BOG处理工艺在液化天然气接收站中的应用.pdf

2 0 1 4 生 第1 期 管 道技术 P i p e l i n eT e c h n i q u e 5设 告 a n d E q u i p m e n t 2 0 1 4 N O ．1 B O G 处理工艺在液化天然气接收站中的应用 张奕，郑大明，艾绍平 中国石油京唐液化天然气有限公司，河北唐山0 6 3 0 0 0 摘要L N G 接收站运行期间会产生蒸发气 B O G ，使储罐压力处于不稳定状态，因此要对B O G 进 行处理。B O G 处理工艺分为直接输出工艺和再冷凝工艺，由于再冷凝工艺能耗小、先进、合理，因此应 用广泛。文中介绍了L N G 接收站再冷凝工艺的工艺流程，其要点是采用B O G 压缩机负荷调节、再冷凝 器高压补气和调节气液比的方法来实现再冷凝器的液位控制，并使储罐压力和B O G 处理系统都达到稳 定状态。 关键词B O G ；工艺；L N G 接收站；B O G 压缩机；再冷凝器 中图分类号T E 8文献标识码A文章编号1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 1 4 0 1 0 0 1 0 0 2 B O GP r o c e s so fL N GT e r m i n a l Z H A N GY i ，Z H E N GD a m i n g ，A IS h a o p i n g P e t r o C h i n aJ i n g T a n gL N GL i m i t e dC o m p a n y ，T a n g s h a n0 6 3 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h e r ew i l lb eS Om u c hB O Gi nL N Gt e r m i n a ld u r i n go p e r a t i o n ．T h ee x i s t e n c eo fB O Gi nt h et a n kw i l lc h a n g et h e p r e s s u r et oa nu n s t a b l es t a t e ．S o ，i ti si m p o r t a n tt oh a n d l eB O G ．T h eB O Gp r o c e s si sd i v i d e di n t oad i r e c to u t p u tp r o c e s sa n da r e c o n d e n s a t i o np r o c e s s ．T h er e c o n d e n s a t i o np r o c e s si sm o r ea d v a n c e d ，m o r er a t i o n a la n dm o r ee n e r g y - s a v i n g ，S oi ti su s e dm o r e w i d e l y ．T h ep a p e ri n t r o d u c e dt h ea p p l i c a t i o no ft h er e c o n d e n s a t i o np r o c e s si nL N Gt e r m i n a l ．I ti su s e f u lt oa d j u s tt h eB O Ge o m p r e s s o rl o a d i n g ，m a k eu po u t p u tN Ga n da d j u s tt h ev a p o r l i q u i dr a t i ot Oc o n t r o lt h el e v e lo ft h er e e o n d e n s e r ，t h u sm a k i n gt h et a n k p r e s s u r ea n dB O Gp r o c e s ss t a b l e ． K e yw o r d s B O G ；p r o c e s s ；L N Gt e r m i n a l ；B O Gc o m p r e s s o r ；r e c o n d e n s e r 0 引言 加快发展进口L N G 是近年来国内优化能源结构、 改善环境和提高能效的有力措施⋯。