CN108870867A - 一种采用液氮高效回收高价值余气的液化装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用液氮高效回收高价值余气的液化装置及其使用方法，该装置包括：液化冷箱，LNG集液罐，设于液化冷箱内，其上设一回收管道及进气电动阀、进气压力计和进气温度计；天然气和液氮换热器，设于液化冷箱内，其上部设伸出液化冷箱的进气管、低温氮气放空管道及其上放空氮气温度计，其下部通过连接管道连接LNG集液罐；该换热器还设补液氮管道及液氮进液电动阀；空气气化器，设于液化冷箱外侧，其进出口端通过管道分别连接连接管道和回收管道，连接至连接管道的管道上设气化器电动阀和气化器压力计；一控制器，进气电动阀、进气压力计、进气温度计、放空氮气温度计、液氮进液电动阀、气化器电动阀和气化器压力计分别电性连接该控制器。
Description
技术领域
本发明涉及空分技术领域，特别涉及一种采用液氮高效回收高价值余气的液化装置及其使用方法。
背景技术
根据统计，LNG加气站和槽车一直存在蒸发气体(BOG)回收难点，在保冷和装卸的过程中，放空的天然气较多，直接放空损失大，而且对大气污染和不安全。按目前50m3LNG储槽，蒸发率每天0。3％，每天需处理的气量约200标方，每方天然气3元，价值为600元。LNG槽车，50M3，卸压充车一次需处理的冷态气体约160方(大约320标方)，价值为960元；
目前主要的回收方式有：
1)直接压缩工艺，将槽车气体通过压缩机返回LNG大储槽，填补LNG大储槽充车时的真空。这种方法简洁、高效，但是容量有限。或是LNG槽车的余压气体通过压缩机直接加压后输送至燃气管网。但由于需要多方面的协调和收费核算，对大多数加气站不适用，同时能耗高，适合小型调峰型LNG接收站。
2)回收装置高压压缩进入本站CNG高压气体瓶组，每方回收成本约1。59元，且压缩机结构复杂，易损件多，维修量大，需要配备必要的专业人员，综合成本很高；而且回收时高纯度产品容易受到污染而成为废品。
目前比较新型的集装箱式LNG液灌车，路上行程长达7-15天，到达目的时蒸发量超过5％，广汇能源从新疆拉LNG到内地来卖，路途也长达7天，到达目的时蒸发量也超过3％，这些天然气气体的回收也需要快速，高效的装置。
采用槽车运输的其他高价值的低温气体，如：液氩，乙烯，高纯氧气体，高纯氨气体等等，在槽车卸压后，也有大量的残余气体也需要快速，高效，无污染和安全的回收装置。有个马来西亚钢厂每月从中国用槽穿运输液氩500吨-1000吨到马来西亚，路程长大半个月，大量的氩气需要回收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用液氮高效回收高价值余气的液化装置及其使用方法，工艺流程简单，动设备少，阀门少，投资省，回收的物质纯度不受污染，无须再处理，可无人操作，运行安全稳定，安全性高；采用独立式撬装结构，安装简单方便，与槽车和储槽的连接简单易做，占地面积小，利于大范围的推广应用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种采用液氮高效回收高价值余气的液化装置，其包括：液化冷箱，其内壁设保温层；LNG集液罐，设置于所述液化冷箱内，LNG集液罐下部设一个连接LNG槽车的产品输出管道，该产品输出管道上设产品输出电动阀；天然气和液氮换热器，设置于所述液化冷箱内，位于LNG集液罐上方，所述天然气和液氮换热器上部设伸出所述液化冷箱的进气管、低温氮气放空管道；所述进气管上设进气电动阀、进气压力计和进气温度计；所述低温氮气放空管道上设放空氮气温度计，所述天然气和液氮换热器下部通过第一连接管道连接所述LNG集液罐；该天然气和液氮换热器还设一个连接液氮罐的补液氮管道及其上的液氮进液电动阀；空气气化器，设置于所述液化冷箱外侧，其进、出口端通过管道分别连接所述第一连接管道和所述产品输出管道，其中，连接至所述第一连接管道的第二连接管道上设气化器电动阀和气化器压力计；一控制器，所述产品输出电动阀、进气压力计和进气电动阀、放空氮气温度计、液氮进液电动阀、气化器电动阀和气化器压力计分别电性连接该控制器。
进一步，还包括一车箱体，所述液化冷箱和所述液氮罐设置于该车箱体内，形成可移动、一体式结构。
优选的，所述液化冷箱内壁的保温层为泡沫保温层；
更进一步，还设一收费装置，其电性连接控制器，确认付费后，控制器启动回收装置。
本发明所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置的使用方法，其包括如下步骤：
1)回收作业前，将LNG槽车气体放空管连接天然气和液氮换热器进气管，并用氮气吹扫若干秒，将LNG槽车进液管连接LNG集液罐的产品输出管道，并用氮气吹扫若干秒；
2)打开LNG槽车气体放空管和进液管上的阀门，控制器启动向装置供电；
