CN111735273B - 一种bog再冷凝器与bog再冷凝方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种BOG再冷凝器与BOG再冷凝方法。BOG再冷凝器设有外壳(1)，外壳内自上而下设有顶部缓冲挡板(7)、LNG喷射板(9)、气液分布板(10)、填料顶板(11)、填料底板(12)和底部缓冲挡板(8)，还设有垂直的液氮上升管(13)；填料(14)设于填料顶板与填料底板之间。外壳上设有BOG入口(3)、LNG入口(2)、LNG出口(4)、液氮入口(5)和液氮出口(6)。本发明的BOG再冷凝方法使用上述的BOG再冷凝器，采用液氮作为辅助介质，与LNG共同冷凝BOG使BOG液化。本发明主要用于LNG接收站，对BOG进行再冷凝回收。

Description

一种BOG再冷凝器与BOG再冷凝方法

技术领域

本发明属于BOG(液化天然气蒸发气)处理技术领域，涉及一种BOG再冷凝器与BOG再冷凝方法。

背景技术

在LNG(液化天然气)接收站中，BOG回收处理工艺主要包括直接压缩外输以及通过再冷凝器冷凝成LNG后加压、气化并外输。直接压缩外输工艺需要有下游配套的低压用户或低压外输管网，而国内LNG接收站的下游外输管网一般为高压管网且缺乏相关的配套产业，故常采用再冷凝工艺回收BOG气体。再冷凝工艺中，BOG再冷凝器是主要设备，在整个接收站的运行中起到承前启后的核心作用。BOG再冷凝器的主要功能是为BOG和LNG提供足够的接触时间与空间，促使BOG冷凝为LNG。BOG再冷凝器还作为LNG高压泵的入口缓冲罐，来保证高压泵的入口压力。BOG再冷凝器主要有双壳双罐以及单壳单罐两种结构，都使用填料，在运行方面的差别主要体现在控制方式的不同。上述的BOG再冷凝器都是直接利用LNG自身的冷量将BOG冷凝、液化，冷凝能力较低。在BOG处理量较大时往往不能将BOG完全冷凝，未冷凝的BOG通常送至火炬烧掉，造成浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种BOG再冷凝器与BOG再冷凝方法，以解决现有BOG再冷凝器所存在的冷凝能力较低的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种BOG再冷凝器，设有外壳，外壳包括立式圆筒形筒体和顶部封头与底部封头，内部设有填料，外壳上设有BOG入口、LNG入口和LNG出口，其特征在于：外壳内自上而下设有顶部缓冲挡板、LNG喷射板、气液分布板、填料顶板、填料底板和底部缓冲挡板，还设有垂直的液氮上升管，LNG喷射板上设有LNG喷射孔，气液分布板上设有气液分布孔，填料设于填料顶板与填料底板之间，液氮上升管穿过LNG喷射板、气液分布板、填料顶板、填料和填料底板，液氮上升管的底部安装于底部缓冲挡板上，顶部安装于顶部缓冲挡板上，在外壳内，顶部缓冲挡板上方的空间为顶部液氮缓冲空间，顶部缓冲挡板、LNG喷射板与液氮上升管之间的空间为LNG缓冲空间，LNG喷射板、气液分布板与液氮上升管之间的空间为气液混合空间，填料底板、底部缓冲挡板与液氮上升管之间的空间为LNG液相空间，底部缓冲挡板下方的空间为底部液氮缓冲空间，外壳上设有液氮入口和液氮出口，液氮入口以及液氮上升管的底部与底部液氮缓冲空间相通，液氮出口以及液氮上升管的顶部与顶部液氮缓冲空间相通，BOG入口与气液混合空间相通，LNG入口与LNG缓冲空间相通，LNG出口与LNG液相空间相通。

