一种液化气船不凝性气体的处理装置及控制方法与流程

本发明涉及液化气船，特别是涉及一种液化气船不凝性气体的处理装置及控制方法。

背景技术：

1、液化石油气船主要用于运输液化石油气，由于液化石油气在运输过程储存温度低于环境温度，会不停地对外蒸发出闪蒸汽，闪蒸汽中除含有液货舱内正常丙烷和乙烷成分外，还含有一定量的甲烷和氮气。利用再液化装置对闪蒸气进行再液化处理的过程中，通过压缩机加压与海水冷却的方式不能将甲烷与氮气冷凝液化并回罐，这造成液货舱内产生的少量不凝性气体在冷凝器后的气液分离器内集聚。随着时间的推移，不凝性气体在气液分离器内越积越多，从而造成压缩机的排气压力升高，压缩机的耗功增加。如果在冷凝器与后面的气液分离器内略微升高就将顶部气体排放，这会造成在排放不凝性气体的过程中排放大量乙烷与丙烷蒸汽。从而造成液货的较大浪费。

2、为了平衡再液化系统内压缩机耗功与不凝性气体排放过程带走较多液货的问题。国外液货厂家wgs与tge通过将冷凝器后气液分离器内的不凝性气体排放压力设置成较高值，从而使不凝性气体在排放过程中浓度略有提升，但这造成压缩机的耗功增加，且由于压缩机的压比增加，压缩机的排气温度也大幅增加。

3、lge通过将冷凝器后气液分离器顶部的不凝性气体导出，并设置专门的换热器与气液分离器来处理这部分不凝性气体，这种方式能有效地降低压缩机的排气压力，降低压缩机耗功，并且排放的不凝性气体携带的有效液货成分大幅降低，但由于增加了换热器，且需额外配置气液分离器，这大幅增加了系统的投资成本与复杂程度。

技术实现思路

1、本发明为解决液化气船再液化系统不凝性气体在排放过程携带的有效液货成分高，压缩机排气受不凝性气体积聚而导致压力升高，压缩机耗功增加的问题，公开了一种液化气船不凝性气体处理装置。通过对来自冷凝器的含有不凝性气体的冷凝液进行气液分离，并利用部分节流的气液两相低温液体，对气液分离后的含液货成分较高的不凝性气体进行降温。将冷却顶部不凝性气体的气液两相液货通入气液分离器内，避免含液的液货被吸入压缩机三级进口。另外，气液分离器还可通过阀门连接至压缩机二级进口与压缩机一级进口，从而使气液两相的液货温度降低。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种液化气船不凝性气体的处理装置，所述处理装置包括：

3、高压储液换热罐，所述高压储液换热罐的侧壁通过管路连接至再液化系统冷凝器，用以收集来自再液化系统冷凝器排出的气液混合物，气液混合物的液体包括高压液货冷凝液，气体包括不凝性气体、液货蒸发气；

4、高压储液换热罐的上部设有蒸汽冷凝器，冷凝管路的一端连接至所述高压储液换热罐的底部，另一端连接至所述蒸汽冷凝器的进口，位于高压储液换热罐底部的高压液货冷凝液流经冷凝管路内的节流阀实现降压降温，然后进入蒸汽冷凝器，从而在高压储液换热罐的上部形成低温环境，使高压储液换热罐上部的气体中的液货蒸发气受冷转化为液态落入高压储液换热罐的底部，形成高压液货冷凝液。

5、优选地，高压液货冷凝液包括液态的丙烷和乙烷，不凝性气体包括甲烷和氮气，液货蒸发气包括气态的丙烷和乙烷。

6、优选地，所述高压储液换热罐的中部设有隔离网，隔离网允许液体与气体通过，并防止上部气体与底部液体表面的气体发生掺混。

7、优选地，所述高压储液换热罐的顶部通过装有排气阀的管路连接至透气口，以释放高压储液换热罐上部残余的不凝性气体。

8、优选地，所述蒸汽冷凝器的出口连接至高压气液分离器，流经蒸汽冷凝器后高压液货冷凝液吸收热量转化为气液混合液货，气液混合液货包括液态的丙烷乙烷及气态的丙烷乙烷，气液混合液货经高压气液分离器实现气液分离，防止液体被压缩机吸入。

