一种液氮液化天然气的系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种液氮液化天然气的系统及其方法。它包括第一储罐、第一汽化器、第一阀、第三阀、主换热器、第七阀、第四阀、第二储罐、第二阀、第二汽化器、第五阀、第六阀、第三储罐；第一储罐第一出液口经第一阀、第一汽化器与第一储罐气体入口相连，第一储罐第二出液口经第三阀与主换热器相连，第二储罐出液口经第二阀、第二汽化器与第二储罐气体入口相连，第二储罐气体出口经主换热器、第四阀、第六阀与第三储罐相连，第二储罐气体出口与第七阀相连，第二储罐输液管与第五阀相连，同时与第四阀和第六阀的连接管相连。本发明用液氮换取液化天然气，并避免了蒸发气排放的浪费与污染。
【专利说明】一种液氮液化天然气的系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源领域，尤其涉及一种液氮液化天然气的系统及其方法。
【背景技术】
[0002]天然气是目前全世界增长速度最快的一种能源，其发展趋势迅速，将逐步替代石油能源。常规情况下，天然气密度小，体积大，不易运输储存。目前的运输储存方式主要为压缩天然气和液化天然气。相比于压缩天然气，液化天然气可以达到更高的储能密度，体积更小，储存效率更高。随着液化天然气在世界产能增加，需求和应用增大，液化天然气储罐的需求也相应增大。
[0003]对液化天然气储罐而言，漏热难以完全杜绝，致使储罐内的液体天然气又重新蒸发，储罐内的压力逐步上升，进而逼近容器强度极限并危及安全。现有的处理方式为将蒸发气直接排至大气中，以降低储罐的压力。这种做法既浪费了高质量的天然气能源，还有潜在的安全隐患。液氮是空气分离流程的副产品。由于空气分离的主要目的为获取纯氧，液氮作为副产品价格较为低廉，同时又具备较低温度，可以为天然气的液化提供廉价的冷量，因而成为液化天然气冷量提供的优良介质。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术流程的不足，提供一种液氮液化天然气的系统及其方法。
[0005]一种液氮液化天然气的系统，包括第一储罐、第一汽化器、第一阀、第三阀、主换热器、第三储罐、第七阀、第四阀、第二储罐、第二阀、第二汽化器、第五阀、第六阀；第一储罐第一出液口经第一阀、第一汽化器与第一储罐气体入口相连，第一储罐第二出液口经第三阀与主换热器相连，第二储罐出液口经第二阀、第二汽化器与第二储罐气体入口相连，第二储罐气体出口经主换热器、第四阀、第六阀与第三储罐相连，第二储罐气体出口与第七阀相连，第二储罐输液管与第五阀相连，同时与第四阀和第六阀的连接管相连。
[0006]所述液氮液化天然气的系统，还包括复温换热器、消声器；所述主换热器、复温换热器与消声器依次相连。
[0007]所述液氮液化天然气的系统，还包括制冷机、第八阀、第四储罐、第九阀、第十阀、第三汽化器；所述主换热器、制冷机、第八阀、第四储罐、第九阀与所述第一储罐液体入口依次相连，第四储罐出液口经第十阀、第三汽化器与第四储罐气体入口相连。
[0008]一种液氮液化天然气方法，包括如下步骤:
1)冷凝第二储罐的气体时，第一阀、第三阀打开，第二阀、第四阀、第五阀、第六阀、第七阀关闭；第一储罐的液体通过第一阀流入第一汽化器蒸发为气体，流入第一储罐的气体区域，使得第一储罐内的压力增加；第一储罐的液体受压从第三阀流出，进入主换热器换热后排出；第二储罐内的气体进入主换热器，换热后冷凝为液体流回第二储罐；
2)冷凝第三储罐的气体时，第一阀、第三阀、第四阀、第六阀打开，第二阀、第五阀、第七阀关闭；第一储罐的液体通过第一阀流入第一汽化器蒸发为气体，流入第一储罐的气体区域，使得第一储罐内的压力增加；第一储罐的液体受压从第三阀流出，进入主换热器换热后排出；第三储罐内的气体经第六阀、第四阀进入主换热器，换热后冷凝为液体，流入第二储鍾；
3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀、第三阀、第四阀、第五阀、第七阀关闭，第二阀、第六阀打开；第二储罐内的液体通过第二阀进入第二汽化器变成气体再流入第二储罐，使得第二储罐内的压力上升；第二储罐内的液体受压经第六阀流入第三储罐。
