1.本实用新型涉及化工设备领域，具体而言，涉及低温闪蒸气回收液化装置及液化天然气系统。


背景技术：

2.甲烷的常压沸点为-161.5℃，液化天然气即液态的甲烷气，简称lng(liquefied natural gas)。液化天然气一般储存在低温保冷储罐内，常见储存于各个lng储配调峰站、lng接收站、天然气液化工厂和海上行驶的lng运输船等。低温闪蒸气是液化天然气在储存或运输过程中的闪蒸气，简称bog(boil-off gas)。lng是一种在-162℃以下储存的低温液体，其在储存、运输过程中由于冷量损失导致lng温度升高，因此部分lng蒸发形成主要成分为甲烷和氮气的闪蒸气。bog产生后会导致lng储存容器压力升高，如果直接将bog放空，不仅会造成环境污染、资源浪费等问题，还容易引发安全事故。因此，行业内对bog都需要进行回收。
3.lng接收站接有外输管网时，常采用增压外输回收，或者使用再冷凝器将bog液化后通过增压泵加压气化外输。但是，这种方法对于无外输管线的lng接收站局限性太大。而现在越来越多的无外输管网的lng接收站急需采用bog就地再液化的方式，用低温压缩机增压将bog输送至再液化回收装置中，依托外供制冷循环中的制冷换热器提供制冷量，将bog再深冷至-160℃以下得到lng产品直接返回lng储罐。
4.而现有的bog就地再液化工艺普遍存在着以下问题：(1)容易损坏常温bog压缩机，带来停车停产的风险；(2)现有的bog就地再液化工艺在运行周期后会造成冷箱的冷堵，使装置出液收到影响，需要花费2-3天的时间停产复热冷箱；当停车复热冷箱时，原料气bog若在储罐内，会使储罐压力不断升高，产生巨大的安全隐患，若bog放空燃烧，不仅经济损失巨大，同时也会造成环境污染。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种低温闪蒸气回收液化装置及液化天然气系统，旨在避免常温压缩机损坏的问题，增加工况的稳定性和经济性。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.第一方面，本实用新型提供一种低温闪蒸气回收液化装置，包括换热器、常温压缩机和冷箱，换热器用于对来自低温压缩机的增压原料气进行冷却或复热，换热器的出料口与常温压缩机的进料口连通，常温压缩机的出料口与冷箱连通。
8.在可选的实施方式中，在常温压缩机和冷箱的连通管路上还设置有干燥塔、粉尘过滤器，常温压缩机的出料口与干燥塔的进料口连通，干燥塔的出料口与粉尘过滤器的进料口连通，粉尘过滤器的出料口与冷箱的进料口连通。
9.在可选的实施方式中，常温压缩机和粉尘过滤器之间设置有第一流程管路和第二流程管路，干燥塔安装于第一流程管路上，第一流程管路和第二流程管路上分别设置有第
一调节阀和第二调节阀，以切换第一流程管路和第二流程管路的工作状态。
10.在可选的实施方式中，在粉尘过滤器和冷箱的连通管路上安装有露点检测仪。
11.在可选的实施方式中，第一调节阀为两个，一个第一调节阀位于常温压缩机和干燥塔之间，另一个第一调节阀位于干燥塔和粉尘过滤器之间。
12.在可选的实施方式中，干燥塔和第一调节阀之间的管路上还连接有吹扫气排出管路，在吹扫气排出管路上还设置有第三调节阀。
13.在可选的实施方式中，还包括吹扫气输送管路，吹扫气输送管路的出口与干燥塔连通。
14.在可选的实施方式中，在吹扫气输送管路上设置有用于对吹扫气加热的加热器。
15.在可选的实施方式中，加热器和吹扫气输送管路和第一流程管路的连接位点之间还设置有第四调节阀。
16.第二方面，本实用新型提供一种液化天然气系统，包括前述实施方式中任一项的低温闪蒸气回收液化装置。
17.本实用新型实施例的有益效果是：来自低温压缩机出口的增压原料气的温度可能为0℃以下也可能为40℃以上，将这部分增压原料气先通过换热器进行冷却或复热，再进入常温压缩机进行增压冷却后续进入冷箱。能够同时防止常温压缩机被损坏，增加了工况稳定性与经济性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的低温闪蒸气回收液化装置的结构示意图；
20.图2为本实用新型另一实施例提供的低温闪蒸气回收液化装置的结构示意图。
