本发明涉及一种船用液化烃类bog再液化系统和工艺，适用乙烷、乙烯、乙烷-乙烯混合物、乙烷-甲烷(少量)、乙烯-甲烷(少量)和乙烷-乙烯-甲烷(少量)混合物等液货。
背景技术：
乙烷是乙烯来源的重要原料，乙烯产量是作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。常压下，等重量的气体乙烷的体积是液化乙烷的体积的435倍，因此在远洋的乙烷运输中，通常将乙烷或和乙烯液化后采用低温储罐和专用的液化气船进行远途运输。液货在运输过程中由于储罐内外温差极大，外界热量渗进液货罐中会产生bog，产生的bog必须采取一定的措施进行液化，否则会危及到船的运输安全性。如果将产生的bog当作燃料或直接排空，这样的处理方式不但会增加bog的产生，而且还造成能源浪费和经济损失。为了避免这种弊端，在远洋运输液化的货物中都配有再液化设备，将航行过程中产生的bog进行再液化回收，以产生很好的经济效益。目前再液化系统再液化率不高。另外再液化设备中的压缩机都具有一个运行时间的服务间隔，考虑到运营成本，需要考虑到压缩机的运行时间和维修，因此，减少压缩机的运行时间，从而延长压缩机的服务间隔和在进坞维修的时间间隔，延长压缩机的使用寿命，减小设备的投资费用是亟待考虑的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种船用液化烃类bog再液化系统和工艺，不仅能提高液化率，缩短整个bog再液化工艺装置的运行时间，还能延长压缩机的服务间隔，减小设备的占用空间，降低初投资和运行费用，达到降低成本的效果。
实现本发明的目的一种技术方案：一种船用液化烃类bog再液化系统，包括交集于冷箱的货物bog再液化循环回路和制冷剂循环回路；其中，
所述货物bog再液化循环回路包括液货罐、回热器、缓冲罐、再液化侧一级压缩机至再液化侧三级压缩机、再液化侧海水冷却器、储罐和中间冷却器；所述液货罐的气相出口通过液货蒸发气管与所述回热器的气体进口连接，该回热器的气体出口通过管线依次与所述缓冲罐、再液化侧一级压缩机、再液化侧二级压缩机、再液化侧三级压缩机、再液化侧海水冷却器和冷箱连接；所述冷箱的循环气出口与再液化侧三级压缩机的进口连接，所述冷箱的出口连接所述储罐的进口；所述储罐的出口分成两路，一路通过第二节流阀与所述中间冷却器的壳程进口连接，另一路与中间冷却器的螺旋盘管的进口连接，该中间冷却器的气相出口与所述再液化侧二级压缩机的进口连接，该中间冷却器的螺旋盘管的出口与所述回热器的液体进口连接，该回热器的液体出口通过第三节流阀与所述液货罐的液体进口连接；
所述制冷剂循环回路包括依次串联连接在所述冷箱的制冷剂管的出口和进口之间的制冷剂侧一级压缩机、制冷剂侧二级压缩机、制冷剂侧海水冷却器和制冷剂侧节流阀。
上述的船用液化烃类bog再液化系统和工艺，其中，所述冷箱与储罐之间设置压力平衡管，压力平衡管上设有调节阀。
实现本发明的目的另一种技术方案：一种船用液化烃类bog再液化工艺，执行于上述本发明的船用液化烃类bog再液化系统；
首先，液货罐内的bog经所述回热器回热后进入所述缓冲罐，接着进入所述再液化侧一级压缩机压缩，再液化侧一级压缩机的出口气体和所述中间冷却器的气相一同进入到再液化侧二级压缩机压缩，再液化侧二级压缩机的出口气体与所述冷箱中的循环气体一同进入所述再液化侧三级压缩机，将bog压缩到冷凝压力，再液化侧三级压缩后的出口气体进入到所述再液化侧海水冷却器进行初步的预冷，使bog冷却到一定的温度，预冷后的bog进入所述冷箱，先进行初步冷凝成为饱和液体，初步液化的bog在冷箱中继续冷却有两种工艺路线：
