一种回收BOG的工艺及其装置 |
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| 申请号 | CN201310243708.5 | 申请日 | 2013-06-19 | 公开(公告)号 | CN103343881B | 公开(公告)日 | 2015-09-02 |
| 申请人 | 广州华丰能源科技有限公司; | 发明人 | 徐文东; 刘宗斌; 陈敏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种回收BOG的工艺及其装置。本发明将来自于氮气储罐的氮气压缩，得到高压氮气，进入BOG回收系统；在BOG回收系统中，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回收系统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。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种回收BOG的工艺，其特征在于将来自于氮气储罐的氮气压缩，得到高压氮气，高压氮气进入BOG回收系统；在BOG回收系统中，高压氮气经水冷换热，得到低温高压氮气； |
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| 说明书全文 | 一种回收BOG的工艺及其装置技术领域背景技术[0002] LNG储罐是LNG接收终端的核心设备，属于常压、低温大型储罐，部分LNG接收站还设置了LNG槽车装车站。由于LNG储存温度为-162℃，外界热量不断透过罐体材料、附属管件等传到储罐内部，LNG罐内液下泵运行时部分机械能转化为热能，此外，外部LNG从罐顶送入（如LNG船卸料时）产生的容积置换，使得LNG蒸发形成BOG（boil off gas），一般蒸发量为0.05%（质量）。为了保证储罐内压力在设计允许的范围内，当罐内压力上升到一定值时，需通过蒸发气处理系统将罐内部分BOG排除。 [0003] 目前处理BOG的方法主要有： [0004] （1）将储罐BOG气体返回LNG船，填补舱罐卸料产生的真空；该方法简洁、高效，但只在LNG船卸料时才能平衡掉一部分BOG气体，其余情况下则无法使用。 [0005] （2）送火炬或排大气；该方法适用于紧急安全措施，在经济、环保问题上显然不合理。 [0006] （3）直接输出工艺，即LNG储罐的BOG气体通过压缩机直接加压到燃气管网所需压力后，进入外输管网。 [0007] （4）再冷凝工艺，即LNG储罐的BOG气体通过压缩机加压，储罐内的液下泵送出相同压力的LNG，两者按一定比例在再冷凝器中直接换热。加压后过冷的LNG利用“显冷”将大部分BOG气体冷凝，再经第二级泵加压，经气化器气化后送入高压管网。 [0008] LNG接收站一般采用直接输出工艺和再冷凝工艺处理BOG。两种工艺，BOG压缩机都是蒸发气处理的关键设备，一般采用低温无油往复压缩机。目前，国内压缩机制造厂尚无设计、制造可以运行在（天然气）入口温度-160℃低温下的无油往复压缩机的成熟经验，国外对压缩机的设计、制造、试验和检验级数已成熟，正在用的BOG压缩机生产厂家有瑞士的布克哈德（Burkhardt compression）公司、日本的石川岛播磨冲工业株式会社（HI）、日本神户制钢（KOBESTEEL）以及美国的德莱赛兰（Dresser-Rand）公司。 [0009] BOG压缩机一般不设备用，在BOG压缩机出现意外故障情况下，需要长时间的维修，过量蒸汽则排放的火炬系统。国内均需引进国外BOG压缩机设备，且在试验、检验的操作上欠缺相应的技术和经验，限制了BOG回收的经济和可操作性。 发明内容[0010] 本发明目的在于克服现有技术缺陷，解决BOG回收需引进国外BOG压缩机的问题，采用常用的往复式膨胀机和压缩机来实现BOG再液化回收，即提出以低温氮气为载冷介质提供冷量给BOG，使其液化回收。不需要使用BOG压缩机，通过氮气压缩机和膨胀机的连轴运转，同时补充外部电力驱动压缩机得到高压氮气，膨胀后得到低温氮气，再给BOG供冷使其液化，氮气循环使用。本系统安全可靠，结构简单，成本低廉。 [0011] 本发明目的通过如下技术方案实现： [0012] 一种回收BOG的工艺，其将来自于氮气储罐的氮气压缩，得到高压氮气，高压氮气进入BOG回收系统；在BOG回收系统中，高压氮气经水冷换热，得到低温高压氮气；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BOG液化，氮气在BOG回收系统中温度回升后返回至氮气储罐，返回至氮气储罐的氮气再次循环前述的工艺过程。 [0013] 上述回收BOG的工艺，进一步包括以下步骤： [0014] （1）第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第五控制阀开启，其余控制阀关闭；0.1~0.2MPa、15~25℃的氮气由氮气储罐输出，进入第一压缩机，压缩至0.3～0.8MPa，温度变为120～290℃，然后进入第一水冷换热器，与10~15℃、0.1~0.2MPa的水换热，氮气温度降为20～30℃； [0015] （2）20～30℃的氮气分为两股，一股流经第二控制阀，一股流经第三控制阀。其中流经第三控制阀的氮气先进入第二压缩升温升压，然后进入第二水冷换热器降温，再经第一膨胀机膨胀，温度降为-120～-130℃，压力降为0.1~0.2MPa，流至第一换热器的冷物流进口； [0016] （3）流经第二控制阀的20～30℃氮气经第一换热器换热降温后从第一换热器的热物流出口流出，再经第二膨胀机膨胀降温，压力降为0.1~0.2MPa，经第五控制阀流至第一换热器的冷物流进口，与第一膨胀机出来的氮气合为一股，进入第一换热器换热，温度升高至15～25℃返回氮气储罐； [0017] （4）当来自第二控制阀的20～30℃的氮气经第一换热器换热降温后，温度保持在-140～-150℃时，关闭第三控制阀和第五控制阀、打开第四控制阀和第六控制阀，调节第一控制阀，控制流出氮气储罐1的氮气流量与步骤中流经第二控制阀的氮气流量相同； [0018] （5）所述-140～-150℃的氮气经第二膨胀机膨胀降温为-180~-195℃，在第二换热器中将冷量传递给来自于LNG储罐的BOG使其液化回收，氮气温度回升至-150~-170℃，返回至第一换热器的冷物流进口，在第一换热器中将来自第二控制阀的氮气降温至-140～-150℃，自身温度升高至15～25℃返回氮气储罐，再经第一压缩机和第一水冷换热器后温度降为20～30℃，经第一换热器温度降为-140～-150℃，进入第二膨胀机膨胀降温为-180~-195℃，在第二换热器中将冷量传递给来自于LNG储罐的BOG使其液化回收，依此循环连续不断地回收BOG。 [0019] 该工艺流程中，压缩机与膨胀机连轴运转，即第一压缩机和第二膨胀机连轴运转、第二压缩机和第一膨胀机连轴运转，膨胀功直接供给压缩机，同时压缩机连接电源，通过外部供电补充需要的电力。 [0020] 本发明方法，操作简单，设备均为普通的膨胀、压缩和换热设备，国内市场上都很常见。 [0021] 实施所述的工艺的装置，包括氮气储罐、第一压缩机、第二压缩机、第一膨胀机、第二膨胀机、LNG储罐、第一水冷换热器、第二水冷换热器、第一换热器、第二换热器、泵、第一流量计、第二流量计、第三流量计、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀；所述氮气储罐与第一压缩机通过第一控制阀和第一流量计连接，第一压缩机的出口与第一水冷换热器的热物流进口连接，第一水冷换热器的热物流出口分两支，一支通过第三控制阀与第二压缩机的进口连接，另一只通过第二控制阀和第二流量计第一水冷换热器热物流进口连接；第二压缩机的出口与第二水冷换热器的热物流进口连接，热物流的出口与第一膨胀机的进口连接，第一膨胀机的出口与第一换热器的冷物流进口连接，第一换热器冷物流出口与氮气储罐的进口连接，热物流的出口与第二膨胀机的进口连接，第二膨胀机的出口分出两支，一支通过第五控制阀与第一换热器冷物流进口连接，另一支与第二换热器的冷物流进口通过第六控制阀连接，第二换热器的冷物流出口与第一换热器冷物流进口连接，LNG储罐的出口通过第四控制阀和第三流量计与第二换热器的热物流进口连接，热物流出口则与泵的进口连接，泵的出口与LNG储罐的进口连接。 [0022] 所述第一换热器的冷物流进口与第一膨胀机的出口通过保温管线连接；热物流出口与第二膨胀机的进口通过保温管线连接； [0023] 所述第二膨胀机的出口与第二换热器的冷物流进口通过保温管线连接； [0024] 所述LNG储罐的出口与第二换热器的热物流进口通过保温管线连接； [0025] 所述第二换热器的热物流出口与泵的进口以及泵的出口与LNG储罐的进口均用保温管线连接； [0026] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： [0027] 1、设备成本低，投资小：目前回收BOG均需要进口BOG压缩机，该发明采用市场上常见的压缩机和膨胀机供冷，使BOG液化回收； [0028] 2、易操作、安全：原有的BOG回收工艺，均需要利用BOG压缩机压缩BOG，而烃类气体属于易燃易爆气体，存在安全隐患，该发明工艺采用氮气为载冷介质，且为安全稳定性气体，压缩和膨胀都不会带来危险； [0030] 图1为本发明的回收BOG工艺及其装置。 