一种水合物法BOG回收装置的制作方法

本发明属于水合物应用技术领域，涉及到一种水合物法BOG回收装置。

背景技术：

随着环境问题的日益严峻，污染严重的化石能源逐渐被更为清洁的天然气所替代。尤其是在《巴黎协定》签署后，在国际的主流趋势和国家政策的主导下，天然气需求迅速发展；随着天然气开采方法的不断优化、页岩气开采的革命性进展，天然气的价格逐渐降低，价格优势使得天然气更受市场欢迎；同时天然气的储量巨大，尤其是我国天然气储量更是高于石油储量。因此，天然气的用途越来越广泛。

随着天然气用量的增多，天然气的运输储存技术也受到了人们的重视，除了管道输送以外，以LNG相关技术发展的最为成熟。在运输方面，相对于管道天然气来说，LNG更加安全、灵活，同时也是远洋运输的唯一手段。因此LNG运输也成为目前研究的热点问题。在大量LNG运输的同时，BOG的问题至今还无法避免。BOG是由低温储罐和低温槽车内的LNG蒸发产生的，日蒸发率在0.3％左右，在LNG大量运输的情况下，BOG是一笔很可观的能源。通常情况下，BOG都是通过放空阀直接排放，直接排空不仅造成了能源的浪费，更会加剧温室效应。因此如何有效回收利用BOG是目前急需解决的能源问题和环境问题。

天然气水合物的存在证明了水合物法可以有效的储存天然气，这给本发明提供了理论基础。天然气水合物的形成条件比LNG更容易达到，因此水合物法是一种较为经济的天然气储存方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种水合物法BOG回收装置，为基于水合物法BOG回收技术提供了一种可实现工业化的装置，并且可以对原料进行循环使用。

本发明的技术方案：

一种水合物法BOG回收装置，包括反应器、冷却系统、液面控制系统、冷水槽、常温水槽、进气系统和出气系统；

BOG回收与再利用在同一个反应器内进行，该反应器由耐高压不锈钢制成，置于绝热的压力壳内，压力壳与反应器之间填有制冷液，由冷却系统提供制冷；反应器下部设有进气口，进气口处设置过滤器及分散器，分散器用来分散BOG气体，过滤器防止水合物固体落入进气口导致进气系统堵塞；在反应器侧上方开有出气口，将储藏在反应器内的BOG气体分解，并且注入气体管网或储气装置；在反应器中加入四氢呋喃与十二烷基硫酸钠的混合溶液，用于促进水合物生成；

进气系统设有第一气体增压泵，气体增压泵与反应器相连，二者之间设有止回阀门；第一气体增压泵将气体压力控制在所需范围内，BOG气体经气体增压泵加压后进入反应器；

出气系统一端与反应器相连，在二者之间设有第一可控阀门；出气系统另一端根据情况连接气体管网或储气装置，收集的BOG随时释放并入管网或实现其他利用；

液面控制系统为由耐高压不锈钢制成的储水器，储水器设置在压力壳内，储水器与压力壳间填有制冷液，由冷却系统提供制冷；储水器顶部与反应器侧上方相连，使二者内部压力保持一致；储水器下方与反应器侧下方相连，二者之间设有第二可控阀门，利用连通器原理保持反应器液面在合理范围内，实现液面自动控制，保证反应器内水充足，且不会因水合物生成而堵塞入气口；

冷却系统为反应器、液面控制系统和冷水槽制冷，根据实际情况采用LNG的余冷或另外采用制冷机进行制冷；

冷水槽采用耐高压不锈钢制成，冷水槽设置在压力壳内，储水器与压力壳间填有制冷液，由冷却系统提供制冷；冷水槽顶部与反应器底部相连，连接管路中通过第三可控阀门控制是否连通；冷水槽底部与反应器侧下方相连，在管路中设有第二液体增压泵，通过控制第二液体增压泵控制是否连通；冷水槽对反应器内冷水进行回收循环利用，在节省能量的同时，分解水的记忆效应也利于水合物快速生成。

