一种LNG取样分析系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种LNG取样分析系统及方法，系统包括沿着LNG取样管道依次设置的低温液体输送模块、气化模块、增压模块、取样模块，增压模块与取样模块之间连接在线分析模块。低温液体输送模块获得低温液体，经气化模块气化、增压模块加压后储存在取样模块的取样钢瓶中。本发明专利技术能够有效解决LNG取样过程中的气化歧视问题，同时能够同时进行取样和在线分析操作。

【技术实现步骤摘要】
一种LNG取样分析系统及方法
本专利技术属于天然气领域，具体涉及一种LNG取样分析系统及方法。
技术介绍
目前，在国家能源政策的引导，天然气消费量大幅增加。对于未铺设输气管道的地方，相对气态甲烷而言，LNG的储存、运输更加便捷。据相关机构统计2018年进口天然气9000万吨，5300万吨为LNG，同时国内的众多的天然气液化企业和以煤为源头的煤基天然气企业存在LNG检测的需求。LNG除包含甲烷外，根据来源不同，还会有少量氮气，氢气以及乙烷，乙烯等低碳烃类，在LNG气化取样过程中，不同沸点的组分存在气化歧化，造成所取得样品不具有代表性。简单的说就是，不同沸点组份气化比例不同，低沸点的组分气化比例高，高沸点组分气化比例低，导致取到的气体样品组成和LNG的真实组成存在差异，对最终的检测结果造成影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种LNG取样分析系统及方法。用于解决LNG取样过程中的气化歧视效应，使取出的样品具有代表性，利用本专利技术的技术方案可制造一套便携式取样模块，装置可移动，搬运，便于多地点工作。根据本专利技术的第一个实施方案，提供一种LNG取样分析系统，该系统包括沿着LNG取样管道依次设置的低温液体输送模块、用于将LNG样品气化的气化模块、为LNG样品加压的增压模块、用于储存LNG样品的取样模块，增压模块与取样模块之间分出一个支管用于连接在线分析模块，取样管道的末端与放空总管连接。进一步地，所述低温液体输送模块包括与LNG管道或储罐连接用于输送液体LNG的取样毛细内管，取样毛细内管的外围套有取样外套管，取样毛细内管与取样外套管之间的空间填充有液态LNG，取样毛细内管的末端经单向阀与气化模块中的毛细气化管连接，取样外套管分出一个放空管道与放空总管道连接。优选地，取样外套管采用耐低温不锈钢材质。取样外套管外部涂敷保温材料。取样毛细内管的后端(例如经由单向阀)与气化器中的毛细气化管连接。取样毛细内管例如采用0.53mmID不锈钢毛细管，其长度例如为0.5-1.5m，优选为1m。放空管路上设有调节阀，其作用在于当取样管路内有气体产生时，其温度会高于LNG的温度，打开调节阀，将产生的气体排出，防止气化的LNG进入取样毛细内管，影响取样稳定性。尤其是在初始取样阶段会有较大量的气体产生。正常取样状态下取样外套管、取样毛细内管内均为充满LNG液体。取样毛细内管外部的LNG起到为取样毛细内管内液体保冷的作用。取样毛细内管为位于低温液体输送模块的取样管道。取样分析系统前端可灵活采用法兰或卡套方式与储罐或管道的分析口连接。进一步地，所述气化模块包括经取样管道与低温液体输送模块连接的闪蒸气化器，闪蒸气化器包括内部开有波纹型凹槽的加热模块、与加热模块连接且对加热模块提供电能的供电单元(例如为三元锂电池模块)、经单向阀与低温液体输送模块的取样毛细内管连接且位于加热模块内的毛细气化管、设置于毛细气化管道上且位于低温液体输送模块与加热模块之间的单向阀，所述气化模块还包括与毛细气化管的出口连接的缓冲罐、设置在缓冲罐上的压力表、连接于闪蒸气化器(的供电单元)与缓冲罐之间的温控器。优选地，加热模块内部开有波纹型凹槽，毛细气化管穿过加热模块沿波纹型凹槽布置。闪蒸气化器的外部设有保温层。供电单元采用三元锂电池作为供电电源，加热模块采用导热速度快、热容量大的金属制作而成，优选铝材，其作用为毛细气化管内LNG气化提供足够热量。毛细气化管例如选用0.53ID不锈钢管，前端通过单向阀与毛细取样内管连接，毛细气化管的长度例如为50-200cm，例如优选为100cm。