專利名稱：一種船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體的再液化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體石化產(chǎn)品產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體(BOG)再液化的技術(shù)領(lǐng)域， 技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體(BOG)的再液化方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整要求加速發(fā)展天然氣一次能源，除了立足于國(guó)內(nèi) 的資源以外，同時(shí)要從國(guó)外進(jìn)口相關(guān)的資源，所以液化天然氣接收站的建設(shè)在 我國(guó)迅速發(fā)展，目前深圳大鵬接收站已經(jīng)建成運(yùn)營(yíng)2年多，福建莆田接收站即 將建成，上海、江蘇等地的7處LNG接收終端站也將于2010年前陸續(xù)建設(shè)， 故船運(yùn)液化天然氣(LNG)貿(mào)易量會(huì)逐年增加。目前在沿海LNG接收站管輸是主要輸送途徑，除液態(tài)LNG槽車運(yùn)輸方 式外，藉萬(wàn)噸級(jí)小型LNG船通過(guò)沿海或內(nèi)河向下游用戶轉(zhuǎn)運(yùn)，也將是國(guó)內(nèi)LNG 市場(chǎng)迅速發(fā)展的運(yùn)輸新模式。小型液化天然氣船運(yùn)輸是更靈活、投資更少的用 戶拓展模式，而且運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)范圍比管網(wǎng)大得多。從已經(jīng)建設(shè)的福建莆田接收 站的情況來(lái)看，LNG下游市場(chǎng)是以聯(lián)合循環(huán)發(fā)電占80X，城市煤氣占20Q^來(lái) 規(guī)劃的，而莆田只有在枯水期才使用天然氣發(fā)電，枯水期外富余的液化天然氣 就需槽車和小型液化天然氣船外輸。因此小型液化天然氣船有很好的發(fā)展前 景。乙烯工業(yè)是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工的規(guī)模和發(fā)展程度的標(biāo)志，在石化工業(yè) 乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。隨著我國(guó)石化工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速 發(fā)展，對(duì)乙烯的需求持續(xù)增加。2007年我國(guó)乙烯消費(fèi)量為2169萬(wàn)噸，而乙烯產(chǎn) 量為1047萬(wàn)噸，自給率僅為48.3%;預(yù)計(jì)2010年我國(guó)乙烯生產(chǎn)能力將達(dá)1600萬(wàn) 噸，乙烯需求當(dāng)量將達(dá)2735萬(wàn)噸，當(dāng)量需求滿足率為58.5%，如此大的需求缺 口， 一種有效的做法就是進(jìn)口低價(jià)乙烯來(lái)彌補(bǔ)我國(guó)乙烯生產(chǎn)的不足，其主要運(yùn) 輸方式就是低溫槽船商業(yè)運(yùn)輸。然而，船運(yùn)LNG/ LE/LPG的一個(gè)最大的問(wèn)題就是在航運(yùn)過(guò)程中液貨的氣 化。在海運(yùn)過(guò)程中由于受外界環(huán)境熱量的侵入，或卸貨時(shí)液貨罐內(nèi)液下泵運(yùn)行時(shí)部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，都會(huì)使罐內(nèi)的LNG/LE /LPG有一定程度的升溫， 由于液貨是低壓儲(chǔ)存，就會(huì)有液貨不間斷的氣化產(chǎn)生閃蒸氣，也即BOG (boil off-gas )氣體。以LNG液貨為例，LNG的主要成份是甲烷，其常壓下冷凝 溫度為-162'C。為使LNG能在低壓下長(zhǎng)距離運(yùn)輸，LNG運(yùn)輸裝備的液罐必須 具有極其苛刻的絕熱性能，以確保在無(wú)損貯存時(shí)間內(nèi)因液罐漏熱而汽化的 BOG不致超壓排放，故LNG液罐必須是"全冷式"，但對(duì)于容積達(dá)數(shù)千立方米 的大型船用液罐來(lái)說(shuō)，"全冷式"在工程上幾乎難以實(shí)現(xiàn)。