CN106402644B - 一种lng油气合建站bog、油气联合回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统。本发明同步回收BOG、油气：油气回收中，混合气压缩后经水冷、载冷剂预冷后，依次经由低温BOG提供冷量的一般冷凝环节和深冷环节回收油气，得到低温油气尾气送入预冷换热器，减少预冷用载冷剂量和制冷能耗；BOG回收中，低温BOG经深冷环节、一般冷凝环节换热后升至常温，由普通压缩机压缩后经水冷、低温油气尾气和载冷剂联合冷却、低温BOG冷却、一次节流膨胀降温、过冷LNG冷却逐级降温，最后经二次节流膨胀冷凝成LNG。本发明充分利用BOG冷量回收油气、BOG，无需尾气吸附环节，无需BOG压缩机，冷量逐级交换，操作方便，节能降耗，安全性高，设备投资小。
Description
技术领域
本发明涉及LNG油气合建站油气及BOG处理领域，具体地，涉及利用LNG油气合建站BOG冷量回收油气及BOG的新型节能工艺及装置。
背景技术
在新建LNG加气站面临选址难、城市土地紧张等困难时，利用原有加油站覆盖优势，在加油站基础上改建油气合建站成为众多油气销售企业的首选。目前全国约10万座加油站处于合建之列。在LNG油气合建站中，LNG以0.1MPa，-163℃条件储存于常压低温LNG储罐中，在储存以及装卸过程中，会受环境漏热、装卸设备运行生成热、装卸时储存压力变化等作用产生BOG气体。为避免站场储罐内压力增高过快威胁储罐安全，或阻碍卸车速度，当LNG储罐压力达到气相管线阀门设定值时，将低温BOG排出LNG储罐，造成天然气和冷量的双重严重损失。此外，合建站内汽、柴油等轻质油品属易挥发油品，在罐车卸油、汽车加油、油品储运等过程中累计产生大量油气－空气混合气，由于目前油品储存和装卸还未能实现全密闭操作，油气损失非常严重。因此，针对LNG油气合建站，找出切实可行、能全面处理两种能源气体排放、安全节能的方法，最大限度地同时减少或限制BOG、油气损耗，必然会在不久的将来体现出社会效益、环境效益及经济效益。
目前，BOG常见处理方法有：
1)将低温BOG排至加热器加热至常温后储存以备站内利用或排至大气。传统LNG合建站中，低温BOG的常温储存和放空均造成不少冷量的损失，同时BOG放空还进一步带来严重的环境污染、环境安全和资源浪费问题。
2)将低温BOG排至加热器加热至常温后加压输入城市燃气管网。该方法BOG冷量完全损失，并要求合建站附近存在城市燃气管网接入口，存在一定局限性，且敷设管道需投入较高成本。
3)将低温BOG重新液化回收。重新液化方法主要有：(1)将低温BOG通过BOG压缩机压缩后预冷，再利用加压后过冷LNG将BOG重新液化；(2)常温氮气经重复压缩后膨胀成为低温氮气，从而提供冷量重新液化BOG；(3)将液氮通入冷凝器，冷凝液化进入其中的BOG。对于方法(1)，由于LNG油气合建站BOG排放不连续，相比LNG接收站一次排放量较小，不适合采用BOG压缩机。对于方法(2)，由于所处理BOG排放量较小，且不连续，对应所需冷源氮气量也较小，若冷源氮气制造过程也设置为不连续，则为达到重新液化目的，氮气最后一次压缩前温度通常处于-130℃左右，需采用的低温压缩机，即BOG压缩机不适合用于上述工况，若冷源氮气制造过程设置为连续，则造成冷量和运营成本浪费。对于方法(3)，需不断消耗液氮，且液氮在储存过程中也存在自然损耗，长期积累，形成较大经济损失。
由于LNG油气合建站单次产生的油气-空气混合气总量不大，油气-空气混合气常见处理方法有：
1)将油气-空气混合气直接排放至大气，但日积月累，会造成严重的环境污染及安全问题和巨大的能源浪费。
2)采用油罐车密闭卸油、汽车密闭装车方式，即在油罐车卸油过程中，地下油罐的油气经由油罐排气管与油罐车气相管的连通管线返回到油槽车，实现油气的气相平衡式回收；在加油机加油时，利用加油机和油罐之间安装的真空辅助设备将产生的油气吸入至地下油罐中，用以回收加油时产生的油气。但该种方法仅将油气转变至油罐车或油罐中储存，并未对其进行处理，油气仍可能通过后端呼吸阀或阻火器排放到空气中。
3)采用油气处理方法，主要有吸附法、冷凝法、吸收法、膜分离等，其中冷凝-吸附法应用较广泛，即将油气-空气混合气经集气管线收集送入缓冲罐后，在负压作用下进入冷凝器冷却至-50℃左右，使大多数油气组分冷凝液化，未液化气体经冷凝器排出进入吸附塔进一步被处理，使尾气达到排放标准排放。但该种方法冷凝运营成本高，且冷凝段油气回收率远低于排放标准对应回收率，需设置较大规模吸附段，长期以往，还带来较高解吸运营费用和吸附材料投入费用。
此外，目前油气、BOG回收各成系统，存在设备重复设置，冷量不能充分利用等问题。
由此建立一种能够高效联合回收BOG、油气并充分回收利用BOG冷量的气体联合回收方法，对LNG油气合建站解决BOG、油气放空带来严重的环境污染、环境安全和资源浪费问题更具经济技术意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种BOG冷能利用率高、能耗低、能实现LNG油气合建站所产的BOG、油气同时回收的气体联合回收系统。该系统在回收过程中，将LNG储罐排出BOG与油气通过换热器换热，自然形成深度冷凝环节，油气回收无需设置尾气吸附环节，消除了尾气吸附环节吸附热可能带来的安全隐患，并利用油气低温尾气冷量降低油气冷凝环节所需额外提供冷量能耗；同时BOG经多次换热后，温度接近常温，无需使用BOG压缩机。BOG经常温压缩机压缩后采用按级用能节能原理，经历水冷、混合气及压缩制冷系统的载冷剂联合冷却、LNG储罐所排BOG冷却的逐级冷却，提高冷量利用效率。压缩BOG经逐级冷却后，温度较低，大幅减少BOG回收中压缩制冷系统的能耗和所需制冷剂的用量以及冷凝BOG所需的过冷LNG的用量，进一步降低运行成本。