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专利号: 201710835492X
申请人: 长江大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 制冷或冷却;加热和制冷的联合系统;热泵系统;冰的制造或储存;气体的液化或固化
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种BOG回收与氮气液化系统,包括LNG储罐(1)、罐内泵(2)、第一LNG分配器(3)、再冷凝器(4)、第一LNG混合器(5)、高压泵(6)、第二LNG分配器(7)、第一换热器(8)、第二LNG混合器(9)、LNG气化器(10)、PSA制氮装置(11)、第一阀门(12)、氮气混合器(13)、氮气压缩机(14)、第二换热器(15)、氮气分离器(17)、液氮罐(18)、第二阀门(19)、BOG‑液氮换热器(20)、氮气罐(21)、第三阀门(22)、液氮气化器(23)、BOG压缩机(24)、BOG分配器(25)、第四阀门(26)、第五阀门(27)、气液分离器(29)、第六阀门(33);

所述罐内泵(2)设置在LNG储罐(1)内,所述罐内泵(2)的A出口(2.1)连接第一LNG分配器(3)的B3进口(3.3),所述第一LNG分配器(3)的B1出口(3.1)连接第一LNG混合器(5)的D1进口(5.1),所述第一LNG分配器(3)的B2出口(3.2)连接再冷凝器(4)的C1进口(4.1),所述再冷凝器(4)的C3出口(4.3)连接第一LNG混合器(5)的D2进口(5.2),所述第一LNG混合器(5)的出口通过高压泵(6)连接第二LNG分配器(7)的E3进口(7.3),所述第二LNG分配器(7)的E1出口(7.1)连接第一换热器(8)的F1进口(8.1),所述第一换热器(8)的F2出口(8.2)连接第二LNG混合器(9)的G1进口(9.1);

所述第二LNG分配器(7)的E2出口(7.2)连接第二换热器(15)的L1进口(15.1),所述第二换热器(15)的L2出口(15.2)连接第二LNG混合器(9)的G2进口(9.2),所述第二LNG混合器(9)的出口连接至LNG气化器(10)的H1进口(10.1),所述LNG气化器(10)的H2出口(10.2)连接外界的输气管网(35);所述第二LNG分配器(7)分配进入第一换热器(8)、第二换热器(15)的LNG质量比为1:70~72;

所述PSA制氮装置(11)的I1出口(11.1)后分为两条支路,一路经过第一阀门(12)连接第一换热器(8)的F3进口(8.3),另一路经过第六阀门(33)连接外界的吹扫管路(34);所述第一换热器(8)的F4出口(8.4)连接氮气混合器(13)的J1进口(13.1),所述氮气混合器(13)的J3出口(13.3)连接氮气压缩机(14)的K1进口(14.1),所述氮气压缩机(14)的K2出口(14.2)连接第二换热器(15)的L3进口(15.3),所述第二换热器(15)的L4出口(15.4)连接氮气分离器(17)的M3进口(17.3),所述氮气分离器(17)的M2气相出口(17.2)连接氮气混合器(13)的J2进口(13.2),所述氮气分离器(17)的M1液相出口(17.1)连接液氮罐(18)的N1进口(18.1),所述液氮罐(18)的N2出口(18.2)后分为两条支路,一路经过第二阀门(19)连接BOG‑液氮换热器(20)的O3进口(20.3),另一路经过第三阀门(22)连接液氮气化器(23)的P1进口(23.1);

所述BOG‑液氮换热器(20)的O4出口(20.4)连接氮气罐(21)的Q1进口(21.1);

所述LNG储罐(1)的R1出口(1.1)连接BOG压缩机(24)的进口,所述BOG压缩机(24)的出口连接BOG分配器(25)的T3进口(25.3),所述BOG分配器(25)的T1出口(25.1)连接再冷凝器(4)的C2进口(4.2);所述BOG分配器(25)的T2出口(25.2)连接BOG‑液氮换热器(20)的O1进口(20.1),所述BOG‑液氮换热器(20)的O2出口(20.2)后分为两条支路,一路经过第五阀门(27)连接第一LNG混合器(5)的D3进口(5.3),另一路经过第四阀门(26)连接气液分离器(29)的V3进口(29.3),所述气液分离器(29)的V1气相出口(29.1)连接BOG压缩机(24)的进口,所述气液分离器(29)的V2液相出口(29.2)连接LNG储罐(1)的R2进口(1.2)。

2.根据权利要求1所述的BOG回收与氮气液化系统,其特征在于:还包括第一海水泵(31)、第二海水泵(32),所述LNG气化器(10)的H3进口(10.3)通过第一海水泵(31)与海水连接,所述LNG气化器(10)还设置有用于排出海水的H4出口(10.4);所述液氮气化器(23)的P3进口(23.3)通过第二海水泵(32)与海水连接,所述液氮气化器(23)还设置有用于排出海水的P4进口(23.4)。

3.根据权利要求2所述的BOG回收与氮气液化系统,其特征在于:所述氮气罐(21)的Q2出口(21.2)、液氮气化器(23)的P2出口(23.2)汇合后与吹扫管路(34)连接。