因蒸發(fā)氣體的不斷產(chǎn) 生會(huì)導(dǎo)致貨艙壓力的升高，過(guò)高的液貨艙壓力會(huì)破壞液貨艙的結(jié)構(gòu)，對(duì)其維護(hù) 系統(tǒng)造成危險(xiǎn)。過(guò)去由于油氣價(jià)格低廉，對(duì)BOG處理的普遍做法就是放空或 燃燒驅(qū)動(dòng)燃機(jī)。蒸發(fā)氣的放空不僅危險(xiǎn)，造成能源浪費(fèi)，而且污染空氣，如用 來(lái)驅(qū)動(dòng)燃機(jī)，效率低下。目前隨著運(yùn)輸船只的增大，油氣資源價(jià)格走高，無(wú)論 是運(yùn)營(yíng)商從經(jīng)濟(jì)角度考慮還是從全球節(jié)約油氣資源角度考慮，BOG的回收都 有著十分重要的意義。船運(yùn)過(guò)程中BOG回收的最有效和理想的方法就是將其再液化返回液貨 罐，BOG的再液化技術(shù)將因液罐漏熱而汽化的蒸發(fā)氣重新液化成溫度較低的 LNG后返回液貨罐，這樣既控制了液貨罐的壓力，又降低了液貨罐內(nèi)的LNG 溫度，從而徹底解決LNG長(zhǎng)距離低壓運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)難題，既可以避免放空污染 的問(wèn)題，也可以最大限度的運(yùn)輸貨物。同時(shí)BOG的再液化技術(shù)亦可應(yīng)用于其 他石化氣體，如液化石油氣、液化乙烯等其他揮發(fā)性氣體的運(yùn)輸船上。目前為止，液化氣船領(lǐng)域科技含量最高的LNG船鮮有安裝航運(yùn)過(guò)程或卸 貨中產(chǎn)生的BOG再液化系統(tǒng)。關(guān)于LNG的BOG再液化技術(shù)，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相 關(guān)報(bào)道，國(guó)外的相關(guān)技術(shù)有1 、文獻(xiàn)《再液化裝置在LNG船舶上的應(yīng)用》(仉大志，張余慶.船舶，2007(4)) 中提到的挪威HamworthyKSE公司的MOSSRST-MLNG Reliquefaction System 為部分BOG再液化裝置，該技術(shù)是將LNG液貨罐產(chǎn)生的BOG直接用壓縮機(jī)增壓，然后與循環(huán)制冷劑N2在冷箱換熱，吸收低溫N2的冷量后被冷凝，經(jīng)分離罐除去BOG中的N2后返回LNG罐。該技術(shù)基于從貨物蒸發(fā)氣中吸取熱量的氮 氣循環(huán)，比較獨(dú)到的地方就是LNG蒸發(fā)氣中不可冷凝氣體成分的分離和移除使 得這個(gè)系統(tǒng)緊湊，功率消耗低。但是，該技術(shù)沒(méi)有充分回收從罐里出來(lái)的低溫 BOG的冷量，這從能量的角度講是不可取的。2、韓國(guó)專利KR2006123675-A是在上述技術(shù)上的改進(jìn)，LNG液貨罐產(chǎn)生的低溫BOG先和后續(xù)流程中壓縮產(chǎn)生的高壓BOG換熱，再進(jìn)行三級(jí)壓縮， 并配有機(jī)間冷卻設(shè)備，被LNG罐產(chǎn)生的BOG預(yù)冷過(guò)的高壓BOG接著與循環(huán) 制冷劑在冷箱換熱，吸收低溫N2的冷量后被冷凝。該技術(shù)充分回收利用了低 溫BOG的冷量來(lái)預(yù)冷高壓BOG，大大減少了低溫N2的使用量，從而減少N2 循環(huán)系統(tǒng)的功耗。3、專利WO2007117148-A1也是對(duì)挪威HamworthyKSE公司的技術(shù)的改 進(jìn)，LNG罐產(chǎn)生的低溫BOG先預(yù)冷被壓縮的N2，然后進(jìn)壓縮機(jī)壓縮，并機(jī) 間冷卻，然后進(jìn)冷箱和N2換熱冷凝，而制冷循環(huán)中經(jīng)壓縮的N2先被LNG罐 出來(lái)的低溫BOG預(yù)冷，然后進(jìn)冷箱進(jìn)一步冷卻，而后經(jīng)膨脹機(jī)降溫后返回冷 箱冷凝BOG，并冷卻經(jīng)預(yù)冷的N2，溫度升高，返回壓縮機(jī)，完成制冷劑閉式 循環(huán)。該專利利用低溫BOG預(yù)冷N2也充分回收了 BOG的冷量。