常温水槽采用耐高压不锈钢制成，常温水槽顶部与反应器底部相连，连接管路中通过第四可控阀门控制是否连通；常温水槽底部与反应器侧下方相连，在管路中设有第一液体增压泵，通过控制第一液体增压泵控制是否连通，通过常温水槽和冷水槽对反应器内进行循环换水升温来促进水合物分解，安全且耗能低，同时升温分解水合物可以实现反应器内自增压，减少了使用增压泵的能耗。

本发明的有益效果：将水合物法储存天然气气体运用到BOG气体上，能够将水合物法储存天然气广泛运用在LNG储存运输上，结构简单，BOG的收集与利用均在同一个反应器中，并且在反应器中加入THF/SDS混合溶液，能够解决天然气水合物生成速度慢，周期长的缺点。此外，设有液面控制系统，解决了反应器内水面下降导致的水合物堵塞进气口的问题；同时在装置下方分别设有冷水槽和常温水槽，冷水槽可以对反应器内的液体进行回收，循环利用，节约冷能的同时利用水合物的记忆效应可以加速水合物的生成，提高了经济性；常温水槽对反应器进行换水，改变反应器内的温度来促进反应器内水合物的分解，该方法安全且耗能低，同时水合物分解也可实现反应器内自增压，节省了增压泵的能耗。冷却系统可根据情况利用LNG的余冷，提高了能效性。

附图说明

图1是一种水合物法BOG回收装置结构框图。

图2是一种水合物法BOG回收装置结构示意图。

图中：1反应器；2压力壳；3过滤器及分散器；4储水器；

5制冷机；6-1气体增压泵；6-2第一液体增压泵；6-3第二液体增压泵；

7常温水槽；8-1第一可控阀门；8-2第二可控阀门；8-3第三可控阀门；

8-4第四可控阀门；9止回阀门；10冷水槽。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

图1所示为一种水合物法BOG回收装置结构框图工作原理框图，其工作过程为：在反应器内放置THF混合SDS溶液后，BOG气体由进气系统进入反应器内，通过分散器形成微小气泡在反应器内与水结合生成水合物漂浮在液面上。而液面控制系统为反应器内提供足够的冷水保持液面保持在适当高度。使用时通过冷水槽和常温水槽对反应器内进行换水升温，促使水合物分解产气，分解气体由出气系统排出使用。

图2所示为一种水合物法BOG回收装置示意图。

(1)反应器内工作过程为：首先在反应器内装入THF混合SDS溶液后，关闭装置所有阀门。在反应器与压力壳之间填充有制冷液，在低温高压下，水合物更容易生成。打开第二可控阀门8-2，使反应器内液面与储水器内液面平衡。打开进气口，打开止回阀门9，通过气体增压泵6-1把BOG增压到适当压力注入到反应器。增压后的BOG通过进气口上方的分散器和过滤器3向反应器溶液内呈180°以微小气泡的形式进行扩散。BOG气泡在促进剂和低温高压的作用下与水分子生成水合物，由于水合物的密度小于水的密度，水合物将飘在液面上，从而避免了水合物在入口处生成导致入口处堵塞的问题。随着BOG气体源源不断的进入到反应器中，水合物不断生成，到达预定量或需要时进行分解出气过程。

(2)分解出气过程为：关闭系统内所有阀门，关闭制冷机5，打开第三可控阀门8-3，将反应器内的冷水排入至冷水槽10内，当液面略高于分散器和过滤器3时，关闭第三可控阀门8-3，停止排出冷水；启动第一液体增压泵6-2，将常温水槽7内的常温水通过第一液体增压泵6-2进入到反应器1中，通过温度的变化促进水合物的分解，根据常温水注入到反应器中的水来控制反应器内的温度，从而控制水合物的分解，也可以通过注入到反应器内常温水的量来控制反应器内的压力，实现自增压。当反应器内压力达到所需压力时关闭第一液体增压泵6-2，打开第一可控阀门8-1，将反应器内的气体通过出气系统排入到气体管网中或其他储气系统。

(3)循环冷水过程为：等出气过程结束后，关闭所有阀门。启动第二液体增压泵6-3，将冷水槽10内的冷水通过第二液体增压泵6-3注入到反应器1中进行循环利用。打开第二可控阀门8-2，将储水罐4中的液面与反应器1中的液面进行连通。