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，将来自于LNG储罐的低温的BOG先作为油气冷凝回收中一般冷凝环节和深冷回收环节的冷量源，经前述两环节的冷量放出后，BOG的温度接近常温，采用一号压缩机进行压缩，压缩后的BOG经历三个冷却环节逐级冷却至较低温度，三个冷却环节中的第一冷却环节为预冷环节，采用水冷，三个冷却环节中的第二冷却环节利用深冷回收环节流出的低温的混合气及压缩制冷系统流出的低温的载冷剂提供冷量，三个冷却环节中的第三冷却环节利用LNG储罐流出的低温的BOG所携的冷量冷却，经历三个冷却环节后的BOG经一次节流膨胀降至更低温度后，再经过冷LNG冷凝，最后通过二次节流膨胀阀节流进一步降温液化为LNG。同时来自油气缓冲罐的含油气的混合气经二号压缩机加压后，进入油气冷凝回收过程，冷凝回收其中的油气，压缩后的混合气在冷凝回收过程中，先经水冷至常温，再进入油气预冷环节中，利用前述三个冷却环节中的第二冷却环节流出的低温的混合气及压缩制冷系统流出的低温的载冷剂对水冷后的混合气进行预冷，最后依次通过以LNG储罐的气相出口流出的低温的BOG作为冷量源的一般冷凝回收过程和深冷回收环节，冷凝分离混合气中的油气，从而使深冷回收环节排出的低温的混合气符合环保排放标准，符合环保排放标准的混合气在排放前将冷量加以利用，先进入前述三个冷却环节中的第二冷却环节，作为该环节的冷量源之一，再进入前述油气预冷环节，作为该预冷环节的部分冷量来源，减少所述压缩制冷系统的能耗。
实现上述LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统的装置包括：LNG储罐、一号换热器、二号换热器、三号换热器、一号压缩机、BOG水冷器、四号换热器、BOG一号节流膨胀阀、LNG低温泵、BOG冷凝器、BOG二号节流膨胀阀、油气缓冲罐、二号压缩机、油气水冷器、五号换热器、油气第一分离罐、油气第二分离罐、油气第三分离罐、油气节流膨胀阀、放空管、压缩制冷系统、第一控制阀、第一单向阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀、第七控制阀；所述一号压缩机和二号压缩机均为常温压缩机。
其中，所述LNG储罐的气相出口与一号换热器的第一进口相连，一号换热器的第一出口与二号换热器的第一进口相连，二号换热器的第一出口与三号换热器的第一进口相连，一号压缩机的入口与三号换热器的第一出口相连，一号压缩机的出口与BOG水冷器的进口相连，BOG水冷器的出口与四号换热器的第一进口相连，四号换热器的第一出口与二号换热器的第二进口相连，二号换热器的第二出口与一号换热器的第二进口相连，一号换热器的第二出口与BOG一号节流膨胀阀的进口相连，BOG一号节流膨胀阀的出口与BOG冷凝器的BOG进口相连，BOG冷凝器的BOG出口与BOG二号节流膨胀阀的进口相连，BOG二号节流膨胀阀的出口与LNG储罐的液相入口相连，LNG储罐的液相出口与LNG低温泵的入口相连，LNG低温泵的出口与BOG冷凝器的LNG进口相连，BOG冷凝器的LNG出口与LNG储罐的液相入口相连；油气缓冲罐的气相出口与二号压缩机的入口相连，二号压缩机的出口与油气水冷器的入口相连，油气水冷器的出口与五号换热器的第一进口相连，五号换热器的第一出口与油气第一分离罐的入口相连，油气第一分离罐的气相出口与三号换热器的第二进口相连，三号换热器的第二出口与二号换热器的第三进口相连，二号换热器的第三出口与油气第二分离罐的入口相连，油气第二分离罐的气相出口与一号换热器的第三进口相连，一号换热器的第三出口通过第六控制阀与油气第三分离罐的入口相连，油气第三分离罐的气相出口与油气节流膨胀阀的进口相连，油气节流膨胀阀的出口与四号换热器的第二进口相连，四号换热器的第二出口与五号换热器的第二进口相连，五号换热器的第二出口与放空管相连；四号换热器的第三进口与压缩制冷系统的出口相连，四号换热器的第三出口与五号换热器的第三进口相连，五号换热器的第三出口与压缩制冷系统的入口相连。
进一步，所述的LNG储罐的气相出口管线上依次设置有第一控制阀和第一单向阀；油气缓冲罐的气相出口管线上设置有第二控制阀；所述一号换热器的第一出口所连接的两条管线上分别设置有第三控制阀、第四控制阀；一号换热器的第二出口所连接的两条管线上分别设置有第五控制阀、第六控制阀；其中：第一控制阀、第二控制阀受所述LNG储罐上装设的压力检测装置信号控制；第三控制阀、第四控制阀受所述一号换热器的第一出口处装设的温度检测装置的信号控制；第五控制阀、第六控制阀受所述一号换热器的第二出口处装设的温度检测装置的信号控制。
进一步，所述的一号换热器、二号换热器、三号换热器、四号换热器和五号换热器均为板式换热器。
进一步，所述的油气第一分离罐、油气第二分离罐和油气第三分离罐的液相出口所连接的管线均为坡度为5‰的水平倾斜管，坡向各自管线的出口端，且出口端均分别设置有可快速装卸的凝液收集器。
进一步，所述的压缩制冷系统包括：载冷剂罐、调节阀、一次压缩机、一次水冷器、二次压缩机、二次水冷器、载冷剂节流膨胀阀，其中载冷剂罐的出口与调节阀的进口相连，调节阀的出口与一次压缩机的进口相连，一次压缩机的出口与一次水冷器的进口相连，一次水冷器的出口与二次压缩机的进口相连，二次压缩机的出口与二次水冷器的进口相连，二次水冷器的出口与载冷剂节流膨胀阀的进口相连，载冷剂节流膨胀阀的出口与四号换热器的第三进口相连，四号换热器的第三出口与五号换热器的第三进口相连，五号换热器的第三出口与载冷剂罐的入口相连，进入下一次压缩制冷循环流动；所述的载冷剂由50％乙烷和50％丙烷混合而成。
