CN111735274A - Bog再冷凝器与bog再冷凝方法 - Google Patents
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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)以及BOG入口(3)、LNG入口(2)、LNG出口(4)、液氮入口(5)和液氮出口(6)。外壳内设有内筒(13),内筒与外壳立式圆筒形筒体之间的螺旋板安装空间内安装有螺旋板(20)。内筒的顶部和底部分别设有内筒顶部固定板(7)和内筒底部固定板(8),内筒内自上而下设有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)。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
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、填料、BOG入口、LNG入口和LNG出口,外壳包括立式圆筒形筒体和顶部封头与底部封头,其特征在于:外壳内设有立式圆筒形的内筒,内筒与外壳立式圆筒形筒体之间设有螺旋板安装空间,螺旋板安装空间内安装有螺旋板,上下相邻两圈螺旋板、内筒与外壳立式圆筒形筒体之间形成螺旋流道,内筒的顶部和底部分别设有内筒顶部固定板和内筒底部固定板,内筒内自上而下设有LNG喷射板、气液分布板、填料顶板和填料底板,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,在外壳内,内筒顶部固定板上方的空间为顶部液氮缓冲空间,内筒底部固定板下方的空间为底部液氮缓冲空间,在内筒内,内筒顶部固定板与LNG喷射板之间的空间为LNG缓冲空间,LNG喷射板与气液分布板之间的空间为气液混合空间,填料底板与内筒底部固定板之间的空间为LNG液相空间,内筒顶部固定板上设有液氮通过孔,将螺旋板安装空间顶部与顶部液氮缓冲空间连通,内筒底部固定板上设有液氮通过孔,将螺旋板安装空间底部与底部液氮缓冲空间连通,外壳上设有液氮入口和液氮出口,液氮入口与底部液氮缓冲空间相通,液氮出口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,经内筒底部固定板上的液氮通过孔进入螺旋板安装空间底部,再从螺旋流道底部进入螺旋流道、向上螺旋流动,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和螺旋流道内液氮的作用下,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,被螺旋流道内的液氮进一步冷凝后从LNG出口流出BOG再冷凝器,螺旋流道内的液氮从螺旋流道的顶部流入螺旋板安装空间的顶部,经内筒顶部固定板上的液氮通过孔进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: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中内筒顶部固定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1至图3中,相同附图标记表示相同的技术特征。图1中,内筒与螺旋板部分剖视;图2中,内筒顶部固定板部分剖视。
具体实施方式
参见图1、图2和图3,本发明的BOG再冷凝器设有外壳1、填料14、BOG入口3、LNG入口2和LNG出口4,外壳1包括立式圆筒形筒体和顶部封头与底部封头。外壳1内设有立式圆筒形的内筒13,内筒13与外壳1立式圆筒形筒体之间设有螺旋板安装空间。内筒13与外壳1立式圆筒形筒体一般是同轴设置,螺旋板安装空间的横截面形状为圆环形。螺旋板安装空间内安装有螺旋板20,螺旋板20可以左旋或右旋。螺旋板20的内侧边与内筒13相连,外侧边与外壳1立式圆筒形筒体相连。上下相邻两圈螺旋板20、内筒13与外壳1立式圆筒形筒体之间形成螺旋流道21。
内筒13的顶部和底部分别设有内筒顶部固定板7和内筒底部固定板8,螺旋板20的顶部和底部分别与内筒顶部固定板7和内筒底部固定板8相连。内筒13内自上而下设有LNG喷射板9、气液分布板10、填料顶板11和填料底板12。内筒顶部固定板7、内筒底部固定板8、LNG喷射板9、气液分布板10、填料顶板11和填料底板12均为圆形平板,水平设置。内筒顶部固定板7和内筒底部固定板8的边缘连接于外壳1立式圆筒形筒体的内壁,LNG喷射板9、气液分布板10、填料顶板11和填料底板12的边缘连接于内筒13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。
在外壳1内,内筒顶部固定板7上方的空间为顶部液氮缓冲空间16,内筒底部固定板8下方的空间为底部液氮缓冲空间15。在内筒13内,内筒顶部固定板7与LNG喷射板9之间的空间为LNG缓冲空间17,LNG喷射板9与气液分布板10之间的空间为气液混合空间18,填料底板12与内筒底部固定板8之间的空间为LNG液相空间19。内筒顶部固定板7上设有液氮通过孔22,将螺旋板安装空间顶部与顶部液氮缓冲空间16连通;内筒底部固定板8上设有液氮通过孔22,将螺旋板安装空间底部与底部液氮缓冲空间15连通。液氮通过孔22分别在绕内筒顶部固定板7和内筒底部固定板8中心的圆上均匀分布。图2示出了内筒顶部固定板7的结构,内筒底部固定板8的结构与内筒顶部固定板7的结构相同。在能保证内筒顶部固定板7和内筒底部固定板8强度的情况下,液氮通过孔22的开孔率应尽可能大,不对通过的液氮造成过大的节流效应。
外壳1上设有液氮入口5和液氮出口6,液氮入口5与底部液氮缓冲空间15相通,液氮出口6与顶部液氮缓冲空间16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1,填料顶板11和填料底板12上均设有开孔,开孔可以是圆形孔,在填料顶板11和填料底板12上呈正三角形分布,布满填料顶板11和填料底板12。填料顶板11和填料底板12上开孔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以及填料顶板11和填料底板12上的开孔,也可以呈矩形分布或其它的规则分布,图略。
螺旋板20一般为正螺旋面形,与内筒13相连的内侧边为圆柱螺旋线,圆柱螺旋线的升角一般为10~20度。螺旋板安装空间的宽度t一般为100~300毫米。
