本發(fā)明涉及節(jié)能，具體涉及一種利用bog低溫冷能循環(huán)冷凝回收油氣和bog的處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、輕質(zhì)油品在生產(chǎn)、運輸和使用過程中排放的高濃度烴類混合氣，簡稱油氣，是城市大氣環(huán)境中vocs的主要來源。油氣排放對城市上空臭氧生成的貢獻率不容忽視。城市中油氣排放的主要源頭之一是城市加油站，由于絕大多數(shù)城市加油站位于城鎮(zhèn)交通要道等人群相對集中的地方，加之油氣自身也具有一定的毒性和較強的易燃易爆特性，其油氣排放對城市社會和環(huán)境造成較大的潛在危險性。為此，加油站需要對油氣進行末端回收處理，其中油氣與空氣分離回收常用的方法是冷凝法或冷凝-吸附集成法。冷凝-吸附集成法油氣回收方法是以冷凝法作為集成工藝的前端方法，分離大部分油氣和空氣，再以吸附法作為集成技術(shù)的后端處理法，用于尾氣處理。當混合氣進入冷凝-吸附集成法回收裝置時，先通過冷凝工藝段制冷裝置產(chǎn)生的低溫將油氣-空氣混合氣的溫度降低至-50～80℃，使大部分較重的油氣組分凝成液態(tài)而被分離出來，然后使經(jīng)冷凝器排出的未液化氣體進入吸附工藝段，利用混合氣中各組分與吸附劑之間結(jié)合力強弱的差別，使混合氣體中難吸附的空氣組分與易吸附的油氣組分進一步分離，使尾氣排放濃度控制在較低的指標內(nèi)。相比單種冷凝法，該種集成法需額外增加較大規(guī)模吸附運行系統(tǒng)，使得處理設(shè)備增多，回收工藝系統(tǒng)復(fù)雜，同時也帶來吸附段吸附過程熱效應(yīng)高、解吸溫度高、解吸再生難徹底、吸附劑后續(xù)處理費用增加，以及存在潛在安全隱患等一系列問題。單純冷凝法可直接回收油品，工藝相對簡單，受外界溫度、壓力影響小。但單純冷凝法的應(yīng)用實例表明，需要將冷凝溫度降低到很低的水平才可以使尾氣排放達到國家排放標準。通常情況下對應(yīng)的制冷系統(tǒng)多采用多級機械制冷系統(tǒng)，導(dǎo)致制冷工藝系統(tǒng)復(fù)雜，投資及運營成本比較高。

2、此外，在我國lng消費量日益增長的背景下，眾多加油站由于其自身的地理覆蓋優(yōu)勢而被加建lng加氣站部分或與lng加氣站合建而新建，成為lng油氣合建站。在lng油氣合建站中，需要處理的氣體排放除了加油站部分存在的油氣排放，還有在加建的lng加氣站部分還存在儲存以及裝卸lng過程中，因受環(huán)境漏熱、裝卸設(shè)備運行生成熱、裝卸時儲存壓力變化等作用而產(chǎn)生的bog氣體排放?，F(xiàn)有的bog氣體排放的主要處理方法一是通過加熱器將低溫bog氣體加熱至常溫后進行處理，處理方法有站內(nèi)儲存、大氣排放或再加壓送入燃氣管道等。這一類方法的特點在于處理工藝簡單，但造成bog低溫冷能的浪費，若最后再將bog排空處理，則進一步浪費燃料能源，還會帶來環(huán)境污染和環(huán)境安全等問題。二是通過過冷lng或低溫氮氣直接將低溫bog重新液化后回收，但這種方法通常需要利用低溫壓縮機壓縮低溫bog或低溫氮氣，設(shè)備投資和運行費用劇增。三是通過消耗液氮液化回收bog氣體，但造成液氮及其冷能的持續(xù)性損耗，長期運營經(jīng)濟性不佳。

3、中國發(fā)明專利cn106402644a公開了一種lng油氣合建站bog、油氣聯(lián)合回收系統(tǒng)，該專利雖提出了一種在lng油氣合建站利用bog冷能聯(lián)合回收油氣、bog的回收系統(tǒng)，一定程度上實現(xiàn)了bog冷能的巧妙回收利用與聯(lián)合回收成本的降低和效益的提升，但在油氣、bog聯(lián)合回收中未能充分利用混合氣冷凝分離后bog轉(zhuǎn)移至油氣和凈化氣中的冷能，使得bog冷能的回收利用率仍較低，聯(lián)合回收效益還有待進一步提高。

