采用bog自身壓縮膨脹液化bog的再液化系統(tǒng)及工藝的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種采用B0G自身壓縮膨脹液化B0G的再液化系統(tǒng)及工藝。
【背景技術】
[0002]天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、潔凈的能源，其熱值高，對環(huán)境污染小，被認為是未來首選能源。常壓液化天然氣(LNG)作為天然氣的一種存在形式，其體積僅相當于標況體積的1/625，十分有利于運輸和儲存。隨著世界和我國經(jīng)濟的發(fā)展，對天然氣需求與日倶增，LNG以其很高的經(jīng)濟性、靈活性等受到世界各國的青睞。由于LNG特殊的儲存條件，LNG液化工廠、LNG轉(zhuǎn)運站及LNG接收站中產(chǎn)生大量的B0G氣體，主要來源為LNG儲罐中自然蒸發(fā)及LNG槽車充裝時產(chǎn)生大量的B0G氣體。目前液化工廠中B0G大多是返回原料氣中再液化處理，但當液化工廠停產(chǎn)時，蒸發(fā)出的B0G無法處理，而接收站及轉(zhuǎn)運站中若沒有配置再液化處理裝置，這些B0G只能放空燃燒，對環(huán)境造成污染的同時，也浪費了大量的能源，造成能耗高等問題。
[0003]B0G再液化工藝的優(yōu)劣將直接影響LNG儲運的安全和經(jīng)濟效益。目前的采用的B0G再液化工藝大致有兩種:一種為氮氣壓縮膨脹制冷工藝，該工藝采用氮氣作為制冷劑，壓縮膨脹為B0G提供制冷量;該工藝需要獨立的氮氣制冷循環(huán)，流程設備多且復雜，能耗相對較高。第二種是采用B0G直接冷凝法，B0G經(jīng)BOG壓縮機壓縮后與來自栗的LNG混合后重新冷凝，利用從LNG儲罐輸出的LNG的冷能;此工藝能耗低，但是僅適用于有連續(xù)LNG輸出時的情況。
[0004]申請?zhí)枮?01510167535.2的中國專利公開了一種B0G再液化工藝及其再液化回收系統(tǒng)，在對B0G進行冷卻的過程中采用B0G自身壓縮后節(jié)流產(chǎn)生的冷量對自身進行制冷，使得B0G再液化，重新收集到LNG儲罐內(nèi)，從而能夠避免采用其他制冷劑液化B0G帶來的成本增加。但該技術方案的工藝流程和系統(tǒng)處理單位體積BOG的能耗非常高(專利中指出為3.45?7.655KW.h/Nm3)，仍有很大優(yōu)化空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)合理的采用B0G自身壓縮膨脹液化B0G的再液化系統(tǒng)及工藝，通過采用B0G自身作為制冷劑，僅需1臺常溫B0G壓縮機、1臺透平膨脹機及1個換熱器，大大地簡化了流程，減少了設備、降低了成本，且能耗低，啟停響應速度快，操作彈性大，變負荷能力強，適用范圍廣。
[0006]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是:一種采用B0G自身壓縮膨脹液化B0G的再液化系統(tǒng)，其特征在于:LNG儲罐、B0G緩沖罐、B0G壓縮機、透平膨脹機、換熱器、節(jié)流閥、氣液分離器、第一冷卻器和第二冷卻器；
換熱器具有第一流道、第二流道、第三流道和第四流道；
LNG儲罐的B0G出口與換熱器的第一流道的冷端入口連通，而換熱器的第一流道的熱端出口與B0G緩沖罐的入口連通;B0G緩沖罐的出口與B0G壓縮機的入口連通;B0G壓縮機的出口與第一冷卻器的入口連通；
第一冷卻器的出口與換熱器的第二流道的熱端入口連通，而換熱器的第二流道的冷端出口與節(jié)流閥的入口連通，節(jié)流閥的出口與氣液分離器的入口連通，氣液分離器的出口與LNG儲罐的入口連通；
第一冷卻器的出口還與透平膨脹機的增壓端入口連通，透平膨脹機的增壓端出口與第二冷卻器的入口連通，第二冷卻器的出口與換熱器的第三流道的熱端入口連通，而換熱器的第三流道的冷端出口與透平膨脹機的膨脹端入口連通;透平膨脹機的膨脹端出口與換熱器的第四流道的冷端入口連通，而換熱器的第四流道的熱端出口與BOG緩沖罐的入口連通。
[0007]本發(fā)明還包括三通;第一冷卻器的出口與三通用管道連通，三通的兩個出口分別與換熱器的第二流道的熱端入口和透平膨脹機的增壓端入口連通。
[0008]本發(fā)明所述的第一冷卻器和第二冷卻器為水冷卻器。
[0009]一種采用B0G自身壓縮膨脹液化B0G的再液化工藝，其特征在于:采用上述的系統(tǒng)進行處理；
LNG儲罐蒸發(fā)出的B0G先經(jīng)換熱器回收冷量復熱至15?30°C，再進入B0G緩沖罐與同樣復熱至15?30°C的作為冷劑的B0G匯合，而后進入B0G壓縮機壓縮至600?lOOOKpa.A，壓縮后的B0G經(jīng)第一冷卻器冷卻至35?40°C后分為兩部分；
