技术领域
[0001] 本
发明涉及一种低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的方法及装置，属于
低温制冷和低温液体生产技术领域。
背景技术
[0002] 临界
温度低于50℃的气体在液化时，因液化点温度低，一般无法直接简单
制冷液化，往往需要多级压缩和其它介质制冷冷却冷凝，才能实现其最终液化，其往往工艺很复杂，造价高昂。
[0003] 同时低沸点液化气体在存储过程中，不可避免的会产生
蒸发气体（简称BOG气体），如果这部分气体不进行处理，则会使低温容器内部压
力越来越高，影响安全；但这种BOG气体因产生的量又比较小，因
现有技术造价高而无法
回收利用，大部分被直接排放，产生资源浪费、安全隐患和环境污染。
[0004] 现有低沸点气体的回收利用，有的采用
压缩机直接压缩为高压气体进行转运或利用，这种办法主要问题是占用空间大不便于存储和运输。有的也采用液化的方法，在现有液化方法中主要有以下技术路线：
[0005] （1）采用
高压压缩机将常温气体压缩到高温高压状态，再用多组换热器及不同温度多组冷却器及制冷机组对高压高温逐步降温到低沸点气体的液化温度下，进行节流制冷。
[0006] （2）采用压缩机将低沸点常温气体压缩到高温高压后，换热冷却到常温后逐级节流或膨胀降温最后实现冷凝液化。
[0007] （3）采用压缩机将低沸点常温气体压缩到高温高压后直接使用透平膨胀机制冷。
[0008] （4）采用廉价的更低温冷源介质直接换热降温冷凝（如使用液氮）。
[0009] （5）压缩初步换热后，用复合制冷工质，利用各工质的不同性质，产生逐级不同的冷能冷却欲液化的气体，最终实现冷凝液化目的。
[0010] （6）使用特种低温压缩机直接压缩减压液化。
[0011] 以上各种方法和工艺，或者结构复杂造价昂贵、或者操作困难、或者设备制造困难、或者运行成本过高均存在一定困难。
发明内容
[0012] 本发明针对上述问题，提供的一种简便、造价低廉、效率更高的低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的方法及装置。
[0013] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
[0014] 一种低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的方法，包括下述步骤：
[0015] 用压缩机将欲液化的低压常温气体压缩成中压高温气体；将此中压高温气体通过常规换热器冷却为中压常温气体；将此中压常温气体利用由低温容器抽出的低温气体在
过冷换热器中进一步冷却为中压过冷气液混合物；将此中压过冷气液混合物经节流降压后，通入到低温容器内已液化的低温液体中，与低温液体直接混合换热、膨胀降温、冷凝液化；
[0016] 与此同步，部分吸收了低温容器内低温液体冷能的未凝气体从低温容器顶部被抽到过冷换热器中，与冷却压缩后的中压常温气体热交换变为过冷中压气体，再经控制
阀控制送入压缩机进气口，并与进入压缩机进气口的新气体一起重新压缩为中压高温气体，往复循环；
[0017] 关闭压缩机的新气体进气阀，系统只用低温容器内气体循环降温液化，实现BOG回收与增压。
[0018] 进一步的，通过调整进入压缩机的新气体与回抽低温容器内低温气体的比例，控制气体液化温度与新气体液化速度。
[0019] 进一步的，通过检测和控制低温容器内部压力，排除液化过程中的不凝气。
[0020] 进一步的，通过提前将低温容器内预置欲回收气体的液化液体或其它与待液化的气体兼容的低温液体的方法，用于初始系统开车。
[0021] 进一步的，通过
控制阀切换压缩机进出口气体流向，
抽取的低温容器内液体通过换
热压缩成中压高温气体，送到低温容器气相空间，为低温容器快速增温。
[0022] 一种用于低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的装置，包括：
[0023] 压缩机，常规换热器，过冷换热器，低温容器，节流