上述LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统的实现方法，进一步包括以下步骤：
步骤1：LNG储罐的气相出口所连接的管线上设置有BOG压力检测系统、第一控制阀和第一单向阀，BOG压力检测系统与第一控制阀和油气缓冲罐的出口所连接管道上的第二控制阀实现联动；
1)BOG回路后续步骤：
步骤1-2：当LNG储罐的气相出口压力达到0.6～0.8MPa之上时，同时打开第一控制阀，BOG由LNG储罐的气相出口流入一号换热器，对一号换热器进行预冷；在一号换热器的第一出口处设置温度检测系统，并与一号换热器的BOG旁接管路上的第三控制阀实现联动，当一号换热器的第一出口温度低于设定温度时，打开第三控制阀，BOG通过一号换热器的BOG旁接管路回流至一号换热器的第一进口，再次进入一号换热器进行换热升温，当一号换热器的第一出口温度高于设定温度时，一号换热器的第一出口与二号换热器的第一进口间的连接管上的第四控制阀打开，BOG进入二号换热器第一进口；
步骤1-3：BOG从二号换热器的第一出口流入三号换热器的第一进口，进一步提高其温度至常温后，进入一号压缩机中进行压缩，将压缩后的BOG输送到所述BOG水冷器冷却至常温；
步骤1-4：经过水冷后的BOG流动至所述四号换热器，所述四号换热器利用由所述压缩制冷系统产生的低温的载冷剂以及由所述油气节流膨胀阀的出口流出的低温的混合气对水冷后的BOG进行冷却；冷却后的BOG分别依次经过所述二号换热器的第二进口和一号换热器的第二进口，逐级利用由所述LNG储罐的气相出口排出的BOG提供的冷量，对经所述四号换热器冷却后的BOG进一步冷凝；进一步冷凝后的BOG流动至BOG一号节流膨胀阀，经适当节流降温后进入BOG冷凝器；
步骤1-5：所述BOG冷凝器利用经LNG低温泵加压后的LNG的冷量对经过BOG一号节流膨胀阀适当节流降温后的BOG进一步冷凝降温，换热完成后的LNG回流至LNG储罐；进一步冷凝降温后的BOG流入BOG二号节流膨胀阀进一步节流降温液化，节流降温液化所得的LNG流动至所述LNG储罐的液相入口；所述LNG低温泵加压所需的LNG来源于LNG储罐的液相出口。
2)混合气回路后续步骤：
步骤2-2：当LNG储罐的气相出口压力达到0.6～0.8MPa之上时，打开第二控制阀，油气缓冲罐流出的含油气的混合气经第二控制阀送入二号压缩机加压后，进入油气水冷器冷却至常温，水冷后的混合气进入五号换热器中，经由四号换热器的第二出口流入五号换热器的低温的混合气和由四号换热器的第三出口流入五号换热器的低温的载冷剂的冷量联合降温后，通过油气第一分离罐排除凝液，排除凝液后的混合气进入三号换热器；
步骤2-3：所述三号换热器利用二号换热器的第一出口流出的BOG的冷量将经油气第一分离罐排除凝液后的混合气冷凝至-20～-30℃，将冷凝后的混合气流入二号换热器，利用一号换热器的第一出口流出的BOG的冷量将混合气进一步降温至-30～-60℃，进一步降温后的混合气经油气第二分离罐排除凝液后，输送到一号换热器的第二进口，利用LNG储罐的气相出口流出的BOG的冷量进一步深冷，实现LNG储罐排出的低温的BOG的冷量逐级利用以及油气缓冲罐流出的含油气的混合气的逐级降温；在一号换热器的第二出口设置温度检测系统，与一号换热器的油气旁接管路上的第五控制阀实现联动，当一号换热器的第二出口温度高于设定温度时，打开第五控制阀，混合气通过一号换热器的油气旁接管路回流至一号换热器的第二进口，再次进入一号换热器进行换热冷凝，当一号换热器的第二出口温度低于设定温度时，一号换热器的第二出口与油气第三分离罐的入口的连接管上的第六控制阀打开，混合气进入油气第三分离罐排除凝液，排除凝液后的混合气经油气节流膨胀阀进一步节流降温后，进入四号换热器的第二进口；
步骤2-4：进入四号换热器的第二进口的混合气在四号换热器中联合压缩制冷系统产生的低温的载冷剂将冷量提供给水冷后的BOG，仍保留一定冷量的混合气经四号换热器的第二出口流入五号换热器的第二进口，在五号换热器中联合四号换热器的第三出口流入的载冷剂的剩余冷量，将进入五号换热器的第一进口的混合气降温至2～3℃，换热完成后，五号换热器的第二出口所连的放空管上的第七控制阀打开，混合气五号换热器的第二出口进入放空管，排入大气。
进一步，所述压缩制冷系统的载冷剂供应管线上设置的调节阀为自动调节型调节阀，调节阀开度受五号换热器的第二进口所设置的流量检测设备信号控制，系统初始运行阶段，调节阀开度设置为最大，当在四号换热器的第二进口处检测出流量时，调节载冷剂供应管线上的调节阀开度，减少所述压缩制冷系统的载冷剂流量，实现-90～-120℃混合气和低温的载冷剂的联合制冷。
本发明的有益效果是：本发明利用LNG储罐排出的低温的BOG冷凝加油过程所排的含油气的混合气，自然形成深度冷凝回收环节，分离回收混合气中的油气，油气回收率达到99％，因此本发明中，油气回收无需设置尾气吸附环节，消除了尾气吸附环节吸附热可能带来的安全隐患。本发明设备均为普通的膨胀、压缩和换热设备，国内市场上都很常见，使整个工艺设备投入大大降低。且LNG储罐所产生低温BOG冷量依据能量逐级利用原则实现高效利用，压缩后BOG采用按级用能节能原理，经历水冷、油气尾气联合压缩制冷系统冷却、压缩前BOG冷却逐级冷却，提高冷量利用效率，也大幅减少BOG回收中压缩制冷系统能耗和所需制冷剂用量以及冷凝BOG所需过冷LNG的用量，进一步降低运行成本。因此，本发明充分利用了LNG油气合建站的BOG冷能，降低了BOG、油气回收的资金投入和运行能耗，提高了回收工艺的安全稳定性，实现了BOG、油气的低价、节能、安全的联合回收，具有良好的工业推广和市场应用前景。
附图说明
图1为本发明LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统和回收方法的流程说明。
