本发明涉及天然气生产技术领域，尤其是一种BOG分离提纯设备及工艺。
背景技术：
LNG(液化天然气)作为一种优质能源被广泛使用，但因其受热极易汽化的特性，即使在储存绝热良好的条件下，也会不可避免地产生BOG(液化天然气闪蒸气)。为了维持储存容器内部压力恒定，需要不断地排出BOG。国内LNG工厂大多采用液化工艺，对储罐和装车站产生的BOG进行回收。
BOG中主要成分为甲烷，但同时含有大量的氮和少量的氢、氦等，为了提高甲烷的浓度，需要对BOG进行分离提纯处理。
技术实现要素：
本发明首先要解决的技术问题是提供一种充分利用能量的BOG分离提纯设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：BOG分离提纯设备，包括换热器、再沸器、精馏塔、冷凝器和分离器，所述换热器的第一热流通道的入口为BOG入口，第一热流通道的出口与所述再沸器的再沸器热流通道的入口相连；再沸器热流通道的出口与换热器的第二热流通道的入口相连，第二热流通道的出口通过第一调压装置再与精馏塔的进料口相连；精馏塔的塔底出口与再沸器冷流通道的入口相连，再沸器冷流通道的出口连接至精馏塔内；精馏塔的塔顶出口与所述冷凝器的冷凝器热流通道的入口相连，冷凝器热流通道的出口与所述分离器的进料口相连，分离器的底部出口连接至精馏塔内，分离器的顶部出口连接至换热器的第一冷流通道的入口；精馏塔的塔底出口通过第二调压装置再与冷凝器的冷凝器冷流通道的入口相连，冷凝器冷流通道的出口连接至换热器的第二冷流通道的入口。
具体地，所述第一调压装置和第二调压装置均为节流阀。
具体地，所述换热器为板翅式换热器，所述再沸器为板翅式换热器或管壳式换热器，所述精馏塔为填料塔，所述冷凝器为板翅式换热器，所述分离器为重力式气液分离器。
本发明还提供一种通过上述任意一种BOG分离提纯设备实施的BOG分离提纯工艺，包括以下步骤：
A.BOG通过BOG入口进入换热器的第一热流通道，冷却至－65～－30℃，再进入再沸器的再沸器热流通道冷却至－80～－50℃，最后返回至换热器的第二热流通道，冷却至－90～－30℃；
B.BOG从换热器的第二热流通道降压至300kPa(A)～900kPa(A)后通过精馏塔的进料口进入精馏塔的中部，在精馏塔内进行热质交换，实现轻重组分分离；其中300kPa(A)表示绝对压强为300kPa；
C.精馏塔的塔顶出口的馏出气体进入冷凝器的冷凝器热流通道，再进入分离器进行分离，分离得到的氮气进入换热器的第一冷流通道利用冷量后排出，得到氮气产品；分离器分离得到的重组分液体返回至精馏塔内；
D.精馏塔的塔底出口处的馏出液体的一部分进入再沸器的再沸器冷流通道，再返回至精馏塔内；精馏塔的塔底出口处的馏出液体的另一部分降压后顺次进入冷凝器的冷凝器冷流通道和换热器的第二冷流通道后排出，得到提纯后BOG产品。
具体地，所述步骤A中，BOG通过BOG入口进入换热器的第一热流通道，冷却至－50℃，再进入再沸器的再沸器热流通道冷却至－71.3℃，最后返回至换热器的第二热流通道，冷却至－80℃。
具体地，所述步骤B中，BOG从换热器的第二热流通道降压至780kPa(A)后通过精馏塔的进料口进入精馏塔中部，在精馏塔内进行热质交换，实现轻重组分的分离。
本发明的有益效果是：BOG分离提纯设备可充分利用BOG以及处理过程的热能和冷能，提高能量的使用效率。BOG分离提纯工艺将BOG进行分离提纯，分别制得氮气产品和提纯后的BOG产品，工艺过程充分利用能量，易于控制，制得的氮气产品纯度为80～99.99％(体积)，提纯后BOG产品中甲烷含量90～99.9％(体积)。本发明用于含氮量高于1％(体积)的BOG气体的提纯，同时氮气可作为副产品用于其他系统，适合推广运用。
附图说明
图1是本发明BOG分离提纯设备的结构示意图。
图中零部件、部位及编号：换热器1、BOG入口10、第一热流通道11、第二热流通道12、第一冷流通道13、第二冷流通道14；再沸器2、再沸器热流通道21、再沸器冷流通道22；精馏塔3、塔顶出口31、塔底出口32；冷凝器4、冷凝器热流通道41、冷凝器冷流通道42；分离器5；第一调压装置6；第二调压装置7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明BOG分离提纯设备，包括换热器1、再沸器2、精馏塔3、冷凝器4和分离器5，换热器1具有两个热流通道和两个冷流通道，换热器1的第一热流通道11的入口为BOG入口10，第一热流通道11的出口与所述再沸器2的再沸器热流通道21的入口相连。再沸器热流通道21的出口与换热器1的第二热流通道12的入口相连，第二热流通道12的出口通过第一调压装置6后再与精馏塔3的进料口相连，其中第一调压装置6为节流阀。
精馏塔3的塔顶出口31与所述冷凝器4的冷凝器热流通道41的入口相连，冷凝器热流通道41的出口与所述分离器5的进料口相连，分离器5的底部出口连接至精馏塔3内。分离器5的顶部出口连接至换热器1的第一冷流通道13的入口，第一冷流通道13的出口为产品出口，具体为氮气产品出口。
精馏塔3的塔底出口32连接三通，三通的一个支管与再沸器冷流通道22的入口相连，再沸器冷流通道22的出口连接至精馏塔3内，形成循环。三通的另一个支管通过第二调压装置7再与冷凝器4的冷凝器冷流通道42的入口相连，冷凝器冷流通道42的出口连接至换热器1的第二冷流通道14的入口。其中，第二调压装置7为节流阀，第二冷流通道14的出口为提纯后BOG产品的出口。
其中，上述换热器1为板翅式换热器，再沸器2为板翅式换热器或管壳式换热器，精馏塔3为填料塔，冷凝器4为板翅式换热器，分离器5为重力式气液分离器。
本发明BOG分离提纯工艺，通过上述BOG分离提纯设备实施，包括以下步骤：
A.BOG通过BOG入口10进入换热器1的第一热流通道11，冷却至－50℃，再进入再沸器2的再沸器热流通道21冷却至－71.3℃，最后返回至换热器1的第二热流通道12，冷却至－80℃。
B.BOG从换热器1的第二热流通道12降压至300kPa(A)～900kPa(A)后通过精馏塔3的进料口进入精馏塔3的中部，在精馏塔3内进行热质交换，实现轻重组分分离；精馏塔3的塔顶主要为氮气、氦气和氢气，精馏塔3的塔底主要成分为甲烷等烃类物质。
C.精馏塔3的塔顶出口31的馏出气体进入冷凝器4的冷凝器热流通道41，再进入分离器5进行分离，分离得到的氮气降压后进入换热器1的第一冷流通道13后排出，得到氮气产品，且充分利用其冷量。分离器5分离得到的其他气体返回至精馏塔3内。
D.精馏塔3的塔底出口32处的馏出液体的一部分进入再沸器2的再沸器冷流通道22，再返回至精馏塔3内，形成小循环。精馏塔3的塔底出口32处的馏出液体的另一部分降压后顺次进入冷凝器4的冷凝器冷流通道42和换热器1的第二冷流通道14后排出，充分利用其能量后得到提纯后BOG。