BOG再液化工艺及其再液化回收系统.pdf

本发明提供了一种能够降低能耗，降低成本的BOG再液化工艺及其再液化回收系统。所述BOG再液化工艺，包括步骤：1)将来自LNG储罐的BOG进行降压后经换热器复热到常温；2)然后通过压缩机进行增压；3)BOG冷却至常温，再经换热器冷却至-150℃～-130℃；4)将液态BOG进行节流降压至常压，然后进行气液分离，得到的气体返回换热器，再送入压缩机；得到的一部分LNG返回换热器，再送入压缩机；另一部分LNG送入到LNG储罐。所述BOG再液化回收系统，包括LNG储罐、第一节流装置、换热器、压缩机、冷却器、第二节流装置、气液分离器；采用上述工艺及装置，能够有效的降低能耗，减少设备投入，降低成本。

权利要求书
1.  BOG再液化工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)将来自LNG储罐(1)的低温状态的BOG进行节流降压到120～150kPa.A，然后送入换热器(3)复热到常温；
2)将复热到常温的BOG通过压缩机(4)进行增压到3000～5500kPa.A；
3)将增压后的BOG冷却至常温，再经换热器(3)冷却至-150℃～-130℃，得到液态BOG；
4)将经过换热器(3)冷却后得到的液态BOG进行节流降压恢复至常压，然后进行气液分离，分离得到的气体返回换热器(3)进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；分离得到的一部分LNG返回换热器(3)进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；另一部分LNG送入到LNG储罐(1)。

2.  实现如权利要求1所述BOG再液化工艺的BOG再液化回收系统，其特征在于：包括LNG储罐(1)、第一节流装置(2)、换热器(3)、压缩机(4)、冷却器(5)、第二节流装置(6)、气液分离器(7)；
所述LNG储罐(1)具有BOG放空口，所述换热器(3)具有第一流道、第二流道、第三流道以及第四流道；所述气液分离器(7)具有液体出口和气体出口；
所述第一流道一端通过第一节流装置(2)与BOG放空口连通，另一端连接到压缩机(4)具有的入口；所述压缩机(4)具有的出口连接到冷却器(5)；
所述第四流道一端与冷却器(5)连通，另一端通过第二节流装置(6)连接到气液分离器(7)；
所述气液分离器(7)的液体出口设置有分流装置(8)；
所述第二流道一端与分流装置(8)连通，另一端连接到压缩机(4)具有的入口；
所述第三流道一端与气液分离器(7)的气体出口连通，另一端连接到压缩机(4)具有的入口；所述分流装置(8)与LNG储罐(1)具有的入口连通。