[0009]一种液氮液化天然气方法，包括如下步骤:
1)冷凝第二储罐的气体时，第一阀、第三阀打开，第二阀、第四阀、第五阀、第六阀、第七阀关闭；第一储罐的液体通过第一阀流入第一汽化器蒸发为气体，流入第一储罐的气体区域，使得第一储罐内的压力增加；第一储罐的液体受压从第三阀流出，进入主换热器换热后经复温换热器、消声器排出；第二储罐内的气体进入主换热器，换热后冷凝为液体流回第二储鍾；
2)冷凝第三储罐的气体时，第一阀、第三阀、第四阀、第六阀打开，第二阀、第五阀、第七阀关闭；第一储罐的液体通过第一阀流入第一汽化器蒸发为气体，流入第一储罐的气体区域，使得第一储罐内的压力增加；第一储罐的液体受压从第三阀流出，进入主换热器换热，再依次通过复温换热器、消声器排出；第三储罐内的气体经第六阀、第四阀进入主换热器，换热后冷凝为液体，流入第二储罐；
3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀、第三阀、第四阀、第五阀、第七阀关闭，第二阀、第六阀打开；第二储罐内的液体通过第二阀进入第二汽化器变成气体再流入第二储罐，使得第二储罐内的压力上升；第二储罐内的液体受压经第六阀流入第三储罐。
[0010]一种液氮液化天然气方法，包括如下步骤:
1)冷凝第二储罐的气体时，第一阀、第三阀、第八阀打开，第二阀、第四阀、第五阀、第六阀、第七阀、第九阀、第十阀关闭；第一储罐的液体通过第一阀流入第一汽化器蒸发为气体，流入第一储罐的气体区域，使得第一储罐内的压力增加；第一储罐的液体受压从第三阀流出，进入主换热器换热后由制冷机冷却，经第八阀流入第四储罐；第二储罐内的气体进入主换热器，换热后冷凝为液体流回第二储罐；
2)冷凝第三储罐的气体时，第一阀、第三阀、第四阀、第六阀、第八阀打开，第二阀、第五阀、第七阀、第九阀、第十阀关闭；第一储罐的液体通过第一阀流入第一汽化器蒸发为气体，流入第一储罐的气体区域，使得第一储罐内的压力增加；第一储罐的液体受压从第三阀流出，进入主换热器换热后由制冷机冷却，经第八阀流入第四储罐；第三储罐内的气体经第六阀、第四阀进入主换热器，换热后冷凝为液体，流入第二储罐；
3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀、第三阀、第四阀、第五阀、第七阀关闭，第二阀、第六阀打开；第二储罐内的液体通过第二阀进入第二汽化器变成气体再流入第二储罐，使得第二储罐内的压力上升；第二储罐内的液体受压经第六阀流入第三储罐；
4)液氮回流工况时，第一阀、第三阀、第八阀关闭，第九阀、第十阀打开；第四储罐内的液体通过第十阀进入第三汽化器变成气体再流入第四储罐，使得第四储罐内的压力上升；第四储罐内的液体受压经第九阀流入第一储罐。
[0011]本发明用于液化回收天然气储罐中的蒸发气，利用较为廉价液氮换取了高质量能源天然气，同时避免了蒸发气直接排放的能源浪费与环境污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为液氮液化天然气系统结构示意图；
图2为带复温换热器和消声器的液氮液化天然气系统结构示意图；
图3为制冷机回收液氮的液氮液化天然气的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，一种液氮液化天然气的系统，包括第一储罐1、第一汽化器2、第一阀
3、第三阀4、主换热器5、第三储罐6、第七阀7、第四阀8、第二储罐9、第二阀10、第二汽化器11、第五阀12、第六阀13 ；第一储罐1第一出液口经第一阀3、第一汽化器2与第一储罐1气体入口相连，第一储罐1第二出液口经第三阀4与主换热器5相连，第二储罐9出液口经第二阀10、第二汽化器11与第二储罐9气体入口相连，第二储罐9气体出口经主换热器5、第四阀8、第六阀13与第三储罐6相连，第二储罐9气体出口与第七阀7相连，第二储罐9输液管与第五阀12相连，同时与第四阀8和第六阀13的连接管相连。