上述專利技術(shù)雖然都有各自的特點(diǎn)，但是都只是單一的用于LNG產(chǎn)生的 BOG的再液化技術(shù)，而沒(méi)有用于多種氣體，比如既能再液化天然氣，又能再 液化乙烯和丙烷等從而滿足多石化產(chǎn)品的運(yùn)輸，而使裝備有BOG再液化系統(tǒng) 的液化氣船更有競(jìng)爭(zhēng)力。發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題與不足，本發(fā)明本著多用途設(shè)計(jì)思想，在已有 專利的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種能耗低，設(shè)備簡(jiǎn)單，回收率高的多用途船運(yùn)液態(tài)石化 氣體的BOG再液化方法，將船運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的BOG氣體再液化回收。本方 法尤適用于液化天然氣(LNG)、乙烯(LE)或丙烷(LPG)的BOG的再液化。 該方法是用壓縮機(jī)加壓BOG,利用海水在高溫段和BOG換熱，通過(guò)冷熱BOG 換熱，降低壓縮后的BOG溫度，減少制冷劑的用量，同時(shí)達(dá)到節(jié)能的效果， 利用循環(huán)制冷劑N2在低溫段和BOG換熱并將其液化。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種船運(yùn)液貨BOG的再液化方法，其具 體工藝步驟如下第一步高低壓BOG換熱從液貨罐出來(lái)的低壓BOG氣體進(jìn)入冷箱與后續(xù)第二步中經(jīng)過(guò)壓縮并和海 水換過(guò)熱的高壓BOG進(jìn)行換熱，來(lái)降低高壓BOG的溫度；然后進(jìn)入BOG壓 縮裝置。第二步BOG的兩級(jí)壓縮經(jīng)和高壓BOG換熱升溫后的低壓BOG進(jìn)入一級(jí)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，溫度 升高后進(jìn)入海水換熱器進(jìn)行機(jī)間冷卻，之后再進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)繼續(xù)升壓，然后 再進(jìn)入另一臺(tái)海水換熱器與海水換熱；最后升壓后成為高壓BOG，進(jìn)入冷箱， 和從液貨罐出來(lái)的低壓BOG進(jìn)行換熱降溫。第三步BOG再液化被低壓BOG預(yù)冷的高壓BOG，在冷箱中與從制冷劑循環(huán)制冷系統(tǒng)出來(lái)的 低溫低壓制冷劑換熱，并被冷凝液化。所述第一步中，為防止從液貨罐出來(lái)的低壓BOG到達(dá)冷箱時(shí)的溫度過(guò)高， 可在進(jìn)入冷箱之前設(shè)置降溫器。所述第一步中，進(jìn)冷箱的低溫BOG溫度范圍為-125。C -75t:，壓力范圍 為0.101MPa 0.114MPa。此步可以充分回收BOG低溫冷量，大大降低后續(xù) 制冷系統(tǒng)的能耗。由于海水溫度較高的原因，在第二步經(jīng)海水換熱之后，BOG 的溫度不能降的太低。由于乙烯中不含N2，所以在第三步乙烯可以不經(jīng)過(guò)除 N2閃蒸罐直接返回液貨罐。第三步中，所述高壓BOG被制冷劑冷凝后，增加去除制冷劑的步驟。第三步中，所述冷凝劑是通過(guò)制冷循環(huán)得到，所述制冷循環(huán)包括以下步驟(1) 制冷劑壓縮從制冷劑罐出來(lái)的低壓制冷劑經(jīng)過(guò)三級(jí)壓縮，在每級(jí)壓縮之后都用海水做 機(jī)間冷卻；(2) 制冷劑冷卻和膨脹降溫 經(jīng)壓縮的高壓制冷劑進(jìn)入冷箱，回收第三步中與高壓BOG換熱后的低壓制冷劑的冷量，預(yù)冷高壓制冷劑使其進(jìn)一步降溫，換熱后低壓制冷劑溫度升高 返回制冷劑罐，高壓制冷劑則進(jìn)入膨脹機(jī)進(jìn)行絕熱膨脹，溫度進(jìn)一步降低為深 冷制冷劑，從而為冷凝BOG提供高品位冷量。(3) 制冷劑和BOG換熱 從膨脹機(jī)出來(lái)的深冷制冷劑在冷箱中和與高壓BOG換熱后的高壓BOG換熱并將其冷凝，提供冷量后的制冷劑溫度依然很低，稱其為低溫低壓制冷劑， 進(jìn)入另一冷箱和壓縮后的高壓制冷劑進(jìn)行換熱，然后返回制冷劑罐，進(jìn)壓縮機(jī)， 構(gòu)成封閉式的制冷劑循環(huán)體系。所述制冷劑優(yōu)選N2。