LNG 接收站BOG 处理工艺创新与回收利用方案设计

引言

LNG 接收站是 LNG 产业链中重要的一个环节，负责 LNG 卸船、存储、气化、外输等工作。在运行时，LNG 接收站环境温度变化、LNG 卸船、储罐蒸发等都会导致 BOG 的产生。据有关数据统计，一座年处理能力为 500 万 t 的 LNG 接收站，其 BOG 产生的量约占总量的 0.15% ～ 0.3%，如果 BOG 不能得到有效处理，将出现能源浪费和增加温室气体排放的现象，这对接收站的经济效益以及环境效益都是极为不利。

传统 BOG 处理工艺主要涵盖直接燃烧、压缩外输和再液化这三种方法。直接燃烧 BOG 会导致极大的能源浪费，同时还会产生大量二氧化碳等温室气体；压缩外输工艺存在压力匹配难度大、能耗较高的弊端；再液化工艺虽能实现 BOG 的回收与利用，但需要投入庞大的设备，运行成本也居高不下，并且对系统的稳定性和灵活性要求颇高。因此，在此背景下，针对 LNG 接收站 BOG 处理工艺的创新与回收利用方案展开研究意义重大，这不仅有助于提高能源利用效率、降低运营成本，还能推动LNG 产业的可持续发展。

1 LNG 接收站 BOG 产生机理与传统处理工艺分析

1.1 BOG 产生机理

LNG 是在常温状态下将气态天然气冷却到 -162℃左右转变成液态。LNG 储存、运输过程中对温度、压力要求极高。由于海洋环境存在一定热量，储罐内 LNG 温度较高，为保持储罐内 LNG 处于最低的温度水平，会有一定比例的 LNG 被蒸发，这部分 LNG 就形成了BOG. 在 LNG 装卸作业时由于装卸货物造成的液位及管路压力变化，也有少量 LNG 挥发形成 BOG. 此外，储罐呼吸作用是指 LNG 罐体因温度的变化引起的储罐内气体压力的变化导致的罐体气体排出或者吸入都会产生一定的BOG.

1.2 传统处理工艺概述

目前，LNG 接收站常用的 BOG 处理工艺主要有以下几种。

（1）直接燃烧工艺。将 BOG 直接引入火炬系统进行燃烧处理，该工艺操作简单、可靠性高，但能源浪费严重，不符合节能减排的发展要求。

（2）压缩外输工艺。通过压缩机将 BOG 压缩至合适的压力，然后并入外输管道与天然气一同输送。然而，此工艺对压缩机性能要求较高，且需与外输管道压力匹配，否则会增加能耗。

（3）再液化工艺。利用制冷系统将 BOG 冷却液化，重新返回储罐储存。该工艺能实现 BOG 的回收利用，但设备复杂、投资大，且制冷系统运行能耗较高 。

1.3 传统工艺存在的问题

传统的 BOG 处理方法在实际运用过程中存在以下弊端：一是采用直接燃烧法处理 BOG 会极大的消耗能源和增加温室气体排放；二是采用压缩外输法处理 BOG 会出现调节压降困难、耗能大等问题，如果 BOG 产气量变化幅度过大，则导致系统无法运行稳定；三是采用再液化法来处理 BOG 的设备投资较大且制冷设备的能耗较高，同时，再液化工艺运行成本较高，这在很大程度上制约着 BOG 处理技术的发展。

2 LNG 接收站 BOG 处理工艺创新

2.1 优化 BOG 压缩流程

传统的 BOG 压缩过程一般采用单级或两级离心式压缩机，在应对 BOG 流量或组分发生变化时存在调节性能较差的问题。创新后，采用变频调速离心式压缩机加螺杆式压缩机的方式。变频调速离心式压缩机适合于处理大流量稳定的 BOG, 通过调节电机转速调整流量和压力；螺杆式压缩机适合于处理流量小，工况波动大的 BOG, 有良好的容积效率和适应性。此种方式可以保证压缩系统在任何情况下都可以运行得更加高效，节约能耗 10%-15% 。