图2为本发明压缩制冷系统的流程说明。
附图标记列示如下：
101—LNG储罐，102—一号换热器，103—一号压缩机，104—BOG水冷器，105—二号换热器，106—三号换热器，107—四号换热器，108—BOG一号节流膨胀阀，109—BOG冷凝器，110—BOG二号节流膨胀阀，111—LNG低温泵，201—油气缓冲罐，202—二号压缩机，203—油气水冷器，204—五号换热器，205—油气第一分离罐，206—油气第二分离罐，207—油气第三分离罐，208—油气节流膨胀阀，209—放空管，300—压缩制冷系统，F1-1—第一控制阀，F1-2—第一单向阀，F2-1—第二控制阀，F1-3—第三控制阀，F1-4—第四控制阀，F1-5—第五控制阀，F1-6—第六控制阀，F2-2—第七控制阀，301—载冷剂罐，F3-1—调节阀，302—一次压缩机，303—一次水冷器，304—二次压缩机，305—二次水冷器，306—载冷剂节流膨胀阀
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例的装置包括LNG储罐(101)、一号换热器(102)、二号换热器(105)、一号压缩机(103)、BOG水冷器(104)、三号换热器(106)、四号换热器(107)、BOG一号节流膨胀阀(108)、BOG冷凝器(109)、BOG二号节流膨胀阀(110)、LNG低温泵(111)、油气缓冲罐(201)、二号压缩机(202)、油气水冷器(203)、五号换热器(204)、油气第一分离罐(205)、油气第二分离罐(206)、油气第三分离罐(207)、油气节流膨胀阀(208)、放空管(209)、压缩制冷系统(300)、第一控制阀(F1-1)、第一单向阀(F1-2)、第二控制阀(F2-1)、第三控制阀(F1-3)、第四控制阀(F1-4)、第五控制阀(F1-5)、第六控制阀(F1-6)、第七控制阀(F2-2)；LNG储罐(101)上装有压力检测装置，一号换热器(102)、五号换热器(204)上均装有温度感应装置。
LNG储罐(101)的气相出口依次通过第一控制阀(F1-1)、第一单向阀(F1-2)与一号换热器(102)的第一进口A-1相连，一号换热器(102)的第一进口A-1与一号换热器(102)的第一出口A-2间设置带有第三控制阀(F1-3)的BOG旁接管路，一号换热器(102)的第一出口A-2通过第四控制阀(F1-4)与二号换热器(105)的第一进口D-1相连，二号换热器(105)的第一出口D-2与三号换热器(106)的第一进口G-1相连，一号压缩机(103)的入口与三号换热器(106)的第一出口G-2相连，一号压缩机(103)的出口与BOG水冷器(104)的进口相连，BOG水冷器(104)的出口与四号换热器(107)的第一进口I-1相连，四号换热器(107)的第一出口I-2与二号换热器(105)的第二进口E-1相连，二号换热器(105)的第二出口E-2与一号换热器(102)的第二进口B-1相连，一号换热器(102)的第二出口B-2与BOG一号节流膨胀阀(108)的进口相连，BOG一号节流膨胀阀(108)的出口与BOG冷凝器(109)的BOG进口相连，BOG冷凝器(109)的BOG出口与BOG二号节流膨胀阀(110)的进口相连，BOG二号节流膨胀阀(110)的出口LNG储罐(101)的液相入口相连，LNG储罐(101)的液相出口与LNG低温泵(111)的入口相连，LNG低温泵(111)的出口与BOG冷凝器(109)的LNG进口相连，BOG冷凝器(109)的LNG出口与LNG储罐(101)的液相入口相连，用于回流。
油气缓冲罐(201)的气相出口与二号压缩机(202)的入口相连，二号压缩机(202)采用离心式压缩机；二号压缩机(202)的出口与油气水冷器(203)的入口相连，油气水冷器(203)的出口与五号换热器(204)的第一进口L-1相连，五号换热器(204)的第一出口L-2与油气第一分离罐(205)的入口相连，油气第一分离罐(205)的气相出口与三号换热器(106)的第二进口H-1相连，三号换热器(106)的第二出口H-2与二号换热器(105)的第三进口F-1相连，二号换热器(105)的第三出口F-2与油气第二分离罐(206)的入口相连，油气第二分离罐(206)的气相出口与一号换热器(102)的第三进口C-1相连，一号换热器(102)的第三进口C-1与一号换热器(102)的第三出口C-2间设置带有第五控制阀(F1-5)的油气旁接管路，一号换热器(102)的第三出口C-2与油气第三分离罐(207)的入口相连，油气第三分离罐(207)的气相出口与油气节流膨胀阀(208)的进口相连，油气节流膨胀阀(208)的出口与四号换热器(107)的第二进口J-1相连，四号换热器(107)的第二出口J-2与五号换热器(204)的第二进口M-1相连，五号换热器(204)的第二出口M-2通过第七控制阀(F2-2)与放空管(209)相连，放空尾气。
一号换热器(102)、二号换热器(105)、三号换热器(106)、四号换热器(107)和五号换热器(204)均为板式换热器。
油气第一分离罐(205)、油气第二分离罐(206)和油气第三分离罐(207)各自液相出口分别设置有坡度为5‰的水平排液管和凝液收集器。
五号换热器(204)利用四号换热器(107)的第二出口J-2、第三出口K-2分别流出的混合气和低温的载冷剂的剩余冷量预冷分离混合气中的水蒸汽，防止水分使后续油气处理系统结冰；五号换热器(204)在其第二进口J-1处设置流量检测设备，在未检测到混合气的流量的系统初始运行阶段，从混合气中冷凝分离水蒸汽所需的冷量由压缩制冷系统(300)全部提供，当检测到混合气的流量后，减少压缩制冷系统(300)的载冷剂的流量，冷凝分离水蒸汽所需的冷量由四号换热器(107)的第二出口J-2、第三出口K-2分别流出的低温的混合气和低温的载冷剂联合提供。
