一种采用BOG作制冷剂适用于LNG运输船的BOG再液化回收工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种采用BOG作制冷剂适用于LNG运输船的BOG再液化回收工艺。该工艺包括如下步骤：原料BOG经过换热器复热后，进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入换热器进一步冷却，输入至冷箱中经冷却降温、节流后进入气液分离罐，液相LNG进入储罐储存；制冷剂BOG与经复热的原料BOG一起进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入换热器进一步冷却，输入至冷箱中进行预冷，预冷后的制冷剂BOG从冷箱中引出，进入膨胀机膨胀端，经膨胀节流降温后，返回冷箱为冷箱提供冷量；经过复热后的制冷剂BOG与经复热的原料BOG重复上述操作。本发明专利技术可充分利用工艺流程中的冷量回收，同时保证BOG回收率，具备设备数量少，换热效率高，能耗低，装置易于成撬，占地面积小等优点。

A BOG Reliquefaction Recovery Process for LNG Transport Vessels Using BOG as Refrigerant

The invention discloses a BOG re-liquefaction recovery process for LNG carrier using BOG as refrigerant. The process includes the following steps: raw material BOG is reheated by heat exchanger, compressed and cooled by compressor and expander, and then cooled by heat exchanger. It is fed into cold box, cooled and throttled, and then into gas-liquid separation tank, and liquid LNG is stored in storage tank; refrigerant BOG enters with reheated raw material BOG. Compressor and expander compressor end are compressed and cooled, then enter heat exchanger for further cooling, and input into the cold box for pre-cooling. The refrigerant BOG after pre-cooling is introduced from the cold box and enters the expansion end of the expander. After expansion throttling, it returns to the cold box to provide cooling capacity for the cold box. The refrigerant BOG after reheating and the raw material BO after reheating are returned to the cold box to provide cooling capacity. G repeats the above operation. The invention can make full use of the refrigerant recovery in the process flow and ensure the BOG recovery rate. It has the advantages of small number of equipment, high heat transfer efficiency, low energy consumption, easy prying of the device and small floor area.

【技术实现步骤摘要】
一种采用BOG作制冷剂适用于LNG运输船的BOG再液化回收工艺
本专利技术涉及一种采用BOG作制冷剂适用于LNG运输船的BOG再液化回收工艺，属于天然气液化

