CN109282572A - 在生产液化天然气中处理闪蒸气的系统和方法 - Google Patents

在生产液化天然气中处理闪蒸气的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在生产液化天然气中处理闪蒸气的系统，所述系统包括：液化装置，用于液化包括有供给的天然气的混合流体来获得第一经液化的天然气；液化天然气存储罐，用于接收经液化的天然气和释放闪蒸气；以及超声速冷凝器，用于冷凝自所述液化天然气存储罐所释放的闪蒸气以产生第二经液化的天然气至所述液化天然气存储罐，和输出经冷凝的气态闪蒸气至所述液化装置；其中，所述经液化的天然气包括第一经液化的天然气和第二经液化的天然气，所述混合流体包括经冷凝的气态闪蒸气。本发明还公开了一种在生产液化天然气中处理闪蒸气的方法。

Description

在生产液化天然气中处理闪蒸气的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种在生产液化天然气中处理闪蒸气的系统和方法。
背景技术
液化天然气(Liquefied Natural Gas,以下简称LNG)作为一种清洁能源，被广泛应用于各个工业领域。通常，LNG以液态存储于专用的LNG存储罐内，为了使LNG存储罐保持低温条件，一部分LNG将被气化呈气相，并从LNG存储罐中被释放，该释放出的气体便称之为闪蒸气(BOIL OFF GAS，以下简称BOG)。BOG具有较高压力(通常为1～3巴)，也包含了5％至10％的LNG，为回收利用BOG，现有的方法是将BOG与未经处理的原料加以混合，然后将该混合气体送至提纯和液化处理。然而，该回收利用的过程需要耗费较多的设备与能量。
由此，期望提供新的和改进的处理闪蒸气的系统和方法，用以高效率地回收利用LNG存储罐所释放的BOG，同时也可简化处理工艺和降低成本。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种在生产液化天然气中处理闪蒸气的系统，所述系统包括：液化装置，用于液化包括有供给的天然气的混合流体来获得第一经液化的天然气；液化天然气存储罐，用于接收经液化的天然气和释放闪蒸气；以及超声速冷凝器，用于冷凝自所述液化天然气存储罐所释放的闪蒸气以产生第二经液化的天然气至所述液化天然气存储罐，和输出经冷凝的气态闪蒸气至所述液化装置；其中，所述经液化的天然气包括第一经液化的天然气和第二经液化的天然气，所述混合流体包括经冷凝的气态闪蒸气。
根据本发明的另一方面，提供了一种在生产液化天然气中处理闪蒸气的方法，所述方法包括液化包括有供给的天然气的混合流体来获得第一经液化的天然气；接收经液化的天然气和释放闪蒸气；冷凝所述闪蒸气以产生第二经液化的天然气，和输出经冷凝的气态闪蒸气以使其被液化；其中，所述经液化的天然气包括第一经液化的天然气和第二经液化的天然气，所述混合流体包括经冷凝的气态闪蒸气。
附图说明
参考附图阅读下面的详细描述，可以帮助理解本发明的特征、方面及优点，其中：
图1是根据本发明之具体实施方式的处理闪蒸气的系统的结构示意图；以及
图2是根据本发明之具体实施方式的处理闪蒸气的方法的流程示意图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。
除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分和元件。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。
“气”可以和“蒸汽”互换使用，且表示区别于液态或固态的气态物质或者混合物。同样地，“液体”表示区别于气态或固态的液态物质或混合物。
“天然气”指从天然油井或者地下含气形成物中获得的多元素气体。天然气的组份和压力可明显改变。一种典型的天然气包含甲烷为主要成分。原天然气还可以包含乙烷、重烃、一种或多种酸性气体(例如二氧化碳、硫化氢、硫化羰、二硫化碳、硫醇)和少量的杂质(例如水、氦、氮、硫化铁、蜡、原油)。原天然气的组份可以改变。
