甲烷气回收系统以及回收方法.pdf

本发明涉及一种甲烷气回收系统以及回收方法，所述系统包括罐体，所述罐体内设有位于罐体下部的气液分离装置以及位于罐体上部的换热装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道与所述罐体上用于接收气体的第一进气口连通，第二通道与所述罐体上的第二进气口相连通，所述第二进气口通过所述罐体顶端的第一出气口与压缩装置相连接，所述换热装置通过减压装置与所述气液分离装置相通，所述罐体的底端出液口形成液体回收通道。本发明的甲烷气体可以在所述罐体内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗，且回收产品为液化天然气可以就地销售。

1.  一种甲烷气回收系统，其特征在于：所述系统包括罐体，所述罐体内设有位于罐体下部的气液分离装置以及位于罐体上部的换热装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道与所述罐体上用于接收气体的第一进气口连通，第二通道与所述罐体上的第二进气口相连通，所述第二进气口通过所述罐体顶端的第一出气口与压缩装置相连接，所述换热装置通过减压装置与所述气液分离装置相通，所述罐体的底端出液口形成液体回收通道。

2.  根据权利要求1所述的甲烷气回收系统，其特征在于：所述罐体的第一进气口通过管道连接有缓冲罐，所述缓冲罐和所述罐体之间设有压力调节阀。

3.  根据权利要求2所述的甲烷气回收系统，其特征在于：所述缓冲罐和所述压力调节阀之间设有切断阀。

4.  根据权利要求2或3所述的甲烷气回收系统，其特征在于：所述缓冲罐内设有吸附材料。

5.  根据权利要求1所述的甲烷气回收系统，其特征在于：所述换热装置的第二通道与所述罐体上的高压物料出口相通，所述气液分离装置与所述罐体上的低压物料进口相通，且所述高压物料出口通过设置在所述罐体外部的减压装置连接至所述低压物料进口。

6.  根据权利要求1所述的甲烷气回收系统，其特征在于：所述换热装置的第二通道通过位于所述罐体内的减压装置与所述气液分离装置相通。

7.  根据权利要求1所述的甲烷气回收系统，其特征在于：所述罐体的第一出气口经过多个并联的压缩装置连接至所述罐体的第二进气口。

8.  一种甲烷气回收方法，用于回收甲烷气和收集甲烷液，其步骤如下，包括：
步骤S1：将所述甲烷气通过第一进气口输送至罐体内；
步骤S2： 将所述甲烷气在所述罐体内进行换热升温完毕后进入压缩装置进行压缩处理；
步骤S3：将压缩处理后形成的高压甲烷气再次输送至罐体内，并在所述罐体内进行换热降温形成高压低温甲烷气；
步骤S4：将所述高压低温甲烷气进行降压，形成气态甲烷和液态甲烷的混合物；
步骤S5：将所述气态甲烷和液态甲烷的混合物在罐体内进行分离，将气态甲烷返回步骤S2进行循环处理；将液态甲烷进行回收。

9.  根据权利要求8所述的甲烷气回收方法，其特征在于：所述步骤S1之前，还包括：
步骤S0：将要回收的甲烷气体进行收集缓冲，在收集的甲烷气体达到第一预设量时，开启压缩装置，执行所述步骤S1-S5；并在收集的甲烷气体低于第二预设量时，停止执行所述步骤S1-S5。

10.  根据权利要求9所述的甲烷气回收方法，其特征在于：将要回收的甲烷气体进行收集缓冲，在收集的甲烷气体达到第三预设量时，在执行步骤S2时，所述甲烷气换热完毕后分别进入多个压缩装置进行压缩处理。

11.  根据权利要求8所述的甲烷气回收方法，其特征在于：所述步骤S4中，将所述高压低温甲烷气在所述罐体内进行降压处理。

甲烷气回收系统以及回收方法
技术领域
本发明涉及气体回收再利用的技术领域，尤其是指应用在液化天然气（LNG）存储和运输过程中蒸发气体（BOG）的再液化与回收。
背景技术
液化天然气（LNG）主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的能源，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点温度后变成液体，通常液化天然气储存在零下161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。液化天然气燃烧后对空气污染非常小，而且放出的热量大，所以液化天然气是一种比较先进的能源。
