BOG回收与氮气液化系统及工艺方法技术方案

本发明专利技术公开了一种BOG回收与氮气液化系统及工艺方法，该系统将通过LNG冷能对PSA制氮装置制备的氮气进行二级冷却使其液化并储存起来；在BOG液化系统中，BOG经压缩机加压再与液氮换热，使其液化，液氮吸收热量气化储存于氮气储罐中，可用于站场吹扫；被液化的BOG进入高压泵外输或是经节流减压，进入分离器，液相注入LNG储罐底储存，气相进入BOG压缩循环。本发明专利技术方法解决了LNG接收站低外输量下BOG回收困难的问题，并满足了站场低温吹扫工艺的需要，利用了LNG冷能提高了能源利用效率，使用了LNG站场已有的PSA制氮设备降低了设备投资。

【技术实现步骤摘要】
BOG回收与氮气液化系统及工艺方法
本专利技术涉及LNG储存及运输领域的
，具体涉及一种BOG回收与氮气液化系统及工艺方法。
技术介绍
随着大气污染问题日益凸显，我国对清洁能源的需求愈发迫切。LNG(液化天然气)作为天然气这一清洁能源的一种储运形式，广泛用于沿海城市燃气保障及调峰。我国LNG接收站广泛分布于各沿海城市，在其运行过程中产生的大量BOG(闪蒸汽)对接收站的安全产生威胁。BOG是LNG受热气化形成的气体，因保温材料所限，不可避免从外界渗入热量，致使LNG受热蒸发。随着热量不断侵袭，气相质量增加，压力容器承压增大，若不在达到容器可承载压力前释放BOG将对设备产生极大危害，发生超压损坏罐体。当气相空间达到一定压力触发安全泄放阀，将罐内多余闪蒸气直接排至火炬放空燃烧。大型LNG站场BOG总量较大，直接排放造成能源的浪费以及环境的污染。目前已经在我国LNG接收站实现应用的BOG处理方法主要有：(1)直接压缩工艺，即将BOG气体通过高压压缩机组直接加压到输气干线压力进行外输，工艺设备少流程简单，但工艺能耗高，安全性差。(2)再冷凝工艺，即BOG气体先由压缩机加压，再与罐内泵送出的LNG进行混合，由过冷LNG液化BOG，并经高压泵二级加压，最后经气化器气化送入管网。该工艺能耗远低于直接压缩法，但外输LNG流量限制了BOG的回收量，对于下游用气不均匀的城市管网，当处于用气低谷时LNG无法将BOG全部冷凝，只得排放。一般BOG压缩机不设备用，出现意外情况下需长时间的维修，大量BOG将浪费。基于再冷凝理论的新型BOG处理工艺有：(1)混合制冷剂BOG再冷凝工艺，即利用多组分轻烃作为制冷剂，利用制冷循环将BOG冷凝回收，但该工艺换热设备较多，流程复杂，制冷剂配比需额外设备。(2)多阶压缩BOG再冷凝工艺，即利用多级压缩技术降低压缩功耗，并提高操作弹性，但该工艺无法处理停输工况下的BOG回收，在BOG大量产生例如卸船工况的情况下仍具有局限性。(3)带膨胀机的BOG再冷凝工艺，利用气化后的高压天然气带动膨胀机输出轴功供给高压泵，达到LNG增压同时几乎不消耗额外能源的目的，但此工艺因其更高的压力范围对工艺管线及增压设备提出了更高的要求，并且在波动工况下的可行性有待进一步验证。鉴于以上技术现状，有必要提出一种低能耗、高收率、设备投资适中、能适应波动工况并能够满足大型LNG站场其他需求的BOG辅助回收方法实现节能减排，提工艺操作弹性，高能源利用效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述
技术介绍
的不足，而提供一种节能减排、能源利用效率高的BOG回收与氮气液化系统，本专利技术还提供了了一种BOG回收与氮气液化的工艺方法。