本發(fā)明屬于化工與低溫工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國天然氣加氣站以每年500座的速度增長，加氣站中都是應(yīng)用LNG儲罐對LNG進(jìn)行儲存。常壓下，LNG的儲存溫度低至-162℃左右，在加氣站LNG的儲存過程中，不論是儲罐還是管線，都不可能做到絕對的熱絕緣，在內(nèi)外巨大溫差的推動下，LNG儲存系統(tǒng)持續(xù)漏熱，這些熱量促使LNG蒸發(fā)為氣體(Boil-Off Gas，簡稱BOG)。但受條件限制，加氣站的BOG無法進(jìn)入管網(wǎng)，無條件轉(zhuǎn)化為CNG，外輸CNG不便、只能放空，產(chǎn)生巨大的資源浪費、安全隱患和環(huán)境污染。
現(xiàn)有的天然氣液化工藝主要是針對基于負(fù)荷型天然氣液化工廠而設(shè)計的，我國還比較缺乏針對加氣站BOG而單獨設(shè)計的液化流程。致使加氣站有許多問題，如：BOG回收進(jìn)不了管網(wǎng)，現(xiàn)場無CNG高壓儲罐，外輸CNG不便的回收利用問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對以上所述問題，本發(fā)明提供了一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有流程簡單、能耗低、啟動快、設(shè)備成撬性強(qiáng)、維護(hù)及安裝方便等優(yōu)點。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：開式自循環(huán)液化循環(huán)和混合制冷劑液化循環(huán)。其中開式自循環(huán)液化循環(huán)由BOG壓縮機(jī)（19）、BOG分流器（20）、BOG控制閥門（21）、LNG分流器（17）、LNG低溫泵（16）、LNG和BOG混合器（15）、LNG儲罐（18）組成；混合制冷劑液化循環(huán)由BOG液化模塊、混合制冷劑循環(huán)模塊組成，BOG液化模塊包括BOG分流器（20）、BOG控制閥門（22）、低溫液化冷箱（13）和LNG儲罐（18）；混合制冷劑循環(huán)模塊包括第一級制冷劑壓縮機(jī)（1）、第一級制冷劑冷凝器（2）、第一級氣液分離器（3）、第二級制冷劑壓縮機(jī)（4）、第二級制冷劑冷凝器（5）、第二級制冷劑氣液分離器（6）、預(yù)冷換熱器（7）、第一級節(jié)流裝置（9）、第一級混合制冷劑混合器（8）、中溫?fù)Q熱器（10）、第二級節(jié)流裝置（12）、第二級混合制冷劑混合器（11）、LNG低溫液化冷箱（13）、第三級節(jié)流裝置（14），混合制冷劑循環(huán)模塊所用制冷劑為混合制冷劑。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述BOG控制閥門（21）和BOG控制閥門（22）模塊中，當(dāng)LNG過冷度大于3℃時，BOG控制閥門（22）關(guān)閉，只開啟BOG控制閥門（21），即此時只啟用開式自循環(huán)制冷液化系統(tǒng)；當(dāng)LNG過冷度小于3℃時，BOG控制閥門（21）關(guān)閉，只開啟BOG控制閥門（22），即此時只啟用混合制冷劑液化循環(huán)系統(tǒng)。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述開式自循環(huán)模塊中，LNG經(jīng)LNG低溫泵（16）增壓后具有更大過冷度，其與經(jīng)BOG壓縮機(jī)（19）增壓后的高壓BOG在LNG和BOG混合器（15）中混合吸收后重新返回LNG儲罐（18）。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述BOG液化模塊由BOG分流器（20）、BOG控制閥門（22）、低溫液化冷箱（13）和LNG儲罐（18）依次相連。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述混合制冷劑循環(huán)模塊中第一級制冷劑壓縮機(jī)（1）、第一級制冷劑冷卻器(2)、第一級氣液分離器（3）的進(jìn)口依次相連，所述第一級氣液分離器（3）的氣相出口與第二級制冷劑壓縮機(jī)（4）、第二級制冷劑冷卻器（5）和第二級冷凝器（6）進(jìn)口依次相連；所述第一級氣液分離器(3)的液相出口經(jīng)預(yù)冷冷箱（7）冷卻后經(jīng)第一級混合制冷劑節(jié)流閥（9）節(jié)流回流；所述第二級制冷劑氣液分離器（6）的氣相出口經(jīng)三級換熱器降溫后再經(jīng)第三級混合制冷劑節(jié)流閥（14）節(jié)流回流；所述第二級制冷劑氣液分離器（6）的液相出口經(jīng)預(yù)冷換熱器（7）和中溫?fù)Q熱器（10）降溫后經(jīng)第二級混合制冷劑節(jié)流閥（12）節(jié)流回流。