CN209938883U - 一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利涉及油气深加工技术领域，可应用于江河湖海的浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，包括船型浮体及其甲板上的开工锅炉装置和制甲醇工艺装置，制甲醇工艺装置按照上下游顺序包括天然气净化装置、天然气转化装置和甲醇合成及精馏装置。天然气净化装置前端连接天然气管道，开工锅炉装置的出口与天然气转化装置连接，船型浮体内设有海水淡化装置，海水淡化装置的出口连接有脱盐水装置，脱盐水装置的出口与天然气转化装置连接，船型浮体内还设有甲醇中间产品舱和甲醇产品舱，甲醇合成装置的输出端与甲醇中间产品舱连接，甲醇中间产品舱和甲醇产品舱之间连接有甲醇精馏装置。本实用新型所采用的天然气为清洁能源，无粉尘排放，保护环境。

Description

一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置

技术领域

本实用新型专利涉及到油气深加工技术领域，可应用于江河湖海的浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置。

背景技术

甲醇是重要的能源化工原料，被广泛应用于化工生产中，天然气制甲醇生产工艺是一种成熟的、已经工业化的生产工艺，相比煤制甲醇工艺，天然气制甲醇工艺具有污染小、能耗低等优点，特别是随着天然气工业的快速发展，采用天然气为原料生产甲醇产品一直是一种首选的甲醇生产工艺，在市场上非常具有竞争力。

全世界对甲醇的需求量逐年增长，2010年～2015年，在中国煤化工和北美页岩气产业快速发展的影响下，全球甲醇的生产能力由8114万吨/年持续增至1.2亿吨/年。中国是甲醇需求大国，预计2020年前全球50％的消费需求增长都将来自中国，而北美地区的贡献率仅为2.6％，欧洲、南美等地区未来需求增长也不显著，这意味着北美将再度成为甲醇净出口国，并成为中国和西欧等国家和地区重要的甲醇进口来源。北美中东地区甲醇主要以天然气为原料，由于天然气成本低，低油价下具有成本优势。

我国由于对天然气甲醇政策的限制，仍主要以煤为原料制甲醇，在2015年我国甲醇原料结构中，煤约占71％，天然气仅为15％。我国现有甲醇装置主要集中在华北、华东、西北等内陆地区，要将甲醇运输到华东沿海地区需要支付高额运费，因此我国沿海仍需要进口大量甲醇。以我国华东地区为目标市场，进口的采用百万吨级甲醇装置生产的以天然气为原料的甲醇成本价约为125～240美元/吨，而以煤为原料的国内自产甲醇运输至相同地区的成本价为367～377美元/吨，进口的以天然气为原料的甲醇成本具有显著优势。这为海外以天然气为原料的低成本甲醇项目带来了发展机遇。

传统的天然气制甲醇工厂位于内陆，目前全世界陆上已有上百座工厂在运行，最大生产规模可达200万吨每年，但尚无布置于江河湖海的浮式天然气制甲醇生产装置。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的浮式天然气制甲醇装置空缺的问题，本实用新型提供一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，包括船型浮体和设置在船型浮体的甲板上的开工锅炉装置和制甲醇工艺装置，所述的制甲醇工艺装置按照上下游顺序依次包括天然气净化装置、天然气转化装置，甲醇合成装置及甲醇精馏装置，所述的天然气净化装置前端连接有天然气管道，所述的开工锅炉装置的出口与天然气转化装置连接，

所述的船型浮体内部设有海水淡化装置，所述的海水淡化装置的出口端连接有脱盐水装置，所述的脱盐水装置的出口与天然气转化装置连接，所述的船型浮体内部还设有甲醇中间产品舱和甲醇产品舱，所述的甲醇合成装置的输出端与甲醇中间产品舱连接，所述的甲醇中间舱外部连接有甲醇精馏装置，所述的甲醇精馏装置的输出端与甲醇产品舱连接。