减压器，低温容器内气体进气阀，新气体进气阀，以及气流流向控制阀；
[0024] 压缩机的中压高温气体出口连接常规换热器的管程进口，常规换热器的管程出口连接过冷换热器的管程进口，过冷换热器的管程出口连接节流减压器进口，节流减压器出口连接送气管道，送气管道进入低温容器内部，其出口端伸入低温容器内的低温液体下部；
[0025] 过冷换热器的壳程进口与低温容器内部的气相空间通过抽气管道连通，过冷换热器的壳程出口通过低温容器内气体进气阀连接压缩机的进气口；
[0026] 压缩机的进气口部设置有新气体进气阀；
[0027] 压缩机的进气口与常规换热器的管程进口之间连接有气
流管道并装有第一气流流向控制阀；压缩机的出气口部装有第二气流流向控制阀；压缩机的出气口与过冷换热器的壳程出口之间连接有气流管道并装有第三气流流向控制阀。
[0028] 进一步的，过冷换热器为
单体或一组换热器，过冷换热器的管程进口高于管程出口
位置，且过冷换热器的壳程内回抽冷气与冷换热器的管程内的中压气体呈逆向流动。
[0029] 进一步的，节流减压器是膨胀机、
节流阀、控制阀或者一段变径阻尼管、孔板构成的其中任一种降压装置。
[0030] 进一步的，所述压缩机为常温压缩机或常温
真空压缩机，总压缩比为3-50或压缩为后中压气体压力1.6-6mpa。
[0031] 进一步的，低温容器设置有溢流管。溢流管用于气体液化流程，在BOG回收与增压应用时，低温容器可以不设溢流管。
[0032] 采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：
[0033] 本发明只用被液化气体本身作为制冷介质，无其它制冷工质消耗，且使用常规中压压缩机，工艺简单，造价低，运行可靠，系统能耗低，可用于各种低温气体的初始液化或储存容器BOG的再液化回收及快速增压。
附图说明
[0034] 图1是本发明用于
天然气的液化装置示意图；
[0035] 图2是本发明用于LNG储罐的BOG回收装置示意图；
[0036] 图中：1-压缩机；2-常规换热器；3-过冷换热器；4-低温液化储罐；5-溢流管；6-节流减压器；7-低温容器内气体进气阀；8-新气体进气阀；9-抽气管道；10-送气管道；11-第一气流流向控制阀；12-第二气流流向控制阀；13-第三气流流向控制阀。
具体实施方式
[0037] 以下结合
实施例对本发明作进一步阐述，但本实施例不对本发明构成任何限制。
[0038] 实施例1：用于天然气的液化。
[0039] 参见图1，压缩机1为常温压缩机；常规换热器2采用
水冷换热器，壳程为
冷却水；过冷换热器3为垂直安装的列管换热器。
[0040] 压缩机1的中压高温气体出口连接常规换热器2的管程进口，常规换热器2的管程出口连接过冷换热器3的管程进口（管程进口位于过冷换热器3的顶部），过冷换热器3的管程出口连接节流减压器6进口，节流减压器6采用节流控制阀，使其出口压力减压到比低温液化储罐4液相压力略高压力值上；节流减压器6出口连接送气管道10，送气管道10进入低温液化储罐4内部，其出口端伸入低温液化储罐4内的低温液体下部；低温液化储罐4设置有溢流管5。
[0041] 过冷换热器3的壳程进口与低温液化储罐4内部的气相空间通过抽气管道9连通，过冷换热器3的壳程出口通过低温容器内气体进气阀7连接压缩机1的进气口；压缩机1的进气口部还设置有新气体进气阀8。
[0042] 具体液化过程为：
[0043] 首先将低温液化气体加人到低温液化储罐4中，液面到溢流管5有液体流出状态；打开新气体进气阀8，开启常温压缩机1，将低温液化储罐4气相空间的超冷气体抽出来到过冷换热器3，同时启动常规换热器2，使其冷却介质处于循环状态，保证常规换热器2处于良好
散热状态。
