[发明专利]低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的方法及装置，属于低温制冷和低温液体生产技术领域。

背景技术

临界温度低于50℃的气体在液化时，因液化点温度低，一般无法直接简单制冷液化，往往需要多级压缩和其它介质制冷冷却冷凝，才能实现其最终液化，其往往工艺很复杂，造价高昂。

同时低沸点液化气体在存储过程中，不可避免的会产生蒸发气体（简称BOG气体），如果这部分气体不进行处理，则会使低温容器内部压力越来越高，影响安全；但这种BOG气体因产生的量又比较小，因现有技术造价高而无法回收利用，大部分被直接排放，产生资源浪费、安全隐患和环境污染。

现有低沸点气体的回收利用，有的采用压缩机直接压缩为高压气体进行转运或利用，这种办法主要问题是占用空间大不便于存储和运输。有的也采用液化的方法，在现有液化方法中主要有以下技术路线：

（1）采用高压压缩机将常温气体压缩到高温高压状态，再用多组换热器及不同温度多组冷却器及制冷机组对高压高温逐步降温到低沸点气体的液化温度下，进行节流制冷。

（2）采用压缩机将低沸点常温气体压缩到高温高压后，换热冷却到常温后逐级节流或膨胀降温最后实现冷凝液化。

（3）采用压缩机将低沸点常温气体压缩到高温高压后直接使用透平膨胀机制冷。

（4）采用廉价的更低温冷源介质直接换热降温冷凝（如使用液氮）。

（5）压缩初步换热后，用复合制冷工质，利用各工质的不同性质，产生逐级不同的冷能冷却欲液化的气体，最终实现冷凝液化目的。

（6）使用特种低温压缩机直接压缩减压液化。

以上各种方法和工艺，或者结构复杂造价昂贵、或者操作困难、或者设备制造困难、或者运行成本过高均存在一定困难。

发明内容

本发明针对上述问题，提供的一种简便、造价低廉、效率更高的低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的方法及装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的方法，包括下述步骤：

用压缩机将欲液化的低压常温气体压缩成中压高温气体；将此中压高温气体通过常规换热器冷却为中压常温气体；将此中压常温气体利用由低温容器抽出的低温气体在过冷换热器中进一步冷却为中压过冷气液混合物；将此中压过冷气液混合物经节流降压后，通入到低温容器内已液化的低温液体中，与低温液体直接混合换热、膨胀降温、冷凝液化；

与此同步，部分吸收了低温容器内低温液体冷能的未凝气体从低温容器顶部被抽到过冷换热器中，与冷却压缩后的中压常温气体热交换变为过冷中压气体，再经控制阀控制送入压缩机进气口，并与进入压缩机进气口的新气体一起重新压缩为中压高温气体，往复循环；

关闭压缩机的新气体进气阀，系统只用低温容器内气体循环降温液化，实现BOG回收与增压。

进一步的，通过调整进入压缩机的新气体与回抽低温容器内低温气体的比例，控制气体液化温度与新气体液化速度。

进一步的，通过检测和控制低温容器内部压力，排除液化过程中的不凝气。

进一步的，通过提前将低温容器内预置欲回收气体的液化液体或其它与待液化的气体兼容的低温液体的方法，用于初始系统开车。

进一步的，通过控制阀切换压缩机进出口气体流向，抽取的低温容器内液体通过换热压缩成中压高温气体，送到低温容器气相空间，为低温容器快速增温。

一种用于低沸点气体液化及低温容器BOG回收与增压的装置，包括：

压缩机，常规换热器，过冷换热器，低温容器，节流减压器，低温容器内气体进气阀，新气体进气阀，以及气流流向控制阀；

压缩机的中压高温气体出口连接常规换热器的管程进口，常规换热器的管程出口连接过冷换热器的管程进口，过冷换热器的管程出口连接节流减压器进口，节流减压器出口连接送气管道，送气管道进入低温容器内部，其出口端伸入低温容器内的低温液体下部；

过冷换热器的壳程进口与低温容器内部的气相空间通过抽气管道连通，过冷换热器的壳程出口通过低温容器内气体进气阀连接压缩机的进气口；

压缩机的进气口部设置有新气体进气阀；

压缩机的进气口与常规换热器的管程进口之间连接有气流管道并装有第一气流流向控制阀；压缩机的出气口部装有第二气流流向控制阀；压缩机的出气口与过冷换热器的壳程出口之间连接有气流管道并装有第三气流流向控制阀。