一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法专利目的
《一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法》提供了一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法。通过采用静态混合冷凝方式，以提高BOG冷凝效率，降低能耗，并且达到节省设备投资，便于系统操作和维修的目的。该发明的目的之一是提供一种液化天然气蒸发气再冷凝系统；目的之二是提供一种液化天然气蒸发气再冷凝方法。
一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法技术方案
一种液化天然气蒸发气再冷凝系统，包括：液化天然气储存装置、蒸发气再冷凝装置和液化天然气输送装置，所述液化天然气储存装置包括液化天然气储罐；所述液化天然气输送装置包括液化天然气储罐内低压泵、罐外增压泵和气化器；液化天然气储罐顶部设置有两条管路，一条是蒸发气总管，另一条是火炬总管；罐内低压泵通过液化天然气低压外输总管连接至罐外增压泵；所述蒸发气再冷凝装置包括静态混合器和气液分离器；气液分离器顶部出口连接液化天然气储罐的蒸发气总管，气液分离器底部出口连接至液化天然气低压外输总管；静态混合器一端连接气液分离器，另一端连接液化天然气低压外输总管；蒸发气总管依次连接压缩机和换热器后，连接静态混合器；罐外增压泵出口连接液化天然气高压外输总管，管路分成两个，管路a和管路b，管路a通过换热器后与管路b合并后连接气化器；气液分离器顶部出口管路和气化器出口管路之间通过气液分离器补气管线连接。
气液分离器顶部出口管路上设置有阀门A；气液分离器底部出口管路上设置有阀门B；液化天然气低压外输总管与静态混合器一端相连的管路上设置有阀门C；气液分离器补气管线上设置有阀门D。
所述静态混合器可以为一台或多台，可并联或串联的形式。
具体地，所述系统可以包括：（1）LNG储存系统，LNG储罐及其相应组成部件；（2）LNG再冷凝系统，主要包括以下相关设备：（a）BOG总管，与LNG储罐相连，从LNG储罐顶部引出；（b）BOG压缩机，设置在LNG储罐BOG气相管道上，用于对BOG加压；（c）BOG压缩机出口换热器，设置在BOG压缩机出口端下游，用于降低BOG压缩机出口气体的温度；（d）静态混合器，设置在BOG压缩机出口换热器之后与气液分离器之间，用于LNG和BOG的混合；（e）气液分离器，设置在静态混合器下游，用于分离静态混合器出口端中可能存在的气液两相介质，防止下游LNG罐外增压泵“汽蚀”；（f）LNG去往静态混合器管线，一端与静态混合器相连，另一端连接在LNG储罐外输总管上；（g）控制阀门和控制仪表，设置在所述BOG再冷凝系统管线上。（3）LNG外输系统，主要包括以下相关设备：（a）LNG罐内低压泵，用于将LNG增压，使其具有一定的过冷度；（b）LNG罐外增压泵，用于将LNG增压外输；（c）气化器，用于将LNG气化；（d）管道及其组成部件。
一种液化天然气蒸发气再冷凝方法，包括：液化天然气和蒸发气在静态混合器中混合后进入气液分离器，分离出的气体返回蒸发气总管；分离出的液相进入罐外增压泵。
具体包括以下步骤：1）液化天然气储罐中产生的蒸发气经压缩换热后进入静态混合器，液化天然气储罐中的液化天然气通过罐内低压泵增压后进入静态混合器；2）液化天然气与蒸发气在静态混合器中进行充分换热，混合换热后的流体进入气液分离器；3）气液分离器分离出来的气体返回至蒸发气总管，分离出的液相与低压外输总管中的液化天然气汇合后进入罐外增压泵，增压、气化后，进入下游天然气管网。
其中，气液分离器的液位通过阀门B控制；液位与罐外高压泵入口高度及压力控制值相关；气液分离器顶部的气相空间压力通过阀门A和阀门D控制；压力控制在0.1~2兆帕（表压）。
蒸发气在静态混合器中的冷凝程度通过阀门C控制。通过调节阀门C的开度改变进入静态混合器的LNG流量，进一步控制静态混合器内的温度，实现BOG的完全冷凝。静态混合器出口的介质温度比该介质在罐外高压泵入口压力下所对应的饱和温度低0~30度。
LNG储罐中产生的BOG通过BOG总管进入BOG压缩机加压，再经换热器换热后进入静态混合器入口端。储罐中的LNG通过LNG罐内低压泵增压后具有一定的过冷度，一部分LNG通过自低压外输总管接出的管道进入静态混合器与BOG在静态混合器中进行充分换热，使得BOG完全冷凝，混合换热后的流体进入气液分离器进行气液分离，分离出来的气体返回至BOG总管，分离出来的液体经管道返回至LNG外输低压总管并且与另一部分外输LNG混合后进入罐外增压泵。LNG经过增压后，进入气化器换热气化后进入下游天然气管网，输送至居民用户和（或）工业用户。
《一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法》中可采用任意形式的静态混合器。例如可以采用内部叶片为左右旋交替周期分布的静态混合器，但不局限于这一种形式。一般来说，此设备采用耐低温、不锈钢材质。静态混合器两端一般可以采用法兰连接或者焊接连接。
《一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法》中，BOG在静态混合器中的冷凝程度通过控制与静态混合器入口端相连的LNG管线上的阀门开度实现。气液分离器的液位控制通过控制与气液分离器底部相连的LNG输出管线上的阀门开度实现。气液分离器顶部的气相空间压力通过控制与分离器顶端相连的管道上的阀门开度和从天然气输出端返回的补气管道上的阀门开度实现。
一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法改善效果
1、《一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法》采用静态混合器与气液分离器组合的形式进行BOG的再冷凝，设备简单且安全、冷凝效率高。一方面，静态混合器和气液分离器均为常见设备，结构简单，相比于再冷凝器，其检、维修操作更方便。另一方面，考虑到静态混合器内部结构的特殊设计，其内部叶片能促使BOG形成大量微小气泡，气体表面积大大增加，有效地增加了与进入静态混合器的LNG接触的面积，促进了换热，从而有效提高了冷凝效率。
2、《一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法》未对LNG储存系统产生的BOG量进行限制，通过调节与之混合的LNG量来达到在静态混合器中完全冷凝的效果。另外，气液分离器的液位和顶部气相空间的压力控制，在石油化工生产过程中比较常见，控制方案简单、安全且可靠。因此，该发明中的再冷凝设备的控制方案简单、可靠。
综上，《一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法》具有更高的经济效益，更低的综合能耗，且有利于系统的操作和维修。
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一种液化天然气蒸发气再冷凝系统及方法发明内容