进一步的，所述的天然气管道还与开工锅炉装置连接，天然气管道内的天然气还作为开工锅炉装置的燃料。

进一步的，所述的船型浮体内还设有用于提供冷却源的循环冷却水装置。

进一步的，所述的船型浮体内还设有发电装置，所述的天然气净化装置的出口端还与发电装置连接。

进一步的，所述的船型浮体内还设有货泵舱，所述的货泵舱内具有与甲醇产品舱连接的第一输出管道和与甲醇中间产品舱连接的第二输出管道，所述的第一输出管道上设有精甲醇输送泵，所述的第二输出管道上设有粗甲醇输送泵。

进一步的，所述的海水淡化装置和脱盐水装置均连接有用于排出浓盐水的排出管道。

有益效果：

(1)本实用新型所采用的天然气能源为清洁能源，排放基本都为水和二氧化碳，几乎无氮氧化物和硫化物，更无粉尘排出，对环境保护意义深远；

(2)本实用新型自带以天然气为原料的发电机组提供电力，无需岸上电力接入，技术可靠、运行稳定，起停迅速；

(3)本实用新型可充分利用浮体自身的储存能力，无需额外的储罐储存甲醇，节省了投资费用；

(4)本实用新型就地取水来满足生产需求，水资源充足，水处理成本低，不需要外部淡水输入进一步降低投资费用和运营费用；

(5)本实用新型采用浮式装置替代陆上终端,不仅具有成本优势,而且远离发电厂、工业区或人口密集区，更加安全；

(6)本实用新型集成度高，占用面积小，并且可随需要进行水面拖航至指定地点，灵活方便；

(7)本实用新型所有主体建造调试工作都可以在船厂完成，然后拖航至指定地点，其施工调试等工作不影响当地周边生活环境。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置的结构简图。

其中，100、船型浮体，101、天然气净化装置，102、开工锅炉装置，103、天然气转化装置，104、甲醇合成装置，105、甲醇精馏装置，106、发电装置，107、循环冷却水装置，108、海水淡化装置，109、脱盐水装置，110、货泵舱，111、甲醇中间产品舱，112、甲醇产品舱，113、粗甲醇输送泵，114、精甲醇输送泵。

具体实施方式

如图1，一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，包括船型浮体100和设置在船型浮体100的甲板上的开工锅炉装置102和制甲醇工艺装置，制甲醇工艺装置按照上下游顺序依次包括天然气净化装置101、天然气转化装置103、甲醇合成装置104和甲醇精馏装置105，天然气净化装置101前端连接有天然气管道，开工锅炉装置102的出口与天然气转化装置103连接，

船型浮体100内部设有海水淡化装置108，海水淡化装置108的出口端连接有脱盐水装置109，脱盐水装置109的出口与天然气转化装置103连接，船型浮体100内部还设有甲醇中间产品舱111和甲醇产品舱112，甲醇合成装置104的输出端与甲醇中间产品舱111连接，甲醇中间舱外部连接有甲醇精馏装置105，甲醇精馏装置105的输出端与甲醇产品舱112连接。

天然气管道还与开工锅炉装置102连接，天然气管道内的天然气还作为开工锅炉装置102的燃料。

船型浮体100内还设有用于提供冷却源的循环冷却水装置107。

船型浮体100内还设有发电装置106，天然气净化装置101的出口端还与发电装置106连接。

船型浮体100内还设有货泵舱110，货泵舱110内具有与甲醇产品舱112连接的第一输出管道和与甲醇中间产品舱111连接的第二输出管道，第一输出管道上设有精甲醇输送泵114，第二输出管道上设有粗甲醇输送泵113。

海水淡化装置108和脱盐水装置109均连接有用于排出浓盐水的排出管道。

本实用新型将甲醇生产各个工艺单元模块布置在该浮体上，以天然气为原料生产甲醇产品并提供储存和外输的浮式装置。

该装置包括船型浮体以及在船体内布置的甲醇产品舱112、甲醇中间产品舱111、货泵舱110、发电机舱室和公用工程装置舱室等；在船型浮体的甲板上布置天然气制甲醇主工艺装置、开工锅炉装置102和其他辅助设施。其中天然气制甲醇主工艺装置主要包括：天然气净化装置101，天然气转化装置103、甲醇合成装置104及甲醇精馏装置105、公用工程系统(包含脱盐水装置109、循环冷却水装置107、海水淡化装置108、污水处理装置、仪表空气及氮气系统等)和辅助的生活和生产设施。

