CN114935109A - 带有过滤功能的天然气球罐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有过滤功能的天然气球罐，属于危险性液化介质储罐技术领域，包括支撑组件、球罐体，其技术要点是：支撑组件包括固定在地基上的支柱、固定在地基上的按多边形排列的基梁、与支柱配合构成三角形结构的斜梁和横梁、嵌入支柱内并且配合在斜梁上端部的两端缩径的连接柱，斜梁和横梁分别通过设置在斜梁和横梁末端的第一连接端和第二连接端与支柱配合；球罐体设置在脱水再生系统中，该脱水再生系统包括依次设置的进料管线、脱水再生装置、出料管线、筒罐装置。其具有结构简单紧凑、耐腐蚀、结构稳定可靠、易于建造、抗风性良好等优点。

Description

带有过滤功能的天然气球罐
技术领域
本发明涉及危险性液化介质储罐技术领域，具体说是一种带有过滤功能的天然气球罐。
背景技术
天然气是一种主要成分为轻烃类有机物质（甲烷、乙烷和丙烷）混合型气体，具有无色、无味、无毒、无腐蚀性等特性，其在常压-162℃左右可液化，液化天然气的体积约为气态体积的1/625。根据运输方式划分，其输送方式主要包括三种，即管道运输、公路运输、海上运输。
其中，对于1000km以内，所需运输量较小时，显然选择公路运输更为适宜。通常选用配有储罐的槽车运输经过深冷后的液化天然气。国际大宗商品贸易中，以原油天然气为主的能源交易已常态化。跨洋贸易中，主要采用运输船作为载体。天然气不同于原油，其跨洋运输需要使用专用的运输船。一般是双层壳结构设计，用惰性气体充填夹层，而且安装了防爆监测系统。
输送管道通常铺设在开采地或处理厂与城市配气中心之间，或城市配气中心之间，主要由输气管段、首站、压站、中间气体接收站、中间气体分输站、末站、清管站、干线管理室等部分组成。为避免液化天然气受热气化的问题，管道沿线还需建设加压泵站和冷却站。此外，还需要监测管路密封性避免发生安全事故。虽然铺设与维护成本较高，但相较于其他运输方式，管道运输的效率最高。
对于天然气地净化，天然气脱苯和重烃工艺可采用分子筛，并利用蒸发气（BOG）再生。天然气脱汞工艺可采用HgSIV分子筛吸附法、浸硫活性炭吸附法。天然气脱硫工艺可采用甲基二乙醇胺（MDEA），其对不同的天然气组成具有广泛的适应性。
天然气脱水方法主要包括四种：冷冻分离法、溶剂吸收法、固体干燥剂吸附法以及化学反应法。三甘醇（TEG）脱水法以其工艺成熟可靠、流程简单、能耗低、初期投资及操维成本较低的优势被广泛应用于天然气水露点控制。该脱水工艺仍需要先将湿天然气通过过滤分离器，以脱除游离水，而后通过在吸收塔内将湿天然气与TEG对流，实现完全脱水。该方案虽然解决了TEG的再生问题，但显而易见的，当滤分离器中的分子筛材料逐渐趋于饱和时，仍不得不停车更换，其实际应用中仍会制约工作效率。其只能通过增加过滤分离器的体积，以降低更换频率。此外，由于过滤分离器内分子筛颗粒无法根据颗粒饱和度情况均匀地分散，因此当气体有选择地穿过时，仍会导致脱水不完全。
球罐是一种化工领域常见的大型球形压力容器，广泛用于贮存各种气体、液化石油气、液化天然气、液态烃、液氨、液氮、液氧和液氢等。相对于圆筒形压力容器，其主要包括以下特点：为节省材料、便于制造，常采用强度级别较高的低合金高强度钢，以尽量减薄壁厚，但这类钢的焊接性一般较差，故须采取可靠的焊接工艺措施；其由多块球瓣拼装而成，须严格保证装配尺寸精度，以防止在球壳局部部位产生过高的附加应力。球罐主要包括球罐本体和支承柱，球罐本体是承受物料的压力的主要部件，支承柱是用于支承球罐本体和物料总重量的部件。因此，建造球罐时，其支承柱的稳定性尤为关键。但随着石化行业的迅猛发展，对罐体的容积要求也越来越大。随着罐体直径的增大，罐体的力学性能也不断变化，当罐体直径达到15m以上时，由于其较大的截面积，进而影响其稳定性。此外，由于球罐的较大进液口和排液口，在排出罐内液质时，由于液质的重大体量，会形成巨大的压降效应，并在罐体内形成旋流，使罐内液质的重心不断变换进而影响罐体的问题性。
发明内容
本发明的目的是提供一种天然气储罐，从根本上解决了上述问题，其具有结构简单紧凑、耐腐蚀、结构稳定可靠、易于建造、抗风性良好等优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该带有过滤功能的天然气球罐，包括支撑组件、球罐体，其技术要点是：支撑组件包括固定在地基上的支柱、固定在地基上的按多边形排列的基梁、与支柱配合构成三角形结构的斜梁和横梁、嵌入支柱内并且配合在斜梁上端部的两端缩径的连接柱，斜梁和横梁分别通过设置在斜梁和横梁末端的第一连接端和第二连接端与支柱配合；