“酸性气体”为掺杂在天然气中的杂质。典型地，酸性气体包括二氧化碳和硫化氢，然而任意数量的其他杂质也可能形成酸性气体。酸性气体一般通过接触含有能与酸性气体反应的吸收剂，例如胺，的气体来去除。当吸收剂富含酸性气体时，吸附步骤可被用来从吸收剂分离酸性气体。然后，吸收剂可循环利用，再用来吸收酸性气体。
“重烃”为碳的数目大于等于三的烃类，也可称为“高碳数的烃”或简称为“C3+”。重烃可包含丙烷、正丁烷、异丁烷、戊烷或更高分子量的烃。
“液化天然气”(Liquefied Natural Gas，LNG)是天然气的冷凝液态，一般包含高百分比的甲烷，但也可包含微量的其他元素和/或组合物，其包含但不限于乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳、氮气、氦气、硫化氢、或杂质。天然气可被处理来去除一种或多种组份(例如酸性气体)或杂质(例如水或重烃)，之后通过冷却在接近大气压下冷却为液体。
“超音速冷凝器”(或称作“超音速旋流分离器”)指主要使用缩扩拉伐尔喷嘴的装置，在其中气体的能量(压力和温度)转化为气体的动能(速度)。气体的速度达到超音速。由于气体的加速，温度和压力明显降低，因此气体中的目标成份被液化。液化的的目标成份通过高速旋流从气体中被分离。然后气体的速度被降低并且气体的压力恢复到差不多原始压力。缩扩拉伐尔喷嘴可以根据特定的目标成份来设计以液化目标成份。
请参阅图1，其示出了本发明之具体实施方式的处理闪蒸气的系统的结构。在本实施例中，处理闪蒸气的系统10包括预处理单元和循环处理单元。
预处理单元包括提纯装置15，用来接收未经处理的天然气1和输出经提纯的天然气2，其可利用任何数目的处理过程来去除酸性气体和其他杂质。提纯装置15可以是冷冻蒸馏单元，例如赖安-福尔摩斯(Ryan-Holmes)处理系统。其他冷冻蒸馏技术和系统也可使用，例如控制冷冻区技术。非冷冻技术和系统也可用来提纯，例如暖气处理系统、胺脱硫处理系统。在一些实施例中，在去除酸性气体时，提纯装置15也可以去除重烃，其也可用于其他的系统或处理中。
预处理单元还包括干燥装置16，用来接收来自提纯装置15的经提纯的天然气2和输出经干燥的天然气3。干燥装置16利用乙二醇干燥法、干燥剂、变压吸附法或其他工艺去除水蒸汽。在一些实施例中，干燥装置16可位于提纯装置15的上游。
循环处理单元包括均压装置14，用来接收一混合流体(或称再循环流体)，该混合流体包括来自预处理单元的经提纯且经干燥的天然气3和来自超音速冷凝器13的经冷凝的气态闪蒸气8(该经冷凝的气态闪蒸气8的由来将在以下内容中详述)，从而输出具有单一压力的混合流体4。在一些实施例中，均压装置14为射流器，其可利用缩扩喷嘴的文丘里效应。
循环处理单元包括液化装置11，用来接收来自均压装置14的具有单一压力的混合流体4和输出第一经液化的天然气51，即LNG。液化装置11可以是热交换器。热交换器指允许两个或更多个流体通过且使两个或更多个流体进行热交换的罐、塔、单元或其他装置。例如壳管式热交换器、冷冻绕线式热交换器、或焊接铝板鳍状型。在本实施例中，液化装置11上装设有第一控制阀111，用以控制第一经液化的天然气51的输出。
循环处理单元包括LNG存储罐12，用来接收第一经液化的天然气51并释放BOG 6。在本实施例中，LNG存储罐12上装设有第二控制阀121，用以控制BOG 6的释放。
循环处理单元包括超音速冷凝器13，用以接收来自LNG存储罐12的BOG 6，进一步地，超音速冷凝器13将冷凝所接收的BOG 6以产生第二经液化的天然气52，即LNG，同时输出冷凝的气态天然气8。所接收的大部分的BOG被液化成LNG，一部分未被液化而从超音速冷凝器13以气态输出。所产生的LNG将被送至LNG存储罐12中，而冷凝的气态天然气8将被送至均压装置14而成为再循环流体的一部分进行回收再利用。
请同时结合图2，其示出了本发明之具体实施方式的处理闪蒸气的方法的工作流程。处理闪蒸气的方法100包括步骤110-150。步骤110中，液化包括有供给的天然气的混合流体来获得第一经液化的天然气。步骤120中，可控地接收经液化的天然气和释放闪蒸气。步骤130中，冷凝所述闪蒸气以产生第二经液化的天然气，和输出经冷凝的气态闪蒸气以使其被液化，其中，所述经液化的天然气包括第一经液化的天然气和第二经液化的天然气，所述混合流体包括经冷凝的气态闪蒸气。步骤140中，传送具有单一压力的所述混合流体以使其被液化。步骤150中，预处理所述供给的天然气。进一步地，步骤150包括步骤151，接收未经处理的天然气和输出经提纯的天然气。步骤150还包括步骤152，接收经提纯的天然气和输出经干燥的天然气，其中，液化所述供给的天然气包括液化所述经干燥的天然气。
