甲烷回收系统以及回收方法
【专利摘要】本发明涉及一种甲烷回收系统以及回收方法，所述系统包括接收甲烷气的换热装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道的入口与气液分离装置的出气口相连，第一通道的出口与压缩装置的入口相连，第二通道的入口与所述压缩装置的出口相连，第二通道的出口通过节流稳压装置与所述气液分离装置的入口相连，所述气液分离装置的出液口与储液罐的入口之间设有切断阀，所述储液罐上设有增压口，所述增压口通过增压阀与所述换热装置的第二通道出口相连，所述切断阀和增压阀控制所述储液罐的排液。本发明制液系统与排液系统分开运行，同时通过控制手段实现了工艺的安全和回收效率。
【专利说明】
甲烷回收系统以及回收方法
技术领域
[0001]本发明涉及气体回收再利用的技术领域，尤其是指应用在液化天然气(LNG)存储和运输过程中蒸发气体(BOG)的回收。
【背景技术】
[0002]液化天然气(LNG)主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的能源，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点温度后变成液体，通常液化天然气储存在零下161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储储罐内，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。液化天然气燃烧后对空气污染非常小，而且放出的热量大，所以液化天然气是一种比较先进的能源。
[0003]目前在LNG船舶、槽车运输过程以及LNG加注、卸载过程中，由于环境温度和低温LNG之间的巨大温差产生的热量传递，加气站系统的预冷以及其它原因，低温的LNG会不断受热产生蒸发气体(简称B0G)。虽然存储LNG的低温容器具有绝热层，但仍然无法避免外热的影响，导致产生BOG，而BOG的增加使得系统的压力上升，一旦压力超过存储罐允许的工作压力，需要启动安全保护装置释放BOG从而对存储罐减压。
[0004]现有的甲烷气体回收方式包括把气化出来的甲烷气体经与空气换热后进入城市管网或者使用压缩机把这些甲烷气体变成CNG(压力大于20MPa的甲烷气体产品)。进入城市管网方案需要LNG加注站靠近城市管网，对普通的LNG加注站并不适用;做成CNG产品市场价值较低，且储运复杂、压缩耗能较高、设备占地较大。也有利用液氮等冷源对甲烷进行冷却，重新变为低温甲烷液体回用，但是该方法需单独设置冷量产生装置，投资和运行功耗较高，流程复杂且占地较大，回收的甲烷的成本较高，且回收率低，一定程度上导致能源的浪费。另外，由于LNG加注站甲烷气体释放点较多，每个释放点的释放频率和每次释放的气量及压力受多种条件制约，因此大多采取人工控制方法，不但增加了人力成本而且工作效率低，存在安全隐患。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中回收放散甲烷时回收效率低的问题从而提供一种不但可以提高回收率，而且使制液系统与排液系统独立平稳运行的甲烷回收系统以及回收方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所述的一种甲烷回收系统，所述系统包括接收甲烷气的换热装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道的入口与气液分离装置的出气口相连，第一通道的出口与压缩装置的入口相连，第二通道的入口与所述压缩装置的出口相连，第二通道的出口通过节流稳压装置与所述气液分离装置的入口相连，所述气液分离装置的出液口与储液罐的入口相连，所述气液分离装置的出液口与储液罐的入口之间设有切断阀，所述储液罐上设有增压口，所述增压口通过增压阀与所述换热装置的第二通道出口相连，且所述切断阀和增压阀控制所述储液罐的排液。