压缩制冷系统(300)包括：载冷剂罐(301)、调节阀(F3-1)、一次压缩机(302)、一次水冷器(303)、二次压缩机(304)、二次水冷器(305)、载冷剂节流膨胀阀(306)，其中载冷剂罐(301)的出口与调节阀(F3-1)的进口相连，调节阀(F3-1)的出口与一次压缩机(302)的进口相连，一次压缩机(302)的出口与一次水冷器(303)的进口相连，一次水冷器(303)的出口与二次压缩机(304)的进口相连，二次压缩机(304)的出口与二次水冷器(305)的进口相连，二次水冷器(305)的出口与载冷剂节流膨胀阀(306)的进口相连，载冷剂节流膨胀阀(306)的出口与四号换热器(107)的第三进口K-1相连，四号换热器(107)的第三出口K-2与五号换热器(204)的第三进口M-1相连，五号换热器(204)的第三出口M-2与载冷剂罐(301)的入口相连，进入下一次压缩制冷循环流动；所述载冷剂由50％乙烷和50％丙烷混合而成。
第一控制阀(F1-1)、第二控制阀(F2-1)、第三控制阀(F1-3)、第四控制阀(F1-4)、第五控制阀(F1-5)、第六控制阀(F1-6)均为自动控制阀门，其中：第一控制阀(F1-1)、第二控制阀(F2-1)受LNG储罐(101)上装设的压力检测装置的信号控制；第三控制阀(F1-3)、第四控制阀(F1-4)受一号换热器(102)的第一出口A-2处装设的温度检测装置的信号控制；第五控制阀(F1-5)、第六控制阀(F1-6)受所述一号换热器(102)的第二出口B-1处装设的温度检测装置的信号控制。
压缩制冷系统(300)的载冷剂供应管线上设置自动调节型调节阀(F3-1)，调节阀(F3-1)的开度受五号换热器(204)的第二进口J-1所设置的流量检测设备的信号控制，系统初始运行阶段，四号换热器(107)、五号换热器(204)所需冷凝冷量由压缩制冷系统(300)全部提供，当四号换热器(204)在其第二进口J-1处检测出流量时，调节载冷剂供应管线上的调节阀(F3-1)的开度，减少压缩制冷系统(300)的载冷剂流量，实现-114.3℃、0.25MPa、35.38kg/h混合气和低温的载冷剂的联合制冷。
利用上述装置联合回收BOG、油气的工艺包括以下步骤：
步骤1：LNG储罐(101)的气相出口管线上设置有BOG压力检测系统和第一控制阀(F1-1)，通过BOG压力检测系统的信号来控制第一控制阀(F1-1)和油气缓冲罐的出口所连接管道上的第二控制阀(F2-1)的启闭；
1)BOG回路后续步骤：
步骤1-2：当LNG储罐(101)的气相出口压力达到0.6MPa时，打开第一控制阀(F1-1)，-143℃BOG以80kg/h流量由LNG储罐(101)的气相出口流入一号换热器(102)，对一号换热器(102)进行预冷；在一号换热器(102)的第一出口A-2端设置温度检测系统，并与一号换热器(102)的BOG旁接管路上的第三控制阀(F1-3)实现联动，当一号换热器(102)第一出口A-2处的BOG温度低于设定温度-45℃时，打开第三控制阀(F1-3)，BOG通过一号换热器(102)的BOG旁接管路回流至一号换热器(102)的第一进口A-1，再次进入一号换热器(102)进行换热升温，当一号换热器(102)第一出口A-2处的BOG温度高于设定温度-45℃时，一号换热器(102)的第一出口A-2与二号换热器(105)的第一进口D-1间的连接管上的第四控制阀(F1-4)打开，BOG进入二号换热器(105)的第一进口D-1；
步骤1-3：-45℃BOG依次流入二号换热器(105)的第一进口D-1、三号换热器(106)的第一进口G-1，使BOG温度逐级升至-2.4℃后，进入一号压缩机(103)中升压至4MPa，得到的260℃、4MPaBOG输送到BOG水冷器(104)中冷却至20℃、3.99MPa；
步骤1-4：压缩制冷系统(300)中，20℃、0.18MPa、18.3kg/h载冷剂由载冷剂罐(301)进入一次压缩机(302)加压至111.3℃、1MPa，经一次水冷器(303)降温至20℃后，进入二次压缩机(304)加压至130.2℃、5MPa，再经二次水冷器(305)降温至20℃后，成为液态的载冷剂，液态的载冷剂进入载冷剂节流膨胀阀(306)进一步节流降温至-50.48℃、0.2MPa后进入四号换热器(107)的第三进口K-1；四号换热器(107)利用油气节流膨胀阀(208)的出口流出的-110℃、0.25MPa混合气以及四号换热器(107)的第三进口K-1流入的-50.5℃、0.2MPa、18.3kg/h载冷剂的冷量，将流动至四号换热器(107)的第一进口I-1的20℃、3.99MPa BOG冷却至-31℃、3.98MPa后，送入二号换热器(105)的第二进口E-1；二号换热器(105)利用一号换热器(102)的第一出口A-2流出的-45℃、0.59MPa BOG将-31℃、3.98MPaBOG降温至-45℃后，送入一号换热器(102)的第二进口B-1进一步冷却至-100.7℃，送入BOG一号节流膨胀阀(108)节流降压至3MPa；
步骤1-5：BOG冷凝器(109)利用LNG低温泵(111)加压后的-159℃、1.6MPa、18m3/hLNG的冷量对经过BOG一号节流膨胀阀(108)节流降温后的-111.2℃、3MPa BOG进行冷凝液化，换热完成后的-157.9℃、1.59MPa、18m3/h LNG回流至LNG储罐(101)的液相入口；BOG冷凝器(109)的BOG出口流出的-140℃、2.99MPa BOG流入BOG二级节流膨胀阀(110)节流至1.59MPa，得到的-147℃、1.59MPa LNG流入LNG储罐(101)的液相入口；LNG低温泵(111)加压的LNG来源于LNG储罐(101)的液相出口。
