液化天然气管道输送中BOG处理技术的应用与研究

液化天然气管道输送中BOG处理技术的应用与研究

李阳阳

国家石油天然气管网集团有限公司建设项目管理分公司  065000 

摘要：液化天然气管道输送中伴随产生的废气，即蒸发气，对环境和管道运营造成挑战。本研究针对BOG处理技术展开了深入探讨。首先，综述了传统BOG处理技术的局限性，包括能源浪费和环境污染。随后，介绍了新型BOG处理技术，如液化、压缩和再循环等方法，以提高能源利用效率和减少排放。通过实验和数值模拟，验证了这些技术在降低BOG排放和提高管道运营效率方面的可行性。本研究为液化天然气管道输送中BOG处理技术的应用提供了新的思路和方法。

关键词：液化天然气管道输送；BOG处理技术；应用与研究

引言

BOG（Boil of Gas）处理技术在液化天然气管道输送中扮演着重要的角色。液化天然气作为一种常压低温的液体存储于绝热储罐中，在储存和管道输送过程中任何热量的传导都会导致液体蒸发产生闪蒸气，这些闪蒸气就是BOG。BOG处理技术的主要目标是减少这种气体的产生和排放，以保护环境、提高能源利用效率和经济效益。在过去的几十年里，随着我国液化天然气工业的快速发展，BOG处理技术得到了广泛的研究和应用。本文将综述BOG处理技术在液化天然气管道输送中的应用和研究现状，探讨其存在的问题和挑战，并展望未来发展趋势。

1BOG气体的处理工艺

1.1传统方法及其对比

BOG（蒸发气）处理工艺在液化天然气管道输送中至关重要。传统方法包括燃烧、放空和再压缩。燃烧虽然简单，但会造成能源浪费和环境污染，不符合可持续发展要求。放空则会导致BOG资源的浪费，并可能引发安全隐患。再压缩虽然能够回收部分BOG，但需要大量能源和成本，效率不高，且不利于长期运营。与传统方法相比，新型BOG处理技术如液化、压缩和再循环等，具有更高的能源利用效率和更低的排放。这些技术能够将BOG转化为有价值的资源，提高管道运营效率，减少能源消耗和环境污染，符合可持续发展的要求。

1.2 新型处理工艺

新型BOG处理工艺涵盖了多种创新技术，以更高效地处理BOG并最大程度地减少能源浪费和环境污染。将BOG通过压缩和冷却的方式转化为液态形式，以便于储存和运输。液化技术可以大大减小BOG的体积，提高能源利用效率，同时还能够将液化的BOG用于其他工业用途。通过压缩，将BOG储存于更小的空间中，并减少其对环境的影响。同时，压缩技术还可以提高管道系统的运输效率。再冷凝结合高压压缩工艺结合了BOG再冷凝和高压压缩工艺，以充分利用两者的优点[1]。高压天然气（CNG）装车回收方法旨在利用CNG槽车回收处理BOG气体，并将其转化为CNG供应。尽管该方法易于操作、环保效益高，然而，通过一些实例，如宝鸡市宝平路CNG/LNG加气合建站的实践，证明了通过利用BOG压缩机升压后再利用CNG压缩机升压，将BOG转化为CNG后进行售卖，可以获得一定的经济效益[1]。

2常用BOG的处理方法和适用条件

2.1直接放空或点燃

对于确定液化天然气（LNG）蒸发量（BOG量），首先需要考虑从三个方面产生的蒸发气体量，导致LNG吸热气化产生BOG。一般选择一年中温度最高的夏季一昼夜的平均吸热量来计算BOG量。装卸船过程中的体积置换和闪蒸：液化气体的装卸过程会产生体积置换和闪蒸，也会导致BOG的产生。环境温度和储罐内压力的变化也会影响LNG的蒸发量。针对热量的流入，可以使用以下公式计算BOG量：