为实现上述目的，本专利技术所设计一种BOG回收与氮气液化系统，包括LNG储罐、罐内泵、第一LNG分配器、再冷凝器、第一LNG混合器、高压泵、第二LNG分配器、第一换热器、第二LNG混合器、LNG气化器、PSA制氮装置、第一阀门、氮气混合器、氮气压缩机、第二换热器、氮气分离器、液氮罐、第二阀门、BOG-液氮换热器、氮气罐、第三阀门、液氮气化器、BOG压缩机、BOG分配器、第四阀门、第五阀门、气液分离器、第六阀门；所述罐内泵设置在LNG储罐内，所述罐内泵的A出口连接第一LNG分配器的B3进口，所述第一LNG分配器的B1出口连接第一LNG混合器的D1进口，所述第一LNG分配器的B2出口连接再冷凝器的C1进口，所述再冷凝器的C3出口连接第一LNG混合器的D2进口，所述第一LNG混合器的出口通过高压泵连接第二LNG分配器的E3进口，所述第二LNG分配器的E1出口连接第一换热器的F1进口，所述第一换热器的F2出口连接第二LNG混合器的G1进口；所述第二LNG分配器的E2出口连接第二换热器的L1进口，所述第二换热器的L2出口连接第二LNG混合器的G2进口，所述第二LNG混合器的出口连接至LNG气化器的H1进口，所述LNG气化器的H2出口连接外界的输气管网；所述PSA制氮装置的I1出口后分为两条支路，一路经过第一阀门连接第一换热器的F3进口，另一路经过第六阀门连接外界的吹扫管路；所述第一换热器的F4出口连接氮气混合器的J1进口，所述氮气混合器的J3出口连接氮气压缩机的K1进口，所述氮气压缩机的K2出口连接第二换热器的L3进口，所述第二换热器的L4出口连接氮气分离器的M3进口，所述氮气分离器的M2气相出口连接氮气混合器的J2进口，所述氮气分离器的M1液相出口连接液氮罐的N1进口，所述液氮罐的N2出口后分为两条支路，一路经过第二阀门连接BOG-液氮换热器的O3进口，另一路经过第三阀门连接液氮气化器的P1进口；所述BOG-液氮换热器的O4出口连接氮气罐的Q1进口；所述LNG储罐的R1出口连接BOG压缩机的进口，所述BOG压缩机的出口连接BOG分配器的T3进口，所述BOG分配器的T1出口连接再冷凝器的C2进口；所述BOG分配器的T2出口连接BOG-液氮换热器的O1进口，所述BOG-液氮换热器的O2出口后分为两条支路，一路经过第五阀门连接第一LNG混合器的D3进口，另一路经过第四阀门连接气液分离器的V3进口，所述气液分离器的V1气相出口连接BOG压缩机的进口，所述气液分离器的V2液相出口连接LNG储罐的R2进口。上述技术方案中，它还包括第一海水泵、第二海水泵，所述LNG气化器的H3进口通过第一海水泵与海水连接，所述LNG气化器还设置有用于排出海水的H4出口；所述液氮气化器的P3进口通过第二海水泵与海水连接，所述液氮气化器还设置有用于排出海水的P4进口。上述技术方案中，所述氮气罐的Q2出口、液氮气化器的P2出口汇合后与吹扫管路连接。上述技术方案中，它还包括火炬，所述火炬的进气口通过支路与LNG储罐的R1出口连接。上述技术方案中，所述第二换热器的L4出口与氮气分离器的M3进口之间的管路上设置有第一节流阀。上述技术方案中，所述气液分离器的V3进口与BOG-液氮换热器的O2出口之间的管路上设置有第二节流阀。本专利技术还提供了一种BOG回收与氮气液化的工艺方法，它包括如下步骤：步骤1：LNG正常外输流程：LNG储罐内的-150～-100℃、115kPa的BOG经BOG压缩机增压至0.5～0.9MPa，再经BOG分配器分为两路，此时仅有BOG分配器的T1出口连通，BOG进入再冷凝器的C2进口，同时经罐内泵增压至0.5～0.9MPa的过冷LNG通过第一LNG分配器的B2出口进入再冷凝器的C1进口，BOG与过冷LNG在再冷凝器中进行接触、混合并冷凝成液，凝液通过再冷凝器的C3出口进入第一LNG混合器的D2进口与经过第一LNG分配器的B1出口流出的LNG汇合，送入高压泵的进口，经高压泵增压至9MPa、-153℃，经第二LNG分配器分为两路，一路经第一换热器将氮气预冷，LNG温度升至-149.5℃，另一路经第二换热器将氮气液化，LNG温度升至-30.6℃，两路LNG于第二LNG混合器混合后送入LNG气化器与海水换热气化为天然气进入输气管网；海水经第一海水泵增压进入LNG气化器的H3进口，与LNG换热后经LNG气化器的H4出口排出；步骤2：氮气液化储存流程：PSA制氮装置制得的20～25℃、0.6～0.7MPa的氮气进入第一换热器与-153℃、9MPa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