Способ сброса паров из резервуара сжиженного природного газа (спг)

Изобретение относится к хранению сжиженного природного газа (СПГ), в частности к обеспечению сброса паров из резервуара СПГ, и может быть использовано в криогенной газовой промышленности. Способ включает хранение сжиженного природного газа после наполнения резервуара с осуществлением контроля давления. При аварийном или периодическом превышении давления в резервуаре выше номинального производится его снижение путем отбора СПГ и избытка паров жидкостно-газовым эжектором, в камере которого фазы подлежат смешению, после чего двухфазный поток направляется в сепаратор по линии подвода двухфазного потока, где разделяется на фазы: газовая, направляется для технологических нужд резервуарного парка, а жидкая, при соответствии технических характеристик топлива, направляется обратно в хранилище. Техническим результатом является сокращение потерь криогенного топлива при сбросе паров без дополнительной энергии извне. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области хранения сжиженного природного газа (СПГ), в частности к обеспечению сброса паров из резервуара СПГ, и может быть использовано в криогенной газовой промышленности.

Известен способ обеспечения снижения давления в резервуаре сжиженного природного газа (СПГ) (Свод правил СП 240.1311500.2015 «Хранилища сжиженного природного газа. Требования пожарной безопасности»), который включает две независимые автоматические разгрузочные системы: закрытую систему газосброса через регулировочные клапаны для сжигания на факеле и систему газосброса через предохранительные клапаны на свечу рассеивания непосредственно в атмосферу.

Недостатком данного способа являются существенные потери сжиженного природного газа ввиду несовершенства схемы, не предусматривающей газоуравнительную систему в технологической обвязке резервуара.

Известен способ подготовки к переработке газообразной смеси легких углеводородов (патент РФ №2412227, опубл. 20.02.2011 г.), который включает сжатие газообразной смеси с получением жидкой фазы, содержащей компоненты смеси, причем сжатие газообразной смеси легких углеводородов с получением жидкой фазы осуществляют с использованием эжектора, при конденсации и абсорбции ее компонентов активным потоком, которым является вода или водно-органическая среда.

Недостатком данного способа является то, что при добавлении воды или водно-органических сред происходит смешение компонентов и появляется необходимость в дополнительном разделении потока для дальнейшей эксплуатации топлива.

Известен способ улавливания паров нефтепродуктов (патент РФ №2408852, опубл. 10.01.2010 г.), который заключается в снижении потерь нефтепродуктов от испарения за счет их откачки жидкостно-газовым струйным аппаратом (эжектором) и последующего сжатия в нем за счет энергии жидкой среды, подаваемой насосом под давлением 1,1-10 МПа.

Недостатком данного способа является то, что система включает в себя насос для создания высоконапорного потока жидкой среды, что влечет за собой дополнительные энергозатраты. Кроме того, способ не предусматривает откачку избытка паровой фазы резервуаров СПГ.

Известен способ для обработки отпарного газа на танкере СПГ с электрической гребной установкой и с функцией повторного сжижения (патент РФ №2481234, опубл. 10.05.2013 г.), при котором отпарной природный газ, образующийся в грузовом танке танкера для перевозки сжиженного природного газа, сначала охлаждают, затем сжимают до давления, подходящего для применения в двухтопливном дизель-электрическом двигателе гребной установки, а избыточный отпарной природный газ, который не использовался, подвергают повторному сжижению с помощью теплообменного аппарата и подают в грузовой танк.

Недостатком данного способа являются дополнительные энергозатраты, необходимые на сжатие отпарного газа компрессором для подачи в теплообменный аппарат.

Известен способ хранения сжиженного природного газа в транспортной емкости (патент РФ №2002990, опубл. 15.11.1993 г.), обеспечивающий хранение СПГ в транспортной емкости, который включает ее наполнение криожидкостью, хранение при избыточном давлении, отвод образующихся паров, их нагрев в теплообменнике и сброс в атмосферу. Безопасность хранения обеспечивается за счет сброса паров до минимального давления.

