CN213872223U - 一种船用闪蒸天然气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种船用闪蒸天然气处理装置包括闪蒸天然气液化系统、天然气供气系统和乙烯制冷系统；闪蒸天然气液化系统用于将闪蒸天然气转化为液态天然气；天然气供气系统用于保持乙烯制冷系统工作状态并为发动机提供能源；乙烯制冷系统用于为高压天然气降温转化成液态天然气提供冷量。本实用新型中将LNG液货舱中闪蒸出来的气态天然气液化成液态天然气,工艺流程充分利用闪蒸天然气自身蕴含的冷量，同时兼顾发动机、发电机的燃料供气系统中LNG的冷量，该工艺流程适用于小流量闪蒸天然气液化，可以连续或非连续运行，具有高效、灵活、简便、低成本，自动化程度高，操作难度低，启动速度快的优点。

Description

一种船用闪蒸天然气处理装置

技术领域

本实用新型涉及闪蒸天然气处理技术领域，尤其涉及一种船用闪蒸天然气处理装置。

背景技术

近年来，LNG开采、净化、液化、储存技术应用方面快速发展，同时， LNG运输船技术创新发展相对缓慢，导致LNG运输船闪蒸天然气量受技术水平限制，LNG在储存容器内以一定速率上以一个近似恒定比例不断蒸发，受航程航速影响，闪蒸天然气积少成多，成为运输船不能不考虑的问题，它的处理工艺与LNG运输船技术含量、经济效益密切相关。闪蒸天然气也给LNG运输船带来了较大的安全隐患，对LNG储存和运输过程中产生的闪蒸天然气进行有效处理，保证LNG高效、安全地储存和运输。开发一种适用于LNG运输船小型、高效闪蒸天然气处理技术势在必行，也是目前众多船舶行业技术人员研究开发的目标。这对实现LNG运输船LNG的高效安全、零蒸发储存、运输均具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型提供了本实用新型提出了综合进行冷量管理，充分利用闪蒸天然气自身蕴含的冷量，结合乙烯制冷完成闪蒸天然气液化回收的船用闪蒸天然气处理装置。

具体而言本实用新型提供了一种船用闪蒸天然气处理装置，其特征在于，所述处理装置包括闪蒸天然气液化系统、天然气供气系统、乙烯制冷系统和闪蒸天然气过量排放系统；

所述闪蒸天然气液化系统包括LNG液货舱、第一冷量回收装置、CNG 初冷器、CNG预冷器、CNG冷凝器、NG压缩机；

所述LNG液货舱、第一冷量回收装置、CNG初冷器、CNG升温器和 NG压缩机依次连接，用于将闪蒸天然气升温并进行压缩生成高压天然气；

所述NG压缩机、CNG初冷器、CNG预冷器、CNG冷凝器和LNG液货舱依次连接，用于将所述高压天然气降温生成液态天然气并存储；

所述天然气供气系统包括LNG低温泵、第二冷量回收装置、LNG汽化器、NG升温器、CNG缓冲罐、发动机和发电机；

所述LNG低温泵与所述LNG液货舱连接，所述LNG低温泵、第二冷量回收装置、LNG汽化器、NG升温器和CNG缓冲罐依次连接，所述CNG 缓冲罐分别连接所述发动机和发电机；

所述乙烯制冷系统包括乙烯自冷器、冷冻机、水冷器、乙烯储液罐和乙烯压缩机；

所述乙烯压缩机、水冷器、冷冻机、第一冷量回收装置、第二冷量回收装置、乙烯自冷器和乙烯储液罐依次连接，用于生成并存储液态乙烯；所述乙烯储液罐与所述CNG冷凝器连接，所述液态乙烯在所述CNG冷凝器内蒸发，并为所述高压天然气液化提供冷量；所述CNG冷凝器与所述乙烯压缩机连接，用于将蒸发的乙烯气体回收进行循环；

