CN204718304U - 带换热的闪蒸器以及甲烷气回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带换热的闪蒸器，所述闪蒸器包括外罐，所述外罐内设有位于外罐下部的内罐以及位于外罐上部的换热装置，其中，所述内罐内设有气液分离装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道与所述外罐上用于接收气体的第一进气口连通，第二通道与所述外罐上的第二进气口相连通，且所述第二进气口通过所述外罐顶端的第一出气口与压缩装置相连接，所述内罐的底端设有穿过所述外罐底部的出液口。本实用新型能够更好的利用冷量减少能量的浪费，同时使设备占地面积也随之减少，降低了投资成本。

Description

带换热的闪蒸器以及甲烷气回收系统

技术领域

本实用新型涉及气体回收再利用的技术领域，尤其是指应用在液化天然气（LNG）存储和运输过程中蒸发气体（BOG）的再液化与回收。

背景技术

液化天然气（LNG）主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的能源，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点温度后变成液体，通常液化天然气储存在零下161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。液化天然气燃烧后对空气污染非常小，而且放出的热量大，所以液化天然气是一种比较先进的能源。

但是在LNG船舶、槽车运输过程以及LNG加注、卸载过程中，由于环境温度和低温LNG之间的巨大温差产生的热量传递，加气站系统的预冷以及其它原因，低温的LNG会不断受热产生蒸发气体（简称BOG）。虽然存储LNG的低温容器具有绝热层，但仍然无法避免外热的影响，导致产生BOG，BOG的增加使得系统的压力上升，一旦压力超过存储罐允许的工作压力，需要启动安全保护装置释放BOG减压。

现有的甲烷气体回收方式包括把气化出来的甲烷气体经与空气换热后进入城市管网或者使用压缩机把这些甲烷气体变成CNG（压力大于20MPa的甲烷气体产品）。进入城市管网方案需要LNG加注站靠近城市管网，对普通的LNG加注站并不适用；做成CNG产品市场价值较低，储运复杂，压缩耗能较高，设备占地较大。也有利用液氮等冷源对甲烷进行冷却，重新变为低温甲烷液体回用,但是该方法需单独设置冷量产生装置，投资和运行功耗较高，流程复杂且占地较大，回收的甲烷的成本较高，且回收率低，一定程度上导致能源的浪费。

为了克服上述问题，现有技术中有一种小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的安装结构，包括：低温储罐、回热式低温制冷机、冷凝换热器；冷凝换热器安装在回热式低温制冷机的冷端；低温储罐与冷凝换热器之间设置有蒸发气体输送通道以及液化天然气输送通道；冷凝换热器处的液化天然气能够在重力的作用下沿液化天然气输送通道进入低温储罐。上述文献虽然提高了再液化效率，保证了设备运行可靠性和安全性，但是所述回热式低温制冷机以及冷凝换热器必须安装在所述低温储罐的上方，因此对于设备的安装有一定的要求，不易实现有效降低安装与维护成本；另外，气体的回收率没有大幅度提高。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中回收甲烷的安装与维护成本高以及回收率低的问题从而提供一种不但设备的安装与维护成本低，而且回收率高的带换热的闪蒸器以及甲烷气回收系统。

为解决上述技术问题，本实用新型所述的一种带换热的闪蒸器，所述闪蒸器包括外罐，所述外罐内设有位于外罐下部的内罐以及位于外罐上部的换热装置，其中，所述内罐内设有气液分离装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道与所述外罐上用于接收气体的第一进气口连通，第二通道与所述外罐上的第二进气口相连通，且所述第二进气口通过所述外罐顶端的第一出气口与压缩装置相连接，所述内罐的底端设有穿过所述外罐底部的出液口。

