CN112815229B - 一种液态天然气卸车方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态天然气卸车方法及装置，其中，所述方法包括：将储罐的第一进液口与槽车罐的第一出液口连通；其中，所述第一进液口设置在所述储罐底部；将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐内，以使所述储罐内的残余液氮气化；持续导入液态天然气，当所述储罐内的液态天然气的液位升高以使所述储罐内的压力达到0.3兆帕时，气化后的液氮经所述储罐的气相口排出。本申请通过采用低温的LNG直接置换氮气，避免了不必要的资源浪费，且置换过程不仅环保，而且安全可靠。

Description

一种液态天然气卸车方法及装置
技术领域
本发明涉及天然气运输技术领域，尤其涉及的是一种液态天然气卸车方法及装置。
背景技术
首先，储罐在充装液态天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)前应处于经液氮预冷过后的低温保持状态。那么，储罐在进入液态天然气(LNG)前就需要排放残余液氮和氮气，即：储罐液位至零液位(液位表回零)且处于低压力状态(小于10KP)，然后再使用LNG槽车罐中的低温天然气(Boiled Off Gas，BOG)进行置换。
为了将储罐内氮气置换到位，就必须使储罐内的低温氮气与低温天然气充分混合后排放，而要想混合到位就必须对储罐内的混合气体进行搅动，搅动的方法就是采用低温天然气对储罐进行间歇式的上进下排、下进上排。当检测天然气纯度合格后(按照相关标准要求，LNG储罐在置换过程中排放的天然气浓度达到80％后才能进入LNG)储罐才能进入LNG。然而，上述置换方式时间较长，天然气排放量较大，而且在进液过程中因储罐压力持续增高还会继续排放天然气，不仅会造成浪费，并且大量的天然气被排出会对环境造成污染，严重的会存在安全隐患。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液态天然气卸车方法及装置，以现有储罐氮气置换中因大量天然气被排出所造成的资源浪费、环境污染以及存在安全隐患的问题。
本发明的技术方案如下：
一种液态天然气卸车方法，其包括：
将储罐的第一进液口与槽车罐的第一出液口连通；其中，所述第一进液口设置在所述储罐底部；
将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐内，以使所述储罐内的残余液氮气化；
持续导入液态天然气，当所述储罐内的液态天然气的液位升高以使所述储罐内的压力达到0.3兆帕时，气化后的液氮经所述储罐的气相口排出。
本发明的进一步设置，所述将储罐的第一进液口与槽车罐的出液口连通的步骤之前还包括：
对所述储罐导入液氮以对所述储罐进行预冷处理；其中，预冷后的所述储罐内的温度为-196℃。
本发明的进一步设置，所述槽车罐内的液态天然气的温度为-162℃。
本发明的进一步设置，所述将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐内，以使所述储罐内的残余液氮气化的步骤还包括：
将所述储罐中的液氮排出，当所述储罐的压力小于10千帕时，将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐中。
本发明的进一步设置，所述液态天然气卸车方法还包括步骤：
当所述储罐排出的气体中气态天然气的含量达到80％时，则停止排放气体。
本发明的进一步设置，所述储罐还包括第二进液口，所述第二进液口设置在所述储罐顶部；其中，液氮通过所述第一进液口或所述第二进液口导入。
基于同样的发明构思，本发明还提供了一种液态天然气卸车装置，应用于上述所述的液态天然气卸车方法中，所述装置包括槽车罐以及与所述槽车罐的第一出液口连通的储罐；其中，所述储罐包括：
储罐本体，具有容置空腔；
第一进液口，设置在所述储罐本体底部并与所述第一出液口连通；
第二进液口，设置在所述储罐本体顶部；
气相口，设置在所述储罐本体顶部。
本发明的进一步设置，所述液态天然气卸车装置还包括：第二出液口，设置在所述储罐本体底部，并与气化器连通。
本发明的进一步设置，所述液态天然气卸车装置还包括：溢流口，设置在所述储罐本体侧面并位于所述储罐本体上部。
本发明的进一步设置，所述储罐为绝热罐体。
本发明所提供的一种液态天然气卸车方法及装置，其中，所述方法包括：将储罐的第一进液口与槽车罐的第一出液口连通；其中，所述第一进液口设置在所述储罐底部；将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐内，以使所述储罐内的残余液氮气化；持续导入液态天然气，当所述储罐内的液态天然气的液位升高以使所述储罐内的压力达到0.3兆帕时，气化后的液氮经所述储罐的气相口排出。本申请通过采用低温的LNG直接置换氮气，避免了不必要的资源浪费，且置换过程不仅环保，而且安全可靠。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1传统储罐置换的流程示意图。