所述闪蒸天然气过量排放系统包括氧化排放装置，所述氧化排放装置与所述CNG升温器输出端连接。

更进一步地，所述LNG汽化器依次与所述CNG预冷器、CNG冷凝器、乙烯储液罐和所述NG升温器连接；用于为所述CNG预冷器、CNG冷凝器和乙烯储液罐保持低温。

更进一步地，所述乙烯储液罐与所述乙烯自冷器连接，所述乙烯储液罐内液态乙烯为所述乙烯自冷器内气态乙烯液化提供冷量。

更进一步地，所述闪蒸天然气液化系统包括气液分离器；

所述气液分离器与所述CNG冷凝器连接；所述气液分离器用于将所述 CNG冷凝器产生的所述液态天然气和未液化的天然气分离；

所述气液分离器与所述CNG预冷器连接，用于通过所述未液化的天然气为所述CNG预冷器提供冷量。

更进一步地，所述CNG预冷器分别与所述LNG液货舱和第一冷量回收装置连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型将LNG液货舱中闪蒸出来的气态天然气液化成液态天然气，充分利用闪蒸天然气自身蕴含的冷量，同时兼顾发动机、发电机的燃料供气；本实用新型的处理装置适用于小流量闪蒸天然气液化，能够进行连续或非连续运行，具有高效、灵活、简便、低成本，自动化程度高，操作难度低，启动速度快的优点。

本实用新型能够充分回收低温介质冷量，并将冷量转移到CNG冷凝器内释放，具有优秀的节能特性。

本实用新型通过燃料供气系统的LNG冷量、冷冻机和乙烯自冷器制冷维持乙烯系统待机低温工况，减少电能消耗，保证天然气冷凝液化能够快速启动，乙烯制冷系统处于工作或预备状态，克服乙烯制冷系统开机慢，制冷剂乙烯消耗大的问题。

本实用新型采用常温压缩闪蒸天然气，减低对低温压缩机依赖，降低制造成本。

本实用新型闪蒸天然气来源清洁，不需要常规净化单元设备，流程简单易操作。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种船用闪蒸天然气处理装置的结构示意图。

其中，2-LNG液货舱、3-第一冷量回收装置、4-CNG初冷器、5-CNG 预冷器、6-乙烯自冷器、7-冷冻机、8-水冷器、9-乙烯储液罐、10-乙烯压缩机、12-CNG冷凝器、13-气液分离器、14-再沸器、16-氧化排放装置、17- 发动机、18-发电机、19-NG升温器、20-CNG缓冲罐、22-NG压缩机、24-CNG 升温器、26-LNG汽化器、27-第二冷量回收装置、28-LNG低温泵。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

如附图1所示，本实用新型提供一种船用闪蒸天然气处理装置包括闪蒸天然气液化系统、天然气供气系统、乙烯制冷系统和闪蒸天然气过量排放系统。

其中，闪蒸天然气液化系统用于将闪蒸天然气再次液化为LNG，包括 LNG液货舱2、第一冷量回收装置3、CNG初冷器4、CNG预冷器5、CNG 冷凝器12、气液分离器13、再沸器14、NG压缩机22和CNG升温器24。

LNG液货舱2用于存储闪蒸天然气及液态天然气。

第一冷量回收装置3用于为离开LNG液货舱2的闪蒸天然气升温；第一冷量回收装置3包括第一冷量回收通道一和第一冷量回收通道二，第一冷量回收通道一与LNG液货舱2相连，通入低温的闪蒸天然气；第一冷量回收通道二通过乙烯，将乙烯的热量传递至低温的的闪蒸天然气，从而使乙烯降温，并使闪蒸天然气升温。

CNG初冷器4用于为低温闪蒸天然气继续升温，CNG初冷器4包括初冷器通道一和初冷器通道二，初冷器通道一与第一冷量回收通道一连接，通入低温闪蒸天然气；初冷器通道二通入压缩后的闪蒸天然气，通过压缩后的闪蒸天然气使低温闪蒸天然气升温，并使压缩后的闪蒸天然气降温。