在本实用新型的一个实施例中，所述换热装置包括冷却管或者列管，且所述冷却管或者列管与所述外罐的内壁之间形成第一通道，所述冷却管或者列管的内部形成第二通道。

在本实用新型的一个实施例中，所述外罐上部沿内壁设有支撑架，所述换热装置固定在所述支撑架上。

在本实用新型的一个实施例中，所述换热装置由所述外罐上部向所述内罐外壁延伸，并环绕于所述内罐上方。

在本实用新型的一个实施例中，所述内罐内沿内壁设有隔板。

在本实用新型的一个实施例中，所述隔板的数量为多个，且多个隔板依次交错设置在所述内罐的相对内壁上。

在本实用新型的一个实施例中，所述换热装置的第二通道与所述外罐上的高压物料出口相通，所述内罐与所述外罐上的低压物料进口相通，且所述高压物料出口通过设置在所述外罐外部的减压装置连接至所述低压物料进口。

在本实用新型的一个实施例中，所述换热装置的第二通道通过位于所述外罐内的减压装置与所述内罐相通。

在本实用新型的一个实施例中，所述内罐的下端分别设有液位计上接口以及位于所述液位计上接口下端的液位计下接口。

本实用新型还提供了一种甲烷气回收系统，包括上述任意一个所述带换热的闪蒸器，所述第一出气口经过所述压缩装置连接至所述第二进气口，且所述换热装置通过减压装置与所述内罐相通。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的带换热的闪蒸器以及甲烷气回收系统，将换热装置和包含有气液分离装置的内罐两部分结构整合，从而能够更好的利用冷量减少能量的浪费；同时使设备占地面积也随之减少，降低了投资成本。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型实施例一所述带换热的闪蒸器；

图2是本实用新型实施例二所述带换热的闪蒸器；

图3是本实用新型实施例三所述带换热的闪蒸器。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种带换热的闪蒸器，所述外罐10内设有位于外罐10下部的内罐20以及位于外罐上部的换热装置12，其中，所述内罐内设有气液分离装置11，所述换热装置12包括至少两个通道，其中第一通道与所述外罐10上用于接收气体的第一进气口13A连通，第二通道与所述外罐10上的第二进气口14A相连通，且所述第二进气口14A通过所述外罐顶端的第一出气口14B与压缩装置相连接，所述内罐20的底端设有穿过所述外罐10底部的出液口13B。

本实用新型所述带换热的闪蒸器，所述闪蒸器包括外罐10和位于外罐10内的内罐20以及设置在外罐10上的若干个不同的进气口和出气口，其中，所述外罐10内设有位于外罐10下部的内罐20以及位于外罐10上部的换热装置12，且所述内罐20内设有气液分离装置11，本实用新型将所述换热装置12和包含有所述气液分离装置11的内罐20两部分结构整合并置放在外罐10内，从而能够更好的利用冷量减少能量的浪费，同时使设备占地面积随之减少，降低了投资成本；所述外罐10上设有用于接收气体的第一进气口13A，甲烷气通过所述第一进气口13A进入所述外罐10内，所述外罐10的顶端分别设有第二进气口14A以及第一出气口14B，所述换热装置12包括至少两个通道，其中第一通道与所述第一进气口13A连通，第二通道与所述第二进气口14A相连通，所述第二进气口14A通过所述压缩装置与所述第一出气口14B相连接，进入所述外罐10内的甲烷气经过换热装置12的第一通道时与第二通道内压缩后的高压甲烷气换热，所述甲烷气从所述第一出气口14B流入至所述压缩装置内，经过所述压缩装置的压缩处理后形成的高压甲烷气，再通过所述第二进气口14A回流至所述外罐10内，经过所述换热装置12的第二通道内换热冷却后形成高压低温甲烷气，所述高压低温甲烷气经过减压处理形成气态甲烷和液态甲烷的混合物，所述甲烷气和液态甲烷的混合物进入所述内罐20中，通过所述气液分离装置11分离为低温低压甲烷气和甲烷液的混合物，所述内罐20的底端设有穿过所述外罐10底部的出液口13B，用于将所述甲烷液直接排出，所述分离出的甲烷气通过所述内罐20顶端的第二出气口21以及所述第一进气口13A中的甲烷气一并进入所述换热装置12的第一通道进行循环处理。本实用新型所述带换热的闪蒸器，甲烷气体可以在所述外罐10和内罐20内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗；所述出液口13B的设置使甲烷液成品能够直接收集再利用，从而提高了能源利用率；再者，本实用新型所述设备，投资和运行功耗小，回收产品为液化天然气可以就地销售，减少甲烷回收功耗，因此不但回收甲烷气的效率大幅度提高，而且降低了安装与维护成本。

