CN202082602U - 液态乙烯储罐、液态乙烯储存和气化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液态乙烯储罐及应用该储罐的液态乙烯储存和气化系统。该储罐包括：外罐、储存液态乙烯的内罐、绝热材料、向内罐输入液态乙烯的输入管、对液态乙烯加压的输送泵、将加压过的液态乙烯输出的输送泵井、将液态乙烯送至使用设备的输出管；外罐为中空平底拱顶封闭容器，下底面在地面或基础上；内罐在外罐内部，为中空圆柱形平底杯状容器，设置开口的圆形吊顶通过吊杆与外罐拱顶连接；绝热材料充满内外罐之间；输入管依次穿过外罐拱顶、绝热材料和内罐吊顶与内罐相通；输送泵井依次穿过内罐吊顶、绝热材料和外罐拱顶与外罐外部的输出管相连；输送泵位于输送泵井内液面以下。本实用新型能防止储罐破裂和输送泵的汽蚀。

Description

液态乙烯储罐、液态乙烯储存和气化系统

技术领域

本实用新型涉及乙烯储运领域，特别是涉及一种液态乙烯储罐、一种液态乙烯储存系统和一种液态乙烯气化系统。

背景技术

乙烯是石油化学工业最重要的基础原料之一。自上世纪50年代起，一些石油化学工业技术先进的国家相继发展烃类裂解技术，这大大促进了合成材料工业的发展。目前，利用烃类物质所生产的聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯等通用型塑料已遍布日常生活的每个角落。随着我国石化工业和国民经济的持续发展，对乙烯的需求量在持续增加，国内乙烯装置生产量已不能满足需求，因而需要大量进口。

乙烯的进口通常采用常压低温槽船的方式，将液态乙烯船运回国。常压下等重量的-104℃液态乙烯的体积约为常压下气态乙烯的1/490，可见等压下液态乙烯的体积比同等重量的气态乙烯的体积要小得多，因而储运液态乙烯也就比储运气态乙烯有利得多。液态乙烯船运回国后，需要储存在液态乙烯储罐中，当得到下游用户的需求指示时，通过设置在储罐外且与储罐相连通的液态乙烯输送泵对储罐内的液态乙烯加压输送至气化器，经气化器的气化，得到高压的气态乙烯输送给下游用户使用。

现有的液态乙烯输送泵设置于液态乙烯储罐外，液态乙烯储罐的侧壁底部设置开口，通过液态乙烯输出管与液态乙烯输送泵相连通。由于液态乙烯储罐为中空的圆柱形平底拱顶容器，在其内部储有大量液态乙烯的情况下，其侧壁底部的开口处的压力就很大，温度也很低(约-104℃)，从储罐的结构来看，此处还集中了很大的应力，因而随着时间的推移，液态乙烯储罐有破裂的安全隐患。为了防止储罐破裂后溢出的大量低温液态乙烯造成冻伤、大量蒸发、燃烧、爆炸等事故，通常将液态乙烯储罐安置于围堰中央，从而利用围堰来拦蓄溢出的液态乙烯，避免溢出的液态乙烯到处流淌，引发更大的事故。因围堰的容积至少要设置得与液态乙烯储罐容积一样大，而在高度设置方面按照消防部门的规定，不能太高，所以通常情况下液态乙烯储罐围堰的占地面积非常大，这样，液态乙烯储罐与围堰外的液态乙烯输送泵之间的液态乙烯输出管就比较长，低温的液态乙烯沿该输出管从储罐到输送泵的过程中吸收环境的热量会产生大量的蒸发气(BOG，BoilOff Gas)，要将这些BOG重新转化为液态乙烯，或者将其压缩输出，都需要耗费很多的能量。而且，BOG在液态乙烯输出管中的存在会造成输送泵的汽蚀，引起泵运行的震动进而损坏泵，带来经济损失和安全环保问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种液态乙烯储罐、一种液态乙烯储存系统和一种液态乙烯气化系统，能防止液态乙烯储罐破裂和液态乙烯输送泵的汽蚀。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种液态乙烯储罐，该储罐包括：外罐、储存液态乙烯的内罐、绝热材料、向所述内罐内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵、将所述液态乙烯输送泵加压过的液态乙烯从所述内罐内部输出的输送泵井、与所述输送泵井相通以将其输出的液态乙烯输送至液态乙烯使用设备的液态乙烯输出管；其中，

所述的外罐为中空的平底拱顶圆柱形封闭式容器；所述内罐位于所述外罐的内部，为中空的圆柱形平底杯状容器，其顶部的圆形吊顶设置开口以使内罐和外罐之间气相相通，所述吊顶通过一个以上的吊杆与所述外罐的拱顶相连接；所述外罐的下底面位于地面上或位于地面上的基础上；所述绝热材料充满所述内罐外表面与外罐内表面之间的空间；

所述液态乙烯输入管依次穿过所述外罐拱顶的输入口、所述绝热材料和所述内罐吊顶的输入口与所述内罐内部相通；所述输送泵井依次穿过所述内罐吊顶的输出口、绝热材料和所述外罐拱顶的输出口与位于所述外罐外部的所述液态乙烯输出管相连；

所述液态乙烯输送泵位于所述输送泵井内，其最顶端位于所述内罐内部的液态乙烯的液面以下。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中，液态乙烯输送泵位于内罐内部的输送泵井内，且顶端位于液态乙烯的液面以下，输送泵井依次穿过内罐吊顶的输出口、绝热材料和外罐拱顶的输出口与位于外罐外部的液态乙烯输出管相连，这样，液态乙烯输送泵可从内罐内部对液态乙烯加压，液态乙烯在压力作用下沿输送泵井、液态乙烯输出管到达外部的液态乙烯使用设备(如气化器等)，并且液态乙烯输入管也依次穿过外罐拱顶的输入口、绝热材料和内罐吊顶的输入口与内罐内部相通，这样，圆柱体形的液态乙烯储罐的所有开口都设置于其上部拱顶位置，这些开口处没有压力作用，也无法集中应力，因而不会破裂。另外，由于液态乙烯输送泵是在内罐内部对液态乙烯加压，因而液态乙烯从储罐进入液态乙烯输送泵的过程不需要管道，也不会产生BOG，液态乙烯输送泵就不会汽蚀。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

还包括：顶部法兰、吊缆、底部阀门；其中，

所述顶部法兰将所述输送泵井位于所述外罐外部的井口封闭；

所述吊缆位于所述输送泵井内部，其上端与所述顶部法兰相连，下端与所述液态乙烯输送泵相连；

所述底部阀门将所述输送泵井位于所述内罐内部的井口封闭，其上表面与所述液态乙烯输送泵接触，并在所述液态乙烯输送泵的重力作用下开启所述输送泵井位于所述内罐内部的井口。

所述内罐、输送泵井、液态乙烯输入管和液态乙烯输出管均由耐低温不锈钢制成；和/或，所述外罐由碳钢制成；和/或，所述绝热材料包括：充满所述内罐外侧面和外罐内侧面之间环隙的弹性玻璃布和膨胀珍珠岩、充满所述内罐下底面与外罐下底面之间空隙的泡沫玻璃砖、充满所述内罐吊顶和外罐拱顶之间空隙的隔热毯。

所述内罐内部的气压与所述内罐吊顶和外罐拱顶之间空间的气压相同，均大于大气压。

另外，本实用新型还提供了一种液态乙烯储存系统，该系统可储存液态乙烯运输船运来的液态乙烯；该系统包括：卸船臂、液态乙烯储罐；所述液态乙烯储罐包括：外罐、储存液态乙烯的内罐、绝热材料、向所述内罐内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵、将所述液态乙烯输送泵加压过的液态乙烯从所述内罐内部输出的输送泵井、与所述输送泵井相通以将其输出的液态乙烯输送至液态乙烯使用设备的液态乙烯输出管；其中，

所述卸船臂包括：外臂、内臂、连接关节、立柱、驱动所述外臂伸缩和内臂上下移动的液压驱动机构；所述外臂通过所述连接关节与所述内臂相通，所述内臂与所述立柱内部相通；所述外臂与所述液态乙烯运输船的乙烯输出汇管端部相连，所述立柱与所述液态乙烯输入管相通；

所述的外罐为中空的平底拱顶圆柱形封闭式容器；所述内罐位于所述外罐的内部，为中空的圆柱形平底杯状容器，其顶部的圆形吊顶设置开口以使内罐和外罐之间气相相通，所述吊顶通过一个以上的吊杆与所述外罐的拱顶相连接；所述外罐的下底面位于地面上或位于地面上的基础上；所述绝热材料充满所述内罐外表面与外罐内表面之间的空间；

