天然氣高效液化回收方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣的低溫存儲和運輸，具體是一種天然氣高效液化回收方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，天然氣的生產(chǎn)、存儲和運輸主要有兩種方式:一是氣體方式，通過加壓使用高壓存儲，采用車輛或管道運輸；二是將天然氣液化，以大幅度降低存儲體積。氣體車輛方式占體積太大，運輸不便，氣體管道方式必須有足夠的數(shù)量和穩(wěn)定的氣源，才有可能。而液體方式，也要有一定充足的氣源，技術(shù)復雜，投資成本巨大。對生產(chǎn)、存儲和使用中存在或產(chǎn)生的連續(xù)或非連續(xù)的小、散天然氣氣源，則因現(xiàn)有技術(shù)投資太過高昂往往都無法回收和利用，大部分都白白的直接排空或燃燒后排掉了。不僅白白浪費資源，還會污染環(huán)境，產(chǎn)生安全隱患等等。
[0003]現(xiàn)有天然氣液化回收技術(shù)中，因天然氣(主要是甲烷氣)液化溫度高達-160度，這種深冷的產(chǎn)生需要多級的高壓壓縮和冷凝換熱，由于條件苛刻，設(shè)備都十分高昂，不達到一定規(guī)?；緵]有經(jīng)濟價值，目前基本沒有適合非連續(xù)或小型的天然氣液化的經(jīng)濟實用技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中也有采用液氮換熱器液化回收天然氣的，但需要換熱器面積巨大、需要特殊低溫容器設(shè)備，加之操作復雜也未被市場接受。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種低成本、便于應(yīng)用的天然氣高效液化回收方法及裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
一種天然氣高效液化回收方法，按下述方法進行:利用液氮和天然氣不同的沸點、冰點及飽和溫度與壓力的差異，將天然氣直接通到盛有液氮的低溫容器中，在同一低溫容器內(nèi)使天然氣與液氮直接混合換熱液化為LNG，控制低溫容器內(nèi)液體飽和壓力，使天然氣不凝固結(jié)冰，又能使LNG與液氮有效分離。
[0006]進一步的，測量低溫容器的進氣壓力和排出壓力及相互壓差變化，當進、出口壓差明顯變大，且排氣壓力降低到接近0時，判定為液氮全部被汽化分離并排出低溫容器。
[0007]進一步的，液氮全部汽化排出后，將低溫容器的排氣閥關(guān)閉，進氣閥繼續(xù)打開進氣，用過冷LNG繼續(xù)吸收和液化天然氣，測量低溫容器的進氣壓力值和排出壓力值，當?shù)蜏厝萜鲀?nèi)壓力達需要值時，完成天然氣的液化回收。
[0008]進一步的，回收完成后，LNG的排出或再加液氮維持繼續(xù)連續(xù)回收的方法是:將低溫容器直接更換新的裝有液氮、且與低溫容器要求一致的結(jié)構(gòu)和接口的新的低溫容器；或者，通過壓差法將低溫容器增壓后，將LNG排到其它容器中存儲或外運，而后為低溫容器充入定量的液氮，繼續(xù)天然氣的液化回收。
[0009]進一步的，低溫容器內(nèi)的液體溫度控制方法是:在液氮完全汽化排出前，用低溫容器的排氣閥控制低溫容器內(nèi)壓力大于等于欲液化的天然氣冰點溫度對應(yīng)的液氮飽和壓力值；在液氮全部排出后，需要給過冷LNG升溫時，關(guān)閉低溫容器的排氣閥，按設(shè)定的壓力值確定低溫容器內(nèi)LNG的溫度和回收進程；用LNG儲罐回收時，直接將過冷LNG噴到BOG氣相空間，為LNG存儲容器迅速降壓。
[0010]一種用于天然氣高效液化回收方法的裝置，包括:
低溫容器，低溫容器內(nèi)盛有液氮，低溫容器內(nèi)的液氮上部有氣相空間；
天然氣預冷換熱器，天然氣預冷換熱器的管程兩端連接在天然氣輸入管道上，天然氣預冷換熱器管程的天然氣進氣端裝有進氣閥和進氣壓力檢測儀表；天然氣輸入管道引入低溫容器內(nèi)，其天然氣的出口端延伸至低溫容器內(nèi)的液氮底層；
天然氣預冷換熱器的殼程與低溫容器的氣相空間之間連接氮氣排氣管，天然氣預冷換熱器殼程的氮氣進口裝有排氣閥和排氣壓力檢測儀表；
液氮加入或LNG抽出管道與天然氣預冷換熱器的天然氣進氣端連接，液氮加入或LNG抽出管道上裝有控制閥；
進氣閥和進氣壓力檢測儀表、排氣閥和排氣壓力檢測儀表、控制閥與控制器連接。
[0011]進一步的，氮氣排氣管內(nèi)徑截面積大于天然氣輸入管道的內(nèi)徑橫截面積。
[0012]進一步的，天然氣輸入管道是一根或多根，從低溫容器頂部引入并垂直延伸至低溫容器內(nèi)的液氮底層中心附近，天然氣的出口端設(shè)置導流裝置。
[0013]進一步的，天然氣預冷換熱器垂直或傾斜安裝在低溫容器的上方。
