大型L N G低温储罐干燥过程技术探讨

郑义哲

（康泰斯（上海）化学工程有限公司，上海 200000）

大型L N G低温储罐干燥过程技术探讨

郑义哲

（康泰斯（上海）化学工程有限公司，上海 200000）

LNG储罐在投用之前需要经过干燥和预冷过程，如果干燥不合格，在预冷过程中会出现结冰现象，甚至破坏保温材料，影响储罐的保冷效果。结合华油广安2万m3单包容LNG储罐的实例，介绍LNG储罐的干燥流程，以及在干燥过程中遇到的问题及解决方案。

液化天然气；大型LNG；低温储罐；干燥

近年来随着国内大气污染的加重，国家更重视绿色清洁能源的使用。天然气在常压，-160℃的低温下液化，体积缩小为原来的1/625，且天然气的燃烧只产生水和二氧化碳，不产生其他污染物，因此，其作为一种清洁能源，越来越受到青睐。天然气在世界一次能源的占比超过24%，而我国目前仅有6%，因此，天然气在我国今后一定会得到飞速的发展。

LNG低温储罐作为沿海LNG接收站、内陆中转站、液化天然气工厂等的存储设施也得到越来越多的重视。LNG储罐根据形式不同分为单包容、双包容和全包容储罐，而每种储罐在投用之前都必须经过储罐干燥和预冷过程[1-2]。本文以华油广安2万m3单包容LNG储罐为例，介绍LNG储罐干燥过程所遇到的问题和解决办法。

1 LNG大型低温储罐干燥介绍

LNG大型低温储罐干燥的目的是为了在预冷之前降低罐内水含量，即降低罐内系统的露点，防止预冷过程以及之后使用时气态水凝结为固态水，破坏罐内的保冷材料，减弱储罐的保冷效果，甚至会造成保冷失效，使低温LNG接触外罐壁，造成外壁挂霜甚至损坏外壁，造成LNG储罐的损坏。

LNG储罐内分三个区域，具体见图1，A：内罐与穹顶；B：环形保冷夹层；C：罐底保温区域。该三部分都需要先用氮气置换至氧气含量不超过8%，然后干燥。其中A，B区域要求露点-20℃及以下，C区域要求露点0℃及以下[3]。

图1 LNG储罐区域

2 LNG储罐干燥的具体流程

LNG大型低温储罐的置换与干燥流程包括初步检查和临时设施安装、罐内区域置换和干燥。

2.1 初步检查和临时设施安装

（1）在置换和干燥前，完成LNG储罐的所有测试和检查。

（2）安装好所有的临时和永久的仪表和保护设施，包括真空阀、安全阀。

（3）LNG储罐的保冷设施全部安装完成。

（4）在封罐之前，要确保罐内清洁，没有其他任何的外来物品。（5）连接氮气管线至氮气接入口，确保氮气放空管线畅通。（6）检查管路系统，保证氮气顺畅流入，且能从罐顶A区域正常放空。

2.2 内罐和穹顶区域A置换和干燥

（1）从N15管口引入合格干燥氮气，当内罐压力到达400mm水柱压力时打开管口N17，将氮气泄放至大气，见图2。（2）起始缓慢吹扫，4h后逐渐增大吹扫量至300～600m3/h。（3）监测N17出口的O2含量，小于8%则说明A区域置换合格。

怀孕后准妈妈要做很多种检查，这些检查分为常规检查和特殊检查，各种预防出生缺陷的高危筛查就属于特殊检查。出生缺陷是指婴儿出生前在母体子宫里发生的发育异常以及身体某些部位存在的畸形，例如无脑儿、脑脊膜膨出、呆小症、兔唇、先天性心脏病、先天愚型等，其中最主要的是预防先天性疾病和遗传性疾病，唐氏综合征就是其中最重要的一种。