3.  如权利要求2所述的BOG再液化回收系统，其特征在于：所述分流装置(8)采用三通阀。

4.  如权利要求2所述的BOG再液化回收系统，其特征在于：所述第一节流装置(2)以及第二节流装置(6)均采用节流阀。

说明书BOG再液化工艺及其再液化回收系统
技术领域
本发明涉及LNG(液化天然气)存储及运输技术领域，尤其是一种BOG再液化工艺及其再液化回收系统。
背景技术
公知的：目前LNG加气站及LNG转运站等产生大量的BOG(自然蒸发的天然气)气体，这些BOG气体无法回收，造成大量的天然气放空浪费。针对这一情况出现了BOG再液化工艺及其装置。如中国专利公开号CN 103343881 A，专利名称为一种回收BOG的工艺及其装置；该申请公开了一种回收BOG的工艺及其装置；将来自于氮气储罐的氮气压缩，得到高压氮气，进入BOG回收装置；在BOG回收装置中，氮气水冷，然后换热得到低温高压氮气，再膨胀至常压状态，温度进一步降低，将该部分氮气所蕴含的冷量供给来自于LNG储罐的BOG，使其液化，氮气在BOG回收装置中温度回升至氮气储罐温度后，返回至氮气储罐。该方法省去了进口BOG压缩机的使用以及对易燃易爆烃类气体的压缩，以稳定性气体氮气为载冷介质，通过市场上常见的压缩机和膨胀机实现BOG的回收，控制方便、安全，工艺流程简单，设备投资小，具有良好的工业推广应用前景。
但是上述回收BOG的工艺通过氮气对BOG进行制冷，在将氮气进行制冷的过程中，首选需要将氮气进行压缩然后进行膨胀制冷，需要消耗的能耗较高；同时需要氮气压缩机组合以及氮气膨胀机组对氮气进行制冷，设备较多，同时氮气膨胀机组结构复杂；因此上述回收BOG的工艺及其装置，在回收BOG的过程中能耗较高，需要设备较多，生产成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低能耗，降低成本的BOG再液化工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：BOG再液化工艺，包括以下步骤：
1)将来自LNG储罐的低温状态的BOG进行节流降压到120～150kPa.A，然后送入换热器复热到常温；
2)将复热到常温的BOG通过压缩机进行增压到3000～5500kPa.A；
3)将增压后的BOG冷却至常温，再经换热器冷却至-150℃～-130℃，得到液态BOG；
4)将经过换热器冷却后得到的液态BOG进行节流降压恢复至常压，然后进行气液分离，分离得到的气体返回换热器进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；分离得到的一部分LNG返回换热器进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；另一部分LNG送入到LNG储罐。
上述BOG再液化工艺，在对BOG进行冷却的过程中采用BOG自身冷量对自身进行制冷，使得BOG再液化，重新收集到LNG储罐内；从而能够避免采用其他制冷剂液化BOG带来的成本增加。本发明所述的BOG再液化工艺中通过BOG自身的冷量以及将经过该工艺处理得到的一部分成品LNG对被压缩机增压然后冷却至常温后的BOG进行冷却，同时将工艺中气液分离得到的气体重新返回到换热器对被压缩机增压然后冷却至常温后的BOG进行冷却；从而能够保证BOG被压缩机增压然后冷却至常温后，在换热器处能够得到充分的冷量进行冷却，形成液态。同时对气液分离得到的气体中的冷量进行了充分利用，有利于降低能耗。由于有LNG储罐排放的BOG被重新利用对自身进行冷却，最终返回到LNG储罐，因此能够提高BOG的回收率；避免大量的BOG逃逸到空气中污染环境。
本发明还提供了一种适用于上述BOG再液化工艺的BOG再液化回收系统，所述BOG再液化回收系统，包括LNG储罐、第一节流装置、换热器、压缩机、冷却器、第二节流装置、气液分离器；
所述LNG储罐具有BOG放空口，所述换热器具有第一流道、第二流道、第三流道以及第四流道；所述气液分离器具有液体出口和气体出口；
所述第一流道一端通过第一节流装置与BOG放空口连通，另一端连接到压缩机具有的入口；所述压缩机具有的出口连接到冷却器；
所述第四流道一端与冷却器连通，另一端通过第二节流装置连接到气液分离器；
所述气液分离器的液体出口设置有分流装置；
所述第二流道一端与分流装置连通，另一端连接到压缩机具有的入口；
所述第三流道一端与气液分离器的气体出口连通，另一端连接到压缩机具有的入口；所述分流装置与LNG储罐具有的入口连通。
优选的，所述分流装置采用三通阀。
优选的，所述第一节流装置以及第二节流装置均采用节流阀。