4、鑒于以上現(xiàn)狀，針對lng油氣合建站，本發(fā)明提出了一種充分利用所排放bog的低溫優(yōu)質(zhì)冷能，結(jié)合常溫壓縮和常溫冷卻高效聯(lián)合回收油氣、bog的方法及裝置，該裝置及方法對經(jīng)濟有效解決lng油氣合建站油氣、bog放空帶來的嚴重環(huán)境污染、環(huán)境安全和資源浪費問題具有重要的意義，必然會在不久的將來體現(xiàn)出更好的社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟效益。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題是：lng油氣合建站內(nèi)bog和油氣的排空處理，會帶來嚴重的環(huán)境污染、環(huán)境安全和資源浪費問題。針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用bog低溫冷能循環(huán)冷凝回收油氣和bog的處理系統(tǒng)，其包括油氣冷凝分離系統(tǒng)和bog冷能循環(huán)利用回收系統(tǒng)，所述油氣冷凝分離系統(tǒng)中揮發(fā)形成的混合氣(油氣與空氣)借助bog冷能循環(huán)利用回收系統(tǒng)中bog的低溫冷能逐步冷凝后實現(xiàn)混合氣中重組分和輕組分的分離，分離后的輕組分排空，分離后的重組分被回收至汽油儲油罐。

2、優(yōu)選地，bog冷能循環(huán)利用回收系統(tǒng)包括bog冷能循環(huán)利用系統(tǒng)和lng低溫液體循環(huán)回收系統(tǒng)，bog冷能循環(huán)利用系統(tǒng)是將lng儲罐產(chǎn)生的bog通過超壓釋放的方式從lng儲罐頂部的氣相出口經(jīng)流量調(diào)節(jié)后依次進入到bog三級換熱器、油氣二級冷凝器、油氣初級冷凝器的冷流體流道內(nèi)釋放冷量，之后再依次經(jīng)天然氣壓縮機壓縮、bog水冷器降溫至不超過30℃后，依次進入bog初級換熱器、bog二級換熱器、bog三級換熱器的熱流體流道內(nèi)進行換熱后，進入bog四級換熱器的熱流體流道內(nèi)換熱冷凝液化至溫度不高于-160.9℃后，進入bog節(jié)流膨脹閥節(jié)流降壓至0.6mpa，之后進入bog平衡罐內(nèi)進行氣液分離，分離氣體進入lng儲罐內(nèi)，分離液體通過lng低溫液體循環(huán)回收系統(tǒng)中的輸出管道進入lng低溫液體循環(huán)回收系統(tǒng)。

3、優(yōu)選地，lng儲罐頂部的氣相出口與bog三級換熱器之間依次設(shè)置有第二控制閥、第一單向閥和bog流量計。

4、優(yōu)選地，lng低溫液體循環(huán)回收系統(tǒng)是將lng儲罐內(nèi)的lng經(jīng)輸出管道進入lnc低溫泵，然后經(jīng)lnc低溫泵泵入bog四級換熱器的冷流體流道，最后經(jīng)回輸管道回流至lng儲罐內(nèi)。

5、優(yōu)選地，油氣冷凝分離系統(tǒng)是油氣緩沖罐內(nèi)的混合氣(油氣與空氣形成的混合氣)從油氣緩沖罐頂部的氣相出口流出，之后依次經(jīng)流量調(diào)節(jié)、油氣壓縮機壓縮后，進入油氣水冷器內(nèi)冷卻至溫度不超過30℃后，進入油氣初級冷凝器的熱流體流道內(nèi)進行換熱降溫，之后進入油氣初級分離器內(nèi)進行氣液分離，分離后的氣相從油氣初級冷凝器的頂部進入到油氣二級冷凝器的熱流體流道內(nèi)進行換熱降溫，之后進入油氣二級分離器內(nèi)進行氣液分離，分離后的氣相經(jīng)節(jié)流膨脹降溫至-99.3℃以下時，依次進入bog二級換熱器、bog初級換熱器的第二冷流體流道內(nèi)進行換熱后進行排空，油氣二級分離器內(nèi)分離后的氣相經(jīng)節(jié)流膨脹降溫后的壓力是0.15-0.16mpa。

6、優(yōu)選地，油氣緩沖罐頂部的氣相出口與油氣壓縮機之間依次設(shè)置有第一控制閥、油氣調(diào)節(jié)閥和油氣流量計。

7、優(yōu)選地，第一控制閥、第二控制閥的開關(guān)受所述壓力檢測裝置的信號控制，當lng儲罐的氣相出口壓力達到0.6-0.8mpa時，第一控制閥、第二控制閥受壓力檢測裝置的信號控制同時打開。

