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液化天然气液化储存系统以及LNG储罐的保冷设计

发布时间:2020-06-08
  【一】、天然气液化及储存系统
  1、液化及混合冷剂循环系统
  在混合冷剂循环技术的支持下,可满足天然气的液化要求,该技术应用中可在混合冷剂的作用下,满足天然气液化过程中的工艺优化要求,使得其工艺装置有着良好的实践应用效果。
  通过对天然气工艺要求的考虑,可在预处理系统的支持下,对水等进行针对性处理,确保它们能够达标,进而在液化区中对天然气进行进一步处理。此时,板翅式换热器、气液分离器配合作用下可形成液化区,箱体中填充珠光砂用来隔绝外界空气,保持冷量不流失。
  天然气先在预冷换热器中预冷,将温度冷却至-50℃,并在重烃分离器中除去可能存在的重烃组分,然后进入液化换热器中液化,将温度冷却至-120℃,然后经过过冷换热器过冷到-159℃。液化的冷量由多组分混合冷剂的循环量提供,混合冷剂由氮气、甲烷、乙烯、丙烷和异戊烷组成。
  入口分离器会对混合冷剂进行处理,进而在压缩机、水冷却器的作用下,使得进而到二级进口分离器中的气体和液体可达到分离的目的,且其产生的气体需要进一步压缩。液相由增压泵送至循环压缩机二级出口冷却器,与二级出口气相混合后,经水冷却器冷却后进入二级出口分离器。此时,在预冷器的预冷作用下,能够对泵流进行处理,满足天然气对冷量的实际需求。同时,通过对预冷换热器实际作用的发挥,可对来源于二级出口分离器的气相进行冷却处理,并通过对高压分离器的配合使用,能够达到对分离器中流出液体冷却处理的目的,从而为天然气液化阶段提供冷量,同时,液化段中气体的冷凝,需要在该工序实施后进一步进行过冷处理,确保天然气能够得到所需的冷量。
  膨胀后的循环气流,在冷箱板翅式换热器的预冷段、液化段和过冷段共用返流流道中复热后出冷箱,再进入压缩机入口分离器循环压缩。
  2、LNG储存系统及装车系统
  LNG自液化装置进入LNG低温储罐,进液可以通过储罐上部,也可通过储罐下部注入,或采用同时进液的方式。进液的方式根据储罐内的液体密度和温度条件而定,保证进罐LNG和储罐内的LNG能够充分混合,避免储罐内液相产生分层,防止“翻滚”现象的发生,保持低温储罐运行的稳定性和性。
  LNG储罐外置两台离心泵,泵出口设置回流管线,可将罐内的LNG经装车泵重新注入储罐内,起到循环、混合储罐内LNG的作用,减小LNG分层现象的发生。装车时经LNG泵输送至专用槽车,气相返流管线既可与储罐内气相空间相连,也可经汽化器后进入BOG压缩机,以平衡装车时槽车内的压力,提高装车速度和液相充满率。
  【二】、LNG储罐的保冷设计
  LNG储罐保冷设计的目的是满足工艺生产要求,保持和发挥生产能力,减少冷损,节约能源,防止储罐外壁表面凝露,改变工作环境。低温储罐保冷结构先要考虑储存低温液体的保冷隔热性,针对不同的存储条件,而相应采用不同的结构和保温材料。
  对于储罐顶部的保冷设计,因保冷材料覆盖在内罐吊顶之上,无需承受设备和蒸发气体的压力(仅承受保温材料自身的重量),保冷材料应具有导热系数低、密度小的特点。低温天然气储罐内罐顶上部为玻璃棉,保冷厚度为500mm,分5层铺设安装,较上面一层玻璃棉外侧带铝箔,以防止膨胀珍珠岩或其他杂质通过缝隙进入内罐。
  内外壁夹层选择膨胀珍珠岩为保冷材料,侧壁保冷因采用膨胀珍珠岩。充注低温液体的储罐降温后,内罐收缩会使得储罐侧壁上部及边缘区域填充的膨胀珍珠岩不足,而低温储罐在预冷后无法二次充填膨胀珍珠岩。为防止湿空气进入,采用在储罐内罐的外壁增加一层弹性保温玻璃纤维毡的方法,可避免珍珠岩的二次填充,并减小珍珠岩对内罐壁的压力。
  液化天然气储罐底部保冷材料和保冷结构设计,不但要保证将储罐的冷损降至较小,而且保冷材料抗压强度还要能承受内罐、低温液体的总重量和气相压力。在20000m³低温储罐设计和建造中,根据储罐底部各个部位承受的压力不同及较大限度降低冷损失率的原则,将底部隔热保温结构分成承压圈和中心环两部分,并采用不同的保冷材料。承压圈是承受内罐重量的主要构件,对其强度要求相对较高,因此采用混凝土与玻璃砖的复合结构作为承压圈保冷材料。对于底部中心部分,单独使用玻璃砖即可满足其强度及保冷的设计要求。