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述第一級混合制冷劑混合器（8）的入口為第一級混合制冷劑節(jié)流閥（9）的出口和第二級混合制冷劑混合器（11）出口為中溫?fù)Q熱器（10）提供冷量后的出口；所述第二級混合制冷劑混合器（11）的入口為第二級混合制冷劑節(jié)流閥（12）的出口和第三級混合器（14）出口為低溫液化冷箱（13）提供冷量后的出口。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述第三級混合制冷劑節(jié)流閥（14）的出口為低溫液化冷箱（13）提供冷量，第二級混合制冷劑混合器（11）的出口為中溫?fù)Q熱器（10）提供冷量，第一級混合制冷劑混合器（8）的出口為預(yù)冷換熱器（7）提供冷量。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述LNG儲存過冷度為8℃。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，混合制冷劑循環(huán)模塊中，所述混合制冷劑原料由C1、C2、C3、C4、C5碳?xì)浠衔锖蚇2混合組成。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，有效地將BOG利用LNG過冷度自循環(huán)液化和利用混合制冷劑循環(huán)液化工藝結(jié)合在一起，大大降低到了系統(tǒng)能耗，且具有較好的成撬性。
本發(fā)明涉及一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，利用油氣行業(yè)通用性很強(qiáng)的HYSYS軟件進(jìn)行模擬計算，利用同等狀態(tài)的液氮蒸發(fā)氣進(jìn)行實驗驗證。
附圖說明
附圖1為新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)工藝流程圖。
其中：1-第一級制冷劑壓縮機(jī)，2-第一級制冷劑冷凝器，3-第一級氣液分離器，4-第二級制冷劑壓縮機(jī)，5-第二級制冷劑冷凝器，6-第二級制冷劑氣液分離器，7-預(yù)冷換熱器，8-第一級混合器，9-第一級節(jié)流裝置，10-中溫?fù)Q熱器，11-第二級混合器，12-第二級節(jié)流裝置，13- LNG低溫液化冷箱，14-第三級節(jié)流裝置，15- LNG和BOG混合器，16- LNG低溫泵，17- LNG分流器，18- LNG儲罐，19-BOG壓縮機(jī)，20- BOG分流器，21- BOG控制閥門，22- BOG控制閥門。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖1與具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明的一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，如附圖1所示，該系統(tǒng)包括開式自循環(huán)液化循環(huán)和混合制冷劑液化循環(huán)。
本發(fā)明的一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述BOG控制閥門（21）和BOG控制閥門（22）模塊中，當(dāng)LNG過冷度大于3℃時，BOG控制閥門（22）關(guān)閉，只開啟BOG控制閥門（21），即此時只啟用開式自循環(huán)制冷液化系統(tǒng)；當(dāng)LNG過冷度小于3℃時，BOG控制閥門（21）關(guān)閉，只開啟BOG控制閥門（22），即此時只啟用混合制冷劑液化循環(huán)系統(tǒng)。
本發(fā)明的一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述BOG液化模塊包括BOG分流器（20）、BOG控制閥門（22）、低溫液化冷箱（13）和LNG儲罐（18）依次相連。
本發(fā)明的一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述開式自循環(huán)模塊中，LNG經(jīng)LNG低溫泵（16）增壓后具有更大過冷度，其與經(jīng)BOG壓縮機(jī)（19）增壓后的高壓BOG在LNG和BOG混合器（15）中混合吸收后重新返回LNG儲罐（18）。