[0007]在本发明的一个实施例中，所述换热装置的第一通道入口与所述甲烷储罐或者栗池的放散口相连。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述储液罐设有液位检测装置，所述液位检测装置控制所述切断阀的启闭以及所述增压阀的开度，且所述增压阀的开度受所述储液罐的压力和所述甲烷储罐压力的压力差控制。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述储液罐的液位达到预定范围时，关闭所述切断阀，再逐渐开启所述增压阀进行排液;所述储液罐的液位小于预定范围时，逐渐关闭所述增压阀至停止排液，再开启所述切断阀。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述储液罐的出口通过排液阀与甲烷储罐的进液口相连。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述换热装置第一通道的出口通过加热器与所述压缩装置的入口相连。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述换热装置第二通道出口通过减压装置与所述增压阀相连。
[0013]本发明还提供了一种甲烷回收方法，包括如下步骤:步骤S1:将待回收的甲烷气体进行换热升温后进入压缩处理形成高压甲烷气；步骤S2:将所述高压甲烷气进行换热降温形成高压低温甲烷气；步骤S3:对所述高压低温甲烷气进行降压处理形成降压低温甲烷气和甲烷液的混合物，对所述混合物进行分离形成甲烷气和甲烷液，其中所述甲烷气返回步骤SI进行循环处理，甲烷液流入储液罐，且通过所述步骤S2中产生的高压低温甲烷气对所述储液罐增压后排出。
[0014]在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中，甲烷液流入储液罐后，所述储液罐的液位在预定范围时，所述步骤S2中产生的高压低温甲烷气对所述储液罐增压从而使所述储液罐内的甲烷液排出;所述储液罐的液位若不在预定范围时，停止排液，继续收集甲烷液直至液位在预定范围内为止。
[0015]在本发明的一个实施例中，所述步骤SI中，对待回收的甲烷气体进行压力监测决定是否进入压缩处理步骤，若压力在设定范围内，则对换热后的甲烷气进行压缩处理，若压力不在设定范围内，则停止对换热后的甲烷气进行压缩处理。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
本发明所述的甲烷回收系统以及回收方法，利用BOG的冷能为所述压缩装置的出口气体降温，并通过压力差来输送甲烷液，使制液系统与排液系统分开运行，同时通过控制手段实现了工艺的安全和回收效率。
【附图说明】
[0016]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例一所述甲烷回收系统的示意图；
图2是本发明实施例二所述甲烷回收系统的示意图；
图3是本发明实施例三所述甲烷回收系统的示意图； 图4是本发明实施例四所述甲烷回收系统的示意图。
【具体实施方式】
[0017]实施例一:
如图1所示，本实施例提供了一种甲烷回收系统，所述系统包括接收甲烷气的换热装置11，所述换热装置11包括至少两个通道，其中第一通道的入口与气液分离装置14的出气口相连，第一通道的出口与压缩装置12的入口相连，第二通道的入口与所述压缩装置12的出口相连，第二通道的出口通过节流稳压装置13与所述气液分离装置14的入口相连，所述气液分离装置14的出液口与储液罐15的入口相连，所述气液分离装置14的出液口与储液罐15的入口之间设有切断阀16，所述储液罐15上设有增压口，所述增压口通过增压阀17与所述换热装置11的第二通道出口相连，且所述切断阀16和增压阀17控制所述储液罐15的排液。
[0018]上述是本发明所述的核心技术方案，本发明所述的甲烷回收系统包括换热装置U、压缩装置12、节流稳压装置13、气液分离装置14、储液罐15、切断阀16以及增压阀17，其中所述换热装置11包括至少两个通道，其中其中第一通道的入口用于接收甲烷气，且第一通道的入口与所述气液分离装置14的出气口相连，使所述气液分离装置14产生的甲烷气流入第一通道内，第一通道的出口与所述压缩装置12的入口相连，对所述甲烷气进行加压，第二通道的入口与所述压缩装置12的出口相连，使加压后形成的高压常温甲烷气经过第二通道后形成高压低温甲烷气，第二通道的出口通过节流稳压装置13与所述气液分离装置14的入口相连，使高压低温甲烷气经过所述节流稳压装置13的节流作用降压降温，转变为降压低温甲烷气和甲烷液的混合物，所述混合物在所述气液分离装置14内被分离为甲烷气和甲烷液;所述气液分离装置14的出液口与储液罐15的入口相连，且所