[發(fā)明專利]液化天然氣蒸發(fā)氣動(dòng)態(tài)回收方法及設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410584597.9
• 申請(qǐng)日: 2014-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN104315802A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓冬;楊洋;楊云;楊尚玉;葉忠志;張定國(guó);蘇健;張寶和;周福誕;籍榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油總公司;海洋石油工程股份有限公司
• 主分類號(hào): F25J1/02
• 分類號(hào): F25J1/02
• 代理公司: 天津三元專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 12203
• 代理人: 胡婉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液化天然氣蒸發(fā)氣動(dòng)態(tài)回收方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

目前煤炭、石油是人類主要消費(fèi)能源，一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤占68.5％，石油占17.7％，天然氣僅占4.7％，遠(yuǎn)低于24％的世界平均水平。這種以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)會(huì)給大氣環(huán)境埋下隱患。液化天然氣(LNG)是天然氣的最佳儲(chǔ)存形式，在當(dāng)前環(huán)保要求日益嚴(yán)峻的形勢(shì)下，對(duì)于技術(shù)密集型的LNG產(chǎn)業(yè)，研究和發(fā)展LNG相關(guān)技術(shù)，尤其是LNG儲(chǔ)存相關(guān)技術(shù)，對(duì)LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

LNG通常利用帶防泄漏和絕熱層的金屬儲(chǔ)槽來儲(chǔ)存，按照對(duì)于液體和蒸汽封閉系統(tǒng)的力學(xué)承載方式主要分為單容罐、雙容罐、全容罐和薄膜罐。由于外界熱量及操作過程中產(chǎn)生的熱輸入，儲(chǔ)槽中的液化天然氣將不斷產(chǎn)生蒸發(fā)氣。現(xiàn)有LNG設(shè)施對(duì)于蒸發(fā)氣的處理形式通常包括再液化和直接外輸，這兩種模式均存在應(yīng)用上的弊端。再液化形式包括以外輸?shù)牡蛪篖NG所擁有過冷量使蒸發(fā)氣在冷凝器中再液化以及采用制冷循環(huán)再液化兩種形式。這兩種再液化形式都是對(duì)蒸發(fā)氣(氣態(tài)甲烷)的直接處理，冷凝器的使用前提為大量的氣化外輸，這種工況僅在極其少數(shù)的大型氣化站在較大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)。采用制冷循環(huán)對(duì)蒸發(fā)氣進(jìn)行液化的不足在于，蒸發(fā)氣的產(chǎn)生是不連續(xù)的，這將造成低溫壓縮機(jī)的頻繁起停，低溫壓縮機(jī)價(jià)格昂貴，使得回收成本無法滿足經(jīng)濟(jì)性要求。蒸發(fā)氣直接外輸存在壓力匹配困難，蒸發(fā)氣產(chǎn)生量不連續(xù)同樣使得壓縮機(jī)的頻繁起停，當(dāng)無外輸需求時(shí)，只能采取大量火炬燃燒或冷放空，使得排放和成本上升，同時(shí)帶來安全隱患。

因此，當(dāng)前LNG儲(chǔ)運(yùn)站中普遍存在的蒸發(fā)氣處理問題，有必要轉(zhuǎn)變思路，以LNG為冷量輸入載體，采用一套新的回收系統(tǒng)，使得蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，以滿足運(yùn)營(yíng)中的安全性和經(jīng)濟(jì)性要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有液化天然氣蒸發(fā)氣回收方法存在的上述不足之處，而提供一種液化天然氣蒸發(fā)氣動(dòng)態(tài)回收方法及設(shè)備，使得液化天然氣蒸發(fā)氣動(dòng)態(tài)回收方法具有運(yùn)行穩(wěn)定、無需頻繁起停、安全性強(qiáng)以及排放量低的功效，且可不受液化天然氣蒸發(fā)氣氣化外輸工況變化影響，運(yùn)營(yíng)成本大幅降低。

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明液化天然氣蒸發(fā)氣動(dòng)態(tài)回收方法，其特征在于：包括以下步驟，

