CN112902554B - 一种天然气蒸发气的回收再液化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天然气蒸发气的回收再液化装置，包括LNG储罐、换热器、气泵、缓冲罐、天然气压缩机和CNG储罐，所述换热器的气体入口与LNG储罐的排气口通过第一气体管道连接，所述换热器的气体出口与缓冲罐相连，所述换热器的换热介质入口与气泵相连，换热介质出口通过气体管道与天然气压缩机的冷却管路相连；所述缓冲罐的出气口通过第二气体管道与天然气压缩机的进气口相连，所述天然气压缩机的出气口与CNG储罐的进气口相连。本发明首先将BOG回收于回收罐中，达到一定数量后再进行回收液化，实现BOG无排放回收液化，高效环保。

Description

一种天然气蒸发气的回收再液化装置
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种天然气蒸发气的回收再液化装置。
背景技术
LNG是-162℃的低温液体，是一种绿色能源，耗费很多的能源获得，因为液化成LNG的体积是原天然气的1/600,所以天然气产业链中采用LNG储运较多。
LNG（液化天然气）的蒸发气（BOG）的回收是行业内的一个大难题，如何高效低成本的回收BOG再利用是LNG行业以及各大运行机构一直在致力研究的课题。
国内目前有近4000家加注站，加注站主要由LNG储罐以及配套设备组成，由于来加注的车辆具有不确定性，导致LNG储罐产生的BOG数量具有不确定性，这样对于BOG的回收具有一定的影响。
目前小型回收再液化工艺系统主要由再冷凝器、管道系统等组成，将BOG引出后，进入再冷凝器冷却，将BOG重新液化为LNG后返回储罐。根据再冷凝器的冷源不同，再液化可以分为二类：一类是依靠外部制冷介质提供冷量，最常用的为液氮；另一类是由大低温制冷机提供冷量。两个方案共有的缺点都是整个液化系统成本较高，以拥有多个加气站的营运者而言，每个加气站均要配备液化系统，有时液化能力不足，有时液化能力过剩。
目前，长期采用液氮储罐储存液氮作为冷源，液氮自身也有蒸发气排放，对于波动的BOG液化需要较大的占地面积和营运费用。如果采用制冷剂做冷源，占地空间较小，技术含量高， BOG液化能力较小，当BOG排放大时无法完全处理，会造成排放，浪费等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种天然气蒸发气的回收再液化装置，用BOG排放，利用BOG的冷能来冷却压缩机，实现节能环保。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种天然气蒸发气的回收再液化装置，包括LNG储罐、换热器、气泵、缓冲罐、天然气压缩机和CNG储罐，所述换热器的气体入口与LNG储罐的排气口通过第一气体管道连接，所述换热器的气体出口与缓冲罐相连，所述换热器的换热介质入口与气泵相连，换热介质出口通过气体管道与天然气压缩机的冷却管路相连；所述缓冲罐的出气口通过第二气体管道与天然气压缩机的进气口相连，所述天然气压缩机的出气口与CNG储罐的进气口相连。
其中，所述CNG储罐的出气口可选择地连接有液化装置。
其中，所述换热器、气泵、缓冲罐、天然气压缩机和CNG储罐组装于一个平板上构成一个撬装移动式装置。
进一步，所述平板的下方设有多组移动轮。
其中，所述第一气体管道上设有第一阀门，所述第二气体管道设有第二阀门。
其中，所述换热器为组合式二级换热器。
优选的，所述缓冲罐的容积为200L。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明首先将BOG回收于回收罐中，达到一定数量后再进行回收液化，实现BOG无排放回收液化，高效环保。
2、本发明利用BOG的冷能给天然气压缩机进行冷却，节约能源，提高了流程的适用性和推广性。把压缩后的天然气储存在CNG储罐中，后接液化装置，解决了原液化方案中没有集中收集BOG，受现场BOG产生量的影响较大的问题。