述气液分离装置14的出液口与储液罐15的入口之间设有切断阀16，通过所述切断阀16的启闭控制所述甲烷液流入所述储液罐15内，从而形成制液系统，所述储液罐15的入口端或者上端设有增压口，所述增压口通过增压阀17与所述换热装置11的第二通道出口相连，使从所述换热装置11第二通道排出的高压低温甲烷气通过所述增压阀17为所述储液罐15增压形成排液系统，从而有利于通过压力差排出甲烷液，由于通过所述切断阀16和所述增压阀17就可以控制所述储液罐15的排液，因此不但使能量得到了充分的回收利用，提高回收效率，而且有利于使制液系统与排液系统独立平稳运行，节省了栗输送时产生的电耗以及栗预冷能量。
[0019]所述换热装置11的第一通道入口还与所述甲烷储罐18或者栗池的放散口相连，用于接收待回收甲烷气，从而有利于对所述换热装置11第二通道内的高压常温甲烷气进行换热降温从而形成高压低温甲烷气，由于利用了BOG的冷能为所述压缩装置12出口气体降温，因此能量得到了充分的回收利用。
[0020]所述储液罐15设有液位检测装置，所述液位检测装置控制所述切断阀16的启闭以及所述增压阀17的开度，所述增压阀17的开度受所述储液罐15的压力和所述甲烷储罐18压力的压力差控制。具体地，所述储液罐15的液位达到预定范围时，如所述储液罐15的液位达到50%—99%时，关闭所述切断阀16，停止甲烷液由所述气液分离装置14流入所述储液罐15内，再逐渐开启所述增压阀17，通过所述增压阀17调节所述储液罐15的压力，从而有利于进行排液，其中所述储液罐15的压力和所述甲烷储罐18压力的压力差维持在0.2MPa时具备排液的条件;所述储液罐15的液位小于预定范围时，如所述储液罐15的液位达到0%—49%时，逐渐关闭所述增压阀17，使所述储液罐15的压力减小，从而减少甲烷液的排出量直至停止排液，再开启所述切断阀16，使甲烷液由所述气液分离装置14流入所述储液罐15内，从而便于继续收集甲烷液待再次到达预定范围时再排出，有利于避免系统多次启动，节约能量。
[0021]所述甲烷储罐18或者栗池通过压力调节阀19与所述换热装置11第一通道入口端相连，从而便于控制新鲜来的BOG压力值。具体地，新鲜来的BOG气上设有压力监测装置，所述压力监测装置控制所述压缩装置12的启停。当新鲜来的BOG压力达到0.7MPa-l.2MPa时，联锁开启所述压缩装置12，当新鲜来的BOG压力降低到0.3MPa-0.7MPa时，联锁停止压缩装置12，具体地，当新鲜来的BOG压力达到0.8MPa时，联锁开启所述压缩装置12，当新鲜来的BOG压力降低到0.3MPa时，联锁停止所述压缩装置12。
[0022]所述换热装置11第一通道出口设有温度监测装置，所述温度监测装置自动联锁控制所述压缩装置12的启停。当所述换热装置11第一通道出口温度达到零下10°C以上时，联锁开启所述压缩装置12，当第一通道出口温度达到零下10°C--零下20°C时，联锁停止所述压缩装置12，具体地，当所述换热装置11的第一通道出口温度达到(TC时，联锁可以开启所述压缩装置12，当第一通道出口温度达到零下20°C时，联锁停止所述压缩装置。
[0023]本实施例中，所述压缩装置12的开启受新鲜来的BOG气压力以及所述换热装置11第一通道出口温度共同控制，当新鲜来的806压力达到0.710^-1.21^&且当所述换热装置11第一通道出口温度达到零下10°C以上时，联锁开启所述压缩装置12;当新鲜来的BOG压力降低到0.3MPa-0.7MPa时或第一通道出口温度达到零下10 °C—零下20 °C时或者两个条件均满足时，所述压缩装置12均自动停止。
[0024]实施例二:
实施例二是在实施例一的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷气的系统，在实施例一的系统上对从所述储液罐15排出的甲烷液进行改进，下面详细说明:
如图2所示，为了更好的控制将所述甲烷液排出，所述储液罐15的出口通过排液阀20与甲烧储罐18的进液口相连，所述储液罐15的液位达到预定范围时，关闭所述切断阀16，停止甲烷液由所述气液分离装置14流入所述储液罐15内，再开启所述排液阀20，最后逐渐开启所述增压阀17，通过所述增压阀17调节所述储液罐15的压力，从而有利于进行排液;所述储液罐15的液位小于预定范围时，逐渐关闭所述增压阀17，使所述储液罐15的压力减小，从而减少甲烷液的排出量直至停止排液，再关闭所述排液阀20，最后开启所述切断阀16，使甲烷液由所述气液分离装置14流入所述储液罐15内，从而便于继续收集甲烷液待再次到达预定范围时再排出。