[0014]一种液氮液化天然气方法，包括如下步骤:
1)冷凝第二储罐9的气体时，第一阀3、第三阀4打开，第二阀10、第四阀8、第五阀12、第六阀13、第七阀7关闭；第一储罐1的液体通过第一阀3流入第一汽化器2蒸发为气体，流入第一储罐1的气体区域，使得第一储罐1内的压力增加；第一储罐1的液体受压从第三阀4流出，进入主换热器5换热后排出；第二储罐9内的气体进入主换热器5，换热后冷凝为液体流回第二储罐9 ；
2)冷凝第三储罐6的气体时，第一阀3、第三阀4、第四阀8、第六阀13打开，第二阀10、第五阀12、第七阀7关闭；第一储罐1的液体通过第一阀3流入第一汽化器2蒸发为气体，流入第一储罐1的气体区域，使得第一储罐1内的压力增加；第一储罐1的液体受压从第三阀4流出，进入主换热器5换热后排出；第三储罐6内的气体经第六阀13、第四阀8进入主换热器5，换热后冷凝为液体，流入第二储罐9 ；
3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀3、第三阀4、第四阀8、第五阀12、第七阀7关闭，第二阀10、第六阀13打开；第二储罐9内的液体通过第二阀10进入第二汽化器11变成气体再流入第二储罐9，使得第二储罐9内的压力上升；第二储罐9内的液体受压经第六阀13流入第三储罐6。
[0015]如图2所示，一种液氮液化天然气的系统，还包括复温换热器14、消声器15 ；所述主换热器5、复温换热器14与消声器15依次相连。
[0016]一种液氮液化天然气方法，包括如下步骤:
1)冷凝第二储罐9的气体时，第一阀3、第三阀4打开，第二阀10、第四阀8、第五阀12、第六阀13、第七阀7关闭；第一储罐1的液体通过第一阀3流入第一汽化器2蒸发为气体，流入第一储罐1的气体区域，使得第一储罐1内的压力增加；第一储罐1的液体受压从第三阀4流出，进入主换热器5换热后经复温换热器14、消声器15排出；第二储罐9内的气体进入主换热器5，换热后冷凝为液体流回第二储罐9 ；
2)冷凝第三储罐6的气体时，第一阀3、第三阀4、第四阀8、第六阀13打开，第二阀10、第五阀12、第七阀7关闭；第一储罐1的液体通过第一阀3流入第一汽化器2蒸发为气体，流入第一储罐1的气体区域，使得第一储罐1内的压力增加；第一储罐1的液体受压从第三阀4流出，进入主换热器5换热，再依次通过复温换热器14、消声器15排出；第三储罐6内的气体经第六阀13、第四阀8进入主换热器5，换热后冷凝为液体，流入第二储罐9 ；
3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀3、第三阀4、第四阀8、第五阀12、第七阀7关闭，第二阀10、第六阀13打开；第二储罐9内的液体通过第二阀10进入第二汽化器11变成气体再流入第二储罐9，使得第二储罐9内的压力上升；第二储罐9内的液体受压经第六阀13流入第三储罐6。
[0017]如图3所示，一种液氮液化天然气的系统，还包括制冷机16、第八阀17、第四储罐18、第九阀19、第十阀20、第三汽化器21 ；所述主换热器5、制冷机16、第八阀17、第四储罐18、第九阀19与所述第一储罐1液体入口依次相连，第四储罐18出液口经第十阀20、第三汽化器21与第四储罐18气体入口相连。
[0018]一种液氮液化天然气方法，包括如下步骤:
1)冷凝第二储罐9的气体时，第一阀3、第三阀4、第八阀17打开，第二阀10、第四阀8、第五阀12、第六阀13、第七阀7、第九阀19、第十阀20关闭；第一储罐1的液体通过第一阀3流入第一汽化器2蒸发为气体，流入第一储罐1的气体区域，使得第一储罐1内的压力增加；第一储罐1的液体受压从第三阀4流出，进入主换热器5换热后由制冷机16冷却，经第八阀17流入第四储罐18 ；第二储罐9内的气体进入主换热器5，换热后冷凝为液体流回弟~^诸鍾9 ；