8、優(yōu)選地，油氣調(diào)節(jié)閥的開度受所述bog流量計和油氣流量計的信號聯(lián)合控制以實現(xiàn)混合氣流量與bog流量匹配。

9、優(yōu)選地，油氣初級分離器分離得到的液相經(jīng)節(jié)流膨脹降溫至不超過0.3℃后，bog初級換熱器的第一冷流體流道內(nèi)換熱后，進入油氣凝液分離器內(nèi)進行氣液分離，分離后的氣相經(jīng)管道進入油氣緩沖罐內(nèi)，分離后的液相經(jīng)油氣凝液分離器的底部進入汽油儲油罐內(nèi)。

10、優(yōu)選地，油氣二級分離器分離得到的液相經(jīng)節(jié)流膨脹降溫至低于-95.4℃后，依次進入bog二級換熱器、bog初級換熱器內(nèi)進行換熱，之后進入油氣凝液分離器內(nèi)進行油氣分離，分離后的氣相經(jīng)管道進入油氣緩沖罐內(nèi)，分離后的液相經(jīng)油氣凝液分離器的底部進入汽油儲油罐內(nèi)，油氣二級分離器分離得到的液相經(jīng)節(jié)流膨脹降溫后的壓力是0.15-0.16mpa。

11、優(yōu)選地，油氣冷凝分離系統(tǒng)中揮發(fā)形成的油氣與bog冷能循環(huán)利用回收系統(tǒng)中bog的質(zhì)量流量比是5:7-3:4。

12、優(yōu)選地，油氣冷凝分離系統(tǒng)中揮發(fā)形成的油氣與bog冷能循環(huán)利用回收系統(tǒng)中bog的最佳質(zhì)量流量比是5:7。

13、本發(fā)明具有如下有益效果：

14、(1)本發(fā)明在常溫壓縮和常溫水冷基礎(chǔ)上，僅利用lng儲罐排出的bog的低溫冷量冷凝回收合建站加油部分運行過程中所排放的油氣，使冷凝后的排放氣達到國家環(huán)保排放要求，油氣回收率達到99％及以上，因此本發(fā)明中，油氣回收既無需設(shè)置尾氣吸附環(huán)節(jié)，也無需額外設(shè)置制冷系統(tǒng)，大大降低了油氣回收的安全隱患和運營投資成本，同時在油氣降溫冷凝回收過程中，低溫的bog被加熱至常溫經(jīng)常溫壓縮后再降溫冷凝回收，在bog降溫冷凝回收過程中充分回收之前用于油氣回收而傳遞到混合氣中的冷量，使得bog冷能得以充分利用，因此本發(fā)明中，bog回收也無需額外設(shè)置制冷系統(tǒng)，所用設(shè)備均為普通的壓縮和換熱設(shè)備，國內(nèi)市場上均較為常見，使得整個工藝設(shè)備投入和后續(xù)運行能耗、維護成本都大大降低。因此，本發(fā)明充分利用了lng合建站bog的冷量來聯(lián)合回收油氣、bog，大大降低了bog、油氣回收的資金投入、運行能耗和維護成本，提高了回收工藝的安全穩(wěn)定性，實現(xiàn)了bog、油氣的低價、節(jié)能、安全的聯(lián)合回收，具有良好的工業(yè)推廣和市場應(yīng)用前景；

15、(2)油氣二級分離器氣、液相出口以及油氣初級分離器液相出口分別設(shè)置有節(jié)流膨脹閥將出口流體壓力分別降至不低于0.15mpa、0.15mpa和0.14mpa，從而充分利用出口流體的剩余壓能制冷，增加后續(xù)冷能回收環(huán)節(jié)的冷能回收量，使得整個處理系統(tǒng)內(nèi)能量得以充分循環(huán)利用，能量利用率充分優(yōu)化；

16、(3)bog流量計、油氣流量計分別用于計量lng儲罐流出的bog和油氣緩沖罐流出的混合氣的流量，系統(tǒng)將bog流量與混合氣流量比值設(shè)置處于5:7～3:4之間，當流量比不在這一范圍時，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)油氣調(diào)節(jié)閥開度消除流量比偏差，這樣的設(shè)置可保證混合氣尾氣中的油氣濃度低于排放標準，同時能充分回收利用bog冷能，減少液化冷凝bog所需過冷加壓lng的用量。