再液化

一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法專(zhuān)利目的

《一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法》提供了一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法。通過(guò)采用靜態(tài)混合冷凝方式，以提高BOG冷凝效率，降低能耗，并且達(dá)到節(jié)省設(shè)備投資，便于系統(tǒng)操作和維修的目的。該發(fā)明的目的之一是提供一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)；目的之二是提供一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝方法。

一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)，包括：液化天然氣儲(chǔ)存裝置、蒸發(fā)氣再冷凝裝置和液化天然氣輸送裝置，所述液化天然氣儲(chǔ)存裝置包括液化天然氣儲(chǔ)罐；所述液化天然氣輸送裝置包括液化天然氣儲(chǔ)罐內(nèi)低壓泵、罐外增壓泵和氣化器；液化天然氣儲(chǔ)罐頂部設(shè)置有兩條管路，一條是蒸發(fā)氣總管，另一條是火炬總管；罐內(nèi)低壓泵通過(guò)液化天然氣低壓外輸總管連接至罐外增壓泵；所述蒸發(fā)氣再冷凝裝置包括靜態(tài)混合器和氣液分離器；氣液分離器頂部出口連接液化天然氣儲(chǔ)罐的蒸發(fā)氣總管，氣液分離器底部出口連接至液化天然氣低壓外輸總管；靜態(tài)混合器一端連接氣液分離器，另一端連接液化天然氣低壓外輸總管；蒸發(fā)氣總管依次連接壓縮機(jī)和換熱器后，連接靜態(tài)混合器；罐外增壓泵出口連接液化天然氣高壓外輸總管，管路分成兩個(gè)，管路a和管路b，管路a通過(guò)換熱器后與管路b合并后連接氣化器；氣液分離器頂部出口管路和氣化器出口管路之間通過(guò)氣液分離器補(bǔ)氣管線連接。

氣液分離器頂部出口管路上設(shè)置有閥門(mén)A；氣液分離器底部出口管路上設(shè)置有閥門(mén)B；液化天然氣低壓外輸總管與靜態(tài)混合器一端相連的管路上設(shè)置有閥門(mén)C；氣液分離器補(bǔ)氣管線上設(shè)置有閥門(mén)D。

所述靜態(tài)混合器可以為一臺(tái)或多臺(tái)，可并聯(lián)或串聯(lián)的形式。

具體地，所述系統(tǒng)可以包括：（1）LNG儲(chǔ)存系統(tǒng)，LNG儲(chǔ)罐及其相應(yīng)組成部件；（2）LNG再冷凝系統(tǒng)，主要包括以下相關(guān)設(shè)備：（a）BOG總管，與LNG儲(chǔ)罐相連，從LNG儲(chǔ)罐頂部引出；（b）BOG壓縮機(jī)，設(shè)置在LNG儲(chǔ)罐BOG氣相管道上，用于對(duì)BOG加壓；（c）BOG壓縮機(jī)出口換熱器，設(shè)置在BOG壓縮機(jī)出口端下游，用于降低BOG壓縮機(jī)出口氣體的溫度；（d）靜態(tài)混合器，設(shè)置在BOG壓縮機(jī)出口換熱器之后與氣液分離器之間，用于LNG和BOG的混合；（e）氣液分離器，設(shè)置在靜態(tài)混合器下游，用于分離靜態(tài)混合器出口端中可能存在的氣液兩相介質(zhì)，防止下游LNG罐外增壓泵“汽蝕”；（f）LNG去往靜態(tài)混合器管線，一端與靜態(tài)混合器相連，另一端連接在LNG儲(chǔ)罐外輸總管上；（g）控制閥門(mén)和控制儀表，設(shè)置在所述BOG再冷凝系統(tǒng)管線上。（3）LNG外輸系統(tǒng)，主要包括以下相關(guān)設(shè)備：（a）LNG罐內(nèi)低壓泵，用于將LNG增壓，使其具有一定的過(guò)冷度；（b）LNG罐外增壓泵，用于將LNG增壓外輸；（c）氣化器，用于將LNG氣化；（d）管道及其組成部件。

一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝方法，包括：液化天然氣和蒸發(fā)氣在靜態(tài)混合器中混合后進(jìn)入氣液分離器，分離出的氣體返回蒸發(fā)氣總管；分離出的液相進(jìn)入罐外增壓泵。