[0025]实施例三:
实施例三是在实施例一或实施例二的基础上作出的改进，为了满足气体进入所述压缩装置的要求，在实施例一或实施例二的系统上对进入所述压缩装置前的气体进行改进，下面详细说明:
如图3所示，为了保证所述换热装置11第一通道的出口气体满足所述压缩装置12进口的要求，所述换热装置11第一通道的出口通过加热器21与所述压缩装置12的入口相连，通过所述加热器21对从所述换热装置11第一通道排出的甲烷气体进行加热，使气体升温，从而有利于满足所述压缩装置12对入口气体的温度要求。
[0026]实施例四: 实施例四是在实施例一、实施例二或实施例三的基础上作出的改进，为了使增压阀更容易控制排液压力差，在实施例一、实施例二或实施例三的系统上对进入所述增压阀前的气体进行改进，下面详细说明:
如图4所示，所述换热装置11第二通道出口通过减压装置22与所述增压阀17相连，通过所述减压装置22可以对所述换热装置11第二通道出口气体进行降压，从而有利于为所述储液罐15增压控制排液压力差，使所述甲烷液顺利的排出。具体地，所述减压装置22将所述换热装置11第二通道出口气体从25MPa的压力降低到1.2MPa，然后再通过所述增压阀17为所述储液罐15增压，更好的控制所述甲烷液的排出。
[0027]实施例五:
本实施例提供一种甲烷回收方法，利用实施例一、实施例二、实施例三、实施例四的任意一个所述的甲烷回收系统回收甲烷气和甲烷液，其具体包括如下步骤:
步骤S1:将待回收的甲烷气体进行换热升温后进入压缩处理形成高压甲烷气;步骤S2:将所述高压甲烷气进行换热降温形成高压低温甲烷气；步骤S3:对所述高压低温甲烷气进行降压处理形成降压低温甲烷气和甲烷液的混合物，对所述混合物进行分离形成甲烷气和甲烷液，其中所述甲烷气返回步骤SI进行循环处理，甲烷液流入储液罐15，且通过所述步骤S2中产生的高压低温甲烷气对所述储液罐15增压后排出。
[0028]本实施例所述甲烷回收方法，所述步骤SI中，将待回收的甲烷气体进行换热升温后进入压缩处理形成高压甲烷气，所述步骤S2中，将所述高压甲烷气进行换热降温形成高压低温甲烷气，由于可以利用BOG的冷能为压缩后的出口气体降温，因此能量得到了充分的回收利用；所述步骤S3中，对所述高压低温甲烷气进行降压处理形成降压低温甲烷气和甲烷液的混合物，对所述混合物进行分离形成甲烷气和甲烷液，其中所述甲烷气返回步骤SI进行循环处理，可以继续回收利用，因此有利于提高回收率；甲烷液流入储液罐15，且通过所述步骤S2中产生的高压低温甲烷气对所述储液罐15增压后排出，不但使能量得到了充分的回收利用，提高回收效率，而且有利于使制液系统与排液系统独立平稳运行，节省了栗输送时产生的电耗以及栗预冷能量。
[0029]本实施例中，所述步骤SI中，对待回收的甲烷气体进行压力监测决定是否进入压缩处理步骤，若压力在设定范围内，则对换热后的甲烷气进行压缩处理，若压力不在设定范围内，则停止对换热后的甲烷气进行压缩处理。
[0030]所述步骤S3中，甲烷液流入所述储液罐15后，所述储液罐15的液位在预定范围时，所述步骤S2中产生的高压低温甲烷气对所述储液罐15增压从而使所述储液罐15内的甲烷液顺利排出;所述储液罐15的液位若不在预定范围时，停止排液，继续收集甲烷液直至液位在预定范围内为止。
[0031]本发明所述换热装置11是换热器，所述压缩装置12是压缩机，所述节流稳压装置13是节流阀，所述气液分离装置14是气液分离罐。
[0032]综上，本发明所述的以上技术方案具有以下优点:
1.本发明所述甲烷回收系统，所述换热装置包括至少两个通道，其中其中第一通道的入口用于接收甲烷气，且第一通道的入口与所述气液分离装置的出气口相连，使所述气液分离装置产生的甲烷气流入第一通道内，第一通道的出口与所述压缩装置的入口相连，对所述甲烷气进行加压，第二通道的入口与所述压缩装置的出口相连，使加压后形成的高压常温甲烷气经过第二通道后形成高压低温甲烷气，第二通道的出口通过节流稳压装置与所述气液分离装置的入口相连，使高压低温甲烷气经过所述节流稳压装置的节流作用降压降温，转变为降压低温甲烷气和甲烷液的混合物，所述混合物在所述气液分离装置内被分离为甲烷气和甲烷液;所述气液分离装置的出液口与储液罐的入口之间设有切断阀，通所述切断阀的启闭控制所述甲烷液流入所述储液罐内，所述储液罐上设有增压口，所述增压口通过增压阀与所述换热装置的第二通道出口相连，使从所述换热装置第二通道排出的高压低温甲烷气通过所述增压阀为所述储液罐增压，从而通过压力差排出甲烷液，由于通过所述切断阀和所述增压阀可以控制所述储液罐的排液，因此不但使能量得到了充分的回收利用，提高回收效率，而且有利于使制液系统与排液系统独立平稳运行，节省了栗输送时产生的电耗以及栗预冷能量。
