煤层气运输槽车残留气回收装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤层气液化储存装置，具体为一种液化煤层气运输槽车残留气回收装置。


背景技术：

2.煤层气是山西省重要的自然资源之一，煤层气开采利用技术也是资源利用，转型发展的重点研发方向之一。煤层气开采后一种途径是净化处理后作为燃料直接燃烧，另一种途径是通过一些列工艺液化，形成液化的煤层气。发展液化煤层气的优点很多，例如煤层气液化后便于进行长距离运输、)储存效率高、占地少、可替代液化石油气，安全环保。技术原理是，原料煤层气经过压缩、预处理（主要为去除水分、二氧化碳、硫化氢、汞等）、再经低温换热后（终温
‑
162℃）,变成液态的煤层气，称为液化煤层气。具体方案是原料气来自管输煤层气，首先通过装置入口的管道过滤器，进入计量装置进行工艺计量，之后进入入口过滤分离器分离机械杂质和有可能存在液体颗粒。原料气过滤杂质后进入气气换热器复热后再进入脱酸气单元；再从吸收塔下部进入吸收塔，与逆向流动的 mdea 溶液在吸收塔内充分接触，气体中的 co2 被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，依次经过冷却、分离后送入原料气干燥单元。来自脱酸气单元的煤层气从干燥塔底部进入，通过分子筛床层吸附脱除水分后，从吸附塔顶部出来，之后进入原料气脱汞和粉尘过滤单元。从干燥单元来的原料气进入浸硫活性炭吸附器，汞与浸硫活性炭上的硫产生化学反应生成硫化汞，吸附在活性炭上，从而达到脱除汞之目的。经预处理后的原料气进入液化冷箱，经混合冷剂冷凝至
‑
150℃，通过节流阀节流降压后进入 lng 闪蒸罐，经液位控制阀降压后送入 lng 储罐。
3.然后通过槽车向用户输送。在lng槽车卸车过程中，需要向槽车内增压（部分槽车自带空温式汽化器增压装置），使槽车内的液化煤层气流向储罐或用户，在液化煤层气卸完后，槽车内还剩余有部分的煤层气。槽车到站卸车完毕后，车内煤层气通常存有0.3～0.4mpa的余压（少数车辆会超过0.5mpa），余压越高，说明煤层气蒸发量越大，槽内所存甲烷气体越多。lng槽车卸车完毕后司机通常会将车内余气直接进行放散（液化煤层气储罐公司要求进厂车辆压力须低于0.2mpa），此放散过程造成了甲烷气体的大量浪费，不但增加温室气体排放量，而且存在安全隐患。因此，需要对槽车内的煤层气进行有效回收。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决液化煤层气运输槽车内残留煤层气回收的技术问题，提供了一种液化煤层气运输槽车残留气回收装置。
5.实现本实用新型的技术方案是，一种液化煤层气运输槽车残留气回收装置，包括冷箱、闪蒸罐、脱氮塔、lng储罐、装车臂、液化煤层气槽车，所述的冷箱上连接有来自脱汞单元的进气管，燃料气管，冷箱下连接有出液管，进气管内的煤层气通过冷箱后成为液化煤层气并通过出液管输出，出液管通过阀门一连接闪蒸罐，闪蒸罐通过进液管道分别连接lng储
罐的上部和下部，lng储罐通过装车管道和阀门二连接装车臂，装车臂连接液化煤层气槽车，闪蒸罐上设有回流管一，回流管一连接有脱氮塔，脱氮塔通过管道连接冷箱并且和燃料气管连通，其特征在于：在lng储罐顶部设有煤层气回流管，煤层气回流管和冷箱连接，冷箱下设有煤层气反流管，煤层气回流管通过冷箱连通煤层气反流管，煤层气反流管连接脱氮塔，在煤层气回流管上设有汽化器、加热器、压缩机。
6.煤层气进入冷箱后成为液化煤层气，出来后经进液总管，通过上、下进液阀进入lng储罐。正常状态下，液化煤层气存储在储罐中。当液化煤层气需要外输时，将装车臂和煤层气输送槽车连接，经出液管到达输送泵泵，加压后通过装车臂送至槽车。槽车内残留的煤层气带有一定的压力，该压力超过储罐内的压力，煤层气通过装车臂返回到储罐上方，然后启动煤层气回流管的压缩机等设备，使这部分煤层气压力降低，液化后经回流管线返回储罐，实现装车前对煤层气输送车内的残留煤层气的回收利用。
7.液化煤层气槽车卸车完毕后的单次放散量约在100～200nm3之间，将此部分气体进行回收，不但可以增加公司收入，降低供销气差率，还可消除因放散造成的安全隐患，保护环境。
附图说明
8.图1为本实用新型的结构示意图。
9.图中1
‑
进气管，2
‑
压缩机，3
‑
加热器，4
‑
汽化器，5
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回流管，6
‑
储罐压力调节阀，7
‑
阀门二，8
‑
装车臂，9
‑
液化煤层气槽车，10
‑ꢀ
lng储罐，11
‑
冷箱，12
‑
煤层气反流管，13
‑
出液管，14
‑
阀门一，15
‑
闪蒸罐，16
‑
进液管道，17
‑
回流管一，18
‑
脱氮塔，19
‑
阀门三，20
‑
燃料气管。
具体实施方式