Недостатком данного способа является необходимость нагрева паров в теплообменнике, что влечет за собой дополнительные энергозатраты и потери нагретого топлива, которое сбрасывается в атмосферу.

Техническим результатом является исключение потерь углеводородов при осуществлении операций по периодическому и непрерывному сбросу паров при заполнении криогенных резервуаров и хранении в них СПГ.

Технический результат достигается тем, что снижение давления в резервуаре производится при отборе СПГ и избытка паров жидкостно-газовым эжектором, в камере которого производится смешение фаз, после чего двухфазный поток направляется в сепаратор по линии подвода двухфазного потока, где разделяется на фазы, газовая, направляется для технологических нужд резервуарного парка, а жидкая, при соответствии технических характеристик топлива, направляется обратно в хранилище.

Способ поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - алгоритм реализации способа сброса паров из резервуара СПГ;

фиг. 2 - принципиальная схема эжекторной системы для сброса паров СПГ,

где:

1 - резервуар СПГ;

2 - трубопровод для подачи СПГ;

3 - эжектор жидкостно-газовый;

4 - сепарационную емкость;

5 - задвижка;

6 - линия подвода СПГ в эжектор;

7 - линию подвода паровой фазы в эжектор;

8 - трубопровод-отвод газовой фазы;

9 - фильтр;

10 - манометр;

11 - термометр;

12 - линия подвода двухфазного потока;

13 - трубопровод-отвод СПГ.

Способ осуществляется следующим образом. По трубопроводу для подачи СПГ 2 (фиг. 1, 2) транспортируется СПГ и заполняет резервуар СПГ 1, в котором производится контроль давления. При хранении топлива возможно аварийное или периодическое повышение избыточного давления выше номинального. Тогда производится сброс избытка паров СПГ из резервуара для снижения давления. Для обеспечения откачки избытка топлива в технологическую обвязку резервуара СПГ включается жидкостно-газовый эжектор 3 таким образом, что жидкая фаза устремляется в смесительную камеру устройства по линии подвода СПГ в эжектор 6 за счет высоконапорного потока паровой фазы, поступающего по линии подвода паровой фазы в эжектор 7. Двухфазный поток, пройдя жидкостно-газовый эжектор, подается в сепарационную емкость 4 по линии подвода двухфазного потока 12, где разделяется на две фазы: газовую и жидкую. После чего газовая фаза используется в качестве технологических нужд резервуарного парка, направляясь по трубопроводу-отводу газовой фазы 8, а СПГ, при соответствии с требуемыми параметрами давления и температуры системы, контролируемые манометром 10 и термометром 11, транспортируется обратно в резервуар СПГ 1 по трубопроводу-отводу СПГ 13, пройдя очистку на фильтре 9. При несоответствии требуемым параметрам жидкая фаза направляется на подготовку, после чего также транспортируется обратно в резервуар СПГ 1. Откачка избытка топлива сопровождается уменьшением объема в резервуаре СПГ 1, что приводит к снижению давления в нем. Задвижки 5 оборудованы автоматикой и регулируют прохождение потока при необходимости включения в работу газоуравнительной системы.

Способ поясняется следующим примером. Рассмотрен случай, повлекший за собой сброс избытка газовой фазы за счет повышения температуры в резервуаре с 120 К до 140 К и соответственно увеличении давления насыщенных паров.

Для выполнения расчета, теоретически определены следующие параметры:

- состав смеси СПГ (CH4=95,5%; С2Н6=2,3%; N2=1,7% и др.);

- степень сжатия СПГ на входе в эжектор z=0,03671;

- температуру СПГ на входе в эжектор Тж=140 К;

- абсолютное давление СПГ на входе в эжектор Рж=1,102 МПа;

- давление пара на входе в эжектор (после повышения давления) Рг=1,547МПа;

- расход откачиваемого топлива Qж0=4,9 м3/ед;

- давление насыщенных паров Ps=0,6375 МПа.

Исходные параметры соответствуют ГОСТ Р 56851-2016, в котором приведены термодинамические свойства СПГ для различных составов смеси.