所述液态乙烯输入管依次穿过所述外罐拱顶的输入口、所述绝热材料和所述内罐吊顶的输入口与所述内罐内部相通；所述输送泵井依次穿过所述内罐吊顶的输出口、绝热材料和所述外罐拱顶的输出口与位于所述外罐外部的所述液态乙烯输出管相连；

所述液态乙烯输送泵位于所述输送泵井内，其最顶端位于所述内罐内部的液态乙烯的液面以下。

还包括：对所述内罐内部的液态乙烯加压的输入管冷循环泵、将所述输入管冷循环泵加压过的液态乙烯从所述内罐内部输出的冷循环泵井、两端分别与所述冷循环泵井、所述液态乙烯输入管与所述立柱的连接点相通以将所述冷循环泵井输出的液态乙烯输送至所述液态乙烯输入管的冷循环管；

位于所述内罐内部的所述冷循环泵井依次穿过所述内罐吊顶的冷循环出口、绝热材料和所述外罐拱顶的冷循环出口与位于所述外罐外部的所述冷循环管相连；

所述输入管冷循环泵位于所述冷循环泵井内，其最顶端位于所述内罐内部的液态乙烯的液面以下。

还包括位于所述冷循环管上控制其输送所述液态乙烯的通断的冷循环切断阀。

所述卸船臂还包括快速脱离装置，所述快速脱离装置包括：位于所述外臂靠近所述乙烯输出汇管的端部的一机械连锁机构及其两侧的各一球阀；在所述机械连锁机构受到的拉力超过拉力设定值时，所述球阀分别切断自身所在一侧的液态乙烯的输送通道，所述机械连锁机构断开。

另外，本实用新型还提供了一种液态乙烯气化系统，该系统可将储存的常压下的液态乙烯变为高压下的气态乙烯输出；该系统包括：液态乙烯储罐、气化器；所述液态乙烯储罐包括：外罐、储存液态乙烯的内罐、绝热材料、向所述内罐内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵、将所述液态乙烯输送泵加压过的液态乙烯从所述内罐内部输出的输送泵井、与所述输送泵井相通以将其输出的液态乙烯输送至所述气化器的液态乙烯输出管；所述气化器包括：外壳、穿过所述外壳的乙烯管和蒸汽管；所述外壳内部有导热媒介；所述乙烯管位于所述外壳内部的部分处于所述外壳的上部，所述乙烯管中的高压的液态乙烯吸收气态的所述导热媒介的热量，变为高压的气态乙烯输出，并使气态的所述导热媒介变为液态；所述蒸汽管位于所述外壳内部的部分处于所述外壳的下部，所述蒸汽管中的水蒸汽向液态的所述导热媒介释放热量，变为凝液输出，并使所述液态的导热媒介变为气态；其中，

所述的外罐为中空的平底拱顶圆柱形封闭式容器；所述内罐位于所述外罐的内部，为中空的圆柱形平底杯状容器，其顶部的圆形吊顶设置开口以使内罐和外罐之间气相相通，所述吊顶通过一个以上的吊杆与所述外罐的拱顶相连接；所述外罐的下底面位于地面上或位于地面上的基础上；所述绝热材料充满所述内罐外表面与外罐内表面之间的空间；

所述液态乙烯输入管依次穿过所述外罐拱顶的输入口、所述绝热材料和所述内罐吊顶的输入口与所述内罐内部相通；所述输送泵井依次穿过所述内罐吊顶的输出口、绝热材料和所述外罐拱顶的输出口与位于所述外罐外部的所述液态乙烯输出管相连；

所述液态乙烯输出管的输出端与所述乙烯管的输入部分相连；

所述液态乙烯输送泵位于所述输送泵井内，其最顶端位于所述内罐内部的液态乙烯的液面以下。

还包括：与所述乙烯管的输出部分相连以检测所述乙烯管输出的气态乙烯的气压的一号压力传感器；与所述一号压力传感器相连以接收所述乙烯管输出的气态乙烯的气压、并判断该气压是否在输出气压范围内的一号控制器；位于所述乙烯管的输入部分、与所述一号控制器相连、开度受所述一号控制器控制的一号调节阀。

还包括：蒸发气BOG输出管、将BOG压缩为高压的气态乙烯的压缩机；其中，

所述BOG输出管的一端依次穿过所述外罐拱顶的BOG输出口、所述绝热材料和所述内罐吊顶的BOG输出口与所述内罐内部的气态乙烯空间相通，另一端与所述压缩机的气体输入端相连；所述压缩机的气体输出端与所述乙烯管的输出部分相通。

所述压缩机包括：将BOG从常压压缩至中压的一级压缩机、将BOG从中压压缩至高压的二级压缩机；所述一级压缩机的气体输入端与所述BOG输出管的所述另一端相连，其气体输出端与所述二级压缩机的气体输入端相连；所述二级压缩机的气体输出端与所述乙烯管的输出部分相通。

还包括：利用冷冻剂从液态变为气态时吸热将高压的BOG冷凝为高压的液态乙烯的冷凝器、通过液态冷冻剂输入管和气态冷冻剂输出管与所述冷凝器相连为所述冷凝器提供冷量的冷冻机组、接收所述高压的液态乙烯的液态乙烯接收器、储存中压的液态乙烯的液态乙烯闪蒸罐、控制所述液态乙烯接收器的输出端与所述液态乙烯闪蒸罐的输入端之间管线的通断以控制所述液态乙烯由高压变为中压实现与否的二级阀门、控制所述液态乙烯闪蒸罐底部的液态输出端与所述液态乙烯输入管之间管线的通断以控制所述液态乙烯由中压变为常压实现与否的一级阀门；其中，所述冷凝器的输入端与所述二级压缩机的气体输出端相连，其输出端通过管线与所述液态乙烯接收器的输入端相连。

所述液态乙烯闪蒸罐顶部的气态输出端与所述二级压缩机的气体输入端相连，以将其内部闪蒸出的中压的BOG输入到所述二级压缩机中进行压缩。

还包括：与所述内罐内部的气态乙烯空间相连以检测所述内罐内部的BOG的气压的二号压力传感器；与所述二号压力传感器相连以接收其输出的所述内罐内部的BOG的气压、并判断该气压是否在设定范围内的二号控制器；所述二号控制器还与所述一级压缩机和二级压缩机相连，以根据所述气压来控制调节所述一级压缩机和二级压缩机的余隙容积或二者中进气阀的开关状态，从而控制所述一级压缩机和二级压缩机输出气态乙烯的流量。

所述外壳为中空的外壳，其中部为圆柱形，两侧为椭圆形封头；所述外壳的侧面通过支架接触地面；所述乙烯管穿过所述外壳一侧的椭圆形封头，所述蒸汽管穿过所述外壳另一侧的椭圆形封头。

所述一级压缩机和二级压缩机均为往复式迷宫密封压缩机。

附图说明

图1为本实用新型提供的液态乙烯储罐的结构图；

图2为本实用新型提供的液态乙烯储存系统的结构图；

图3为本实用新型提供的液态乙烯气化系统的结构图；

图4为压缩机的原理结构图；

图5为往复式迷宫密封压缩机中缸体侧面和活塞侧面的纵剖面结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型提供的液态乙烯储罐的结构图。如图1所示，该储罐包括：外罐101、储存液态乙烯的内罐102、绝热材料103、向内罐102内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管104、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵105、将液态乙烯输送泵105加压过的液态乙烯从内罐102内部输出的输送泵井106、与输送泵井106相通以将其输出的液态乙烯输送至液态乙烯使用设备的液态乙烯输出管107；其中，

内罐102位于外罐101的内部；外罐101为中空圆柱形平底拱顶的封闭式的容器；外罐101的下底面位于地面上或位于地面上所设置的基础上；内罐102为中空圆柱形平底杯状容器，其顶部的圆形吊顶通过一个以上的吊杆111与外罐101的拱顶相连接，该吊顶上设置开口，以使内罐和外罐之间实现气相相通；绝热材料103充满内罐102外表面与外罐101内表面之间的空间。这里，内罐的吊顶与内罐上边缘之间可以留有一定的空隙，该空隙也可以密封起来，这种设置的目的是为了防止内罐的热胀冷缩对内罐造成破坏，从而造成液态乙烯的泄露。同时，即使内罐吊顶与内罐上边缘之间存在空隙，该空隙也可以与吊顶上设置的开口配合，使内罐与外罐之间的气相相通，进而使二者的气压相同，防止压力差对内罐或外罐造成的破坏。

液态乙烯输入管104大部分位于外罐101的外部，其另一部分依次穿过外罐101拱顶的输入口、绝热材料103和内罐102吊顶的输入口与内罐102内部相通；输送泵井106大部分位于内罐102的内部，另一部分依次穿过内罐102吊顶的输出口、绝热材料103和外罐101拱顶的输出口与位于外罐101外部的液态乙烯输出管107相连；