但是在LNG船舶、槽车运输过程以及LNG加注、卸载过程中，由于环境温度和低温LNG之间的巨大温差产生的热量传递，加气站系统的预冷以及其它原因，低温的LNG会不断受热产生蒸发气体（简称BOG）。虽然存储LNG的低温容器具有绝热层，但仍然无法避免外热的影响，导致产生BOG，BOG的增加使得系统的压力上升，一旦压力超过存储罐允许的工作压力，需要启动安全保护装置释放BOG减压。
现有的甲烷气体回收方式包括把气化出来的甲烷气体经与空气换热后进入城市管网或者使用压缩机把这些甲烷气体变成CNG（压力大于20MPa的甲烷气体产品）。进入城市管网方案需要LNG加注站靠近城市管网，对普通的LNG加注站并不适用；做成CNG产品市场价值较低，储运复杂，压缩耗能较高，设备占地较大。也有利用液氮等冷源对甲烷进行冷却，重新变为低温甲烷液体回用,但是该方法需单独设置冷量产生装置，投资和运行功耗较高，流程复杂且占地较大，回收的甲烷的成本较高，且回收率低，一定程度上导致能源的浪费。
为了克服上述问题，现有技术中有一种小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的安装结构，包括：低温储罐、回热式低温制冷机、冷凝换热器；冷凝换热器安装在回热式低温制冷机的冷端；低温储罐与冷凝换热器之间设置有蒸发气体输送通道以及液化天然气输送通道；冷凝换热器处的液化天然气能够在重力的作用下沿液化天然气输送通道进入低温储罐。上述文献虽然提高了再液化效率，保证了设备运行可靠性和安全性，但是所述回热式低温制冷机以及冷凝换热器必须安装在所述低温储罐的上方，因此对于设备的安装有一定的要求，不易实现有效降低安装与维护成本；另外，气体的回收率没有大幅度提高。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中回收甲烷的安装与维护成本高以及回收率低的问题从而提供一种不但设备的安装与维护成本低，而且回收率高的甲烷气的回收系统以及回收方法。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种甲烷气回收系统，所述系统包括罐体，所述罐体内设有位于罐体下部的气液分离装置以及位于罐体上部的换热装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道与所述罐体上用于接收气体的第一进气口连通，第二通道与所述罐体上的第二进气口相连通，所述第二进气口通过所述罐体顶端的第一出气口与压缩装置相连接，所述换热装置通过减压装置与所述气液分离装置相通，所述罐体的底端出液口形成液体回收通道。
在本发明的一个实施例中，所述罐体的第一进气口通过管道连接有缓冲罐，所述缓冲罐和所述罐体之间设有压力调节阀。
在本发明的一个实施例中，所述缓冲罐和所述压力调节阀之间设有切断阀。
在本发明的一个实施例中，所述缓冲罐内设有吸附材料。
在本发明的一个实施例中，所述换热装置的第二通道与所述罐体上的高压物料出口相通，所述气液分离装置与所述罐体上的低压物料进口相通，且所述高压物料出口通过设置在所述罐体外部的减压装置连接至所述低压物料进口。
在本发明的一个实施例中，所述换热装置的第二通道通过位于所述罐体内的减压装置与所述气液分离装置相通。
在本发明的一个实施例中，所述罐体的第一出气口经过多个并联的压缩装置连接至所述罐体的第二进气口。
本发明还提供了一种甲烷气回收方法，用于回收甲烷气和收集甲烷液，其步骤如下，包括：步骤S1：将所述甲烷气通过第一进气口输送至罐体内；步骤S2：将所述甲烷气在所述罐体内进行换热升温完毕后进入压缩装置进行压缩处理；步骤S3：将压缩处理后形成的高压甲烷气再次输送至罐体内，并在所述罐体内进行换热降温形成高压低温甲烷气；步骤S4：将所述高压低温甲烷气进行降压，形成气态甲烷和液态甲烷的混合物；步骤S5：将所述气态甲烷和液态甲烷的混合物在罐体内进行分离，将气态甲烷返回步骤S2进行循环处理；将液态甲烷进行回收。
在本发明的另一个实施例中，所述步骤S1之前，还包括步骤S0：将要回收的甲烷气体进行收集缓冲，在收集的甲烷气体达到第一预设量时，开启压缩装置，执行所述步骤S1-S5；并在收集的甲烷气体低于第二预设量时，停止执行所述步骤S1-S5。
本本发明的另一个实施例中，将要回收的甲烷气体进行收集缓冲，在收集的甲烷气体达到第三预设量时，在执行步骤S2时，所述甲烷气换热完毕后分别进入多个压缩装置进行压缩处理。
