CN219550980U - 浮式天然气开发装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种浮式天然气开发装置，包括浮式平台、进气组件、分离组件、裂解制氢组件和连接管道；进气组件安装于浮式平台的表面，进气组件用于接收天然气；分离组件安装于浮式平台的表面，分离组件配置为能够将天然气分离获得以甲烷为主要成分的碳氢化合物混合物；裂解制氢组件安装于浮式平台的表面，裂解制氢组件配置为能够将甲烷高温裂解获得氢气；进气组件、分离组件和裂解制氢组件通过连接管道依次连通。上述方案解决了传统浮式液化天然气装置能耗高的问题，通过将天然气经过高温裂解转化为氢气，得到了清洁能源氢气和炭黑，实现了天然气开采的零碳排放的目的。

Description

浮式天然气开发装置

技术领域

本申请涉及天然气开发和应用领域，特别是涉及一种浮式天然气开发装置。

背景技术

环境保护和日益增加的能源需求促使人们在使用传统化石能源时开始考虑碳捕捉。常规地，浮式天然气开发装置将开采的天然气进行脱酸(甜化)，脱水，脱汞处理后进行液化，并将液化天然气通过液化天然气运输船运送到接受终端并进一步气化和到终端用户。

从环保和节能的角度看，这种方法有如下缺点：第一、天然气主要由甲烷组成，甲烷在常压下的液化温度约为-163℃，液化天然气的耗能较大，从而抬高了液化天然气的价格。第二、天然气如果作为燃料，将排放出二氧化碳，燃烧1吨甲烷排出的二氧化碳约2.75吨，对环境造成影响。上述阐述说明了目前浮式液化天然气装置的经济性和环保性都存在提高的可能。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种浮式天然气开发装置，旨在解决现有技术存在的浮式天然气开发装置经济成本高、环保性能差的问题。

本申请提供一种浮式天然气开发装置，包括浮式平台、进气组件、分离组件、裂解制氢组件和连接管道；所述进气组件安装于所述浮式平台的表面，所述进气组件用于接收天然气；所述分离组件安装于所述浮式平台的表面，所述分离组件配置为能够将天然气分离获得以甲烷为主要成分的碳氢化合物混合物；所述裂解制氢组件安装于所述浮式平台的表面，所述裂解制氢组件配置为能够将甲烷高温裂解获得氢气；所述进气组件、所述分离组件和所述裂解制氢组件通过所述连接管道依次连通。

浮式天然气开发装置能够在浮式平台上实现天然气高温裂解制造氢气，实现了集天然气接收，处理，分离以及制氢气的一体化，通过将天然气液化工艺利用天然气重组分液化分离替代，解决了传统浮式液化天然气装置能耗高的问题，通过将天然气经过高温裂解转化为氢气，得到了清洁能源氢气和炭黑，实现了天然气开采的零碳排放的目的，本申请所提供的浮式天然气开发装置的年工作率不小于93％，氢气产量可达到每年10万吨。

在其中一个实施例中，浮式天然气开发装置还包括固液存储组件，安装于所述浮式平台的内部，所述固液存储组件与所述分离组件、所述固液存储组件与所述裂解制氢组件通过所述连接管道连通，所述固液存储组件配置为能够存储所述分离组件和所述裂解制氢组件所产生的液体和/或固体。

在其中一个实施例中，所述固液存储组件包括凝析油存储仓，所述凝析油存储仓与所述分离组件通过所述连接管道连通，所述凝析油存储仓配置为能够存储所述分离组件所产生的凝析油。

在其中一个实施例中，所述固液存储组件包括液化石油气存储仓，所述液化石油气存储仓与所述分离组件通过所述连接管道连通，所述液化石油气存储仓配置为能够存储所述分离组件所产生的液化石油气。

在其中一个实施例中，所述固液存储组件包括炭黑存储仓，所述炭黑存储仓与所述裂解制氢组件通过所述连接管道连通，所述炭黑存储仓配置为能够存储所述裂解制氢组件所产生的炭黑。

在其中一个实施例中，所述浮式天然气开发装置还包括预处理组件，安装于所述浮式平台的表面，所述预处理组件连接于所述进气组件和所述分离组件之间，且通过所述连接管道相连通。