液态乙烯输送泵105位于输送泵井106内，其最顶端位于内罐102内部的液态乙烯的液面以下。

该液态乙烯储罐中，内罐用于储存常压低温(-104℃)的液态乙烯，液态乙烯输入管和液态乙烯输出管均用于输送该常压低温的液态乙烯，因此三者必须能够耐-104℃的低温，且必须有足够的强度，因而三者均由耐低温不锈钢制成。该液态乙烯储罐的外罐起围护绝热材料、支撑内罐的功能，可用碳钢制成，因而该液态乙烯储罐为单包容储罐。

由于液态乙烯处于远低于环境温度的低温状态，环境热量的漏入将引起大量的液态乙烯蒸发，这一方面会引起储罐内部超压导致储罐被破坏，另外一方面也会引起储存的液态乙烯的损失，因此必须对液态乙烯储罐进行绝热保护，防止环境热量传入。考虑到内罐和外罐底部之间的绝热材料在承担隔热功能的同时还要承受内罐及所存储的液态乙烯的重量，底部夹层中的绝热材料需要采用抗压强度好同时导热系数低的泡沫玻璃砖，并采取多层铺设的方式实现，这样，该泡沫玻璃砖就可以充满内罐下底面与外罐下底面之间的空隙；而对于内罐外侧面和外罐内侧面之间的环隙空间，为了便于从储罐顶部注入和充满此环隙空间，并防止绝热材料密度过大损坏内罐和外罐，该部分绝热材料需要具有良好的流动性和较小的密度，可以采用膨胀珍珠岩(又称珠光砂)，同时考虑到内罐在施工安装过程中处于常温状态，实际运行储存液态乙烯时处于低温状态，而且金属随着温度的降低会有收缩现象，可在内罐外侧面与外罐内侧面之间首先铺设一层弹性玻璃布，然后再充填珠光砂，由于弹性玻璃布的伸缩能力很强，可以很容易适应金属热胀冷缩引起的体积变化，从而使该弹性玻璃布和珠光砂能时刻充满内罐外侧面和外罐内侧面之间的环隙，同时此弹性玻璃布还可以有效吸收环隙空间填充的珠光砂产生的荷载，避免这些荷载传递到内罐，引起内罐失稳破坏；对于内罐吊顶和外罐拱顶之间空隙的绝热材料，考虑到此处温度相比液态乙烯较高、同时需要方便铺设，则采用隔热毯充满该空间即可。

本实用新型中，外罐为中空圆柱形平底拱顶封闭式的容器，内罐也为中空圆柱形平底杯状容器，但顶部的圆形吊顶上设置开口，以使内罐和外罐之间实现气相相通，顶部的圆形吊顶还通过其上设置的一些吊杆与外罐的拱顶结构相连接，外罐的下底面位于放置乙烯储罐的基础或地面上，因而该液态乙烯储罐为立式储罐。该储罐设置的所有开口(即内罐和外罐上设置的所有开口)均在顶部，此处没有液态乙烯的压力以及相应的应力存在，因而不会破裂。

此外，为了实时监测储罐的运行状况，也可以设置压力传感器、液位高度传感器、温度传感器等实时监测内罐内部的气压、液位和温度。为了在内外罐制造完成后向其环隙空间填充绝热材料，可在外罐上设置多个的填充口。为了保证储罐使用前、检修时的安全，还需要对内罐实施内部空气置换操作和氮气吹扫操作，这就需要在外罐和内罐上设置放空和氮气吹扫专用的开口。以上各种传感器的安装管线在内罐和外罐上设置的开口、填充口、放空和氮气吹扫专用的开口等，也均应设置于内罐吊顶和外罐拱顶上，从而防止液压和应力对储罐造成影响。

本实用新型中，液态乙烯输送泵位于内罐内部的输送泵井内，且顶端位于液态乙烯的液面以下，而输送泵井通过设置在内罐吊顶和外罐拱顶的开口与外部的液态乙烯输出管相连，因而液态乙烯输送泵对储罐内的液态乙烯加压后，液态乙烯可以沿输送泵井进入液态乙烯输出管，进而到达液态乙烯使用设备(如气化器等)。在该输送过程中，液态乙烯是在储罐内部进入液态乙烯输送泵的，无需经过任何管道，不会因为任何因素而产生BOG，也就不会造成液态乙烯输送泵的汽蚀。

当然，根据实际工程的需要，液态乙烯输送泵的数量可以为两个或更多，以同时工作，从而提供更大的输出功率，或者将其中的一个作为备用泵，从而在其中一台液态乙烯输送泵发生损坏的情况下影响生产的正常进行。

由此可见，本实用新型中，液态乙烯输送泵位于内罐内部的输送泵井内，且顶端位于液态乙烯的液面以下，输送泵井依次穿过内罐吊顶的输出口、绝热材料和外罐拱顶的输出口与位于外罐外部的液态乙烯输出管相连，这样，液态乙烯输送泵可从内罐内部对液态乙烯加压，液态乙烯在压力作用下沿输送泵井、液态乙烯输出管到达外部的液态乙烯使用设备(如气化器等)，并且液态乙烯输入管也依次穿过外罐拱顶的输入口、绝热材料和内罐吊顶的输入口与内罐内部相通，这样，圆柱体形的液态乙烯储罐的所有开口都设置于其上部顶面位置，这些开口处没有压力作用，也无法集中应力，因而不会破裂。另外，由于液态乙烯输送泵是在内罐内部对液态乙烯加压，因而液态乙烯从储罐进入液态乙烯输送泵的过程不需要管道，也不会产生BOG，液态乙烯输送泵就不会汽蚀。

另外，现有技术中，为了防患于未然，还在内罐与外罐之间输出液态乙烯的管线上设置了可遥控开关的电动阀门，从而可在危急状况下通过遥控来停止液态乙烯的外输。但由于储罐的内罐和外罐之间的环隙间距很小，而且该电动阀门在内外罐环隙的底部，环隙空间又充满绝热材料，因而当电动阀门出现故障时，维修非常困难。

本实用新型将液态乙烯输送泵设置于内罐内部，无需设置该电动阀门，既节省了成本，又降低了维护难度。

如图1所示，该液态乙烯储罐还包括：顶部法兰108、吊缆109、底部阀门110；其中，

顶部法兰108将输送泵井位于外罐外部的井口封闭；

吊缆109位于输送泵井内部，其上端与顶部法兰108相连，下端与液态乙烯输送泵105相连；

底部阀门110将输送泵井位于内罐内部的井口封闭，其上表面与液态乙烯输送泵105接触，并在液态乙烯输送泵的重力作用下开启输送泵井位于内罐内部的井口。

这里，输送泵井为直管，其采用垂直于地面的设置方式，其顶部的井口位于外罐外部，且被顶部法兰所封闭，其位于外罐外部的侧面设有与液态乙烯输出管相通的开口，被液态乙烯输送泵加压后的液态乙烯在该开口处进入液态乙烯输出管，因而输送泵井的材料也需要耐低温，也可以采用耐低温不锈钢制成。

顶部法兰除了封闭输送泵井的顶部井口之外，还用于承载吊缆及其下端所连接的液态乙烯输送泵。这种设计方式的优点在于，需要将液态乙烯输送泵放到液态乙烯储罐内部，或者将其从液态乙烯储罐内部取出时，只需打开输送泵井的顶部井口即可。

底部阀门的设置有两个目的，一是在其上表面与液态乙烯输送泵接触时，可在液态乙烯输送泵的重力作用下开启输送泵井位于内罐内部的井口(即下部井口)，从而使液态乙烯顺利进入输送泵井内部的液态乙烯输送泵中；二是在其上表面不与液态乙烯输送泵接触(如液态乙烯输送泵被取出)时，可封闭输送泵井的下井口，从而隔绝内罐内部的液态乙烯与外界的联系，防止液态乙烯在储罐内气化而发生安全事故。

如图1所示，底部阀门可以采用弹簧与封闭板结合的结构，弹簧的弹性系数需要与液态乙烯输送泵在液态乙烯中的重力与浮力之差相适应，从而在封闭板的上表面与液态乙烯输送泵接触时，可保证封闭板的下移量足够大，以使液态乙烯足量进入输送泵井，在封闭板的上表面不与液态乙烯输送泵接触时，可保证封闭板的上移量足够大，以封闭输送泵井的下井口。