在本发明的另一个实施例中，所述步骤S4中，将所述高压低温甲烷气在所述罐体内进行降压处理。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的甲烷气回收系统以及回收方法，甲烷气体可以在所述罐体内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗，且回收产品为液化天然气可以就地销售。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是是本发明实施例一所述甲烷气回收系统的示意图；
图2是本发明实施例二所述甲烷气回收系统的示意图；
图3是本发明实施例三所述甲烷气回收系统的示意图；
图4是本发明实施例四所述甲烷气回收系统的示意图；
图5是本发明实施例五所述甲烷气回收系统的一个示意图；
图6是本发明实施例五所述甲烷气回收系统的另一个示意图；
图7是本发明实施例六所述带换热的闪蒸器的示意图；
图8是本发明实施例七所述带换热的闪蒸器的示意图；
图9是本发明实施例八所述带换热的闪蒸器的示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图1和图7所示，本实施例提供了一种甲烷气回收系统，所述系统包括罐体30，所述罐体30内设有位于罐体30下部的气液分离装置31以及位于罐体上部的换热装置32，所述换热装置32包括至少两个通道，其中第一通道与所述罐体30上用于接收气体的第一进气口33A连通，第二通道与所述罐体30上的第二进气口34A相连通，所述第二进气口34A通过所述罐体30顶端的第一出气口34B与压缩装置14相连接，所述换热装置32通过减压装置15与所述气液分离装置31相通，所述罐体30的底端出液口33B形成液体回收通道B。
上述是本发明所述的核心技术方案，本发明所述的甲烷气回收系统包括罐体30、与所述罐体30相互连接的压缩装置14以及减压装置15，所述罐体30上设有用于接收气体的第一进气口33A，所述罐体30内设有位于罐体下部的气液分离装置31以及位于所述罐体上部的换热装置32，所述甲烷气进入所述罐体30内后，经过所述换热装置32的第一通道加热后形成低压升温甲烷气，所述罐体30的第一出气口34B经过压缩装置14连接至所述罐体30的第二进气口34A，进过换热后的低压升温甲烷气由所述第一出气口34B流向所述压缩装置14，低压升温甲烷气经过所述压缩装置14的加压处理后形成高压中温甲烷气，通过所述第二进气口34A回流至所述罐体30内，所述高压中温甲烷气经过所述换热装置32第二通道换热降温后形成高压低温甲烷气，所述高压低温甲烷气经过所述减压装置15的节流处理后形成气态甲烷和液态甲烷的混合物，所述气态甲烷和液态甲烷的混合物在所述气液分离装置31中分离为低温低压甲烷气和甲烷液，其中，所述换热装置32、所述压缩装置14以及所述减压装置15形成气体循环通道A，从所述气液分离装置31内分离出的低温低压甲烷气以及从所述第一进料口33A流入罐体30的甲烷气在气体循环通道A内不断循环，所述罐体30的底端出液口33B形成液体回收通道B，所述罐体30内分离的甲烷液从液体回收通道B中流出。本发明所述罐体30内的低温甲烷气在气体循环通道A内可循环使用，且使甲烷气体最大程度上在所述罐体30内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗；所述液体回收通道B的设置使甲烷液成品能够直接收集再利用，从而提高了能源利用率；再者，本发明工艺流程简单，可以做成撬装一体式，投资和运行功耗小，回收产品为液化天然气可以就地销售，减少甲烷回收功耗，因此不但回收甲烷气的效率大幅度提高，而且降低了安装与维护成本。
下面说明甲烷气回收系统的工作原理：
所述甲烷气通过第一进气口33A进入所述罐体30内，甲烷气中携带的部分液态甲烷可以在气液分离装置31内被初步分离，液态甲烷由液体回收通道B中流出，而所述甲烷气以及从所述气液分离装置31内分离出的低温低压甲烷气进入所述换热装置32中，低温低压的甲烷气在所述换热装置32中进行换热升温完毕后形成低压升温甲烷气，低压升温甲烷气进入所述压缩装置14中并经过所述压缩装置14的加压处理后形成高压中温甲烷气，高压中温甲烷气进入所述换热装置32与进入所述罐体30内的低压低温甲烷气换热降温，充分换热完毕后形成高压低温甲烷气，所述高压低温甲烷气经过所述减压装置15的降压处理后形成低压低温甲烷气和甲烷液的混合物，其中，所述高压低温甲烷气经过所述减压装置15时，甲烷气体积膨胀变成低温低压的气态甲烷，由于甲烷在膨胀过程中会吸收大部分热量，从而使得甲烷变成液态，形成气态甲烷和液态甲烷的混合物。所述气态甲烷和液态甲烷的混合物流入所述气液分离装置31内，在所述气液分离装置31内分离成甲烷气和甲烷液，所述甲烷气在所述罐体30内循环处理；所述分离出的甲烷液从所述出液口33B排出，通过液体回收通道B完成甲烷液的回收。