具體包括以下步驟：1）液化天然氣儲(chǔ)罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣經(jīng)壓縮換熱后進(jìn)入靜態(tài)混合器，液化天然氣儲(chǔ)罐中的液化天然氣通過(guò)罐內(nèi)低壓泵增壓后進(jìn)入靜態(tài)混合器；2）液化天然氣與蒸發(fā)氣在靜態(tài)混合器中進(jìn)行充分換熱，混合換熱后的流體進(jìn)入氣液分離器；3）氣液分離器分離出來(lái)的氣體返回至蒸發(fā)氣總管，分離出的液相與低壓外輸總管中的液化天然氣匯合后進(jìn)入罐外增壓泵，增壓、氣化后，進(jìn)入下游天然氣管網(wǎng)。

其中，氣液分離器的液位通過(guò)閥門(mén)B控制；液位與罐外高壓泵入口高度及壓力控制值相關(guān)；氣液分離器頂部的氣相空間壓力通過(guò)閥門(mén)A和閥門(mén)D控制；壓力控制在0.1~2兆帕（表壓）。

蒸發(fā)氣在靜態(tài)混合器中的冷凝程度通過(guò)閥門(mén)C控制。通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)C的開(kāi)度改變進(jìn)入靜態(tài)混合器的LNG流量，進(jìn)一步控制靜態(tài)混合器內(nèi)的溫度，實(shí)現(xiàn)BOG的完全冷凝。靜態(tài)混合器出口的介質(zhì)溫度比該介質(zhì)在罐外高壓泵入口壓力下所對(duì)應(yīng)的飽和溫度低0~30度。

LNG儲(chǔ)罐中產(chǎn)生的BOG通過(guò)BOG總管進(jìn)入BOG壓縮機(jī)加壓，再經(jīng)換熱器換熱后進(jìn)入靜態(tài)混合器入口端。儲(chǔ)罐中的LNG通過(guò)LNG罐內(nèi)低壓泵增壓后具有一定的過(guò)冷度，一部分LNG通過(guò)自低壓外輸總管接出的管道進(jìn)入靜態(tài)混合器與BOG在靜態(tài)混合器中進(jìn)行充分換熱，使得BOG完全冷凝，混合換熱后的流體進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離出來(lái)的氣體返回至BOG總管，分離出來(lái)的液體經(jīng)管道返回至LNG外輸?shù)蛪嚎偣懿⑶遗c另一部分外輸LNG混合后進(jìn)入罐外增壓泵。LNG經(jīng)過(guò)增壓后，進(jìn)入氣化器換熱氣化后進(jìn)入下游天然氣管網(wǎng)，輸送至居民用戶(hù)和（或）工業(yè)用戶(hù)。

《一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法》中可采用任意形式的靜態(tài)混合器。例如可以采用內(nèi)部葉片為左右旋交替周期分布的靜態(tài)混合器，但不局限于這一種形式。一般來(lái)說(shuō)，此設(shè)備采用耐低溫、不銹鋼材質(zhì)。靜態(tài)混合器兩端一般可以采用法蘭連接或者焊接連接。

《一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法》中，BOG在靜態(tài)混合器中的冷凝程度通過(guò)控制與靜態(tài)混合器入口端相連的LNG管線上的閥門(mén)開(kāi)度實(shí)現(xiàn)。氣液分離器的液位控制通過(guò)控制與氣液分離器底部相連的LNG輸出管線上的閥門(mén)開(kāi)度實(shí)現(xiàn)。氣液分離器頂部的氣相空間壓力通過(guò)控制與分離器頂端相連的管道上的閥門(mén)開(kāi)度和從天然氣輸出端返回的補(bǔ)氣管道上的閥門(mén)開(kāi)度實(shí)現(xiàn)。

一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法改善效果

1、《一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法》采用靜態(tài)混合器與氣液分離器組合的形式進(jìn)行BOG的再冷凝，設(shè)備簡(jiǎn)單且安全、冷凝效率高。一方面，靜態(tài)混合器和氣液分離器均為常見(jiàn)設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相比于再冷凝器，其檢、維修操作更方便。另一方面，考慮到靜態(tài)混合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，其內(nèi)部葉片能促使BOG形成大量微小氣泡，氣體表面積大大增加，有效地增加了與進(jìn)入靜態(tài)混合器的LNG接觸的面積，促進(jìn)了換熱，從而有效提高了冷凝效率。

2、《一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法》未對(duì)LNG儲(chǔ)存系統(tǒng)產(chǎn)生的BOG量進(jìn)行限制，通過(guò)調(diào)節(jié)與之混合的LNG量來(lái)達(dá)到在靜態(tài)混合器中完全冷凝的效果。另外，氣液分離器的液位和頂部氣相空間的壓力控制，在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中比較常見(jiàn)，控制方案簡(jiǎn)單、安全且可靠。因此，該發(fā)明中的再冷凝設(shè)備的控制方案簡(jiǎn)單、可靠。