上述船運(yùn)液貨BOG的再液化方法尤其適用于LNG或者LE的再液化。本發(fā)明的實(shí)施例1中提供了實(shí)現(xiàn)上述方法的一種船運(yùn)液貨BOG的再液化 系統(tǒng)。使用上述船運(yùn)液貨BOG的再液化系統(tǒng)部分設(shè)備可適用于液化丙烷BOG 的再液化，如實(shí)施例2所示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果1、 基于本發(fā)明方法的一套再液化系統(tǒng)可以再液化不同的液貨BOG氣體， 這樣可以根據(jù)需要運(yùn)載不同的液貨，并達(dá)到更好的回收效果，降低運(yùn)輸成本， 提高效益。根據(jù)本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可單獨(dú)運(yùn)輸LNG、乙烯和丙烷，亦可 同時(shí)運(yùn)輸LNG/LPG或LE/LPG。2、 本發(fā)明進(jìn)行了工藝流程的熱集成優(yōu)化，在高低壓BOG之間換熱，經(jīng) 壓縮的高壓高溫BOG和從液貨罐出來(lái)的低壓低溫BOG在冷箱進(jìn)行換熱，來(lái) 降低高溫高壓BOG的溫度，這樣可以充分回收利用低溫BOG的冷量，減少 能量損失。同時(shí)用來(lái)冷凝BOG的N2用量也會(huì)相應(yīng)減少，從而減少N2壓縮機(jī) 的功耗。3、 高壓N2降壓時(shí)用了膨脹機(jī)，這樣不僅可以充分地降溫來(lái)為BOG的再 液化提供冷量，而且通過(guò)膨脹機(jī)可以發(fā)電，為壓縮機(jī)提供動(dòng)力，降低系統(tǒng)能耗。


圖1是液貨天然氣或乙烯航運(yùn)時(shí)BOG的再液化系統(tǒng)示意圖。 圖2是液貨丙烷航運(yùn)時(shí)BOG的再液化系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方 式不限于此。實(shí)施例一LNG的BOG再液化本實(shí)施例描述的是一 6400M3容量的LNG運(yùn)輸船采用本發(fā)明方法進(jìn)行 BOG再液化的方法。LNG的摩爾組成為甲垸90.69%、乙烷5.21%、丙烷 2.'94%、異丁烷0.56%、正丁烷0.45%、氮?dú)?.15%。根據(jù)其組分，該LNG 的儲(chǔ)存條件為0.101MPa， -160.6°C;同時(shí)根據(jù)液貨灌的設(shè)計(jì)要求，液貨灌的最 高設(shè)計(jì)壓力為0.38MPa，該運(yùn)輸船的LNG液貨罐每天的BOG蒸發(fā)率大約為液 貨總量的0.2 0.38%，同時(shí)還要包括管線、其他設(shè)備入熱、LNG裝載或卸料 等產(chǎn)生的BOG量；船載再液化系統(tǒng)要有足夠的能力在24小時(shí)內(nèi)把所有液貨降低0.5。C,即液貨溫度在-160.6t: -161.rC之間變化。經(jīng)過(guò)核算，該運(yùn)輸船 的BOG再液化系統(tǒng)要具備每小時(shí)能處理1531kg的BOG總量，以維持6，400 M 3容量的船上液貨罐壓力不變的能力。為此，本發(fā)明提供如圖l所示的再液化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括BOG再液化系 統(tǒng)和制冷循環(huán)系統(tǒng)兩個(gè)部分。該系統(tǒng)單元設(shè)備包括海水泵、BOG及制冷劑壓 縮機(jī)、換熱器、膨脹機(jī)、制冷劑儲(chǔ)罐及分離器。各系統(tǒng)具體工作步驟和工藝條 件如下BOG再液化系統(tǒng)第一步高低壓BOG換熱從液貨罐l出來(lái)的1531kg/h、 0.101MPa、 -160.6°0的BOG經(jīng)管路進(jìn)入冷 箱2時(shí)溫度為-125t:，與后續(xù)流程中經(jīng)壓縮并和海水換過(guò)熱的高壓BOG換熱， 高壓BOG的壓力為0.719MPa，溫度為38°C,換熱之后，液貨罐出來(lái)的低壓 BOG溫度為30.7°C,壓力為0.101MPa，高壓BOG溫度為-112°。，壓力為 0.690MPa。升溫后的低壓BOG進(jìn)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，降溫后的高壓BOG進(jìn)入 另一個(gè)冷箱8繼續(xù)降溫冷凝。