球罐体设置在脱水再生系统中，该脱水再生系统还包括依次设置的进料管线、脱水再生装置、出料管线，脱水再生装置包括一对过滤分离器、补压管线、泄压管线、气液分离器、设置在再生循环管线上的过滤器；
其中，过滤分离器的顶管之间设有用于连通天然气球罐的第一三通阀以及用于连通再生循环的第二三通阀、过滤分离器的底管之间设有用于连通进料管线的第四三通阀以及用于连通再生循环的第三三通阀；
补压管线上设有第一压力传感器和第二控制阀；
泄压管线上设有第二压力传感器和第三控制阀。
进一步的，过滤分离器包括类卵形的中空的壳体、相对设置在壳体上的底管和顶管、设置在底管或顶管末端的锥台形的导流器、通过陶瓷球浮动限位在壳体内的分子筛颗粒，分子筛颗粒与上下两侧的陶瓷球填充通过浮动薄膜间隔。
进一步的，导流器包括一对作为支撑骨架的中心相互垂直交叉的等腰梯形的均布有通孔的支撑板、分别固定在支撑板上下两端的锥顶和中空的锥底、若干沿周向支撑在锥顶与锥底之间的支撑肋条。
根据权利要求至任一项所述带有过滤功能的天然气球罐，其技术要点是：第一连接端和第二连接端均包括通过螺栓对称箍接在支柱上的第一弧形部和第二弧形部；第二连接端与地基之间设有底座垫片，斜梁与基梁之间设有基梁垫片。
进一步的，相邻的支柱或连接柱之间设置斜拉筋组件，斜拉筋组件包括通过连接耳铰接的一对相互交叉的斜拉筋、通过弧形槽或豁口限位在斜拉筋之间的且相互配合的第一连接件和第二连接件。
进一步的，底座垫片和/或基梁垫片为弹性垫片。
进一步的，球罐体底部设有环流组件，环流组件包括由内向外设置的高度呈梯度下降的且相邻圈层旋流方向相反的若干由导流板构成的导流圈层，且最外端的导流圈层的导流板的高度沿旋流方向逐渐降低。
进一步的，球罐体包括顶部开口、外壁组件、底部开口，外壁组件外设有与连接柱数量对应且相互配合的连接槽。
进一步的，外壁组件由若干逐层设置的隔离带构成的隔离层包裹，隔离带上设有与球罐体的球壳壁板曲率匹配的豁口。
进一步的，外壁组件上设有沿外壁周向逐层交错设置的若干牵拉凸起，牵拉凸起上限位钢缆，钢缆的两个末端通过锚固件配合构成闭环结构。
本发明的优点及有益效果：整体技术方案上，采用作为原料供给侧的进料管线、作为接收终端的球罐装置或筒罐装置、填充分子筛的过滤分离器、用于再生循环的调压装置、用于再生循环的补压管线和泄压管线以及若干用于选择接入过滤分离器的三通阀。在三通阀的控制下，原料管线中的原料天然气以择一的方式进入过滤分离器，脱水后进入天然气储罐中。脱水过滤循环由下至上进行，再生循环由上至下进行，可对原过滤网上残留的颗粒杂质进行反向冲洗，冲洗后的杂质由过滤器排除。通过控制三通阀将另一未饱和（再生的过滤分离器）接入脱水系统，将饱和的过滤分离器接入再生循环系统，从而实现不停车更换脱水分子筛，提高了生产效率。
对于过滤分离器，通过在储罐的进气端设置若干相互串联的结构相近的带有自分配功能的净化装置，可将湿天然气完全脱水，并去除硫化物，保证了生产线的长期无停车运行。
对于调压装置，通过压缩气体体积增加内能的方式增加体系温度，无须进行体系外的热交换过程，能量损失更小。在压缩缸的活塞的驱动下，当压缩缸内的气体膨胀时，体系温度下降，析出冷凝水后导出；当压缩缸内的气体压缩时，体系温度升高，进入再生循环，推高被再生的过滤分离器内的温度，从而进一步将水分带离过滤分离器，最终实现分子筛的再生。
对于筒罐装置，在建造时将环形钢筋预埋在地基内，作为外罐壁或内罐壁的定位槽，通过浇筑的方式完成地基的建造。外罐壁或内罐壁采用预制混凝土面板，在建造现场完成定位与装配。为方便储罐内设备的安装以及排线等工艺，在建造时预留豁口，且内罐壁豁口小于外罐壁的豁口。为保证储罐的结构强度，在内罐壁与外罐壁之间设置线缆组件并浇筑混凝土，线缆组件的线缆通过若干锚固件固定在内罐壁外。为配合豁口结构的建造，将线缆分成预装段以及与豁口处混凝土面板配合的衔接段。预装段以可裁切的方式，利用齿片组件卡入螺合在位于套管内的锚环中，套管以螺栓预装的方式固定在内罐壁上。可通过调节锚环实现预装段线缆的预绷紧，并通过配合衔接段的线缆完成线缆的装配。
对于球罐装置，其支撑组件中，斜梁通过第一连接端与支柱接触，横梁通过第二连接端与支柱接触，斜梁底部固定在基梁上，支柱、斜梁、横梁组成三角形结构，从而有效提高支撑板的稳定性。