2)混合气回路后续步骤：
步骤2-2：当LNG储罐(101)的气相出口压力达到0.6MPa时，同步打开第二控制阀(F2-1)，油气缓冲罐(201)的出口流出的含油气的混合气经第二控制阀(F2-1)被吸入二号压缩机(202)加压后，送入油气水冷器(203)冷却至20℃，水冷后的20℃、1.6MPa、86kg/h混合气进入五号换热器(204)的第一进口L-1经由四号换热器(107)的第二出口J-2流入五号换热器(204)的-38.4℃、0.25MPa、35.41kg/h混合气和由四号换热器(107)的第三出口K-2流入五号换热器(204)的-38.4℃、0.19MPa、18.3kg/h载冷剂联合降温至2℃，通过油气第一分离罐(205)排除冷凝水和其他凝液后，脱除冷凝水和少量冷凝油的2℃、1.59MPa、39.92kg/h混合气经油气第一分离罐(205)的气相出口进入三号换热器(106)的第二进口H-1；
步骤2-3：经油气第一分离罐(205)引入三号换热器(106)的第二进口H-1的2℃、1.59MPa、39.92kg/h混合气依次流过三号换热器(106)的第二进口H-1、二号换热器(105)的第二进口E-1，在一号换热器的第一进口A-1流入的-45℃、0.79MPa、80kg/h BOG的冷量作用下逐级冷凝至-45℃，然后经油气第二分离罐(206)排除凝液，排除凝液后的-45℃、1.57MPa、36.39kg/h混合气输送到一号换热器(102)的第二进口B-1，利用LNG储罐101的气相出口排出的-143℃、0.6MPa BOG的冷量进一步深冷至-100.7℃，实现LNG储罐(101)排出的BOG的冷量的逐级利用以及油气缓冲罐(201)流出的含油气的混合气的逐级降温；在一号换热器(102)的第二出口B-2处设置温度检测系统，与一号换热器(102)的油气旁接管路上的第五控制阀(F1-5)实现联动，当一号换热器(102)的第二出口B-2处的BOG温度高于设定温度-45℃时，打开第五控制阀(F1-5)，混合气通过一号换热器(102)的油气旁接管路回流至一号换热器(102)的第二出口B-1，再次进入一号换热器(102)进行换热冷凝，当一号换热器(102)的第二出口B-2处的BOG温度低于-45℃时，一号换热器(102)的第二出口B-2与油气第三分离罐(207)的进口的连接管上的第六控制阀(F1-6)打开，-100℃、1.56MPa、36.39kg/h混合气进入油气第三分离罐(207)排除凝液后，剩余的-100℃、1.56MPa、35.41kg/h混合气进入四号换热器(107)的第二进口J-1；
步骤2-4：利用油气节流膨胀阀(208)将油气第三分离罐(207)排除凝液后剩余的-100℃、1.56MPa、35.41kg/h混合气节流降温为-109.8℃、0.25MPa后，进入四号换热器(107)的第二进口J-1，联合进入四号换热器(107)的第三进口K-1的-50.48℃、0.2MPa、18.3kg/h载冷剂将20℃、3.99MPa BOG降温至-31℃，换热结束后，四号换热器(107)的第二出口J-2流出的-38.4℃、0.24MPa、35.41kg/h混合气、四号换热器(107)的第三出口K-2流出的-38.4℃、0.19MPa载冷剂分别流入五号换热器(204)的第二进口M-1、五号换热器(204)的第三进口N-1，将进入五号换热器(204)的第一进口L-1的20℃、1.6MPa、86kg/h混合气降温至2℃，换热完成后，五号换热器(204)的第二出口M-2所连的放空管(209)上的第七控制阀(F1-7)打开，20℃、0.23MPa、35.41kg/h混合气由五号换热器(204)的第二出口M-2进入放空管(209)，排入大气；
五号换热器(204)的第三出口N-2流出的19.93℃、0.18MPa、18.3kg/h载冷剂流入载冷剂罐(301)，进入下一次压缩制冷循环。
进一步，采用该BOG、油气联合回收系统，油气回收率达到99％，BOG液化回收率达到100％。
以上实施例中的设定温度、压力参数为理想或最优状态下的值，实际操作时受环境因素影响，本领域技术人员能做相应调整，以达到同时回收BOG、油气的目的。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，其特征在于，将LNG储罐流出的BOG先作为油气冷凝回收过程中的一般冷凝回收环节和深冷回收环节的冷量源，经两次冷量放出后，BOG的温度接近常温，采用一号压缩机进行压缩，压缩后的BOG经历三个冷却环节冷却至较低温度，三个冷却环节中的第一冷却环节为预冷环节，采用水冷，三个冷却环节中的第二冷却环节利用深冷回收环节流出的低温的混合气及压缩制冷系统流出的低温的载冷剂提供冷量，三个冷却环节中的第三冷却环节利用LNG储罐流出的BOG所携的冷量冷却，然后经历一次节流膨胀降至更低温度后再经过冷LNG冷凝，最后经过二次节流膨胀进一步节流膨胀液化，未液化BOG尾气回到LNG储罐气相出口重新进入BOG回收系统再次回收；同时将来自油气缓冲罐的含油气的混合气经二号压缩机压缩后，进入油气冷凝回收过程，冷凝回收其中的油气，压缩后的混合气在冷凝回收过程中，先经过水冷至常温，再进入混合气预冷环节中，利用前述三个冷却环节中的第二冷却环节流出的低温的混合气及压缩制冷系统流出的低温的载冷剂对水冷后的混合气进行预冷，然后依次通过以LNG储罐流出的BOG作为冷量源的一般冷凝回收环节和深冷回收环节，冷凝分离混合气中的油气，从而使深冷回收环节排出的低温的混合气符合环保排放标准，排放前将符合环保排放标准