4.根据权利要求3所述的BOG回收与氮气液化系统,其特征在于:它还包括火炬(30),所述火炬(30)的进气口通过支路与LNG储罐(1)的R1出口(1.1)连接。

5.根据权利要求4所述的BOG回收与氮气液化系统,其特征在于:所述第二换热器(15)的L4出口(15.4)与氮气分离器(17)的M3进口(17.3)之间的管路上设置有第一节流阀(16)。

6.根据权利要求5所述的BOG回收与氮气液化系统,其特征在于:所述气液分离器(29)的V3进口(29.3)与BOG‑液氮换热器(20)的O2出口(20.2)之间的管路上设置有第二节流阀(28)。

7.一种利用权利要求6所述BOG回收与氮气液化系统的工艺方法,其特征在于,它包括如下步骤:

步骤1:LNG正常外输流程:LNG储罐(1)内的‑150~‑100℃、115kPa的BOG经BOG压缩机(24)增压至0.5~0.9MPa,再经BOG分配器(25)分为两路,此时仅有BOG分配器(25)的T1出口(25.1)连通,BOG进入再冷凝器(4)的C2进口(4.2),同时经罐内泵(2)增压至0.5~0.9MPa的过冷LNG通过第一LNG分配器(3)的B2出口(3.2)进入再冷凝器(4)的C1进口(4.1),BOG与过冷LNG在再冷凝器(4)中进行接触、混合并冷凝成液,凝液通过再冷凝器(4)的C3出口(4.3)进入第一LNG混合器(5)的D2进口(5.2)与经过第一LNG分配器(3)的B1出口(3.1)流出的LNG汇合,送入高压泵(6)的进口,经高压泵(6)增压至9MPa、‑153℃,经第二LNG分配器(7)分为两路,一路经第一换热器(8)将氮气预冷,LNG温度升至‑149.5℃,另一路经第二换热器(15)将氮气液化,LNG温度升至‑30.6℃,两路LNG于第二LNG混合器(9)混合后送入LNG气化器(10)与海水换热气化为天然气进入输气管网(35);海水经第一海水泵(31)增压进入LNG气化器(10)的H3进口(10.3),与LNG换热后经LNG气化器(10)的H4出口(10.4)排出;

步骤2:氮气液化储存流程:PSA制氮装置(11)制得的20~25℃、0.6~0.7MPa的氮气进入第一换热器(8)与‑153℃、9MPa的LNG换热,预冷降温至‑150℃,然后与氮气分离器(17)的M2气相出口(17.2)流出的‑175℃、0.69MPa的低温氮气混合温度降至‑160℃,经氮气压缩机(14)增压至2.95MPa、‑85℃,进入第二换热器(15)与‑153℃、9MPa的LNG换热,冷却至‑150℃,再经第一节流阀(16)减压至0.69MPa、‑175℃,流入氮气分离器(17)分出气液相,经氮气分离器(17)分离后的液氮进入液氮罐(18)储存,氮气分离器(17)分离后的低温氮气与经第一换热器(8)预冷后的氮气在氮气混合器(13)汇合进入氮气压缩机(14)进行氮气压缩循环,连续不断地利用LNG的冷量液化氮气;

步骤3:BOG液化外输及回罐流程:LNG储罐(1)内的‑150~‑100℃、115kPa的BOG经BOG压缩机(24)增压至0.5~0.9MPa,再经BOG分配器(25)分为两路,一路进入再冷凝器(4)进行步骤1所述的LNG正常外输流程;另一路进入BOG‑液氮换热器(20),与液氮罐(18)流出的‑175℃、0.69MPa的液氮换热冷却至‑148℃的BOG凝液,液氮气化后氮气温度‑40℃、0.68MPa进入氮气罐(21),BOG凝液经过BOG‑液氮换热器(20)的O2出口(20.2)分为两路,一路经第五阀门(27)送入高压泵(6)进行步骤1所述的LNG正常外输流程,另一路经第二节流阀(28)减压进入气液分离器(29),经气液分离器(29)分离后的液相流入LNG储罐(1)中,经气液分离器(29)分离后的气相进入BOG压缩机(24)的进口,连续不断地进行BOG的液化外输及回罐。

8.根据权利要求7所述的BOG回收与氮气液化的方法,其特征在于,所述步骤2中还包括氮气吹扫流程,所述氮气吹扫流程的氮气来源为三部分,第一部分为PSA制氮装置(11)产生的氮气经第六阀门(33)进入吹扫管路(34);第二部分为液氮罐(18)中的液氮经过第三阀门(22),再经液氮气化器(23)气化为氮气后进入吹扫管路(34);第三部分为氮气罐(21)中的氮气直接进入吹扫管路(34)。

9.根据权利要求7所述的BOG回收与氮气液化的方法,其特征在于,所述步骤1中,第二LNG分配器(7)分配进入第一换热器(8)、第二换热器(15)的LNG质量比为1:70~72。

10.根据权利要求9所述的BOG回收与氮气液化的方法,其特征在于,若所述步骤1和步骤2均无法实现时,LNG储罐(1)的R1出口(1.1)将与火炬(30)的进气口接通,BOG进入火炬放空燃烧。