[发明专利]一种液化天然气的BOG液化再回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及液化天然气中的BOG液化处理技术，特别涉及一种液化天然气的BOG液化再回收系统。

背景技术

液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)是一种优质清洁能源，其体积约为气态天然气体积的1/625，主要成分为甲烷，燃烧热值大，燃烧后对环境污染小，近年来需求量呈快速增长趋势，已广泛用于城市燃气、发电、燃料汽车、船舶等工业领域。目前，我国已建成大量LNG接收站、天然气液化站和LNG加气站等接收终端，有利于我国能源稳定供应和能源多元化。

LNG储罐是LNG接收终端的核心设备，属于低温、常压储罐。在储运和操作过程中，由于LNG在常压下沸点(-162℃)极低，即使对储罐使用新型高性能绝热材料，外界热量总会侵入储罐内，LNG不可避免蒸发产生大量蒸发气(Boil-Off Gas，BOG)，导致储罐压力升高，这部分BOG日产生量约占LNG的0.1％～0.3％(质量比率)。当储罐压力大于安全阀整定压力时，需打开放空阀将BOG放散，从能源再利用角度来看，BOG直接放散造成大量能源耗散。以日加气能力为1.5×10⁴Nm³/d的LNG加气站为例，BOG产生量约为300kg/d，按国内加气站LNG平均销售价计算，月经济损失为2.8×10⁴元，截止2017年，我国共2460座LNG加气站，年经济损失高达8.3×10⁸元。从生产安全和环保角度来说，大量BOG放散可能造成火灾或爆炸，且BOG产生的温室效应是二氧化碳的21倍。

为了减少能源浪费和环境污染，有必要对BOG这种优质能源再利用回收。目前，常见的BOG回收技术主要有：

(1)复热后送火炬系统或直接放空：该方法虽然简单，但安全性较差，没有经济效益。

(2)用BOG填充储罐隔热层：虽然利用了BOG的显热，提高了隔热层的隔热效率，但可操作性差；对大型LNG储罐产生的BOG，只能利用部分BOG，再利用率较低。

(3)直接压缩工艺：BOG经缓冲罐后直接压缩加压至外输管网所需压力，计量、加臭后输出至民用燃气管网。一方面，该方法核心设备为低温压缩机，目前，国内没有制造可处理介质温度为-162℃的压缩机；另一方面，仅限于附近有燃气管网的LNG接收终端，可操作性差，应用范围受到了限制。

(4)BOG级联式再液化工艺：该方法采用制冷剂为丙烷、乙烯和甲烷的9个换热器，构成三个独立的再液化单元，逐级降低BOG温度直至全部再液化。该方法投资成本高，工艺流程复杂，运行时需配备大型压缩机、消耗大量的制冷剂，维护较困难。

国内相关公司及研究部门针对上述方法存在的问题，出现了多种液化天然气BOG回收方法。如中海石油气电集团有限责任公司的发明专利《一种LNG接收终端BOG回收处理方法及系统CN104964161A》、中国寰球工程公司的发明专利《一种蒸发气零排放系统和方法CN102261560A》等将储罐产生的BOG直接经低温压缩机增压后进入再冷凝器，该回收方法仍需配备大型进口低温压缩机以及再冷凝设备，投资成本较大。广州华丰能源科技有限公司的发明专利《一种回收BOG的工艺及其装置CN103343881A》虽然未使用进口低温压缩机，但该装置需1台泵、2台常温压缩机、2台膨胀机和4台换热器达到BOG再液化的目的，设备成本高，工艺流程复杂，运行时需较高的电耗。中国海洋石油总公司的发明专利《一种LNG接收站利用压力能的BOG处理系统CN103225704A》虽然利用气-液引射混合器完成高压LNG与BOG的充分混合，但这种方法仅利用LNG提供的冷量再液化部分BOG，未能全部再液化储罐产生的BOG，且只适用于LNG接受站，使用范围有一定的局限性。

与此同时，通过比较分析国内外不同地区LNG组分及主要特性发现，不同地区的LNG组分有所不同，有时差异很大。由于组分的不同，同样体积的天然气高位热值也不相同，例如美国天然气高位热值最小为36.1MJ/m³，最大为45MJ/m³，二者相差24.6％；我国天然气的高位热值最小为33.9MJ/m³，最大为45MJ/m³，二者间的差异高达31％。若外输LNG高位热值高于国内高位热值标准要求，需对高位热值进行调整，以避免能源浪费、增加企业成本。对LNG高位热值调整工艺，我国尚未进行专项研究。