的低温的混合气的冷量加以利用，先进入前述三个冷却环节中的第二冷却环节，作为该环节的冷量源之一，再进入前述混合气预冷环节，作为该预冷环节的部分冷量来源；所述的LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，包括：LNG储罐、一号换热器、二号换热器、三号换热器、一号压缩机、BOG水冷器、四号换热器、BOG一号节流膨胀阀、LNG低温泵、BOG冷凝器、BOG二号节流膨胀阀、油气缓冲罐、二号压缩机、油气水冷器、五号换热器、油气第一分离罐、油气第二分离罐、油气第三分离罐、油气节流膨胀阀、放空管、压缩制冷系统、第一控制阀、第一单向阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀、第七控制阀；所述一号压缩机和二号压缩机均为常温压缩机。
2.根据权利要求1所述的一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，其特征在于，LNG储罐气相出口依次通过第一控制阀、第一单向阀与一号换热器的第一进口相连，一号换热器的第一进口与一号换热器的第一出口间设置带有第三控制阀的BOG旁接管路，一号换热器的第一出口通过第四控制阀与二号换热器的第一进口相连，二号换热器的第一出口与三号换热器的第一进口相连，一号压缩机的入口与三号换热器的第一出口相连，一号压缩机的出口与BOG水冷器的进口相连，BOG水冷器的出口与四号换热器的第一进口相连，四号换热器的第一出口与二号换热器的第二进口相连，二号换热器的第二出口与一号换热器的第二进口相连，一号换热器的第二出口与BOG一号节流膨胀阀的进口相连，BOG一号节流膨胀阀的出口与BOG冷凝器的BOG进口相连，BOG冷凝器的BOG出口与BOG二号节流膨胀阀的进口相连，BOG二号节流膨胀阀的出口与LNG储罐的液相入口相连，LNG储罐的液相出口与LNG低温泵的入口相连，LNG低温泵的出口与BOG冷凝器的LNG进口相连，BOG冷凝器的LNG出口与LNG储罐的液相入口相连；油气缓冲罐的气相出口通过第二控制阀与二号压缩机的入口相连，二号压缩机的出口与油气水冷器的入口相连，油气水冷器的出口与五号换热器的第一进口相连，五号换热器的第一出口与油气第一分离罐的入口相连，油气第一分离罐的气相出口与三号换热器的第二进口相连，三号换热器的第二出口与二号换热器的第三进口相连，二号换热器的第三出口与油气第二分离罐的入口相连，油气第二分离罐的气相出口与一号换热器的第三进口相连，一号换热器的第三进口与一号换热器的第三出口间设置带有第五控制阀的油气旁接管路，一号换热器的第三出口通过第六控制阀与油气第三分离罐的入口相连，油气第三分离罐的气相出口与油气节流膨胀阀的进口相连，油气节流膨胀阀的出口与四号换热器的第二进口相连，四号换热器的第二出口与五号换热器的第二进口相连，五号换热器的第二出口通过第七控制阀与放空管相连；四号换热器的第三进口与压缩制冷系统的出口相连，四号换热器的第三出口与五号换热器的第三进口相连，五号换热器的第三出口与压缩制冷系统的入口相连；所述一号换热器、二号换热器、三号换热器、四号换热器和五号换热器均为板式换热器。
3.根据权利要求1所述一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，其特征在于所述油气第一分离罐、油气第二分离罐和油气第三分离罐的液相出口所连接的管线均为坡度为5‰的水平倾斜管，坡向各自管线的出口端，且出口端分别设置有可快速装卸的凝液收集器。
4.根据权利要求1所述的一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，其特征在于，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀均为自动控制阀门，其中：第一控制阀、第二控制阀受所述LNG储罐上装设的压力检测装置信号控制；第三控制阀、第四控制阀受所述一号换热器的第一出口处装设的温度检测装置信号控制；第五控制阀、第六控制阀受所述一号换热器的第二出口处装设的温度检测装置信号控制。
5.根据权利要求1所述的一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，其特征在于，所述压缩制冷系统包括：载冷剂罐、调节阀、一次压缩机、一次水冷器、二次压缩机、二次水冷器、载冷剂节流膨胀阀，其中载冷剂罐出口与调节阀进口相连，调节阀的出口与一次压缩机的进口相连，一次压缩机的出口与一次水冷器的进口相连，一次水冷器的出口与二次压缩机的进口相连，二次压缩机的出口与二次水冷器的进口相连，二次水冷器的出口与载冷剂节流膨胀阀的进口相连，载冷剂节流膨胀阀的出口与四号换热器的第三进口相连，四号换热器的第三出口与五号换热器的第三进口相连，五号换热器的第三出口与载冷剂罐的入口相连，进入下一次压缩制冷循环流动；所述载冷剂由50％乙烷和50％丙烷混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，其特征在于，所述压缩制冷系统的载冷剂供应管线上设置自动调节型调节阀，调节阀开度受所述五号换热器的第二进口所设置的流量检测设备信号控制，系统初始运行阶段，所述四号换热器、所述五号换热器所需冷凝冷量由所述压缩制冷系统全部提供，当所述四号换热器在第二进口处检测出流量时，调节载冷剂供应管线上的调节阀开度，减少所述压缩制冷系统的载冷剂流量，实现-90～-120℃混合气和低温的载冷剂的联合制冷。
7.根据权利要求1所述的一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，其特征在于，其回收工艺包括以下步骤：
