CN108007229B - 液化天然气再冷凝器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液化天然气再冷凝器，主要由两端带有封头的立式外筒体、喷射板、折流板、螺旋升气叶片、稳流板、内筒体和填料组成；喷射板设于外筒体顶端封头下方靠近顶端封头的外筒体内壁上；内筒体设于外筒体底端封头上，内筒体上端固定于喷射板中心孔上，折流板、螺旋升气叶片和稳流板自上而下均设于内筒体内。本发明通过采用螺旋升气叶片、折流板和填料等多种冷凝元件，使BOG经螺旋上升流道、“之”字形流道和填料冷凝等三重冷凝，在很大程度上提高了再冷凝器的冷凝效率。

Description

液化天然气再冷凝器
技术领域
本发明属于液化天然气(LNG)处理技术领域，具体地说涉及一种液化天然气(LNG)再冷凝器。
背景技术
液化天然气接收站是LNG产业链中的终端环节，接收来自LNG船液化天然气并经储存、再气化后输送给下游用户，在接收站***中由于泵的运转、环境漏热以及卸船时的置换效应、设备管道保冷等都会使得极低温(-162℃)下的液化天然气气化产生蒸发气(BOG)。
LNG接收站BOG回收处理工艺主要包括直接压缩外输与通过再冷凝器冷凝成LNG后加压、气化并外输，直接压缩外输工艺需要有下游配套的低压用户或低压外输管网，而国内LNG接收站的下游外输管网一般为高压管网且缺乏相关的配套产业，故全部采用再冷凝工艺处理BOG气体，国外亦常采用这一工艺。
LNG蒸发气采用再冷凝回收工艺时，再冷凝器是工艺***中的主要设备，在整个接收站运行中起到承前启后的核心作用，其主要功能主要是为BOG与LNG提供足够的接触时间与空间促使BOG冷凝为LNG以及作为LNG高压泵的入口缓冲罐来保证高压泵的入口压力。再冷凝器的结构主要有双壳双罐以及单壳单罐两种结构，KOGAS公司的再冷凝器采用的是双壳双罐结构，内罐与外罐的顶部隔离、底部相通，中海油江苏滨海LNG接收站采用单罐单壳结构，两者都采用了填料工艺，在运行方面的差别主要体现在控制方式的不同，双罐双壳型再冷凝器的压力控制主要靠环形空间的BOG压力进行，单罐单壳结构压力控制各工艺参数相互影响较大。
双罐双壳结构的外环形空间仅用于再冷凝器的压力控制，浪费了罐内空间，增大了占地面积，相对降低了再冷凝效率；单罐单壳结构由于所有BOG都全部经一路管线进入同一空间参与冷凝，故给控制造成较大困难。
发明内容
为了解决现有技术存在的蒸发气再冷凝效率低、压力控制困难等技术问题，本发明提供了一种液化天然气再冷凝器。
本发明提供的液化天然气再冷凝器主要由两端带有封头的立式外筒体、喷射板、折流板、螺旋升气叶片、稳流板、内筒体和填料组成；喷射板设于外筒体顶端封头下方靠近顶端封头的外筒体内壁上；内筒体设于外筒体底端封头上，内筒体上端固定于喷射板中心孔上，外筒体内壁与内筒体外壁之间形成底部封闭、上部敞开的环形空间，在环形空间的上部低于内筒体上沿的位置设有填料；喷射板上方空间形成气液混合空间，填料下方的环形空间形成液相空间；折流板、螺旋升气叶片和稳流板自上而下均设于内筒体内；外筒体顶端封头中心设有LNG入口，外筒体底端封头中心设有与内筒体相通的BOG入口，环形空间底部外筒体筒壁上设有LNG出口。
所述的喷射板为布满喷射圆孔的圆板，喷射圆孔呈同心圆布置，每一圆圈上的喷射圆孔等圆周角度布置，相邻的圆圈之间间隔5～10倍的喷射圆孔直径，同心圆圈应大于4圈，以在喷射板下方形成均匀喷射效果。喷射板中心位置设有喷射板中心孔，用于安装固定内筒体。