9、优选地，所述高压气液分离器的出口连接有三条支路，第一、第二、第三支路分别设有第一、第二、第三控制阀；第一支路连接至三级压缩机进口；第二支路连接至低压气液分离器的进口，低压气液分离器的出口连接至一级压缩机进口；第三支路连接至低压储液换热罐的顶部进口。

10、优选地，所述低压储液换热罐的下部设置有液体过冷器，液体过冷器的进口通过管路并联至冷凝管路，液体过冷器的出口通过装有流量调节阀的管路连接至液货舱，实现高压液货冷凝液的回流。

11、优选地，所述低压储液换热罐的上部侧壁通过装有流量调节阀的管路也并联至冷凝管路，以将高压液货冷凝液引入低压储液换热罐内部，形成位于底部的液态液货及上部的气态液货，所述低压储液换热罐还具有顶部出口，经顶部出口进入的来自高压气液分离器的气体与来自高压液货冷凝液的气态液货经过顶部出口排出，并进一步排出至二级压缩机。

12、本发明还提供一种上述处理装置的控制方法，包括如下步骤：

13、来自再液化系统冷凝器的气液混合物进入高压储液换热罐，气液混合物的液体包括高压液货冷凝液，气体包括不凝性气体、液货蒸发气；位于高压储液换热罐底部的高压液货冷凝液流经冷凝管路内的节流阀实现降压降温，然后进入蒸汽冷凝器，从而在高压储液换热罐的上部形成低温环境，使高压储液换热罐上部的气体中的液货蒸发气受冷转化为液态落入高压储液换热罐的底部，形成高压液货冷凝液；

14、随着来自再液化系统冷凝器携带的不凝性气体持续进入高压储液换热罐，高压储液换热罐上部的不凝性气体会集聚并使浓度上升，最终导致高压储液换热罐压力上升，此时排气阀打开，高压储液换热罐上部温度较低且浓度较高的不凝性气体被排放至透气口，随后，高压储液换热罐内的压力降低，并当下降至设定值后，排气阀关闭。

15、优选地，还包括如下步骤：

16、所述蒸汽冷凝器的出口连接至高压气液分离器，流经蒸汽冷凝器后高压液货冷凝液吸收热量转化为气液混合液货，气液混合液货经高压气液分离器实现气液分离；

17、当再液化系统进行三级压缩时，高压气液分离器出口的气体通过第一支路排出至三级压缩机进口，此时第一控制阀打开，第二、第三控制阀关闭，从而使高压气液分离器内的压力与三级压缩机进口的压力一致，蒸汽冷凝器内液货在压缩机三级进口对应的压力下蒸发；

18、当再液化系统进行一级压缩时，此时第二控制阀打开，第一、第三控制阀关闭，高压气液分离器出口的气体通过第二支路排出至低压气液分离器，经低压气液分离器分离后的气体进入一级压缩机；

19、当再液化系统进行二级压缩时，此时打开第三控制阀，关闭第一、第二控制阀，高压气液分离器出口的气体通过第三支路排出至低压储液换热罐。

20、如上所述，本发明提供一种液化气船不凝性气体的处理装置及控制方法，该处理装置设置有高压储液换热罐，能够在高压储液换热罐内实现液货成分和不凝性气体的分离，并将不凝性气体与液货蒸汽混合物的温度进一步降低，从而使顶部不凝性气体混合物在排放时内部所含的液货蒸发气的浓度大幅降低，使顶部混合气体中的液货蒸发气更多地受冷转化为液态落入底部，有效液货的浪费减少。同时，由于不凝性气体集聚于高压储液换热罐顶部，对底部液面产生的分压力降低，在相同的液货冷凝温度下，压缩机的排气压力降低，耗功降低，整个系统的经济性提升。