石油與天然氣管道輸送中BOG處理技術的應用與研究

摘要： 本文系統綜述了石油與天然氣管道輸送中氣化氣體（BOG）處理技術的應用與研究現狀，針對BOG處理技術的多樣性，包括壓縮再注入、利用作為燃料、再液化等方法，進行了比較分析。探討了這些技術在提高管道系統運行效率、減少對環境影響等方面的作用。通過綜述研究，發現BOG處理技術已在管道輸送系統中取得一定成果，但仍面臨效率、成本和環保性等方面的挑戰。未來的研究應重點關注提高處理效率、降低成本、優化系統管理等方面，結合先進的控制技術和智能化系統，推動BOG處理技術的創新與應用，以實現管道輸送系統的高效、安全、環保運行。

關鍵詞：石油與天然氣管道輸送；BOG處理技術；應用與研究

中圖分類號：TE426 文獻標志碼： A 文章編號： 1004-0935（2025）02-0328-03

石油與天然氣管道輸送是現代能源產業中不可或缺的重要環節，它承擔著將石油和天然氣從生產地輸送到消費地的重任。然而，在長距離輸送過程中，隨著介質的運輸和壓縮，產生了大量的氣化氣體（BOG），這不僅會造成能源的浪費，還可能對管道輸送系統的安全性和環保性構成威脅[1]。因此，對BOG的處理技術成為了管道輸送系統優化與改進的重要課題。BOG處理技術的應用不僅可以提高管道輸送系統的運行效率和安全性，還能有效減少能源的浪費，降低對環境的影響，具有重要的經濟和環保意義。針對不同類型管道輸送系統的特點和需求，需要進一步深入研究和探索適用的BOG處理技術及其優化方案。

1BOG氣體的處理工藝

1.1傳統方法及其對比

關于液化天然氣氣化過程中產生的廢氣（BOG）處理的傳統方法，包括原路返回、冷凝處理、壓縮輸出和燃燒排放。原路返回通過利用儲罐和船舶或罐車之間的壓力差將BOG氣體直接輸回LNG船舶或罐車，這種方法簡單但只能在卸料時使用[2]。冷凝處理通過抽出BOG氣體后壓縮并送入再冷凝器中與LNG換熱后混合輸出，實現回收利用。壓縮輸出則是將BOG氣體通過管道與壓縮機壓縮至管網壓力后混合輸出，同樣實現了回收再利用[3]。而燃燒排放通常不推薦使用，因為它既不經濟也不安全，對環境有害。直接壓縮工藝允許BOG氣體被加壓至氣化后進入管道向外輸送或加壓到特定壓力范圍輸送給用戶，是有效的處理方式之一。

1.2新型處理工藝

再冷凝結合高壓壓縮工藝是一種將BOG再冷凝和高壓壓縮相結合的處理方法，旨在充分利用兩者的優勢。在這個過程中，LNG接收站產生的BOG氣體一部分通過再冷凝器處理；另一部分直接進入高壓壓縮機，然后將兩部分BOG氣體一同輸送至外輸管網。這種技術具有能耗低、損失少和回收率高等優點[4]。另一種方法是利用CNG槽車回收處理BOG氣體，并將其轉化為CNG供應。這種方法易于操作、環保效益高，但需要考慮CNG槽車的運輸能力和單獨建設CNG母站時的運營成本[5]。實踐中，通過利用BOG壓縮機升壓后再利用CNG壓縮機升壓，將BOG轉化為CNG后進行售賣，可以獲得一定的經濟效益。這些技術的發展為BOG處理提供了更多選擇，并在提高能源利用效率和減少環境污染方面取得了成功。

2常用BOG的處理方法和適用條件

2.1直接放空或點燃

對于確定LNG蒸發量（BOG量），首先需要考慮從3個方面產生的蒸發氣體量：熱量的流入、裝卸船過程中的體積置換和閃蒸，以及溫差、壓差的變化[6]。外部環境向儲罐內傳遞熱量，導致LNG吸熱氣化產生BOG。一般選擇一年中溫度最高的夏季一晝夜的平均吸熱量來計算BOG量。LNG泵機械能轉化的熱量：LNG泵在工作時消耗電能，其中一部分會轉化為熱能被LNG吸收，產生BOG。裝卸船過程中的體積置換和閃蒸：液化氣體的裝卸過程會產生體積置換和閃蒸，也會導致BOG的產生。環境溫度和儲罐內壓力的變化也會影響LNG的蒸發量。

隨著技術的進步，多種方法被提出以處理BOG，如利用其作為制冷介質或動能載體，或用于聯合發電和供暖，提高能源效率并減少環境影響。但這些新處理方式需在技術、經濟和環保方面進行綜合考量。在BOG處理過程中，需要平衡能源效率、成本和環保，確保安全性和系統穩定。

2.2接壓縮送入輸氣管網

壓縮送入輸氣管網的工藝流程是一種簡單而直接的處理方法，它可以有效地將BOG氣體送入輸氣管網供應用戶使用。這種方法的優點在于工藝流程簡單，設備少，因此可以節約成本，適用于一些特定的情況，如日本大阪瓦斯和東京瓦斯公司等的LNG接收站。然而，這種方法也存在一些局限性和缺點。首先，它的能耗較大，因為大量的冷能攜帶在BOG氣體中，在壓縮過程中未被有效利用，造成了能源的浪費。其次，該方法受下游用氣量影響較大，適應性不強，無法靈活應對不同的運行情況和需求變化?？梢钥紤]采用其他BOG處理方法，如利用BOG作為制冷介質或動能載體，或者將BOG用于聯合發電等方式，以提高能源利用效率并減少對環境的負面影響。綜合考慮技術、經濟和環境等因素，選擇最合適的BOG處理方法對于保障生產和運輸的安全穩定以及實現能源資源的有效利用至關重要。