技术介绍
在环境问题日益严重的今天，天然气作为清洁能源，在能源利用中所占比例越来越大。LNG是天然气储存、运输的一种重要的形式，由于LNG温度低，在储存、运输中，外界热量的影响会产生蒸发气(boiloffgas，简称BOG)。在大型LNG接收站中BOG一般通过再冷凝器再液化后回收，但是在接收站调试期间、小型LNG运输船产生的BOG往往直接排放，造成环境污染和资源浪费，回收BOG对于减少环境污染和提高项目经济效益具有有利作用。目前已有几种关于BOG回收的专利技术专利，例如中国专利申请201310243708.5，该专利申请公开的技术方案采用氮气压缩膨胀冷却BOG，使得BOG再液化为LNG，但是采用两级氮气膨胀，设备较多，流程较复杂；由于从储罐出来的BOG未经过增压，压力为微正压，BOG换热器及流程压降大，会造成流程不稳定，影响LNG储罐罐内压力的正常运行，系统采用低压流程，所以工艺能耗较高。中国专利申请201510694345.6，采用BOG自身压缩膨胀液化BOG的再液化系统及工艺，但是该工艺当LNG储罐压力较低时，BOG压力低，经过换热器板翅流道压降大，影响BOG的流通可能会使得BOG无法进入压缩机入口缓冲罐；其次该工艺LNG节流后产生的BOG直接放空，会造成冷量的浪费、BOG回收率低，造成一定的环境污染问题；另外该工艺流程循环压力较低，会造成换热器中流道压力较大，系统能耗较高，同时其对BOG来气压力的适应性较小，对于LNG运输船等带压储存设施产生的带有一定压力的BOG无法处理。中国专利201510167535.2采用BOG液化后节流制冷降温的液化工艺。此工艺从储罐出来的微正压BOG需先经过节流降压，再进入换热器，节流阀和换热器压降损失过大，使得BOG无法进入压缩机；该工艺采用液化(冷却至-130～150℃)后的BOG节流作为制冷剂，作为制冷剂部分的BOG冷却温度过低，系统能耗较高，同时采用节流阀节流降温，损失了压力能，增大了系统的能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用BOG作制冷剂适用于LNG运输船的BOG再液化回收工艺，该BOG再液化回收工艺不仅适用于接收站LNG储罐，且适用于LNG运输船，采用BOG压缩膨胀制冷的方式，充分利用工艺流程中的冷量回收，同时保证BOG回收率，具备设备数量少，换热效率高，能耗低，装置易于成撬，占地面积小等优点。本专利技术提供的一种BOG再液化回收工艺，包括原料BOG的液化回收步骤及制冷剂BOG的膨胀制冷循环步骤：所述原料BOG的液化回收步骤如下：原料BOG经过换热器复热后，进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入所述换热器进一步冷却，输入至冷箱中经冷却降温、节流后进入气液分离罐，液相LNG进入储罐储存，实现所述BOG的液化回收；所述制冷剂BOG的膨胀制冷循环步骤如下：制冷剂BOG与经复热的原料BOG一起进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入所述换热器进一步冷却，输入至冷箱中进行预冷，预冷后的制冷剂BOG从冷箱中引出，进入膨胀机膨胀端，经膨胀节流降温后，返回冷箱为冷箱提供冷量；经过复热后的制冷剂BOG与经复热的原料BOG重复上述操作，实现所述制冷剂BOG的膨胀制冷循环。上述的再液化回收工艺中，在所述换热器中，所述原料BOG与所述经压缩冷却后的BOG进行热交换，所述原料BOG复热的同时，所述经压缩冷却后的BOG进一步冷却回收所述原料BOG的冷量，降低系统能耗。上述的再液化回收工艺中，所述原料BOG和制冷剂BOG在所述同一套压缩机中增压至20～35bar，冷却至20℃～45℃后，进入所述膨胀机压缩端进一步压缩，回收系统能量。上述的再液化回收工艺中，所述原料BOG复热后的温度可为15～30℃。上述的再液化回收工艺中，所述BOG进入压缩机的压力可为1.01～3.5bar；在所述压缩机中经2～3级压缩至20～35bar，然后经冷却器冷却至30～40℃；在所述膨胀机压缩端压缩至35～55bar，然后经冷却器冷却至30～40℃；在所述换热器中进一步冷却至10～20℃。上述的再液化回收工艺中，所述原料BOG和所述制冷剂BOG进入冷箱中的同一流道进行预冷；预冷后的制冷剂BOG从冷箱引出，进入所述膨胀机膨胀端，经膨胀节流降温后，返回冷箱提供冷箱；预冷后的原料BOG在所述冷箱中进一步液化为LNG。上述的再液化回收工艺中，所述预冷的温度可为-25～-75℃；所述膨胀节流降温后的温度可为-150～-165℃。上述的再液化回收工艺中，液化的LNG后经过J-T阀节流后进入所述气液分离罐，分离后的气相BOG返回冷箱复热并回收冷量，降低系统能耗，液相LNG返回储罐储存。上述的再液化回收工艺中，所述冷却降温后的温度可为-140～-160℃；所述节流的压力可为1.5～4bar。上述的再液化回收工艺中，所述的气相BOG经过冷箱复热并回收冷量后，经过组分在线分析仪检测，气相BOG中氮气含量高于设定值时通过放空管线排放(设定值根据储罐中LNG组分及实际操作情况确定)；气相BOG中氮气含量低于设定值时，气相BOG返回压缩机入口吸入罐，回收全部BOG，减少BOG排放浪费。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术液化回收工艺中，原料BOG和制冷剂BOG经过一套BOG压缩机压缩、冷却，BOG压缩机可采用常温压缩机；由于制冷剂采用BOG，系统无需增加制冷剂储配系统，与传统氮膨胀制冷循环和甲烷膨胀制冷循环相比，减少一套制冷剂压缩冷却循环系统。LNG产品节流阀采用温度和流量的串级控制，实现了目标装置冷热负荷匹配，装置平稳运行。LNG节流后产生的BOG经气液分离后返回冷箱回收冷量，然后返回BOG压缩机入口，可以实现BOG100％回收。BOG通过膨胀机驱动膨胀压缩机压缩端，回收部分能量，实现系统能量的充分利用；BOG压缩采用变频电机驱动，装置运行范围广。本专利技术液化工艺循环具有快速启停，操作方便的优点，设备数量少，易于成撬，特别适用于5000～30000m3LNG运输船的BOG回收。附图说明图1为本专利技术BOG再液化回收工艺的流程示意图，其中CB-1为冷箱，C1-1、C1-2、C1-3为1～3级冷剂氮气压缩机，TE-1为膨胀压缩机，V-1～V-5为缓冲罐，V-6为LNG气液分离器，E-1～E-4为冷却器，E-5为经济换热器，VLV-1为J-T阀。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1、BOG的再液化回收按照图1所示流程示意图，某6000m3LNG运输船储舱产生的BOG(由体积分数为97～100％的甲烷和体积分数为0～3％的氮气组成)进行再液化回收，采用的制冷剂为BOG(主要成分为甲烷)，具体步骤如下：(1)BOG压缩：原料BOG进入经济换热器E-5中复热至20℃，压力为1.05barA，然后依次进入压缩机入口缓冲罐V-1、第1级冷剂氮气压缩机C1-1、冷却器E-1、缓冲罐V-2、第2级冷剂氮气压缩机C1-2、冷却器E-2、缓冲罐V-3、第3级冷剂氮气压缩机C1-3中经3级压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BOG再液化回收工艺，包括原料BOG的液化回收步骤及制冷剂BOG的膨胀制冷循环步骤：所述原料BOG的液化回收步骤如下：原料BOG经过换热器复热后，进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入所述换热器进一步冷却，输入至冷箱中经冷却降温、节流后进入气液分离罐，液相LNG进入储罐储存，实现所述BOG的液化回收；所述制冷剂BOG的膨胀制冷循环步骤如下：制冷剂BOG与经复热的原料BOG一起进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入所述换热器进一步冷却，输入至冷箱中进行预冷，预冷后的制冷剂BOG从冷箱中引出，进入膨胀机膨胀端，经膨胀节流降温后，返回冷箱为冷箱提供冷量；经过复热后的制冷剂BOG与经复热的原料BOG重复上述操作，实现所述制冷剂BOG的膨胀制冷循环。