在其中一个实施例中，所述预处理组件包括依次连接的脱酸组件、脱水组件和脱汞组件。

在其中一个实施例中，所述浮式天然气开发装置还包括冷却供给组件，安装于所述浮式平台的表面，所述冷却供给组件与所述分离组件通过所述连接管道连接，以为所述分离组件提供冷却液。

在其中一个实施例中，所述浮式天然气开发装置还包括火炬臂，安装于所述浮式平台的表面，所述火炬臂的顶部设有燃烧火焰，所述燃烧火焰配置为能够与空气中的碳氢化合物燃烧。

在其中一个实施例中，所述浮式天然气开发装置还包括控制组件，安装于所述浮式平台的表面，所述控制组件配置为能够控制和监测所述进气组件、所述分离组件和所述裂解制氢组件。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施方式所示的浮式天然气开发装置的俯视图；

图2是图1中的浮式天然气开发装置的侧视图。

附图标记说明：

100、浮式天然气开发装置；110、浮式平台；120、进气组件；130、分离组件；140、裂解制氢组件；150、固液存储组件；151、凝析油存储仓；152、液化石油气存储仓；153、炭黑存储仓；160、预处理组件；161、脱酸组件；162、脱水组件；163、脱汞组件；170、冷却供给组件；180、火炬臂；191、控制组件；192、动力仓；193、维护组件。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施方式的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施方式的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

下面结合附图，说明本申请的较佳实施方式。

如图1和图2所示，为本申请一实施方式展示的一种浮式天然气开发装置100，包括浮式平台110、进气组件120、分离组件130、裂解制氢组件140和连接管道，进气组件120、分离组件130和裂解制氢组件140通过连接管道依次连通。

其中浮式平台110采用驳船型或者船型浮体结构。浮式平台110按照安装区域的风浪流海况条件进行设计，采用缆绳安装停靠在靠岸的码头上，水深不小于8米，或者浮式平台110安装在深海，锚泊系统可采用单点系泊或者分布式锚泊系统。发电装置可选用岸电。浮式平台110用于装载天然气制取氢气的相关设施(进气组件120、分离组件130、裂解制氢组件140等)。

进气组件120安装于浮式平台110的表面，进气组件120用于接收天然气，天然气来自气田或者管道，通过软管连接进入进气组件120。优选地，天进气组件120设置在浮式平台110的居中位置的一侧，以最大幅度减少浮式平台110在水中晃荡引起的落差，保证进气的安全。

在本实施方式中，进气组件120具有计量和三相分离的功能，三相分离的作用是将进口气中大分子的碳氢化合物(液相)和可能的杂质(固相)进行分离，保证后续工序的正常工作。如果是管道气，液相可以加热气化后作为发电机的燃料。

为了保证液化的效果，防止用于输送天然气的连接管道阻塞，天然气需要进行预处理，如图1所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，浮式天然气开发装置100还包括预处理组件160，安装于浮式平台110的表面，预处理组件160连接于进气组件120和分离组件130之间，且通过连接管道相连通。

如图1所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，预处理组件160包括依次连接的脱酸组件161、脱水组件162和脱汞组件163。

其中，在本实施方式中，从进气组件120出来的天然气先进入脱酸组件161进行脱酸处理。脱酸采用醇氨法，在脱酸填料塔中进行，吸收了酸性气体的天然气经过加热后进入脱酸填料塔循环使用，脱酸模块带有去离子水装置，用于补充醇氨溶液中加热失去的水分，保证脱酸的效果。可选地，氢气产生时温度高达700～2000℃，利用换热器将此热量用于脱酸组件161的醇氨溶液重生和脱水塔重生，达到废热利用的目的。

脱酸后的天然气(接近水饱和状态)，进入脱水组件162进行脱水处理，在本实施方式中，脱水组件162由2个脱水填料塔组成，1个用于塔吸收天然气中的水分，另1个塔则加热将水分蒸发。2个塔交替使用，实现脱水的连续进行，保证脱水的效果。

天然气中的汞具高毒性、挥发性和腐蚀性,为了防止含汞天然气给生产作业、生态环境和人身安全带来危害，且为了避免汞在天然气高温裂解中使催化剂中毒(失去活性)，脱水后的天然气进入脱汞组件163进行脱汞处理，脱汞采用的原理和脱水相似，只是采用不同的填料。