L N G 接收站将 L N G 供气船上的L N G 接卸到储罐中，然后经过再汽化 进行外输，其工艺流程如图1 所示。 L N G 高压泵 图1L N G 接收站的工艺流程 L N G 在卸船和储存过程中，储罐内会产生蒸发 气，即B O G B o i l ．O f fG a s ，它的存在会使储罐压力变 化，处于不稳定状态，所以需要对B O G 进行处理。在 L N G 接收站，对B O G 的处理是接收站安全运行的重 要工艺‘2 。。 收稿日期2 0 1 2 0 7 2 2收修改稿日期2 0 1 3 0 8 1 0 1 L N G 接收站B O G 处理工艺 L N G 接收站的B O G 处理工艺可分为直接输出工 艺和再冷凝工艺旧。o 。 1 ．1 直接输出工艺 直接输出工艺是将储罐产生的B O G 通过B O G 压 缩机加压至所需压力，直接输送至管网外输，适用于 外输管网压力较小 2 3M P a 的小型L N G 接收站。 1 ．2 再冷凝工艺 当L N G 接收站外输管网压力较大时 可达1 0 M P a ，B O G 直接压缩到外输管网压力，压缩机的功耗 大，一般不采用直接压缩工艺，而采用再冷凝工艺。 再冷凝工艺需要在B O G 压缩机和高压泵间设置再冷 凝器。储罐输出的L N G 一部分直接进入高压泵，另一 部分进入再冷凝器，来冷凝B O G 压缩机压缩后的 B O G ． B O G 再冷凝工艺主要原理是利用加压后L N G 自 身的冷量冷凝B O G ，即L N G 经低压泵增压后，过冷的 L N G 与B O G 接触换热，将B O G 冷凝为L N G ． B O G 再冷凝工艺中，L N G 与B O G 在再冷凝器中 万方数据 第1 期张奕等B O G 处理工艺在液化天然气接收站中的应用 1 l 直接接触混合传热传质。B O G 压缩后从再冷凝器的 顶部进入，与进入再冷凝器的L N G 进行直接接触混 合，进入再冷凝器的B O G 全部被液化，冷凝液与储罐 出来的L N G 经高压泵加压后进入汽化器汽化输送至 外输管网。 1 ．3 两种处理工艺的比较 再冷凝工艺增设了再冷凝器，流程相对复杂，也 需要冷源。但再冷凝工艺的最大优点在于节能，这是 因为直接输出工艺用压缩机直接加压至外输压力所 需的能耗更多，而再冷凝工艺采用泵加压所需的能耗 小得多。同等条件下，用泵加压更节省能耗。所以再 冷凝工艺更加先进、合理、节能，在L N G 接收站中的应 用更加广泛。 2 再冷凝工艺在L N G 接收站中的应用 2 ．1 流程分析 目前，江苏L N G 项目、大连L N G 项目均采用这种 工艺，并且得到成功的应用，设备运行稳定。京唐 L N G 接收站也采用再冷凝工艺。该工艺设备主要由 B O G 压缩机、人口分液罐和再冷凝器组成，其在京唐 L N G 接收站的应用如图2 所示。储罐内的蒸发气量 决定了储罐的压力，所以接收站通过B O G 压缩机来控 制储罐的压力，使储罐始终保持正常工作压力而不致 出现真空或超压；再冷凝器利用过冷L N G 回收B O G ， 以达到节约L N G 的目的，同时再冷凝器还有高压泵人 口缓冲罐的作用，可以保证高压泵井内充满L N G ． 图2 京唐L N G 接收站B O G 处理系统 来自储罐的B O G 进入B O G 压缩机、人口分液罐， 脱除气体中夹带的液相成分，从而防止压缩机震动， 脱除的杂质及液体通过低压排净罐与再冷凝器出来 的排净管汇合一起输送至排净总管。分液罐出来的 N G 进入B O G 压缩机进行压缩增压。储罐中B O G 量 的信号会传递给B O G 压缩机，从而对B O G 压缩机负 荷进行调节 2 5 ％，5 0 ％，7 5 ％，1 0 0 ％ 。如果罐内输 出的B O G 量过大，超过处理极限，就会从分液罐和 B O G 压缩机将多余B O G 排至B O G 总管及火炬总管。 因此，B O G 压缩机对储罐B O G 的处理使得储罐处于 一个稳定的状态。 