CN104482404A - 低温超大型液化天然气储罐的预冷工艺 - Google Patents

Abstract

一种低温超大型液化天然气储罐的预冷工艺，采用以下步骤：一：使用天然气对液化天然气储罐(1C)内氮气进行置换；二：从液化天然气储罐(1C)引入来自液化天然气储罐(1A)、(1B)进入液化天然气储罐(1C)的低温天然气，将常温天然气从液化天然气储罐(1C)内挤出，从而，实现液化天然气储罐(1C)的冷却；三：将液化天然气从液化天然气储罐(1C)顶部喷淋环中喷入液化天然气储罐(1C)中，液化天然气小液滴在喷射力和重力的作用下向四周换热，对液化天然气储罐(1C)进行深冷。本发明不仅能够使液化天然气储罐预冷天然气做到零排放，而且，大大降低了液化天然气储罐预冷对储罐本体的损伤；提升了液化天然气储罐预冷的经济性和安全性。

Description

低温超大型液化天然气储罐的预冷工艺

技术领域

本发明涉及储罐预冷工艺，尤其涉及一种用于低温超大型液化天然气储罐的冷却方式。

背景技术

液化天然气(LNG)接收站一般采用低温超大型储罐(如160000m³)对LNG进行存储，在试车阶段中，低温超大型液化天然气(LNG)储罐预冷工作是一项至关重要的工作。

目前，传统的液化天然气储罐的预冷工艺，主要是通过设在液化天然气储罐顶部的喷淋环，并使用液化天然气对充满氮气(用于机械完工前的气密测试及惰化)的常温液化天然气储罐直接进行喷淋降温，直至液化天然气储罐温度降至约-156℃。为平衡液化天然气储罐的罐压，在冷却过程中，将液化天然气储罐内氮气、天然气的混合气体，通过天然气管线进行火炬放空。但是，传统的液化天然气储罐的预冷工艺，在其他接收站储罐预冷的过程中，却暴露了一些无法克服的缺陷如下：

1.在预冷工作初期，由于使用约-156℃的液化天然气直接对常温液化天然气储罐进行喷淋，其所造成的温差巨大，导致大量液化天然气升温后迅速气化，产生大量的天然气，因此，超出了各个接收站再冷凝器回收的能力。从接收站安全性考虑，只能通过天然气管线进行火炬燃烧放空，使天然气无法回收，造成资源浪费。

2.由于喷淋的液化天然气密度较氮气大，仅能采用自上而下的喷淋方式。喷淋的液化天然气小液滴在下降的过程中，吸收热量，不断气化，造成天然气同氮气大范围的混合，而该混合气体因含有较多氮气，因此，对压缩机和再冷凝器的操作不利，而在设计上一般不允许进行直接回收，一般是液化天然气蒸发气(BOG)含量超过一定比例后才可回收。

3.在预冷初期，液化天然气储罐处于常温状态或温度较高状态，在此种情况下，若出现如部分喷淋孔堵塞或阀门内漏，考虑到液化天然气的超低温及比热较大(相较气态天然气)的特性，很可能造成液化天然气储罐冷却不均或局部冷却过快的情况，由于超低温的液化天然气对常温的液化天然气储罐冷却不均，易引起液化天然气储罐本体损伤或性能影响(如外罐混凝土裂纹)。

基于对上述缺陷，有必要对传统预冷工艺进行改进，以解决了上述存在的“瓶颈”问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种改进的低温超大型液化天然气储罐预冷工艺，其不仅能够使液化天然气储罐预冷天然气做到零排放，而且，大大降低了液化天然气储罐预冷对储罐本体的损伤；解决了传统储罐预冷工艺无法克服的天然气浪费和对储罐本身可能造成损伤的问题，极大地提升了液化天然气储罐预冷的经济性和安全性。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种低温超大型液化天然气储罐的预冷工艺，其特征在于：采用以下步骤：

第一步：使用天然气对液化天然气储罐(1C)内氮气进行置换；

1.置换时，将天然气压缩机出口管线，经排放管线进入液化天然气储罐(1C)内进行导通，使加压后的常温天然气通过设在液化天然气储罐(1C)顶部的排放管线注入液化天然气储罐(1C)内，对液化天然气储罐(1C)进行天然气置换；

