一種利用多組分制冷劑雙級(jí)壓縮生產(chǎn)液化天然氣的方法技術(shù)

一種利用多組分制冷劑雙級(jí)壓縮生產(chǎn)液化天然氣的方法，該方法包括兩個(gè)多組分制冷劑壓縮循環(huán)：其中，第一循環(huán)的制冷劑稱為預(yù)冷制冷劑，第二循環(huán)的制冷劑稱為深冷制冷劑；預(yù)冷制冷劑經(jīng)過預(yù)冷壓縮機(jī)、冷卻器、緩沖罐、冷箱、節(jié)流閥、氣液分離罐后返回冷箱，再返回預(yù)冷壓縮機(jī)；深冷制冷劑經(jīng)過深冷壓縮機(jī)、冷卻器、冷箱、節(jié)流閥、氣液分離罐后返回冷箱，再返回深冷壓縮機(jī)；天然氣經(jīng)過冷箱與制冷劑換熱后被降溫，成為液化天然氣。本方法用兩個(gè)獨(dú)立的多組分制冷劑壓縮循環(huán)液化天然氣，兩個(gè)多組分制冷劑的組成和含量不一樣，所以，對(duì)原料天然氣的適用范圍寬、操作彈性大、液化效率高。另外，液化流程簡單，投資費(fèi)用少，適用于各種規(guī)模的液化天然氣廠。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種生產(chǎn)液化天然氣的方法，更具體地，本專利技術(shù)涉及以天然氣、煤層氣或其它富甲烷氣體為原料生產(chǎn)液化天然氣的方法。
技術(shù)介紹
天然氣是一種清潔、高效、安全的能源，近年來越來越受到各國的重視，世界范圍內(nèi)的天然氣的貿(mào)易量也增長迅速。但是，對(duì)于跨海貿(mào)易和偏遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸情況，輸送氣態(tài)的天然氣即不經(jīng)濟(jì)、同時(shí)也不方便。把含天然氣的原料氣，如氣田氣、煤層氣、富甲烷氣體等， 經(jīng)過脫酸、脫水、脫汞、脫重?zé)N等處理后，經(jīng)過低溫液化成為液化天然氣，其體積比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣態(tài)天然氣為縮小近600倍，便于存儲(chǔ)和運(yùn)輸；其能量密度是汽油的72 %，是壓縮天然氣的兩倍多，是一種優(yōu)質(zhì)的民用燃?xì)夂凸I(yè)用燃料。天然氣的液化流程主要分三種階式液化流程、膨脹液化流程和混合制冷液化流程。階式液化流程是世界上發(fā)展最早的一種流程，在液化天然氣產(chǎn)業(yè)的早期得以應(yīng)用，如1963年投產(chǎn)的阿爾及利亞的的液化天然氣裝置。典型的階式液化流程由若干個(gè)獨(dú)立的制冷循環(huán)組成，每種循環(huán)只使用一種制冷劑(各制冷劑對(duì)應(yīng)于不同的制冷溫位)，通常需經(jīng)過至少3 4個(gè)制冷循環(huán)才能完成天然氣的液化過程。所以，階式液化流程的缺點(diǎn)是設(shè)備多、流程復(fù)雜、控制難度大、操作彈性差、初期投資成本高，但其單位能耗較低。綜合以上因素，現(xiàn)今的液化天然氣生產(chǎn)已經(jīng)很少用階式流程。膨脹液化流程是利用介質(zhì)在膨脹機(jī)中對(duì)外膨脹做功同時(shí)降溫的過程從而達(dá)到使天然氣液化的目的。膨脹液化流程簡單、操作方便，但液化率比較低、而且單位能耗高。所以，不適合大型液化天然氣生產(chǎn)廠。由于其流程簡單，設(shè)備較少，所以，適合于規(guī)模較小的液化天然氣生產(chǎn)廠，或較小規(guī)模的天然氣調(diào)峰站。混合制冷液化流程是目前應(yīng)用比較廣泛的天然氣液化流程。