湿气分离装置 |
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| 申请号 | CN201310163056.4 | 申请日 | 2013-03-15 | 公开(公告)号 | CN103381332B | 公开(公告)日 | 2017-04-12 |
| 申请人 | 克里奥斯塔股份有限公司; | 发明人 | N·威尔逊; V·巴伯格; | ||||
| 摘要 | 一种湿气分离装置包括主容器(2)，该主容器具有用于第一气流的第一入口(4)和用于气体的出口(8)。主容器还具有第一分离器(20)，该第一分离器沿着从第一入口(4)延伸至出口(8)的气体流动路径与第二分离器(22)间隔开。分离器(20)和(22)都能够从气体中分离液体颗粒，容器(2)具有用于将第二气流供给到第一分离器(20)和第二分离器(22)中间的气体流动路径中的第二入口(6)，第二气流在一段时间内可能处于比第一气流高的 温度 。由此，利用第二气流，使收集在第一分离器(20)中的液体的 蒸发 最小化。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种湿气分离装置，包括：主容器，该主容器具有第一入口和用于气体的出口，所述第一入口与强制蒸发的液化天然气源连通并且将强制蒸发的天然气供给至所述主容器，所述主容器具有第一分离器，该第一分离器沿着从所述第一入口延伸至所述出口的气体流动路径与第二分离器间隔开，两个分离器都能够从气体中分离出液体颗粒，其中，所述主容器具有第二入口，所述第二入口与自然蒸发的液化天然气源连通并且将自然蒸发的天然气供给到所述第一分离器和所述第二分离器中间的气体路径中，所述自然蒸发的天然气在一段时间内处于比所述强制蒸发的天然气高的温度。 |
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| 说明书全文 | 湿气分离装置技术领域背景技术[0002] 天然气作为燃料在例如船上或其他海船上的使用正变得越来越普遍。天然气以液体形式(即作为液化天然气(LNG))储存在一个或多个槽中。由于LNG在1bar下具有-163℃的沸点，所以LNG在储存槽内将自然蒸发，并且能够连续地抽出蒸发的天然气流用作燃料。然而，总体而言，LNG的自然蒸发并不总能满足对燃料的需求。因此，利用强制蒸发的天然气流对自然蒸发的天然气进行补充。 [0003] 天然气通常在压缩机中被压缩到发动机所需求的压力。避免液体颗粒进入压缩机中是重要的。这种颗粒可能会对压缩机的运动部件造成损坏。因此，在压缩机的上游使用湿气分离器。湿气分离器包括竖直容器，该容器具有网或用于从气体中分离出液体颗粒的其他部件。在容器的底部或容器的底部附近具有液体出口，并且在容器的顶部具有出口，该出口用于已经分离了任何液体颗粒的气体。容器通常具有用于除去液体的排出管。如果供应自然蒸发的天然气和强制蒸发的天然气两者，则该容器可以具有用于前者的一个或多个入口以及用于后者的一个或多个入口。虽然强制蒸发的天然气可以在期望温度下产生，该温度可以根据成分有意地选择以提供能够有利于除去含重质烃液滴的条件，但是自然蒸发的天然气的温度往往是可变的并且高于强制蒸发的天然气的温度。存在这样的问题：较温暖的气流当穿过网或其它液体分离部件时会再蒸发一些液体颗粒，或者会与尚未排出的液体的主体接触并蒸发该液体中的一些。自然蒸发的气体通常含较小比例的高级烃。这些烃在所收集的液相中往往自然地不成比例地出现。因此，液体的任何再蒸发将倾向于提高送往压缩机的天然气流中的高级烃的浓度。然而，一些发动机使用含有限定量的高级烃的天然气燃料更好地工作。 发明内容[0004] 根据本发明，提供了一种湿气分离装置，包括：主容器，具有用于第一气流的第一入口和用于气体的出口，主容器具有第一分离器，第一分离器沿着从第一入口延伸至出口的气体流动路径与第二分离器间隔开，两个分离器都能够从气体中分离出液体颗粒，其中，容器具有用于将第二气流供给到第一分离器和第二分离器中间的气体流动路径的第二入口，第二气流在一段时间内可能处于比第一气流高的温度。 [0006] 主容器和分离器的布置可能有大量不同的构造。例如，第一分离器可以包括水平或竖直的垫或网。类似地，第二分离器可以包括水平或竖直的垫或网。