2.从液化天然气储罐(1C)底部气体置换管线排出氮气的方式，对液化天然气储罐(1C)内的氮气充分置换；

3.氮气排放；

在天然气注入的过程中，为保证液化天然气储罐(1C)的压平衡及置换效果，需将氮气从液化天然气储罐(1C)底部排放；液化天然气储罐(1C)上设有气体置换管线，打开气体置换管线位于液化天然气储罐(1C)顶部的排放阀门，使氮气从气体置换管线底部横管部分的数个引气小孔排出；

第二步：使用低温天然气对液化天然气储罐(1C)进行初始预冷；

当液化天然气储罐(1C)内的氮气基本被置换成天然气时，从液化天然气储罐(1C)顶部的天然气输入管线引入来自从液化天然气储罐(1A)、液化天然气储罐(1B)进入液化天然气储罐(1C)的低温天然气，利用低温天然气同常温天然气的密度差，将常温天然气从液化天然气储罐(1C)内挤出，从而，实现液化天然气储罐(1C)的冷却；

第三步：使用液化天然气喷淋对液化天然气储罐(1C)进行深冷；

将液化天然气从液化天然气储罐(1C)顶部喷淋环中喷入液化天然气储罐(1C)中，液化天然气小液滴在喷射力和重力的作用下，向下及四周换热，对液化天然气储罐(1C)进行深冷。

所述第二步中：在冷却过程中，从液化天然气储罐(1C)排出的天然气，通过各接收站的压缩机或再冷凝器进行外输或回收，以实现零排放。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够使液化天然气储罐预冷天然气做到零排放，而且，大大降低了液化天然气储罐预冷对储罐本体的损伤；解决了传统液化天然气储罐预冷工艺无法克服的天然气浪费和对储罐本身可能造成损伤的问题，极大地提升了液化天然气储罐预冷的经济性和安全性。

附图说明

图1为本发明液化天然气储罐1C结构示意图。

图2为本发明整体流程示意图。

图中主要标号说明：

1A.液化天然气储罐、1B.液化天然气储罐、1C.液化天然气储罐、2.排放管线、3.液化天然气蒸发气管线、4.气体置换管线、5.天然气输入管线、6.液化天然气蒸发气压缩机管线、7.低温天然气管线。

具体实施方式

本发明采用以下步骤：

第一步：如图1所示，使用天然气对液化天然气储罐1C内氮气进行置换；

1.为避免传统工艺中，天然气同氮气大范围混合造成无法回收的情况，本发明首先利用天然气对液化天然气储罐1C内的氮气进行置换。置换时，将天然气压缩机出口管线经排放管线2进入液化天然气储罐1C内进行导通，使加压后的常温天然气(约25℃)通过设在液化天然气储罐1C顶部的排放管线2注入液化天然气储罐1C内，对液化天然气储罐1C进行天然气置换。

2.由下表可知，天然气在-100℃以上时，密度低于常温下的氮气。因此，对液化天然气储罐1C进行氮气置换时，可通过液化天然气储罐1C顶部排放管线2注入天然气，并从液化天然气储罐1C底部气体置换管线4排出氮气的方式对液化天然气储罐内的氮气充分置换。

置换时，应控制进入液化天然气储罐1C的天然气的温度，尽量确保其同氮气具有足够的密度差。

不同温度下甲烷、氮气密度

3.氮气排放；

如图1所示，在天然气注入的过程中，为保证液化天然气储罐1C的压平衡及置换效果，需合理的将氮气从液化天然气储罐1C底部排放。液化天然气储罐1C上设有气体置换管线4，打开气体置换管线4位于液化天然气储罐1C顶部的排放阀门，使氮气从气体置换管线4底部横管部分的众多引气小孔排出。

第二步：使用低温天然气对液化天然气储罐1C进行初始预冷；

为避免传统工艺中，初始阶段液化天然气同常温液化天然气储罐1C巨大温差，可能带来的液化天然气储罐1C损伤，预冷工作开始时，首先，使用较低温度的天然气缓慢对液化天然气储罐1C进行预冷。天然气相比液化天然气，温度较高，比热较低，散布性好，便于将冷量均匀散布，降低了局部过冷的可能。同时，天然气为气态，不会吸热相变(1体积液化天然气气化后，可转变约600倍的气体)引起短时间大量气体产生的情况，更利于其回收控制。