种BOG回收与氮气液化系统，包括LNG储罐(1)、罐内泵(2)、第一LNG分配器(3)、再冷凝器(4)、第一LNG混合器(5)、高压泵(6)、第二LNG分配器(7)、第一换热器(8)、第二LNG混合器(9)、LNG气化器(10)、PSA制氮装置(11)、第一阀门(12)、氮气混合器(13)、氮气压缩机(14)、第二换热器(15)、氮气分离器(17)、液氮罐(18)、第二阀门(19)、BOG‑液氮换热器(20)、氮气罐(21)、第三阀门(22)、液氮气化器(23)、BOG压缩机(24)、BOG分配器(25)、第四阀门(26)、第五阀门(27)、气液分离器(29)、第六阀门(33)；所述罐内泵(2)设置在LNG储罐(1)内，所述罐内泵(2)的A出口(2.1)连接第一LNG分配器(3)的B3进口(3.3)，所述第一LNG分配器(3)的B1出口(3.1)连接第一LNG混合器(5)的D1进口(5.1)，所述第一LNG分配器(3)的B2出口(3.2)连接再冷凝器(4)的C1进口(4.1)，所述再冷凝器(4)的C3出口(4.3)连接第一LNG混合器(5)的D2进口(5.2)，所述第一LNG混合器(5)的出口通过高压泵(6)连接第二LNG分配器(7)的E3进口(7.3)，所述第二LNG分配器(7)的E1出口(7.1)连接第一换热器(8)的F1进口(8.1)，所述第一换热器(8)的F2出口(8.2)连接第二LNG混合器(9)的G1进口(9.1)；所述第二LNG分配器(7)的E2出口(7.2)连接第二换热器(15)的L1进口(15.1)，所述第二换热器(15)的L2出口(15.2)连接第二LNG混合器(9)的G2进口(9.2)，所述第二LNG混合器(9)的出口连接至LNG气化器(10)的H1进口(10.1)，所述LNG气化器(10)的H2出口(10.2)连接外界的输气管网(35)；所述PSA制氮装置(11)的I1出口(11.1)后分为两条支路，一路经过第一阀门(12)连接第一换热器(8)的F3进口(8.3)，另一路经过第六阀门(33)连接外界的吹扫管路(34)；所述第一换热器(8)的F4出口(8.4)连接氮气混合器(13)的J1进口(13.1)，所述氮气混合器(13)的J3出口(13.3)连接氮气压缩机(14)的K1进口(14.1)，所述氮气压缩机(14)的K2出口(14.2)连接第二换热器(15)的L3进口(15.3)，所述第二换热器(15)的L4出口(15.4)连接氮气分离器(17)的M3进口(17.3)，所述氮气分离器(17)的M2气相出口(17.2)连接氮气混合器(13)的J2进口(13.2)，所述氮气分离器(17)的M1液相出口(17.1)连接液氮罐(18)的N1进口(18.1)，所述液氮罐(18)的N2出口(18.2)后分为两条支路，一路经过第二阀门(19)连接BOG‑液氮换热器(20)的O3进口(20.3)，另一路经过第三阀门(22)连接液氮气化器(23)的P1进口(23.1)；所述BOG‑液氮换热器(20)的O4出口(20.4)连接氮气罐(21)的Q1进口(21.1)；所述LNG储罐(1)的R1出口(1.1)连接BOG压缩机(24)的进口，所述BOG压缩机(24)的出口连接BOG分配器(25)的T3进口(25.3)，所述BOG分配器(25)的T1出口(25.1)连接再冷凝器(4)的C2进口(4.2)；所述BOG分配器(25)的T2出口(25.2)连接BOG‑液氮换热器(20)的O1进口(20.1)，所述BOG‑液氮换热器(20)的O2出口(20.2)后分为两条支路，一路经过第五阀门(27)连接第一LNG混合器(5)的D3进口(5.3)，另一路经过第四阀门(26)连接气液分离器(29)的V3进口(29.3)，所述气液分离器(29)的V1气相出口(29.1)连接BOG压缩机(24)的进口，所述气液分离器(29)的V2液相出口(29.2)连接LNG储罐(1)的R2进口(1.2)。...