本发明的BOG再冷凝方法，采用上述的BOG再冷凝器，用于冷凝BOG的液氮从液氮入口进入底部液氮缓冲空间，再从液氮上升管的底部进入液氮上升管、向上流动，用于冷凝BOG的LNG从LNG入口进入LNG缓冲空间，再从LNG喷射板上的LNG喷射孔向下喷射、进入气液混合空间，需冷凝的BOG从BOG入口进入气液混合空间、与气液混合空间内的LNG混合，混合后的气液混合物经气液分布板上的气液分布孔向下流动，经填料顶板进入填料，进一步接触、混合，在气液混合空间和填料中，在用于冷凝BOG的LNG和液氮上升管内液氮的作用下，BOG逐渐冷凝为液相，该液相经填料底板向下流入LNG液相空间，被液氮上升管内的液氮进一步冷凝后从LNG出口流出BOG再冷凝器，液氮上升管内的液氮从液氮上升管的顶部流入顶部液氮缓冲空间，再从液氮出口流出BOG再冷凝器。

采用本发明，具有如下的有益效果：采用液氮作为辅助介质，与LNG共同冷凝BOG使BOG液化，可以提高BOG处理量，尽可能将BOG完全冷凝，避免将未冷凝的BOG送至火炬烧掉、造成浪费。本发明主要用于LNG接收站，对BOG进行再冷凝回收。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明BOG再冷凝器的结构示意图。

图2是在图1中LNG喷射板上方水平位置向下的剖视图。

图3是在图1中气液分布板上方水平位置向下的剖视图。

图4是在图1中填料顶板上方水平位置向下的剖视图。

图5是在图1中底部缓冲挡板上方水平位置向下的剖视图。

图1至图5中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图1、图2、图3、图4和图5，本发明的BOG再冷凝器设有外壳1，外壳1包括立式圆筒形筒体和顶部封头与底部封头，内部设有填料14。外壳1上设有BOG入口3、LNG入口2、LNG出口4、液氮入口5和液氮出口6。外壳1内自上而下设有顶部缓冲挡板7、LNG喷射板9、气液分布板10、填料顶板11、填料底板12和底部缓冲挡板8，还设有垂直的液氮上升管13。液氮上升管13的横截面形状为圆形。顶部缓冲挡板7、LNG喷射板9、气液分布板10、填料顶板11、填料底板12和底部缓冲挡板8均为圆形平板，水平设置，边缘连接于外壳1立式圆筒形筒体的内壁。LNG喷射板9上设有LNG喷射孔901，用于向下喷射LNG；气液分布板10上设有气液分布孔101，用于向下均匀分布气液。填料14设于填料顶板11与填料底板12之间，填料顶板11和填料底板12可采用现有的各种结构。

液氮上升管13穿过LNG喷射板9、气液分布板10、填料顶板11、填料14和填料底板12；液氮上升管13的底部安装于底部缓冲挡板8上，顶部安装于顶部缓冲挡板7上。上述的各板上均设有通孔，供液氮上升管13穿过，或是安装液氮上升管13的顶部和底部。

在外壳1内，顶部缓冲挡板7上方的空间为顶部液氮缓冲空间15，顶部缓冲挡板7、LNG喷射板9与液氮上升管13之间的空间为LNG缓冲空间17，LNG喷射板9、气液分布板10与液氮上升管13之间的空间为气液混合空间18，填料底板12、底部缓冲挡板8与液氮上升管13之间的空间为LNG液相空间19，底部缓冲挡板8下方的空间为底部液氮缓冲空间16。液氮入口5以及液氮上升管13的底部与底部液氮缓冲空间16相通，液氮出口6以及液氮上升管13的顶部与顶部液氮缓冲空间15相通，BOG入口3与气液混合空间18相通，LNG入口2与LNG缓冲空间17相通，LNG出口4与LNG液相空间19相通。

参见图1至图5，本发明的一种方案是，在外壳1的轴心线上设有一根液氮上升管13，围绕该根液氮上升管13设有一圈或一圈以上的液氮上升管13(图2至图5所示设置的是两圈液氮上升管13)。在与液氮上升管13垂直的水平面上，一圈液氮上升管13呈正六边形分布(如图2至图5所示)或呈圆形分布(图略)，均匀间隔布置。液氮上升管13还可以采用其它的方式均匀布置，以有效地利用外壳1内的空间、取得良好的冷量传递效果。