CNG升温器24与CNG初冷器4的第一冷量回收通道一连接，通过水作为导热介质提高闪蒸天然气温度。

NG压缩机22用于压缩闪蒸天然气，NG压缩机22输入端与CNG升温器24连接；NG压缩机22输出端与CNG初冷器4的初冷器通道二连接，输出高压闪蒸天然气。

CNG预冷器5用于为高压闪蒸天然气初步降温，CNG预冷器5包括预冷器通道一和预冷器通道二，预冷器通道一与初冷器通道二连接，通入高压闪蒸天然气；预冷器通道二通入经过冷却的闪蒸天然气，为高压闪蒸天然气降温。

再沸器14用于蒸发杂质气体，再沸器14输入端与预冷器通道一连接，输出端连接CNG冷凝器12。

CNG冷凝器12用于通过将液态乙烯气化，吸收高压闪蒸天然气的热量，使高压闪蒸天然气达到液化温度。

气液分离器13与CNG冷凝器12连接，用于分离液态天然气和气态闪蒸天然气；气液分离器13液态输出端与LNG液货舱2连接；气液分离器 13气态输出端与CNG预冷器5的预冷器通道二连接。

CNG预冷器5的预冷器通道二输出的天然气温度如果过低，则通入 LNG液舱2中，用冷量来增加LNG液舱2的液态天然气过冷度，如果输出的天然气温度达不到要求，则回到第一冷量回收装置3的第一冷量回收通道一再次进行液化。

具体的，闪蒸天然气经过冷量回收装置一3、CNG初冷器4和CNG升温器24进行升温，待闪蒸天然气温度达到适合压缩机工作的温度后进入 NG压缩机22，压缩后的天然气一部分直接供发动机17或发电机18使用，其他天然气接着压缩，再流过初冷器4、预冷器5和再沸器14进行降温，在部位CNG冷凝器12处液化；未液化的压缩天然气经过节流降温依次为 CNG冷凝器12、预冷器5提供冷量，若天然气温度低于阈值，会通入LNG 液舱2中，用冷量来增加LNG液舱2的液态天然气过冷度，若天然气温度未低于阈值，则回到第一冷量回收装置3，回到流程中循环；在CNG冷凝器12中的天然气变成液态、经汽液分离、再沸器14流入LNG液货舱2。

天然气供气系统包括LNG低温泵28、第二冷量回收装置27、LNG汽化器26、NG升温器19、CNG缓冲罐20、发动机17和发电机18。

LNG低温泵28与LNG液舱2连接，用于从LNG液舱2获取液态天然气。

第二冷量回收装置27用于为离开LNG液货舱2的液态天然气升温；第二冷量回收装置27包括第二冷量回收通道一和第二冷量回收通道二，第二冷量回收通道一与LNG低温泵28相连，通入液态天然气；第二冷量回收通道二通过乙烯，将乙烯的热量传递至低温的液态天然气，从而使乙烯降温，并使液态天然气升温。

LNG汽化器26与第二冷量回收装置27的第二冷量回收通道一连接，用于使液态天然气汽化为天然气。

NG升温器19与LNG汽化器26连接，通过水作为导热介质提高天然气温度。

CNG缓冲罐20输入端与NG升温器19连接，用于缓冲天然气的气流，保持压力稳定；CNG缓冲罐20输出端与发动机17和发电机18连接，为发动机17和发电机18提供天然气作为燃料。

具体的，液态天然气经过低温泵28升压进入燃料供应管道，依次流经第二冷量回收装置27、LNG汽化器26进行汽化。液态天然气汽化后的天然气进入CNG升温器19，再进入CNG缓冲罐20稳压，最后供发动机17 或发电机18使用。

