一种利用LNG冷能进行低温吸附储存BOG的装置及方法与流程

本发明涉及一种利用lng冷能进行低温吸附储存bog的装置及方法，属于液化天然气。

背景技术：

1、液化天然气(lng)作为天然气主要储运和调峰方式之一，近年来在我国能源体系中的占比稳步提升，为稳定我国能源资源发挥了重要作用。2023年上半年，我国lng进口量达到3386万吨，成为全球最大lng进口国。受制于lng的低温特性(储存温度约-160℃)，lng在储运过程中不可避免会受热产生蒸发气(bog，主要组成为甲烷与氮气)，蒸发气的产生对lng的安全储运造成不利影响。目前，常规的直接加压外输和冷凝回收处理bog的技术，普遍存在着能耗高、操作压力高、适用场景有限等问题。

2、吸附储气技术是一种利用多孔材料吸附气体分子进行气体储存的技术，储气条件温和，尤其适合于天然气的小规模处理，是解决bog处理问题的一个较好途径。然而，常规吸附储气技术主要关注气体在环境条件下的吸附储存和应用，环境温度下气体在多孔材料的吸附焓高且过程放热使得热平衡后吸附量低，导致常规吸附储气量往往无法达到工业应用的要求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供了一种利用lng冷能进行低温吸附储存bog的装置及方法，实现低温下气体的高效率、低能耗的储存。

2、本发明实施例采用的技术方案是：一种利用lng冷能进行低温吸附储存bog的装置，包括：

3、bog预处理单元，用于对bog进行压缩并对压缩后的bog进行预冷；

4、bog低温吸附储存单元，包括多个bog吸附罐，多个所述bog吸附罐分别具有吸附状态和脱附状态，多个所述bog吸附罐分别与所述bog预处理单元连接，用于在处于吸附状态时接收所述bog预处理单元预处理后的bog；

5、lng提供单元，分别与多个所述bog吸附罐连接，并能够用于分别为多个所述bog吸附罐提供降温用的lng，以使bog吸附储存在所述bog吸附罐内；

6、空气提供单元，分别与多个所述bog吸附罐连接，并能够用于分别为多个所述bog吸附罐提供复温用空气，以使吸附储存在所述bog吸附罐内的bog气化脱附；

7、吸脱附控制单元，用于根据所述bog吸附罐的状态，选择性地控制所述lng提供单元和所述空气提供单元为多个所述bog吸附罐提供lng或空气，以使多个所述bog吸附罐能够分别在吸附状态和脱附状态之间进行切换。

8、可选实施例中，所述bog低温吸附储存单元还包括bog输入管线和bog输出管线；所述bog输入管线的一端与所述bog预处理单元连接，另一端分别与多个所述bog吸附罐的入口连接，以使由所述bog预处理单元预处理后的bog能够分别进入处于吸附状态的所述bog吸附罐内进行吸附及储存；所述bog输出管线分别与多个所述bog吸附罐的出口连接，以用于使处于脱附状态的所述bog吸附罐脱附出的bog输出。

9、可选实施例中，所述lng提供单元包括lng供给管线和lng排出管线，所述lng供给管线分别与多个所述bog吸附罐连接，用于为处于吸附状态的所述bog吸附罐提供lng，以使所述bog吸附罐吸收lng的冷能；所述lng排出管线分别与多个所述bog吸附罐连接，用于将与所述bog吸附罐换热释放冷能的lng输出；和/或

10、所述空气提供单元包括空气供给管线、空气排出管线和空压鼓风机，所述空压鼓风机设于所述空气供给管线上，所述空气供给管线分别与多个所述bog吸附罐连接，用于为处于脱附状态的所述bog吸附罐提供复温用空气；所述空气排出管线分别与多个所述bog吸附罐连接，用于将为所述bog吸附罐复温后的空气输出。

11、可选实施例中，所述bog吸附罐包括罐体、吸附剂以及换热管；所述吸附剂为由有机金属框架材料、碳材料和/或分子筛制成的颗粒材料，所述颗粒材料装填在所述罐体内，并通过丝网进行支撑固定；所述换热管至少为一根并分布于所述罐体内，所述换热管选择性地与所述lng提供单元和所述空气提供单元连接，以在所述bog吸附罐处于吸附状态时使所述lng提供单元的lng流经所述换热管，为所述bog吸附罐提供冷能以使其保持低温状态，并在所述bog吸附罐处于脱附状态时使所述空气提供单元的空气流经所述换热管，使所述bog吸附罐复温。

12、可选实施例中，所述bog预处理单元包括bog压缩机和bog预冷器，所述bog压缩机的入口连接bog输入管线连接，所述bog压缩机的出口与所述bog预冷器的热流体侧入口连接，所述bog预冷器的热流体侧出口分别与多个所述bog吸附罐的入口连接；所述lng排出管线与所述bog预冷器的冷流体侧串联，以使所述lng排出管线内的lng流经所述bog预冷器的冷流体侧，并与流经所述bog预冷器的热流体侧的bog换热，使bog预冷至低温状态。