3、本发明可以将换热器、气泵、缓冲罐、天然气压缩机和CNG储罐组装成一个撬装移动式装置，实现多加气站共用联动，节约成本。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为实施例一中BOG气体在换热器内部的路径图；
图3为本发明实施例二的结构示意图。
附图标记说明：
1、LNG储罐；2、换热器；3、气泵；4、缓冲罐；5、天然气压缩机；6、CNG储罐；7、单向节流阀；8、温度传感器；9、纳米低温相变材料。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种天然气蒸发气的回收再液化装置，包括LNG储罐1、换热器2、气泵3、缓冲罐4、天然气压缩机5和CNG储罐6，所述换热器2的气体入口与LNG储罐1的排气口通过第一气体管道连接，所述换热器2的气体出口与缓冲罐4相连，所述换热器2的换热介质入口与气泵3相连，换热介质出口通过气体管道与天然气压缩机5的冷却管路相连，换热介质出口与天然气压缩机之间的气体管道上设有单向节流阀7，用于控制空气流量。所述缓冲罐4的出气口通过第二气体管道与天然气压缩机5的进气口相连，所述天然气压缩机5的出气口与CNG储罐6的进气口相连。
所述CNG储罐6的出气口可选择地连接有液化装置。
本实施例中，连接换热器的物质出口与缓冲罐的气体管道、连接换热器的换热介质出口与天然气压缩机的气体管道上均设有温度传感器8。
本实施例中，气泵可替换为压缩空气管线。所述第一气体管道上设有第一阀门，所述第二气体管道设有第二阀门。所述换热器为组合式二级换热器。所述缓冲罐的容积为200L。
如图2所示为BOG气体在换热器内部的路径图，换热器是一种组合式二级换热器，低于-100℃的BOG气体进入一级换热器区域的盘管，和来自气泵中的压缩空气进行换热，使得空气被降温到0℃左右，但是由于BOG气体的冷能比较大，和压缩空气换热后，BOG气体的温度仍然低于0℃，为了不浪费冷能，此时BOG气体进入二级换热区域，和分布在BOG盘管周围的纳米低温相变材料9进行换热，纳米低温相变材料具有良好的储冷性能，这样就可以保证BOG气体从换热器离开时的温度高于0℃。
其中，纳米低温相变材料9是用非常细目数的丝网包裹放置于BOG盘管周围，可以在二级换热器区域，每间隔5cm左右设置支撑板，用于放置纳米材料。纳米低温相变材料的用量根据LNG储罐内的压力及排放压力进行设计。
低于-100℃的BOG气体自换热器中下部的物质入口进入换热器后与一级换热内的空气进行换热，但是换热后BOG气体的温度不会马上降低到0℃左右，换热后的BOG气体沿设置在二级换热内的盘管流动，被填塞在盘管周围的纳米低温相变材料再次制冷，使流动至天然气压缩机内的BOG气体满足温度要求。
本发明中采用的纳米低温相变材料的好处是：吸收冷能，并在下次使用时释放冷能。
值得注意的是：首次使用回收装置时，缓冲罐4与天然气压缩机5之间的阀门先关闭，打开LNG储罐1和换热器2之间的阀门，让换热器2进行预冷，10s后打开换热器2与天然气压缩机5之间的阀门和单向节流阀6；然后打开气泵3后打开缓冲罐4与天然气压缩机5之间的阀门，天然气压缩机5开始工作。
首次使用回收装置进行BOG气体回收时，由于换热器内部是常温状态，所以需要先打开储罐的BOG排放阀，对换热器内部的空气和纳米材料进行预冷，然后大于0℃的BOG气体进入缓冲罐，此过程需要10~20秒，然后打开单向节流阀，打开天然气压缩机，开始进行BOG气体的正常回收。
在系统关闭后第二次回收BOG气体时，由于换热器内部的纳米低温相变材料的储冷性能，换热器中已经是一个低温环境，此时不再需要10~20秒的BOG阀门提前开启充入BOG气体对压缩空气进行预冷，而是先开启气泵，压缩空气冷却后，通过单向节流阀进入天然气压缩机，开启天然气压缩机，然后开启BOG排放阀，进行正常的BOG气体回收。
实施例2
如图3所示，本实施例的结构是在实施例一的结构基础上，将换热器2、气泵3、缓冲罐4、天然气压缩机5和CNG储罐6组装于一个平板上构成一个撬装移动式装置。所述平板的下方设有多组移动轮。但不限于平板，也可以组装成集装箱式可移动结构等，只要是将换热器、气泵、缓冲罐、天然气压缩机和CNG储罐组装成可移动结构均落入本实施例的保护范围。