水平配置的第一分离器可以与竖直配置的第二分离器结合使用，或反之亦然。替代地，两个分离器可以都水平地配置或竖直地配置。 [0007] 第一分离器和第二分离器优选地都具有与其相关联的排出管，排出管与液体收集容器连通。 [0008] 如果第一分离器和第二分离器都包括水平配置的垫或网，则可以在第一分离器和第二分离器中间设置塔盘，其中气体通道穿过塔盘，以便当待排出的在重力作用下从第二分离器下落时收集该液体。 [0009] 本发明还提供了一种用于天然气流的设备，该设备具有沿着该设备配置的根据本发明的湿气分离装置。在这种布置中，通向主容器的所述第一入口通常与自然蒸发的LNG源(例如LNG储存容器或槽)连通，并且通向主容器的第二入口通常与LNG的强制蒸发器连通。强制蒸发器可以从与LNG储存容器或槽连通的泵中接收LNG。通向主容器的出口通常可以与压缩机连通。可以利用压缩机向通常在船上或其他海船上的内燃机提供压缩的天然气。在替代布置中，通向主容器的出口可以直接与发动机连通。 [0010] 根据本发明的湿气分离装置利用第二气流使从第一气流分离的液体的再蒸发最小化。当两个气流都是天然气时，并且所产生的天然气用作内燃机中的燃料，该结果会具有特别的价值。这是因为，分离出的液体颗粒往往相对地富含重烃(与原始气体相比)，如果存在足够量的燃料，则这种重烃的存在通常倾向于对燃料的质量产生有害影响。附图说明 [0011] 现在将通过举例的方式参照附图说明根据本发明的装置和安装，附图中： [0012] 图1是示出了根据本发明的装置的第一实施例的示意图； [0013] 图2-图4示意地示出了图1所示的实施例的替代实施例； [0014] 图5示意地示出了根据本发明的向内燃机供应天然气的设备。 具体实施方式[0015] 不同图中的相同部件可以由相同的附图标记表示。 [0016] 参考附图的图1，示出了主容器2，主容器2用于分离出天然气中所含的任何液态烃颗粒。主容器2具有用于天然气的第一侧入口4和用于天然气的第二侧入口6，第二侧入口6处于比第一入口4高的高度。容器2还在其顶部设置有气体出口8，并且在其底部设置有第一排出管10，第一排出管10用于使液体在重力下流到排出罐或储槽14。 [0017] 主容器2包含两个竖直间隔开的分离器20和22。分离器20和22都包括多张金属网。通常，每个分离器包括厚度在100毫米至200毫米的范围内(例如150毫米)的螺旋金属织物。 在操作装置时，装载有液体颗粒的气体通过片材中的孔。液体颗粒在分离器20和22中与气体分离。 [0018] 在一段时间期间，分离器20中收集的液体将开始渗出分离器20，并将收集在容器2的底部。可以不时地打开排出管，或者可以保持排出管永久开放，以便允许该液体在重力作用下落入罐14中。 [0019] 因此，通过入口4进入的第一气流借由分离器20而分离了液滴，并进入分离器20和22中间的空间中。在该空间中，第一气流与通过第二入口6进入容器2的第二气流结合。当气体穿过第二分离器22上升时，利用第二分离器22从第二气流中分离出第二气流中所夹带的任何液体颗粒。所产生的分离了液体的气流通过出口8离开分离器容器2。在一段时间后，液体在重力作用下渗出分离器22。该液体由第一分离器20和第二分离器22中间的收集器30收集。收集器30例如可以是泡罩塔盘的形式。泡罩塔盘的升气管可以有效地允许气体通过但允许来自分离器22的液体被收集。这样收集的液体传到与排出罐14连通的第二排出管12。 尽管排出管12在图1中示出为具有在主容器2外部的位置，但是排出管12可以替代地位于主容器2的内部。 [0020] 在图1所示装置的典型操作中，入口4与LNG(液化天然气)的强制蒸发器(未图示)连通，强制蒸发器在约-100℃的温度下向分离器发送蒸发的天然气。所夹带的未蒸发的LNG液滴通过第一分离器20而与该气体分离。第二入口6与LNG储存槽(未图示)的缺量空间连通。由于自然蒸发，使得缺量空间往往包含温度在-140℃至-50℃之间的天然气。该气流从入口6供给到主容器2内的分离器20和22之间的强制蒸发的天然气流中。与自然蒸发的天然气一起被引入到主容器2中的LNG颗粒在不含液体颗粒的天然气中分离，因此通过其出口8离开主容器2。在一段时间后，分离器22中收集的液体在重力作用下往往渗出网层(或其他分离介质)，并由塔盘30拦截。