第一种路线：初步液化的bog分成两股，其中一股直接进入到冷箱的下一段换热器内，另一股经第一节流阀的节流、减压后进入冷箱的下一段换热器，与直接进入到该下一段换热器内的流体进行换热，经节流在冷箱中被加热汽化进入再液化侧三级压缩机中进行循环；直接进入下一段换热器的流体被冷却后进入到储罐；
第二种路线:初步液化的bog直接全部进入到冷箱的下一段换热器内，在该段换热器的出口被分流成两股，其中一股经第一节流阀的节流、制冷后去冷却分流出来的另一股流体，自身被加热汽化返回到再液化侧三级压缩机中进行循环，另一股流体被冷却后直接进入到所述储罐；
从所述储罐出来的流体分成两股，其中一股经所述第二节流阀减压后进入到所述中间冷却器的壳程内，与从储罐出来直接进入到中间冷却器的螺旋盘管内的另一股流体进行换热；中间冷却器的壳程内的流体被加热后发生相变而变成饱和蒸汽进入再液化侧二级压缩机内进行循环，螺旋盘管内的流体被进一步冷却后进入回热器与液货罐产生的bog进行换热，使bog被加热至再液化侧一级压缩机入口需求的温度，被bog冷却的流体最后通过第三节流阀进行节流、降压、制冷返回到所述液货罐内。
上述的船用液化烃类bog再液化工艺，其中，所述螺旋盘管应全部沉浸在所述中间冷却器的壳体内的液位以下。
本发明的船用液化烃类bog再液化系统和工艺具有以下特点：。
1、制冷剂在bog液化中仅将bog液化为饱和液体或稍过冷饱和液体，可降低制冷剂回路中的压缩机的功率，达到降低能耗的效果；
2、货物bog再液化循环回路里包含两个循环回路，用于对预冷凝后的液化bog进一步的冷却，循环回路分两步进行分级换热冷却，从而降低了bog二级压缩机的功率；
3、液化后的bog在进行节流减压返回液货罐前对bog低温冷量的回收，充分利用在整个液化循环中不靠外加能量转换获得的较低温度，即以液货罐产生的低温bog气体对液化的bog进行热交换，避免液货罐的bog低温位流体在冷量上的浪费，这种工艺布置不但能合理利用空间布置，还能大大提高bog的液化率，缩短整个bog再液化工艺系统的运行时间，延长压缩机运行的间隔时间，达到降低运营成本的效果；
4、采用中间冷却器的气相出口在管线中与一级压缩机的出口管线进行混合，能简化工艺控制；
5、制冷剂循环回路内采用单一成分的冷剂，不存在组分配比的问题，如在运行过程中发生泄漏可及时补充，不会影响到再液化系统的正常运行。
6、本发明具有工艺简单、易于控制、设备的一次投入费用和操作费用低等优点。
附图说明
图1是本发明的船用液化烃类bog再液化系统的原理图；
图2a是本发明的船用液化烃类bog再液化系统中的一种冷箱的原理图；
图2b是本发明的船用液化烃类bog再液化系统中的另一种冷箱的原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图2b，本发明的船用液化烃类bog再液化系统，尤其适用的液货为：乙烷、乙烯、乙烷-乙烯混合物、乙烷-甲烷(少量)、乙烯-甲烷(少量)、乙烷-乙烯-甲烷(少量)混合物等。
本发明的船用液化烃类bog再液化的实现系统，包括交集于冷箱l2的货物bog再液化循环回路和制冷剂循环回路，其中：
货物bog再液化循环回路包括液货罐ak、回热器l1、缓冲罐d1、再液化侧一级压缩机至三级压缩机1c、2c、3c、再液化侧海水冷却器e1、储罐d2和中间冷却器d3；其中：液货罐ak通过液货蒸发气管与回热器l1的气体进口连接，该回热器l1的气体出口通过管线1～8依次与缓冲罐d1、再液化侧一级压缩机1c、再液化侧二级压缩机2c、再液化侧三级压缩机3c、再液化侧海水冷却器e1和冷箱l2连接；冷箱l2的循环气出口13与再液化侧三级压缩机3c的进口连接；冷箱l2的出口9通过管线12连接储罐d2的进口；储罐d2的出口14分成两路管线15和16，一路管线16通过第二节流阀v2与中间冷却器d3的壳程进口连接，另一路管线15与中间冷却器d3的螺旋盘管的进口连接，中间冷却器d3的气相出口18与再液化侧二级压缩机2c的进口连接，中间冷却器d3的螺旋盘管出口19与回热器l1的液体进口连接，回热器l1的液体出口20与第三节流阀v3的进口连接，第三节流阀v3的出口通过回灌液化管rl与液货罐ak的液体进口连接；