第二步BOG壓縮從冷箱2出來(lái)的低壓BOG先進(jìn)入壓縮機(jī)3，壓縮到0.2831^&溫度升高 到131.8°C，之后進(jìn)入海水換熱器4與海水換熱，溫度降到38°C，壓力為 0.264MPa，所用海水經(jīng)加壓泵5增壓后壓力為0.495MPa，進(jìn)口溫度為32.rC， 出口壓力為0.297MPa (下文所用海水進(jìn)出口條件與此相同)，出口溫度為 37.8°C，海水用量為13206kg/h。之后，BOG進(jìn)入壓縮機(jī)6，壓縮到0.739Mpa， 溫度為142.7"C，然后進(jìn)入海水換熱器7與海水換熱，溫度降到38r，壓力為 0.719MPa，海水用量為15332kg/h，海水出口溫度為37.7°C。低壓BOG經(jīng)壓 縮和換熱變成高壓BOG，進(jìn)入冷箱2與從液貨罐出來(lái)的低壓BOG換熱。第三步BOG再液化被低溫低壓BOG預(yù)冷的高壓BOG進(jìn)入冷箱8與從制冷劑N2制冷循環(huán)系 統(tǒng)的膨脹機(jī)9出來(lái)的N2進(jìn)行換熱，出口時(shí)BOG已經(jīng)冷凝成液體，其溫度為 -156°C，壓力為0.621MPa，然后進(jìn)入除N2罐10，進(jìn)行閃蒸除N2，頂部出來(lái) 的氣體用來(lái)燃燒，從底部出來(lái)的液體流率為1466kg/h，溫度為-156,39-C，最 后返回液貨罐l，整個(gè)流程完成。制冷循環(huán)系統(tǒng)第一步制冷劑N2壓縮從制冷劑罐11出來(lái)的22300kg/h， 32.8°C， 1.011MPa的制冷劑&進(jìn)入一 級(jí)壓縮機(jī)12壓縮，出口壓力為1.721MPa，溫度為99/TC,之后進(jìn)入海水換熱 器13與海水換熱，出口溫度為38""C，壓力為1.701MPa，海水用量為57726kg/h， 海水出口溫度為38.2°C。制冷劑接著進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)14，出口壓力為 2.821MPa，溫度為102.rC，之后進(jìn)入海水換熱器15換熱，出口溫度為38'C， 壓力為2.801MPa，海水用量為63270kg/h，海水出口溫度37.9°C。制冷劑接著 進(jìn)入三級(jí)壓縮機(jī)16進(jìn)行壓縮，出口壓力為4.5311^3，溫度為99.2"，之后進(jìn) 入海水換熱器17換熱，出口溫度為38'C，壓力為4.51133MPa,海水用量為 63695kg/h，海水出口溫度37.7-C。此時(shí)的N2稱為高壓N2。第二步制冷劑冷卻和膨脹降溫從海水換熱器17出來(lái)的高壓N2進(jìn)入冷箱18與后續(xù)流程中和高壓BOG換過(guò)熱的低壓N2換熱，回收低壓N2的冷量，預(yù)冷高壓N2，高壓N2出口溫度為-110。C，壓力4.451MPa，低壓N2的進(jìn)口溫度為-135。C，壓力為1.071MPa, 從冷箱18出來(lái)的高壓N2接著進(jìn)入膨脹機(jī)9進(jìn)行膨脹降溫，出口溫度為-163。C， 壓力為U21MPa。第三步制冷劑和BOG換熱從膨脹機(jī)9出來(lái)的N2接著進(jìn)入冷箱8和從冷箱2出來(lái)的高壓BOG換熱， 并將其冷凝，N2出口溫度為-135。C，壓力為1.071MPa，然后再進(jìn)入冷箱18和 從壓縮機(jī)16出來(lái)的高壓N2進(jìn)行換熱，將其預(yù)冷，出口溫度為32.8t:，壓力為 1.011MPa，之后返回制冷劑罐ll，構(gòu)成封閉式制冷循環(huán)。實(shí)施例二液貨乙烯BOG再液化系統(tǒng)本實(shí)施例描述的仍是實(shí)例一中所描述的液貨運(yùn)輸船，仍然采用如圖1所示 的再液化系統(tǒng)，所不同的是本實(shí)施例運(yùn)輸?shù)氖?400M3的LE，儲(chǔ)存條件為 0.114MPa， -102°C。同時(shí)根據(jù)液貨灌的設(shè)計(jì)要求，液貨灌的最高設(shè)計(jì)壓力為 0.38MPa，該運(yùn)輸船的LE液貨罐每天的BOG蒸發(fā)率大約為液貨總量的0.2 0.38%，同時(shí)還要包括管線、其他設(shè)備入熱、LE裝載或卸料等產(chǎn)生的BOG量； 船載再液化系統(tǒng)要有足夠的能力在90小時(shí)內(nèi)把所有液貨從-98-C降到-102r， 即90小時(shí)內(nèi)液貨溫度在-98'C -102-C之間變化。