3)当LNG槽车气体放空管的气体压力即天然气和液氮换热器的进气管P1小于设定压力时，进气电动阀V1得电打开，LNG槽车的气体进入液化冷箱内的天然气和液氮换热器；当进气温度T1低于设定温度时，天然气和液氮换热器上连接液氮罐的补液氮管道上的液氮进液电动阀V3打开，从LNG槽车进入天然气和液氮换热器的气体被液化，LNG产品逐渐在LNG集液罐收集；
4)当天然气和液氮换热器的进气管P1压力降低到设定压力时，进气电动阀V1、液氮进液电动阀V3失电关闭，停止液化回收；若放空氮气温度T2低于温度，液氮进液电动阀V3失电关闭；
5)气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1得电打开，空气气化器工作，空气气化器压力P2升高到1.5～2.5BAR，LNG产品注回到LNG槽车，1～2分钟后注完，气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1失电关闭；
6)回收作业完毕，将LNG槽车气体放空管和进液管分别与所述天然气和液氮换热器的进气管和LNG集液罐的产品输出管道分离。
进一步，还设一收费装置，其电性连接控制器；步骤5)中，如收费装置确认付费，则控制器启动所述气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1得电打开。
优选的，所述收费装置采用移动支付方式，如微信、支付宝等。
优选的，步骤3)中，所述天然气和液氮换热器的进气管P1设定压力6-8BAR，进气电动阀V1得电打开；所述进气温度T1低于设定温度-140度，所述液氮进液电动阀V3打开；步骤4)当天然气和液氮换热器的进气管P1压力降低到设定压力2BAR时，进气电动阀V1、液氮进液电动阀V3失电关闭，停止液化回收；放空氮气温度T2低于-160度，液氮进液电动阀V3失电关闭。
优选的，所述液氮罐设自增压系统，液氮罐压力保持在1.5～3BAR。
优选的，所述液氮罐设液位计，该液位计电性连接所述控制器。
本发明回收装置还设可以最大操作压力，如操作压力大于该最大操作压力，进气电动阀V1阀门不打开，司机需自行放空泄压使操作压力降至最大操作压力下。
本发明的有益效果：
本发明采用液氮作为装置的冷源，在换热器和冷凝器中冷却余压气体到液化温度，如天然气冷却到-165度生产液化天然气，氩气冷却到-190度成为液压，氧气冷却到-183度成为液氧等等。
本发明共享集中式槽车卸压气/余压气回收装置，适用范围：LNG/乙烯/液氩/高纯度液氧等低温运输槽车的余压气体的回收。
本发明采用集装箱式的设备布置结构设计，采用独立式撬装结构，安装简单方便，与槽车和储槽的连接简单易做，占地面积小，利于大范围的推广应用。
本发明还设计共享使用的自动控制设计方法，储槽气回收的结构设计和全自动控制方法。
使用本发明，以2千克的液氮可生产1千克的LNG为例，按液氮价格1元/千克，LNG价格在3.5元/千克，每回收1千克LNG，毛利润在1.5元以上，对其他产品，如液氩，高纯氧，乙烯等等经济效益也很不错。
本发明工艺流程简单，动设备少，阀门少，投资省，回收的物质纯度不受污染，无须再处理，可无人操作，运行安全稳定，安全性高。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的结构示意图。
图3为本发明实施例的使用状态示意图。
具体实施方式
参见图1、图2，本发明的一种采用液氮高效回收高价值余气的液化装置，其包括：
液化冷箱1，其内壁设保温层；
LNG集液罐2，设置于所述液化冷箱1内，其下部设一个连接LNG槽车100的产品输出管道21，该产品输出管道21上设产品输出电动阀V1；
天然气和液氮换热器3，设置于所述液化冷箱1内，位于LNG集液罐2上方，所述天然气和液氮换热器3上部设伸出所述液化冷箱1的进气管31、低温氮气放空管道32；所述进气管31上设进气电动阀V2、进气压力计P1和进气温度计T1；所述低温氮气放空管道32上设放空氮气温度计T2，所述天然气和液氮换热器3下部通过第一连接管道33连接所述LNG集液罐2；该天然气和液氮换热器3还设一个连接液氮罐4的补液氮管道34及其上的液氮进液电动阀V3；
空气气化器5，设置于所述液化冷箱1外侧，其进、出口端通过管道分别连接所述第一连接管道33和所述产品输出管道21，其中，连接至所述第一连接管道33的第二连接管道51上设气化器电动阀V4和气化器压力计P2；
一控制器6(控制柜)，所述产品输出电动阀V1、进气压力计P1和进气电动阀V2、放空氮气温度计T2、液氮进液电动阀V3、气化器电动阀V4和气化器压力计P2分别电性连接该控制器6。
进一步，还包括一车箱体300，所述液化冷箱1和所述液氮罐4设置于该车箱体300内，形成可移动、一体式结构。