步骤一：LNG储罐气相出口管线上设置有BOG压力检测系统、第一控制阀和第一单向阀，BOG压力检测系统与第一控制阀和油气缓冲罐的出口所连接管道上的第二控制阀实现联动；
步骤二：BOG回路：当LNG储罐的气相出口压力达到0.6～0.8MPa时，同时打开第一控制阀，BOG由LNG储罐的气相出口流入一号换热器，对一号换热器进行预冷；在一号换热器的第一出口设置温度检测系统，并与一号换热器的BOG旁接管路上的第三控制阀实现联动，当一号换热器的第一出口温度低于设定温度时，打开第三控制阀，BOG通过一号换热器的BOG旁接管路回流至一号换热器的第一进口，再次进入一号换热器进行换热升温，当一号换热器的第一出口温度高于设定温度时，一号换热器的第一出口与二号换热器的第一进口间的连接管上的第四控制阀打开，BOG进入二号换热器的第一进口；混合气回路：当LNG储罐的气相出口压力达到0.6～0.8MPa时，打开第二控制阀，油气缓冲罐流出的含油气的混合气经第二控制阀送入二号压缩机加压后，进入油气水冷器冷却至常温，水冷后的混合气进入五号换热器中，经由四号换热器的第二出口流入五号换热器的低温的混合气和由四号换热器的第三出口流入五号换热器的低温的载冷剂的冷量联合降温(启动阶段，未有低温的混合气产生时，仅利用由四号换热器的第三出口流入五号换热器的低温的载冷剂降温)后，通过油气第一分离罐排除凝液，排除凝液后的混合气进入三号换热器；
步骤三：BOG回路：BOG从二号换热器的第一出口流入三号换热器的第一进口，进一步提高其温度至常温后，进入一号压缩机中进行压缩，将压缩后的BOG输送到所述BOG水冷器中冷却至常温；混合气回路：所述三号换热器利用二号换热器的第一出口流出的BOG的冷量将经油气第一分离罐排除凝液后的混合气冷凝至-20～-30℃，将冷凝后的混合气流入二号换热器，利用一号换热器的第一出口流出的BOG的冷量将混合气进一步降温至-30～-60℃，进一步降温后的混合气经油气第二分离罐排除凝液后，输送到一号换热器的第三进口，利用LNG储罐的气相出口流出的BOG的冷量进一步深冷，实现LNG储罐排出的低温的BOG的冷量逐级利用以及油气缓冲罐流出的含油气的混合气的逐级降温；在一号换热器的第三出口设置温度检测系统，与一号换热器的油气旁接管路上的第五控制阀实现联动，当一号换热器的第三出口温度高于设定温度时，打开第五控制阀，混合气通过一号换热器的油气旁接管路回流至一号换热器的第三进口，再次进入一号换热器进行换热冷凝，当一号换热器的第三出口温度低于设定温度时，一号换热器的第三出口与油气第三分离罐的入口的连接管上的第六控制阀打开，混合气进入油气第三分离罐排除凝液，排除凝液后的混合气经油气节流膨胀阀进一步节流降温后，进入四号换热器的第二进口；
步骤四：BOG回路：经过水冷后的BOG流动至所述四号换热器，所述四号换热器利用由所述压缩制冷系统产生的低温的载冷剂以及由所述油气节流膨胀阀的出口流出的低温的混合气对水冷后的BOG进行冷却；冷却后的BOG分别依次经过所述二号换热器的第二进口和一号换热器的第二进口，逐级利用由所述LNG储罐的气相出口排出的BOG提供的冷量，对经所述四号换热器冷却后的BOG进一步冷凝；进一步冷凝后的BOG流动至BOG一号节流膨胀阀，经适当节流降温后进入BOG冷凝器；混合气回路：进入四号换热器的第二进口的混合气体在四号换热器中联合压缩制冷系统产生的低温的载冷剂，将冷量提供给水冷后的BOG，仍保留一定冷量的混合气经四号换热器的第二出口流入五号换热器的第二进口，在五号换热器中联合由四号换热器的第三出口流入的载冷剂的剩余冷量，将进入五号换热器的第一进口的混合气降温至2～3℃，换热完成后，五号换热器的第二出口所连的放空管上的第七控制阀打开，混合气由五号换热器的第二出口进入放空管，排入大气；
步骤五：BOG回路：所述BOG冷凝器利用经LNG低温泵加压后的LNG的冷量对经过BOG一号节流膨胀阀适当节流降温后的BOG进一步冷凝降温，换热完成后的LNG回流至LNG储罐；进一步冷凝降温后的BOG流入BOG二号节流膨胀阀进一步节流降温液化，节流降温液化所得的LNG流动至所述LNG储罐的液相入口；所述LNG低温泵加压所需的LNG来源于LNG储罐的液相出口。
8.根据权利要求1所述的一种LNG油气合建站BOG、油气联合回收系统，其特征在于，LNG储罐的气相出口所连接的管线上设置有BOG压力检测系统，当LNG储罐的气相出口压力达到0.6～0.8MPa之上时，同步打开LNG储罐的气相出口所连接的管线上的第一控制阀和油气缓冲罐的出口所连接的管线上的第二控制阀；一号换热器的第一出口处设置温度检测系统，并与一号换热器的BOG旁接管路上的第三控制阀实现联动，当一号换热器的第一出口的温度低于设定温度时，打开第三控制阀，BOG通过一号换热器的BOG旁接管路回流至一号换热器第一进口，再次进入一号换热器进行换热升温，当一号换热器的第一出口的温度高于设定温度时，一号换热器的第一出口与二号换热器的第一进口间的连接管上的第四控制阀打开，BOG进入二号换热器的第一进口；在一号换热器的第三出口处设置温度检测系统，与一号换热器的油气旁接管路上的第五控制阀实现联动，当一号换热器的第三出口的温度高于设定温度时，打开第五控制阀，混合气通过一号换热器的油气旁接管路回流至一号换热器的第三进口，再次进入一号换热器进行换热冷凝，当一号换热器的第三出口的温度低于设定温度时，一号换热器的第三出口与油气第三分离罐的入口间的连接管上的第六控制阀打开，混合气进入油气第三分离罐排除凝液。
9.根据权利要求1所述的一种LNG油气合建站BOG气体、油气联合回收系统，其特征在于，实现了LNG储罐排出的BOG的冷量的逐级利用以及含油气的混合气的逐级降温。
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