进一步的，基梁构成一个用于支撑载荷的多边形框架结构，有效增大了球罐装置作为一体结构与基础之间的接触面积，促使球罐主体受力分布更加均匀，并提高支撑的稳定性。球罐体通过连接柱支撑在支撑组件上，其重量向下传递，在灌装或者受到风力产生水平载荷时，球罐主体推动相应的连接柱，对斜梁和基梁施加向下的压力，基梁受到的下压力传递至整个由其构成的多边形框架平面，通过增加球罐在基础上的承力面积进而将载荷进一步分散，从而使球罐装置整体更加平稳。
进一步的，还可将底座垫片或基梁垫片替换为弹性垫片，当受到斜梁或第二连接端的下压力时，弹性垫片被挤压产生反向的阻尼，从而抵消球罐主体的载荷，当载荷消失后，促使球罐主体归位，最终实现刚性自适应载荷的效果。
附图说明
图1为本发明球罐的主视结构示意图。
图1a为本发明球罐的等轴侧视结构示意图。
图1b为图1a中叉梁组件的结构示意图。
图1c为本发明球罐的支撑组件的结构示意图。
图1d为图1c中第一连接端的结构示意图。
图1e为图1c中第二连接端的结构示意图。
图1f为本发明隔离层的结构示意图。
图1g为本发明球罐装置牵拉组件的结构布局示意图。
图1h为本发明球罐装置底部导流组件的结构示意图。
图2为本发明的气路结构示意图。
图3为图1中过滤分离器的剖视结构示意图。
图3a为本发明导流器的结构示意图。
图3b为图3a的另一种实施方式的结构示意图。
图4为图1中调压装置的结构示意图。
图5为图1中天然气储罐的结构示意图。
图5a为图5中A部分的局部放大结构示意图。
图5b为本发明锚固件的爆炸结构示意图。
附图标记说明：
1过滤分离器、11上部陶瓷球填充、12分子筛颗粒、13下部陶瓷球填充、14底管、15壳体、16浮动薄膜、17导流器、171锥顶、172锥底、173支撑肋条、174通孔、175支撑板、18顶管；
2调压装置、21进气管、211第一调压单向阀、212进液储罐、22排液管、221安全阀、222压力传感器、223第二调压单向阀、224排液储罐、23流体储罐、231第一回液管、232第二回液管、233第三调压单向阀、234第四调压单向阀、235第五调压单向阀、236出液管、24电动泵、25压缩缸、251活塞、252磁传感器；
3筒罐装置、31地基、32外罐壁、33内罐壁、34线缆组件、341预装段、342衔接段、343锚固件、3431锚环、3432齿片组件、3433套管、35罐顶、36底板；
4球罐装置、41基础、411底座垫片、412基梁垫片、42支撑组件、421支柱、4211连接耳、422斜梁、4221第一连接端、423横梁、4231第二连接端、424基梁、425斜拉筋组件、4251第一连接件、4252第二连接件、4253斜拉筋、426连接柱、43球罐体、431顶部开口、432底部开口、433外壁组件、4331连接槽、4332隔离层、4332a豁口、4333球壳壁板、4334牵拉凸起、4335钢缆、44环流组件、441外导流板、4411导流槽、4412连接端、442内导流板、4421导流板顶端；
5过滤器、6补压装置、7原料管线、8气液分离器；
P1第一压力传感器、P2第二压力传感器；
C1第一单向阀、C2第二单向阀；
T1第一三通阀、T2第二三通阀、T3第三三通阀、T4第四三通阀；
V1第一控制阀、V2第二控制阀、V3第三控制阀、V4第四控制阀、V5第五控制阀；
L1补压管线、L2泄压管线、L3出料管线、L4进料管线。
具体实施方式
以下结合图1~5，通过具体实施例详细说明本发明的结构。
【球罐装置】
如图1、图1a~图1h所示，球罐装置4主要包括建造在地基41上的支撑组件42、以及支撑在其上的球罐体43。其中，支撑组件42包括固定在地基41上的支柱421、固定在地基41上的按多边形排列的基梁424、与支柱421配合构成三角形结构的斜梁422和横梁423、嵌入支柱421内并且配合在斜梁422上端部的两端缩径的连接柱426，斜梁422和横梁423分别通过设置在斜梁422和横梁423末端的第一连接端4221和第二连接端4231与支柱421配合。球罐体43与现有结构类似，其主要包括顶部开口431、外壁组件433、底部开口432，外壁组件433外设有与连接柱426数量对应且相互配合的连接槽4331。第一连接端4221和第二连接端4231均包括通过螺栓对称箍接在支柱421上的第一弧形部和第二弧形部。为补偿，焊接、冲压、自重挤压变形等因素累计的形变误差，并保持各第一连接端4221的上表面尽可能保持在同一水平面上，在第二连接端4231与地基41之间设有若干叠放的弹性的底座垫片411，斜梁422与基梁424之间设有若干叠放弹性的基梁垫片412。