参见图3，本发明所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置的使用方法，其包括如下步骤：
1)回收作业前，将LNG槽车100气体放空管连接天然气和液氮换热器3进气管，并用氮气吹扫若干秒，将LNG槽车100进液管连接LNG集液罐2的产品输出管道，并用氮气吹扫若干秒；
2)打开LNG槽车100的气体放空管和进液管上的阀门，控制器6启动向装置供电；
3)当LNG槽车100气体放空管的气体压力即天然气和液氮换热器3的进气管P1小于设定压力时，进气电动阀V1得电打开，LNG槽车的气体进入液化冷箱1内的天然气和液氮换热器3当进气温度T1低于设定温度时，天然气和液氮换热器3上连接液氮罐4的补液氮管道上的液氮进液电动阀V3打开，从LNG槽车100进入天然气和液氮换热器3的气体被液化，LNG产品逐渐在LNG集液罐2收集；
4)当天然气和液氮换热器3的进气管P1压力降低到设定压力时，进气电动阀V1、液氮进液电动阀V3失电关闭，停止液化回收；若放空氮气温度T2低于温度，液氮进液电动阀V3失电关闭；
5)气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1得电打开，空气气化器工作，空气气化器5压力P2升高到1.5～2.5BAR，LNG产品注回到LNG槽车100，1～2分钟后注完，气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1失电关闭；
6)回收作业完毕，将LNG槽车100气体放空管和进液管分别与所述天然气和液氮换热器3的进气管和LNG集液罐2的产品输出管道分离。
进一步，还设一收费装置，其电性连接控制器；步骤5)中，如收费装置确认付费，则控制器启动所述气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1得电打开。
优选的，所述收费装置采用移动支付方式，如微信、支付宝等。
优选的，步骤3)中，所述天然气和液氮换热器3的进气管P1设定压力6-8BAR，进气电动阀V1得电打开；所述进气温度T1低于设定温度-140度，所述液氮进液电动阀V3打开；步骤4)当天然气和液氮换热器3的进气管P1压力降低到设定压力2BAR时，进气电动阀V1、液氮进液电动阀V3失电关闭，停止液化回收；放空氮气温度T2低于-160度，液氮进液电动阀V3失电关闭。
优选的，所述液氮罐设自增压系统，液氮罐压力保持在1.5～3BAR。
优选的，所述液氮罐设液位计，该液位计电性连接所述控制器。
实施例
采用液氮高效回收高价值余气的装置的使用方法，包括如下步骤：
1)回收作业前，将LNG槽车的气体放空管连接天然气和液氮换热器进气管，并用氮气吹扫10秒，将LNG槽车进液管连接LNG集液罐的产品输出管道，并用氮气吹扫10秒；
2)打开LNG槽车气体放空管和进液管上的阀门，LNG槽车的司机扫描控制柜上的微信二维码，选择确认、付费，收费装置向控制器发出信号，控制器启动回收装置供电；(步骤1、2由司机完成)
3)当LNG槽车气体放空管的气体压力即天然气和液氮换热器的进气管P1小于设定压力6BAR时，进气电动阀V1得电打开，LNG槽车的气体进入液化冷箱内的天然气和液氮换热器；当进气温度T1低于设定温度-140度时，天然气和液氮换热器上连接液氮罐的补液氮管道上的液氮进液电动阀V3打开，从LNG槽车进入天然气和液氮换热器的气体被液化，LNG产品逐渐在LNG集液罐收集；(本实施例中，系统最大操作压力为8.0BAR，如操作压力大于7.8BAR，进气电动阀V1阀门不打开，司机需自行放空泄压，使操作压力降至7.8BAR)
4)当天然气和液氮换热器的进气管P1压力降低到设定压力2BAR时，进气电动阀V1、液氮进液电动阀V3失电关闭，停止液化回收；若放空氮气温度T2低于温度-160度，液氮进液电动阀V3失电关闭；
5)气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1得电打开，空气气化器工作，空气气化器压力P2升高到2.5BAR，LNG产品注回到LNG槽车，2分钟后注完，气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1失电关闭；
6)回收作业完毕，将LNG槽车气体放空管和进液管分别与所述天然气和液氮换热器的进气管和LNG集液罐的产品输出管道分离。
在本实施例中，所述液氮罐容量为10-15立方，所述液氮罐设自增压系统，液氮罐压力保持在2BAR，可供100辆50立方LNG槽车使用，当液氮用去85％时，液氮供应方得到系统发出信息，安排液氮车充液氮。
Claims (10)
1.一种采用液氮高效回收高价值余气的液化装置，其特征在于，包括：
液化冷箱，其内壁设保温层；