21.图标:100-低温闪蒸气回收液化装置；101-原料气供应装置；102-换热器；103-常温压缩机；104-干燥塔；105-粉尘过滤器；106-加热器；107-露点检测仪；108-冷箱；110-第一流程管路；120-第二流程管路；130-吹扫气排出管路；140-吹扫气输送管路；111-第一调节阀；121-第二调节阀；131-第三调节阀；141-第四调节阀。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
27.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.第一实施例
29.请参照图1，本实施例提供一种低温闪蒸气回收液化装置100，包括换热器102、常温压缩机103、干燥塔104、粉尘过滤器105和冷箱108。
30.具体地，原料气供应装置101是来自低温压缩机的增压原料气m1，其可能为0℃以下也可能为40℃以上，换热器102对来自低温压缩机的增压原料气进行冷却或复热达到大致为20℃的常温状态得到物流m2，换热器102的出料口与常温压缩机103的进料口连通，常温压缩机103的出料口输出的物流m3与干燥塔104的进料口连通，干燥塔104的出料口输出的物流m4与粉尘过滤器105的进料口连通，粉尘过滤器105的出料口与冷箱108的进料口连通。具体地，换热器102为空冷器。
31.具体地，干燥塔104内填充有分子筛封吸附剂去除水分得到物流m4，m4进入粉尘过滤器105将可能含有的固体杂质过滤掉。
32.需要说明的是，发明人利用换热器102对来自低温压缩机的增压原料气进行冷却或复热维持在常温20℃，减少后续bog增压过程因温度过高或者过低对压缩机的损坏，延长了压缩机的使用寿命，节约了成本，同时降低了因增压气温度过高所带来的安全隐患，提高了原料气增压的可行性和各种复杂原料气工况的适应性。外，利用干燥塔104和粉尘过滤器105去除水分和固体杂质，能够有效防止冷箱108的冷堵问题，进一步增加了工况稳定性与经济性。
33.在一些实施例中，常温压缩机103和粉尘过滤器105之间设置有第一流程管路110和第二流程管路120，干燥塔104安装于第一流程管路110上，第一流程管路110和第二流程管路120上分别设置有第一调节阀111和第二调节阀121，以切换第一流程管路110和第二流程管路120的工作状态。在粉尘过滤器105和冷箱108的连通管路上安装有露点检测仪107，用于分析含水量，若含水量较低且达标得到物流m5，进入冷箱进行液化；若含水量过高，则关闭了第一流程管路110开启第二流程管路120。
34.进一步地，第一调节阀111为两个，一个第一调节阀111位于常温压缩机103和干燥塔104之间，另一个第一调节阀111位于干燥塔104和粉尘过滤器105之间。第一流程管路110和第二流程管路120与粉尘过滤器的连接管路上有小段共用管路，利用干燥塔104和粉尘过滤器105之间的第一调节阀111，可以防止第二流程管路120内的物料流入第一流程管路110。
35.当关闭第一流程管路110开启第二流程管路120时，需要对干燥塔104进行吹扫，可以在吹扫的同时不进行停车增加了工况的效率性。干燥塔104和第一调节阀111之间的管路上还连接有吹扫气排出管路130，在吹扫气排出管路130上还设置有第三调节阀131，以调节吹扫气排出管路130的开启和关闭。
36.进一步地，低温闪蒸气回收液化装置100还包括吹扫气输送管路140，吹扫气输送管路140的出口与干燥塔104连通。具体地，吹扫气输送管路140用于输送吹扫用气，如氮气。
37.在一些实施例中，在吹扫气输送管路140上设置有用于对吹扫气加热的加热器106，加热器106和吹扫气输送管路140和第一流程管路110的连接位点之间还设置有第四调节阀141。在第一流程管路110处于工作状态时，可以关闭第四调节阀141防止物料进入加热器106中。吹扫时，氮气等吹扫气物流m6通过加热器106加热后得到物流m7，进入干燥塔104进行吹扫，后由吹扫气输送管路140输出。
38.具体地，加热器106可以为一般的电加热器。
39.下面结合图1，对装置的运行进行具体说明：