2.3BOG返補真空工藝

BOG返補真空工藝是一種有效的填補LNG船艙真空的方法，其優點在于可以避免引入新的雜質和大量熱量，同時也有利于部分回收BOG。在這個工藝流程中，利用LNG儲罐中產生的BOG作為填補真空的介質，通過氣體返回線將BOG送回LNG船艙[8]。這樣做不僅可以避免引入新的雜質，還能夠利用BOG的低溫特性，使得船艙內的LNG提供的冷量幫助BOG重新液化。這一過程在一定程度上實現了對BOG的回收利用，有助于提高能源利用效率。相比于采用其他氣體返補真空的方法，BOG返補真空工藝流程更為經濟高效且環保，是一種值得推廣和應用的技術方案。

2.4使用BOG代替氮氣

使用BOG代替氮氣充填隔熱層確實是一種經濟高效的方法，可以減少制氮設備的運行成本，并提高儲罐的隔熱效果。然而對于大型儲罐來說，充填隔熱層所需的BOG量相對較小，無法真正減少BOG的排放[9]。因此應結合其他BOG處理技術，如BOG的回收和再利用，以有效利用BOG并減少環境排放。此外，優化儲罐設計和運行策略，如改善儲罐的密封性和優化液位控制等，可進一步降低BOG的產生和排放，減少對環境影響。

2.5再液化

再液化是通過壓縮和冷卻BOG，使其再次液化成LNG的過程，以實現資源的有效利用。這個過程包括使用BOG壓縮機、再冷凝器和管道系統[10]。一種常用的方法是使用外部制冷介質如液氮來降低BOG溫度；另一種方法則是利用儲罐內的LNG作為冷源，通過釋放部分LNG蒸發吸收的熱量來冷卻BOG。相對于外部制冷介質，該方法減少對外部資源的依賴，但需要考慮儲罐內LNG的管理和調控。

3石油與天然氣管道輸送中BOG處理技術的應用措施

3.1壓縮處理

在能源領域，特別是在處理液化天然氣（LNG）的過程中，BOG的壓縮處理是一個關鍵步驟。BOG通常以低壓氣體形式存在，為了提高管道儲存效率和輸氣能力，需要將其壓縮至更高壓力并轉化為液態[11]。這一過程涉及使用專門的壓縮機和相關設備，這些設備需滿足特定技術要求，因為BOG中可能含有水分和其他雜質。在壓縮前，BOG需通過分離器去除液滴和固體顆粒，并通過干燥設備去除水分。壓縮后的BOG需通過冷卻系統冷卻至液化溫度。液態BOG可重新注入管道系統或存儲在儲氣設施中。壓縮處理要求設備高效可靠，同時考慮能效和環境影響。例如，在大唐中寧100 MW/400 MWh壓縮空氣儲能項目中，通過新能源發電壓縮空氣，實現了零碳排放、環境友好的目標，有助于推動能源革命和新型電力系統的構建。

3.2回收利用

對BOG進行回收利用是LNG行業的重要技術。BOG是從LNG接收站、再氣化設施或船上分離出的混合氣體，包含未冷凝的天然氣等雜質?；厥绽肂OG有助于提高能源效率、減少資源浪費和環境污染。首先，將BOG中的液態和氣態成分分離，然后通過壓縮機提高氣態BOG的壓力和能量密度。壓縮后的氣體經冷卻系統降低溫度，進一步液化。液態BOG可作為燃料使用或儲存以備后續使用[12]。回收利用BOG不僅減少環境污染，還促進可持續發展，同時需符合安全和環保標準以確保操作安全和環境可持續性。

3.3燃燒處理

燃燒處理是處理BOG的一種方法，特別是在無法回收利用或效率低時。通過燃燒將BOG轉化為二氧化碳和水蒸氣，減少環境影響。但需注意可能產生的污染物排放。燃燒前，BOG需去除非可燃成分以確保安全和效率。燃燒后的煙氣需冷卻和凈化以去除污染物，滿足環保標準。雖然產生二氧化碳，但燃燒處理可避免更嚴重污染，且二氧化碳排放可通過碳捕捉技術進一步減少。

4結束語

在石油與天然氣管道輸送中，BOG處理技術的應用和研究對提高系統的效率、安全性和環保性至關重要。本文總結了常見的BOG處理方法，如壓縮再注入、作為燃料利用、再液化等，并比較了它們的優缺點。隨著技術進步，BOG處理技術不斷演進，例如，采用先進的壓縮技術和再液化工藝，以及利用BOG作為能源資源的再利用技術。這些技術提高了管道系統運行效率，減少了環境影響，具有廣闊的應用前景。

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Application and Research of BOG Treatment Technology in Oil and Gas Pipeline Transportation

WANG Yaqian

（College of Petroleum Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an Shaanxi 710000， China）

Abstract： This paper systematically reviews the current status of application and research of gasification gas （BOG） treatment technology in oil and gas pipeline transportation. A comparative analysis is made for the diversity of BOG treatment technologies， including compression and re-injection， utilization as fuel， and re-liquefaction methods. The role of these technologies in improving the operational efficiency of pipeline systems and reducing the impact on the environment is explored. The review study revealed that BOG treatment technologies have achieved some success in pipeline transportation systems， but still face challenges in terms of efficiency， cost， and environmental friendliness. Future research should focus on improving treatment efficiency， reducing costs， optimizing system management， etc.， and combining advanced control technologies and intelligent systems to promote the innovation and application of BOG treatment technology in order to achieve efficient， safe， and environmentally friendly operation of pipeline conveying systems.

Key words： Oil and gas pipeline transportation; BOG treatment technology; Application and research