同时，为进一步提高支撑组件42的一体化稳定性，相邻的支柱421或连接柱426之间设置斜拉筋组件425。通过斜拉筋组件425的设置，可将各支柱421联合为一个整体的筒状支撑，以尽可能分散来自上方的载荷，进而提高稳定性。斜拉筋组件425包括通过连接耳4211铰接的一对相互交叉的斜拉筋4253、通过弧形槽或豁口限位在斜拉筋4253之间的且相互配合的第一连接件4251和第二连接件4252。
环流组件44包括由内向外设置的高度呈梯度下降的且相邻圈层旋流方向相反的若干由导流板构成的导流圈层，且最外端的导流圈层的导流板的高度沿旋流方向逐渐降低，各导流板的底部间隔设有导流槽4411和连接端4412。本实施例以具有两个圈层的环流组件44为例进行说明。
环流组件44包括由外向内设置的外导流圈层和内导流圈层，外导流圈层由四块弧形的外导流板441围成，各外导流板441的底部间隔设置导流槽4411和连接端4412，各外导流板441以非封闭呈对称式构成导流结构，相邻的外导流板441之间以及外导流板441与内导流板442之间均留有流体通道。并且从图1h方向观察，外导流圈的各外导流板441之间形成的导流通道沿顺时针分布，由内导流板442之间形成的导流通道沿逆时针分布。通过上述对流结构的设置，使得球罐内的流体在形成旋流排出时，由外圈层的导流通道进入内圈层，其旋流的能量被反向布置的导流通道的反向旋流部分抵消，从而避免了出口端旋流能量的快速积聚，影响罐体的稳定性。
本实施例的球罐装置4的建造方法如下。
步骤S1，制造球壳组件43。
步骤S101，板材预处理，对毛料钢材进行表面预处理，采用多点冷成型冲压板料获得预设弧度毛料板，成形时缓慢压制到规定的曲率，曲率应均匀，冲压时每个压点重合率不得小于2/3（球壳板成型在环境温度0℃以上进行），冲压成型后，用规定样板(样板弦长≥2m)检查球壳单元曲率；
步骤S102，切割毛料，采用三嘴头火焰切割机切割球壳单元坡口，点火后，调整切割火焰，使其达到满足切割坡口光洁度要求的理想稳定状态后，开始切割，将步骤S101的毛料切割成若干等大的纺锤形球壳单元板料，沿球壳单元板料边缘打磨除去杂边；
步骤S103，防腐处理，对球壳单元板料表面除油(除油粉)、除铁锈(局部涂酸)后，用水冲洗并将干燥处理，沿周边坡口100mm范围内涂可焊性防锈涂料，其余部分按要求涂漆，每块球壳板的钢号、炉罐号、炉批号（或球壳板代号）；另外，除油粉与酸成分均属于本领域的公知常识，本领域技术人员可根据成本、清洗效果而自由选择，文中不再举例说明；
步骤S104，制造顶部开口（法兰）431、底部开口（法兰）432、开口盖（图中未示出）、环流组件44、支撑组件42、连接槽4331等部件，采用与球壳板类似的预处理方法，备用；
步骤S105，将顶部开口431、底部开口432、各球壳单元焊接，将预设数量的连接槽4331按照设计位置焊接在相应的球壳单元外壁上，将环流组件44按照由内向外的顺序焊接在球壳的底部内壁上；对焊接后的球壳组件43采用电热方法进行热处理，其间不断击打弧板以防止变形。
步骤S2，筑基。
步骤S201，勘测周围环境，选定球罐装置4的安装位置，用混凝土板或浇筑的方式布设水平面基础；
步骤S202，在基础上设置用于安装支柱421的凸台（图中未标记），在凸台外侧的基础上固定若干由工字钢构成的基梁424，基梁424围成多边形结构。
步骤S3，安装支撑组件42。
步骤S301，根据球壳组件43的连接槽4331位置，沿周向将支柱421垂直固定在地基41的凸台（图中未标记）上；
步骤S302，第一连接端4221和第二连接端4231结构类似，均包括内壁与支柱421弧形配合两部分；其中，第一部分分别焊接在斜梁422和横梁423末端，第二部分通过线性排列的螺栓组件与第一部分配合；分别通过第一连接端4221和第二连接端4231将斜梁422和横梁423预紧在支柱421上；
步骤S303，通过在第二连接端4231与支柱421的底座（图中未标记）之间设置底座垫片411，在斜梁422低端与基梁424之间设置基梁垫片412，以调平第一连接端4221的顶部平面，调平后将连接柱426的缩径底端插入支柱421中，同时被第一连接端4221限位，并设置填充物（图中未示出）。
步骤S4，安装牵拉组件。
步骤S401，支柱421下部或第二连接端4231上设有连接耳4211，支柱421上部或连接柱426上设有另一连接耳4211，图1b的实施例以连接耳4211均设置在支柱421上为例；一对斜拉筋4253交叉安装在相邻支柱421的四个连接耳4211之间，斜拉筋4253的末端通过螺栓铰接在连接耳4211上；
