产生的液化天然气闪蒸气由低温压缩机升压送至低温压力容器的液化天然气闪蒸气入口后进入低温压力容器内的填料床；

(三)进入低温压力容器内的液化天然气闪蒸气与过冷液化天然气通过设置在低温压力容器内的填料床相互接触进而发生物热交换，使液化天然气闪蒸气即刻溶解于不饱和状态过冷液化天然气中；

(四)利用设置在低温压力容器外部的液氮设备或制氮***由低温压力容器的氮气入口向低温压力容器内送入高压氮气，对低温压力容器内部进行补压，使低温压力容器内压力恒定；

(五)在氮气补压下，液化天然气闪蒸气向过冷液化天然气中溶解，使液化天然气闪蒸气全部由气态转变为液态，实现液化天然气闪蒸气体的回收，避免气体积累造成的超压和火炬燃烧，实现液化天然气闪蒸气溶解过程后的全部液化天然气由低温压力容器的液化天然气出口流出低温压力容器，进入后续工艺流程。

2.根据权利要求1所述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法，其特征在于，

所述(一)由低温储槽中的罐内泵向低温压力容器内送出的过冷液化天然气压力约1MPa；

所述(二)中由低温压缩机升压送入低温压力容器内的液化天然气闪蒸气压力约1MPa；

所述(四)中对低温压力容器内部进行补压，使低温压力容器内压力恒定，该恒定压力维持在0.8MPa。

3.一种如权利要求1所述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其特征在于，包括低温压力容器，该低温压力容器内设有填料床，该低温压力容器顶部封头上设有过冷液化天然气入口，低温压力容器底部封头侧壁处设有液化天然气闪蒸气入口，低温压力容器设置填料床上方的侧壁位置设有补压氮气入口，低温压力容器底部封头最下端设液化天然气出口。

4.根据权利要求3所述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其特征在于，所述低温压力容器是由304不锈钢制成的罐体，该罐体高度为8±0.1米，直径2.5米，操作压力1至0.8MPa，罐体壁厚20±5mm。

5.根据权利要求3或4所述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其特征在于，所述填料床为拉西环散装填料床，该填料床位于低温压力容器中部，填料床支架为与低温压力容器横断面形状相应的板体，该板体的横断面面积小于低温压力容器横断面面积，且该板体上均匀布设数个筛孔，板体边缘搭接在由螺栓固定于低温压力容器内壁的数个连接件上，板体筛孔为3/4寸，1寸环径的拉西环填料以杂乱散堆的形式堆砌于填料床支架上，填料堆砌高度为1000±50mm。

6.根据权利要求3所述的液化天然气闪蒸气恒压回收方法使用的设备，其特征在于，所述过冷液化天然气入口采用管径为10寸的管段,入口管段伸入容器长度为400±10mm；所述液化天然气闪蒸气入口采用管径为4寸的管段,管段伸入容器长度为400±10mm；所述拉西环填料的规格为304不锈钢材质，环径为1寸，填料堆砌高度1000±50mm；所述补压氮气入口采用管径为4寸的管段,入口管段伸入容器长度为200±10mm；所述液化天然气出口采用管径为20寸的管段,该管段伸入容器长度为200±10mm。