LNG接收站BOG处理工艺的研究

李贺

摘  要：以唐山LNG接收站为例，描述了站内BOG处理的基本工艺流程，并对各项工艺进行了分析和对比，得出不同工艺各自的优势与不足，对各工艺适宜的工况做出了阐述。

关键词：BOG处理;LNG接收站

前言：

BOG指LNG吸收外界热量后蒸发产生的气体，主要为甲烷。储罐、管线与环境换热，设备运行内热等都会导致BOG的产生。以唐山LNG接收站为例，站内建设有5台BOG压缩机，1台增压压缩机，1台再冷凝器用于处理BOG。站内BOG产生速度约为20t/h，需要处理的BOG量达480t/天，达到每小时约7万元的经济当量（天然气价格以2.5元/Nm3计）。考虑到巨大的经济效益和环境效益，完善的BOG处理系统是十分必要的。

一、LNG接收站常见的BOG处理方式

接收站BOG的处理工艺包括直接压缩工艺、再冷凝工艺、排放至火炬和排放至大气。前两种通过站内设备的处理，实现了BOG的回收利用，是一般外输工况下最普遍的处理方法;后两种是零外输或紧急工况下的处理方案。

（一）、直接压缩工艺

直接压缩工艺是接收站内BOG的主要处理工艺之一。首先BOG进入压缩机进行初次压缩，压缩后的气体通过增压机再次加压，达到外输的压力标准后与外输管线中的NG汇合输送至下游站点，从而达到处理BOG的目的。

（二）、再冷凝工艺

再冷凝工艺是站内另一重要的BOG处理工艺。将加压后的BOG与过冷的LNG混合液化，通过高压泵加压，再通过气化器气化外输。主要涉及BOG压缩机、再冷凝器以及下游气化外输设备。

BOG经压缩机加压后在再冷凝器内与低压输出总管引流到再冷凝器的LNG混合，将BOG液化为LNG。再冷凝器内设有低温不锈钢的超级拉西环填料，用以使BOG与LNG充分混合。进入再冷凝器LNG的质量流量会根据BOG的流量不断变化，通过保证二者之比，使再冷凝器的液位在填料层处保持稳定。

（三）、排放至火炬

将BOG通过火炬总管排放至火炬点燃。火炬上设有长明灯，以保证火炬有即排即用的能力。排放火炬处理BOG是接收站BOG处理工艺的补充，主要在零外输等特殊工况以及储罐压力过高时BOG处理，以防压力过高损坏设备。由于燃烧BOG的经济成本过高，并且有悖于绿色低碳的发展观念，一般情况下仅作特殊工况的处理方案。

（四）、排放至大气

排放至大气属于紧急情况下的BOG处理方案。接收站设有高点排放设施，当储罐压力超过设定值时，储罐顶部的PSV阀起跳，将过多BOG气体排放至安全处大气中。排放至大气是用于保护储罐等设备的工艺设计。

二、BOG处理工艺的分析

（一）工艺流程

正常工况下直接压缩工艺和再冷凝工艺是接收站BOG处理的主要方式。直接压缩工艺和再冷凝工艺在流程上区别主要在经BOG压缩机处理后BOG的去向。直接压缩工艺原理比较简单，对BOG经两次加压后直接外输;再冷凝工艺需对初次加压的BOG进行液化，通过高压泵加压，再通过气化器气化后外输。

（二）设备和稳定性

相比再冷凝工艺，直接压缩工艺的核心设备增压机需要将BOG压缩到较高的压力，设备功耗比较高，并且机体振动较大，对出口管线的稳定性提出了一定的要求;另外，设备运行时会产生较多的热量，需要各种冷却系统降温，设备结构复杂。相比之下，再冷凝工艺的核心设备再冷凝器则较为节能，并且易于维护。除此之外，再冷凝器位于高压泵组的上游，其本质为压力容器，可在高压泵的入口起到缓冲罐的作用，从而使高压泵的运行更加稳定。

（三）工艺处理能力

单独使用直接压缩工艺和再冷凝工艺中的一种就能满足接收站BOG最大处理量的要求。再冷凝器的最大处理能力优于增压机。但再冷凝器下游建有多台高压泵，高压泵管线保冷产生的BOG还需进行再处理，这导致了处理能力的浪费。

（四）外输量的限制

考虑到再冷凝工艺需要用LNG冷凝BOG，为了充分冷凝，二者需要达到一定流量比。即投用再冷凝器对最小外输量有要求;而直接压缩工艺则能够达到低外输量情况的需求。

（五）冷能利用的影响

通常为了更好的利用LNG的冷能，在LNG接收站旁会建有空气分离、冷冻仓库、深冷粉碎等依附LNG的配套厂区。例如唐山LNG接收站旁的空气分离厂，需要利用LNG的低温分离液化的空气。

在再冷凝器中冷凝BOG后输出的LNG温度已有所升高，使得输出到空分厂的LNG对空分效率产生影響，这是用再冷凝工艺处理BOG的限制条件。直接压缩工艺则不受冷能利用的影响。

三、BOG处理工艺的选择

接收站外输量较高时，一方面足以保证再冷凝器处理BOG的LNG用量，另一方面，此时运行了较多的高压泵，再冷凝器作为高压泵入口缓冲罐，可以保证高压泵的平稳运行;另外，此期间LNG流量较大，冷凝BOG对输送到冷能利用工厂的LNG温度影响较小，此时使用再冷凝工艺处理BOG比较合适。

外输量较低时，由于再冷凝器的流量限制，且投用再冷凝器对冷能利用的影响很大，因此冷能利用投用时或处于小外输量时采用直接压缩工艺。

前两种方案是接收站日常气化外输的正常工况下的处理工艺，当接收站处于零外输工况时，只能尽量使储罐维持在较高的压力，并将无法利用的BOG排向火炬燃烧处理，以维护设备和管线的安全;当储罐压力超过罐顶安全阀设定值时，PSV会起跳，直接将BOG排向大气，以强行降压保护储罐，这些是非正常工况下的BOG处理工艺。

四、总结

LNG接收站BOG处理主要包括直接压缩工艺、再冷凝工艺、排放至火炬和排放至大气。直接压缩工艺原理简单，可在外输量低时使用，对冷能利用没有影响，但功耗较高，存在一定的维护成本;再冷凝工艺节能，有较高的处理效率，且再冷凝器可以起到缓冲罐作用，但该工艺有最小外输量的限制，再冷凝器出口的LNG温度升高也会影响到冷能利用的效率;另外两种方案作为BOG处理系统的补充，解决紧急工况BOG的问题。四种处理工艺优势互补，组成了完善的BOG处理系统，是接收站安全平稳运行的保障。

参考文献：

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