上述BOG再液化回收系统，通过节流装置实现对BOG的降压，通过压缩机对BOG进行压缩，通过冷却器将高压BOG冷却到常温；通过换热器实现利用BOG自身的冷量使其液化；从而实现BOG再液化工艺。上述BOG再液化回收系统，结构简单，易于实现，设备投入少，能够有效的降低成本，同时能够有效的降低能耗，提高经济效益。
附图说明
图1是本发明所述BOG再液化装置的结构示意图；
图中标示：1-LNG储罐，2-第一节流装置，3-换热器，4-压缩机，5-冷却器，6-第二节流装置，7-气液分离器，8-分流器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明提供了一种BOG再液化工艺，包括以下步骤：
1)将来自LNG储罐1的低温状态的BOG进行节流降压到120～150kPa.A，然后送入换热器3复热到常温；
2)将复热到常温的BOG通过压缩机4进行增压到3000～5500kPa.A；
3)将增压后的BOG冷却至常温，再经换热器3冷却至-150℃～-130℃，得到液态BOG；
4)将经过换热器3冷却后得到的液态BOG进行节流降压恢复至常压，然后进行气液分离，分离得到的气体返回换热器3进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；分离得到的一部分LNG返回换热器3进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；另一部分LNG送入到LNG储罐1。
在步骤1)中将LNG储罐1中产生的BOG首先进行节流降压，使得LNG储罐1内排放的高压BOG的压力降低；从而便于在步骤2)中压缩机4对其进行压缩加压。
在步骤2)和步骤3)中首先在步骤2)中通过压缩机4对BOG进行了压缩加压，因此BOG的温度会升高。在步骤3)中将增压后的BOG冷却至常温，从而释放了BOG中的能量。再通过步骤3)中将BOG通入到换热器3中，由于此时BOG为高压常温，因此当BOG被送入到换热器3中时，能够吸收进入换热器3中的BOG气体的冷量温度下降，从而使得BOG液化。由于天然气在120～150KPA时的饱和蒸汽温度为-160℃～-130℃；因此BOG从LNG储罐1排出时的温度在-140℃左右。在工艺刚开始运行时，经过压缩机4压缩并冷却至常温的BOG只是被LNG储罐1排出的BOG冷却，因此BOG冷却后的温度为-140℃～-130℃。通过步骤2)和步骤3)对BOG进行的处理，实现了BOG的冷却液化。
在步骤4)中将经过换热器3冷却后得到的液态BOG进行节流降压恢复至常压，然后进行气液分离，分离得到的气体返回换热器3进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；分离得到的一部分LNG返回换热器3进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；另一部分LNG送入到LNG储罐1。
由于经过换热器3冷却后得到的LNG气体的压强较高；因此将经过换热器3冷却后得到的液态BOG节流降压恢复至常压的过程中，液态BOG的温度会进一步的下降，得到低温常压的LNG。
同时由于将气液分离得到的气体返回换热器3进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行 增压；气液分离得到的一部分LNG返回换热器3进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；因此经过压缩机4压缩并冷却至常温的BOG，不仅在换热器3中吸收LNG储罐1排出的BOG冷量，同时还能吸收气液分离得到的气体的冷量以及气液分离得到的一部分LNG的冷量，从而使得在步骤3)中经过压缩机4压缩并冷却至常温的BOG经换热器3冷却后温度为-160℃～-130℃。因此能够保证BOG被压缩机4压缩且冷却至常温后，在换热器3处能够得到充分的冷量进行冷却，形成液态。
实施例按照下列步骤进行，
1)将来自LNG储罐1的低温状态的BOG进行节流降压到P1，然后送入换热器3复热到常温；
2)将复热到常温的BOG通过压缩机4进行增压到P2；
3)将增压后的BOG冷却至常温，再经换热器3冷却至-150℃～-130℃，得到液态BOG；
4)将经过换热器3冷却后得到的液态BOG进行节流降压恢复至常压，然后进行气液分离，分离得到的气体返回换热器3进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；分离得到的一部分LNG返回换热器3进行换热后与步骤2)中的BOG一起进行增压；另一部分LNG送入到LNG储罐1。
上述步骤1)中的P1以及步骤2)中的P2如表1所示：
表1