步骤S402，在斜拉筋4253的交叉处限位相互配合的第一连接件4251和第二连接件4252，在第一连接件4251上预留贯穿孔（图中未示出），在第二连接件4252上预留与第一连接件4251外径配合的弧形豁口（图中未示出）；具体安装时，将第一连接件4251预先套装在其中一根斜拉筋4253上，并通过其贯穿孔定位在另一根斜拉筋4253上避免滑落，第二连接件4252则在套装另一斜拉筋4253的同时通过豁口限位，从而避免了两根斜拉筋4253之间直接接触产生碰撞摩擦。
步骤S5，球罐体43的现场安装。
步骤S501，将球罐体43吊起，将外壁组件433的连接槽4331分别对准连接柱426顶部缩径端（连接柱426为两端缩径，图中仅示出了其下部缩径端，其上部缩径端打磨出弧形面，在保证接触面积的同时以便于嵌入连接槽4331），缓慢降低重心，使球罐体43在自重的作用下沿连接柱426的弧形面滑入，实现自适应调角，实现预配合，继续降低重心，直至球罐体43的连接槽4331完全包覆连接柱426后，松吊，将连接槽4331与连接柱426点焊固定即可；
步骤S502，分别安装顶部开口431、底部开口432的开口盖，将螺母粘结在对应的内侧螺栓口处，专用螺栓从外向内拧入，拧紧后螺杆端面与内侧螺母齐平。入口盖在空罐时可随时拿下来，便于安装其他工艺设备及清洗作业。
此外，步骤S4可根据实际建造过程进行调整，具体而言，当上侧的连接耳4211设置在连接槽4331上时，则优选将步骤S4置于球罐吊装过程中进行，避免支柱421受力外张而影响其垂直度，当斜拉筋组件425安装完成后，在进行松吊继续后续建造过程。
此外，当球罐体43体积或质量过大不利于吊装时。其中的步骤S5则需要分别插接带有连接槽4331的球壳板，并将原车间制备过程所需的隔离（热）层、环流组件44的安装全改为现场进行。
此外，对于无法通过喷涂实现相应功能的具有一定厚度隔离层4332，可通过预制一定宽度的隔离层4332的带状件实现。具体而言，为提高生产效率，并实现批量化生产，可将其制成卷材，该卷材上等间隔全切割或半切割豁口4332a，从而在裁剪一定长度的卷材后，在隔离带沿球罐外壁铺设时，避免由于曲度内弯导致隔离带材料自身产生的挤压凸起，从而使铺设表面更为平整。其中，半切割指的是豁口4332a仅除去隔离带厚度一定百分比的材料（如图1f所示），而非贯穿式切割。
此外，对于球罐内液体密度较大的情况，避免液体压降过大导致球罐的不稳定，在受力较大的球罐底部外壁上，还可在球壳壁板4333上沿周向设置若干条如图1g所示的沿一定水平或竖直间隔交错设置的牵拉凸起4334，并将钢缆4335沿牵拉凸起4334设置，避免脱落，在钢缆4335环绕后，将其两个末端通过与图5a相似的安装结构构成闭环牵拉结构。
【脱水再生系统】
脱水再生系统包括依次设置的进料管线L4、脱水再生装置、出料管线L3、筒罐装置3。其中，脱水再生装置包括若干成对设置的过滤分离器1、补压管线L1、泄压管线L2、调压装置2、设置在调压装置2上的气液分离器4、设置在再生循环管线上的过滤器5。过滤器5用于除去进入调压装置2内的颗粒杂质。
其中，过滤分离器1的顶管18之间设有用于连通筒罐装置3的第一三通阀T1以及用于连通再生循环的第二三通阀T2、过滤分离器1的底管14之间设有用于连通进料管线L4的第四三通阀T4以及用于连通再生循环的第三三通阀T3。
补压管线L1上设有第一压力传感器P1和第三控制阀V3；泄压管线L2上设有第二压力传感器P2和第四控制阀V4。压力传感器P1和压力传感器P2实时监测再生循环管线内的压力状态，当压力低于预设压力时，通过补压装置6向再生循环内补充；当压力超过安全阈值时，通过打开第四控制阀V4泄压，避免发生安全事故。
使用时，打开第二控制阀V2，天然气由原料口7和原料管线L4。通过控制相应的三通阀，使过滤分离器1以择一的方式接入系统，并由下至上通过过滤分离器1。通入脱水系统前，天然气已完成脱硫、脱汞、脱芳香烃等杂质（该除杂结构未体现在图2中）。随着脱水的进行，过滤分离器1内分子筛颗粒12逐渐趋于饱和。
当过滤分离器1的顶管18上的湿度传感器达到设定阈值时，通过控制相应的第一三通阀T1和第四三通阀T4将该侧的过滤分离器1脱离脱水系统，控制第二三通阀T2和第三三通阀T3将该侧的过滤分离器1接入再生循环系统，同时将另一侧的过滤分离器1接入脱水系统。
【过滤分离器】
如图3、图3a所示，过滤分离器1包括类卵形的中空的壳体15、相对设置在壳体15上的底管14和顶管18、设置在底管14或顶管18末端的锥台形的导流器17、通过陶瓷球浮动限位在壳体15内的分子筛颗粒12，分子筛颗粒12与上下两侧的陶瓷球填充通过浮动薄膜16间隔。
