浮式液化天然气装置、回收氦气的方法与流程

本申请涉及浮式生产装置，特别是涉及一种浮式液化天然气装置，及回收氦气的方法。

背景技术：

1、随着海上钻井和生产技术的发展，海洋天然气资源越来越多的得到了开发。浮式液化天然气装置（flng，floating liquefaction natural gas）凭借其高度集成化的优点应用日益广泛。而氦气是一种稀缺的不可再生资源，主要存在于天然气中。因此具有氦气回收功能的浮式液化天然气装置也成为浮式液化天然气装置关注的一个重点。

2、天然气提取氦气的方式通常是从液化天然气（liquefied natural gas，lng）储罐闪蒸出来的bog（boiled off gas，bog）气体作为原料气，但是lng储槽的容积大，单位时间内的闪蒸气量多，回收氦气时的能耗较大；同时，浮式液化天然气装置的空间也较为紧凑，氦气回收系统不能过于复杂。

技术实现思路

1、基于此，有必要提出一种浮式液化天然气装置，具有架构简单且回收氦气时能耗低的优点。还提出一种回收氦气的方法，应用于上述的浮式液化天然气装置。

2、根据本申请的一个方面，一种浮式液化天然气装置，包括：船体，所述船体包括主甲板、主甲板的下方设有船舱、主甲板的上方设有生产甲板，所述船舱中设有液化天然气储罐，所述生产甲板上设有液化天然气冷箱、脱氦精馏塔、脱氦回流罐、脱氦冷箱及脱氦冷剂提供单元，所述液化天然气冷箱用于液化天然气并输送至所述液化天然气储罐；所述脱氦冷剂提供单元、所述液化天然气冷箱、所述脱氦冷箱依次连通且形成可使脱氦冷剂自所述脱氦冷剂提供单元流出后依次流过所述液化天然气冷箱、所述脱氦冷箱、所述液化天然气冷箱并回流至所述脱氦冷剂提供单元的冷剂循环系统；所述液化天然气储罐的闪蒸气出口、所述液化天然气冷箱、所述脱氦精馏塔的气相入口、所述脱氦精馏塔的气相出口、所述脱氦冷箱、所述脱氦回流罐的气相入口、所述脱氦回流罐的气相出口、所述脱氦冷箱、所述液化天然气冷箱按序依次连通，以形成氦气分离回收路径。

3、一些实施例中，所述生产甲板设置有多层，其中所述脱氦精馏塔、脱氦回流罐、脱氦冷箱设置在最下层的生产甲板上。

4、一些实施例中，所述液化天然气冷箱包括a、b换热通道,所述脱氦冷箱包括k、l换热通道，其中所述a换热通道的入口与所述脱氦冷剂提供单元的出口连通，所述a换热通道的出口与所述k换热通道的入口连通；所述b换热通道的入口与所述脱氦冷剂提供单元的入口连通，所述b换热通道的出口与所述l换热通道的出口连通；所述k换热通道的出口与所述l换热通道的入口连通。

5、一些实施例中，所述浮式液化天然气生产装置还包括高压冷剂截流膨胀阀，所述高压冷剂截流膨胀阀设置在所述k换热通道的出口与所述l换热通道的入口之间；所述高压冷剂截流膨胀阀用于将自所述k换热通道的出口流出的脱氦冷剂截流膨胀以进一步降温。

6、一些实施例中，所述液化天然气冷箱包括c、d换热通道；所述脱氦冷箱包括m、n换热通道；所述c换热通道的入口与m换热通道的出口连通，所述c换热通道的出口用于连接氦气回收管，所述c换热通道自身的入口至自身出口方向，换热能力逐渐降低；所述d换热通道的入口与所述液化天然气储罐的闪蒸气出口连通且二者之间设有蒸发气压缩机，所述d换热通道的出口与所述脱氦精馏塔的气相入口连通；所述n换热通道的入口与所述脱氦精馏塔的气相出口连通，所述n换热通道的出口与所述脱氦回流罐的气相入口连通；所述m换热通道的入口与所述脱氦回流罐的气相出口连通，所述m换热通道的自身的入口至自身出口方向，换热能力逐渐降低；所述脱氦回流罐的液相出口与所述脱氦精馏塔的液相入口连通。

7、一些实施例中，所述液化天然气冷箱包括e、f换热通道；其中，所述e换热通道的入口用于连接天然气进气管，所述e换热通道的出口连接重烃脱除单元的入口；所述f换热通道的入口连接所述重烃脱除单元的液相出口，所述f换热通道的出口连接所述液化天然气储罐的入口。

8、一些实施例中，所述液化天然气冷箱包括g换热通道和h换热通道；所述浮液化天然气生产装置还包括氮气分离单元，其中，所述氮气分离单元的气相出口与所述g换热通道的入口连通，所述氮气分离单元的入口与h换热通道的出口连通，h换热通道的入口与脱氦精馏塔的液相出口连通，所述氮气分离单元的液相出口与所述液化天然气储罐的液相入口连通；所述g换热通道的出口连通至火炬。