需要注意的是，B O G 压缩机有一根管线是将N G 返回分液罐的，这是由于在启动时，压缩机中B O G 温 度会过高，让高温的B O G 返回至分液罐，也保证了 B O G 冷凝的效果。如果不设置这一返气流程，可在人 1 3 分液罐前加设调温器，用过冷的L N G 喷淋温度高的 N G ，保护压缩机。由B O G 压缩机压缩后的N G 一部 分输送至再冷凝器顶端，通过冷凝器将其冷凝，另一 部分输至燃料气系统，为S C V 、火炬长明灯和采暖系 统供气。由低压输出总管来的L N G 进人再冷凝器对 B O G 进行冷凝。来自高压泵放空管线和天然气总管 的部分N G 汇人再冷凝器重新液化。高压泵的最小回 流将部分L N G 输送至再冷凝器，保证高压泵正常运 行。再冷凝器冷凝出来的L N G 输送至高压输出泵，再 冷凝器上部处理不完的过量B O G 会汇入B O G 总管或 火炬进行处理。 2 ．2 工艺控制过程 再冷凝工艺的B O G 处理主要是对B O G 压缩机和 再冷凝器进行控制。 B O G 压缩机的流量控制可在自动或手动2 种模 式下运行。B O G 压缩机处于自动模式时，L N G 储罐通 过共用的绝压调节器自动选择B O G 压缩机的负荷。 如果L N G 储罐内压力高于其最大操作压力，调节器转 换更高一级负荷，提高压缩机的负荷；如果L N G 储罐 内压力低于其最小操作压力，调节器转换较低一级负 荷，降低压缩机的负荷。储罐的压力稳定在这2 个绝 压值之间。 在手动模式时，运行人员可以根据L N G 储罐压力 监测的数据，手动选择B O G 压缩机的负荷。再冷凝器 的运行工况不稳定时，则压缩机的能力负荷需要修 正。再冷凝器旁路流量、再冷凝器液位和高压泵进口 总管L N G 的过冷度通过1 个信号低选器和3 个L N G 储罐压力的信号高选器进行比选，选择较低值来调整 B O G 压缩机的负荷。 再冷凝器输送至输出单元的液体流量根据接收 站的总输出量确定。再冷凝器的操作压力由出口管 线的压力调节器控制。 下转第1 4 页 万方数据 1 4 P i p e l i n eT e c h n i q u ea n dE q u i p m e n t J a n ．2 0 1 4 图2 末站进站阀阀前压力趋势图 T L N E T 表4 为动态计算结果对比。从表4 可以看出，两 软件动态计算的结果很接近。 表4 动态计算结果对比 s 项目TLNETS P S 上游第一个泵站出站压力达到1 0 ．0M P a 所需时间 2 4 12 4 4 末站进站阀阀前压力达到1 0 ．0M P a 所需时间 1 6 91 8 4 5 结束语 T L N E T 和S P S 在输油管道等温计算中的差别很 小。T L N E T 和S P S 在输油管道换热计算存在一定差 异。T L N E T 的界面简单，操作方便，不必编写程序，在 管道规划、方案比选等前期阶段建议采用T L N E T ．而 在管道设计、生产运行等后期阶段，建议采用S P S ．建 议尽快对S P S 进行更多的二次开发，开发出人机界面 友好的二次软件一J 。 参考文献 [ 1 ]王永红，李晓平，宫敬．长输管道在线仿真系统的应用与 展望．油气储运，2 0 1 1 ，3 0 2 9 0 9 4 ． [ 2 ]刘洪瑞．热油管道的程序设计．管道技术与设备，2 0 1 2 2 1 3 ． [ 3 ]沈蔚，王明凤，刘国霖，等．输油管道仿真技术研究．管道 技术与设备，2 0 1 2 5 1 5 1 7 ． [ 4 ] 刘定智，刘定东，李茜．T G N E T 及S P S 软件在天然气管道 稳态计算中的差异分析和比较．石油规划设计，2 0 1 1 ，2 2 5 1 8 2 2 ． [ 5 ] E n e r g y S o l u t i o n s I n t e r n a t i o n a l ．P i p e l i n e S t u d i o V e r s i o n 3 ．0 ，2 0 0 5 ． [ 6 ] A d v a n t i c a ．S t o n e rP i p e l i n eS i m u l a t o r S P S 9 ．7 ．2 ，2 0 0 9 ． [ 7 ] 姚麟昱，骆彬，孟庆华，等，T G N E T 仿真软件敏感参数研 究．