具体实施方式[0031] 以下结合附图和实例对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。 [0032] 本实例的装置包括氮气储罐1、第一压缩机4、第二压缩机8、第一膨胀机10、第二膨胀机13、LNG储罐16、第一水冷换热器5、第二水冷换热器9、第一换热器12、第二换热器14、泵15、第一流量计3、第二流量计11、第三流量计18、第一控制阀2、第二控制阀6、第三控制阀7、第四控制阀17、第五控制阀19、第六控制阀20；所述氮气储罐1与第一压缩机4通过第一控制阀2和第一流量计3连接，第一压缩机4的出口与第一水冷换热器5的热物流进口连接，第一水冷换热器5的热物流出口分两支，一支通过第三控制阀7与第二压缩机 8的进口连接，另一只通过第二控制阀6和第二流量计11第一水冷换热器5热物流进口连接；第二压缩机8的出口与第二水冷换热器9的热物流进口连接，热物流的出口与第一膨胀机10的进口连接，第一膨胀机10的出口与第一换热器12的冷物流进口连接，第一换热器 12冷物流出口与氮气储罐1的进口连接，热物流的出口与第二膨胀机13的进口连接，第二膨胀机13的出口分出两支，一支通过第五控制阀19与第一换热器12冷物流进口连接，另一支与第二换热器14的冷物流进口通过第六控制阀20连接，第二换热器14的冷物流出口与第一换热器12冷物流进口连接，LNG储罐16的出口通过第四控制阀17和第三流量计18与第二换热器14的热物流进口连接，热物流出口则与泵15的进口连接，泵15的出口与LNG储罐16的进口连接。 [0033] 所述第一换热器12的冷物流进口与第一膨胀机10的出口通过保温管线连接；热物流出口与第二膨胀机13的进口通过保温管线连接； [0034] 所述第二膨胀机13的出口与第二换热器14的冷物流进口通过保温管线连接； [0035] 所述LNG储罐16的出口与第二换热器14的热物流进口通过保温管线连接； [0036] 所述第二换热器14的热物流出口与泵15的进口以及泵15的出口与LNG储罐16的进口均用保温管线连接。 [0037] 利用上述装置回收BOG的工艺，包括以下步骤： [0038] （1）第一控制阀2、第二控制阀6、第三控制阀7、第五控制阀19开启，其余控制阀3 关闭，0.12MPa、18℃、1370kg/h（1096Nm/h）的氮气经第一控制阀2进入第一压缩机4中，压缩至0.8MPa，温度升高至277℃，进入第一水冷换热器5中，经10℃、0.2MPa的水冷却至 22℃，压力仍为0.8MPa， [0039] （2）22℃的氮气分成两股，一股为730kg/h（584Nm3/h）流经第二控制阀6，另一股3 为640kg/h（512Nm/h）流经第三控制阀7； [0040] 640kg/h（512Nm3/h）的氮气先经第二压缩机8压缩至3.2MPa，进入第二水冷换热器9水冷后，经第一膨胀机10膨胀，压力降为0.13MPa，温度降为-122℃，流至第一换热器12的冷物流进口。 [0041] （3）22℃、730kg/h氮气进入第一换热器12中，经换热降温后从第一换热器12的热物流出口流出，再经第二膨胀机13膨胀至0.13MPa，通过第五控制阀19流至第一换热器12的冷物流进口，与第一膨胀机10出来的氮气合为一股，进入第一换热器12换热，温度升高至18℃返回氮气储罐1。 [0042] （4）当系统运行稳定即来自第二控制阀6的22℃的氮气经第一换热器12换热降温后，温度达到-145℃时，关闭第三控制阀7、第五控制阀19，调节第一控制阀2，控制流出3 氮气储罐1的氮气流量为730kg/h（584Nm/h），开启第四控制阀17、第六控制阀20，调节第四控制阀17使出LNG储罐16的BOG流量为50kg/h； [0043] （5）调节好第一控制阀2和第四控制阀17之后，-145℃的氮气经第二膨胀机13温度降为-190℃，压力降为0.13MPa，进入第二换热器14中，与来自于LNG储罐16的BOG换热，使其液化成LNG后经泵15返回至LNG储罐16中，氮气则升温至-155℃，返回第一换热3 器12中，将冷供给来自第二控制阀6的22℃、0.8MPa、730kg/h（584Nm/h）氮气，使该股氮气温度降为-145℃，自身温度回升至18℃后返回氮气储罐1中，再经第一压缩机4和第一水冷换热器5后温度变为22℃，经第一换热器12温度降为-145℃，进入第二膨胀机13膨胀降温为-190℃，在第二换热器14中将冷量传递给来自于LNG储罐16的BOG使其液化回收，依此循环连续不断地回收BOG。 [0044] 以上参数均为理想或最优状态的值，实际操作时因受环境影响，本领域技术人员能做相应的调整，以达到回收BOG的目的。 |
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