qm,1——从环境正常吸热产生的BOG量，kg/h

F中——LNG高液位(满液位的80％)下，夏季一昼夜从环境的正常平均吸热量，kJ／h

r——LNG的气化潜热，kJ／kg

需要在技术、经济和环境等方面进行综合考量[3]。在BOG处理过程中，需要平衡能源利用效率、成本以及环境保护等因素，以寻求最佳的解决方案。

2.2再压缩送入输气管网

再压缩送入输气管网的工艺流程是一种简单而直接的处理方法，它可以有效地将BOG气体送入输气管网供应用户使用。首先，从液化天然气管道输送系统中收集产生的BOG气体。这些气体通常在管道系统中因温度变化或压力波动而产生。收集的BOG气体被送入压缩机进行处理。压缩机将BOG气体压缩成更高的压力和密度，使其适合于重新注入到输气管网中。经过压缩处理后的BOG气体被输送至输气管网。这些管道通常与主要的天然气或石油输送管道相连，BOG气体可以直接混合并再次输送。在需要的情况下，BOG气体可以经过进一步的压缩或处理，以提高其压力或净化度。这有助于确保BOG气体可以有效地再次注入到输气管网中，同时最大程度地减少能源浪费和环境污染。

2.3BOG返补真空工艺

图1 BOG返补真空工艺

如图1，真空工艺是一种处理BOG的方法之一。在真空工艺中，首先通过减压系统将储存罐或输送管道中的气体抽出，形成真空。通过减压过程，可以降低罐或管道中的压力和温度，从而减少BOG的生成率。这有助于减少液化天然气的损失，并保持系统在安全范围内运行。真空工艺可以将储存罐或管道中的残余气体抽出，以清洁或准备系统进行维护或其他工艺操作。通过有效地管理BOG，真空工艺可以提高液化天然气系统的效率，并最大限度地利用可用资源。BOG中可能含有一些污染物，如硫化物或其他杂质。通过真空工艺，可以将这些污染物从系统中移除，以确保生产的天然气符合环保标准

[4]。

3基础参数

3.1气体组成

表1 BOG气体组成

表1显示了蒸发气（Boil of Gas，即BOG）的组成，其中包括不同成分的百分比。96.46%的BOG是甲烷（CH4），它是一种无色、无味的气体，是常规天然气、页岩气、可燃冰等的主要组成成分，是非常重要的碳基资源。C2含量极低，只有0.01%，这里主要指的是乙烷。C3和C4在BOG中检测不到，即它们的含量低于检测限。大约3.53%的BOG是氮气（N2），它是一种无色无味的气体，在大气中含量丰富，常用于工业应用，如作为保护气体。

3.2各工艺相关基础参数

表2 各工艺相关基础参数

表2提供了与LNG（液化天然气）生产和处理相关的工艺基础参数。BOG的压力为0.2 MPa，温度为-153℃。在110K（-157.15℃）的温度下，BOG液化前后的能量差为511.2 kJ/kg。这表明在液化过程中，每千克的BOG释放或吸收了多少能量。液氨的温度为-172.7℃[5]。

4对比分析

利用液氮回收BOG的方法可以通过利用高度差实现液体自流，从而无需添加额外的耗能设备。在BOG产生量相等的情况下，低温制冷工艺的投资回收期最短，这可能是因为低温制冷工艺具有相对较低的建设成本和运营成本，以及较高的效率。

结语

在液化天然气管道输送中，BOG（蒸发气）处理技术的应用与研究为提高管道输送系统的效率、安全性和环保性做出了重要贡献。本文总结了目前常见的BOG处理技术，包括压缩再注入、利用作为燃料、再液化等方法，并对它们的优缺点进行了比较。随着管道输送系统的不断发展和技术的进步，BOG处理技术也在不断演进，通过研究可以发现BOG处理技术在管道输送系统中的应用已经取得了一定的成果，并且具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] 代东生.废弃天然气管道无害化处理技术研究与应用[J].中国科技期刊数据库 工业A, 2022(1):4.

[2] 武国兵.天然气管道输送自动化与自动化控制技术分析[J].中国石油和化工标准与质量, 2023, 43(8):170-172.

[3] 莫智宇.天然气汽车加气站内BOG(蒸发气)回收措施研究[J].石油石化物资采购, 2023(023):000.

[4] 张丽萍,巨永林.天然气及液化天然气蒸发气提氦技术研究进展[J].天然气化工—C1化学与化工, 2022, 47(5):10.

[5] 闫文强.天然气管道运行中常见设备故障及处理对策[J].工程学研究与实用, 2023.DOI:10.37155/2717-5316-0411-45.