10.如图1所示意，一种液化煤层气运输槽车残留气回收装置，包括冷箱11、闪蒸罐15、脱氮塔18、lng储罐10、装车臂8、液化煤层气槽车9，所述的冷箱11上连接有来自脱汞单元的进气管1，燃料气管20，冷箱11下连接有出液管13，进气管1内的煤层气通过冷箱11后成为液化煤层气并通过出液管13输出，出液管13通过阀门一14连接闪蒸罐15，闪蒸罐15通过进液管道16分别连接lng储罐10的上部和下部，lng储罐10通过装车管道和阀门二7连接装车臂8，装车臂8连接液化煤层气槽车9，闪蒸罐15上设有回流管一17，回流管一17连接有脱氮塔18，脱氮塔18通过管道连接冷箱11并且和燃料气管20连通，在lng储罐10顶部设有煤层气回流管5，煤层气回流管5和冷箱11连接，冷箱11下设有煤层气反流管12，煤层气回流管5通过冷箱11连通煤层气反流管12，煤层气反流管12连接脱氮塔18，在煤层气回流管5上设有汽化器4、加热器3、压缩机2。
11.煤层气反流管12上设有阀门三19，在煤层气回流管5靠近lng储罐10一侧设有储罐压力调节阀6。
12.当lng储罐压力升高超过0.1mpa后，罐内的煤层气经气相的煤层气回流管5送至压缩机进行处理；当压力降低至0.08mpa时，停止处理。当lng储罐压力升高到设定值0.15mpa时，煤层气经放空管线放空去火炬；当压力升高至0.5mpa时，安全阀起跳，煤层气经放空管线去火炬；当压力降低至0.1mpa时，停止放空。
13.槽车在与装车臂连接后，可通过控制气相阀门使槽车内残留煤层气返回至lng储罐，储罐内煤层气可经压缩机进行处理供燃料气使用或进入冷箱重新液化成为液化煤层气。
14.由于一期装置中贮存lng的1#储罐罐内压力为0.3～0.4mpa，不具备回收槽车bog的条件；而二期装置的3个lng储罐工作压力为0.08mpa，可以对槽车bog进行有效回收。
15.1、理论计算：
16.以槽车体积按50m3计算，进厂压力要求为0.2mpa，槽车内温度为
‑
155℃；
17.按照pv=nrt（理想气体状态方程）
18.p为气体压强，单位pa。
19.v为气体体积，单位m3。
20.n为气体的物质的量，单位mol。
21.t为体系温度，单位k。
22.r为比例系数，不同状况下数值有所不同，单位是j/（mol
·
k）
23.在摩尔表示的状态方程中，r为比例常数，对任意理想气体而言，r是一定的，约为8.31441
±
0.00026j/(mol
·
k）。
24.如果采用质量表示状态方程，pv=mrt，此时r是和气体种类有关系的，r=r/m，m为此气体的平均摩尔质量
25.用密度表示该关系：pm=ρrt（m为摩尔质量,ρ为密度）
26.标准状况下0.0224立方米（1摩尔）甲烷质量为0.016千克，那么，1立方米甲烷气质量是0.016
×
1/0.0224=0.714千克
27.注：v3为理论上可回收的煤层气量
28.（1）进厂车辆压力为0.6mpa时,则0.6
×
50=0.2
×
v1，
29.v1=150v2=100
30.0.2
×
100/（
‑
155+273）=0.1
×
v3/273v3≈462nm3m≈330kg；
31.（2）进厂车辆压力为0.5mpa时,则0.5
×
50=0.2
×
v1，
32.v1=125v2=75
33.0.2
×
75/（
‑
155+273）=0.1
×
v3/273v3≈347nm3m≈248kg；
34.（3）进厂车辆压力为0.4mpa时,则0.4
×
50=0.2
×
v1，
35.v1=100v2=50
36.0.2
×
50/（
‑
155+273）=0.1
×
v3/273v3≈231nm3m≈165kg；（4）进厂车辆压力为0.35mpa时,则0.35
×
50=0.2
×
v1，v1=87.5v2=27.5
37.0.2
×
27.5/（
‑
155+273）=0.1
×
v3/273v3≈127nm3m≈91kg；
38.（5）进厂车辆压力为0.3mpa时,则0.3
×
50=0.2
×
v1，
39.v1=75v2=25
40.0.2
×
25/（
‑
155+273）=0.1
×
v3/273v3≈116nm3m≈82.6kg。
41.2、假如3辆均为0.4mpa的槽车同时进行残留煤层气回收，且储罐内已存有lng为2000m
³
，储罐压力为0.08mpa（每个储罐有效容积为2500m
³
），则0.08
×
（3
×
231）=δp
×
（3
×
2500
‑
2000）
42.δp=0.01008mpa≈10kpa
43.储罐拥有足够的缓冲容积，基本对系统正常运行不造成影响。
44.3、（1）以每日外销15车lng（约300吨，即日处理量为45万方左右），每辆槽车均按0.3mpa进厂充装，则理论上每日可回收甲烷1740 nm3，全年为574200 nm3（按330天计算）。
45.（2）以每日外销25车lng（约500吨，即日处理量为75万方左右），每辆槽车均按0.3mpa进厂充装，则理论上每日可回收甲烷2900 nm3，全年为957000 nm3（按330天计算）。
46.4、100%工况下压缩机耗电情况：
[0047][0048]
在装置运行负荷为60%以上时，bog电加热器及压缩机均需连续运行，故在此回收过程中，电耗一项可忽略不计。