图2是本发明中液态天然气卸车装置的结构示意图。
图3是本发明中液态天然气卸车方法的流程示意图。
图4是本发明中储罐置换的流程示意图。
附图中各标记：1、槽车罐；11、第一出液口；2、储罐；21、储罐本体；22、第一进液口；23、第二进液口；24、气相口；25、第二出液口；26、溢流口；3、气化器。
具体实施方式
本发明提供一种液态天然气卸车方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或复数个。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
经发明人研究发现，储罐在充装液态天然气前应处于经液氮预冷过后的低温保持状态。那么，储罐在进入液态天然气(LNG)前就需要排放残余液氮和氮气，即：储罐液位至零液位(液位表回零)且处于低压力状态(小于10KP)，然后再使用LNG槽车罐中的低温天然气(BOG)进行置换。
为了将储罐内氮气置换到位，就必须使储罐内的低温氮气与低温天然气充分混合后排放，而要想混合到位就必须对储罐内的混合气体进行搅动，搅动的方法就是采用低温天然气对储罐进行间歇式的上进下排、下进上排，如图1所示，图示中说明利用低温天然气(BOG)置换储罐要经过上进下出、下进上出等多个来回，直至天然气检测合格，才能将LNG导入储罐。显而易见原置换流程耗时长、浪费大、不环保且不安全。另外一种办法就是储罐带压排放，因为储罐压力升高对氮气和天然气也是一种强制混合有效办法。然而，上述置换方式时间较长，天然气排放量较大，而且在进液过程中因储罐压力持续增高还会继续排放天然气，不仅会造成浪费，并且大量的天然气被排出会对环境造成污染，严重的会存在安全隐患。
针对上述技术问题，本发明提供了一种液态天然气卸车方法，利用氮气和天然气的物理特性，当储罐在进行天然气置换时，首先将储内的液氮快速排出，期间应用储罐残余液氮将卸车进液沿线管路预冷到位，当储罐压力降至微正压(＜10Kpa)时，就可直接将LNG液体导入。当储罐气相排入的氮气中天然气含量急剧上升至80％时，可停止排放并将BOG导入出站管网使用。可见，本申请通过采用LNG直接置换氮气，避免了不必要的资源浪费，且置换过程不仅环保，而且安全可靠。
请同时参阅图2至图4，本发明提供了一种液态天然气卸车方法的较佳实施例。
如图2与图3所示，本发明所提供的一种液态天然气卸车方法，其应用于一种液态天然气卸车装置中。其中，所述装置包括槽车罐1以及与所述槽车罐1的第一出液口11连通的储罐2。
请参阅图2，在一些实施例中，所述储罐2包括：储罐本体21、第二进液口23与气相口24。其中，所述储罐本体21具有容置空腔，所述第二进液口23设置在所述储罐本体21底部并与所述第一出液口11连通，所述第二进液口23设置在所述储罐本体21顶部，所述气相口24设置在所述储罐本体21顶部。
在一些实施例中，所述槽车罐1与所述储罐2均为绝热罐体。液化天然气(LNG)在标准大气压下的气化温度是-162℃，液氮的气化温度是-196℃，二者相差34℃。这就意味着，只要储罐2处于液氮的低温状态，槽车罐1在卸车过程中无须进行气相置换，直接将LNG导入储罐2也不会气化，即便LNG在卸载过程中由于沿线漏冷使得部分LNG气化为成BOG，但进入储罐2后，由于储罐2内部处于液氮的-196℃环境中，因此LNG产生的BOG将被二次液化。但对于液氮而言，进入的LNG将使得储罐2内残余液氮加热后被全部气化，气化后的低温氮气可从储罐2上部气相管口排出。
请参阅图3，在一些实施例中，所述方法包括步骤：
S100、将储罐2的第一进液口22与槽车罐1的第一出液口11连通；其中，所述第一进液口22设置在所述储罐2底部；
S200、将所述槽车罐1中的液态天然气导入所述储罐2内，以使所述储罐2内的残余液氮气化；
S300、持续导入液态天然气，当所述储罐2内的液态天然气的液位升高以使所述储罐2内的压力达到0.3兆帕时，气化后的液氮经所述储罐2的气相口24排出。
本申请通过采用低温的LNG直接置换氮气，通过将槽车罐1中的LNG从储罐2的底部导入，随着储罐2不断进入LNG后，残余液氮被气化并与储罐2内微正压低温氮气混合，当储罐2在进入LNG过程中，液位不断升高，空间不断变小，压力也会不断升高，当储罐2压力升高至0.3MPa时，由顶部气相口24排出，当排出的天然气检测合格后，即可进入管网，如图4所示。可见，本申请能够避免不必要的资源浪费，置换的彻底干净，且置换过程不仅环保，而且安全可靠。
例如，以一台有效容积为150m3的LNG储罐2为例：在天然气置换过程中，低温天然气(BOG)进入储罐2后需要排放时间大约需要60分钟，进入LNG后继续排放60分钟，120分钟共排天然气600m3左右。因此置换一台储罐浪费也是明显的。再者，在置换过程中，储罐2要进行下进下排、下进上排，LNG槽车罐1要进行气液切换，操作相对也比较复杂。
需要说明的是，处于液氮低温状态下的储罐2，直接从底部进液口导入的LNG，不仅不会被气化，而且会成为过冷的LNG，因为储罐2液氮环境下的温度是-196℃，而LNG温度是-162℃，所以储罐2内很快能够建立起LNG液位。另外，由于液氮与LNG相变温度相差34℃，理论上由顶部气相口24排出气体基本都是储罐2内的残余氮气。但是，当储罐2液位接近气相接口时，LNG液面受气流扰动影响产生部分气化成天然气并随氮气排放，此时既是有天然气排放也是微不足道的。