如图1所示，分离组件130安装于浮式平台110的表面，分离组件130配置为能够将天然气分离获得以甲烷为主要成分的碳氢化合物混合物。在本实施方式中，分离组件130采用重组液化分离法，经过预处理的天然气通过连接管道进入分离组件130，在冷箱中将天然气中大分子的碳氢化合物分离出来，其中大分子的碳氢化合物包括凝析油和LPG(液化石油气)，获得以甲烷和乙烷为主的气态物。在其他实施方式中，也可以采用减压相分离法，可将更多地碳氢化合物转换为氢气。

如图2所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，浮式天然气开发装置100还包括固液存储组件150，安装于浮式平台110的内部，优选地，浮式平台110的表面为甲板，进气组件120、分离组件130、裂解制氢组件140均位于浮式平台110的甲板上，固液存储组件150位于浮式平台110的甲板之下。固液存储组件150与分离组件130、固液存储组件150与裂解制氢组件140通过连接管道连通，固液存储组件150配置为能够存储分离组件130和裂解制氢组件140所产生的液体和/或固体。

如图2所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，固液存储组件150包括凝析油存储仓151，凝析油存储仓151与分离组件130通过连接管道连通，凝析油存储仓151配置为能够存储分离组件130所产生的凝析油。在如图2所示的实施方式中，凝析油存储仓151的数量为2个。可选地，凝析油存储仓151也可以作为固液存储组件150的发电机组的燃料。

如图2所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，固液存储组件150包括液化石油气存储仓152，液化石油气存储仓152与分离组件130通过连接管道连通，液化石油气存储仓152配置为能够存储分离组件130所产生的液化石油气。

优选地，凝析油存储仓151和液化石油气存储仓152中均安装有泵，用于将凝析油或液化石油气驳运至运输船或者卡车上运走。如浮式天然气制氢装置设置在沿岸附近的码头，也可以通过陆路运输车将其运走。

如图1所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，浮式天然气开发装置100还包括冷却供给组件170，安装于浮式平台110的表面，冷却供给组件170与分离组件130通过连接管道连接，以为分离组件130提供冷却液。在本实施方式中冷却液采用氨制冷剂，可以将C3以上的组分液化，进而和气态的甲烷，乙烷混合物分离，在其他实施方式中，也可以采用其他的环保制冷剂，实现冷却分离天然气的目的。在冷箱中气化的冷却液经过毛细管等焓降压后被冷却后，被冷却的冷却液经冷却剂压缩机增压后，进入分离组件130的冷箱中吸热，完成闭式循环。

如图1所示，裂解制氢组件140安装于浮式平台110的表面，裂解制氢组件140配置为能够将甲烷高温裂解获得氢气。经分离组件130的冷却分离后，大部分的气态天然气(主要由甲烷和乙烷组成)进入裂解制氢组件140，进行高温催化裂解，生成氢气和炭黑，经分离处理后，氢气增压至管道输送的压力，进入管道输送至岸上处理。

在本实施方式中，裂解制氢组件140采用流化床，双反应塔(1个工作，1个催化剂重生)，移动床，金属氧化物熔融床方式。在其他实施方式中，天然气高温裂解分离法也可以采用电加热、等离子火炬加热方式。天然气高温裂解分离法温度达到2000℃以上可不采用催化剂，在温度小于2000℃，可采用Ni(镍)基催化剂，Fe(铁)基催化剂或者碳催化剂。天然气高温裂解分离法通过天然气的再循环，天然气转换为氢气的转换率可达到97％以上。

如图2所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，固液存储组件150包括炭黑存储仓153，炭黑存储仓153与裂解制氢组件140通过连接管道连通，炭黑存储仓153配置为能够存储裂解制氢组件140所产生的炭黑。可选地，炭黑采用驳运的方式传输到专门的运输车或者运输船上运走，并作为商品出售。如浮式天然气制氢装置设置在沿岸附近的码头，也可以通过陆路运输车将其运走。

根据本申请的一些实施方式，可选地，浮式天然气开发装置100还包括火炬臂180，安装于浮式平台110的表面，火炬臂180的顶部设有燃烧火焰，燃烧火焰配置为能够与空气中的碳氢化合物燃烧，示例性地，燃烧火焰为长明灯，主要将工艺过程中排放的碳氢化合物烧掉。

如图1所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，浮式天然气开发装置100还包括控制组件191，安装于浮式平台110的表面，控制组件191配置为能够控制和监测进气组件120、分离组件130和裂解制氢组件140。进一步地，控制组件191能够用于整个浮式天然气开发装置100的集中测量，监视，报警和控制。

