[发明专利]一种基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统及方法

权利要求书

1.一种基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，包括一级增压单元(1)、二级增压单元(2)、一级回热器(3)、二级回热器(4)、膨胀机单元(5)、膨胀阀(6)、换热器(7)、BOG缓冲罐(8)和LNG贮罐(9)；

其中，二级增压单元(2)的出口与一级回热器(3)的第一通道连通后分为两路，一路顺次连接二级回热器(4)的第一通道、膨胀阀(6)、换热器(7)的第一通道、二级回热器(4)的第二通道、一级回热器(3)的第二通道的进口端；另一路顺次连接膨胀机单元(5)、二级回热器(4)的第三通道、一级回热器(3)的第三通道、一级增压单元(1)的进口端；

所述的一级增压单元(1)的出口和一级回热器(3)的第二通道的出口分别与二级增压单元(2)的进口端相连接；

所述的BOG缓冲罐(8)顺次连接换热器(7)的第二通道、LNG贮罐(9)的进口端。

2.根据权利要求1所述的基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，所述的一级增压单元(1)和二级增压单元(2)采用单级或多级压缩，级间冷却的方式。

3.根据权利要求1所述的基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，经过一级回热器(3)的第一通道出口处的低温氮气分为两路，一路进入膨胀机单元(5)膨胀降温；另一路进入二级回热器(4)的第一通道，被冷却至完全液化，且温度不高于氮气的饱和温度，然后通过膨胀阀(6)降压。

4.根据权利要求1所述的基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，经过膨胀阀(6)节流后的氮气-液混合物的温度低于液化后BOG的饱和温度，温差为1.5～3℃。

5.根据权利要求1所述的基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，经过换热器(7)加热后的氮气温度低于膨胀阀(6)膨胀前的氮气-液混合物的温度，温差为3-5℃。

6.根据权利要求1所述的基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，所述的一级回热器(3)的第二和第三通道出口处氮气的温度相等，且低于二级增压单元(2)出口处的氮气温度，温差为3-5℃。

7.根据权利要求1所述的基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，所述二级回热器(4)的第二和第三通道出口处氮气的温度相等。

8.根据权利要求1所述的基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，来自一级增压单元(1)的氮气压力不低于来自一级回热器(3)第二通道出口的氮气压力。

9.根据权利要求1所述的基于氮气膨胀和节流制冷的天然气BOG直接再液化系统，其特征在于，所述的BOG缓冲罐(8)中的BOG温度为-120℃～-140℃，气压为120kPa～160kPa。

10.一种天然气BOG再液化的方法，其特征在于，使用权利要求1～9任一所述的系统，包括以下步骤：

步骤1，低压的循环氮气在一级增压单元(1)中进行增压冷却，与来自一级回热器(3)第二通道的低压常温氮气混合后，进入二级增压单元(2)进一步增压；

步骤2，来自二级增压单元(2)的高压常温氮气进入一级回热器(3)的第一通道进行降温，冷却后的高压氮气分为两部分：一部分进入二级回热器(4)的第一通道与返流和来自膨胀机单元(5)的低压冷氮气进行换热，自身被液化；另一部分进入膨胀机单元(5)膨胀降温；

步骤3，来自二级回热器(4)第一通道的液氮通过膨胀阀(6)降压，成为气液混合物；

步骤4，膨胀节流阀(6)节流得到的氮气-液混合物进入换热器(7)的第一通道，与来自BOG缓冲罐(8)的原料BOG进行换热，液化后的BOG送至所述的LNG贮罐贮存；

步骤5，经过换热器(7)加热后的低压氮气与经过膨胀机单元(5)膨胀后的低压分别进入二级回热器(4)的第二和第三通道，提供液化高压氮气所需要的冷量，同时自身被进一步加热；

步骤6，来自二级回热器(4)的第二和第三通道的加热后的低压氮气分别进入一级回热器(3)的第二和第三通道，与来自二级增压单元(2)的高压常温氮气进行换热，同时自身被复温；

步骤7，来自一级回热器(3)的第三通道中复温的氮气进入一级增压单元(1)，进行增压，然后与来自一级回热器(3)的第二通道的复温中压氮气混合后，进入二级增压单元(2)，完成一个循环。