在该步骤中，当液化天然气储罐1C内的氮气基本被置换成天然气时，可以从设在液化天然气储罐1C顶部的天然气输入管线5引入来自从液化天然气储罐1A、液化天然气储罐1B进入液化天然气储罐1C的低温天然气管线7的低温天然气，因为，其密度较底部常温天然气的密度大，冷气可以自然下沉，经过长时间的下沉传递冷量，达到冷却液化天然气储罐1C的目的；或者从液化天然气储罐1C底部注入低温天然气，利用其同常温天然气的密度差，可以将常温天然气从设在顶部的液化天然气蒸发管线3挤出，从而，实现液化天然气储罐1C的冷却。

在该冷却过程中，从液化天然气储罐1C排出的天然气，进入去往液化天然气蒸发气压缩机管线6，通过各接收站的压缩机或再冷凝器进行外输或回收，以实现零排放。在该阶段液化天然气储罐1C所需达到的冷却温度，可根据各接收站再冷凝器的能力、外输市场需求以及压缩机的能力来综合确定，目标是确保下一阶段液化天然气喷淋深冷过程中产生的天然气尽可能地被全部回收。

第三步：使用液化天然气喷淋对液化天然气储罐1C进行深冷；

如图2所示，由于低温天然气对液化天然气储罐1C的冷却无法达到最终的要求温度，最后阶段仍需要采用液化天然气对液化天然气储罐1C进行深冷。因此，在上一步的操作完成时，将液化天然气从液化天然气储罐1C顶部喷淋环中喷入液化天然气储罐1C中。液化天然气小液滴在喷射力和重力的作用下，向下及四周换热，对液化天然气储罐1C进行深冷。

在该阶段，液化天然气进入液化天然气储罐1C时，液化天然气储罐1C的温度已较低，其气化速度减慢，产生的天然气量可控，能够被接收站再冷凝器或压缩机回收或外输。

本发明很好地解决了传统工艺中初始阶段巨大的温差所引起的液化天然气短时间大量气化，接收站没有能力回收而造成放空浪费的情况。

上述液化天然气储罐为现有技术，未作说明了的技术为现有技术。故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种低温超大型液化天然气储罐的预冷工艺，其特征在于：采用以下步骤：

第一步：使用天然气对液化天然气储罐(1C)内氮气进行置换；

1.置换时，将天然气压缩机出口管线，经排放管线进入液化天然气储罐(1C)内进行导通，使加压后的常温天然气通过设在液化天然气储罐(1C)顶部的排放管线注入液化天然气储罐(1C)内，对液化天然气储罐(1C)进行天然气置换；

2.从液化天然气储罐(1C)底部气体置换管线排出氮气的方式，对液化天然气储罐(1C)内的氮气充分置换；

3.氮气排放；

在天然气注入的过程中，为保证液化天然气储罐(1C)的压平衡及置换效果，需将氮气从液化天然气储罐(1C)底部排放；液化天然气储罐(1C)上设有气体置换管线，打开气体置换管线位于液化天然气储罐(1C)顶部的排放阀门，使氮气从气体置换管线底部横管部分的数个引气小孔排出；

第二步：使用低温天然气对液化天然气储罐(1C)进行初始预冷；

当液化天然气储罐(1C)内的氮气基本被置换成天然气时，从液化天然气储罐(1C)顶部的天然气输入管线引入来自从液化天然气储罐(1A)、液化天然气储罐(1B)进入液化天然气储罐(1C)的低温天然气，利用低温天然气同常温天然气的密度差，将常温天然气从液化天然气储罐(1C)内挤出，从而，实现液化天然气储罐(1C)的冷却；

第三步：使用液化天然气喷淋对液化天然气储罐(1C)进行深冷；

将液化天然气从液化天然气储罐(1C)顶部喷淋环中喷入液化天然气储罐(1C)中，液化天然气小液滴在喷射力和重力的作用下，向下及四周换热，对液化天然气储罐(1C)进行深冷。

2.根据权利要求1所述的低温超大型液化天然气储罐的预冷工艺，其特征在于：所述第二步中：在冷却过程中，从液化天然气储罐(1C)排出的天然气，通过各接收站的压缩机或再冷凝器进行外输或回收，以实现零排放。