上述高压低温甲烷气经过所述减压装置15时，所述减压装置15可设置在所述罐体30的外部，此时所述换热装置32的第二通道与所述罐体30上的高压物料出口35B相通，所述气液分离装置31与所述罐体30上的低压物料进口35A相通，且所述高压物料出口35B通过所述减压装置15连接至所述低压物料进口35A，所述罐体30内的高压低温甲烷气经过所述减压装置15的降压处理后形成低压低温甲烷气和甲烷液的混合物回流至所述罐体30内，通过所述气液分离装置31分离成甲烷气和甲烷液。
在本实施例中，所述换热装置32可以是换热器，所述压缩装置14可以是压缩机，所述减压装置15可以是减压阀。
实施例二：
如图2所示，实施例二是在实施例一的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷气的系统，在实施例一的系统上增加了回收利用的设备，下面详细说明：
本实施例中，所述罐体30的第一进气口33A通过管道连接有缓冲罐11，所述罐体30通过所述缓冲罐11接收所述甲烷气10，所述缓冲罐11通过管道收集流入其内的甲烷气10，当缓冲罐11收集的甲烷气达到一定量时，所述缓冲罐11中的低温低压甲烷气进入所述罐体30内，本发明由于可以应用于LNG加注站放散甲烷的回收，利用了LNG加注站放散甲烷气的压力特点，所述缓冲罐11的设置可以克服LNG加注站释放源的不稳定性，增加该系统每次运行的时间。
所述缓冲罐11和所述罐体30之间设有阀门，该阀门是压力调节阀17，优选为减压阀，从而使甲烷气减压后可进一步降低温度，将高品质的冷量甲烷气提供给所述气液分离装置31，有利于甲烷气在所述气液分离装置31内的分离，获得更多的甲烷液。
所述罐体30的底端出液口33B与成品罐16相连接形成液体回收通道B，使甲烷液成品能够直接回流到所述成品罐16中，从而避免了成品罐的放散导致降低液体温度的问题。
所述出液口33B和所述成品罐16之间设有加压泵18，用于将所述气液分离装置31内甲烷液体抽至所述成品罐16内，从而有利于所述甲烷液流入所述成品罐16中，便于回收利用。
本实施例中，所述减压装置15设置在所述罐体30的内部，所述换热装置32的第二通道直接连接所述减压装置15，所述罐体30内的高压低温甲烷气直接经过减压装置15的降压处理形成低压低温甲烷气和甲烷液的混合物，从而使回收甲烷的速度加快，有效提高能源利用率，有利于节约能量；而且整个设备的占地面积更小，降低了投资成本，减少了能量的损耗。
实施例三：
如图3所示，实施例三是在实施例二的基础上作出的变形，为了完善回收甲烷气的系统，在实施例二的系统上增加了回收利用的设备，下面详细说明：
本实施例中为了避免所述罐体30内收集的甲烷气到达一定量时可能逆流至所述缓冲罐11中，所述缓冲罐11和所述压力调节阀17之间设有切断阀50，当所述缓冲罐11内的气体到达预定量时开启所述切断阀50，使所述缓冲罐11的甲烷气经过所述压力调节阀17的调节后流至所述罐体30内进行气液分离，有效避免了所述缓冲罐11内压力过大的情况。
实施例四：
如图4所示，实施例四是在实施例一、实施例二、实施例三中任意一个实施例的基础上作出的变形，为了完善回收甲烷气的系统，又增加了回收利用的设备，下面详细说明：
本实施例中，所述压缩装置14具有多个，且多个所述压缩装置相互并联，具体地，所述罐体30的第一出气口33A经过多个并联的压缩装置14连接至所述罐体30的第二进气口34A。当所述罐体30内回收的甲烷气量逐渐增多后，为了保证在不增加甲烷气储罐体积的情况下快速的将甲烷气不断回收，可以开启多台压缩装置14，使多台压缩装置14同时工作，不断将换热后的甲烷气输入至所述压缩装置14中，从而大幅度提高甲烷气的回收效率；当回收的甲烷气量逐渐降低时，减少所述压缩装置14的工作数量，使部分压缩装置负责主要工作，其它压缩装置可作备用。
本实施例以所述减压装置15设置在所述罐体30的外部为例详细说明了具有多个压缩装置14时系统的工作原理，同样对于所述减压装置15设置在所述罐体30的内部同样适用。
实施例五：
如图5所示，实施例五是在实施例一、实施例二、实施例三、实施例四中任意一个实施例的基础上作出的变形，为了完善回收甲烷气的系统，在所述甲烷气回收系统上增加了用于控制气体自动回收的监测设备，下面详细说明：
