[发明专利]一种富氮BOG液化的工艺及装置

说明书

技术领域

本发明提供了一种富氮BOG(Boil Off Gas，蒸发气)液化的工艺及装置，适用于将LNG储罐及LNG装车、卸车系统产生的BOG再液化。

背景技术

目前我国LNG产业还处在发展期，BOG放散是一个较为普遍和现象，对于一些配套车辆和用户不足的LNG设施来说，年放散量往往能够占到总购入气量的10％以上，严重的甚至能够达到30％。将BOG再液化能够有效地缓解LNG加气站及其他LNG设施BOG频繁放散的问题。以一个设计加气量10000Nm³/d的LNG加气站为例，若放散率为10％，一年直接经济损失接近20万元。将BOG再液化以尽可能的避免这部分成本损失，具有极高的经济性。

另外，BOG的主要成分甲烷是一种典型的温室气体，其温室效应约是二氧化碳的20倍。BOG的泄放不仅浪费能源，带来可燃气体燃烧、爆炸的风险，同时造成严重的温室效应，污染环境，与我国保护环境、节能减排、可持续发展的规划目标背道而驰。

目前BOG液化应用较多的是BOG经压缩机增压后进入冷箱，在冷箱中的制冷剂的制冷作用下液化，这一工艺对原有的天然气液化系统有一定的依赖性，尤其BOG的量变动较大时，易影响冷箱中天然气－制冷剂换热系统的稳定性，且需要增加专门的BOG换热流道，故冷箱的结构较为复杂。同时如含氮量较高，还要应用精馏塔，流程及操作均复杂。

发明内容

本发明提出一种富氮BOG液化的工艺，其工艺过程为：

来自LNG储罐或LNG装车、卸车系统的富含氮气的低温常压BOG首先进入BOG低温换热器中回收冷能，与经BOG压缩机增压后的高压BOG换热复热至-20～-45℃(例如-35℃)，而后任选进入BOG常温换热器中复热至15～25℃，例如20℃；

复热后的BOG经BOG压缩机增压至10～25MPaA(例如20MPaA)后在压缩机后冷却器中冷却至约30～45℃，例如40～45℃，而后依次经任选的BOG常温换热器、制冷机和BOG低温换热器预冷至-85～-150℃(例如-85～-130℃，优选约-85～-120℃，或-105℃或-120℃)，最后进入第一台节流阀节流至0.8～2.5MPaA(例如1.5MPaA)，利用先预冷后高压节流制冷的原理将大部分BOG液化；

节流后的物流进入BOG一级闪蒸罐中(例如在1.0-2.0MPaA，尤其1.5MPaA下闪蒸)，罐顶部得到富含氮气的BOG，罐底得到的LNG经第二节流阀节流至0.1～0.8MPaA(例如0.5MPaA)，利用其节流产生的冷量将BOG一级闪蒸罐罐顶BOG中绝大部分(例如80％以上，优选90％以上，优选95％以上)的甲烷组分在LNG/BOG换热器中液化回收，得到富氮 气和LNG，富氮气在氮气分离罐中分出，氮气分离罐底部获得的LNG经第四节流阀节流至0.1～0.8MPaA(例如0.15MPaA)，与来自LNG/BOG换热器的LNG经第三节流阀调压后的物流(调压至0.1～0.8MPaA，与第四节流阀后压力匹配)汇合，而后进入BOG二级闪蒸罐中(例如在0.10-0.20MPaA，尤其在0.15MPaA下闪蒸)分离出BOG，BOG循环回BOG低温换热器入口再液化，LNG送至LNG储存系统。产品LNG中氮含量小于1％(体积)，优选小于0.5％。

高压BOG经BOG常温换热器后被预冷至0～30℃(例如5℃～25℃)，经制冷机后预冷至-15～-45℃(例如-20～-40℃)。

制冷机采用的制冷剂可以是丙烷、丙烯、氟利昂等中的一种或多种。

BOG压缩机后冷却器采用循环水冷却，也可采用空冷或其他等价的冷却系统代替。

BOG压缩机采用低温压缩机时，流程中可以没有BOG常温换热器，低温BOG直接进入BOG压缩机增压。即，BOG压缩机为低温压缩机，从BOG低温换热器出来的BOG直接进入BOG压缩机中压缩，不经过BOG常温换热器，且在压缩机后冷却器中冷却后的BOG直接进入制冷机中。本发明的工艺提供的BOG液化流程简单，制冷剂单一，对原系统影响小，特别适用于LNG储配站的改造，且能够适应的BOG中氮气含量较宽，约2％～20％。

另外，本发明提供一种富氮BOG液化的装置，其包括：BOG压缩机、BOG压缩机后冷却器、制冷机、BOG低温换热器、LNG/BOG换热器、四台节流阀、BOG一级闪蒸罐(第一BOG闪蒸罐)、BOG二级闪蒸罐(第二BOG闪蒸罐)、氮气分离罐；