[0044] 如果低温液化储罐4内压力低于设置压力值，则再开启低温容器内气体进气阀7的同时也开启新气体进气阀8，将处理后的纯净天然气通过新气体进气阀8与从低温液化储罐4内抽出的被过冷换热器3升温的气体混合，共同压缩成高温中压气体，经常规换热器2冷却为常温中压气体，再送入过冷换热器3继续冷却降温为中压过冷气体，其中部分被冷凝而成气液混合物，该气液混合物再经节流减压器6减压为略高于低温液化储罐4内下部液体压强压力，使更多气体冷凝液化，然后该气液混合物通入到温度更低的低温液化储罐4内液化液体中，与原有液化液体直接混合换热、降温冷凝，部分没有冷凝的气体带着冷能升到罐上部的气相空间，从罐顶部被吸出作为制冷工质进入过冷换热器3，提供过冷冷能，继续循环。
[0045] 如果在气体的液化循环过程中，低温液化储罐4内部压力高于设置的压力上限值时，表明通过新气体进气阀8通入的新鲜天然气过多或者内部无法液化的不凝气浓度过高，则自动控制关小该阀流量，如果新气体进气阀8完全关闭后超过一定时间，低温液化储罐4内压力仍然过高或者压力减小未到达设置值时，则表明内部不凝气浓度过高，无法液化，此时可通过手动或自动排气阀从阀7前排放不凝气体。，直到罐内部压力低于下限值后再继续液化循环工序。溢流管5用于排出已经被冷凝液化的液体，并维持低温储罐4的液位在定值上。
[0046] 实施例2：用于LNG储罐的BOG回收。
[0047] 参见图2，装置的整体结构与实施例1基本相同，其主要区别是：无新鲜气输入，不设新鲜气控制阀8；而在压缩机1的进气口与常规换热器2的管程进口之间连接有气流管道并装有第一气流流向控制阀11；在压缩机1的出气口部装有第二气流流向控制阀12；在压缩机1的出气口与过冷换热器3的壳程出口之间连接有气流管道并装有第三气流流向控制阀13。
[0048] 其基本工作过程与实施例1相同，主要是可以切换压缩机1进口和出口气流的流向，因为该系统仅用于低温液化储罐4内液体
蒸发器气（BOG）的回收和内部增压，故起液位稳压作用的溢流管5也取消。
[0049] 具体工作过程是：
[0050] 用于BOG回收流程：关闭控制阀第一气流流向控制阀11、第三气流流向控制阀13，打开第二气流流向控制阀12、低温容器内气体进气阀7，其介质流程、液化循环工序与实施例相同，此处不再叙述。
[0051] 用于低温液化储罐4内增压：关闭第二气流流向控制阀12、低温容器内气体进气阀7，打开第一气流流向控制阀11、第三气流流向控制阀13，打开节流减压器6，其介质流向与实施例1流程正好相反。此时压缩机1开启后，压缩机1进气口通过第一气流流向控制阀11与常规换热器2相连，在压缩机1的抽吸作用下，常规换热器2、过冷换热器3压力均低于节流减压器6压力，更低于低温液化储罐4内部压力，此时流程为低温液化储罐4内部液体被吸出到节流减压器6，然后依次经过冷换热器3、常规换热器2、第一气流流向控制阀11到压缩机1进气口，在此过程中低温液体会在换热器中
汽化升温到接近常温状态。
[0052] 此时接近常温的气体被压缩机1压缩后进一步升温，从压缩机1出口排出，通过第三气流流向控制阀13到过冷换热器3壳程，将部分热量传给欲汽化的液体降温减压，但压力和温度依然高于低温液化储罐4内气相空间的气体压力和温度，此气体被压入到低温液化储罐4中迅速给容器增温。
[0053] 这样就可以实现一机多用，既可以为低温容器BOG液化来稳定容器内部压力的用途，同时也实现在低温容器内压力过低时迅速高效增压的目的。
[0054] 控制液化液体温度：如果液化后液体温度升高，开大低温容器内气体进气阀7流量，同时关小新气体进气阀8流量，可以控制液化后的液体温度。
[0055] 排除不凝气：在关闭新气体进气阀8的状态下，运行超过设定时间后低温液化储罐4内压力仍高于设置值时，判为容器气相空间不凝气浓度超标，进行部分排散处理的方法。
[0056] 开车的方法是：在低温液化储罐4中先注人与被液化的气体成分相同或允许的代用低温液化液体到标准液位（如在
液化天然气流程中低温容器4中可以预置入的液体可以是低温LNG也可以使用液氮），而后低温容器内气体进气阀7、新气体进气阀8及压缩机1，即可按正常步骤开机。
[0057] 以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明
说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