参见图2，LNG喷射板9上所设的LNG喷射孔901一般为圆形孔，在LNG喷射板9上呈正三角形分布，布满LNG喷射板9。LNG喷射孔901的直径一般为5～10毫米，相邻两个LNG喷射孔901的间距(圆心距)一般为LNG喷射孔901直径的2～3倍。

参见图3，气液分布板10上所设的气液分布孔101一般为圆形孔，在气液分布板10上呈正三角形分布，布满气液分布板10。气液分布孔101的直径一般为LNG喷射孔901直径的2～3倍，相邻两个气液分布孔101的间距(圆心距)一般为气液分布孔101直径的2～3倍。

参见图4，填料顶板11上设有开孔20，开孔20为圆形孔，在填料顶板11上呈正三角形分布，布满填料顶板11。填料底板12的结构与填料顶板11相同。填料顶板11和填料底板12上开孔20的开孔率应尽可能大，防止气液通行受阻。填料底板12用于支撑填料14，其上开孔20的尺寸要小于填料14的尺寸，防止填料14掉落。

上述的LNG喷射孔901、气液分布孔101以及开孔20，也可以呈矩形分布或其它的规则分布，图略。

图5示出了底部缓冲挡板8的结构，顶部缓冲挡板7的结构与底部缓冲挡板8的结构相同。

参见图1，BOG入口3和LNG入口2设于外壳1立式圆筒形筒体的上部，LNG出口4设于外壳1立式圆筒形筒体的下部，液氮入口5设于外壳1的底部封头上，液氮出口6设于外壳1的顶部封头上。

填料14一般为鲍尔环填料、拉西环填料或各种规整填料。

本发明提到的上述BOG再冷凝器各部件的材料，一般均为不锈钢。

本发明的BOG再冷凝方法，采用上述的BOG再冷凝器。参见图1，具体工作过程是，用于冷凝BOG的液氮从液氮入口5进入底部液氮缓冲空间16，再从液氮上升管13的底部进入液氮上升管13、向上流动。用于冷凝BOG的LNG从LNG入口2进入LNG缓冲空间17，再从LNG喷射板9上的LNG喷射孔901向下喷射、进入气液混合空间18。LNG向下喷射的目的是在LNG喷射板9下方形成良好的喷射效果，使LNG能够在气液混合空间18与BOG均匀良好地接触、混合。

来自压缩机的需冷凝的BOG从BOG入口3进入气液混合空间18、与气液混合空间18内的LNG充分混合，混合后的气液混合物经气液分布板10上的气液分布孔101向下流动，经填料顶板11进入填料14，进一步接触、混合。在气液混合空间18、气液分布板10和填料顶板11与液氮上升管13之间的空间以及填料14中，在用于冷凝BOG的LNG和液氮上升管13内液氮的作用下，BOG逐渐冷凝为液相(即LNG)。该液相连同原来用于冷凝BOG的LNG经填料底板12向下流入LNG液相空间19，被液氮上升管13内的液氮进一步冷凝后从LNG出口4流出BOG再冷凝器，进入下游的LNG高压外输泵。液氮上升管13内的液氮从液氮上升管13的顶部流入顶部液氮缓冲空间15，再从液氮出口6流出BOG再冷凝器。上述工作过程中，用于冷凝BOG的LNG是通过与BOG直接混合对BOG进行冷凝，用于冷凝BOG的液氮是通过液氮上升管13的管壁间接地向BOG提供冷量对BOG进行冷凝。图1中，未注附图标记的箭头分别表示BOG、LNG、液氮等物流的流动方向。

液氮入口5处用于冷凝BOG的液氮的温度一般为-180～-196℃，压力一般为0.5～1.2MPa。LNG入口2处用于冷凝BOG的LNG的温度一般为-150～-162℃，压力一般为0.3～0.8MPa。BOG入口3处需冷凝的BOG的温度一般为0～-100℃，压力一般为0.3～0.8MPa。LNG出口4处LNG的温度一般不高于-130℃，压力一般为0.4～0.9MPa。本发明提到的压力均为表压。

