本发明涉及一种采用bog作制冷剂适用于lng运输船的bog再液化回收工艺，属于天然气液化技术领域。
背景技术
在环境问题日益严重的今天，天然气作为清洁能源，在能源利用中所占比例越来越大。lng是天然气储存、运输的一种重要的形式，由于lng温度低，在储存、运输中，外界热量的影响会产生蒸发气(boiloffgas，简称bog)。在大型lng接收站中bog一般通过再冷凝器再液化后回收，但是在接收站调试期间、小型lng运输船产生的bog往往直接排放，造成环境污染和资源浪费，回收bog对于减少环境污染和提高项目经济效益具有有利作用。
目前已有几种关于bog回收的发明专利，例如中国专利申请201310243708.5，该专利申请公开的技术方案采用氮气压缩膨胀冷却bog，使得bog再液化为lng，但是采用两级氮气膨胀，设备较多，流程较复杂；由于从储罐出来的bog未经过增压，压力为微正压，bog换热器及流程压降大，会造成流程不稳定，影响lng储罐罐内压力的正常运行，系统采用低压流程，所以工艺能耗较高。
中国专利申请201510694345.6，采用bog自身压缩膨胀液化bog的再液化系统及工艺，但是该工艺当lng储罐压力较低时，bog压力低，经过换热器板翅流道压降大，影响bog的流通可能会使得bog无法进入压缩机入口缓冲罐；其次该工艺lng节流后产生的bog直接放空，会造成冷量的浪费、bog回收率低，造成一定的环境污染问题；另外该工艺流程循环压力较低，会造成换热器中流道压力较大，系统能耗较高，同时其对bog来气压力的适应性较小，对于lng运输船等带压储存设施产生的带有一定压力的bog无法处理。
中国专利201510167535.2采用bog液化后节流制冷降温的液化工艺。此工艺从储罐出来的微正压bog需先经过节流降压，再进入换热器，节流阀和换热器压降损失过大，使得bog无法进入压缩机；该工艺采用液化(冷却至-130～150℃)后的bog节流作为制冷剂，作为制冷剂部分的bog冷却温度过低，系统能耗较高，同时采用节流阀节流降温，损失了压力能，增大了系统的能耗。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种采用bog作制冷剂适用于lng运输船的bog再液化回收工艺，该bog再液化回收工艺不仅适用于接收站lng储罐，且适用于lng运输船，采用bog压缩膨胀制冷的方式，充分利用工艺流程中的冷量回收，同时保证bog回收率，具备设备数量少，换热效率高，能耗低，装置易于成撬，占地面积小等优点。
本发明提供的一种bog再液化回收工艺，包括原料bog的液化回收步骤及制冷剂bog的膨胀制冷循环步骤：
所述原料bog的液化回收步骤如下：
原料bog经过换热器复热后，进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入所述换热器进一步冷却，输入至冷箱中经冷却降温、节流后进入气液分离罐，液相lng进入储罐储存，实现所述bog的液化回收；
所述制冷剂bog的膨胀制冷循环步骤如下：
制冷剂bog与经复热的原料bog一起进入压缩机、膨胀机压缩端压缩冷却后进入所述换热器进一步冷却，输入至冷箱中进行预冷，预冷后的制冷剂bog从冷箱中引出，进入膨胀机膨胀端，经膨胀节流降温后，返回冷箱为冷箱提供冷量；经过复热后的制冷剂bog与经复热的原料bog重复上述操作，实现所述制冷剂bog的膨胀制冷循环。
上述的再液化回收工艺中，在所述换热器中，所述原料bog与所述经压缩冷却后的bog进行热交换，所述原料bog复热的同时，所述经压缩冷却后的bog进一步冷却回收所述原料bog的冷量，降低系统能耗。
上述的再液化回收工艺中，所述原料bog和制冷剂bog在所述同一套压缩机中增压至20～35bar，冷却至20℃～45℃后，进入所述膨胀机压缩端进一步压缩，回收系统能量。
上述的再液化回收工艺中，所述原料bog复热后的温度可为15～30℃。
上述的再液化回收工艺中，所述bog进入压缩机的压力可为1.01～3.5bar；在所述压缩机中经2～3级压缩至20～35bar，然后经冷却器冷却至30～40℃；在所述膨胀机压缩端压缩至35～55bar，然后经冷却器冷却至30～40℃；在所述换热器中进一步冷却至10～20℃。
