再液化循環(huán)

一種液化天然氣蒸發(fā)氣再冷凝系統(tǒng)及方法專利目的

《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，所述液化天然氣儲存裝置包括液化天然氣儲罐；所述液化天然氣輸送裝置包括液化天然氣儲罐內(nèi)低壓泵、罐外增壓泵和氣化器；液化天然氣儲罐頂部設(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，管路a和管路b，管路a通過換熱器后與管路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A；氣液分離器底部出口管路上設(shè)置有閥門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C；氣液分離器補(bǔ)氣管線上設(shè)置有閥門D。

所述靜態(tài)混合器可以為一臺或多臺，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儲存系統(tǒng)，LNG儲罐及其相應(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儲罐相連，從LNG儲罐頂部引出；（b）BOG壓縮機(jī)，設(shè)置在LNG儲罐BOG氣相管道上，用于對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儲罐外輸總管上；（g）控制閥門和控制儀表，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，液化天然氣儲罐中的液化天然氣通過罐內(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閥門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閥門A和閥門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閥門C控制。通過調(diào)節(jié)閥門C的開度改變進(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應(yīng)的飽和溫度低0~30度。

LNG儲罐中產(chǎn)生的BOG通過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。儲罐中的LNG通過LNG罐內(nèi)低壓泵增壓后具有一定的過冷度，一部分LNG通過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，分離出來的氣體返回至BOG總管，分離出來的液體經(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)，輸送至居民用戶和（或）工業(yè)用戶。

《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。一般來說，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控制與靜態(tài)混合器入口端相連的LNG管線上的閥門開度實現(xiàn)。氣液分離器的液位控制通過控制與氣液分離器底部相連的LNG輸出管線上的閥門開度實現(xiàn)。氣液分離器頂部的氣相空間壓力通過控制與分離器頂端相連的管道上的閥門開度和從天然氣輸出端返回的補(bǔ)氣管道上的閥門開度實現(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設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，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，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LNG儲存系統(tǒng)產(chǎn)生的BOG量進(jìn)行限制，通過調(diào)節(jié)與之混合的LNG量來達(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)過程中比較常見，控制方案簡單、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》涉及液化天然氣儲存與輸送系統(tǒng)領(lǐng)域，更進(jìn)一步說，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，所述液化天然氣儲存裝置包括液化天然氣儲罐；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，管路a和管路b，管路a通過換熱器后與管路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A；氣液分離器底部出口管路上設(shè)置有閥門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C；氣液分離器補(bǔ)氣管線上設(shè)置有閥門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。

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，液化天然氣儲罐中的液化天然氣通過罐內(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A；氣液分離器底部出口管路上設(shè)置有閥門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C；氣液分離器補(bǔ)氣管線上設(shè)置有閥門D；氣液分離器的液位通過閥門B控制；氣液分離器頂部的氣相空間壓力通過閥門A和閥門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閥門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應(yīng)的飽和溫度低0~30度。