[0014]進一步的，包括低溫槽罐車、LNG運輸船、低溫氣瓶和LNG儲罐。
[0015]本發(fā)明的原理是:
利用液氮沸點為-196°C和天然氣(主要指甲烷，以下均以甲烷氣特性為例)液化溫度為-161.5度，甲烷結(jié)冰溫度為-182.5度的各自不同的沸點、冰點及飽和溫度與壓力的差異，只要將液氮溫度控制在高于-182.5°C (如-18ΓΟ，則通入液氮中的甲烷就不會凍結(jié)又能迅速液化。又因控制低溫容器內(nèi)液氮飽和溫度點遠低于液體甲烷的沸點，甲烷在此溫度和壓力下不會氣化；液氮吸收通入的天然氣熱能后就會升溫，當液氮溫度高于控制的飽和壓力值時，就會有部分液氮被氣化而維持控制的飽和壓力下的溫度，隨著不斷的外部天然氣的進入液化，低溫容器內(nèi)的液氮也就會逐步被汽化排出容器，當?shù)蜏厝萜鲀?nèi)的液氮全部被汽化排出后，容器內(nèi)液體被全部置換成了液體天然氣即LNG。
[0016]此時的LNG液體是依然在冰點溫度附近的過冷液體，該溫度下天然氣不會汽化，在原有控制壓力下因液氮絕大部分均勻汽化，沒有氮氣再排出，在原有閥門開度下，瓶內(nèi)壓力會迅速降低，在新的壓力下殘存的液氮繼續(xù)被汽化排出低溫容器外，這樣就實現(xiàn)了液氮和LNG的分離，亦即:可以在液體甲烷和液氮混合下高效換熱完成天然氣的液化，又能最終使液氮汽化從LNG液體中完全分離出去。
[0017]綜上所述，采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
通過控制低溫容器內(nèi)部液體飽和壓力，從而間接控制低溫飽和液體溫度高于天然氣冰點的溫度，使天然氣只被液化，并使液氮汽化分離；再通過測量進出低溫容器氣體的壓力變化來判斷液氮是否全部汽化排出；回收結(jié)束后可用直接更換新的充滿液氮低溫容器，或控制容器壓力，將液化的天然氣導出到其它容器中、再加液氮重新吸收天然氣，實現(xiàn)連續(xù)回收。本發(fā)明最大的優(yōu)勢就是設(shè)備投資成本低廉，又不影響LNG正常使用，可廣泛用于微小型氣源的液化，尤其適合LNG加氣的BOG回收。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施例的液化裝置及工業(yè)流程示意圖；
圖中:1_低溫氣瓶；2_氮氣排氣管；3_天然氣輸入管道；4_天然氣預冷換熱器；5-進氣壓力檢測儀表；6_排氣壓力檢測儀表；7_控制器；8_排氣閥；9_進氣閥；10_控制閥；11-液氮加入或LNG抽出管道。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但本實施例不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
[0020]本實施例以LNG加氣站的LNG儲罐的B0G回收進行說明。
[0021]參見圖1，本實施例中的低溫容器為特制的450L低溫氣瓶1，投入前充入90%容積的0.3mpa左右的液氮；天然氣預冷換熱器4的管程兩端連接在天然氣輸入管道3上，天然氣預冷換熱器4管程的天然氣進氣端裝有進氣閥9和進氣壓力檢測儀表5 ;天然氣輸入管道3引入低溫氣瓶1內(nèi)，其天然氣的出口端延伸至低溫氣瓶1內(nèi)的液氮底層；
天然氣預冷換熱器4的殼程與低溫氣瓶1的氣相空間之間連接氮氣排氣管2，天然氣預冷換熱器4殼程的氮氣進口裝有排氣閥8和排氣壓力檢測儀表6 ;
液氮加入或LNG抽出管道11與天然氣預冷換熱器4的天然氣進氣端連接，液氮加入或LNG抽出管道11上裝有控制閥10 ；
進氣閥9和進氣壓力檢測儀表5、排氣閥8和排氣壓力檢測儀表6、控制閥10與控制器7連接。
[0022]因本實施例是用于回收LNG儲罐的B0G氣體，故可以關(guān)閉控制閥10，甚至可以不設(shè)液氮加入或LNG抽出管道11及控制閥10 ;B0G液化回收后，可對低溫氣瓶1進行增壓，增壓到低溫氣瓶1內(nèi)壓力高于LNG儲罐壓力后，直接通過天然氣輸入管道3、進氣閥9及LNG儲觸的氣相排氣官，將低溫LNG從LNG儲觸頂部嗔入到儲觸中。
[0023]進氣閥9接加氣站LNG儲罐的氣相排氣管路，當LNG儲罐壓力到達排出B0G壓力時或者需要為儲罐降低壓力便于回氣操作時，打開進氣閥9，如果進氣壓力檢測儀表5的壓力值高于排氣壓力檢測儀表6值時，暫不開排氣閥8，如果進氣壓力檢測儀表5減掉排氣壓力檢測儀表6壓差低于一定值，或者排氣壓力檢測儀表6壓力高于設(shè)置的低溫氣瓶1內(nèi)需要控制的壓力值時，均在打開進氣閥9的同時打開排氣閥8，排氣閥8采用調(diào)節(jié)閥，低溫氣瓶1的壓力即排氣壓力檢測儀表6顯示的壓力。
[0024]進氣閥9開啟后，B0G氣體首先通入到天然氣預冷換熱器4中預冷，預冷的B0G通過與低溫氣瓶1相接的天然氣輸入管道3，被通到內(nèi)裝液氮的低溫氣瓶1底部的液