进一步可以使用外径1/16＂，内径0.04＂的不锈钢毛细管，内填充石英棉以增大气化面积。缓冲罐体积为例如15-30ml，优选为20ml。另外内部设有温度计与温控器相连，可实现根据缓冲罐中的气体温度变化自动调整加热模块的加热功率。单向阀采用不易导热的非金属材料，例如选用peek材料，可以避免毛细气化管与取样毛细内管之间的热传递。加热模块内部的波纹形凹槽内涂布导热硅胶，便于加热模块与毛细气化管之间进行热量传递。毛细气化管为位于气化模块的取样管道。进一步地，增压模块包括设置在取样管道上的微型增压泵，微型增压泵的样品输入管道上设有节流阀，微型增压泵的样品输出管道上设有流量计，节流阀与气化模块之间的取样管道经第一三通阀分出一个旁路管道，旁路管道的末端经第二三通阀连接于流量计与微型增压泵之间的取样管道。增压模块设置的目的在于：为后续取样模块中的取样钢瓶增加压力，进而增加取样体积，提供足够容量以供离线分析，例如对于100mL取样钢瓶，通过加压到1MPa，可提供约1000mL的气体供分析使用。其中微型增压泵用于为气体LNG样品增压，可设置出口压力例如为1MPa。节流阀可以设置通过流量，防止流量过大引起气化模块波动。流量计显示气体流量。第一三通阀和第二三通阀用于气路在旁路和增压管路之间切换。进一步地，所述取样模块包括用于储存气化LNG且与取样管道连接的取样钢瓶，取样钢瓶的气体输入段取样管道上和气体输出段取样管道上分别接有进口调节阀和出口调节阀，进口调节阀与加压模块之间的取样管道经第三三通阀分出一个旁路管道，旁路管道的末端经第四三通阀连接于出口调节阀之后的样品输送管道上，出口调节阀上设有爆破片，爆破压力1mPa，防止压力过高，取样瓶爆炸。旁路管道用于气体在旁路和取样流路之间切换。取样钢瓶上设有压力表，指示取样钢瓶内压力，保证安全。取样钢瓶大小根据需求而定，通常50-200ml，优选100ml，增压到1MPa以上后可充分满足色谱分析需求。第三三通阀和取样钢瓶的进口调节阀之间的取样管道上可设有一个快捷插头，取样钢瓶的出口调节阀和第四三通阀之间的取样管道上设有另一个快捷插头，第三三通阀和取样钢瓶的进口调节阀之间快捷插头可用于连接取样袋。进一步地，增压模块与取样模块之间的管道上分出一个支管用于连接便携式分析模块，便携式分析模块包括支管上的调节阀，与调节阀连接的六通阀、锂电池供电模块、与六通阀连接的载气钢瓶、用于分析气相成分的气相色谱仪，六通阀的出口与放空管道连接。其中,气相色谱仪所用载气为优选氦气，色谱柱优选PLOTQ0.53mm×30m(L)，膜厚50μm，检测器优选热导池检测器，可实现H2，N2，CH4，C2H6，C3H8等LNG中全组分的同时测定。根据本专利技术的另一个实施方案，提供一种使用上述LNG取样分析系统的LNG取样方法：(1)首先，打开气化模块的闪蒸气化器，进行预热，设置闪蒸气化器出口温度20-30℃(例如优选25℃)，将取样模块入口端与LNG管道或储罐取样管道连接，打开低温液体输送模块的调节阀，将第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀旋至旁路管道，保持增压模块的节流阀处于关闭状态；(2)打开LNG管道或储罐的采样阀门，观察低温液体输送模块的温度计的温度变化，当温度降低到LNG(一般-158～-162℃)的温度时，表明低温液体输送模块的取样毛细内管充满L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LNG取样分析系统，其特征在于，该系统包括沿着LNG取样管道依次设置的低温液体输送模块、用于将LNG样品气化的气化模块、为LNG样品加压的增压模块、用于储存LNG样品的取样模块，增压模块与取样模块之间分出一个支管用于连接在线分析模块，取样管道的末端与放空总管连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种LNG取样分析系统，其特征在于，该系统包括沿着LNG取样管道依次设置的低温液体输送模块、用于将LNG样品气化的气化模块、为LNG样品加压的增压模块、用于储存LNG样品的取样模块，增压模块与取样模块之间分出一个支管用于连接在线分析模块，取样管道的末端与放空总管连接。