冷箱l2与储罐d2之间还设置压力平衡管p1，压力平衡管p1上设有一调节阀v5，用于调节平衡冷箱l2和储罐d2内的压力，以保证冷箱l2中的液体顺利流入储罐d2；
制冷剂循环回路通过冷剂管线21～25依次串联连接在冷箱l2的制冷剂管的出口和进口之间的制冷剂侧一级压缩机4c、制冷剂侧二级压缩机5c、制冷剂侧海水冷却器e2和制冷剂侧节流阀v4。冷剂通过制冷剂侧一级压缩机4c和制冷剂侧二级压缩机5c将气态冷剂压缩至冷凝压力，然后通过制冷剂侧海水冷却器e2进行冷却液化，再通过制冷剂侧节流阀v4进行节流制冷返回到冷箱l2中将bog进行初步的液化。
本发明的船用液化烃类bog再液化工艺，执行于上述本发明的船用液化烃类bog再液化系统，本实施例以液化乙烷为例进行说明。
刚启动液化步骤时，由于整个液化系统还没有完成整体循环，所以在刚启动液化系统时从液货罐ak的气相出口出来的乙烷气体(eg)在回热器l1中不经过换热进入到缓冲罐d1中，接着进入再液化侧一级压缩机1c进行压缩，再液化侧一级压缩机1c的出口气体与中间冷却器d3的气相出口的气体一起进入再液化侧二级压缩机2c进行压缩，再液化侧二级压缩机2c的出口气体与冷箱l2中的循环气体一起进入再液化侧三级压缩机3c进行压缩，再液化侧三级压缩机3c将eg压缩到冷凝压力后，进入再液化侧海水冷却器e1进行初步预冷，预冷后的乙烷温度为35℃，从再液化侧海水冷却器e1出口出来的eg进入到冷箱l2中与制冷剂循环回路先进行初步冷凝换热，实现eg的初步液化。
初步液化后的leg在冷箱l2中继续冷却有两种工艺路线，第一种路线如图2a所示：初步液化的leg分成两股，其中一股leg直接进入到冷箱l2的下一段换热器内，另一股leg经第一节流阀v1节流、减压后进入冷箱l2的下一段换热器内，用于冷却另一股leg，经节流后被加热汽化进入再液化侧三级压缩机3c进行循环；第二种路线如图2b所示:初步液化的leg全部直接进入到冷箱l2的下一段换热器中，在该段换热器的出口被分流成两股leg，其中一股leg经第一节流阀v1节流、制冷后去冷却分流出来的另一股leg，自身被加热汽化返回到再液化侧三级压缩机3c中进行循环，另一股leg被冷却后直接进入到储罐d2；冷箱l2与储罐d2之间还设有压力平衡管p1，该压力平衡管p1上设有调节阀v5，用于平衡冷箱l2和储罐d2内的压力，可以保证冷箱l2中的leg顺利流入储罐d2；储罐d2的leg出口通过管线分成两股leg流入管线15、16，其中流入管线16中的leg经第二节流阀v2减压后通过管线17进入到中间冷却器d3的壳程内与通过管线15直接进入到中间冷却器d3的螺旋盘管内的leg进行换热，该螺旋盘管应全部沉浸在中间冷却器d3壳程的液位以下，使螺旋盘管内的leg被进一步冷却，中间冷却器d3壳程内的leg被加热后发生相变的饱和蒸汽进入到再液化侧二级压缩机2c进行循环，螺旋盘管内的leg被冷却后进入回热器l1与液货罐ak出来的eg进行换热，bog被加热至再液化侧一级压缩机1c入口需求的温度，在回热器l1中leg被bog进一步冷却，最后通过第三节流阀v3进行节流、降压、制冷后通过回灌液化管rl返回到液货罐ak内。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。