【技术特征摘要】
1.一种BOG再液化回收工艺，包括原料BOG的液化回收步骤及制冷剂BOG的膨胀制冷循环步骤：所述原料BOG的液化回收步骤如下：原料BOG经过换热器复热后，进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入所述换热器进一步冷却，输入至冷箱中经冷却降温、节流后进入气液分离罐，液相LNG进入储罐储存，实现所述BOG的液化回收；所述制冷剂BOG的膨胀制冷循环步骤如下：制冷剂BOG与经复热的原料BOG一起进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入所述换热器进一步冷却，输入至冷箱中进行预冷，预冷后的制冷剂BOG从冷箱中引出，进入膨胀机膨胀端，经膨胀节流降温后，返回冷箱为冷箱提供冷量；经过复热后的制冷剂BOG与经复热的原料BOG重复上述操作，实现所述制冷剂BOG的膨胀制冷循环。2.根据权利要求1所述的再液化回收工艺，其特征在于：在所述换热器中，所述原料BOG与所述经压缩冷却后的BOG进行热交换，所述原料BOG复热的同时，所述经压缩冷却后的BOG进一步冷却回收所述原料BOG的冷量，降低系统能耗。3.根据权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟平，陈杰，花亦怀，鹿来运，褚洁，苏清博，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11