液化天然气罐车残气回收系统的开发研究.pdf

第 5 0 卷第 2期 2 0 1 3年 4月 化工设备与管道 P R OC E S S E Q UI P ME NT＆P I P I NG Vl01 ． 5 0 NO． 2 Apr ． 2 01 3 液化天然气罐车残气 回收系统的开发研究 邓明基，李杰，劳英杰 广东省特种设备检测院，广州5 1 0 6 5 5 摘要 液化 天然气 L NG贮存、运输需要使 用低 温压力容器 ，-wL NG罐 车、L NG贮罐 、L NG低温绝热 气瓶 等。这些特种设备在定期检验时，必须对罐体 内残余气体进行置换。利用特定的回收装置，解决天然气残余气 体直接排放对环境污染和作业安全问题，还可实现L N G罐车残余气体的有效回收利用，促进L NG罐车检验环节 的安全节能环保 ，对 于天然 气的使 用推广具有 重大意义 。 关键词 液化天然 气；低 温压 力容 器；残余气体；回收装置 中图分类号T Q 0 5 3 ． 2 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 3 2 8 1 2 0 1 3 0 2 0 0 3 9 0 0 3 天然气 比煤炭、燃油等 “ 化石燃料 ”更 清洁、 经济且价格稳定。液化天然气 L NG 便于贮存、 运输 ， 与之配套使用的低温压力容器，如 L N G罐车、L N G 贮罐、L NG低温绝热气瓶等也得到迅猛发展 】 ，这 些特种设备在定期检验时，必须对罐体内残余气体 进行置换 [ 2 】 。利用特定的回收装置，可解决作业安全 和天然气残余气体直接排放对环境的污染问题，还可 实现 L NG罐车残余气体的有效回收利用，促进 L N G 罐车检验环节的安全节能环保 ，对于天然气的使用推 广具有重大意义 【 3 ] 。 目前天然气残气处理方法有三种一是将天然 气残气直接排放至空中，据调查 ，现在国内一般的 L N G罐车罐体容积大都为 5 0 m 、罐体内残留液体约 为 0 ． 5 m 、剩余残气压力约 0 ． 4 MP a ，由此计算每台 罐车检验时排出天然气约 5 0 0 m 这是最保守 的估 算 ，甲烷是天然气的主要成分，作为一种温室气体 ， 它对大气层的影响是二氧化碳的 2 0倍左右，这势必 会造成环境污染 ，同时还会带来一些不利 于安全 的因 素 二是火炬燃烧法 ，这种方法 的安全 系数大 ，消除 了对环境的污染，在没有残液、残气回收设备的单位 还是可行的，但要求环境苛刻、操作难度大、耗时过 长 5 0 m 罐车火炬燃烧法需 2 4 h以上 且不能完全 燃烧，同时也不符合节能减排的政策要求 [ 4 - 5 ] ；三是 再液化，这种方法对连续产生的天然气残气 回收比 较适用，它不但解决了作业安全和保护环境的问题， 也满足了节能减排的政策要求，但这种方法需要一套 再液化回收装置，液化流程比较复杂，装置设备投资 比较大 J ，回收时间过长，对于 L N G罐车种这间断 式的小排量天然气残气回收没有现实意义。 1 几种残气 回收处理方法及特点 使用特定的回收装置，可以实现天然气残余气 体的有效回收利用，同时可解决作业安全问题和直 接排放对环境 的污染 【 J” 。在已有技术中，孔祥举设 计 的 “ 压力容器残气回收系统 ”【 8 结构简单 ，使用 方便，它不仅可 以安全 回收残气、残液，进行二次 利用，而且避免 了环境污染，但是该套系统 中使用 了水泵、水气分离器等装置，但这些装置在低温下 不能直接应用 。毕文捷 、马贤周等人开发的“ 密闭 式残液、 残气回收清洗装置”[ 9 结构紧凑、 设计合理、 易操作、省 时省力，安全可靠，对环境无污染，并 可综合利用，但是该套装置对 L NG罐车不适用，因 为该装置向储罐内直接注水，这对于 L NG罐车来说， 是不允许的。宋晓轩提出的“ 一种铁路罐车内油气 回收方法”[ 】 州使用常压水吸收或水循环真空泵产生 负压吸收、水制冷机组再吸收工艺，可以有效回收铁 路罐车灌装易挥发类物料时外溢的油气，使得回收成 本相对低廉，操作简单，而且克服了现有回收技术更 换吸附剂频繁，致使劳动强度变大的缺陷。但是该套 装置对有机物料的回收率仅达到 9 0 ％以上，不能保 收稿 日期 2 0 1 2 1 2 1 7 基金项 目广东省质量技术监督局科 技项 目资助 2 0 1 2 C T 0 2 。 作者 简介 邓 明基 f 1 9 6 7 -- ，男，广东乐 昌人 ，工程 师，检验师。 研究 方向 低温压力容器的检验及科研。 化工设置与管道 第 5 0 卷第 2期 证铁路罐车内油气零排放，这还会对环境造成污染， 而且也会带来一些不安全因素。 