Выбор аэродинамической схемы эжектора зависит от наиболее эффективных показателей коэффициента полезного действия (КПД), коэффициента эжекции и приведенной мощности. Таким образом, расчет определяющих показателей работы ЖГЭ необходимо производить по следующим формулам:

- коэффициент полезного действия (формула 1):

где Рж - абсолютное давление СПГ на входе в эжектор, МПа; Рг - давление пара на входе в эжектор, МПа; Рсм - давление смеси на выходе из ЖГЭ, МПа; Qг - расход рабочего потока газа, м3/ед; Qж - расход рабочего потока жидкости, м3/ед.

- коэффициент эжекции (внутренний коэффициент объемного расхода (формула 2):

где - максимальный коэффициент эжекции, зависящий от типа аэродинамической схемы (табл. 1), Вопт - эмпирический коэффициент, зависящий от типа аэродинамической схемы (таблица 1)., - приведенное давление рабочей жидкости;

- мощность, затрачивая на компримирование, при работе эжектора, с точностью до КПД насоса, МВт (формула 3):

- приведенная мощность, затрачиваемая на компримирование (формула 4):

Результаты расчета определяющих параметров приведены в таблице 1.

Наиболее высокие показатели эффективности обеспечивает первый тип аэродинамической схемы устройства.

Преимущество изобретения состоит в том, что газоуравнительная система резервуара СПГ позволяет сократить потери криогенного топлива путем отбора избытка паровой фазы жидкостно-газовым эжектором с конструктивными параметрами, обеспечивающими коэффициент полезного действия устройства 16% и мощность 0,016 МВт.

Способ сброса паров из резервуара сжиженного природного газа (СПГ), включающий наполнение резервуара криожидкостью, хранение при избыточном давлении, отвод образующихся паров, отличающийся тем, что снижение давления в резервуаре производится при отборе СПГ и избытка паров жидкостно-газовым эжектором, в камере которого производится смешение фаз, после чего двухфазный поток направляется в сепаратор по линии подвода двухфазного потока, где разделяется на фазы, газовая направляется для технологических нужд резервуарного парка, а жидкая, при соответствии технических характеристик топлива, направляется обратно в хранилище.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для разделения газов с помощью обработки холодом, и может быть использовано на нефтяных месторождениях для создания мобильных модульных комплексов для разделения попутного нефтяного газа на газовый конденсат, который может быть компаундирован с минеральной нефтью, и на сухой газ, который может быть транспортирован в магистральный газопровод, либо полезно использован для собственных нужд, либо сожжен на факельной установке.

Раскрыты способ и устройство для компактной установки для обработки для улучшения выделения C2 (или C3) и тяжелых углеводородных компонентов из углеводородного газового потока.

Изобретение относится к способу удаления кислотных газов, прежде всего диоксида углерода и сероводорода, из богатой углеводородом фракции, прежде всего природного газа.

Изобретение относится к установкам низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности для разделения природного газа, транспортируемого по магистральным газопроводам.

Изобретение относится к области сжижения природного газа. Сжижающая система (1) для природного газа включает первый расширитель (3), который производит энергию посредством использования природного газа под давлением в качестве газообразного материала, первый охлаждающий блок (11, 12), дистилляционный блок (15), первый компрессор (4) для сжатия газообразного материала, из которого частично или полностью удалены тяжелые компоненты посредством дистилляционного блока, за счет использования энергии, производимой в первом расширителе, и сжижающий блок (21).

Изобретение относится к способу сепарации высококипящих и низкокипящих компонентов из обогащенного углеводородами сырья. Сырье (1) частично конденсируют (Е1, Е2) и путем ректификации (Т1) отделяют обогащенную высококипящими компонентами жидкую фракцию (8) (стадия сепарации 1).
Изобретение относится к газоперерабатывающей отрасли промышленности. Посредством фильтра проводят очистку природного газа от механических примесей и капельной жидкости.