【技术特征摘要】
1.一种BOG回收与氮气液化系统，包括LNG储罐(1)、罐内泵(2)、第一LNG分配器(3)、再冷凝器(4)、第一LNG混合器(5)、高压泵(6)、第二LNG分配器(7)、第一换热器(8)、第二LNG混合器(9)、LNG气化器(10)、PSA制氮装置(11)、第一阀门(12)、氮气混合器(13)、氮气压缩机(14)、第二换热器(15)、氮气分离器(17)、液氮罐(18)、第二阀门(19)、BOG-液氮换热器(20)、氮气罐(21)、第三阀门(22)、液氮气化器(23)、BOG压缩机(24)、BOG分配器(25)、第四阀门(26)、第五阀门(27)、气液分离器(29)、第六阀门(33)；所述罐内泵(2)设置在LNG储罐(1)内，所述罐内泵(2)的A出口(2.1)连接第一LNG分配器(3)的B3进口(3.3)，所述第一LNG分配器(3)的B1出口(3.1)连接第一LNG混合器(5)的D1进口(5.1)，所述第一LNG分配器(3)的B2出口(3.2)连接再冷凝器(4)的C1进口(4.1)，所述再冷凝器(4)的C3出口(4.3)连接第一LNG混合器(5)的D2进口(5.2)，所述第一LNG混合器(5)的出口通过高压泵(6)连接第二LNG分配器(7)的E3进口(7.3)，所述第二LNG分配器(7)的E1出口(7.1)连接第一换热器(8)的F1进口(8.1)，所述第一换热器(8)的F2出口(8.2)连接第二LNG混合器(9)的G1进口(9.1)；所述第二LNG分配器(7)的E2出口(7.2)连接第二换热器(15)的L1进口(15.1)，所述第二换热器(15)的L2出口(15.2)连接第二LNG混合器(9)的G2进口(9.2)，所述第二LNG混合器(9)的出口连接至LNG气化器(10)的H1进口(10.1)，所述LNG气化器(10)的H2出口(10.2)连接外界的输气管网(35)；所述PSA制氮装置(11)的I1出口(11.1)后分为两条支路，一路经过第一阀门(12)连接第一换热器(8)的F3进口(8.3)，另一路经过第六阀门(33)连接外界的吹扫管路(34)；所述第一换热器(8)的F4出口(8.4)连接氮气混合器(13)的J1进口(13.1)，所述氮气混合器(13)的J3出口(13.3)连接氮气压缩机(14)的K1进口(14.1)，所述氮气压缩机(14)的K2出口(14.2)连接第二换热器(15)的L3进口(15.3)，所述第二换热器(15)的L4出口(15.4)连接氮气分离器(17)的M3进口(17.3)，所述氮气分离器(17)的M2气相出口(17.2)连接氮气混合器(13)的J2进口(13.2)，所述氮气分离器(17)的M1液相出口(17.1)连接液氮罐(18)的N1进口(18.1)，所述液氮罐(18)的N2出口(18.2)后分为两条支路，一路经过第二阀门(19)连接BOG-液氮换热器(20)的O3进口(20.3)，另一路经过第三阀门(22)连接液氮气化器(23)的P1进口(23.1)；所述BOG-液氮换热器(20)的O4出口(20.4)连接氮气罐(21)的Q1进口(21.1)；所述LNG储罐(1)的R1出口(1.1)连接BOG压缩机(24)的进口，所述BOG压缩机(24)的出口连接BOG分配器(25)的T3进口(25.3)，所述BOG分配器(25)的T1出口(25.1)连接再冷凝器(4)的C2进口(4.2)；所述BOG分配器(25)的T2出口(25.2)连接BOG-液氮换热器(20)的O1进口(20.1)，所述BOG-液氮换热器(20)的O2出口(20.2)后分为两条支路，一路经过第五阀门(27)连接第一LNG混合器(5)的D3进口(5.3)，另一路经过第四阀门(26)连接气液分离器(29)的V3进口(29.3)，所述气液分离器(29)的V1气相出口(29.1)连接BOG压缩机(24)的进口，所述气液分离器(29)的V2液相出口(29.2)连接LNG储罐(1)的R2进口(1.2)。2.根据权利要求1所述的BOG回收与氮气液化系统，其特征在于：还包括第一海水泵(31)、第二海水泵(32)，所述LNG气化器(10)的H3进口(10.3)通过第一海水泵(31)与海水连接，所述LNG气化器(10)还设置有用于排出海水的H4出口(10.4)；所述液氮气化器(23)的P3进口(23.3)通过第二海水泵(32)与海水连接，所述液氮气化器(23)还设置有用于排出海水的P4进口(23.4)。3.根据权利要求2所述的BOG回收与氮气液化系统，其特征在于：所述氮气罐(21)的Q2出口(21.2)、液氮气化器(23)的P2出口(23.2)汇合后与吹扫管路(34)连接。4.根据权利要求3所述的BOG回收与氮气液化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张引弟，薛鹏，伍丽娟，沈秋婉，史宝成，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42