綜上，《一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法》具有更高的經(jīng)濟(jì)效益，更低的綜合能耗，且有利于系統(tǒng)的操作和維修。

《一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法》涉及液化天然氣儲(chǔ)存與輸送系統(tǒng)領(lǐng)域，更進(jìn)一步說(shuō)，涉及一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法。

1.一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)，包括：液化天然氣儲(chǔ)存裝置、蒸發(fā)氣再冷凝裝置和液化天然氣輸送裝置，所述液化天然氣儲(chǔ)存裝置包括液化天然氣儲(chǔ)罐；所述液化天然氣輸送裝置包括液化天然氣罐內(nèi)低壓泵、罐外增壓泵和氣化器；液化天然氣儲(chǔ)罐頂部設(shè)置有兩條管路，一條是蒸發(fā)氣總管，另一條是火炬總管；罐內(nèi)低壓泵通過(guò)液化天然氣低壓外輸總管連接至罐外增壓泵，其特征在于：所述蒸發(fā)氣再冷凝裝置包括靜態(tài)混合器和氣液分離器；氣液分離器頂部出口連接液化天然氣儲(chǔ)罐的蒸發(fā)氣總管，氣液分離器底部出口連接至液化天然氣低壓外輸總管；靜態(tài)混合器一端連接氣液分離器，另一端連接液化天然氣低壓外輸總管；蒸發(fā)氣總管依次連接壓縮機(jī)和換熱器后，連接靜態(tài)混合器；罐外增壓泵出口連接液化天然氣高壓外輸總管，管路分成兩個(gè)，管路a和管路b，管路a通過(guò)換熱器后與管路b合并后連接氣化器；氣液分離器頂部出口管路和氣化器出口管路之間通過(guò)氣液分離器補(bǔ)氣管線連接。

2.如權(quán)利要求1所述的液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)，其特征在于：氣液分離器頂部出口管路上設(shè)置有閥門(mén)A；氣液分離器底部出口管路上設(shè)置有閥門(mén)B；液化天然氣低壓外輸總管與靜態(tài)混合器一端相連的管路上設(shè)置有閥門(mén)C；氣液分離器補(bǔ)氣管線上設(shè)置有閥門(mén)D。

3.如權(quán)利要求1所述的液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)，其特征在于：所述靜態(tài)混合器為并聯(lián)或串聯(lián)的多臺(tái)。

4.一種采用如權(quán)利要求1~3之一所述的液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)的再冷凝方法，其特征在于所述方法包括：液化天然氣和蒸發(fā)氣在靜態(tài)混合器中混合后進(jìn)入氣液分離器，分離出的氣體返回蒸發(fā)氣總管；分離出的液相與低壓外輸總管中的液化天然氣匯合后進(jìn)入罐外增壓泵。

5.如權(quán)利要求4所述的液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝的方法，其特征在于所述方法包括：1）液化天然氣儲(chǔ)罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣經(jīng)壓縮換熱后進(jìn)入靜態(tài)混合器，液化天然氣儲(chǔ)罐中的液化天然氣通過(guò)罐內(nèi)低壓泵增壓后進(jìn)入靜態(tài)混合器；2）液化天然氣與蒸發(fā)氣在靜態(tài)混合器中進(jìn)行充分換熱，混合換熱后的流體進(jìn)入氣液分離器；3）氣液分離器分離出來(lái)的氣體返回至蒸發(fā)氣總管，分離出的液相與低壓外輸總管中的液化天然氣匯合后進(jìn)入罐外增壓泵，增壓、氣化后，進(jìn)入下游天然氣管網(wǎng)。

6.如權(quán)利要求5所述的液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝的方法，其特征在于：氣液分離器頂部出口管路上設(shè)置有閥門(mén)A；氣液分離器底部出口管路上設(shè)置有閥門(mén)B；液化天然氣低壓外輸總管與靜態(tài)混合器一端相連的管路上設(shè)置有閥門(mén)C；氣液分離器補(bǔ)氣管線上設(shè)置有閥門(mén)D；氣液分離器的液位通過(guò)閥門(mén)B控制；氣液分離器頂部的氣相空間壓力通過(guò)閥門(mén)A和閥門(mén)D控制，壓力控制在0.1~2兆帕（表壓）；蒸發(fā)氣在靜態(tài)混合器中的冷凝程度通過(guò)閥門(mén)C控制；靜態(tài)混合器出口的介質(zhì)溫度比該介質(zhì)在罐外增壓泵入口壓力下所對(duì)應(yīng)的飽和溫度低0~30度。