2)冷凝第三储罐6的气体时，第一阀3、第三阀4、第四阀8、第六阀13、第八阀17打开，第二阀10、第五阀12、第七阀7、第九阀19、第十阀20关闭；第一储罐1的液体通过第一阀3流入第一汽化器2蒸发为气体，流入第一储罐1的气体区域，使得第一储罐1内的压力增加；第一储罐1的液体受压从第三阀4流出，进入主换热器5换热后由制冷机16冷却，经第八阀17流入第四储罐18 ；第三储罐6内的气体经第六阀13、第四阀8进入主换热器5，换热后冷凝为液体，流入第二储罐9 ；
3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀3、第三阀4、第四阀8、第五阀12、第七阀7关闭，第二阀10、第六阀13打开；第二储罐9内的液体通过第二阀10进入第二汽化器11变成气体再流入第二储罐9，使得第二储罐9内的压力上升；第二储罐9内的液体受压经第六阀13流入第三储罐6 ；
4)液氮回流工况时，第一阀3、第三阀4、第八阀17关闭，第九阀19、第十阀20打开；第四储罐18内的液体通过第十阀20进入第三汽化器21变成气体再流入第四储罐18，使得第四储罐18内的压力上升；第四储罐18内的液体受压经第九阀19流入第一储罐1。
【权利要求】
1.一种液氮液化天然气的系统，其特征在于包括第一储罐(I)、第一汽化器(2)、第一阀(3)、第三阀(4)、主换热器(5)、第三储罐(6)、第七阀(7)、第四阀(8)、第二储罐(9)、第二阀(10)、第二汽化器(11)、第五阀(12)、第六阀(13);第一储罐(I)第一出液口经第一阀(3)、第一汽化器(2)与第一储罐(I)气体入口相连，第一储罐(I)第二出液口经第三阀(4)与主换热器(5)相连，第二储罐(9)出液口经第二阀(10)、第二汽化器(11)与第二储罐(9)气体入口相连，第二储罐(9)气体出口经主换热器(5)、第四阀(8)、第六阀(13)与第三储罐(6)相连，第二储罐(9)气体出口与第七阀(7)相连，第二储罐(9)输液管与第五阀(12)相连，同时与第四阀(8)和第六阀(13)的连接管相连。
2.根据权利要求1所述的一种液氮液化天然气的系统，其特征在于还包括复温换热器(14)、消声器(15);所述主换热器(5)、复温换热器(14)与消声器(15)依次相连。
3.根据权利要求1所述的一种液氮液化天然气的系统，其特征在于还包括制冷机(16)、第八阀(17)、第四储罐(18)、第九阀(19)、第十阀(20)、第三汽化器(21);所述主换热器(5)、制冷机(16)、第八阀(17)、第四储罐(18)、第九阀(19)与所述第一储罐(I)液体入口依次相连，第四储罐(18)出液口经第十阀(20)、第三汽化器(21)与第四储罐(18)气体入口相连。
4.一种使用权利要求1所述系统的液氮液化天然气方法，其特征在于包括如下步骤: 1)冷凝第二储罐(9)的气体时，第一阀(3)、第三阀(4)打开，第二阀(10)、第四阀(8)、第五阀(12)、第六阀(13)、第七阀(7)关闭；第一储罐(I)的液体通过第一阀(3)流入第一汽化器(2)蒸发为气体，流入第一储罐(I)的气体区域，使得第一储罐(I)内的压力增加；第一储罐(I)的液体受压从第三阀(4)流出，进入主换热器(5)换热后排出；第二储罐(9)内的气体进入主换热器(5)，换热后冷凝为液体流回第二储罐(9); 2)冷凝第三储罐(6)的气体时，第一阀(3)、第三阀(4)、第四阀(8)、第六阀(13)打开，第二阀(10)、第五阀(12)、第七阀(7)关闭；第一储罐(I)的液体通过第一阀(3)流入第一汽化器(2)蒸发为气体，流入第一储罐(I)的气体区域，使得第一储罐(I)内的压力增加；第一储罐(I)的液体受压从第三阀(4)流出，进入主换热器(5)换热后排出；第三储罐(6)内的气体经第六阀(13)、第四阀(8)进入主换热器(5)，换热后冷凝为液体，流入第二储罐(9)； 3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀(3)、第三阀(4)、第四阀(8)、第五阀(12)、第七阀(7)关闭，第二阀(10)、第六阀(13)打开；第二储罐(9)内的液体通过第二阀(10)进入第二汽化器(11)变成气体再流入第二储罐(9)，使得第二储罐(9)内的压力上升；第二储罐(9)内的液体受压经第六阀(13)流入第三储罐(6)。