如图1所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，浮式天然气开发装置100还包括维护组件193，维护组件193保障浮式天然气开发装置100的日常保养和维修。示例性地，维护组件193包括备品备件吊机1个，备品备件吊放平台1个，维修间1个。用备品备件从浮式平台110外吊至主甲板上，一般的维修可尽量在维护组件193的维修间中进行，如需要专门人员和工具，则利用吊机吊至运输工具上，到制定地点维修。

可选地，维护组件193包括安全和消防系统，安全消防系统满足SOLAS(国际海上人命安全公约)的要求。

如图2所示，根据本申请的一些实施方式，可选地，浮式天然气开发装置100还包括动力仓192，用于为其他各个部件提供动力。示例性地，动力仓192中设有发电机组、氮气发生装置、压缩空气和仪表气发生装置，还可以设置有压载、消防以及舱底等必须的泵以及相关系统。优选地，发电机组采用轻质燃料油和天然气作为燃料。其中压载用于调整浮体平台的浮态。可选地，动力仓192还包括公用工程系统，包括供电系统，冷却加热系统，仪表风系统，惰性气体系统。

浮式天然气开发装置100能够在浮式平台110上实现天然气高温裂解制造氢气，实现了集天然气接收，处理，分离以及制氢气的一体化，通过将天然气液化工艺利用天然气重组分液化分离替代，解决了传统浮式液化天然气装置能耗高的问题，通过将天然气经过高温裂解转化为氢气，得到了清洁能源氢气和炭黑，实现了天然气开采的零碳排放的目的，本申请所提供的浮式天然气开发装置100的年工作率不小于93％，氢气产量可达到每年10万吨。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施方式中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种浮式天然气开发装置，其特征在于，包括：

浮式平台；

进气组件，安装于所述浮式平台的表面，所述进气组件用于接收天然气；

分离组件，安装于所述浮式平台的表面，所述分离组件配置为能够将天然气分离获得以甲烷为主要成分的碳氢化合物混合物；

裂解制氢组件，安装于所述浮式平台的表面，所述裂解制氢组件配置为能够将甲烷高温裂解获得氢气；

连接管道，所述进气组件、所述分离组件和所述裂解制氢组件通过所述连接管道依次连通。

2.根据权利要求1所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，浮式天然气开发装置还包括固液存储组件，安装于所述浮式平台的内部，所述固液存储组件与所述分离组件、所述固液存储组件与所述裂解制氢组件通过所述连接管道连通，所述固液存储组件配置为能够存储所述分离组件和所述裂解制氢组件所产生的液体和/或固体。

3.根据权利要求2所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，所述固液存储组件包括凝析油存储仓，所述凝析油存储仓与所述分离组件通过所述连接管道连通，所述凝析油存储仓配置为能够存储所述分离组件所产生的凝析油。

4.根据权利要求2所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，所述固液存储组件包括液化石油气存储仓，所述液化石油气存储仓与所述分离组件通过所述连接管道连通，所述液化石油气存储仓配置为能够存储所述分离组件所产生的液化石油气。

5.根据权利要求2所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，所述固液存储组件包括炭黑存储仓，所述炭黑存储仓与所述裂解制氢组件通过所述连接管道连通，所述炭黑存储仓配置为能够存储所述裂解制氢组件所产生的炭黑。

6.根据权利要求1所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，所述浮式天然气开发装置还包括预处理组件，安装于所述浮式平台的表面，所述预处理组件连接于所述进气组件和所述分离组件之间，且通过所述连接管道相连通。

7.根据权利要求6所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，所述预处理组件包括依次连接的脱酸组件、脱水组件和脱汞组件。

8.根据权利要求1所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，所述浮式天然气开发装置还包括冷却供给组件，安装于所述浮式平台的表面，所述冷却供给组件与所述分离组件通过所述连接管道连接，以为所述分离组件提供冷却液。

9.根据权利要求1所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，所述浮式天然气开发装置还包括火炬臂，安装于所述浮式平台的表面，所述火炬臂的顶部设有燃烧火焰，所述燃烧火焰配置为能够与空气中的碳氢化合物燃烧。

10.根据权利要求1所述的浮式天然气开发装置，其特征在于，所述浮式天然气开发装置还包括控制组件，安装于所述浮式平台的表面，所述控制组件配置为能够控制和监测所述进气组件、所述分离组件和所述裂解制氢组件。