在一些实施例中，所述将储罐2的第一进液口22与槽车罐1的出液口连通的步骤之前还包括：
S101、对所述储罐2导入液氮以对所述储罐2进行预冷处理；其中，预冷后的所述储罐2内的温度为-196℃。
具体地，储罐2在进行天然气置换前，首先需要导入液氮以对所述储罐2进行预冷处理，以使储罐2内的温度为-196℃，其后将储内液氮快速排出，期间应用储罐2残余液氮将卸车进液沿线管路预冷到位，当储罐2压力降至微正压(＜10Kpa)时，就可直接LNG槽车液体导入。其中，液氮通过所述第一进液口22或所述第二进液口23导入。需要说明的是，所述槽车罐1内的液态天然气的温度为-162℃，可见，槽车罐1与储罐2的温差为34℃。
在一些实施例中，所述液态天然气卸车方法还包括步骤：
S400、当所述储罐2排出的气体中气态天然气的含量达到80％时，则停止排放气体。
具体地，当储罐2气相排入的氮气中天然气含量急剧上升至80％时，可停止排放并将BOG导入出站管网使用。
请参阅图2，在一些实施例中，所述储罐2还包括第二进液口23，所述第二进液口23设置在所述储罐2顶部，并与所述第一出液口11连通。在卸车的过程中，当所述第一进液口22无法继续进液时，可以通过所述第二进液口23进液。
请继续参阅图2，在一些实施例中，所述储罐2还包括：第二出液口25，设置在所述储罐本体21底部，并与气化器3连通。
具体地，所述气化器3与管网连接，在供气时，所述储罐2内的LNG可通过所述第二出液口25输送至所述气化器3，以形成BOG为管网供气。
请继续参阅图2，在一些实施例中，所述储罐2还包括：溢流口26，设置在所述储罐本体21侧面并位于所述储罐本体21上部。当所述储罐2内的压力过大时，可通过所述溢流口26释放部分LNG，以减小所述储罐2的压力。
综上所述，本发明所提供的一种液态天然气卸车方法及装置，其中，所述方法包括：将储罐的第一进液口与槽车罐的第一出液口连通；其中，所述第一进液口设置在所述储罐底部；将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐内，以使所述储罐内的残余液氮气化；持续导入液态天然气，当所述储罐内的液态天然气的液位升高以使所述储罐内的压力达到0.3兆帕时，气化后的液氮经所述储罐的气相口排出。本申请通过采用低温的LNG直接置换氮气，不仅置换效率高，而且干净、彻底，因为基本没有天然气排出，所以更安全、更环保。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种液态天然气卸车方法，其特征在于，包括：
将储罐的第一进液口与槽车罐的第一出液口连通；其中，所述第一进液口设置在所述储罐底部；
将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐内，以使所述储罐内的残余液氮气化，槽车罐中的液态天然气从储罐的底部导入；
持续导入液态天然气，当所述储罐内的液态天然气的液位升高以使所述储罐内的压力达到0.3兆帕时，气化后的液氮经所述储罐的气相口排出；
所述将储罐的第一进液口与槽车罐的出液口连通的步骤之前还包括：
对所述储罐导入液氮以对所述储罐进行预冷处理；其中，预冷后的所述储罐内的温度为-196℃；
所述槽车罐内的液态天然气的温度为-162℃。
2.根据权利要求1 所述的液态天然气卸车方法，其特征在于，所述将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐内，以使所述储罐内的残余液氮气化的步骤还包括：
将所述储罐中的液氮排出，当所述储罐的压力小于10千帕时，将所述槽车罐中的液态天然气导入所述储罐中。
3.根据权利要求1所述的液态天然气卸车方法，其特征在于，所述液态天然气卸车方法还包括步骤：
当所述储罐排出的气体中气态天然气的含量达到80％时，则停止排放气体。
4.根据权利要求1所述的液态天然气卸车方法，其特征在于，所述储罐还包括第二进液口，所述第二进液口设置在所述储罐顶部；其中，液氮通过所述第一进液口或所述第二进液口导入。
5.一种液态天然气卸车装置，应用于权利要求1-4任一项所述的液态天然气卸车方法中，其特征在于，所述装置包括槽车罐以及与所述槽车罐的第一出液口连通的储罐；其中，所述储罐包括：
储罐本体，具有容置空腔；
第一进液口，设置在所述储罐本体底部并与所述第一出液口连通；
第二进液口，设置在所述储罐本体顶部；
气相口，设置在所述储罐本体顶部。
6.根据权利要求5所述的液态天然气卸车装置，其特征在于，所述储罐还包括：第二出液口，设置在所述储罐本体底部，并与气化器连通。
7.根据权利要求5所述的液态天然气卸车装置，其特征在于，所述储罐还包括：溢流口，设置在所述储罐本体侧面并位于所述储罐本体上部。
8.根据权利要求5所述的液态天然气卸车装置，其特征在于，所述储罐为绝热罐体。
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