按最嚴(yán)格條件計(jì)算，即氣化 率按最大值038wy。/d計(jì)算，管線和設(shè)備漏熱按液貨罐漏熱的20%計(jì)算。經(jīng)過(guò)核算，再液化系統(tǒng)要具備每小時(shí)處理1498kg的BOG，以維持液貨罐壓力恒定 的能力；其設(shè)備與實(shí)施例一中的一樣，其工藝步驟和LNG產(chǎn)生的BOG再液 化一樣，不同的是，由于乙烯中不含N2， BOG冷凝之后不經(jīng)過(guò)除N2罐，直 接返回液貨罐。具體工藝步驟和條件如下BOG再液化系統(tǒng)第一步高低壓BOG換熱從液貨罐1出來(lái)的1498kg/h， 0.114MPa、 -102°(:的BOG經(jīng)過(guò)管路進(jìn)入冷 箱2的時(shí)溫度為-75'C，壓力為0.113MPa，和后繼流程中經(jīng)壓縮并和海水換過(guò) 熱的高壓BOG換熱，高壓BOG的壓力為0.719MPa，溫度為38°C,換熱之后， 液貨罐出來(lái)的低壓BOG溫度為30.(TC,壓力為0.102MPa，高壓BOG溫度降 低到-6(TC，壓力為0.690MPa。換熱后，低壓BOG進(jìn)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，高壓 BOG進(jìn)入另一個(gè)冷箱8繼續(xù)降溫冷凝。第二步BOG壓縮經(jīng)冷箱2換熱升溫的低壓BOG進(jìn)入壓縮機(jī)3，壓縮到0.283MPa，溫度為 110.2°C,然后進(jìn)入海水換熱器4與海水換熱，溫度降到38°C ，壓力為0.264MPa， 所用海水經(jīng)加壓泵5增壓后壓力為0.495MPa，進(jìn)口溫度為32.rC，出口壓力 為0.297旨&(下文所用海水進(jìn)出口條件與此相同)，出口溫度為37.8""C，海水 用量為7798kg/h。之后，BOG進(jìn)入壓縮機(jī)6,壓縮到0.739MPa，溫度為119.6°C， 而后進(jìn)入海水換熱器7與海水換熱，溫度降到38"C,壓力為0.719MPa，海水 用量為8800kg/h，出口溫度為38"C。低壓BOG經(jīng)壓縮和換熱變成高壓BOG, 進(jìn)入冷箱2與從液貨罐出來(lái)的低壓BOG換熱。第三步BOG再液化在冷箱2被預(yù)冷過(guò)的高壓BOG進(jìn)入冷箱8和從膨脹機(jī)9出來(lái)的N2換熱， 出口時(shí)BOG已經(jīng)冷凝成液體，其溫度為-97'C，壓力為0.621MPa,經(jīng)過(guò)節(jié)流 閥返回液貨罐(不需要經(jīng)過(guò)除N2設(shè)備10)，整個(gè)流程完成。制冷循環(huán)系統(tǒng)第一步制冷劑N2壓縮從制冷劑罐ll出來(lái)的13000kg/h， 30°C， 1.011MPa的制冷劑N2進(jìn)壓縮機(jī) 12，其壓縮過(guò)程和實(shí)施例一中的壓縮過(guò)程一樣，所不同的是機(jī)間冷卻的海水換 熱器的海水用量不同，三個(gè)海水換熱器海水用量分別是:換熱器13，33183kg/h， 出口溫度37.8°C ，換熱器15，36817kg/h，出口溫度37.9。C ，換熱器17，36781kg/h，出口溫度37.9"C。第二步制冷劑冷卻和膨脹降溫從海水換熱器17出來(lái)的高壓N2進(jìn)入冷箱18與后續(xù)流程中和高壓BOG 換過(guò)熱的低壓N2換熱，高壓N2出口溫度為-52.5t:，壓力4.451MPa，低壓& 的進(jìn)口溫度為-66.2°(3,壓力為1.071MPa，從冷箱18出來(lái)的高壓N2接著進(jìn)入 膨脹機(jī)9進(jìn)行膨脹降溫，出口溫度為-117.8。C，壓力為1.121MPa。第三步制冷劑和BOG換熱經(jīng)膨脹降溫的N2進(jìn)入冷箱8與冷箱2出來(lái)的高壓BOG換熱，出口溫度 為-66.2。C，壓力為1.071MPa，然后進(jìn)入冷箱18與壓縮機(jī)16出來(lái)的高壓N2 進(jìn)行換熱，出口溫度為30"C，壓力為1.011MPa，返回制冷劑罐ll，構(gòu)成封閉 式制冷循環(huán)。實(shí)施例三液貨丙烷BOG再液化系統(tǒng)本實(shí)例描述的還是實(shí)施例一中所描述的液貨運(yùn)輸船，仍然采用同一套再液 化系統(tǒng)，但對(duì)一些設(shè)備的進(jìn)行了如圖2所示的取舍。