LNG集液罐，设置于所述液化冷箱内，LNG集液罐下部设一个连接LNG槽车的产品输出管道，该产品输出管道上设产品输出电动阀；
天然气和液氮换热器，设置于所述液化冷箱内，位于LNG集液罐上方，所述天然气和液氮换热器上部设伸出所述液化冷箱的进气管、低温氮气放空管道；所述进气管上设进气电动阀、进气压力计和进气温度计；所述低温氮气放空管道上设放空氮气温度计，所述天然气和液氮换热器下部通过第一连接管道连接所述LNG集液罐；该天然气和液氮换热器还设一个连接液氮罐的补液氮管道及其上的液氮进液电动阀；
空气气化器，设置于所述液化冷箱外侧，其进、出口端通过管道分别连接所述第一连接管道和所述产品输出管道，其中，连接至所述第一连接管道的第二连接管道上设气化器电动阀和气化器压力计；
一控制器，所述产品输出电动阀、进气压力计和进气电动阀、放空氮气温度计、液氮进液电动阀、气化器电动阀和气化器压力计分别电性连接该控制器。
2.如权利要求1所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置，其特征在于，还包括一车箱体，所述液化冷箱和所述液氮罐设置于该车箱体内，形成可移动、一体式结构。
3.如权利要求1或2所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置，其特征在于，所述液化冷箱内壁的保温层为泡沫保温层。
4.如权利要求1或2所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置，其特征在于，还设一收费装置，其电性连接所述控制器。
5.如权利要求1所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置的使用方法，其特征是，包括如下步骤：
1)回收作业前，将LNG槽车气体放空管连接天然气和液氮换热器进气管，并用氮气吹扫若干秒，将LNG槽车进液管连接LNG集液罐的产品输出管道，并用氮气吹扫若干秒；
2)打开LNG槽车气体放空管和进液管上的阀门，控制器启动向装置供电；
3)当LNG槽车气体放空管的气体压力即天然气和液氮换热器的进气管P1小于设定压力时，进气电动阀V1得电打开，LNG槽车的气体进入液化冷箱内的天然气和液氮换热器；当进气温度T1低于设定温度时，天然气和液氮换热器上连接液氮罐的补液氮管道上的液氮进液电动阀V3打开，从LNG槽车进入天然气和液氮换热器的气体被液化，LNG产品逐渐在LNG集液罐收集；
4)当天然气和液氮换热器的进气管P1压力降低到设定压力时，进气电动阀V1、液氮进液电动阀V3失电关闭，停止液化回收；若放空氮气温度T2低于温度，液氮进液电动阀V3失电关闭；
5)气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1得电打开，空气气化器工作，空气气化器压力P2升高到1.5～2.5BAR，LNG产品注回到LNG槽车，1～2分钟后注完，气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1失电关闭；
6)回收作业完毕，将LNG槽车气体放空管和进液管分别与所述天然气和液氮换热器的进气管和LNG集液罐的产品输出管道分离。
6.如权利要求5所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置的使用方法，其特征是，还设一收费装置，其电性连接控制器；步骤5)中，如收费装置确认付费，则控制器启动所述气化器电动阀V4、液体产品输出阀V1得电打开。
7.如权利要求6所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置的使用方法，其特征是，所述收费装置采用移动支付方式。
8.如权利要求5所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置的使用方法，其特征是，步骤3)中，所述天然气和液氮换热器的进气管P1设定压力6-8BAR，进气电动阀V1得电打开；所述进气温度T1低于设定温度-140度，所述液氮进液电动阀V3打开；步骤4)当天然气和液氮换热器的进气管P1压力降低到设定压力2BAR时，进气电动阀V1、液氮进液电动阀V3失电关闭，停止液化回收；放空氮气温度T2低于-160度，液氮进液电动阀V3失电关闭。
9.如权利要求5所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置的使用方法，其特征是，所述液氮罐设自增压系统，液氮罐压力保持在1.5～3BAR。
10.如权利要求5或9所述的采用液氮高效回收高价值余气的液化装置的使用方法，其特征是，所述液氮罐设液位计，该液位计电性连接所述控制器。
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