13、可选实施例中，所述吸脱附控制单元包括控制器以及分别与所述控制器连接的多个bog流量计、多个bog入口开关阀、多个lng入口开关阀和多个lng出口开关阀；

14、多个所述bog流量计分别设于所述bog输入管线的分别与多个所述bog吸附罐一一对应连接的各个bog输入分支管线上；

15、多个所述bog入口开关阀分别设于所述bog输入管线的分别与多个所述bog吸附罐一一对应连接的各个bog输入分支管线上；

16、多个所述lng入口开关阀分别设于所述lng供给管线的分别与多个所述bog吸附罐一一对应连接的各个lng供给分支管线上；

17、多个所述lng出口开关阀分别设于所述lng排出管线的分别与多个所述bog吸附罐一一对应连接的各个lng排出分支管线上；

18、其中，所述控制器用于分别接收多个所述bog流量计的计量信号，并在所述bog流量计达到额定值时，所述控制器依次控制所述bog入口开关阀、所述lng入口开关阀和所述lng出口开关阀关闭。

19、可选实施例中，所述吸脱附控制单元还包括分别与控制器连接的多个bog出口开关阀、多个空气入口开关阀、多个空气出口开关阀、多个温度传感器和多个压力传感器；

20、多个所述bog出口开关阀分别设于所述bog输出管线的分别与多个所述bog吸附罐一一对应连接的各个bog输出分支管线上；

21、多个所述空气入口开关阀分别设于所述空气供给管线的分别与多个所述bog吸附罐一一对应连接的各个空气供给分支管线上；

22、多个所述空气出口开关阀分别设于所述空气排出管线的分别与多个所述bog吸附罐一一对应连接的各个空气排出分支管线上；

23、多个所述温度传感器分别设于多个所述bog吸附罐内，用于检测所述bog吸附罐内的温度；

24、多个所述压力传感器分别设于多个所述bog吸附罐内，用于检测所述bog吸附罐内的压力；

25、其中，所述控制器用于分别接收多个所述温度传感器检测的温度信号和多个所述压力传感器检测的压力信号，并在所述bog吸附罐内的温度恢复至室温，且所述bog吸附罐内的压力达到预设值时，所述控制器依次控制bog出口开关阀、空压鼓风机、空气入口开关阀和空气出口开关阀关闭。

26、可选实施例中，所述吸脱附控制单元还包括预冷器lng流量控制阀和预冷器bog出口温度传感器，所述预冷器lng流量控制阀设于所述lng排出管线上，所述预冷器bog出口温度传感器设于所述bog输入管线上，所述预冷器lng流量控制阀和所述预冷器bog出口温度传感器分别与所述控制器连接，所述控制器接收所述预冷器bog出口温度传感器检测的bog的温度信号，并基于接收的所述温度信号控制所述预冷器lng流量控制阀的开度。

27、本发明实施例同时提供了一种利用lng冷能进行低温吸附储存bog的方法，所述方法包括：

28、对bog进行压缩及预冷预处理；

29、利用lng冷能使经预处理后的bog低温吸附储存于bog吸附罐内；

30、利用空气对吸附储存于bog吸附罐内的bog进行复温脱附，并输送至管网或用户。

31、可选实施例中，所述利用lng冷能使经预处理后的bog吸附储存于bog吸附罐，包括：

32、依次开启lng入口开关阀和lng出口开关阀，将lng引入bog吸附罐的换热系统，对bog吸附罐内部的吸附剂进行预冷；

33、开启预冷器lng流量控制阀，将从bog吸附罐的换热系统出来的lng引入所述bog预处理单元的bog预冷器对bog预冷；

34、关闭bog出口开关阀，开启所述bog预处理单元的bog压缩机和bog入口开关阀，将bog依次引入bog预冷器和bog吸附罐，在所述bog吸附罐内进行bog低温吸附储存；

35、当bog流量计检测到进入所述bog吸附罐内的bog的量达到额定值时，依次关闭bog压缩机、bog入口开关阀、lng入口开关阀、lng出口开关阀和预冷器lng流量控制阀，并利用氮气吹扫系统将所述bog吸附罐的换热系统内的lng吹扫排净，完成bog的低温吸附储气过程；和/或

36、所述利用空气对吸附储存在bog吸附罐内bog进行复温脱附，包括：

37、开启bog出口开关阀，连通bog吸附罐与下游管网或用户；

38、依次开启空气入口开关阀、空气出口开关阀和空压鼓风机，将空气引入bog吸附罐的换热系统，对所述bog吸附罐进行复温，以使吸附在所述bog吸附罐内的bog脱附；

39、当bog吸附罐内的温度恢复至室温，且bog吸附罐内的压力与下游管网一致时，脱附结束，依次关闭bog出口开关阀、空压鼓风机、空气入口开关阀和空气出口开关阀，完成bog的空气复温脱附过程。

40、与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：本发明根据吸附储存天然气中低温可显著改变材料吸附焓、中和吸附过程放热的特性，利用lng冷能降低bog温度、移除气体吸附热，进行低温吸附储存bog，可大大降低低温吸附的成本，实现低温下气体的高效率、低能耗的储存。本发明可应用于lng接收站/卫星站的蒸发气(bog)处理，一方面充分利用了lng的冷能，另一方面也实现了bog的高效、低能耗储存，在lng接收站、卫星站bog处理方面，边际气田、海上油田伴生气处理方面有较大的应用潜力。

41、应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本发明。

42、本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。