本实施例中所述缓冲罐11和所述罐体30之间设有压力调节阀17，所述缓冲罐11和所述压力调节阀17之间设有控制所述压缩装置14启闭的第一压力监测装置171,所述压力调节阀17上设有控制所述压力调节阀17流量的第二压力监测装置172。具体地，利用所述第一压力监测装置171监测所述缓冲罐11的压力，当所述缓冲罐11的压力为压力低位值时，所述压缩装置14处于关闭状态；当所述缓冲罐11的压力达到压力高位值时，启动所述压缩装置14，所述压缩装置14开始运行，所述缓冲罐11中的甲烷气通过压力调节阀17的调节后流入所述罐体30内。
本实施例中，所述压力低位值的设定基于后续系统运行的压力要求考虑，若压力过低，所述缓冲罐11中的甲烷气体将难以流入所述罐体30内，容易发生憋气；所述压力高位值的设定基于前段放散甲烷气10来源的压力，当所述压力高位值高于放散甲烷来源气的压力时，所述缓冲罐11中可收集足够多的放散甲烷气，以保证所述缓冲罐11储存能力为大于等于系统小时回收能力，使得系统尽可能一次运行时间较长，避免频繁开启。若所述缓冲罐11的压力低于压力低位值时，整个系统关闭，若所述缓冲罐11的压力高于压力高位值时，整个系统开启，具体地，当所述缓冲罐11的压力低于0.1Mpa-0.3 Mpa时，停止系统运行，优选为所述压力低位值为0.2Mpa，停止系统运行；当缓冲罐11的压力高于0.5Mpa-0.7Mpa时开启系统，优选为所述压力高位值为0.6Mpa开启系统。
所述罐体30上设有控制加压泵18启闭的液位监测装置121，所述加压泵18与所述成品罐16之间设有液位自调阀122，所述液位监测装置121控制所述加压泵18以及所述液位自调阀122的开启或者闭合，具体地，所述液面监测装置121检测到所述闪蒸器12里面的液体高度超过预设值时，就会开启所述液位自调阀122和所述加压泵18，利用所述加压泵18将液体加压进入所述成品罐16中。
本实施例中，为了完善甲烷气的自动回收，所述罐体30的第一出气口34B和所述压缩装置14入口管道处设有温度监测装置20，其中，所述温度监测装置20设有温度报警高位值和温度停车高位值。当检测到所述罐体30与所述压缩装置14之间的甲烷气的温度高于温度报警高位值时，系统自动报警，检测系统是否正常运行；当检测到所述罐体30与所述压缩装置14之间的甲烷气的温度高于停车高位值时，关闭所述切断阀50和所述压缩装置14，系统自动停车。所述温度监测装置20用于对所述切断阀50以及所述压缩装置14的电机进行联锁控制，有利于监测所述罐体30和所述压缩装置14是否运行正常，不但能有效监控系统运行情况，而且能做到本质安全。其中，设定温度报警高位值目的是通过监控所述压缩装置14入口甲烷气体的温度，如温度过高可能显示所述罐体30出现故障或者所述压缩装置14出口甲烷气体温度过高，影响整体运行。
在本实施例中，如图6所示，为了避免所述罐体30内收集的甲烷气到达一定量时可能逆流至所述缓冲罐11中，所述缓冲罐11和所述压力调节阀17之间设有切断阀50，所述缓冲罐11和所述切断阀50之间设有控制所述压缩装置14启闭的第一压力监测装置171，具体地，所述切断阀50上设有控制所述压缩装置14启闭的第一压力监测装置171，当所述缓冲罐11的压力为压力低位值时，所述切断阀50处于关闭状态；当所述缓冲罐11的压力高于预定量时，开启所述切断阀50，所述缓冲罐11内的低温低压甲烷气经过所述压力调节阀17的减压后进入所述罐体30内，从而有利于甲烷气在所述闪蒸器12内的分离获得更多的甲烷液。
本实施例中，若所述压缩装置14具有多个，所述缓冲罐11上设置压力控制联锁装置，根据所述缓冲罐11内压力的大小决定启动不同数量的压缩装置，从而大幅度提高回收甲烷的回收效率。
实施例六
如图7所示，本实施例详细说明实施例一至实施例五中任意一个系统中所包括的带换热的闪蒸器，所述闪蒸器包括罐体30，所述罐体30内设有位于罐体下部的气液分离装置31以及位于罐体上部的换热装置32，所述换热装置32包括至少两个通道，其中第一通道与所述罐体30上用于接收气体的第一进气口33A连通，第二通道与所述罐体30上的第二进气口34A相连通，其中所述第二进气口34A通过所述罐体30顶端的第一出气口34B与压缩装置14相连接，所述罐体30的底端设有出液口33B。