Предложена установка (100) разделения воздуха для получения продукта, содержащего аргон, низкотемпературным разделением сжатого и охлажденного исходного воздуха и способы ее работы.

Изобретение относится к способу разделения углеводородного газа, содержащего, по меньшей мере, этан и С3 и более тяжелые компоненты на фракцию, содержащую преобладающую порцию этана и более легкие компоненты, и фракцию, содержащую преобладающую порцию С3 и более тяжелые компоненты, в котором (a) сырой газ обрабатывают в одном или более теплообменниках, а также на этапах расширения для обеспечения, по меньшей мере, одного частично конденсированного углеводородного газа, обеспечивая тем самым, по меньшей мере, один первый остаточный пар и, по меньшей мере, одну С2 или С3-содержащую жидкость, которая также содержит более легкие углеводороды; и (b) по меньшей мере, одну из С2 или С3-содержащих жидкостей направляют в дистилляционную колонну, в которой упомянутую жидкость разделяют на второй остаток, содержащий более легкие углеводороды, и С2 или С3-содержащий продукт.

Изобретение относится к нефтяной, газовой и химической промышленности и может быть использовано при разделении смесей, содержащих диоксид углерода. Разделяемая газообразная смесь содержит первый компонент, содержащий диоксид углерода, и второй компонент, содержащий углеводород.

Изобретение относится к установкам для слива и подготовки вагонов-цистерн для сжиженных углеводородных газов к обслуживанию и ремонту. Установка слива сжиженных углеводородных газов и дегазации вагонов-цистерн включает компрессорный блок, соединенный с буферной емкостью и вагонами-цистернами, соединенными с установкой получения азота линией его подачи.

Изобретение относится к установкам для слива сжиженных углеводородных газов и подготовки вагонов-цистерн к обслуживанию и ремонту. Установка слива сжиженных углеводородных газов и дегазации вагонов-цистерн включает компрессорный блок, соединенный с буферной емкостью и вагонами-цистернами, соединенными с источником инертного газа линией его подачи.

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к пневмосистемам для контроля герметичности замкнутых объемов путем наполнения и выпуска сжатых газов с избыточным давлением из сосудов.

Изобретение относится к установкам слива и подготовки емкостей для сжиженных углеводородных газов к обслуживанию и ремонту и может быть использовано в нефтегазовой отрасли и на транспорте.

Изобретение относится к установкам слива сжиженных горючих газов и может быть использовано в нефтегазовой и химической промышленности. Установка слива сжиженных горючих газов и дегазации емкостей включает свечу рассеяния и компрессорный агрегат, соединенный с приемными и опорожняемыми емкостями сжиженных горючих газов.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и служит для обеспечения и автоматического поддержания избыточного давления газа в тонкостенных емкостях, например в топливных емкостях ракет-носителей при транспортировании к пусковым установкам наземных стартовых комплексов.

Изобретение относится к ракетно-космической области и предназначено для захолаживания или поддержания заданной температуры объектов с криогенными компонентами топлива при проведении испытаний ракетных установок на стенде в условиях атмосферы Земли.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту сжиженных газов, в частности к транспортированию и подаче жидкой CO2 в емкость-накопитель. .

Изобретение относится к хранению сжиженного природного газа, в частности к обеспечению сброса паров из резервуара СПГ, и может быть использовано в криогенной газовой промышленности. Способ включает хранение сжиженного природного газа после наполнения резервуара с осуществлением контроля давления. При аварийном или периодическом превышении давления в резервуаре выше номинального производится его снижение путем отбора СПГ и избытка паров жидкостно-газовым эжектором, в камере которого фазы подлежат смешению, после чего двухфазный поток направляется в сепаратор по линии подвода двухфазного потока, где разделяется на фазы: газовая, направляется для технологических нужд резервуарного парка, а жидкая, при соответствии технических характеристик топлива, направляется обратно в хранилище. Техническим результатом является сокращение потерь криогенного топлива при сбросе паров без дополнительной энергии извне. 1 табл., 2 ил.

Наверх