(一)對(duì)儲(chǔ)槽內(nèi)存儲(chǔ)的液化天然氣的蒸發(fā)氣的密度、溫度、壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

(二)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算預(yù)判儲(chǔ)槽內(nèi)存儲(chǔ)的液化天然氣所需的過冷量；

(三)利用丙烷介質(zhì)制冷循環(huán)后通過熱交換向儲(chǔ)槽內(nèi)存儲(chǔ)的液化天然氣持續(xù)輸入冷量；

(四)達(dá)到過冷狀態(tài)的液化天然氣經(jīng)循環(huán)回到儲(chǔ)槽內(nèi)部，儲(chǔ)槽內(nèi)部液化天然氣整體達(dá)到新的過冷狀態(tài)平衡，使液化天然氣中已產(chǎn)生的蒸發(fā)氣重新溶解于液化天然氣中，在此狀態(tài)下蒸發(fā)量可實(shí)現(xiàn)80％的降低；

(五)當(dāng)儲(chǔ)槽內(nèi)存儲(chǔ)的液化天然氣的蒸發(fā)氣出現(xiàn)分層跡象時(shí)，重新開始(一)至(四)步驟。

前述的液化天然氣蒸發(fā)氣動(dòng)態(tài)回收方法，其中，所述(一)中對(duì)儲(chǔ)槽內(nèi)存儲(chǔ)的液化天然氣的蒸發(fā)量的密度、溫度、壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是通過一部安裝在儲(chǔ)槽內(nèi)壁導(dǎo)軌滑動(dòng)機(jī)構(gòu)上的傳感器完成，測(cè)量周期為30分鐘，測(cè)量范圍為儲(chǔ)槽整個(gè)液位高度范圍；測(cè)量時(shí)傳感器將各液位點(diǎn)的密度、溫度、壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，由控制系統(tǒng)綜合計(jì)算，預(yù)判儲(chǔ)槽內(nèi)所需要輸入的制冷量，同時(shí)將此需求以信號(hào)形式通過數(shù)據(jù)線傳遞給控制裝置，再由控制裝置控制制冷裝置進(jìn)行執(zhí)行冷量生成，同時(shí)控制低溫泵將與制冷量相當(dāng)量的液化天然氣由儲(chǔ)槽內(nèi)部抽出送至制冷裝置和換熱器中；

所述(二)中根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算預(yù)判儲(chǔ)槽內(nèi)存儲(chǔ)的液化天然氣其所需的過冷量，是根據(jù)傳感器傳遞的密度、壓力、溫度信號(hào)，由控制系統(tǒng)計(jì)算得到當(dāng)前儲(chǔ)槽內(nèi)液化天然氣的整體熱力學(xué)狀態(tài)和焓熵值、并對(duì)比在正常操作壓力(18KPa)下的飽和狀態(tài)焓熵值，得到需要外部輸入的冷量；

所述(三)中丙烷介質(zhì)的制冷循環(huán)是采用丙烷為介質(zhì)的雙級(jí)制冷循環(huán)，每級(jí)制冷循環(huán)通過由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹器以及蒸發(fā)器依次串聯(lián)后的制冷裝置實(shí)現(xiàn)丙烷介質(zhì)的循環(huán)使用，第一級(jí)循環(huán)實(shí)現(xiàn)介質(zhì)溫度降低至零下60℃，第二級(jí)實(shí)現(xiàn)介質(zhì)出口溫度為零下190℃并進(jìn)入換熱器殼程中與管程中的液化天然氣進(jìn)行換交熱，使液化天然氣溫度降低至零下175至180℃，過冷量增大至正常操作壓力下飽和狀態(tài)的熱力學(xué)狀態(tài)，該制冷裝置的處理能力為1噸/小時(shí)，正常操作壓力為18KPa；

所述(四)中達(dá)到過冷狀態(tài)的液化天然氣為溫度為零下175±10℃，達(dá)到過冷狀態(tài)的液化天然氣通過制冷裝置與儲(chǔ)槽間的壓差，回到儲(chǔ)槽內(nèi)部；