此外，上述在内罐吊顶设置的开口可使内罐与外罐中的气相空间相通，从而使内罐内部的气压与内罐吊顶与外罐拱顶之间空间的气压相同，为了防止外界空气进入液态乙烯储罐，可设置该气压大于大气压，通常情况下，为了防止罐内气压过大对储罐造成应力影响，可设置该气压略大于大气压，即该液态乙烯储罐采用微正压设置。由于大气压在不断变化，因而内罐内部的气压也可以变化在一定范围内(如从-0.49kPa到20kPa之间)。

本实用新型还提出了一种液态乙烯储存系统，该系统应用了上述的液态乙烯储罐，可储存液态乙烯运输船运来的液态乙烯。图2为该液态乙烯储存系统的结构图。如图2所示，该系统包括：卸船臂、液态乙烯储罐。该液态乙烯储罐与图1所示的储罐结构相同，包括：外罐201、储存液态乙烯的内罐202、绝热材料203、向内罐202内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管204、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵205、将液态乙烯输送泵205加压过的液态乙烯从内罐202内部输出的输送泵井206、与输送泵井206相通以将其输出的液态乙烯输送至液态乙烯使用设备的液态乙烯输出管207；其中，

卸船臂包括：外臂208、内臂210、连接关节209、立柱219、通过液压方式来驱动外臂208伸缩和内臂210上下移动的液压驱动机构220；外臂208通过连接关节209与内臂210相通，内臂与立柱219内部相通；液压驱动机构220是内臂和外臂动作的驱动源；外臂208与液态乙烯运输船的乙烯输出汇管的端部相连，立柱219与液态乙烯输入管204相通，这样，液态乙烯运输船运输来的液态乙烯就可以通过该乙烯输出汇管输出至外臂内，依次经连接关节、内臂、立柱进入液态乙烯输入管内，最终流入液态乙烯储罐中的内罐里；

内罐202位于外罐201的内部，外罐201为中空圆柱形平底拱顶封闭式的容器，外罐201的下底面位于地面上或位于地面上所设置的基础上；内罐202为中空圆柱形平底杯状容器，其顶部的圆形吊顶上设置开口，以使内罐和外罐之间实现气相相通，且圆形吊顶通过其上设置的一个以上的吊杆与外罐的拱顶相连接；绝热材料203充满内罐202外表面与外罐201内表面之间的空间；

液态乙烯输入管204大部分位于外罐201的外部，另一部分依次穿过外罐201拱顶的输入口、绝热材料203和内罐202吊顶的输入口与内罐202内部相通；输送泵井206大部分位于内罐202的内部，另一部分依次穿过内罐202吊顶的输出口、绝热材料203和外罐201拱顶的输出口与位于外罐201外部的液态乙烯输出管207相连；

液态乙烯输送泵205位于输送泵井206内，其最顶端位于内罐202内部的液态乙烯的液面以下。

可见，该系统中的液态乙烯储罐的结构与图1所示的完全相同，因而该液态乙烯储存系统能防止液态乙烯储罐破裂和液态乙烯输送泵的汽蚀。

该系统中，卸船臂主要由通过连接关节209连接起来的相通的外臂208、内臂和立柱219构成，此外还设置有液压驱动装置以驱动内臂和外臂的运动，立柱219固定于岸上，并通过另外的连接关节与内臂210连接，内臂210可以立柱为轴左右转动、前后伸缩或者升高降低，外臂208可在液压驱动机构220的控制下在三维空间内移动和转动，以与液态乙烯运输船上的乙烯输出汇管的端部对齐并稳定连接，二者之间的连接可以采用法兰连接方式，从而提高连接的稳定性和密闭性。

考虑到海上的风浪较大，如果液态乙烯运输船颠簸或移动的幅度过大，则需要及时中断外臂与乙烯输出端的连接，这就需要在卸船臂上设置快速脱离装置。如图2所示，该卸船臂还包括快速脱离装置218，该快速脱离装置218包括：位于外臂208靠近乙烯输出汇管的端部位置的一个机械连锁机构，以及该机械连锁机构两侧的各一个球阀，正常情况下，机械连锁机构处于连锁状态，两个球阀均处于开启的状态，从而使液态乙烯顺利地通过液态乙烯输出汇管通过机械连锁机构进入外臂，但在机械连锁机构受到的拉力超过拉力设定值时，这两个球阀分别切断自身所在一侧的液态乙烯的输送通道，即一个球阀切断乙烯输出汇管端部一侧的液态乙烯输出通道，从而停止液态乙烯的输出，另一个球阀切断外臂上的液态乙烯输入通道，从而停止液态乙烯的输入，机械连锁机构可以自动断开，从而使外臂208与乙烯输出汇管脱离连接关系，防止液态乙烯运输船的颠簸或移动幅度过大损坏卸船臂，造成液态乙烯泄露而引发安全事故。同时当卸船码头一侧发生火灾等事故时，也可以使用岸上设置的手动按钮触发快速脱离装置218，使两球阀分别切断自身所在一侧的液态乙烯的输送通道，并断开机械连锁机构，从而也自动断开外臂208与液态乙烯输送船之间的连接关系，使输送船可以迅速离港，避免岸上的火灾引起输送船方面的事故。

当然，在外臂和内臂之间也可以设置多个通过多个连接关节相连的伸展臂，从而进一步提高卸船臂的伸展幅度和灵活度。

如图2所示，该系统还包括：对内罐202内部的液态乙烯加压的输入管冷循环泵212；将输入管冷循环泵212加压过的液态乙烯从内罐202内部输出的冷循环泵井211；两端分别与冷循环泵井211、液态乙烯输入管204与立柱的连接点相通以将冷循环泵井211输出的液态乙烯输送至液态乙烯输入管的冷循环管213；

位于内罐202内部的冷循环泵井211依次穿过内罐202吊顶的冷循环出口、绝热材料和外罐拱顶的冷循环出口与位于外罐外部的冷循环管213相连；

输入管冷循环泵212位于冷循环泵井211内，其最顶端位于内罐202内部的液态乙烯的液面以下。

该系统中，在内罐内部进一步设置了输入管冷循环泵，在没有液态乙烯输入的情况下，可利用输入管冷循环泵对内罐内部的液态乙烯加压，使其沿冷循环泵井进入冷循环管，进而沿液态乙烯输入管返回内罐内部，完成整个冷循环循环，这有利于保持液态乙烯输入管的低温，防止液态乙烯输入管内没有液态乙烯流动时随环境温度升高，造成其输送液态乙烯时产生的BOG对整个储存系统的安全造成影响。这样，冷循环管213与液态乙烯输入管204的连接点需尽可能地接近液态乙烯输入管204与内臂210的连接点处，从而最大程度地保持液态乙烯输入管的低温状态。

冷却循环井的设置造成的内罐与外罐上的冷却开口均在其上部顶面，有利于防止储罐的破裂。

本实用新型中的液态乙烯输送泵和输入管冷循环泵均可以采用潜液式离心泵的形式，冷循环管213也可以采用耐低温不锈钢来制作。

当然，该系统中的冷循环泵井211也可以采用与图1中的输送泵井106相同的结构，进一步包括：冷却顶部法兰215、冷却吊缆216和冷却底部阀门217，其中，

冷却顶部法兰215将冷却泵井211位于外罐201外部的井口封闭；

冷却吊缆216位于冷循环泵井211内部，其上端与冷却顶部法兰215相连，下端与输入管冷循环泵212相连；

冷却底部阀门217将冷循环泵井211位于内罐202内部的井口封闭，其上表面与输入管冷循环泵212接触，并在输入管冷循环泵212的重力作用下开启冷循环泵井211位于内罐202内部的井口。

此外，该系统还包括位于冷循环管213上控制其输送液态乙烯的通断的冷循环切断阀214，该冷循环切断阀214在液态乙烯运输船依次通过外臂208、连接关节209、内臂210和液态乙烯输入管204向液态乙烯储罐的内罐202内部输送液态乙烯时处于关闭状态，从而关闭冷循环管213输送液态乙烯的通路，防止液态乙烯输入管204中流动的液态乙烯沿冷循环管213和冷循环泵井211倒流而损坏输入管冷循环泵212，当然，此时，输入管冷循环泵212也处于关闭状态，不再对液态乙烯加压。当无液态乙烯输入时(即没有液态乙烯运输船对储罐供应液态乙烯时)，输入管冷循环泵212启动，冷循环切断阀214处于导通状态，从而保证液态乙烯沿冷循环泵井211、冷循环管213、液态乙烯输入管204流动的畅通。