2 L N G 罐车残气回收系统 L N G罐车贮运介质为 ～ 1 6 2℃的液化天然气，定 期检验时需要对罐体 内残余天然气进行置换 ，为了 克服现有技术在处理液化天然气残气回收时的不足 和缺陷，本文提出了一种新型的残余气体回收装置， 如图 1 所示，用于 L NG罐车残余气体 的回收。中压 储气罐的设计压力为 1 ． 6 MP a ，容积为 3 0 m ；低压 储气罐的设计压力为 0 ． 8 MP a ，容积为 3 0 m ；多级 天然气压缩机的控制箱上有报警装置；单向阀的一端 与压缩机的出口相连，另一端与中压储气罐的进口相 连；经调压稳压装置调节后的天然气，压力达到锅炉 燃烧器所要求的压力送锅炉作为锅炉燃料。 L NG罐车送到检验现场后，L NG罐车内残余气 体回收主要分为以下四个步骤 1 L NG罐车 内的残气经空温式气化 ． 加热器 加热后温度高于 0℃，接着进入多级天然气压缩机加 压到压力不高于 1 ． 6 MP a ，再经过单向阀后送进中压 储气罐储存，然后所储存的天然气经调压稳压装置调 压，压力达到锅炉燃烧器所要求的压力送给锅炉作为 锅炉燃料。当压缩机的进口压力下降到 0 ． 0 5 MP a 时， 多级天然气压缩机控制箱上报警，多级天然气压缩机 联锁停机，关闭压缩机进口及有关阀门。 2 操作人员检视回收装置无异常后，打开真空 泵，由真空泵将 0 ． 0 5 MP a的剩余天然气抽出并送至低 压储气罐储存，然后所储存的天然气经调压稳压装置 调压，压力达到锅炉燃烧器所要求的压力送给锅炉作 为锅炉燃料。当真空泵的进口 压力低于 一 0 ． 0 9 MP a时， 真空泵的进口电磁阀自动关闭，抽气结束。 3 当锅炉不需要天然气作为锅炉燃料时，低 压储气罐会先存满天然气 必要时，可向低压储气罐 压人洁净循环水，以提升低压储气罐压力 ，将低压 储气罐内的天然气经多级天然气压缩机压缩，然后经 过单向阀进入到中压储气罐储存。 1 7 1 R 向锅炉供气 图 1 L NG罐车残余气体回收装置 Fi g．1 Re s i d ua l g a s r e c ove r y un i t of LNG t a n ke r 1 ． L N G罐车； 2 ．N 阀门；5 ． 空温式 一 气化加热器；7 ． 多级天然气压缩机；8 ． 单向阀；1 1 ． 中压储气罐；1 2 ． 调压稳压装置；1 4 ． 真空泵； 1 6 ． 低压储气罐；3 ，4 ，6 ，9 ，1 0 ，1 3 ，1 5 ，1 7 ，1 8 ． 阀门 4 操作人员打开 N 阀门，向L NG罐车充氮 气处理问题，并实现天然气残余气体 的充分回收利 以防止真空时空气的渗入，保证安全，达到规定压 用，且通过改变设计参数，可以满足不同条件下的残 力后，关闭 N 2 阀门，整个回收作业完成，全过程耗 余气体回收需求，真正实现经济、节能、环保，具有 时约 4 h ，罐车内残余天然气回收率达 9 9 ％，可为 1 t 巨大的经济效益和社会效益。 蒸汽量的锅炉提供约 3 h的燃料。 在上述技术基础上，通过改变中压储气罐和低 参 考 文 献 压储气罐的设计压力，可以针对不同场合需要，满足 [ 1 ]顾安忠， 鲁雪生， 汪荣JI顶 ， 等． 液 化天然 气技术 E M]． 北京 不同条件下的残余气体回收要求。 机械工业出 版社， 2 0 0 4 ． f 2 ] T S G R 0 0 0 5 --2 0 1 1 ，移动式压力容器安全技术监察规程 [ s ] ． 3 结束语 [ 3 ]王 强， 历 彦 忠， 陈 曦， 等． 液 化天 然 气冷 能 分 析 及 其回 收 利 用 [ J ] ． 流体机械 ， 2 0 0 3 ， 3 1 1 5 6 5 8 ． 本文中 L N G罐车残余气体回收装置能够充分回 4 ] 顾安忠 ，石玉美，汪剌 顷l 中国液化天然气 的发展 [ J ]． 石 收罐车内的天然气，而且在回收过程中保证了天然气 油化工技术经济， 2 0 0 4 1 1 6 ． 的纯度，可以有效地解决 L N G罐车定期检验时的残 【 5 ] 杜琳琳， 李志红， 郭慧． L N G的 利用技术及发展前景[ J ] ． 广 2 0 1 3年 4月 邓明基，等． 液化天然气罐车残气回收系统的开发研究 东化工 ， 2 0 0 5 7 3 1 3 3 ． [ 6 ] 黄志光 ， 汪荣顺 ，石玉美，等 ． 小型天然气液化装置的研制 现状与前景 [ J ] ． 低温工程 ，2 0 0 2 6 5 9 6 2 ． [ 7] 李树选 ． 汽车用压缩天然气气 瓶定 检时瓶 内残气 的综合利 用 [ J ] ． 中国特种设备安全 ，2 0 1 1 6 6 7 6 8 ． [ 8】 孔 祥 举 ．压 力 容 器 残 气 回 收 系 统 ． 中 国 ，2 0 l 1 2 0 2 8 7 4 3 3 r v ]． 2 0 1 2 0 2 ． 2 2 ． 【 9】 毕文捷 ，马贤周 ，鲍卫平 ，等 ． 