天然气供气系统还具有乙烯制冷保持超低温的功能，当闪蒸天然气液化系统尚未工作时，充分利用液态天然气汽化生成低温天然气的冷能，保持乙烯制冷系统维持在超低温状态。

液态天然气经过LNG汽化器26汽化后依次流经CNG预冷器5、再沸器14、CNG冷凝器12和乙烯储液罐9，为上述装置提供冷量，保持乙烯制冷系统维持在低温状态后，进入NG升温器19，温度升高后通入CNG缓冲罐20稳压，供发动机17或发电机18使用。

乙烯制冷系统包括乙烯自冷器6、冷冻机7、水冷器8、乙烯储液罐9 和乙烯压缩机10。

乙烯压缩机10与CNG冷凝器12连接，将CNG冷凝器12输出气化后的乙烯进行压缩。

水冷器8与乙烯压缩机10连接，将压缩后的乙烯通过冷水进行初步冷却。

冷冻机7与水冷器8连接，冷冻机7通过氟利昂对压缩后的乙烯进行进一步降温。冷冻机7输出端依次连接第一冷量回收装置3和第二冷量回收装置27，通过第一冷量回收装置3和第二冷量回收装置27内流经的闪蒸天然气和液态天然气使压缩后的乙烯再进一步降温。

乙烯自冷器6包括乙烯自冷器通道一和乙烯自冷器通道二；乙烯自冷器通道一分别与第二冷量回收装置27和乙烯储液罐9连接，用于将压缩后的乙烯液化，并送入乙烯储液罐9；乙烯自冷器通道二分别与乙烯储液罐9 和乙烯压缩机10连接，乙烯储液罐9内部分乙烯蒸发为压缩后的乙烯液化提供冷量，并将蒸发后的乙烯输入乙烯压缩机10。

乙烯储液罐9与乙烯自冷器6连接，用于存储液化后的乙烯，将液化后的乙烯输入CNG冷凝器12进行蒸发，为天然气液化提供冷量，并将蒸发后的乙烯输入乙烯压缩机10。

具体的，乙烯压缩机10将乙烯压缩，然后依次经过水冷器8和冷冻机 7对压缩后的乙烯进行降温，并经过第一冷量回收装置3和第二冷量回收装置27，使乙烯分别与闪蒸天然气、燃料液态天然气换热而降低温度，在乙烯自冷器6冷却液化气态乙烯为液态，然后进入乙烯储液罐9，乙烯储液罐9出来一部份在乙烯自冷器6壳程蒸发用于气态乙烯的液化，其余液态乙烯在CNG冷凝器12管程蒸发，为天然气液化提供冷量。

闪蒸天然气过量排放系统包括氧化排放装置16，氧化排放装置16与 CNG升温器24输出端连接，用于将过量无法处理的闪蒸天然气进行氧化处理并排放，现实无污染排放。

具体的，LNG液货舱2内超出闪蒸天然气液化系统和供天然气供气系统的过量闪蒸天然气经过第一冷量回收装置3、CNG初冷器4进行冷量利用，然后经过氧化排放装置16反应排放至大气。

闪蒸天然气是本实用新型中闪蒸天然气处理装置的主要处理对象，该处理装置是将LNG液货舱中闪蒸出来的气态天然气液化成液态天然气，处理装置充分利用闪蒸天然气自身蕴含的冷量，同时兼顾发动机17、发电机 18的燃料供应，以及供气系统中LNG的冷量，该处理装置适用于小流量闪蒸天然气液化，可以连续或非连续运行，具有高效、灵活、简便、低成本，自动化程度高，操作难度低，启动速度快的特点。