所述的填料由填料底板与填料顶板支撑和固定，填料底板与填料顶板结构相同，均为圆环形板，圆环形板的环状板面上均匀设有圆形开孔，圆形开孔呈正三角形布置，充满整个圆环形板的环状板面。填料底板与填料顶板套装于内筒体外壁上，填料填充于填料底板与填料顶板之间的环形空间内。填料底板与填料顶板的开孔率应尽可能大，防止造成汽液混合物的通行受阻；填料底板用来支撑填料，开孔大小要小于所采用的填料尺寸，不能造成填料泄露，填料根据设计要求采用鲍尔环、拉西环或者规整填料皆可。
所述的稳流板设于靠近BOG入口的内筒体内壁上，稳流板为均匀布满稳流圆孔的圆板结构，稳流圆孔呈正三角形布置。稳流板主要接受来流BOG的冲击并进行均匀分配，将来流BOG的大气团分散为小气团，增大BOG与LNG的接触面积，提高再冷凝的效率。
所述的螺旋升气叶片设于稳流板的上方，螺旋升气叶片由螺旋叶片围绕中心轴螺旋上升形成，螺旋升气叶片的直径和内筒体内径相同，螺旋升气叶片的外缘与内筒体内壁相焊接，在内筒体内部形成螺旋上升流道，螺旋上升流道能进一步提高冷凝效率。螺旋升气叶片的主要控制参数为螺旋升角，螺旋升角过大则BOG上升速度过快且导致在一定的安装高度上螺旋圈数过少使得一次冷凝时间过少从而冷凝效果不佳，螺旋升角过小则使得螺旋升气叶片间距过小即BOG的螺旋通道过窄，流通面积不够以及与BOG接触的LNG量不足同样影响一次冷凝效果。一般控制内筒体直径为外筒体直径的45～55％，螺旋升角在15°～20°之间。
所述的折流板设于螺旋升气叶片上方，折流板沿内筒体轴向自上而下呈之字形倾斜分层设置，折流板共设置两层，上层折流板的倾斜低端位于相邻的下层折流板的倾斜高端上方，每层折流板在其倾斜高端一侧设有升气孔，升气孔呈正三角形布置，升气孔的开孔面积占折流板截面积的20％～30％。折流板以其外缘与内筒体内壁相焊接。每层折流板倾斜的角度一般为2°～3°，倾斜的角度过小阻碍BOG的正常升举，过大则BOG升举过快，影响BOG的冷凝效果。相邻的BOG折流板之间的升气孔圆周角度相差180度从而在内筒体内形成“之”字形流道。
本发明的优点为：通过采用螺旋升气叶片、折流板和填料等多种冷凝元件，使BOG经螺旋上升流道、“之”字形流道和填料冷凝等三重冷凝，在很大程度上提高了再冷凝器的冷凝效率。
附图说明
图1为本发明的液化天然气再冷凝器的结构示意图；
图2为图1中喷射板的结构示意图；
图3为图1中稳流板的结构示意图；
图4为图1中螺旋升气叶片的结构示意图；
图5为图1中折流板的结构示意图。
图中：1-外筒体，2-LNG入口，3-LNG出口，4-BOG入口，5-内筒体，6-稳流板，7-螺旋升气叶片，8-下层折流板，9-上层折流板，10-气液混合空间，11-喷射板，12-填料顶板，13-填料底板，14-内筒体冷凝空间，15-液相空间，16-填料，17-喷射板中心孔，18-喷射圆孔，19-稳流圆孔，20-螺旋叶片，21-中心轴，22-升气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1～5，本发明提供的液化天然气再冷凝器主要由两端带有封头的立式外筒体1、喷射板11、下层折流板8、上层折流板9、螺旋升气叶片7、稳流板6、内筒体5和填料16组成；喷射板11设于外筒体顶端封头下方靠近顶端封头的外筒体1内壁上；内筒体5设于外筒体底端封头上，内筒体5上端固定于喷射板中心孔17上(见图2)，外筒体1内壁与内筒体5外壁之间形成底部封闭、上部敞开的环形空间，在环形空间的上部低于内筒体5上沿的位置设有填料16；喷射板11上方空间形成气液混合空间10，填料16下方的环形空间形成液相空间15；上层折流板9、下层折流板8、螺旋升气叶片7和稳流板6自上而下均设于内筒体5内，内筒体内部为内筒体冷凝空间14；外筒体1顶端封头中心设有LNG入口2，外筒体1底端封头中心设有与内筒体5相通的BOG入口4，环形空间底部外筒体1筒壁上设有LNG出口3。