本发明所述带换热的闪蒸器，所述闪蒸器包括罐体30以及设置在罐体30上的若干个不同的进气口和出气口，其中，所述罐体30内设有位于罐体下部的气液分离装置31以及位于罐体上部的换热装置32，本发明将所述换热装置32和所述气液分离装置31两部分结构整合并置放在罐体30内，从而能够更好的利用冷量减少能量的浪费，同时使设备占地面积随之减少，降低了投资成本；所述罐体30上设有用于接收气体的第一进气口33A，甲烷气通过所述第一进气口33A进入所述罐体30内，所述罐体30的顶端分别设有第二进气口34A以及第一出气口34B，所述换热装置32包括至少两个通道，其中第一通道与所述第一进气口33A连通，第二通道与所述第二进气口34A相连通，所述第二进气口34A通过所述压缩装置14与所述第一出气口34B相连接，进入所述罐体30内的甲烷气经过换热装置32的第一通道时与第二通道内压缩后的高压甲烷气换热，所述甲烷气从所述第一出气口34B流入至所述压缩装置14内，经过所述压缩装置14的压缩处理后形成的高压甲烷气通过所述第二进气口34A回流至所述罐体30内，经过所述换热装置32的第二通道内换热冷却后形成高压低温甲烷气，所述高压低温甲烷气经过减压处理形成气态甲烷和液态甲烷的混合物，所述甲烷气和液态甲烷的混合物进入所述气液分离装置31内分离为低温低压甲烷气和甲烷液的混合物，所述罐体30的底端设有出液口33B，用于将所述甲烷液直接排出，所述分离出的甲烷气随所述第一进气口33A中的甲烷气一并进入所述换热装置32的第一通道进行循环处理。本发明所述带换热的闪蒸器，甲烷气体可以在所述罐体30内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗；所述出液口33B的设置使甲烷液成品能够直接收集再利用，从而提高了能源利用率；再者，本发明所述设备，投资和运行功耗小，回收产品为液化天然气可以就地销售，减少甲烷回收功耗，因此不但回收甲烷气的效率大幅度提高，而且降低了安装与维护成本。
本实施例中，所述换热装置32包括冷却管或者列管等多种换热结构，且所述冷却管或者列管与所述罐体30的内壁之间形成第一通道，所述冷却管或者列管的内部形成第二通道，通过所述第一通道可以实现对所述低温甲烷气的换热升温，通过所述第二通道可以实现对所述中温甲烷气的换热降温。
为了实现将所述高压低温甲烷气经过减压处理形成气态甲烷和液态甲烷的混合物，在所述罐体30上分别设有高压物料出口35B以及低压物料进口35A，所述换热装置32的第二通道与所述高压物料出口35B相通，所述气液分离装置31与所述低压物料进口35A相通，具体地，所述高压物料出口35B通过设置在所述罐体30外部的减压装置15连接至所述低压物料进口35A，所述罐体30内的甲烷气进入所述减压装置15后，体积膨胀变成低温低压的气态甲烷，由于甲烷在膨胀过程中会吸收大部分热量，从而使得甲烷变成液态，形成气态甲烷和液态甲烷的混合物。
为了实现甲烷气可以在所述罐体30内不断循环利用，所述第一进气口33A位于所述换热装置32的下端，所述罐体30顶部沿内壁设有支撑架36，所述换热装置32固定在所述支撑架36上。
所述罐体的下端分别设有液位计上接口37A以及位于所述液位计上接口下端的液位计下接口37B，为了不断完善甲烷气的自动回收，当所述气液分离装置31内的液体收集量未达到所述液位计下接口37B的位置时，控制所述出液口33B呈封闭状态，一旦液体收集量在所述液位计上接口37A和所述液位计下接口37B的之间位置时，开启所述出液口33B，使液体甲烷排出，从而有利于延长设备的单次运行时间，避免所述罐体30内满液注不进气体的问题。
本实施例中，所述罐体30的出液口33B与成品罐16相连接，所述罐体30的出液口33B与所述成品罐16相连接形成液体回收通道B，使甲烷液成品能够直接回流到所述成品罐16中，从而避免了成品罐16的放散导致降低液体温度的问题。
所述罐体30沿外壁轴向设有用于固定所述罐体30的固定支架38，通过所述固定支架38可以将所述罐体30整体固定在底盘上，易形成撬装一体式结构，从而保证了运行可靠性和安全性。所述罐体30的顶端还设有用于排气的放散口39，若所述罐体30内的气体压力过高，通过所述放散口39中气体的排放保证了罐体的安全从而避免出现破坏等事故。
实施例七：
如图8所示，实施例七是在实施例六的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷气的回收利用，在实施例六的闪蒸器上增加了回收利用的设备，下面详细说明：
在本实施例中，所述气液分离装置31内沿内壁设有隔板40，由于从所述第一进气口33A进入罐体30内的甲烷气的温度比从经过减压处理形成的气态甲烷和液态甲烷的混合物的温度高，通过所述隔板40的设置，可以防止两种气体直接接触，有效延长两种气体混合的时间，避免液态甲烷再次吸热导致变成甲烷气的发生，从而使更多的甲烷液从所述气液分离装置31中分离。为了延长两种气体混合的时间，最大程度上分离出更多的甲烷液，所述隔板40的数量为多个，且多个隔板40依次交错设置在所述罐体30的相对内壁上。本实施例中，所述隔板40的设置可有效提高甲烷的液化效率，但是需要产生维护费用，适当增加成本。