上述的再液化回收工艺中，所述原料bog和所述制冷剂bog进入冷箱中的同一流道进行预冷；预冷后的制冷剂bog从冷箱引出，进入所述膨胀机膨胀端，经膨胀节流降温后，返回冷箱提供冷箱；预冷后的原料bog在所述冷箱中进一步液化为lng。
上述的再液化回收工艺中，所述预冷的温度可为-25～-75℃；所述膨胀节流降温后的温度可为-150～-165℃。
上述的再液化回收工艺中，液化的lng后经过j-t阀节流后进入所述气液分离罐，分离后的气相bog返回冷箱复热并回收冷量，降低系统能耗，液相lng返回储罐储存。
上述的再液化回收工艺中，所述冷却降温后的温度可为-140～-160℃；所述节流的压力可为1.5～4bar。
上述的再液化回收工艺中，所述的气相bog经过冷箱复热并回收冷量后，经过组分在线分析仪检测，气相bog中氮气含量高于设定值时通过放空管线排放(设定值根据储罐中lng组分及实际操作情况确定)；气相bog中氮气含量低于设定值时，气相bog返回压缩机入口吸入罐，回收全部bog，减少bog排放浪费。
本发明具有如下有益效果：
本发明液化回收工艺中，原料bog和制冷剂bog经过一套bog压缩机压缩、冷却，bog压缩机可采用常温压缩机；由于制冷剂采用bog，系统无需增加制冷剂储配系统，与传统氮膨胀制冷循环和甲烷膨胀制冷循环相比，减少一套制冷剂压缩冷却循环系统。
lng产品节流阀采用温度和流量的串级控制，实现了目标装置冷热负荷匹配，装置平稳运行。lng节流后产生的bog经气液分离后返回冷箱回收冷量，然后返回bog压缩机入口，可以实现bog100％回收。bog通过膨胀机驱动膨胀压缩机压缩端，回收部分能量，实现系统能量的充分利用；bog压缩采用变频电机驱动，装置运行范围广。本发明液化工艺循环具有快速启停，操作方便的优点，设备数量少，易于成撬，特别适用于5000～30000m3lng运输船的bog回收。
附图说明
图1为本发明bog再液化回收工艺的流程示意图，其中cb-1为冷箱，c1-1、c1-2、c1-3为1～3级冷剂氮气压缩机，te-1为膨胀压缩机，v-1～v-5为缓冲罐，v-6为lng气液分离器，e-1～e-4为冷却器，e-5为经济换热器，vlv-1为j-t阀。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、bog的再液化回收
按照图1所示流程示意图，某6000m3lng运输船储舱产生的bog(由体积分数为97～100％的甲烷和体积分数为0～3％的氮气组成)进行再液化回收，采用的制冷剂为bog(主要成分为甲烷)，具体步骤如下：
(1)bog压缩：原料bog进入经济换热器e-5中复热至20℃，压力为1.05bara，然后依次进入压缩机入口缓冲罐v-1、第1级冷剂氮气压缩机c1-1、冷却器e-1、缓冲罐v-2、第2级冷剂氮气压缩机c1-2、冷却器e-2、缓冲罐v-3、第3级冷剂氮气压缩机c1-3中经3级压缩至31bar并进入冷却器e-3，冷却至40℃，然后依次进入缓冲罐v-4、膨胀压缩机te-1的压缩端压缩至51.5bar并进入冷却器e-4冷却至40℃，然后依次进入缓冲罐v-5和经济换热器e-5中，在经济换热器e-5中与低温的原料bog进行热交换，原料bog在复热的同时，经热交换的bog进一步冷却至10.5℃回收原料bog的冷量，降低系统能耗。
(2)膨胀制冷循环和液化回收：上述冷却至10.5℃的bog进入冷箱cb-1中的同一流道中预冷却至-26℃，然后分成两股：
一股进入膨胀机te-1的膨胀端膨胀至1.5bar，温度降低至-153.3℃，然后返回冷箱cb-1中作为制冷剂为冷箱cb-1提供冷量，在完成制冷复热至7.4℃后，返回第一级压缩机入口缓冲罐v-1与经过复热的原料bog汇合，一起进入压缩机入口缓冲罐v-1中，如此循环；
另一股在冷箱cb-1内制冷剂bog的作用下进一步冷却降温液化为lng，温度降至-150℃后，出冷箱经过j-t阀vlv-1的进一步减压降温，节流后压力为1.5bar，温度为-152.7℃，然后进入lng气液分离器v-6，分离后的液相lng进入储罐储存；分离后的气相bog返回冷箱cb-1中复热并回收冷量，然后采用组分在线分析仪检测氮气的含量，气相bog中氮气含量高于设定值(设定值根据储罐中lng组分及实际操作情况确定)时通过放空管线排放；气相bog中氮气含量低于设定值时，气相bog返回压缩机入口吸入罐，回收全部bog，减少bog排放浪费。