（4）监测N17出口的露点，低于-20℃则说明A区域干燥合格。

图2 LNG储罐内罐区域干燥

2.3 环形区域A置换和干燥

（1）继续从N15管口引入合格干燥氮气，打开N16管口，从夹层放散至大气，见图3。

（2）控制吹扫量至约200m3/h。

（3）监测N16出口的O2含量，小于8%则说明B区域置换合格。

（4）监测N16出口的露点，低于-20℃则说明B区域干燥合格。

图3 LNG储罐夹层区域干燥

2.4 罐底区域C置换和干燥

（1）继续从N15管口引入合格干燥氮气，打开N16管口，继续吹扫和干燥环形空间；同时从N4管口吹扫罐底区域，打开N23A&B管口，泄放至大气，见图4。

（2）控制吹扫量至约200m3/h。

（3）监测N23出口的O2含量，小于8%则说明C区域置换合格。

（4）监测N23出口的露点，低于-10℃则说明C区域干燥合格。

图4 LNG储罐罐底区域干燥

3 实际干燥过程的问题及处理

广安LNG储罐的内罐和穹顶区域A以及环形空间B的置换和干燥过程都较为顺利，按照流程要求顺利地将O2含量置换至8%以下，露点降至-20℃以下。

3.1 干燥过程中遇到的问题

罐底区域C的干燥却一直未达标，从2012年6月25日至2012年8月13日，罐底区域的放散口N23A/B的放散气体露点一直在0℃以上。N2吹扫量从2012.6.25至2012.7.26一直维持在40m3/h，之后从2012.7.27至2017.8.13加大吹扫量至100m3/h。然而露点一直达标。具体的露点数据见表1。

3.2 问题分析

对于罐底保温区域水分过多，无法尽快干燥完成，进行原因分析如下：

表1 2012.6.25—8.13 干燥情况

通过原因分析，施工过程中空气中水分的残留是最大的问题，因此，需要采取措施排除罐底水分，防止在LNG储罐投用后导致低温LNG水分凝结，损坏保温材料，从而导致漏冷。

3.3 干燥措施

3.3.1 增加吹扫N2温度

加热吹扫氮气至70℃，提高罐底温度，加快罐底区域水分的挥发，从而加速罐底区域的干燥，N2吹扫气量维持在100m3/h，干燥结果图5。从干燥结果来看，露点不降反升，说明提高加热温度能够加快罐底水分的带出，为最终罐底的干燥合格加快进程。

3.3.2 增大N2吹扫气量

在维持LNG储罐压力不超过150mbar的情况下，维持N2温度在70℃，增大N2吹扫气量，加速罐底水分的带出。具体干燥情况如图6。

图5 升温之后干燥情况

图6 增大吹扫量之后干燥情况

从图6可以看出，在采用高温N2和加大吹扫气量后，干燥效果明显改善。从2012.9.6开始，罐底露点已到0℃以下，满足干燥要求。

4 结论

LNG大型低温储罐的干燥是储罐投用前的关键一步，储罐内罐、罐顶、环形区域和罐底区域的干燥情况将直接影响LNG储罐的使用结果。这其中由于罐底保温区域是泡沫底砖，空隙流通量小，因此其干燥最为困难。且罐底泡沫底砖是LNG低温内罐与外罐和罐底水泥基础之间的唯一隔热设施。如果罐底区域干燥不合格，极容易造成漏冷从而损坏LNG罐底基础，进而对整个LNG储罐造成危害。

因此，在按照干燥程序的要求严格进行的情况下，如遇特殊状况难以干燥，需要提高N2吹扫温度或增大N2吹扫量，从而达到快速彻底干燥的效果。

[1] 袁中立，严伦江.LNG低温储罐的设计及建造技术[J].石油工程建设，2007，33（5）：19-23.

[2] 骆晓玲，齐长勇，程换新.大型液化天然气储罐的发展研究[J].机械设计与制造，2009，（9）：255-257.

[3] 顾安忠.液化天然气技术手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

D i s c u s s i o n o n D r y i n g P r o c e s s o f L a r g e L N G C r y o g e n i c T a n k

Zheng Yi-zhe

LNG tanks need to be dry and pre cooled before they are put into use.If the drying is not qualif i ed，freezing phenomenon will occur in the pre cooling process，and even destroy the insulation material，which will affect the cooling effect of the tank.In this paper，the drying process of LNG tank and the problems encountered in the drying process and solutions are introduced based on the example of the 20 thousand cubic meter LNG tank of Hua Bei Guang’an.

liquef i ed natural gas；large LNG；cryogenic storage tank；drying

TE972

B

1003-6490（2017）08-0191-02

2017-05-29

郑义哲（1983—），男，山东德州人，工程师，主要从事液化天然气领域工艺技术的开发应用与工厂实际调试和问题处理工作。