本实用新型还提供了一种液态乙烯气化系统，该系统应用了图1所示的本实用新型提供的液态乙烯储罐，该系统可将液态乙烯储罐中储存的常压的液态乙烯变为高压的气态乙烯输出。图3为该系统的结构图。该系统包括：液态乙烯储罐、气化器；液态乙烯储罐包括：外罐301、储存液态乙烯的内罐302、绝热材料303、向内罐302内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管304、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵305、将液态乙烯输送泵305加压过的液态乙烯从内罐302内部输出的输送泵井306、与输送泵井306相通以将其输出的液态乙烯输送至气化器的液态乙烯输出管307；气化器包括：外壳310、穿过外壳310的乙烯管308和蒸汽管309。如图3所示，乙烯管308和蒸汽管309均有输入部分和输出部分，液态乙烯输出管307的输出端接乙烯管308的输入部分，可将液态乙烯储罐中被液态乙烯输送泵加压后的高压的液态乙烯输入至乙烯管中；乙烯管308的输出部分接下游的气态乙烯用户设备，可将该气化器气化得到的高压的气态乙烯输出；蒸汽管309的输入部分接水蒸汽的输出设备，蒸汽管309的输出部分接凝液的储存或加热设备，可储存或加热蒸汽管309输出的水的凝液；外壳310内部有导热媒介，用于通过自身从液态向气态的转换来吸收蒸汽管309中水蒸汽的热量，然后通过自身从气态向液态的转换将热量传递给乙烯管208中流动的液态乙烯；乙烯管308位于外壳310内部的部分处于外壳310的上部，乙烯管308中的液态乙烯吸收气态的导热媒介的热量，变为高压的气态乙烯输出，并使气态的导热媒介变为液态；蒸汽管309位于外壳310内部的部分处于外壳310的下部，蒸汽管309中的水蒸汽向液态的导热媒介释放热量，变为凝液输出，并使液态的导热媒介变为气态；其中，

外罐301为中空圆柱形平底拱顶封闭式的容器，外罐301的下底面位于地面上或位于设置在地面上的基础之上；内罐302位于外罐301的内部，内罐202为中空圆柱形平底杯状容器，顶部的圆形吊顶设置开口，以使内罐和外罐之间实现气相相通，该圆形吊顶通过一个以上的吊杆与外罐的拱顶相连接；绝热材料303充满内罐302外表面与外罐301内表面之间的空间；

液态乙烯输入管304大部分位于外罐301的外部，另一部分依次穿过外罐301拱顶的输入口、绝热材料303和内罐302吊顶的输入口与内罐302内部相通；输送泵井306大部分位于内罐302的内部，另一部分依次穿过内罐302吊顶的输出口、绝热材料303和外罐301拱顶的输出口与位于外罐301外部的液态乙烯输出管307相连；

液态乙烯输出管307的输出端与乙烯管308的输入部分相连；

液态乙烯输送泵305位于输送泵井306内，其最顶端位于内罐302内部的液态乙烯的液面以下。

可见，该系统中的液态乙烯储罐的结构与图1所示的完全相同，因而该液态乙烯储存系统能防止液态乙烯储罐破裂和液态乙烯输送泵的汽蚀。

结合乙烯和水蒸汽的沸点数值，气化器中的导热媒介可以选用丁烷。

该气化器中，由于液态乙烯在气化为气态乙烯之后，还会在乙烯管中流动一段距离，因而会继续接收导热媒介所传来的热量，因而会继续被加热，从而得到所需的高压状态。

当然，在用户不需要气态乙烯时，可以通过图3所示的输出截止阀328来切断乙烯管的输出部分与外部管道的连通，从而防止空气反向进入气化器，对系统的安全造成威胁。

本实用新型中的气化器外壳可以采用中空的外壳，其中部为圆柱形，两侧为椭圆形封头，外壳310的侧面可以通过支架接触地面，因而该气化器为一卧式的气化器。乙烯管308穿过外壳310一侧的椭圆形封头，蒸汽管309穿过外壳310另一侧的椭圆形封头，这有利于防止外壳因压力和应力的集中而破裂，同时满足气化器检修时将乙烯管和蒸汽管从两侧的端部抽出的要求。

由于本实用新型提供的气化器采用了中间的导热媒介在乙烯与水蒸汽间传导热量，用一台设备即可同时实现液态乙烯的气化和加热两个过程，相对于现有的用两台设备来分别实现液态乙烯的气化和加热的技术，本实用新型减少了设备的数量和占地面积，降低了工程的投资。

如图3所示，该系统还包括：与乙烯管308的输出部分相连以检测乙烯管308输出的气态乙烯的气压的一号压力传感器311；与一号压力传感器311相连以接收乙烯管308输出的气态乙烯的气压、并判断该气压是否在输出气压范围内的一号控制器312；位于乙烯管308的输入部分、与一号控制器312相连、开度受一号控制器312控制的一号调节阀313。

通过以上所述的一号压力传感器、一号控制器和一号调节阀所构成的控制系统，可实现对乙烯管所输出的高压气态乙烯的流量的控制。乙烯管输出的气态乙烯的流量需要控制在一定范围，流量过大则会造成气态乙烯的气压过大，这对乙烯管以及下游的气态乙烯用户设备都可能造成损害，流量过小则说明气化器的工作可能存在诸如液态乙烯输入流量不足等问题，这与乙烯管中气态乙烯的气压过小相对应，此时需要加大输入的液态乙烯的流量，来提高液态乙烯的气化效率，从而保证输出的气态乙烯的质量(质量可用气态乙烯的气压是否在输出气压范围内来衡量)。

如果一号控制器判断出一号压力传感器所测得的气态乙烯的气压高于最高设定值，则控制一号调节阀减小开度，从而降低输入的液态乙烯的流量，进而降低输出的气态乙烯的气压。如果一号控制器判断出一号压力传感器所测得的气态乙烯的气压低于最低设定值，则控制一号调节阀加大开度，以提高输出的气态乙烯的气压。

在液态乙烯储罐中，具体来讲，是在内罐302的内部，随着时间的推移，液态乙烯也可能会因为环境、压力等因素而自动产生出一定量的BOG，这对于内罐内部微正压环境的保持和液态乙烯储罐的安全而言，都是不利的，本实用新型可将其加压作为输出的气态乙烯的一部分来处理，既充分利用了资源，又保护了环境，而且还保证了液态乙烯储罐的安全。该功能可通过如下结构来实现：该系统还包括：蒸发气(BOG)输出管314、将BOG压缩为高压的气态乙烯的压缩机；其中，

BOG输出管314的一端依次穿过外罐301拱顶的BOG输出口、绝热材料303和内罐302吊顶的BOG输出口与内罐302内部的气态乙烯空间相通，另一端与压缩机的气体输入端相连；压缩机的气体输出端与乙烯管308的输出部分相通。

具体的，这里的压缩机包括：将BOG从常压压缩至中压的一级压缩机315、将BOG从中压压缩至高压的二级压缩机316；一级压缩机315的气体输入端与BOG输出管314上述的接压缩机的另一端相连，一级压缩机315的气体输出端与二级压缩机316的气体输入端相连；二级压缩机316的气体输出端与乙烯管308的输出部分相通，从而将其加压后得到的高压的气态乙烯输出至气态乙烯用户。

通常情况下，气态乙烯用户所需要的气态乙烯的气压较高，如果仅用一台压缩机来对储罐中产生的常压的BOG进行压缩，则因压缩比过高，会影响压缩机的使用寿命，提高系统的维护成本。因而本实用新型提供了两台压缩机，先用一级压缩机将BOG从常压压缩至中压，然后用二级压缩机将中压的气态乙烯压缩至高压，这样可以降低压缩机的压缩比，从而以多投资一台压缩机的代价，使维护成本的大大降低。

如图3所示，该系统还包括：与内罐302内部的气态乙烯空间相连以检测内罐302内部的BOG的气压的二号压力传感器325；与二号压力传感器325相连以接收其输出的内罐302内部的BOG的气压、并判断该气压是否在设定范围内的二号控制器326；这里，二号控制器326还与图3中的一级压缩机315和二级压缩机316均相连，以根据上述的内罐302内部的BOG气压来控制调节一级压缩机315和二级压缩机316的余隙的体积(称为余隙容积)或一级压缩机315及二级压缩机316中进气阀的开关状态，从而控制一级压缩机315和二级压缩机316输出气态乙烯的流量。该控制原理可结合图4所示的压缩机原理图在后面说明。

这样，如果二号控制器判断二号压力传感器所检测到的BOG的气压过大，这意味着乙烯储罐压力过高，需要加大一号压缩机和二号压缩机的运行负载能力，因而二号控制器将调整两个压缩机缸体内部的余隙容积大小或这两个压缩机的进气阀的开关状态，加大压缩机的运行流量，以增加BOG的输出流量，从而保证乙烯储罐的压力在正常范围之内。如果二号控制器判断二号压力传感器所检测到的BOG的气压过小，则说明乙烯储罐内的压力过低，一号压缩机和二号压缩机的运行负荷过大，因而二号控制器将调整其缸体内部的余隙容积大小或这两个压缩机的进气阀的开关状态，以减小BOG的输出流量。当然，如果压缩机的运行流量已经最小时，二号压力传感器测得的气压仍小于气压设定的最低值，则说明储罐内的BOG量过少，此时可以提示操作人员停止一号和二号压缩机的工作，以降低能耗。