用于冷凝BOG的LNG从LNG喷射板9上的LNG喷射孔901向下喷射的速度一般为3～4米/秒。

Claims (3)

1.一种BOG再冷凝方法，其特征在于：采用的BOG再冷凝器设有外壳(1)，外壳(1)包括立式圆筒形筒体和顶部封头与底部封头，内部设有填料(14)，外壳(1)上设有BOG入口(3)、LNG入口(2)和LNG出口(4)，外壳(1)内自上而下设有顶部缓冲挡板(7)、LNG喷射板(9)、气液分布板(10)、填料顶板(11)、填料底板(12)和底部缓冲挡板(8)，还设有垂直的液氮上升管(13)，LNG喷射板(9)上设有LNG喷射孔(901)，气液分布板(10)上设有气液分布孔(101)，填料(14)设于填料顶板(11)与填料底板(12)之间，液氮上升管(13)穿过LNG喷射板(9)、气液分布板(10)、填料顶板(11)、填料(14)和填料底板(12)，液氮上升管(13)的底部安装于底部缓冲挡板(8)上，顶部安装于顶部缓冲挡板(7)上，在外壳(1)内，顶部缓冲挡板(7)上方的空间为顶部液氮缓冲空间(15)，顶部缓冲挡板(7)、LNG喷射板(9)与液氮上升管(13)之间的空间为LNG缓冲空间(17)，LNG喷射板(9)、气液分布板(10)与液氮上升管(13)之间的空间为气液混合空间(18)，填料底板(12)、底部缓冲挡板(8)与液氮上升管(13)之间的空间为LNG液相空间(19)，底部缓冲挡板(8)下方的空间为底部液氮缓冲空间(16)，外壳(1)上设有液氮入口(5)和液氮出口(6)，液氮入口(5)以及液氮上升管(13)的底部与底部液氮缓冲空间(16)相通，液氮出口(6)以及液氮上升管(13)的顶部与顶部液氮缓冲空间(15)相通，BOG入口(3)与气液混合空间(18)相通，LNG入口(2)与LNG缓冲空间(17)相通，LNG出口(4)与LNG液相空间(19)相通；

采用上述的BOG再冷凝器进行BOG再冷凝的方法是：用于冷凝BOG的液氮从液氮入口(5)进入底部液氮缓冲空间(16)，再从液氮上升管(13)的底部进入液氮上升管(13)、向上流动，用于冷凝BOG的LNG从LNG入口(2)进入LNG缓冲空间(17)，再从LNG喷射板(9)上的LNG喷射孔(901)向下喷射、进入气液混合空间(18)，需冷凝的BOG从BOG入口(3)进入气液混合空间(18)、与气液混合空间(18)内的LNG混合，混合后的气液混合物经气液分布板(10)上的气液分布孔(101)向下流动，经填料顶板(11)进入填料(14)，进一步接触、混合，在气液混合空间(18)和填料(14)中，在用于冷凝BOG的LNG和液氮上升管(13)内液氮的作用下，BOG逐渐冷凝为液相，该液相经填料底板(12)向下流入LNG液相空间(19)，被液氮上升管(13)内的液氮进一步冷凝后从LNG出口(4)流出BOG再冷凝器，液氮上升管(13)内的液氮从液氮上升管(13)的顶部流入顶部液氮缓冲空间(15)，再从液氮出口(6)流出BOG再冷凝器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：液氮入口(5)处用于冷凝BOG的液氮的温度为-180～-196℃，LNG入口(2)处用于冷凝BOG的LNG的温度为-150～-162℃，BOG入口(3)处需冷凝的BOG的温度为0～-100℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：用于冷凝BOG的LNG从LNG喷射板(9)上的LNG喷射孔(901)向下喷射的速度为3～4米/秒。

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