实施例八：
如图9所示，实施例八是在实施例六或者实施例七的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷气的回收利用，将所述减压装置15设置在所述罐体30内，下面详细说明：
在本实施例中，为了实现所述高压低温甲烷气经过减压处理形成气态甲烷和液态甲烷的混合物，所述换热装置32的第二通道通过位于所述罐体30内的减压装置15与所述气液分离装置31相通，经过减压处理后的甲烷气直接流向所述气液分离装置31内，不但使回收甲烷的速度加快，有效提高能源利用率，而且整个设备的占地面积更小，降低了投资成本，避免了换热后的甲烷气若流向所述罐体30外部减压时造成的能量损失。
实施例九：
如图1、图2和图3以及图4所示，本实施例提供一种甲烷气回收方法，利用实施例一、实施例二、实施例三、实施例四的任意一个所述的甲烷气回收系统回收甲烷气和收集甲烷液，其步骤如下：步骤S1：将所述甲烷气通过第一进气口33A输送至罐体30内；步骤S2：将所述甲烷气在所述罐体30内进行换热升温完毕后进入所述压缩装置14进行压缩处理；步骤S3：将压缩处理后形成的高压甲烷气再次输送至罐体30内，并在所述罐体30内进行换热降温形成高压低温甲烷气；步骤S4：将所述高压低温甲烷气进行降压，形成气态甲烷和液态甲烷的混合物；步骤S5：将所述气态甲烷和液态甲烷的混合物在罐体30内进行分离，将气态甲烷返回步骤S2进行循环处理；将液态甲烷进行回收。
本实施例所述甲烷气回收方法中，所述低温甲烷气可在罐体内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗；所述甲烷液成品能够直接回收利用，回收流程简单，成本低，且回收产品为液化天然气可以就地销售。
本实施例中，所述步骤S1之前还包括步骤S0: 将要回收的甲烷气体进行收集缓冲，在收集的甲烷气体达到第一预设量时，开启压缩装置14，执行所述步骤S1-S5，保证系统尽可能一次运行时间较长，避免频繁开启，具体地，所述第一预设量为压力高位值时，通过所述第一压力监测装置171开启所述压缩装置14；若在收集的甲烷气体低于第二预设量时，停止执行所述步骤S1-S5，有效避免了所述罐体30内发生憋气问题，具体地，所述第二预设量为压力低位置时，通过所述第一压力监测装置171关闭所述压缩装置14。
本实施例中，将要回收的甲烷气体进行收集缓冲，在收集的甲烷气体达到第三预设量时，在执行步骤S2时，所述甲烷气换热完毕后分别进入多个压缩装置14进行压缩处理，其中所述多个压缩装置并联，根据收集的甲烷气体的量决定启动所述压缩装置14的个数，从而在节约效率的同时保证了甲烷气的快速回收。下面以设置两个压缩装置为例具体说明，当所述缓冲罐11的压力高于压力高位值时，整个系统开启，具体地，当缓冲罐11的压力高于0.5Mpa-0.7Mpa时开启系统，一台压缩装置启动；当缓冲罐11的压力高于0.8 Mpa -1.0MPa时，另一台备用压缩装置启动；当缓冲罐11的压力低于0.5 Mpa -0.7Mpa时，另一台备用压缩装置停止；当缓冲罐11的压力低于0.1 Mpa -0.3Mpa时，主压缩装置停止运行。
所述步骤S3中，将所述高压高温甲烷气与所述步骤S2中进行压缩前的甲烷气进行热交换来完成冷却，不但能有效提高能源利用率，而且有利于降低能量损耗。所述步骤S4中，将所述高压低温甲烷气在所述罐体30内进行降压处理，不但可以有效节约能源，而且加快了甲烷气的回收效率。
本实施例中，所述步骤S1中，若甲烷气中携带液态甲烷，可以在所述罐体30内进行初步分离，将分离出的液态甲烷输送至成品罐16，将甲烷气执行步骤S2。
所述缓冲罐11储存能力大于或等于系统小时处理能力时可以使甲烷气不断自动回收，从而易于实现液化天然气的就地销售。
实施例十：
如图5和图6所示，本实施例提供一种甲烷气回收控制方法，利用实施例二、实施例三、实施例四、实施例五的任意一个所述的甲烷气回收系统回收甲烷气和收集甲烷液，包括：
步骤S1：将要回收的甲烷气体进行收集缓冲，利用第一压力监测装置171控制所述压缩装置14的启闭，在收集的甲烷气体到达第一预设量时，开启所述压缩装置，进入步骤S2，在收集的甲烷气体低于第二预设量时，关闭所述压缩装置14；步骤S2：利用第二压力监测装置172控制压力调节阀17的流量，使甲烷气进入所述罐体内；步骤S3：将所述甲烷气在所述罐体30内进行换热升温完毕进入压缩处理形成高压甲烷气；步骤S4：将所述高压甲烷气再次输送至罐体30内并进行换热降温形成高压低温甲烷气；步骤S5：将所述高压低温甲烷气进行节流，形成气态甲烷和液态甲烷的混合物；步骤S6：将所述气态甲烷和液态甲烷的混合物在所述罐体30内进行分离，将气态甲烷返回步骤S3进行循环处理；将液态甲烷进行回收。