本实施例中，所述换热装置12包括冷却管或者列管等多种换热结构，且所述冷却管或者列管与所述外罐10的内壁之间形成第一通道，所述冷却管或者列管的内部形成第二通道，通过所述第一通道可以实现对所述低温甲烷气的换热升温，通过所述第二通道可以实现对所述中温甲烷气的换热降温。

为了实现将所述高压低温甲烷气经过减压处理形成气态甲烷和液态甲烷的混合物，在所述外罐10上分别设有高压物料出口15A以及低压物料进口15B，所述换热装置12的第二通道与所述高压物料出口15A相通，所述内罐20与所述低压物料进口15B相通，具体地，所述高压物料出口15A通过设置在所述外罐10外部的减压装置连接至所述低压物料进口15B，所述外罐10内的甲烷气进入所述减压装置后，体积膨胀变成低温低压的气态甲烷，由于甲烷在膨胀过程中会吸收大部分热量，从而使得甲烷变成液态，形成气态甲烷和液态甲烷的混合物。

为了实现甲烷气可以在所述外罐10内不断换热循环利用，所述外罐10顶部沿内壁设有支撑架16，所述换热装置12固定在所述支撑架16上。所述换热装置12由所述外罐10上部向所述内罐20外壁延伸，并环绕于所述内罐20上方，由于经过所述减压装置处理后形成的气态甲烷和液态甲烷的混合物流入所述内罐20内，通过所述气液分离装置11进行气液分离，而所述换热装置12第二通道内的甲烷气温度较低，当所述换热装置12环绕于所述内罐20上方，有利于降低内罐20内温度，使更多的甲烷气转换成甲烷液，从而有效提高了液体回收率。

所述内罐20的下端分别设有液位计上接口17A以及位于所述液位计上接口17A下端的液位计下接口17B，为了不断完善甲烷气的自动回收，当所述气液分离装置11内的液体收集量未达到所述液位计下接口17B的位置时，控制所述出液口13B呈封闭状态，一旦液体收集量在所述液位计上接口17A和所述液位计下接口17B的之间位置时，开启所述出液口13B，使液体甲烷排出，从而有利于延长设备的单次运行时间，避免所述内罐20内满液注不进气体的问题。

本实施例中，所述内罐20的出液口13B与成品罐相连接，所述内罐20的出液口13B与所述成品罐相连接形成液体回收通道，使甲烷液成品能够直接回流到所述成品罐中，从而避免了成品罐的放散导致降低液体温度的问题。

所述外罐10沿外壁轴向设有用于固定所述外罐10的固定支架18，通过所述固定支架18可以将所述外罐10整体固定在底盘上，易形成撬装一体式结构，从而保证了运行可靠性和安全性。所述外罐10的顶端还设有用于排气的放散口19，若所述外罐10内的气体压力过高，通过所述放散口19中气体的排放保证了罐体的安全从而避免出现破坏等事故。

实施例二：

如图2所示，实施例二是在实施例一的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷气的回收利用，在实施例一的闪蒸器上增加了回收利用的设备，下面详细说明：

在本实施例中，所述内罐20内沿内壁设有隔板22，由于经过减压装置处理后形成的甲烷气以及甲烷液的混合物流入所述内罐20内，经过所述气液分离装置11的分离后形成甲烷气以及甲烷液，通过所述隔板22的设置，可以有效延长甲烷气在所述内罐20内的运行时间，有利于将更多的甲烷气转化成甲烷液，提高甲烷的回收效率。为了最大程度上分离出更多的甲烷液，所述隔板22的数量为多个，且多个隔板22依次交错设置在所述内罐20的相对内壁上。本实施例中，所述隔板22的设置可有效提高甲烷的液化效率，但是需要产生维护费用，适当增加成本。

实施例三：

如图3所示，实施例三是在实施例一或者实施例二的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷气的回收利用，将所述减压装置设置在所述外罐10内，下面详细说明：