所述的喷射板上设有喷射圆孔18和喷射板中心孔17(见图2)，稳流板上设有稳流圆孔19(见图3)，螺旋升气叶片由螺旋叶片20围绕中心轴21螺旋上升形成(见图4)，折流板上设有升气孔22(见图5)。
本发明的工作过程为：首先来流LNG经LNG顶部的LNG入口2进入气液混合空间10；自压缩机来BOG经底部的BOG入口4进入内筒冷凝空间螺旋上行、折流上行，在内筒体冷凝空间14进行第一次的冷凝回收之后残余BOG进入气液混合空间10；气液混合空间10的BOG与LNG混合之后经喷射板11均匀混合喷射下行进入填料16进行第二次的冷凝回收；经过二次冷凝之后冷凝完成的LNG进入液相空间15，经LNG出口管流向下游的LNG高压外输泵。

Claims (10)

1.一种液化天然气再冷凝器，其特征在于：主要由两端带有封头的立式外筒体、喷射板、折流板、螺旋升气叶片、稳流板、内筒体和填料组成；喷射板设于外筒体顶端封头下方靠近顶端封头的外筒体内壁上；内筒体设于外筒体底端封头上，内筒体上端固定于喷射板中心孔上，外筒体内壁与内筒体外壁之间形成底部封闭、上部敞开的环形空间，在环形空间的上部低于内筒体上沿的位置设有填料；喷射板上方空间形成气液混合空间，填料下方的环形空间形成液相空间；折流板、螺旋升气叶片和稳流板自上而下均设于内筒体内；外筒体顶端封头中心设有LNG入口，外筒体底端封头中心设有与内筒体相通的BOG入口，环形空间底部外筒体筒壁上设有LNG出口。
2.根据权利要求1所述的再冷凝器，其特征在于：所述的喷射板为布满喷射圆孔的圆板，喷射圆孔呈同心圆布置，每一圆圈上的喷射圆孔等圆周角度布置，相邻的圆圈之间间隔5～10倍的喷射圆孔直径，喷射板中心位置设有喷射板中心孔。
3.根据权利要求1所述的再冷凝器，其特征在于：所述的填料由填料底板与填料顶板支撑和固定，填料底板与填料顶板结构相同，均为圆环形板，圆环形板的环状板面上均匀设有圆形开孔，圆形开孔呈正三角形布置，充满整个圆环形板的环状板面，填料底板与填料顶板套装于内筒体外壁上，填料填充于填料底板与填料顶板之间的环形空间内。
4.根据权利要求1所述的再冷凝器，其特征在于：所述的稳流板设于靠近BOG入口的内筒体内壁上，稳流板为均匀布满稳流圆孔的圆板结构，稳流圆孔呈正三角形布置。
5.根据权利要求1所述的再冷凝器，其特征在于：所述的螺旋升气叶片由螺旋叶片围绕中心轴螺旋上升形成，螺旋升气叶片的直径和内筒体内径相同，螺旋升气叶片的外缘与内筒体内壁相焊接，在内筒体内部形成螺旋上升流道。
6.根据权利要求1所述的再冷凝器，其特征在于：所述的螺旋升气叶片的螺旋升角为15°～20°。
7.根据权利要求1所述的再冷凝器，其特征在于：所述的内筒体直径为外筒体直径的45～55％。
8.根据权利要求1所述的再冷凝器，其特征在于：所述的折流板沿内筒体轴向自上而下呈之字形倾斜分层设置，折流板共设置两层，上层折流板的倾斜低端位于相邻的下层折流板的倾斜高端上方，每层折流板在其倾斜高端一侧设有升气孔。
9.根据权利要求8所述的再冷凝器，其特征在于：所述的升气孔呈正三角形布置，升气孔的开孔面积占折流板截面积的20％～30％。
10.根据权利要求8所述的再冷凝器，其特征在于：所述的折流板倾斜的角度为2°～3°。
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