因此，这样收集的LNG排出到罐14中。如果期望，则可以不时地清空罐14，所收集的液体通常返回到与第二入口6连通的储存容器中。 [0021] 存在主容器2的许多替代构造。 [0022] 参考图2，两个水平配置的分离器40和42并排布置在主容器2中，其间具有间隙。分离器40配置在第一隔板44的一侧(如图所示左手侧)，并且另一个分离器42配置在第二隔板45的另一侧(如图所示右手侧)。第一入口4与在分离器40和隔板44之间限定的气体空间连通。第二入口6与在第一隔板44和第二隔板45之间限定的主容器2中的空间连通。通过入口4引入的气体从下方穿过分离器40，从而由分离器40从该气体分离出任何液体颗粒。所产生的气体与通过入口6引入的气体在隔板44和45之间的空间中混合，并从下方穿过分离器42，从而由分离器42从该气体分离出任何液体颗粒。该气体通过容器2顶部的出口8排出容器2。 [0023] 在各分离器40和42下面设置有排出管46和48，排出管46和48与排出罐连通(图2中未示出)。 [0024] 现在转到图3，在容器2中设置有两个水平间隔开的竖直分离器50和52。第一入口在容器2的左手侧与容器2的顶部连通(如图所示)。因此存在通过容器2的大致水平的气体流动。在分离器50和52中间，在容器2的顶部具有用于气体的第二入口。排出管54和56分别与分离器50和52连通，并终止于排出罐(图3中未示出)。出口8位于分离器52的下游。 [0025] 参考图4，布置与图1中所示的布置类似，只是下部水平分离器20由竖直管状分离器60替换。存在从入口4的第一气流的径向流动，从而气体从管状分离器60外部传到位于其中的空间。分离器60从通过入口4进入容器2的气体中分离出液体颗粒。所产生的基本上不含液体颗粒的气体能够通过容器2竖直向上传送而与第二分离器62相遇。该气体与通过第二入口6进入容器2的第二气流混合。所得到的气体混合物通过穿过第二分离器62，这有效地除去与第二气流一起引入的或来自混合物的液体颗粒。设置排出管68和70以分别用于从分离器60和62渗出的液体，并且排出管68和70与排出罐(图4中未示出)连通。液体收集塔盘74位于第二分离器62下方但在第一分离器60的上方，以便捕获来自第二分离器62的液体。 液体收集塔盘74的结构和操作可以与在图1中示出并参考图1描述的收集盘30的结构和操作类似。 [0026] 图1-图4所示的根据本发明的装置的实施例共同都具有以下特征：由于装置各自的构造，使得在通过入口6进入主容器2的较高温度的气流(例如自然蒸发的LNG)和通过入口4进入主容器2的较低温度的气流(例如强制蒸发的LNG)中的液滴之间不存在接触。结果，利用较高温度的气流，使得从较低温度气流中分离的液体颗粒蒸发，从而气体中不会富含高沸点成分。 [0027] 现在参考图5，将图1所示的装置结合在设备500中，设备500旨在从储存槽502向内燃机530供应天然气，内燃机530例如是双燃料柴油发动机。通向容器2的入口4与强制蒸发器506连通，强制蒸发器506继而与容器502内的浸没式泵508连通。蒸发器506有效地使由泵508从容器502供应的LNG蒸发。通常，该产生的蒸汽或气体在-100℃的温度下供应至入口4。 容器2的第二入口6直接与LNG储存槽502的缺量空间连通。在操作时，从对入口4和6的供给中分离出液体颗粒，并且将分离的液体排出到排出罐14中。排出罐与槽502连接，使得液体能够返回到该槽中。来自容器2的出口8与通往旋转式压缩机520的一段管线520连接。压缩机520将天然气的压力提高到与压缩机520的出口连通的内燃机530所要求的压力。 [0028] 设备500可以设置在海上油轮或其它船只上，用于在对天然气进行液化的地点与LNG的输送目的地之间长距离地运输LNG。通常，保留一定比例的LNG用于回程。特别是在回程期间，槽502的缺量空间中的天然气的温度可显著上升至高于强制蒸发的LNG由蒸发器506输送到入口4的温度。根据本发明的装置防止来自槽502的缺量空间的自然蒸发的LNG在分离器容器2中再蒸发显著量的高级烃而不利地影响供给至发动机530的燃料的质量。 |
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