参见图1,BOG入口3和LNG入口2设于内筒13的上部,LNG出口4设于内筒13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。外壳1的外部应设置绝热材料(例如泡沫玻璃、丁腈橡胶等),以防止液氮的冷量散失。
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15,经内筒底部固定板8上的液氮通过孔22进入螺旋板安装空间底部,再从螺旋流道21底部进入螺旋流道21、向上螺旋流动。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与填料顶板11之间的空间以及填料14中,在用于冷凝BOG的LNG和螺旋流道21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,被螺旋流道21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。螺旋流道21内的液氮从螺旋流道21的顶部流入螺旋板安装空间的顶部,经内筒顶部固定板7上的液氮通过孔22进入顶部液氮缓冲空间16,再从液氮出口6流出BOG再冷凝器。图1中,未注附图标记的实心箭头分别表示BOG、LNG的流动方向,空心箭头表示液氮的流动方向。
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的液氮是通过内筒13的筒壁间接地向BOG提供冷量对BOG进行冷凝。液氮在螺旋流道21内呈螺旋流动,可以延长液氮在BOG再冷凝器内的停留时间、强化对流传热,以充分地向BOG提供冷量。
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 (9)
1.一种BOG再冷凝器,设有外壳(1)、填料(14)、BOG入口(3)、LNG入口(2)和LNG出口(4),外壳(1)包括立式圆筒形筒体和顶部封头与底部封头,其特征在于:外壳(1)内设有立式圆筒形的内筒(13),内筒(13)与外壳(1)立式圆筒形筒体之间设有螺旋板安装空间,螺旋板安装空间内安装有螺旋板(20),上下相邻两圈螺旋板(20)、内筒(13)与外壳(1)立式圆筒形筒体之间形成螺旋流道(21),内筒(13)的顶部和底部分别设有内筒顶部固定板(7)和内筒底部固定板(8),内筒(13)内自上而下设有LNG喷射板(9)、气液分布板(10)、填料顶板(11)和填料底板(12),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,在外壳(1)内,内筒顶部固定板(7)上方的空间为顶部液氮缓冲空间(16),内筒底部固定板(8)下方的空间为底部液氮缓冲空间(15),在内筒(13)内,内筒顶部固定板(7)与LNG喷射板(9)之间的空间为LNG缓冲空间(17),LNG喷射板(9)与气液分布板(10)之间的空间为气液混合空间(18),填料底板(12)与内筒底部固定板(8)之间的空间为LNG液相空间(19),内筒顶部固定板(7)上设有液氮通过孔(22),将螺旋板安装空间顶部与顶部液氮缓冲空间(16)连通,内筒底部固定板(8)上设有液氮通过孔(22),将螺旋板安装空间底部与底部液氮缓冲空间(15)连通,外壳(1)上设有液氮入口(5)和液氮出口(6),液氮入口(5)与底部液氮缓冲空间(15)相通,液氮出口(6)与顶部液氮缓冲空间(16)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。
2.根据权利要求1所述的BOG再冷凝器,其特征在于:LNG喷射板(9)上所设的LNG喷射孔(901)为圆形孔,在LNG喷射板(9)上呈正三角形或矩形分布,LNG喷射孔(901)的直径为5~10毫米,相邻两个LNG喷射孔(901)的间距为LNG喷射孔(901)直径的2~3倍。
3.根据权利要求2所述的BOG再冷凝器,其特征在于:气液分布板(10)上所设的气液分布孔(101)为圆形孔,在气液分布板(10)上呈正三角形或矩形分布,气液分布孔(101)的直径为LNG喷射孔(901)直径的2~3倍,相邻两个气液分布孔(101)的间距为气液分布孔(101)直径的2~3倍。
4.根据权利要求3所述的BOG再冷凝器,其特征在于:螺旋板(20)为正螺旋面形,内侧边为圆柱螺旋线,圆柱螺旋线的升角为10~20度,螺旋板安装空间的宽度t为100~300毫米。
5.根据权利要求1所述的BOG再冷凝器,其特征在于:BOG入口(3)和LNG入口(2)设于内筒(13)的上部,LNG出口(4)设于内筒(13)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。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的BOG再冷凝器,其特征在于:填料(14)为鲍尔环填料、拉西环填料或规整填料。
7.一种BOG再冷凝方法,其特征在于采用权利要求1所述的BOG再冷凝器,用于冷凝BOG的液氮从液氮入口(5)进入底部液氮缓冲空间(15),经内筒底部固定板(8)上的液氮通过孔(22)进入螺旋板安装空间底部,再从螺旋流道(21)底部进入螺旋流道(21)、向上螺旋流动,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和螺旋流道(21)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),被螺旋流道(21)内的液氮进一步冷凝后从LNG出口(4)流出BOG再冷凝器,螺旋流道(21)内的液氮从螺旋流道(21)的顶部流入螺旋板安装空间的顶部,经内筒顶部固定板(7)上的液氮通过孔(22)进入顶部液氮缓冲空间(16),再从液氮出口(6)流出BOG再冷凝器。
8.根据权利要求7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℃。
9.根据权利要求7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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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