2.2 改进冷凝与再液化技术

在冷凝与再液化部分引入混合冷剂制冷循环替代单一种类冷剂制冷。混合冷剂是不同沸点的混合物，在较宽温度范围内具有更好的制冷能力，通过改变混合冷剂的配比以及循环流程，更有效地利用各种蒸汽的焓值提高制冷量，降低能耗。同时采用高效冷凝换热器（板翅式换热器），与壳管式相比，传热系数大，单位体积内传热面更大，传热效率高，结构紧凑，可以将再液化率提高到 8%-12% 。

2.3 智能控制策略的应用

为了使 BOG 处理工艺更加顺利稳定的运行，可以采用智能控制方法，使用数据驱动型预测模型，以历史运行数据及实时监测数据作为输入，进行 BOG 产气量及组分变化的预测，并根据预测结果来自动调整压缩机的运行参数、制冷系统冷剂流量、温度等参数，实现BOG 处理工艺的动态优化控制。同时，利用先进故障诊断系统实现对装置内设备的工作情况进行实时监测，对潜伏故障点进行检测与处理，提高系统的运行可靠性及稳定性。

3 LNG 接收站 BOG 回收利用方案设计

3.1 站内能源综合利用

用回收的 BOG 作为站内能源的补充，如用于加热 LNG 气化器、为压缩机提供动力等。在 LNG 气化过程中，利用 BOG 燃烧产生的热量为气化器供热，代替一部分传统能源，节约运行成本。将 BOG 经压缩后带动燃气轮机进而驱动发电机发电为接收站提供一部分电力，实现能源梯级利用。

3.2 与周边能源系统协同

探究 LNG 接收站与周边能源系统的协同发展的模式，即 LNG 接收站 BOG 回收后可输送给周边工业园区做工业燃料；或连接城市燃气系统，补充城市燃气供应；还可供分布式能源项目（如中小型冷热电联供）使用，提高能源利用效率，优化区域内的能源配置。

3.3 新型应用领域拓展

研究 BOG 在新应用领域的可能应用，可以对 BOG 进行提纯后做LNG 汽车燃料或做化工原料。随着 LNG 汽车行业发展，LNG 燃料需求增加，将BOG 提纯后制LNG 汽车燃料，可以扩大BOG 的应用领域；另外也可以利用BOG 生产乙烯、丙烯等化工产品，来延伸LNG 产业链，提高产品附加值。

4 创新工艺与方案的效益分析

4.1 经济效益

通过工艺创新、回收方案等手段，大幅度降低 LNG 接收站的运行成本，例如减少 BOG 直接燃烧，提高能源利用效率，降低能源采购成本；或者优化处理工艺，降低装置耗能和维修费用等。经测算，对于年处理能力 500 万吨的 LNG 接收站来说，采用创新工艺方案后每年能节省2000 ～3000 万元的运营成本。

4.2 环境效益

减少使用 BOG 直接燃烧，可以大大降低排放的二氧化碳和氮氧化物等污染物。以年处理量为 500 万吨 LNG 接收站为例，每年节约标准煤约 18.69 万吨，折合减排 CO2 约 1.5-2.5 万吨 / 年，可以改善环境质量，有利于绿色低碳发展。

4.3 社会效益

创新工艺和回收利用方案的实施，有助于提高 LNG 产业的整体技术水平，促进相关产业的发展。同时，实现 BOG 的有效回收利用，保障了能源供应的稳定性，为经济社会的可持续发展提供有力支持 。

5 结语

从 LNG 接收站 BOG 处理工艺创新及回收利用方案研究的角度出发，针对传统 LNG 接收站 BOG 处理工艺缺陷，提出创新改进方案，优化 BOG 压缩、冷凝及再液化流程，采用智能控制、创新设备代替部分现有设备，提高 BOG 处理效率、能源利用率；同时设计了多种类型的 BOG 回收利用方案，促使 BOG 实现综合利用，进而创造显著的经济、环境及社会效益。

参考文献：

[1] 李宁 . 液化天然气接收站 BOG 的处理方法及分析 [J]. 天然气化工 (C1 化学与化工 ),2020,45(01):57-60+84.

[2] 吴昊 , 王城景 , 王傲 , 等 . 新投产 LNG 接收站 BOG 处理方法优化探究 [J]. 山西化工 ,2024,44(05):111-113.

[3]王雅倩,马荣荣.LNG接收站BOG处理工艺的优化对策探索[J].山西化工 ,2024,44(10):134-136.