在本实施例中，为了实现所述高压低温甲烷气经过减压处理形成气态甲烷和液态甲烷的混合物，所述换热装置12的第二通道通过位于所述外罐10内的减压装置与所述内罐20相通，本实施例中，所述减压装置采用节流器30，经过所述节流器30的减压处理后形成的甲烷气以及甲烷液的混合物直接流向所述内罐20内，通过所述气液分离装置11进行气液分离处理，不但使回收甲烷的速度加快，有效提高能源利用率，而且整个设备的占地面积更小，降低了投资成本，避免了换热后的甲烷气若流向所述外罐10外部减压时造成的能量损失。

实施例四

本实施例提供了一种甲烷气回收系统，利用了实施例一、实施例二、实施例三中任意一个带换热的闪蒸器，具体地，所述系统包括外罐10，所述外罐10内设有位于外罐10下部的内罐20以及位于罐体上部的换热装置12，其中，所述内罐20内设有气液分离装置11，所述换热装置12包括至少两个通道，其中第一通道与所述外罐10上用于接收气体的第一进气口13A连通，第二通道与所述外罐10上的第二进气口14A相连通，所述第二进气口14A通过所述外罐10顶端的第一出气口14B与压缩装置相连接，所述换热装置12通过减压装置与所述内罐20相通，所述内罐20的底端出液口13B形成液体回收通道。

上述是本实用新型所述的核心技术方案，本实用新型所述的甲烷气回收系统包括外罐10、与所述外罐10相互连接的压缩装置以及减压装置，所述外罐10上设有用于接收气体的第一进气口13A，所述外罐10内设有位于外罐10下部的内罐20以及位于所述外罐10上部的换热装置12，所述甲烷气进入所述外罐10内后，经过所述换热装置12的第一通道加热后形成低压升温甲烷气，所述外罐10的第一出气口14B经过压缩装置连接至所述外罐10的第二进气口14A，进过换热后的低压升温甲烷气由所述第一出气口14B流向所述压缩装置，低压升温甲烷气经过所述压缩装置的加压处理后形成高压中温甲烷气，通过所述第二进气口14A回流至所述外罐10内，所述高压中温甲烷气经过所述换热装置12第二通道换热降温后形成高压低温甲烷气，所述高压低温甲烷气经过所述减压装置的节流处理后形成气态甲烷和液态甲烷的混合物，所述气态甲烷和液态甲烷的混合物流入所述内罐20中，通过所述气液分离装置11分离为低温低压甲烷气和甲烷液，其中，所述换热装置12、所述压缩装置以及所述减压装置形成气体循环通道，从所述内罐20内分离出的低温低压甲烷气以及从所述第一进料口13A流入外罐10的甲烷气在气体循环通道内不断循环，所述内罐20的底端出液口13B形成液体回收通道，所述内罐20内分离的甲烷液从液体回收通道中流出。本实用新型所述外罐10内的低温甲烷气在气体循环通道内可循环使用，且使甲烷气体最大程度上在所述外罐10和内管20内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗；所述液体回收通道的设置使甲烷液成品能够直接收集再利用，从而提高了能源利用率；再者，本实用新型工艺流程简单，可以做成撬装一体式，投资和运行功耗小，回收产品为液化天然气可以就地销售，减少甲烷回收功耗，因此不但回收甲烷气的效率大幅度提高，而且降低了安装与维护成本。

下面说明甲烷气回收系统的工作原理：

所述甲烷气通过第一进气口13A进入所述外罐10内，甲烷气中携带的部分液态甲烷可以在所述内罐20内被初步分离，液态甲烷由液体回收通道中流出，而所述甲烷气以及从所述内罐20内分离出的低温低压甲烷气进入所述换热装置12中，低温低压的甲烷气在所述换热装置12中进行换热升温完毕后形成低压升温甲烷气，低压升温甲烷气进入所述压缩装置中并经过所述压缩装置的加压处理后形成高压中温甲烷气，高压中温甲烷气进入所述换热装置12与进入所述外罐10内的低压低温甲烷气换热降温，充分换热完毕后形成高压低温甲烷气，所述高压低温甲烷气经过所述减压装置的降压处理后形成低压低温甲烷气和甲烷液的混合物，所述气态甲烷和液态甲烷的混合物流入所述内罐20中，通过所述气液分离装置11分离成甲烷气和甲烷液，所述甲烷气在所述外罐10和内罐20内循环处理；所述分离出的甲烷液从所述出液口13B排出，通过液体回收通道完成甲烷液的回收。