根据实际的外供公用工程资源，所述的天然气制甲醇生产工艺可以采用蒸汽转化工艺、两段(组合)转化工艺或自热式转化工艺等陆上天然气制甲醇装置所应用的生产工艺。

天然气制甲醇工艺装置中天然气转化装置103、甲醇合成装置104、甲醇精馏装置105可按实际产品需求进行配置，年产量可达5-300万吨。

来自陆上或海底的天然气输送管道可以通过近岸天然气接收平台、离岸软刚臂(Soft Yoke)或单点系泊(内转塔、外转塔)的方式，连接到此装置上面。

在船型浮体100的甲板上布置有天然气净化装置101，根据需要配置，该装置可处理井口气或管道气，处理后的天然气可直接用于生产甲醇和发电。

在建厂地无外供氧气资源情况下，天然气制甲醇工艺采用蒸汽转化工艺或改进型的紧凑式蒸汽转化工艺。

为了确保装置可以在船体晃动工况下正常运行，所述的甲醇合成装置104可以为甲醇合成器，甲醇合成器的取热方式可以采用气冷或水冷；甲醇合成器的汽包可以采用自循环或强制循环。

为了确保装置可以在船体晃动工况下正常运行，所述的甲醇精馏装置105为精馏塔，所有精馏塔采用摇摆式填料塔。

在船型浮体100的甲板上布置有甲醇外输平台，甲醇运输船可直接靠泊在此装置上并通过此平台把甲醇产品舱112或甲醇中间产品舱111内的甲醇传输到甲醇运输船的甲醇储存舱内；也可通过此平台将甲醇产品转输至岸上甲醇储罐储存或运输。

天然气制甲醇工艺所需的水资源全部就地取材，将当地的水源进行处理后投入生产。海水淡化装置108可以采用反渗透技术、低温多效蒸馏技术或多级闪蒸技术等对海水进行淡化处理；脱盐水装置109可以采用反渗透膜技术、离子交换工艺或电渗析技术等生产脱盐水以满足工艺生产的需求。

该装置可扩展功能向沿海乡镇、临港工业区和海岛等提供生活、市政和工业用水。

船型浮体100可以根据具体情况采用多种系泊方式，可以通过单点系泊或多点系泊的方式系泊在深远海；通过缆绳和系泊绞车系泊在码头边上；也可以采用在所述船型浮体100两舷侧布置4-6个定位桩，用于系泊此装置；也可采用坐底式安装方式，系泊此装置。