密 闭式 残液、残气 回收清洗 装置 中国，2 0 0 5 2 0 0 2 1 6 2 7[ P ]．2 0 0 7 0 5 1 6 ． [ 1 0 ] 宋晓轩 ． 一种铁路罐车内油气回收方法 中国，2 0 1 0 1 0 2 4 8 0 2 0 ．2 E P ]． 2 0 1 1 - 0 1 一 O 5 ． Re s e a r c h a nd De v e l o pme n t o f Re s i dua l Ga s Re c o ve r y S ys t e m i n Li que fie d Na t u r a l Ga s Ta nke r D E NG Mi n g j i ，L I J i e ，LA O Y i n g j i e Gu a n g d o n g I n s t i t u t e o fS p e c i a l E q u ip m e n t I n s p e c t i o n ， G u a n g z h o u 5 1 0 6 5 5 ， C h i n a Ab s t r a c t Cr y o g e n i c p r e s s u r e v e s s e l s ， s u c h a s LNG t a n k c a r , LNG s t o r a g e t a n k ， LNG c ry o g e n i c i n s u l a t i o n c y l i n d e r s ， ma y b e u s e d f o r L NG s t o r a g e a n d t r a n s p o r t a t i o n ． T h e r e s i d u a l g a s i n t h e s e s p e c i a l e q u i p m e n t mu s t b e r e p l a c e d b e f o r e r e g u l a r i n s p e c t i o n ． A s p e c i fic r e c o v e ry u n i t c a n b e u s e d for s o l v i n g t h e p r o b l e m o f e n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n a n d s a f e t y i s s u e s o f t h e r e s i d u a l g a s d i s c h a r g e ． An d i n t h i s wa y , r e s i d u a l g a s i n LNG t a n k e r c o u l d b e r e c y c l e d e ffe c t i v e l y a l s o ， wh i c h wi l l p r o m o t e t h e i n s p e c t i o n o f L NG t a n k e r a n d t h e u s e o f n a t u r a l g a s ． Ke y wo r d s LNG； c ryo g e n i c p r e s s u r e v e s s e l s ； r e s i d u a l g a s ； r e c o v e ry u n i t 封 面 介 绍 苏尔寿M S D一 高效可靠的现代化设计 5ULZER MS D AP I 6 1 0 B B 3多级泵广泛应用于炼油厂、化工厂、输油管线、高压给水和 电厂等。这些工程设计之 前经过验证通过的宽型谱范围的标准水力设计和采用标准模块的机械设计确保了与客户需求的最大契合。 标准 的产 品范围可 以根据用户要 求进行 配置 ，以达到满 足用户最严格应用 的水 力和 机械性能要求。 客户化 配置 在 串联和并联运行 中控 制扬程的上升 以满 足系统 限制条件 ； 控制最佳效率点的位置以获得最佳的能量效率和性能稳定性 高吸入 比转数和低 吸入 比转数 的单 吸叶轮 ，以及用于低 N P S H a 值 的双 吸叶轮 ； 高压和低压 中间抽 头设计 用于二次工 艺流程 ； 符合 AP I 6 8 2第 2版密封标准的单端面机械、加压的和不加压的双端面机械密封以及干气密封； 最适合实际应用的球 ／ 球轴承 ，球 ／ 滑动轴承 ，滑动／ 止推轴承。 标准化的标料 A P I 6 1 0材料 等级 ； S一 6，S 一 8，A一8，D一1 ，D一2 低温材料 ； 符合 N A CE MR 1 7 5规范的在酸性环境中使用的材料 ； 非金属耐磨件 ； 应用在紧密运转间隙及低比重、低黏度、低润滑性介质操作条件下的 P E E K和石墨材料。