2.根据权利要求1所述的LNG取样分析系统，其特征在于，所述低温液体输送模块包括与LNG管道或储罐连接用于输送液体LNG的取样毛细内管，取样毛细内管的外围套有取样外套管，取样外套管与取样毛细内管之间的空间填充有液态LNG，取样毛细内管的末端经单向阀与气化模块中的毛细气化管连接，取样外套管分出一个放空管道与放空总管道连接，放空管道上设有调节阀，取样毛细内管为位于低温液体输送模块的取样管道。


3.根据权利要求1或2所述的LNG取样分析系统，其特征在于，所述气化模块包括经取样管道与低温液体输送模块连接的闪蒸气化器，闪蒸气化器包括内部开有波纹型凹槽的加热模块、与加热模块连接且对加热模块提供电能的供电单元、经单向阀与低温液体输送模块的取样毛细内管连接且位于加热模块内的毛细气化管、设置于毛细气化管道上且位于低温液体输送模块与加热模块之间的单向阀，所述气化模块还包括与毛细气化管的出口连接的缓冲罐、设置在缓冲罐上的压力表、连接于闪蒸气化器与缓冲罐之间的温控器。


4.根据权利要求3所述的LNG取样分析系统，其特征在于，加热模块内部开有波纹型凹槽，毛细气化管穿过加热模块沿波纹型凹槽布置，毛细气化管与波纹凹槽之间涂覆导热硅胶。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的LNG取样分析系统，其特征在于，增压模块包括设置在取样管道上的微型增压泵，微型增压泵的样品输入管道上设有节流阀，微型增压泵的样品输出管道上设有流量计，节流阀与气化模块之间的取样管道经第一三通阀分出一个旁路管道，旁路管道的末端经第二三通阀连接于流量计与微型增压泵之间的取样管道。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的LNG取样分析系统，其特征在于，所述取样模块包括用于储存气化LNG且与取样管道连接的取样钢瓶，取样钢瓶的气体输入段取样管道上和气体输出段取样管道上分别接有进口调节阀和出口调节阀，进口调节阀与加压模块之间的取样管道经第三三通阀分出一个旁路管道，旁路管道的末端经第四三通阀连接于出口调节阀之后的样品输送管道上，出口调节阀上设有爆破片，第三三通阀和取样钢瓶的进口调节阀之间的取样管道上设有一个快捷插头，取样钢瓶的出口调节阀和第四三通阀之间的取样管道上设有另一个快捷插头，第三三通阀和取样钢瓶的进口调节阀之间的快捷插头可连接取样袋取样。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的LNG取样分析系统，其特征在于，增压模块与取样模块之间的取样管道上分出一个支管用于连接便携式分析模块，便携式分析模块包括与支管上布置调节阀，与支管连接的六通阀、锂电池供电模块、与六通阀连接的载气钢瓶、用于分析气相成分的气相色谱仪，六通阀的出口与放空管道连接。


8.使用权利要求1-7中任一项所述的LNG取样分析系统的LNG取样方法，其特征在于，该方法包括：
(1)首先，预热闪蒸气化器，将取样分析系统入口端与LNG管道或储罐取样管道连接，打开低温液体输送模块的调节阀，将第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、...

【专利技术属性】
技术研发人员：司瑞刚，史立杰，刘雪飞，张永泽，李晨佳，常俊石，王鑫，陈胜，李彦辉，王学坤，
申请(专利权)人：新地能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13