第一部分B0G進入換熱器中進一步被冷卻液化至-150?-155°C，之后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后至120Kpa.A進入氣液分離器進行氣液分離，分離出的含氮量高的氣體放空，液體進入LNG儲觸儲存；
第二部分用做第一部分的冷劑，該部分的B0G先經(jīng)過透平膨脹機的增壓端增壓至1000?1200Kpa.A，再經(jīng)第二冷卻器水冷至35?40°C后進入換熱器冷卻至-95?-110°C，再進入透平膨脹機的膨脹端膨脹至130?150Kpa.A、-155?-160°C，膨脹后的B0G返回換熱器提供冷量同時被復熱至15?30°C后進入B0G緩沖罐與第一部分的B0G匯合，如此循環(huán)。
[0010]本發(fā)明所述的采用B0G自身壓縮膨脹液化B0G的再液化工藝，其特征在于:
LNG儲罐蒸發(fā)出的B0G先經(jīng)換熱器回收冷量復熱至20°C，再進入B0G緩沖罐與同樣復熱至20°C的作為冷劑的B0G匯合，而后進入B0G壓縮機壓縮至700Kpa，壓縮后的B0G經(jīng)第一冷卻器冷卻至40°C后分為兩部分；
第一部分B0G進入換熱器中進一步被冷卻液化至-152°C，之后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后至120Kpa進入氣液分離器進行氣液分離，分離出的含氮量高的氣體放空，液體進入LNG儲罐儲存；
第二部分用做第一部分的冷劑，該部分的BOG先經(jīng)過透平膨脹機的增壓端增壓至1080Kpa，再經(jīng)第二冷卻器水冷至40°C后進入換熱器冷卻至_100°C，再進入透平膨脹機的膨脹端膨脹至130Kpa和-160°C，膨脹后的B0G返回換熱器提供冷量同時被復熱至20°C后進入B0G緩沖罐與第一部分的B0G匯合，如此循環(huán)。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果:
1、本發(fā)明的制冷劑采用BOG本身，無需額外的冷劑及冷劑制備裝置，減少了制冷循環(huán)中冷劑儲罐的配置，減少了額外的冷劑壓縮機，僅需1臺常溫的B0G壓縮機，使整個流程更加簡單，投資更省。
[0012]2、本發(fā)明的B0G壓縮機壓縮后的壓力為700Kpa，可采用螺桿壓縮機，可靠性高、壽命長、自動化程度高，適應性強，投資省；并且在LNG液化工廠中，還可利用原有的BOG壓縮機，無需額外配置。
[0013]3、本發(fā)明流程簡單，設備少，僅有1臺常溫B0G壓縮機、1臺B0G透平膨脹機、1臺換熱器、1節(jié)流閥及閃蒸罐，投資省，經(jīng)濟性好且可實現(xiàn)撬裝化。
[0014]4、節(jié)流后氣體放空，避免整個工藝流路中氮含量的聚集而增加能耗。
[0015]5、本發(fā)明壓縮后分兩部分，一部分為需要液化的B0G量，一部分為進入透平膨脹機的制冷劑量，可根據(jù)實際項目中B0G量及組分的情況，調(diào)整進入透平膨脹機的制冷劑量或調(diào)整透平膨脹機機后壓力來滿足制冷量的要求，使之滿足不同項目不同B0G量的要求及變負荷生產(chǎn)，操作調(diào)節(jié)方便簡單，適應性好。
[0016]6、本流程采用透平膨脹機制冷，充分利用膨脹機高壓、高焓降的特點，降低了能耗;充分利用膨脹機的輸出功，使冷劑B0G繼續(xù)增壓后膨脹，提高了制冷量；
7、儲罐蒸發(fā)出的B0G通過換熱器復熱后進入壓縮機，避免了冷量的浪費，降低了能耗，且壓縮機可采用常溫壓縮機，大大降低了成本。
[0017]因此，本發(fā)明具有流程簡單、占地面積小、投資省，并且裝置能耗低，操作彈性大，變負荷能力強，適用范圍廣，易于做撬塊等優(yōu)點，尤其適用于LNG接收站或有多余B0G的LNG液化工廠。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0020]參見圖1，本發(fā)明實施例采用B0G自身壓縮膨脹液化B0G的再液化系統(tǒng)包括LNG儲罐
1、B0G緩沖罐2、B0G壓縮機3、透平膨脹機4、換熱器5、節(jié)流閥6、氣液分離器7、第一冷卻器8和第二冷卻器9。
[0021 ]換熱器5具有第一流道、第二流道、第三流道和第四流道。
[0022]第一冷卻器和第二冷卻器為水冷卻器。
[0023]LNG儲罐1的B0G出口與換熱器5的第一流道的冷端入口用管道連通，而換熱器5的第一流道的熱端出口與B0G緩沖罐2的入口用管道連通;B0G緩沖罐2的出口與B0G壓縮機3的入口用管道連通;B0G壓縮機3的出口與第一冷卻器8的入口用管道連通。
[0024]第一冷卻器8的出口與換熱器5的第二流道的熱端入口用管道連通，而換熱器5的第二流道的冷端出口與節(jié)流閥6的入口用管道連通，節(jié)流閥6的出口與氣液分離器7的入口用管道連通，氣液分離器7的出口與LNG儲罐1的入口用管道連通。
[0025]第一冷卻器8的出口還與透平膨脹機4的增壓端入口用管道