本實(shí)施例運(yùn)輸?shù)氖?400M3 的丙烷，儲(chǔ)存條件為0.101MPa， -42.2°C，根據(jù)液貨罐設(shè)計(jì)要求，液貨灌的最 高設(shè)計(jì)壓力為0.38MPa，該運(yùn)輸船的丙垸液貨罐每天的BOG蒸發(fā)率大約為液 貨總量的0.2 0.38%，同時(shí)還要包括管線、其他設(shè)備入熱、丙烷裝載或卸料 等產(chǎn)生的BOG量；船載再液化系統(tǒng)要有足夠的能力在24小時(shí)內(nèi)把所有液貨 降低0.5'C，即液貨在—42.2°C 一42.7'C之間變化。按最嚴(yán)格條件計(jì)算，即氣 化率按最大值0.38wT。/d計(jì)算，管線和設(shè)備漏熱按液貨罐漏熱的20%計(jì)算。經(jīng) 過(guò)核算，再液化系統(tǒng)要具備每小時(shí)處理1231kg的丙垸BOG，以維持液貨罐壓 力恒定的能力。圖2所示的丙烷再液化是在圖1所示的天然氣再液化系統(tǒng)里實(shí) 施的，只用到部分設(shè)備，具體工藝步驟和工藝條件如下BOG再液化系統(tǒng)第一步BOG壓縮從液貨罐1出來(lái)的1231kg/h ， 0.101MPa、 42.2。C的丙垸BOG經(jīng)管路進(jìn) 入壓縮機(jī)3時(shí)的溫度為-3(TC ，進(jìn)行壓縮，出口壓力為0.309MPa，溫度為19.3 。C ， 然后進(jìn)入換熱器4，但不與海水換熱，接著進(jìn)入壓縮機(jī)6，壓縮，出口壓力為 0.739MPa，溫度為62.8匸，之后進(jìn)入換熱器7與海水換熱，出口溫度為38"C， 壓力0.719MPa，海水用量為2421kg/h,出口溫度為37.7。C。第二步BOG再液化從換熱器7出來(lái)的BOG進(jìn)入冷箱8與制冷循環(huán)系統(tǒng)的膨脹機(jī)9出來(lái)的 N2換熱，冷凝成液體，其出口溫度為-38。C，壓力為0.651MPa，通過(guò)節(jié)流閥 20返回液貨罐1，整個(gè)流程完成。再液化制冷循環(huán)系統(tǒng)第一步制冷劑N2壓縮本實(shí)施例中，N2壓縮過(guò)程和實(shí)施例一中的N2壓縮過(guò)程基本相似，所不同的只是N2和海水用量，在丙垸BOG再液化中，N2用量為7000kg/h，海水換 熱器海水流量分別為換熱器13， 17677kg/h，出口溫度38.2°。換熱器15， 19729 kg/h，出口溫度37.9。C，換熱器17， 20251 kg/h，出口溫度37.8。C。從 海水換熱器17出來(lái)的N2溫度為38。C，壓力為4.51MPa。第二步制冷劑膨脹降溫從海水換熱器17出來(lái)的N2直接進(jìn)入膨脹機(jī)9進(jìn)行膨脹，其出口溫度為 -54.5。C，壓力為1.060MPa。第三步制冷劑和BOG換熱從膨脹機(jī)9出來(lái)的N2進(jìn)入冷箱8與海水換熱器7出來(lái)的BOG進(jìn)行換熱， N2出口溫度31.6C，壓力1.011MPa，返回制冷劑罐11，構(gòu)成封閉式制冷循環(huán)。上述具體實(shí)施方式
為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求進(jìn) 行限定，其他的任何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等效的置換 方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體的再液化方法，其特征在于包括如下具體步驟第一步高低壓蒸發(fā)氣體換熱從液貨罐出來(lái)的低壓蒸發(fā)氣體進(jìn)入冷箱與第二步中經(jīng)過(guò)壓縮并和海水換過(guò)熱的高壓蒸發(fā)氣體進(jìn)行換熱，來(lái)降低高壓蒸發(fā)氣體的溫度；第二步蒸發(fā)氣體的兩級(jí)壓縮經(jīng)和高壓蒸發(fā)氣體換熱升溫后的低壓蒸發(fā)氣體進(jìn)入一級(jí)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，溫度升高后進(jìn)入海水換熱器進(jìn)行機(jī)間冷卻，之后再進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)繼續(xù)升壓，然后再進(jìn)入另一臺(tái)海水換熱器與海水換熱；最后升壓后成為高壓蒸發(fā)氣體，進(jìn)入冷箱，和從液貨罐出來(lái)的低壓蒸發(fā)氣體進(jìn)行換熱降溫；第三步蒸發(fā)氣體再液化被低壓蒸發(fā)氣體預(yù)冷的高壓蒸發(fā)氣體，在冷箱中與制冷劑換熱，并被冷凝液化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體的再液化方法，其特征在于 