液态乙烯储罐内罐302内的BOG是随时可能产生的，而气化器的工作可以受到人为的控制，在用户有需要时将常压的液态乙烯气化为高压的气态乙烯输出，在用户不需要时不工作。而液态乙烯储罐内的BOG对于整个系统而言是有害的，必须将其输出，因此，可将液态乙烯储罐内产生的BOG作为最基本的输出对象，在其输出量不能满足用户需求时，启动气化器对液态乙烯进行气化和加热，从而输出足量的高压气态乙烯给用户。

但是，用户不需要气态乙烯、但储罐内有大量BOG存在并威胁到系统的安全的情况也是可能出现的，本实用新型通过对BOG进行冷凝液化的方式来解决这个问题。该功能可以通过系统如下的结构来实现：

如图3所示，该系统还包括：利用冷冻剂从液态变为气态时吸热将高压的BOG冷凝为高压的液态乙烯的冷凝器317、通过液态冷冻剂输入管319和气态冷冻剂输出管320与冷凝器317相连从而为冷凝器317提供冷量的冷冻机组318、接收高压的液态乙烯的液态乙烯接收器321、控制液态乙烯接收器321的输出端与液态乙烯闪蒸罐322的输入端之间管线的通断以控制液态乙烯由高压变为中压实现与否的二级阀门323、储存中压的液态乙烯的液态乙烯闪蒸罐322、控制液态乙烯闪蒸罐322底部的液态输出端与液态乙烯输入管304之间管线的通断以控制液态乙烯由中压变为常压实现与否的一级阀门324；其中，冷凝器317的输入端与二级压缩机316的气体输出端相连，其输出端通过管线与液态乙烯接收器321的输入端相连。

结合液态乙烯的沸点，这里的冷冻剂可以采用丙烯，即冷冻机组向冷凝器提供液态的丙烯冷冻剂，从而向其提供冷量以实现二级压缩机输出的高压BOG的冷凝，同时将冷凝器内热量传出后得到的气态丙烯冷冻剂回收并再冷却。

用冷凝器冷凝后得到的高压液态乙烯进入液态乙烯接收器暂时储存，当二级阀门开启时，高压的液态乙烯从液态乙烯接收器进入液态乙烯闪蒸罐中暂时储存，并从高压降至中压，当一级阀门开启时，中压的液态乙烯又从液态乙烯闪蒸罐通过液态乙烯输入管重新返回液态乙烯储罐的内罐内部，压力也从中压变为常压，从而实现了BOG向液态乙烯的转变，这极大地降低了这些乙烯所占用的空间(常压下同等重量的液态乙烯体积约为气态乙烯体积的1/490)，保证了系统的安全。

另外，从液态乙烯接收器进入液态乙烯闪蒸罐的液态乙烯也从高压变为了中压，同时，还可能有部分中压的BOG重新从液态乙烯中闪蒸分离出来，存留于液态乙烯闪蒸罐内部，任其积累将对液态乙烯闪蒸罐及其所连接管线的安全造成威胁，本实用新型利用下述的结构来解决该问题。

图3中的液态乙烯闪蒸罐322顶部的气态输出端与二级压缩机316的气体输入端相连，以将其内部闪蒸出的中压的BOG输入到二级压缩机316中进行压缩。

这里，液态乙烯闪蒸罐通常为中空的圆柱体形，本实用新型在其顶部设置气态输出端，从而将中压的BOG输出至二级压缩机，可以防止该位置因存在较大压力和集聚过大的应力而破裂，保证液态乙烯闪蒸罐的安全。

本实用新型通过将液态乙烯闪蒸罐中的中压状态的BOG输出至二级压缩机中进行压缩，而不是将其输出至液态乙烯储罐中变为常压后重新输出压缩，这是因为在中压状态下闪蒸出来的BOG量远小于在常压状态下的闪蒸量，因而该结构有利于降低BOG的闪蒸量，同时大大降低了一级和二级压缩机的能力，并进一步提高了BOG的液化回收率，使得装置的整体能耗最大限度地优化和降低。

本实用新型中的一级压缩机和二级压缩机均可以采用往复式迷宫密封压缩机。图4为压缩机的原理结构图。如图4所示，压缩机包括缸体41和活塞42，活塞42可在垂直于缸体41的缸盖411的方向做往复运动，从而将低压的气体压缩为高压的气体。活塞42在运动过程中不能接触缸盖411(即缸体41的底面411)，以防止撞击损坏缸盖和活塞。当活塞42运动到最靠近缸盖411的特殊位置时，活塞42的底面421、缸盖411以及缸体41的侧面412所围成的空间称为余隙，其体积称为余隙容积。当活塞42离开上述的特殊位置而处于运动过程中的其他位置时，活塞42的底面421、缸盖411以及缸体41的侧面412所围成的空间称为气缸，显然，气缸的体积是大于余隙容积的。

在活塞42沿垂直于缸盖411且远离缸盖411的方向运动时，气缸体积逐渐增大，因而气缸内的气压降低，当气缸内的气压低于其外部气压时，外部的气体压迫图4中处于关闭状态的进气阀43使其开启，这样，气体就进入了缸体41内部的气缸空间；当活塞42沿垂直于缸盖411且靠近缸盖411的方向运动时，气缸内气体的体积被压缩，内部气压在增大，这压迫进气阀43关闭，同时，随着气压的增大，设置于缸体41的侧面412上的排气阀44受压迫而由关闭状态变为开启状态，这样，缸体内的高压气体就通过开启的排气阀44所在的位置从缸体41内部输出。

图4中，缸盖411、缸体41的底面412以及缸体41的侧面412所围成的空间称为余隙调节空间46。如图4所示，缸盖411上还有余隙调节阀45，当活塞42运动到最靠近缸盖411的特殊位置且该余隙调节阀45处于开启状态时，上述的余隙调节空间46就与余隙连通了，这相当于增大了余隙容积。当然，当余隙调节阀45处于关闭状态时，余隙就与余隙调节空间45互相独立。

下面说明一下图3中的二号控制器调节一级压缩机和二级压缩机中进气阀的开关状态从而调节这两个压缩机输出气态乙烯的流量的原理。

压缩机通常具有一个以上的进气阀和一个以上的排气阀。如果一部分进气阀在活塞42压缩气体(即向靠近缸盖411的方向运动)时处于开启状态，另一部分进气阀此时处于关闭状态，则相对于所有进气阀此时都处于关闭状态的压缩机而言，一部分受压气体会从开启状态的进气阀位置流出，而不是从预设的排气阀位置流出，因而这种压缩机输出气态乙烯的流量明显要小一些。也就是说，可以通过二号控制器来控制压缩机(包括一级压缩机和二级压缩机)的全部或部分进气阀的开关状态，从而控制这两个压缩机输出气态乙烯的流量。

下面说明一下图3中的二号控制器调节一级压缩机和二级压缩机中的余隙容积从而调节这两个压缩机输出气态乙烯的流量的原理。

根据上述对图4的描述可知，该余隙容积的大小是可以通过余隙调节阀45来调节的。当余隙调节阀45处于开启状态时，实现了余隙与余隙调节空间46的连通，从而增大了余隙容积。当活塞42运动到其最靠近缸盖411的位置时，余隙内残存的气体量要比余隙调节阀45处于关闭状态时多一些，因此，当活塞42向远离缸盖411的方向运动时，余隙内的气体膨胀，这使得进气阀开启的时间要比余隙调节阀45处于关闭状态时晚一些，因而当活塞42运动到距缸盖411最远的位置时，进入缸体41内部的外部气体要比正常情况(即余隙调节阀45处于关闭状态的情况)少一些。综上，在余隙调节阀45处于开启状态时，经过活塞42的压缩后通过排气阀44输出到缸体41外部的气体的流量也就少了。反之，在余隙调节阀45关闭从而使余隙与余隙调节空间46相互对立时，通过排气阀44输出到缸体41外部的气体的流量就增大了。本实用新型可以利用二号控制器来控制压缩机(包括一级压缩机和二级压缩机)的余隙调节阀45的开启与关闭的状态，从而调节压缩机的余隙容积，进而控制压缩机输出气态乙烯的流量。