本發(fā)明的一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)，所述混合制冷劑循環(huán)模塊中第一級制冷劑壓縮機(jī)（1）、第一級制冷劑冷卻器(2)、第一級氣液分離器（3）的進(jìn)口依次相連，所述第一級氣液分離器（3）的氣相出口與第二級制冷劑壓縮機(jī)（4）、第二級制冷劑冷卻器（5）和第二級冷凝器（6）進(jìn)口依次相連；所述第一級氣液分離器(3)的液相出口經(jīng)預(yù)冷冷箱（7）冷卻后經(jīng)第一級混合制冷劑節(jié)流閥（9）節(jié)流回流；所述第二級制冷劑氣液分離器（6）的氣相出口經(jīng)三級換熱器降溫后再經(jīng)第三級混合制冷劑節(jié)流閥（14）節(jié)流回流；所述第二級制冷劑氣液分離器（6）的液相出口經(jīng)預(yù)冷換熱器（7）和中溫?fù)Q熱器（10）降溫后經(jīng)第二級混合制冷劑節(jié)流閥（12）節(jié)流回流。所述第一級混合制冷劑混合器（8）的入口為第一級混合制冷劑節(jié)流閥（9）的出口和第二級混合制冷劑混合器（11）出口為中溫?fù)Q熱器（10）提供冷量后的出口；所述第二級混合制冷劑混合器（11）的入口為第二級混合制冷劑節(jié)流閥（12）的出口和第三級混合器（14）出口為低溫液化冷箱（13）提供冷量后的出口。所述第三級混合制冷劑節(jié)流閥（14）的出口為低溫液化冷箱（13）提供冷量，第二級混合制冷劑混合器（11）的出口為中溫?fù)Q熱器（10）提供冷量，第一級混合制冷劑混合器（8）的出口為預(yù)冷換熱器（7）提供冷量。
應(yīng)用本發(fā)明的一種新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)的方法具體見以下實施例。
BOG摩爾組分92% CH4+1% C2H6+2% C3H8+5 % N2，BOG壓力900Kpa，溫度-120℃、流量8. 92kmol/h，新型撬裝式加氣站BOG液化系統(tǒng)運(yùn)行的具體步驟如下。
當(dāng)LNG儲罐中LNG的過冷度大于3℃時，系統(tǒng)只啟用開式自循環(huán)液化循環(huán)，當(dāng)LNG過冷度小于3℃時，只啟用混合制冷劑液化循環(huán)。
1、系統(tǒng)啟動開式自循環(huán)液化循環(huán)時，BOG控制閥門（21）打開，BOG經(jīng)BOG壓縮機(jī)19壓縮為1020Kpa，經(jīng)分流器（20）進(jìn)入系統(tǒng)，同時LNG低溫泵（16）從LNG儲罐（18）中抽取LNG過冷液（流量9.82kmol/h）進(jìn)行增壓為1000Kpa過冷液體，與來自BOG控制閥門（21）的氣態(tài)在混合器（15）中進(jìn)行混合，將氣態(tài)液化后返回LNG儲罐（18），從而LNG過冷度減小。
2、 隨著LNG過冷度減小，當(dāng)過冷度小于3℃時，系統(tǒng)進(jìn)入混合制冷劑液化循環(huán)系統(tǒng)，高壓BOG氣體經(jīng)低溫液化冷箱（13）冷凝液化為-162℃，960Kpa過冷LNG。
3、 步驟2，混合制冷劑液化循環(huán)中，混合制冷劑（3-1）經(jīng)過兩級壓縮壓縮至3178Kpa，每一級壓縮機(jī)后均設(shè)置冷卻器，用以冷卻壓縮后的混合制冷劑。第一級壓縮后的混合制冷劑（3-2）流入第一級制冷劑冷卻器(2)冷卻到25℃，出現(xiàn)氣液兩相，兩相流體進(jìn)入第一級氣液分離器（3）分離為氣相和液相兩部分。其中液相部分（3-8）進(jìn)入預(yù)冷換熱器（7）進(jìn)一步過冷后經(jīng)節(jié)流裝置減壓節(jié)流降溫到-54.46℃，然后流入第一級混合制冷劑混合器（8），反流（3-22）溫度為-61.8℃為預(yù)冷換熱器（7）提供冷量;氣相（3-4）部分依次經(jīng)第二級制冷劑壓縮機(jī)（4）、第二級制冷劑冷卻器（5）冷卻到35℃，出現(xiàn)氣液兩相，兩相流體進(jìn)入第二級氣液分離器（6）分離為氣相和液相兩部分，其中液相部分（3-9）依次進(jìn)入預(yù)冷換熱器（7）和中溫?fù)Q熱器（10）進(jìn)一步過冷后（溫度為）經(jīng)節(jié)流裝置減壓節(jié)流降溫到-104.1℃，然后流入第二級混合制冷劑混合器（11），反流（3-20）溫度為-121.3℃為中溫?fù)Q熱器（10）提供冷量；氣相（3-7）部分依次進(jìn)入預(yù)冷換熱器（7）、中溫?fù)Q熱器（10）和低溫液化冷箱（13）進(jìn)一步過冷后經(jīng)節(jié)流裝置減壓節(jié)流降溫到-165.9℃，然后反流（3-18）為低溫液化冷箱（13）提供冷量?；亓鳎?-1）進(jìn)入第一級制冷劑壓縮機(jī)（1），完成混合制冷劑循環(huán)。
4、第一級制冷劑壓縮機(jī)（1）將混合制冷劑（3-1）壓縮到1200Kpa，第二級制冷劑壓縮機(jī)（4）將混合制冷劑（3-3）壓縮到3178Kpa，預(yù)冷換熱器（7）將混合制冷劑冷卻到-50℃，中溫?fù)Q熱器（10）將混合制冷劑冷卻到-103℃，低溫液化冷箱（13）混合制冷劑冷卻到-162℃。
第一級混合制冷劑節(jié)流閥（9）后節(jié)流壓力為261Kpa，第二級混合制冷劑節(jié)流閥（12）后節(jié)流壓力為275Kpa，第三級混合制冷劑節(jié)流閥（14）后節(jié)流壓力為288Kpa。