所述第一步中，所述低壓蒸發(fā)氣體進(jìn)入冷箱之前，先通過(guò)降溫器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體的再液化方法，其特征在于-所述第一步中，所述低壓蒸發(fā)氣體在進(jìn)冷箱前的溫度范圍為-125'C -75。C，壓 力范圍為0.101MPa 0.114MPa。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體的再液化方法，其特征在于 所述第三步中，所述制冷劑是通過(guò)制冷循環(huán)得到，所述制冷循環(huán)包括以下步驟(1) 制冷劑壓縮從制冷劑罐出來(lái)的低壓制冷劑經(jīng)過(guò)三級(jí)壓縮，在每級(jí)壓縮之后都用海水做 機(jī)間冷卻，得到經(jīng)壓縮的高壓制冷劑；(2) 制冷劑冷卻和膨脹降溫經(jīng)壓縮的高壓制冷劑進(jìn)入冷箱，回收第三步中與高壓蒸發(fā)氣體換熱后的低 壓制冷劑的冷量，預(yù)冷高壓制冷劑使其進(jìn)一步降溫，換熱后低壓制冷劑溫度升 高返回制冷劑罐，高壓制冷劑則進(jìn)入膨脹機(jī)進(jìn)行絕熱膨脹，溫度進(jìn)一步降低為深冷制冷劑；(3) 制冷劑和蒸發(fā)氣體換熱 從膨脹機(jī)出來(lái)的深冷制冷劑在冷箱中和與高壓蒸發(fā)氣體換熱后的高壓蒸發(fā)氣體換熱并將其冷凝，提供冷量后的制冷劑即低溫低壓制冷劑進(jìn)入另一冷箱和 壓縮后的高壓制冷劑進(jìn)行換熱，然后返回制冷劑罐，進(jìn)壓縮機(jī)，構(gòu)成封閉式的 制冷劑循環(huán)體系。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體的再液化方法，其特征在于所述制冷劑是N2。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體的再液化方法，其特征在于所述第三步中，所述被低壓蒸發(fā)氣體預(yù)冷的高壓蒸發(fā)氣體，在冷箱中與制冷劑換熱，并被冷凝液化后，增加去除N2的步驟進(jìn)入除N2閃蒸罐降壓閃蒸，從頂部出來(lái)的氣體用來(lái)燃燒，從底部出來(lái)的液體經(jīng)泵增壓返回液貨罐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船運(yùn)液貨蒸發(fā)氣體的再液化方法。該方法包括從液貨罐出來(lái)的低壓蒸發(fā)氣體在冷箱與第二步中經(jīng)過(guò)壓縮并和海水換過(guò)熱的高壓蒸發(fā)氣體進(jìn)行換熱；經(jīng)和高壓蒸發(fā)氣體換熱升溫后的低壓蒸發(fā)氣體經(jīng)兩級(jí)壓縮，每級(jí)壓縮后，均經(jīng)海水換熱；最后升壓后成為高壓蒸發(fā)氣體，進(jìn)入冷箱，和從液貨罐出來(lái)的低壓蒸發(fā)氣體進(jìn)行換熱降溫；被低壓的蒸發(fā)氣體預(yù)冷的高壓蒸發(fā)氣體，在冷箱中與冷凝劑換熱，并被冷凝液化。本發(fā)明具有能耗低，設(shè)備簡(jiǎn)單，回收率高的特點(diǎn)。依據(jù)本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的再液化系統(tǒng)能夠再液化不同的液貨蒸發(fā)氣體，從而滿足多石化產(chǎn)品的運(yùn)輸，使裝備有該液化系統(tǒng)的液化氣船更有競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)B01D5/00GK101406763SQ20081021880
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者李亞軍, 楊志國(guó) 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)