本实用新型中，一级压缩机和二级压缩机共同组成一个压缩机组，完成BOG从低压到高压的压缩过程。本实用新型还可以在一级压缩机和二级压缩机组成的压缩机组的基础上设置备用压缩机或备用压缩机组，以保证压缩工作不因一级压缩机或二级压缩机的检修而停顿。这样，二号控制器还可以控制备用压缩机(组)的启动与停运，即二号控制器可以使一级压缩机和二级压缩机启动工作而停运备用压缩机(例如在备用压缩机(组)需要检修或一级压缩机和二级压缩机能够正常满足工作需要的情况下)，或者反过来，二号控制器可以使一级压缩机和二级压缩机停运而启动备用压缩机(组)工作(如一级压缩机和二级压缩机需要检修的情况)，当然，这里的备用压缩机组也可以包括备用一级压缩机和备用二级压缩机，以满足工作需要。

如图4所示，当活塞42在缸体41内部做往复运动时，缸体41的侧面412和活塞的侧面422在理论上应严密接触，以防止被压缩的气体漏出，但是，如果二者接触，将因活塞42的往复运动而对缸体41和活塞42的侧面均造成磨损，同时还要生出大量的热，这些热量对于压缩机寿命而言是不利的。因此，缸体41和活塞42的侧面之间应留有一定的空隙，以防止磨损和生热，但随之而来的则是气体在压缩过程中的漏出。本实用新型通过将一级压缩机和二级压缩机均设置为往复式迷宫密封压缩机的方式来解决。

与具有光滑的缸体侧面412和光滑的活塞侧面422的压缩机不同，往复式迷宫密封压缩机的缸体侧面412和活塞侧面422是不光滑的，而是在二者的侧面均设置了一定的迷宫槽。图5为往复式迷宫密封压缩机中缸体侧面和活塞侧面的纵剖面结构图。如图5所示，缸体51和活塞52的侧面均设有迷宫槽，缸体51侧面的迷宫槽的槽距远小于活塞52侧面的迷宫槽的槽距，且二者侧面之间还留有距离为s的空隙。当该往复式迷宫密封压缩机启动，活塞52开始在缸体51内做往复运动时，气流在该空隙中的流动路线如图中带箭头的各曲线501所示，随着活塞往复运动的持续，空隙中的气流将稳定在图5所示的迷宫槽间隙中，形成形状大致如图5中的曲线502所示的稳定的迷宫间隙气体环境，其能抑制501所示形式的气体流动，因而此时活塞52与缸体51的侧面间隙中仅存在极少量流动的气体，从而抑制了活塞往复运动过程中气体的漏出。

需要指出的是，图2所示的液态乙烯储存系统和图3所示的液态乙烯气化系统均采用了图1所示的液态乙烯储罐，但二者又都具有其他的技术特征，这些技术特征并不矛盾，而是可以结合在一起从而得到新的系统的，例如，将图2和图3结合，可以得到一个具有图1所示的液态乙烯储罐、图2所示的卸船臂、图3所示的气化器以及液化设备的集液态乙烯的卸船、储存、输送、气化和BOG的压缩和液化于一体的系统，该系统也在本实用新型的保护范围之内。

由此可见，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型中，液态乙烯输送泵位于内罐内部的输送泵井内，且顶端位于液态乙烯的液面以下，输送泵井依次穿过内罐吊顶的输出口、绝热材料和外罐拱顶的输出口与位于外罐外部的液态乙烯输出管相连，这样，液态乙烯输送泵可从内罐内部对液态乙烯加压，液态乙烯在压力作用下沿输送泵井、液态乙烯输出管到达外部的液态乙烯使用设备(如气化器等)，并且液态乙烯输入管也依次穿过外罐拱顶的输入口、绝热材料和内罐吊顶的输入口与内罐内部相通，这样，圆柱体形的液态乙烯储罐的所有开口都设置于其上底面位置，这些开口处没有压力作用，也无法集中应力，因而不会破裂。另外，由于液态乙烯输送泵是在内罐内部对液态乙烯加压，因而液态乙烯从储罐进入液态乙烯输送泵的过程不需要管道，也不会产生BOG，液态乙烯输送泵就不会汽蚀。

(2)本实用新型中，绝热材料采用具有流动性良好且密度较小的膨胀珍珠岩，方便了绝热材料注入和充满内罐与外罐之间的空间，并防止了绝热材料的压力损坏内罐和外罐。

(3)本实用新型中，在内罐内部进一步设置了输入管冷循环泵，在没有液态乙烯输入的情况下，可利用输入管冷循环泵对内罐内部的液态乙烯加压，使其沿冷循环泵井进入冷循环管，进而沿液态乙烯输入管返回内罐内部，完成整个冷循环循环，这有利于保持液态乙烯输入管的低温，防止液态乙烯输入管内没有液态乙烯流动时随环境温度升高，造成其输送液态乙烯时产生的BOG对整个储存系统的安全造成影响。

(4)由于本实用新型提供的气化器采用了中间的导热媒介在乙烯与水蒸汽间传导热量，用一台设备即可同时实现液态乙烯的气化和加热两个过程，相对于现有的用两台设备来分别实现液态乙烯的气化和加热的技术，本实用新型减少了设备的数量和占地面积，降低了工程的投资。

(5)本实用新型利用压缩机将液态乙烯储罐中产生的BOG加压高压的气态乙烯输出，既充分利用了资源，又保护了环境，而且还保证了液态乙烯储罐的安全。

(6)本实用新型中，用冷凝器冷凝后得到的高压液态乙烯进入液态乙烯接收器暂时储存，当二级阀门开启时，高压的液态乙烯从液态乙烯接收器进入液态乙烯闪蒸罐中暂时储存，并从高压降至中压，当一级阀门开启时，中压的液态乙烯又从液态乙烯闪蒸罐通过液态乙烯输入管重新返回液态乙烯储罐的内罐内部，压力也从中压变为常压，从而实现了BOG向液态乙烯的转变，这极大地降低了这些乙烯所占用的空间(常压下同等重量的液态乙烯体积约为气态乙烯体积的1/490)，保证了系统的安全。

(7)本实用新型通过将液态乙烯闪蒸罐中的中压状态的BOG输出至二级压缩机中进行压缩，而不是将其输出至液态乙烯储罐中变为常压后重新输出压缩，这是因为在中压状态下闪蒸出来的BOG量远小于在常压状态下的闪蒸量，因而该结构有利于降低BOG的闪蒸量，同时大大降低了一级和二级压缩机的能力，并进一步提高了BOG的液化回收率，使得装置的整体能耗最大限度地优化和降低。

(8)本实用新型中的一级压缩机和二级压缩机均采用往复式迷宫密封压缩机，有利于抑制活塞往复运动过程中气体的溢出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种液态乙烯储罐，其特征在于，该储罐包括：外罐、储存液态乙烯的内罐、绝热材料、向所述内罐内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵、将所述液态乙烯输送泵加压过的液态乙烯从所述内罐内部输出的输送泵井、与所述输送泵井相通以将其输出的液态乙烯输送至液态乙烯使用设备的液态乙烯输出管；其中，

所述外罐为中空的平底拱顶圆柱形封闭式容器；所述内罐位于所述外罐的内部，为中空的圆柱形平底杯状容器，其顶部的圆形吊顶设置开口以使内罐和外罐之间气相相通，所述吊顶通过一个以上的吊杆与所述外罐的拱顶相连接；所述外罐的下底面位于地面上或位于地面上的基础上；所述绝热材料充满所述内罐外表面与外罐内表面之间的空间；

所述液态乙烯输入管依次穿过所述外罐拱顶的输入口、所述绝热材料和所述内罐吊顶的输入口与所述内罐内部相通；所述输送泵井依次穿过所述内罐吊顶的输出口、绝热材料和所述外罐拱顶的输出口与位于所述外罐外部的所述液态乙烯输出管相连；

所述液态乙烯输送泵位于所述输送泵井内，其最顶端位于所述内罐内部的液态乙烯的液面以下。

2.根据权利要求1所述的液态乙烯储罐，其特征在于，还包括：顶部法兰、吊缆、底部阀门；其中，

所述顶部法兰将所述输送泵井位于所述外罐外部的井口封闭；

所述吊缆位于所述输送泵井内部，其上端与所述顶部法兰相连，下端与所述液态乙烯输送泵相连；

所述底部阀门将所述输送泵井位于所述内罐内部的井口封闭，其上表面与所述液态乙烯输送泵接触，并在所述液态乙烯输送泵的重力作用下开启所述输送泵井位于所述内罐内部的井口。

3.根据权利要求1所述的液态乙烯储罐，其特征在于，所述内罐、输送泵井、液态乙烯输入管和液态乙烯输出管均由耐低温不锈钢制成；和/或，所述外罐由碳钢制成；和/或，所述绝热材料包括：充满所述内罐外侧面和外罐内侧面之间环隙的弹性玻璃布和膨胀珍珠岩、充满所述内罐下底面与外罐下底面之间空隙的泡沫玻璃砖、充满所述内罐吊顶和外罐拱顶之间空隙的隔热毯。

