CN111735274B - 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)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

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、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 (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)、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，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；

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(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。

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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