本实用新型中闪蒸天然气处理装置是综合进行冷量管理，充分利用闪蒸天然气自身蕴含的冷量，结合乙烯制冷完成闪蒸天然气液化回收，过程中乙烯制冷采用自冷工艺，使更低温度的乙烯进入乙烯储液罐9，在CNG 冷凝器12里蒸发获得更低超低温，更有利于闪蒸天然气液化。利用燃料供气系统的LNG冷量维持乙烯系统待机低温工况；没有冷量利用时，也可运行冷冻机和乙烯自冷器制冷维持乙烯系统待机低温工况。闪蒸天然气进行换热升到常温，配置降温器、缓冲罐，使用常温压缩机进行压缩，提高闪蒸天然气的压力。

虽然本实用新型已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (5)

1.一种船用闪蒸天然气处理装置，其特征在于，所述处理装置包括闪蒸天然气液化系统、天然气供气系统、乙烯制冷系统和闪蒸天然气过量排放系统；

所述闪蒸天然气液化系统包括LNG液货舱(2)、第一冷量回收装置(3)、CNG初冷器(4)、CNG预冷器(5)、CNG冷凝器(12)、NG压缩机(22)；

所述LNG液货舱(2)、第一冷量回收装置(3)、CNG初冷器(4)、CNG升温器(24)和NG压缩机(22)依次连接，用于将闪蒸天然气升温并进行压缩生成高压天然气；

所述NG压缩机(22)、CNG初冷器(4)、CNG预冷器(5)、CNG冷凝器(12)和LNG液货舱(2)依次连接，用于将所述高压天然气降温生成液态天然气并存储；

所述天然气供气系统包括LNG低温泵(28)、第二冷量回收装置(27)、LNG汽化器(26)、NG升温器(19)、CNG缓冲罐(20)、发动机(17)和发电机(18)；

所述LNG低温泵(28)与所述LNG液货舱(2)连接，所述LNG低温泵(28)、第二冷量回收装置(27)、LNG汽化器(26)、NG升温器(19)和CNG缓冲罐(20)依次连接，所述CNG缓冲罐(20)分别连接所述发动机(17)和发电机(18)；

所述乙烯制冷系统包括乙烯自冷器(6)、冷冻机(7)、水冷器(8)、乙烯储液罐(9)和乙烯压缩机(10)；

所述乙烯压缩机(10)、水冷器(8)、冷冻机(7)、第一冷量回收装置(3)、第二冷量回收装置(27)、乙烯自冷器(6)和乙烯储液罐(9)依次连接，用于生成并存储液态乙烯；所述乙烯储液罐(9)与所述CNG冷凝器(12)连接，所述液态乙烯在所述CNG冷凝器(12)内蒸发，并为所述高压天然气液化提供冷量；所述CNG冷凝器(12)与所述乙烯压缩机(10)连接，用于将蒸发的乙烯气体回收进行循环；

所述闪蒸天然气过量排放系统包括氧化排放装置(16)，所述氧化排放装置(16)与所述CNG升温器(24)输出端连接。

2.根据权利要求1所述处理装置，其特征在于，所述LNG汽化器(26)依次与所述CNG预冷器(5)、CNG冷凝器(12)、乙烯储液罐(9)和所述NG升温器(19)连接；用于为所述CNG预冷器(5)、CNG冷凝器(12)和乙烯储液罐(9)保持低温。

3.根据权利要求1所述处理装置，其特征在于，所述乙烯储液罐(9)与所述乙烯自冷器(6)连接，所述乙烯储液罐(9)内液态乙烯为所述乙烯自冷器(6)内气态乙烯液化提供冷量。

4.根据权利要求1所述处理装置，其特征在于，所述闪蒸天然气液化系统包括气液分离器(13)；

所述气液分离器(13)与所述CNG冷凝器(12)连接；所述气液分离器(13)用于将所述CNG冷凝器(12)产生的所述液态天然气和未液化的天然气分离；

所述气液分离器(13)与所述CNG预冷器(5)连接，用于通过所述未液化的天然气为所述CNG预冷器(5)提供冷量。

5.根据权利要求4所述处理装置，其特征在于，所述CNG预冷器(5)分别与所述LNG液货舱(2)和第一冷量回收装置(3)连接。

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