需要注意的是，图2中的步骤的先后顺序和步骤中的动作的划分并不限于图示的实施例。例如，步骤可以按照不同的顺序执行，一个步骤中的动作可与另一个或多个其他步骤中的动作结合，或拆分成几个子步骤。另外在一些实施例中，方法100之前、过程中和/或之后还可以有一个或多个其他动作。
由此，在生产液化天然气过程中，通过本发明提供的循环处理BOG的装置和方法，使得BOG可以被高效地回收与再利用，在回收与在利用的过程中，简化了处理工艺且大大降低了能量损耗，使得生产成本得到显著的降低。
虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (10)

1.一种在生产液化天然气中处理闪蒸气的系统，所述系统包括：
液化装置，用于液化包括有供给的天然气的混合流体来获得第一经液化的天然气；
液化天然气存储罐，用于接收经液化的天然气和释放闪蒸气；以及
超声速冷凝器，用于冷凝自所述液化天然气存储罐所释放的闪蒸气以产生第二经液化的天然气至所述液化天然气存储罐，和输出经冷凝的气态闪蒸气至所述液化装置；
其中，所述经液化的天然气包括第一经液化的天然气和第二经液化的天然气，所述混合流体包括经冷凝的气态闪蒸气。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
均压装置，其位于所述液化装置的上游，用于传送具有单一压力的所述混合流体以使其被液化。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：预处理单元，所述预处理单元包括：
提纯装置，用于接收未经处理的天然气和输出经提纯的天然气，所述供给的天然气包括所述经提纯的天然气。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：预处理单元，所述预处理单元包括：
提纯装置，用于接收未经处理的天然气和输出经提纯的天然气；以及
干燥装置，用于接收所述经提纯的天然气和输出经干燥的天然气，所述供给的天然气包括所述经干燥的天然气。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第一控制阀，用于调节提供至所述液化天然气存储罐的所述第一经液化的天然气的流速。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第二控制阀，用于调节提供至超声速冷凝器的所述闪蒸气的流速。
7.一种在生产液化天然气中处理闪蒸气的方法，包括：
液化包括有供给的天然气的混合流体来获得第一经液化的天然气；
接收经液化的天然气和释放闪蒸气；以及
冷凝所述闪蒸气以产生第二经液化的天然气，和输出经冷凝的气态闪蒸气以使其被液化；
其中，所述经液化的天然气包括第一经液化的天然气和第二经液化的天然气，所述混合流体包括经冷凝的气态闪蒸气。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括：
传送具有单一压力的所述混合流体以使其被液化。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，包括：预处理所述供给的天然气，其包括：
接收未经处理的天然气和输出经提纯的天然气，其中，液化所述供给的天然气包括液化所述经提纯的天然气。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，包括：预处理所述供给的天然气，其包括：
接收未经处理的天然气和输出经提纯的天然气；以及
接收经提纯的天然气和输出经干燥的天然气；
其中，液化所述供给的天然气包括液化所述经干燥的天然气。
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