导流器17包括一对作为支撑骨架的中心相互垂直交叉的等腰梯形的均布有通孔174的支撑板175、分别固定在支撑板175上下两端的锥顶171和中空的锥底172、若干沿周向支撑在锥顶171与锥底172之间的支撑肋条173。为进一步提高过滤效果，还可在导流器17外部包裹非金属惰性材料制成的过滤网（图中未示出），用于过滤来自运输管道中颗粒较大的杂质或来自于过滤分离器1自身碎裂陶瓷球产生的杂质。
当过滤分离器1用于脱水、除CO2时，选用分子筛颗粒（常见的如3A型、4A型、5A型分子筛）。本领域技术人员能够知晓的，分子筛颗粒的形状、直径大小均可根据实际需要及生产效价比调整。过滤分离器1内设有用于分子筛饱和度检测组件，具体可包括分别设置在过滤分离器1的底管14和顶管18内的湿度传感器（图中未示出）、用于配合湿度传感器监控湿度值的外接屏幕（图中未示出）。当分子筛的饱和度较低时，顶管18的湿度传感器几乎均为0%。随着不断使用，分子筛颗粒由顶管18向底管14方向呈饱和分布，顶管18的湿度传感器读数也逐渐趋近于底管14，直至达到设定的整体饱和度阈值。
当监测系统监测到相应的过滤分离器1已饱和时，则控制相应的电磁阀，将其接入脱水再生循环。此时，顶管18连通至再生气体管线，通100℃~500℃的热干燥气流，分子筛颗粒12中的水分随再生气体脱离过滤分离器1，分子筛颗粒由底管14向顶管18方向呈饱和分布，直至底管14与顶管18湿度传感器读数一致，则再生完成。控制相应的电磁阀，将过滤分离器1通入10℃~100℃的冷却气体，直至底管14的温度传感器的数值差<±1℃。
此外，过滤分离器1还可用于脱汞，此时分子筛颗粒选用浸硫的多孔颗粒，其内主要发生如下反应：Hg+S→HgS。
另外，过滤分离器1还可用于N2或硫化物的脱除，此时分子筛颗粒选用活性炭、胺吸附剂等。
当用于脱重烃和芳香烃时，此时分子筛颗粒选用活性炭或NDA-201树脂（江苏南大戈德环保科技公司）等吸附材料。NDA-201在30℃~60℃时具有较高的吸附效率。
【调压装置】
如图4所示，调压装置2包括作为动力源的电动泵24、用于存储液压液的流体储罐23、用于压缩气体的压缩缸25。其中压缩缸25的上下两端分别设有用于监测活塞251行程的磁传感器252，也可采用行程开关作为替代方案。
压缩缸25的上部管线上设置三通（图中未标记），三通的一端通过设有第一调压单向阀211的进液管21与进液储罐212连通，三通另一端通过设有第二调压单向阀223的排液管22与排液储罐224连通。同时，为监测管线内液体的压力，并设置排液阈值，排液管22上还设有压力传感器222和安全阀221。
压缩缸25的底部管线上设置三通（图中未标记），三通的一端通过设有第三调压单向阀233的第一回液管231与流体储罐23连通，三通的另一端通过设有第四调压单向阀234和第五调压单向阀235的第二回液管232与流体储罐23连通，电动泵24通过出液管236与流体储罐23连通，同时出液管236与第三调压单向阀233之间通过电动泵24连通。其中，第三调压单向阀233、第四调压单向阀234、第五调压单向阀235采用高压阀门。
气体在电动泵24的作用下，通过进气管21引入到压缩缸25中。此时，第三调压单向阀233和第五调压单向阀235关闭，第四调压单向阀234打开，电动泵24泵送液压液沿压缩缸25的底部管线（图中未标记）进入活塞251的下部空间。在电动泵的作用下，活塞251持续向上压缩活塞251上部空间内的气体，使其增压液化。压力传感器222实时监测排液管22内的压力值，当排液管22压力和排液管22内的液体温度同时达到预设值时，安全阀221打开，活塞251继续向上运动将液化气排出至排液储罐中。活塞251继续上升，直至位于压缩缸顶部的磁传感器检测到活塞位置，即活塞251到达预设上部终点。此时，第四调压单向阀234关闭，第三调压单向阀233和第五调压单向阀235打开，液压液由管线231回流至流体储罐23。带动活塞251向下运动将进液储罐212中的气体抽入压缩缸25的活塞251上部空间，活塞251继续向下运动直至被压缩缸25底部的磁传感器（图中未标记）检测到，即活塞251到达底部终点。此时，第三调压单向阀233和第五调压单向阀235关闭，第四调压单向阀234打开。不断重复上述过程，直至进液储罐212内压力传感器（图中未示出）到达阈值或排液储罐224内液位传感器到达阈值。