管道技术与设备，2 0 1 1 2 l O 1 3 ． [ 8 ]刘建武，晏伟，梁海宁．T G N E T 和S P S 在甬台温输气管道 设计中的比较．油气储运，2 0 1 2 ，3 1 9 6 8 9 6 9 1 ． [ 9 ] 苏欣，章磊，刘佳，等．S P S 与T G N E T 在天然气管网仿真 中应用与认识．天然气与石油，2 0 0 9 ，2 7 1 1 3 ；1 0 ． 作者简介李欣泽 1 9 8 7 一 ，助理工程师，主要从事长距离油气 管道输送工艺的设计工作。 E ．m a i l s l e e e l x z s i n a ．t o m 上接第l l 页 再冷凝器处于高液位时，系统将通过从天然气总 管上引入降压后的天然气调节气相压力的方式，调节 再冷凝器的L N G 进料量，即调节气液比，从而稳定再 冷凝器的液位。再冷凝器的液位高高时，联锁关闭再 冷凝器入口L N G 阀并关停压缩机。为保证不中断天 然气的外输，此时低压输送泵出口的L N G 通过再冷凝 器旁路进行外输。再冷凝器液位低时，气相空间压力 大，可通过增大输人L N G 的比率，增加进入再冷凝器 的L N G 量来提高液位。 3 结束语 1 L N G 接收站采用再冷凝工艺比直接输出工艺 更加先进、合理，节省能耗，应用更加广泛； 2 再冷凝工艺通过B O G 压缩机的调节和再冷 凝器的调节共同完成对B O G 冷凝的稳定过程； 3 通过B O G 压缩机对储罐中B O G 的处理，从而 对储罐压力进行有效控制，使得储罐处于稳定状态； 压缩机的负荷同时也决定了再冷凝器输入L N G 的比 率大小 气液比 ； 4 再冷凝器的液位控制至关重要，高液位可利 用外输天然气补气，低液位可通过增大进入再冷凝器 的L N G 的量，从而实现液位稳定。 参考文献 [ 1 ] 周华，朱乾壮，宫明，等．液化天然气 L N G 接收站运营 输量控制研究．管道技术与设备，2 0 1 2 3 2 5 3 0 ． [ 2 ] 金光，李亚军．L N G 接收站蒸发气体处理工艺．低温工 程，2 0 1 1 1 5 1 5 6 ． [ 3 ] 刘浩，金国强．L N G 接收站B O G 气体处理工艺．化工设 计，2 0 0 6 ，1 6 1 1 3 一1 6 ． [ 4 ] 吕俊，张昌维，傅皓．L N G 接收站B O G 压缩机处理能力计 算及选型研究．油气储运，2 0 1 1 ，3 0 9 6 6 3 6 6 6 ． [ 5 ] 尹清党．B O G 压缩机在L N G 接收站的应用．压缩机技术， 2 0 0 9 6 3 5 3 9 ． 作者简介张奕 1 9 8 6 一 ，助理工程师，从事液化天然气相关工 作。E ．m a i l c i n d y8 6 0 2 1 0 1 2 6 ．c o r n 万方数据 BOG处理工艺在液化天然气接收站中的应用BOG处理工艺在液化天然气接收站中的应用 作者张奕， 郑大明， 艾绍平， ZHANG Yi， ZHENG Da-ming， AI Shao-ping 作者单位中国石油京唐液化天然气有限公司,河北唐山,063000 刊名 管道技术与设备 英文刊名Pipeline Technology and Equipment 年，卷期20141 被引用次数2次 参考文献5条参考文献5条 1.周华,朱乾壮,宫明,王旭东,陈大庆 液化天然气（LNG）接收站运营输量控制研究[期刊论文]-管道技术与设备 20123 2.金光,李亚军 LNG接收站蒸发气体处理工艺[期刊论文]-低温工程 20111 3.刘浩,金国强 LNG接收站BOG气体处理工艺[期刊论文]-化工设计 20061 4.吕俊;张昌维;傅皓 LNG接收站BOG压缩机处理能力计算及选型研究 20119 5.尹清党 BOG压缩机在LNG接收站的应用[期刊论文]-压缩机技术 20096 引证文献1条引证文献1条 1.宛秀仁 LNG接收站BOG处理工艺研究[期刊论文]-山西化工 201502 引用本文格式张奕.郑大明.艾绍平.ZHANG Yi.ZHENG Da-ming.AI Shao-ping BOG处理工艺在液化天然气接收站中的应用[期刊论文 ]-管道技术与设备 20141