对于多个加气站的营运者而言，不需要每个加气站都配备液化系统，解决有时液化能力不足，有时液化能力过剩的问题。
本发明的工作原理：当LNG储罐压力达到排放压力时，首先开启小型气泵，然后开启LNG储罐的BOG排放阀门，约-100℃的BOG气体在组合式二级换热器内与空气和纳米低温相变材料进行换热，0℃以上的BOG气体进入缓冲罐；换热器内被冷却的空气进入天然气压缩机，冷却压缩机在工作过程中产生的热能，随后打开缓冲罐后侧的阀门，BOG气体进入天然气压缩机内被压缩成高压气体后回收到BOG回收罐中，后续集中进行处理，可以选择液氮冷源或者制冷机冷源进行组合液化，解决了原两种方案中存在的问题，高效环保。
本发明采用高效的BOG回收罐，可以解决背景技术中两个液化方案运行中存在的问题：
1、液氮方案：可以根据BOG回收罐的情况，定期储存液氮进行集中液化。节约液氮等待耗散浪费能源。
2、制冷机方案：BOG回收罐出口可以控制进入制冷机的BOG量，不会造成无法液化全部，排放浪费等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种天然气蒸发气的回收再液化装置，其特征在于，包括LNG储罐、换热器、气泵、缓冲罐、天然气压缩机和CNG储罐，所述换热器的气体入口与LNG储罐的排气口通过第一气体管道连接，所述换热器的气体出口与缓冲罐相连，所述换热器的换热介质入口与气泵相连，换热介质出口通过气体管道与天然气压缩机的冷却管路相连；所述缓冲罐的出气口通过第二气体管道与天然气压缩机的进气口相连，所述天然气压缩机的出气口与CNG储罐的进气口相连；
所述换热器是组合式二级换热器，换热器内分为一级换热器区域和二级换热器区域，所述二级换热器区域的盘管周围每间隔5cm设置支撑板，所述支撑板上放置有用丝网包裹的纳米低温相变材料；
其中，低于-100℃的BOG气体进入换热器的一级换热器区域的盘管，和来自气泵中的压缩空气进行换热，使空气被降温到0℃，由于BOG气体的冷能比较大，和压缩空气换热后，BOG气体的温度仍然低于0℃，此时BOG气体进入二级换热区域内的盘管，和分布在BOG盘管周围的纳米低温相变材料进行换热，纳米低温相变材料具有储冷性能，保证BOG气体从换热器离开时的温度高于0℃；
所述天然气蒸发气的回收再液化装置的工作方法包括如下步骤：
S1、首次使用回收装置进行BOG气体回收时，由于换热器内部是常温状态，缓冲罐与天然气压缩机之间的阀门先关闭，打开LNG储罐和换热器之间的阀门，对换热器内部的空气和纳米材料进行预冷，然后大于0℃的BOG气体进入缓冲罐，此过程需要10~20秒，然后打开换热器与天然气压缩机之间的阀门和单向节流阀；然后打开气泵后打开缓冲罐与天然气压缩机之间的阀门，天然气压缩机开始工作，进行BOG气体的正常回收；
S2、在系统关闭后第二次回收BOG气体时，由于换热器内部的纳米低温相变材料的储冷性能，换热器中已经是一个低温环境，此时不再需要10~20秒的BOG阀门提前开启充入BOG气体对压缩空气进行预冷过程，而是先开启气泵，压缩空气冷却后，通过单向节流阀进入天然气压缩机，开启天然气压缩机，然后开启BOG排放阀，进行BOG气体的正常回收。
2.根据权利要求1所述的天然气蒸发气的回收再液化装置，其特征在于，所述CNG储罐的出气口可选择地连接有液化装置。
3.根据权利要求1所述的天然气蒸发气的回收再液化装置，其特征在于，所述换热器、气泵、缓冲罐、天然气压缩机和CNG储罐组装于一个平板上构成一个撬装移动式装置。
4.根据权利要求3所述的天然气蒸发气的回收再液化装置，其特征在于，所述平板的下方设有多组移动轮。
5.根据权利要求1所述的天然气蒸发气的回收再液化装置，其特征在于，所述第一气体管道上设有第一阀门，所述第二气体管道设有第二阀门。
6.根据权利要求1所述的天然气蒸发气的回收再液化装置，其特征在于，所述缓冲罐的容积为200L。
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