40.流程一描述：第三调节阀131、第二调节阀121以及第四调节阀141的阀门关闭，其余阀门打开。来自低温压缩机的增压原料气m1具有0℃以下或40℃以上的温度、0.7mpa的压强。m1进入换热器102被冷却或复热至20℃得到物流m2。m2经常温压缩机103增压冷却后得到物流m3，m3温度为40℃。m3进入干燥塔104通过分子筛吸附去除水分，得到物流m4。m4进入粉尘过滤器105将可能含有的固体杂质过滤掉，露点分析仪分析水分，若含水量过高，则进入工艺流程二；若含水量较低且达标，得到物流m5，m5进入至冷箱进行液化。
41.需要说明的是：干燥塔的水分饱和时，bog将干燥塔的水分带出，经露点分析仪看出后进入工艺流程二。
42.流程二描述：两个第一调节阀111阀门关闭，其余阀门打开。经入口换热器102复热或者冷却后的物流m2经过常温压缩机103增压冷却后，得到物流m8。此时m8的物性参数与m4相同。m8从旁路进入粉尘过滤器105，得到物流m5。m5进入至冷箱进行液化。同时，氮气物流m6进入加热器106进行复热，得到物流m7。m7吹扫干燥塔104，吹扫后由吹扫气排出管路130直接放空。
43.需要说明的是：因bog本身水露点只有-60℃左右，因此可直接走旁路而不经过干燥塔去往粉尘过滤器；复热氮气吹扫与开车可同时进行。
44.流程二的操作时间大致为1天，之后重新开启流程一，按照上述过程循环操作即可。
45.第二实施例
46.请参照图2，与第一实施例的区别仅在于，换热器102不采用空冷器的形式而采用了循环水换热器代替，循环水温度为常温20℃。
47.本实用新型提供一种液化天然气系统，包括前述实施方式中任一项的低温闪蒸气
回收液化装置100，还可以包括储罐的设备。
48.本实用新型具备以下优点：
49.(1)设备简单，工况稳定，产品纯度以及产量高，经济效益好。
50.具体地，通过本实用新型实施例得到的原料气中水露点可以达到-70℃以下，通过进一步深冷液化得到优质的lng产品，液化天然气产品纯度可以达到99％以上。经过预处理后的原料气中含水露点低，减少了因冷箱冻堵而造成的经济损失，同时也不会出现因冷箱冻堵导致的bog储罐压力不断升高的情况，减少了安全隐患，bog也不会放空而造成资源浪费。本实用新型所提供的装置适用于因吹扫后管道或设备含水分以及固体杂质的bog就地再液化工况。
51.(2)能源更加清洁，避免了环境污染。
52.本实用新型实施例以空气作为入口空冷器的加热介质和冷却介质，实现了空气-物料-空气之间的热量传递，能源更加清洁，避免了环境污染。
53.(3)工况适用广泛。
54.本实用新型实施例中原料气经压缩机增压冷却后的温度能稳定在40℃左右，适用于各种工况，特别是bog通过低温压缩机压缩传输进气的工况。
55.下面对本实用新型实施例所提供的低温闪蒸气回收液化装置100的应用实例进行介绍：
56.应用实例1
57.原料气为经低温压缩机增压后的bog，并且管道设备中含有水分与固体杂质。经入口热交换、增压、冷却、干燥以及过滤后得到40℃的清洁原料气，此原料气可直接送往冷箱进行深冷液化，具体工艺流程如下：
58.第三调节阀131、第二调节阀121以及第四调节阀141的阀门关闭，其余阀门打开。来自低温压缩机的增压原料气m1具有-40℃的温度、0.7mpa的压强。m1进入换热器102被冷却或复热至20℃得到物流m2。m2经常温压缩机103增压冷却后得到物流m3，m3温度为40℃。m3进入干燥塔104通过分子筛吸附去除水分，得到物流m4。m4进入粉尘过滤器105将可能含有的固体杂质过滤掉，露点分析仪分析水分，若含水量较低且达标，得到物流m5，m5进入至冷箱进行液化；若含水量过高，则关闭两个第一调节阀111，其余阀门打开，物流m1继续通气，物流m5继续进入冷箱。氮气物流m6同时打入，m6经加热器106复热后得到物流m7，m7吹扫干燥塔104，吹扫后直接放空。
59.本案例中各步骤产物物性参数如表1所示：
60.表1各步骤产物物性参数
[0061][0062]
结果显示，得到原料气的甲烷含量为92.14％，其中氮气含量为7.86％(入口原料气含氮量)，含水量基本为0。
[0063]
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。