4.根据权利要求1-3所述的液态乙烯储罐，其特征在于，所述内罐内部的气压与所述内罐吊顶和外罐拱顶之间空间的气压相同，均大于大气压。

5.一种液态乙烯储存系统，该系统可储存液态乙烯运输船运来的液态乙烯；其特征在于，该系统包括：卸船臂、液态乙烯储罐；所述液态乙烯储罐包括：外罐、储存液态乙烯的内罐、绝热材料、向所述内罐内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵、将所述液态乙烯输送泵加压过的液态乙烯从所述内罐内部输出的输送泵井、与所述输送泵井相通以将其输出的液态乙烯输送至液态乙烯使用设备的液态乙烯输出管；其中，

所述卸船臂包括：外臂、内臂、连接关节、立柱、驱动所述外臂伸缩和内臂上下移动的液压驱动机构；所述外臂通过所述连接关节与所述内臂相通，所述内臂与所述立柱内部相通；所述外臂与所述液态乙烯运输船的乙烯输出汇管端部相连，所述立柱与所述液态乙烯输入管相通；

所述的外罐为中空的平底拱顶圆柱形封闭式容器；所述内罐位于所述外罐的内部，为中空的圆柱形平底杯状容器，其顶部的圆形吊顶设置开口以使内罐和外罐之间气相相通，所述吊顶通过一个以上的吊杆与所述外罐的拱顶相连接；所述外罐的下底面位于地面上或位于地面上的基础上；所述绝热材料充满所述内罐外表面与外罐内表面之间的空间；

所述液态乙烯输入管依次穿过所述外罐拱顶的输入口、所述绝热材料和所述内罐吊顶的输入口与所述内罐内部相通；所述输送泵井依次穿过所述内罐吊顶的输出口、绝热材料和所述外罐拱顶的输出口与位于所述外罐外部的所述液态乙烯输出管相连；

所述液态乙烯输送泵位于所述输送泵井内，其最顶端位于所述内罐内部的液态乙烯的液面以下。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：对所述内罐内部的液态乙烯加压的输入管冷循环泵；将所述输入管冷循环泵加压过的液态乙烯从所述内罐内部输出的冷循环泵井；两端分别与所述冷循环泵井、所述液态乙烯输入管与所述立柱的连接点相通以将所述冷循环泵井输出的液态乙烯输送至所述液态乙烯输入管的冷循环管；

位于所述内罐内部的所述冷循环泵井依次穿过所述内罐吊顶的冷循环出口、绝热材料和所述外罐拱顶的冷循环出口与位于所述外罐外部的所述冷循环管相连；

所述输入管冷循环泵位于所述冷循环泵井内，其最顶端位于所述内罐内部的液态乙烯的液面以下。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括位于所述冷循环管上控制其输送所述液态乙烯的通断的冷循环切断阀。

8.根据权利要求5-7所述的系统，其特征在于，所述卸船臂还包括快速脱离装置，所述快速脱离装置包括：位于所述外臂靠近所述乙烯输出汇管的端部的一机械连锁机构及其两侧的各一球阀；在所述机械连锁机构受到的拉力超过拉力设定值时，所述球阀分别切断自身所在一侧的液态乙烯的输送通道，所述机械连锁机构断开。

9.一种液态乙烯气化系统，该系统可将储存的常压下的液态乙烯变为高压下的气态乙烯输出；其特征在于，该系统包括：液态乙烯储罐、气化器；所述液态乙烯储罐包括：外罐、储存液态乙烯的内罐、绝热材料、向所述内罐内部输入液态乙烯的液态乙烯输入管、对液态乙烯加压的液态乙烯输送泵、将所述液态乙烯输送泵加压过的液态乙烯从所述内罐内部输出的输送泵井、与所述输送泵井相通以将其输出的液态乙烯输送至所述气化器的液态乙烯输出管；所述气化器包括：外壳、穿过所述外壳的乙烯管和蒸汽管；所述外壳内部有导热媒介；所述乙烯管位于所述外壳内部的部分处于所述外壳的上部，所述乙烯管中的高压的液态乙烯吸收气态的所述导热媒介的热量，变为高压的气态乙烯输出，并使气态的所述导热媒介变为液态；所述蒸汽管位于所述外壳内部的部分处于所述外壳的下部，所述蒸汽管中的水蒸汽向液态的所述导热媒介释放热量，变为凝液输出，并使所述液态的导热媒介变为气态；其中，

所述的外罐为中空的平底拱顶圆柱形封闭式容器；所述内罐位于所述外罐的内部，为中空的圆柱形平底杯状容器，其顶部的圆形吊顶设置开口以使内罐和外罐之间气相相通，所述吊顶通过一个以上的吊杆与所述外罐的拱顶相连接；所述外罐的下底面位于地面上或位于地面上的基础上；所述绝热材料充满所述内罐外表面与外罐内表面之间的空间；

所述液态乙烯输入管依次穿过所述外罐拱顶的输入口、所述绝热材料和所述内罐吊顶的输入口与所述内罐内部相通；所述输送泵井依次穿过所述内罐吊顶的输出口、绝热材料和所述外罐拱顶的输出口与位于所述外罐外部的所述液态乙烯输出管相连；

所述液态乙烯输出管的输出端与所述乙烯管的输入部分相连；

所述液态乙烯输送泵位于所述输送泵井内，其最顶端位于所述内罐内部的液态乙烯的液面以下。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：与所述乙烯管的输出部分相连以检测所述乙烯管输出的气态乙烯的气压的一号压力传感器；与所述一号压力传感器相连以接收所述乙烯管输出的气态乙烯的气压、并判断该气压是否在输出气压范围内的一号控制器；位于所述乙烯管的输入部分、与所述一号控制器相连、开度受所述一号控制器控制的一号调节阀。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，还包括：蒸发气BOG输出管、将BOG压缩为高压的气态乙烯的压缩机；其中，

所述BOG输出管的一端依次穿过所述外罐拱顶的BOG输出口、所述绝热材料和所述内罐吊顶的BOG输出口与所述内罐内部的气态乙烯空间相通，另一端与所述压缩机的气体输入端相连；所述压缩机的气体输出端与所述乙烯管的输出部分相通。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述压缩机包括：将BOG从常压压缩至中压的一级压缩机、将BOG从中压压缩至高压的二级压缩机；所述一级压缩机的气体输入端与所述BOG输出管的所述另一端相连，其气体输出端与所述二级压缩机的气体输入端相连；所述二级压缩机的气体输出端与所述乙烯管的输出部分相通。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括：利用冷冻剂从液态变为气态时吸热将高压的BOG冷凝为高压的液态乙烯的冷凝器、通过液态冷冻剂输入管和气态冷冻剂输出管与所述冷凝器相连为所述冷凝器提供冷量的冷冻机组、接收所述高压的液态乙烯的液态乙烯接收器、储存中压的液态乙烯的液态乙烯闪蒸罐、控制所述液态乙烯接收器的输出端与所述液态乙烯闪蒸罐的输入端之间管线的通断以控制所述液态乙烯由高压变为中压实现与否的二级阀门、控制所述液态乙烯闪蒸罐底部的液态输出端与所述液态乙烯输入管之间管线的通断以控制所述液态乙烯由中压变为常压实现与否的一级阀门；其中，所述冷凝器的输入端与所述二级压缩机的气体输出端相连，其输出端通过管线与所述液态乙烯接收器的输入端相连。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述液态乙烯闪蒸罐顶部的气态输出端与所述二级压缩机的气体输入端相连，以将其内部闪蒸出的中压的BOG输入到所述二级压缩机中进行压缩。

15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括：与所述内罐内部的气态乙烯空间相连以检测所述内罐内部的BOG的气压的二号压力传感器；与所述二号压力传感器相连以接收其输出的所述内罐内部的BOG的气压、并判断该气压是否在设定范围内的二号控制器；所述二号控制器还与所述一级压缩机和二级压缩机相连，以根据所述气压来控制调节所述一级压缩机和二级压缩机的余隙容积或二者中进气阀的开关状态，从而控制所述一级压缩机和二级压缩机输出气态乙烯的流量。

16.根据权利要求9-15中的任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述外壳为中空的外壳，其中部为圆柱形，两侧为椭圆形封头；所述外壳的侧面通过支架接触地面；所述乙烯管穿过所述外壳一侧的椭圆形封头，所述蒸汽管穿过所述外壳另一侧的椭圆形封头。

17.根据权利要求12-15中的任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述一级压缩机和二级压缩机均为往复式迷宫密封压缩机。

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