9、一些实施例中，所述脱氦冷剂提供单元包括冷剂压缩机和冷剂冷却器。

10、一些实施例中，所述脱氦冷剂为体积配比为1:1的氢气和氮气。

11、根据本申请的另一个方面，一种回收氦气的方法，应用于所述的浮式液化天然气装置，所述方法包括：利用脱氦冷剂提供单元使所述脱氦冷剂进入所述液化天然气冷箱且过冷至-156℃，从所述液化天然气冷箱流出的-156℃的脱氦冷剂流入所述脱氦冷箱并被过冷至-239℃；将所述液化天然气储罐流出的闪蒸气压缩后通入所述液化天然气冷箱且过冷至-156℃后通入所述脱氦精馏塔；使从所述脱氦精馏塔流出的氦气经过所述脱氦冷箱降温后流入使所述脱氦回流罐；使所述脱氦回流罐流出的氦气依次流经所述脱氦冷箱及所述液化天然气冷箱，使流出所述液化天然气冷箱的氦气复温至环境温度。

12、本申请的技术方案，采用低温工艺分离氦气，其中用于分离氦气的原料气（即液化天然气储罐流出的闪蒸气）先利用已有的液化天然气冷箱预冷，然后再利用脱氦冷箱作为低温分离氦气的冷源，从而能够提高分离效率并且可降低能耗。同时，脱氦冷箱的冷量部分来源于液化天然气冷箱，能够充分利用已有的液化天然气冷箱，提高液化天然气冷箱的利用效率。本申请中不需要额外设置原料气冷却器，系统架构简单，设备投资少，适合应用于浮式液化天然气装置。脱氦冷箱用作脱氦精馏塔的塔顶冷凝器，可以简化脱氦精馏塔的结构，可以灵活设置在浮式液化天然气装置上合适的位置。

技术特征：

1.一种浮式液化天然气装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的浮式液化天然气装置，其特征在于，所述生产甲板设置有多层，其中所述脱氦精馏塔、脱氦回流罐、脱氦冷箱设置在最下层的生产甲板上。

3.根据权利要求1所述的浮式液化天然气装置，其特征在于，所述液化天然气冷箱包括a、b换热通道,所述脱氦冷箱包括k、l换热通道，其中所述a换热通道的入口与所述脱氦冷剂提供单元的出口连通，所述a换热通道的出口与所述k换热通道的入口连通；所述b换热通道的入口与所述脱氦冷剂提供单元的入口连通，所述b换热通道的出口与所述l换热通道的出口连通；所述k换热通道的出口与所述l换热通道的入口连通。

4.根据权利要求3所述的浮式液化天然气装置，其特征在于，所述浮式液化天然气生产装置还包括高压冷剂截流膨胀阀，所述高压冷剂截流膨胀阀设置在所述k换热通道的出口与所述l换热通道的入口之间；所述高压冷剂截流膨胀阀用于将自所述k换热通道的出口流出的脱氦冷剂截流膨胀以进一步降温。

5.根据权利要求1所述的浮式液化天然气装置，其特征在于，所述液化天然气冷箱包括c、d换热通道；所述脱氦冷箱包括m、n换热通道；

6.根据权利要求1所述的浮式液化天然气装置，其特征在于，所述液化天然气冷箱包括e、f换热通道；其中，

7.根据权利要求1所述的浮式液化天然气装置，其特征在于，所述液化天然气冷箱包括g换热通道和h换热通道；

8.根据权利要求1所述的浮式液化天然气装置，其特征在于，所述脱氦冷剂提供单元包括冷剂压缩机和冷剂冷却器。

9.根据权利要求1所述的浮式液化天然气装置，其特征在于，所述脱氦冷剂为体积配比为1:1的氢气和氮气。

10.一种回收氦气的方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的浮式液化天然气装置，所述方法包括：

技术总结本申请涉及一种浮式液化天然气装置，包括船体，船体的船舱中设有液化天然气储罐，船体的生产甲板上设有液化天然气冷箱、脱氦精馏塔、脱氦回流罐、脱氦冷箱及脱氦冷剂提供单元；脱氦冷剂提供单元、液化天然气冷箱、脱氦冷箱依次连通且形成冷剂循环系统；液化天然气储罐的闪蒸气出口、液化天然气冷箱、脱氦精馏塔的气相入口、脱氦冷箱、脱氦回流罐的气相入口、脱氦回流罐的气相出口、脱氦冷箱、液化天然气冷箱按序依次连通，以形成氦气分离回收路径。还提出一种应用于上述装置的回收氦气的方法。闪蒸气利用已有的液化天然气冷箱预冷，然后再利用脱氦冷箱低温分离氦气，能够提高分离效率且降低能耗。技术研发人员：刘晓刚,江浩,张跃征,马奇受保护的技术使用者：上海惠生海洋工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18