所述船型浮体100可以根据需求，设计成适用于码头系泊、坐底安装的驳船形式，或者适用于单点或多点系泊的船型。

天然气制甲醇工艺采用蒸汽转化方案，该工艺技术成熟可靠，流程较短，不需要配套空分装置。

天然气制甲醇生产装置通过流程内部的能量优化匹配，实现系统蒸汽自平衡，无需外供或外输蒸汽，只需要配置开工锅炉满足开工阶段蒸汽需求。

发电装置106采用天然气为主要燃料，驱动双燃料发电机组进行发电，为整个浮式装置提供所需电力。还可以根据不同的需求，采用单气体发电机组或柴油发电机组进行发电。

浮式装置生产和生活所需要的水全部取自海水，经过海水粗过滤装置、海水淡化装置108和脱盐水装置109处理后进行使用。

船型浮体100采用无动力驳船形式，其具有结构简单，制造成本低，内部空间大，便于设备管道布置等优点。

本实用新型所涉及的浮式装置包括船型浮体100和浮体甲板上部两个空间。在浮体甲板上部空间布置有开工锅炉102和天然气制甲醇的主要工艺装置：天然气净化装置101、天然气转化装置103、甲醇合成装置104和甲醇精馏装置105。来自界区外的天然气分成两路输送到天然气净化装置101和开工锅炉102。开工锅炉102仅在装置开工阶段运行，以天然气为燃料燃烧产生开工蒸汽，开工蒸汽输送给天然气转化装置103。经天然气净化装置101脱除少量硫化物后的天然气将分成两路，一路输送给发电装置106作为主要燃料燃烧发电，发电装置106产生的电力可以满足整个浮式装置的需求；另一路净化后的天然气送至天然气转化装置103，在天然气转化装置103中，净化天然气发生蒸汽转化反应，生成合成气，经冷却分液后送至甲醇合成装置104；合成气经加压后在甲醇合成装置104发生反应生成粗甲醇产品后送至甲醇中间产品储存舱111；来自中间产品储存舱111的粗甲醇经过加压后送至甲醇精馏装置105，通过精馏工艺脱除粗甲醇中的微量杂质和水，得到精甲醇产品并输送至甲醇产品舱112。

本实用新型采用海水作为循环冷却水，海水分成两路，一部分进入循环冷却水装置107为装置提供冷量后排放回大海，另一部分经海水淡化装置108处理后进入脱盐水装置109，生成的脱盐水被送至天然气转化装置103参与生产。经海水淡化装置108处理后多余的淡水会进入循环冷却水装置107参与冷却。海水淡化装置108和脱盐水装置109产生的浓盐水对环境无污染可直接排放。在货泵舱110中布置有粗甲醇输送泵113和精甲醇输送泵114。两个泵可分别从甲醇中间产品舱111和甲醇产品舱112中抽取甲醇向外输送。

循环冷却水装置107可以是由海水/淡水热交换器、低温淡水循环泵及温控阀等组成的海水/淡水热交换系统。浮式天然气制甲醇装置上面有很多设备需要用闭式循环的淡水进行冷却，而淡水再通过海水/淡水热交换系统，用开式循环的海水来冷却淡水，进而间接实现对设备的冷却。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，其特征在于:包括船型浮体(100)和设置在船型浮体(100)的甲板上的开工锅炉装置(102)和制甲醇工艺装置，所述的制甲醇工艺装置按照上下游顺序依次包括天然气净化装置(101)、天然气转化装置(103)，甲醇合成装置(104)和甲醇精馏装置(105)，所述的天然气净化装置(101)前端连接有天然气管道，所述的开工锅炉装置(102)的出口与天然气转化装置(103)连接，

所述的船型浮体(100)内部设有海水淡化装置(108)，所述的海水淡化装置(108)的出口端连接有脱盐水装置(109)，所述的脱盐水装置(109)的出口与天然气转化装置(103)连接，所述的船型浮体(100)内部还设有甲醇中间产品舱(111)和甲醇产品舱(112)，所述的甲醇合成装置(104)的输出端与甲醇中间产品舱(111)连接，所述的甲醇中间产品舱外部连接有甲醇精馏装置(105)，所述的甲醇精馏装置(105)的输出端与甲醇产品舱(112)连接。

2.根据权利要求1所述的一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，其特征在于：所述的天然气管道与开工锅炉装置(102)连接，天然气管道内的天然气还作为开工锅炉装置(102)的燃料。

3.根据权利要求1所述的一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，其特征在于：所述的船型浮体(100)内还设有用于提供冷却源的循环冷却水装置(107)。

4.根据权利要求1所述的一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，其特征在于：所述的船型浮体(100)内还设有发电装置(106)，所述的天然气净化装置(101)的出口端还与发电装置(106)连接。

5.根据权利要求1所述的一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，其特征在于：所述的船型浮体(100)内还设有货泵舱(110)，所述的货泵舱(110)内具有与甲醇产品舱(112)连接的第一输出管道和与甲醇中间产品舱(111)连接的第二输出管道，所述的第一输出管道上设有精甲醇输送泵(114)，所述的第二输出管道上设有粗甲醇输送泵(113)。

6.根据权利要求1所述的一种浮式的天然气制甲醇及甲醇储卸装置，其特征在于：所述的海水淡化装置(108)和脱盐水装置(109)均连接有用于排出浓盐水的排出管道。

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