在本实施例中，所述换热装置12可以是换热器，所述压缩装置可以是压缩机，所述减压装置可以是减压阀。

综上，本实用新型所述的以上技术方案具有以下优点：

1.本实用新型所述带换热的闪蒸器，甲烷气体可以在所述外罐和内罐内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗；所述出液口的设置使甲烷液成品能够直接收集再利用，从而提高了能源利用率；再者，本实用新型所述设备，投资和运行功耗小，回收产品为液化天然气可以就地销售，减少甲烷回收功耗，因此不但回收甲烷气的效率大幅度提高，而且降低了安装与维护成本。

2.本实用新型所述内罐内沿内壁设有隔板，由于经过减压装置处理后形成的甲烷气以及甲烷液的混合物流入所述内罐内，经过所述气液分离装置的分离后形成甲烷气以及甲烷液，通过所述隔板的设置，可以有效延长甲烷气在所述内罐内的运行时间，有利于将更多的甲烷气转化成甲烷液，提高甲烷的回收效率。为了最大程度上分离出更多的甲烷液，所述隔板的数量为多个，且多个隔板依次交错设置在所述内罐的相对内壁上。

3.本实用新型所述换热装置的第二通道通过位于所述外罐内的减压装置与所述内罐相通，经过所述减压装置的减压处理后形成的甲烷气以及甲烷液的混合物直接流向所述内罐内，通过所述气液分离装置进行气液分离处理，不但使回收甲烷的速度加快，有效提高能源利用率，而且整个设备的占地面积更小，降低了投资成本，避免了换热后的甲烷气若流向所述外罐外部减压时造成的能量损失。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围中。

Claims (10)

1.一种带换热的闪蒸器，其特征在于：所述闪蒸器包括外罐，所述外罐内设有位于外罐下部的内罐以及位于外罐上部的换热装置，其中，所述内罐内设有气液分离装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道与所述外罐上用于接收气体的第一进气口连通，第二通道与所述外罐上的第二进气口相连通，且所述第二进气口通过所述外罐顶端的第一出气口与压缩装置相连接，所述内罐的底端设有穿过所述外罐底部的出液口。

2.根据权利要求1所述的带换热的闪蒸器，其特征在于：所述换热装置包括冷却管或者列管，且所述冷却管或者列管与所述外罐的内壁之间形成第一通道，所述冷却管或者列管的内部形成第二通道。

3.根据权利要求2所述的带换热的闪蒸器，其特征在于：所述外罐上部沿内壁设有支撑架，所述换热装置固定在所述支撑架上。

4.根据权利要求1所述的带换热的闪蒸器，其特征在于：所述换热装置由所述外罐上部向所述内罐外壁延伸，并环绕于所述内罐上方。

5.根据权利要求1所述的带换热的闪蒸器，其特征在于：所述内罐内沿内壁设有隔板。

6.根据权利要求5所述的带换热的闪蒸器，其特征在于：所述隔板的数量为多个，且多个隔板依次交错设置在所述内罐的相对内壁上。

7.根据权利要求1所述的带换热的闪蒸器，其特征在于：所述换热装置的第二通道与所述外罐上的高压物料出口相通，所述内罐与所述外罐上的低压物料进口相通，且所述高压物料出口通过设置在所述外罐外部的减压装置连接至所述低压物料进口。

8.根据权利要求1所述的带换热的闪蒸器，其特征在于：所述换热装置的第二通道通过位于所述外罐内的减压装置与所述内罐相通。

9.根据权利要求1所述的带换热的闪蒸器，其特征在于：所述内罐的下端分别设有液位计上接口以及位于所述液位计上接口下端的液位计下接口。

10.一种甲烷气回收系统，其特征在于：包括权利要求1-9中任意一个所述带换热的闪蒸器，所述第一出气口经过所述压缩装置连接至所述第二进气口，且所述换热装置通过减压装置与所述内罐相通。