续表1

续表1

注：处理单位体积BOG的能耗是指处理1LBOG整个系统消耗的能耗。设该能耗为W1，总能耗为W，处理BOG总量为Q，则有W1＝W/Q。
从表1中可以看出，当将复热到常温的BOG通过压缩机4进行增压到P2；P2不变时，随着P1的升高，处理单位体积BOG的能耗(kW.h/Nm3)降低，回收率逐渐减小。当P1升高到160KPa.A，P2＝3000KPa.A、3500KPa.A或5000KPa.A时，回收率小于93％，因此回收率较低。当P1减小到110KPa.A，P2＝3000KPa.A时，处理单位体积BOG的能耗(kW.h/Nm3)大于6.8kW.h/Nm3。
从表1中可以看出，当将来自LNG储罐1的低温状态的BOG进行节流降压到P1，P1不变时，随着P2的升高，处理单位体积BOG的能耗(kW.h/Nm3)降低，回收率逐渐增大后减小。但是当P2达到5500KPa.A时，能耗降低程度逐渐减小，回收率基本维持不变，同时由于高压压缩BOG危险性较大，需要的压缩机组额定功率较大。因此BOG在压缩机4进行压缩的最大压力的最佳值为5500KPa.A。由于P2在2500KPa.A时，处理单位体积BOG的能耗(kW.h/Nm3) 大于6.8kW.h/Nm3，回收率小于93％；回收率低。因此P2太小，会增加成本，降低BOG回收率；当P2大于3000KPa.A时能耗大幅度降低。
综上所述：将来自LNG储罐1的低温状态的BOG进行节流降压到P1，P1的最佳范围为120KPa.A～150KPa.A；
将复热到常温的BOG通过压缩机4进行增压到P2；P2的最佳范围为3000KPa.A～5500KPa.A。P1以及P2采用该范围，在保证BOG回收率较高的同时能够保证能耗较低。
综上所述，本发明所述BOG再液化工艺，在对BOG进行冷却的过程中采用BOG自身冷量对自身进行制冷，使得BOG再液化，重新收集到LNG储罐1内；从而能够避免采用其他制冷剂，液化BOG带来的成本增加。本发明所述的BOG再液化工艺中通过BOG自身的冷量以及将经过该工艺处理得到的一部分成品LNG对被压缩机4压缩增压然后冷却至常温后的BOG进行冷却，同时将工艺中气液分离得到的气体重新返回到换热器对被压缩机4压缩增压然后冷却至常温后的BOG进行冷却；从而能够保证BOG被压缩机4压缩增压然后冷却至常温后，在换热器3处能够得到充分的冷量进行冷却，形成液态。同时对气液分流得到的气体中的冷量进行了充分利用，有利于降低能耗。由于有LNG储罐1排放的BOG被重新利用对自身进行冷却，最终返回到LNG储罐，因此能够提高BOG的回收率；避免大量的BOG逃逸到空气中污染环境。
如图1所示，本发明还提供了一种实现上述BOG再液化工艺的BOG再液化回收系统，所述BOG再液化回收系统，包括LNG储罐1、第一节流装置2、换热器3、压缩机4、冷却器5、第二节流装置6、气液分离器7；
所述LNG储罐1具有BOG放空口，所述换热器3具有第一流道、第二流道、第三流道以及第四流道；所述气液分离器7具有液体出口和气体出口；
所述第一流道一端通过第一节流装置2与BOG放空口连通，另一端连接到压缩机4具有的入口；所述压缩机4具有的出口连接到冷却器5；
所述第四流道一端与冷却器5连通，另一端通过第二节流装置6连接到气液分离器7；
所述气液分离器7的液体出口设置有分流装置8；
所述第二流道一端与分流装置8连通，另一端连接到压缩机4具有的入口；
所述第三流道一端与气液分离器7的气体出口连通，另一端连接到压缩机4具有的入口；所述分流装置8与LNG储罐1具有的入口连通。
所述第一节流装置2的主要作用是对从LNG储罐1内出来的BOG气体进行降压。
所述第二节流装置2的主要作用是对从换热器3内出来的液态BOG气体进行降压。
工作过程中：
1、将来自LNG储罐1的低温状态的BOG经过第一节流装置2节流降压后，送入到换热器3复热到常温。
2、将复热到常温的BOG通过压缩机4进行增压。
3、将增压后的BOG通过冷却器5冷却至常温，再经换热器3冷却至约-150℃～-130℃得到液态BOG。
4、经过换热器3冷却后得到的液态BOG再经第二节流装置6节流降压至常压，然后进入气液分离器7进行气液分离，所述气液分离器7分离得到的气体返回换热器3，然后再送入压缩机4；所述气液分离器7分离得到的一部分LNG返回换热器3，然后再送入压缩机4；另一部分送入到LNG储罐1内。
综上所述，上述BOG再液化回收系统能够实现BOG的再液化工艺，能够回收BOG，避免BOG排放到空气中污染环境，达到资源的再利用。同时所述BOG再液化回收系统，通过节流装置实现对BOG的降压，通过压缩机4对BOG进行压缩增压，通过冷却器4将高压BOG冷却到常温；通过换热器3实现利用BOG自身的冷量使其液化；从而实现BOG再液化工艺。上述BOG再液化回收系统，结构简单，易于实现，设备投入少，能够有效的降低成本，同时能够有效的降低能耗，提高经济效益。
在气液分离器7的液体出口设置有分流装置8，所述分流装置8可以采用多种方式实现，比如设置储水箱，在储水箱上连接多根管道实现分流。为了节约成本，所述分流装置8采用三通阀。所述三通阀成本低，安装方便。
对BOG进行节流降压的第一节流装置2和第二节流装置6可以通过多种方式实现，比如：通过节流阀实现对BOG的节流减压。为了节约成本优选的，所述第一节流装置2以及第二节流装置6均采用节流阀。所述节流阀结构简单，操作简便，安装方便，成本低。