[0033]2.本发明所述甲烷回收方法，所述步骤S2中，将所述高压甲烷气进行换热降温形成高压低温甲烷气，由于可以利用BOG的冷能为压缩后的出口气体降温，因此能量得到了充分的回收利用；所述步骤S3中，对所述高压低温甲烷气进行降压处理形成降压低温甲烷气和甲烷液的混合物，对所述混合物进行分离形成甲烷气和甲烷液，其中所述甲烷气返回步骤SI进行循环处理，可以继续回收利用，因此有利于提高回收率；甲烷液流入储液罐，且通过所述步骤S2中产生的高压低温甲烷气对所述储液罐增压后排出，不但使能量得到了充分的回收利用，提高回收效率，而且有利于使制液系统与排液系统独立平稳运行，节省了栗输送时产生的电耗以及栗预冷能量。
[0034]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围中。
【主权项】
1.一种甲烷回收系统，所述系统包括接收甲烷气的换热装置，所述换热装置包括至少两个通道，其中第一通道的入口与气液分离装置的出气口相连，第一通道的出口与压缩装置的入口相连，第二通道的入口与所述压缩装置的出口相连，第二通道的出口通过节流稳压装置与所述气液分离装置的入口相连，所述气液分离装置的出液口与储液罐的入口相连，其特征在于:所述气液分离装置的出液口与储液罐的入口之间设有切断阀，所述储液罐上设有增压口，所述增压口通过增压阀与所述换热装置的第二通道出口相连，且所述切断阀和增压阀控制所述储液罐的排液。2.根据权利要求1所述的甲烷回收系统，其特征在于:所述换热装置的第一通道入口与所述甲烷储罐或者栗池的放散口相连。3.根据权利要求2所述的甲烷回收系统，其特征在于:所述储液罐设有液位检测装置，所述液位检测装置控制所述切断阀的启闭以及所述增压阀的开度，且所述增压阀的开度受所述储液罐的压力和所述甲烷储罐压力的压力差控制。4.根据权利要求3所述的甲烷回收系统，其特征在于:所述储液罐的液位达到预定范围时，关闭所述切断阀，再逐渐开启所述增压阀进行排液;所述储液罐的液位小于预定范围时，逐渐关闭所述增压阀至停止排液，再开启所述切断阀。5.根据权利要求1所述的甲烷回收系统，其特征在于:所述储液罐的出口通过排液阀与甲烷储罐的进液口相连。6.根据权利要求1所述的甲烷回收系统，其特征在于:所述换热装置第一通道的出口通过加热器与所述压缩装置的入口相连。7.根据权利要求1所述的甲烷回收系统，其特征在于:所述换热装置第二通道出口通过减压装置与所述增压阀相连。8.—种甲烷回收方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤S1:将待回收的甲烷气体进行换热升温后进入压缩处理形成高压甲烷气； 步骤S2:将所述高压甲烷气进行换热降温形成高压低温甲烷气； 步骤S3:对所述高压低温甲烷气进行降压处理形成降压低温甲烷气和甲烷液的混合物，对所述混合物进行分离形成甲烷气和甲烷液，其中所述甲烷气返回步骤SI进行循环处理，甲烷液流入储液罐，且通过所述步骤S2中产生的高压低温甲烷气对所述储液罐增压后排出。9.根据权利要求8所述的甲烷回收方法，其特征在于:所述步骤S3中，甲烷液流入储液罐后，所述储液罐的液位在预定范围时，所述步骤S2中产生的高压低温甲烷气对所述储液罐增压从而使所述储液罐内的甲烷液排出；所述储液罐的液位若不在预定范围时，停止排液，继续收集甲烷液直至液位在预定范围内为止。10.根据权利要求8所述的甲烷回收方法，其特征在于:所述步骤SI中，对待回收的甲烷气体进行压力监测决定是否进入压缩处理步骤，若压力在设定范围内，则对换热后的甲烷气进行压缩处理，若压力不在设定范围内，则停止对换热后的甲烷气进行压缩处理。
【文档编号】F17C5/02GK105840981SQ201610236571
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】桂谢文, 李庆堂, 焦彬端, 邓义林
【申请人】新奥科技发展有限公司