5.一种使用权利要求1或2所述系统的液氮液化天然气方法，其特征在于包括如下步骤: 1)冷凝第二储罐(9)的气体时，第一阀(3)、第三阀(4)打开，第二阀(10)、第四阀(8)、第五阀(12)、第六阀(13)、第七阀(7)关闭；第一储罐(I)的液体通过第一阀(3)流入第一汽化器(2 )蒸发为气体，流入第一储罐(I)的气体区域，使得第一储罐(I)内的压力增加；第一储罐(I)的液体受压从第三阀(4)流出，进入主换热器(5)换热后经复温换热器(14)、消声器(15)排出；第二储罐(9)内的气体进入主换热器(5)，换热后冷凝为液体流回第二储罐(9)； 2)冷凝第三储罐(6)的气体时，第一阀(3)、第三阀(4)、第四阀(8)、第六阀(13)打开，第二阀(10)、第五阀(12)、第七阀(7)关闭；第一储罐(I)的液体通过第一阀(3)流入第一汽化器(2)蒸发为气体，流入第一储罐(I)的气体区域，使得第一储罐(I)内的压力增加；第一储罐(I)的液体受压从第三阀(4)流出，进入主换热器(5)换热，再依次通过复温换热器(14)、消声器(15)排出；第三储罐(6)内的气体经第六阀(13)、第四阀(8)进入主换热器(5),换热后冷凝为液体,流入第二储罐(9); 3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀(3)、第三阀(4)、第四阀(8)、第五阀(12)、第七阀(7)关闭，第二阀(10)、第六阀(13)打开；第二储罐(9)内的液体通过第二阀(10)进入第二汽化器(11)变成气体再流入第二储罐(9)，使得第二储罐(9)内的压力上升；第二储罐(9)内的液体受压经第六阀(13)流入第三储罐(6)。
6.一种使用权利要求1或3所述系统的液氮液化天然气方法，其特征在于包括如下步骤: 1)冷凝第二储罐(9)的气体时，第一阀(3)、第三阀(4)、第八阀(17)打开，第二阀(10)、第四阀(8)、第五阀(12)、第六阀(13)、第七阀(7)、第九阀(19)、第十阀(20)关闭；第一储罐(I)的液体通过第一阀(3)流入第一汽化器(2)蒸发为气体，流入第一储罐(I)的气体区域，使得第一储罐(I)内的压力增加；第一储罐(I)的液体受压从第三阀(4)流出，进入主换热器(5)换热后由制冷机(16)冷却，经第八阀(17)流入第四储罐(18);第二储罐(9)内的气体进入主换热器(5)，换热后冷凝为液体流回第二储罐(9); 2)冷凝第三储罐(6)的气体时，第一阀(3)、第三阀(4)、第四阀(8)、第六阀(13)、第八阀(17)打开，第二阀(10)、第五阀(12)、第七阀(7)、第九阀(19)、第十阀(20)关闭；第一储罐(I)的液体通过第一阀(3)流入第一汽化器(2)蒸发为气体，流入第一储罐(I)的气体区域，使得第一储罐(I)内的压力增加；第一储罐(I)的液体受压从第三阀(4)流出，进入主换热器(5)换热后由制冷机(16)冷却，经第八阀(17)流入第四储罐(18);第三储罐(6)内的气体经第六阀(13)、第四阀(8)进入主换热器(5)，换热后冷凝为液体，流入第二储罐(9); 3)天然气冷凝液回流工况时，第一阀(3)、第三阀(4)、第四阀(8)、第五阀(12)、第七阀(7)关闭，第二阀(10)、第六阀(13)打开；第二储罐(9)内的液体通过第二阀(10)进入第二汽化器(11)变成气体再流入第二储罐(9)，使得第二储罐(9)内的压力上升；第二储罐(9)内的液体受压经第六阀(13)流入第三储罐(6)； 4)液氮回流工况时，第一阀(3)、第三阀(4)、第八阀(17)关闭，第九阀(19)、第十阀(20)打开；第四储罐(18)内的液体通过第十阀(20)进入第三汽化器(21)变成气体再流入第四储罐(18)，使得第四储罐(18)内的压力上升；第四储罐(18)内的液体受压经第九阀(19)流入第一储罐(I)。
【文档编号】F17C5/02GK104329561SQ201410607231
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】邵斌, 程章展 申请人:江苏克劳特低温技术有限公司