为了改善液压液的性能，以满足上述液压装置的要求。可采用以下液压液，如高水基抗燃液压液（HFA）、水-乙二醇型液压液（HFC）、磷酸酯液压液（HEDR）、脂肪酸酯液压液（HFD-U）、抗磨液压液、石油系液压油、合成液压油、难燃性液压油。
同时，为提高工作效率，还可设置多个上述压缩组件，并将各压缩组件的排液管与LNG储罐相连。
【筒罐装置】
如图5、图5a、图5b所示，筒罐装置包括设置与水平面上的地基31、设置在地基31上的底板36、设置在地基上的内罐壁33、若干套设在内罐壁33上的线缆组件34、设置在线缆组件34外的外罐壁32、罐顶35。其中，线缆组件34包括预装在内罐壁33上的设有开口的预装段341、通过锚固件343封闭开口的衔接段342。锚固件343包括螺合在预装段341或衔接段342末端的两片以上的齿片组件3432、螺合于齿片组件3432的锚环3431、套装在锚环3431外的套管3433。
外罐壁32或内罐壁33采用若干沿周向等角度设置的预制的混凝土面板（优选等弧度的弧形面板）围成的类筒状结构。关于混凝土板的固定方式，例如可在地基31上预埋同心设置的两个环形的钢筋（图中未示出），并将作为外罐壁32和内罐壁33的预制的混凝土面板嵌入该环形槽内。
关于线缆组件34中的预装段341和衔接段342，均采用便于裁切的钢缆，其线缆缠绕方式与材质相同，为表述建造不同阶段而采用了不同的标记名称加以区分。
其建造步骤如下：
步骤S1），建造地基31，在地面的合适位置上建造基底层，在该基底层上固定至少六枚定位钢钉（每个环形钢筋至少三个），通过定位钢钉（图中未示出）定位两个环形钢筋，并同心设置。在环形钢筋内以及环形钢筋之间分别浇筑混凝土，在环形钢筋外筑造加固层。浇筑与加固后定位作为罐底的底板36，浇筑时应避免混凝土落入环形槽。
步骤S2），制备混凝土面板，根据环形钢筋的尺寸、罐壁高度、混凝土密度、混凝土强度、运输车辆承载力等因素综合考虑，预制具有适当弧度的分别作为外罐壁32和内罐壁33的两套混凝土面板。
步骤S3），搭建内罐壁33，当预制的混凝土面板运至建造现场后，将作为内罐壁33的混凝土面板吊装嵌入环形的钢筋槽内，围设成具有豁口（图中未标记）的内罐壁33。豁口的宽度应大于电动泵（图中未示出）尺寸，从而方便施工人员和设备的进出。
步骤S4），固定线缆组件34，在豁口处混凝土面板上沿高度方向间隔预固定若干锚固件343（此处主要是指固定锚固件343的套管3433）。具体而言，沿高度方向固定若干螺栓（图中未示出），再将套管3433配合在相应的螺栓上。豁口处左右侧各层的套管3433应位于同一水平高度上。为避免线缆缺少支撑而脱落，在同一高度上沿内罐壁33上还设有若干的套管3433，将线缆的一端通过齿片组件3432卡入图3a豁口左侧的锚环3431中，绕内罐壁33一周后截断后通过齿片组件3432卡入豁口右侧的锚环3431中，从而完成该层线缆的缠绕与固定。并通过调整锚环3431相对于套管3433的位置实现预装段341的预张紧。
步骤S5），搭建外罐壁32，与步骤S3）相似，将作为外罐壁32的混凝土面板吊装嵌入环形的钢筋槽内，围设成具有豁口（图中未标记）的外罐壁32。外罐壁32的豁口宽度应大于内罐壁33的豁口，从而避免吊装外罐壁32的混凝土面板时，豁口两端的套管3433被完全覆盖。之后在内罐壁33与底板36之间固定环形支撑梁（图中未示出）。
步骤S6），封闭豁口，在内罐壁33内侧安装金属衬里，将电动泵置于罐内，完成开孔、排线、测试等工作后即可封闭豁口。将作为内罐壁33的混凝土面板吊装嵌入环形的钢筋槽内，调整锚环3431相对于套管3433的位置将各预装段341张紧，将衔接段342的两端通过齿片组件3432卡入锚环3431内，直至覆盖整个豁口。调整各锚环3431将各层线缆紧绷后，将作为外罐壁32的混凝土面板吊装嵌入环形的钢筋槽内，完成豁口的封闭。
步骤S7），浇筑填充与安装罐顶35，豁口封闭后，从顶部向外罐壁32和内罐壁33之间浇筑混凝土。浇筑完成后，在混凝土内罐壁33与外罐壁32的顶端固定环形支撑梁（图中未示出），将罐顶35吊装至罐体上方，将灌顶35与支撑梁焊接固定。
线缆优选ASTM-A821预应力冷拉钢丝。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.带有过滤功能的天然气球罐，包括支撑组件(42)、球罐体(43)，其特征在于：支撑组件(42)包括固定在地基(41)上的支柱(421)、固定在地基(41)上的按多边形排列的基梁(424)、与支柱(421)配合构成三角形结构的斜梁(422)和横梁(423)、嵌入支柱(421)内并且配合在斜梁(422)上端部的两端缩径的连接柱(426)，斜梁(422)和横梁(423)分别通过设置在斜梁(422)和横梁(423)末端的第一连接端(4221)和第二连接端(4231)与支柱(421)配合；