本实施例所述甲烷气回收控制方法，所述缓冲罐11和所述罐体30之间设有第一压力检测装置171和第二压力监测装置172，所述第一压力检测装置171用于对所述压缩装置14的电机开关进行联锁控制，所述第二压力监测装置172用于对所述压力调节阀17的电机开关进行联锁控制，有利于延长系统单次运行时间。本方法通过监测所述缓冲罐11的压力来判断是否开启所述压缩装置14，一旦通过所述第一压力检测装置171监测出所述缓冲罐11内的压力达到压力高位值时，启动所述压缩装置14，在收集的甲烷气体高于所述预定量时，开启切断阀50，所述缓冲罐11内的甲烷气通过所述压力调节阀17分别进入所述气体循环通道A和所述液体回收通道B中；若所述缓冲罐11的压力低于第二预设量即压力低位值时，所述压缩装置14处于关闭状态，所述缓冲罐11内继续收集甲烷气直到压力达到压力高位值时为止。再者，本发明所述控制方法通过压力连锁控制系统的启闭，有利于延长系统单次运行时间，避免使用人力控制，解决了甲烷回收的自动化控制问题，所以既节约了人力成本又减少了无效动力成本。
本实施例中，系统运行过程中，若所述缓冲罐11内收集的甲烷气体达到第三预设量时，为了提高甲烷的回收率，在执行步骤S3时，所述甲烷气换热完毕后分别进入多个压缩装置进行压缩处理，其中所述多个压缩装置并联，根据收集的甲烷气体的量决定启动所述压缩装置14的个数。
为了不断完善甲烷气的自动回收，本实施例中，所述罐体30上设有液位检测装置121，所述加压泵18与所述成品罐16之间设有液位自调阀122。所述液位检测装置121上设有液位高位值和液位低位值，当所述闪蒸器12内所述甲烷气被分离成甲烷液后，通过液位检测装置121检测甲烷液的液位，当检测到的甲烷液的液位高于液位高位值时，即液位高于液位计上接口37A时，启动加压泵18，将甲烷液输送到成品罐16中；当检测到的甲烷液的液位低于液位低位值时，即液位低于液位计下接口37B时，关闭加压泵18，本实施例通过对所述加压泵18上电机开关及所述液位自调阀122进行联锁控制，从而有利于延长所述加压泵18的单次运行时间，避免所述罐体30内满液注不进气体的问题或者液位过低导致气体串入所述加压泵18的问题。
本实施例中，所述缓冲罐11储存能力大于或等于系统小时处理能力时可使甲烷气不断自动回收，从而易于实现液化天然气的就地销售。
在本发明中，为了增加所述缓冲罐11中甲烷气的吸收量，所述缓冲罐11内可以设有吸附材料，所述吸附材料用于大量吸收甲烷气，如活性炭等材料，不但使系统的缓冲量增大，而且使所述缓冲罐11的设备占地面积减小，所述缓冲罐11气源为LNG加注过程、LNG成品罐放散过程、LNG槽车泄压过程等产生的甲烷气。
综上，本发明所述的以上技术方案具有以下优点：
1.本发明所述甲烷气回收系统，所述罐体内的低温甲烷气在气体循环通道内可循环使用，且使甲烷气体最大程度上在所述罐体内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗；所述液体回收通道的设置使甲烷液成品能够直接收集再利用，从而提高了能源利用率；再者，本发明工艺流程简单，可以做成撬装一体式，投资和运行功耗小，回收产品为液化天然气可以就地销售，减少甲烷回收功耗，因此不但回收甲烷气的效率大幅度提高，而且降低了安装与维护成本。
2.本发明所述减压装置设置在所述罐体的内部，所述换热装置的第二通道连接所述减压装置，所述罐体内的高压低温甲烷气直接在罐体内经过减压装置的降压处理形成低压低温甲烷气和甲烷液的混合物，从而减少了能量的损耗，有利于节约能量。
3.本发明所述压缩装置具有多个，且多个所述压缩装置相互并联，当所述罐体内回收的甲烷气量逐渐增多后，为了保证在不增加甲烷气储罐体积的情况下快速的将甲烷气不断回收，可以开启多台压缩装置，使多台压缩装置同时工作，不断将换热后的甲烷气输入至所述压缩装置中，从而大幅度提高甲烷气的回收效率。
4. 本发明所述甲烷气回收方法，所述低温甲烷气可在罐体内循环使用，有效提高能源利用率，避免了能源浪费，降低了回收功耗；所述甲烷液成品能够直接回收利用，回收流程简单，成本低，且回收产品为液化天然气可以就地销售。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围中。