球罐体(43)设置在脱水再生系统中，该脱水再生系统还包括依次设置的进料管线(L4)、脱水再生装置、出料管线(L3)，脱水再生装置包括一对过滤分离器(1)、补压管线(L1)、泄压管线(L2)、气液分离器(8)、设置在再生循环管线上的过滤器(5)；
其中，过滤分离器(1)的顶管(18)之间设有用于连通天然气球罐(4)的第一三通阀(T1)以及用于连通再生循环的第二三通阀(T2)、过滤分离器(1)的底管(14)之间设有用于连通进料管线(L4)的第四三通阀(T4)以及用于连通再生循环的第三三通阀(T3)；
补压管线(L1)上设有第一压力传感器(P1)和第二控制阀(V2)；
泄压管线(L2)上设有第二压力传感器(P2)和第三控制阀(V3)。
2.根据权利要求1所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：过滤分离器(1)包括类卵形的中空的壳体(15)、相对设置在壳体(15)上的底管(14)和顶管(18)、设置在底管(14)或顶管(18)末端的锥台形的导流器(17)、通过陶瓷球浮动限位在壳体(15)内的分子筛颗粒(12)，分子筛颗粒(12)与上下两侧的陶瓷球填充通过浮动薄膜(16)间隔。
3.根据权利要求1所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：导流器(17)包括一对作为支撑骨架的中心相互垂直交叉的等腰梯形的均布有通孔(174)的支撑板(175)、分别固定在支撑板(175)上下两端的锥顶(171)和中空的锥底(172)、若干沿周向支撑在锥顶(171)与锥底(172)之间的支撑肋条(173)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：第一连接端(4221)和第二连接端(4231)均包括通过螺栓对称箍接在支柱(421)上的第一弧形部和第二弧形部；第二连接端(4231)与地基(41)之间设有底座垫片(411)，斜梁(422)与基梁(424)之间设有基梁垫片(412)。
5.根据权利要求4所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：相邻的支柱(421)或连接柱(426)之间设置斜拉筋组件(425)，斜拉筋组件(425)包括通过连接耳(4211)铰接的一对相互交叉的斜拉筋(4253)、通过弧形槽或豁口限位在斜拉筋(4253)之间的且相互配合的第一连接件(4251)和第二连接件(4252)。
6.根据权利要求4所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：底座垫片(411)和/或基梁垫片(412)为弹性垫片。
7.根据权利要求4所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：球罐体(43)底部设有环流组件(44)，环流组件(44)包括由内向外设置的高度呈梯度下降的且相邻圈层旋流方向相反的若干由导流板构成的导流圈层，且最外端的导流圈层的导流板的高度沿旋流方向逐渐降低。
8.根据权利要求4所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：球罐体(43)包括顶部开口(431)、外壁组件(433)、底部开口(432)，外壁组件(433)外设有与连接柱(426)数量对应且相互配合的连接槽(4331)。
9.根据权利要求8所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：外壁组件(433)由若干逐层设置的隔离带构成的隔离层(4332)包裹，隔离带上设有与球罐体(43)的球壳壁板(4333)曲率匹配的豁口(4332a)。
10.根据权利要求8所述的带有过滤功能的天然气球罐，其特征在于：外壁组件(433)上设有沿外壁周向逐层交错设置的若干牵拉凸起(4334)，牵拉凸起(4334)上限位钢缆(4335)，钢缆(4335)的两个末端通过锚固件配合构成闭环结构。
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