它是以C1 C5的烴類物質(zhì)中的幾種和N2組成多組分的混合制冷劑，經(jīng)過壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)等過程形成不同溫位的冷量來使天然氣逐漸液化。其能耗和流程復(fù)雜性及設(shè)備投入規(guī)模介于階式液化流程和膨脹液化流程之間。所以，得到廣泛應(yīng)用。丙烷預(yù)冷混合制冷液化流程中天然氣和混合制冷劑先經(jīng)過丙烷預(yù)冷循環(huán)降溫，然后再進(jìn)行混合制冷劑自身的循環(huán)，混合制冷劑在循環(huán)過程中繼續(xù)給天然氣降溫直至成為液化天然氣。其特點(diǎn)是在丙烷預(yù)冷循環(huán)的過程中，冷劑是單一介質(zhì)一丙烷，而丙烷預(yù)冷循環(huán)需要不同壓力不同溫位的冷量，所以，對(duì)丙烷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作要求很高，增加了系統(tǒng)和操作的復(fù)雜性。美國BLACK&VEATCH公司開發(fā)的PRICO流程采用混合制冷劑單循環(huán)過程液化天然氣，該流程使用一臺(tái)壓縮機(jī)進(jìn)行增壓。此流程簡單，設(shè)備數(shù)量少，但當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到很大時(shí)，其壓縮機(jī)的選型、制造和操作將非常困難。當(dāng)選用國內(nèi)的壓縮機(jī)時(shí)，此流程只能以小規(guī)模生產(chǎn)，不利于此天然氣液化過程的國產(chǎn)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供，避免了上述提到的丙烷預(yù)冷混合制冷液化流程中丙烷預(yù)冷過程復(fù)雜的特點(diǎn)和PRICO流程中生產(chǎn)規(guī)模受制于一臺(tái)壓縮機(jī)能力的特點(diǎn)。本方法流程簡單、能耗低、操作簡便、操作彈性大、對(duì)天然氣的適用范圍寬、液化效率高，適用于大、中、小規(guī)模的液化天然氣生產(chǎn)廠。本專利技術(shù)所采用的措 施如下，該方法用于將天然氣在冷箱中與預(yù)冷制冷劑和深冷制冷劑換熱后被液化為-140 _163°C的液化天然氣，該方法包括三個(gè)部分即，天然氣流過冷箱被預(yù)冷制冷劑和深冷制冷劑降溫液化和兩個(gè)獨(dú)立的多組分制冷劑壓縮循環(huán)過程，即預(yù)冷制冷劑壓縮循環(huán)和深冷制冷劑壓縮循環(huán)。天然氣(或經(jīng)預(yù)處理過的氣田氣、煤層氣及富含甲烷氣體)以壓力I. O 7.OMPaG，溫度20 70°C進(jìn)入冷箱，在冷箱中換熱降溫至-50 _75°C成為氣液兩相后從冷箱流出，進(jìn)入氣液分離罐，分離出的氣相流體再返回冷箱繼續(xù)冷卻至-140 -163°C成為液態(tài)后，出冷箱，最后經(jīng)過節(jié)流閥降壓后輸送到存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)；預(yù)冷制冷劑壓縮循環(huán)部分從冷箱出來的氣態(tài)預(yù)冷制冷劑經(jīng)過預(yù)冷壓縮機(jī)(可為一級(jí)或多級(jí))增壓、升溫后，經(jīng)冷卻器冷卻，然后經(jīng)過緩沖罐進(jìn)入冷箱冷卻，出冷箱的冷劑經(jīng)過節(jié)流閥后成為氣液兩相并在氣液分離罐中分離，分離出的氣相冷劑和液相冷劑再重新匯合后從冷箱的其中一個(gè)流道進(jìn)入冷箱，然后經(jīng)過冷箱復(fù)熱為氣相，最后回到預(yù)冷壓縮機(jī)入口，完成預(yù)冷制冷劑壓縮循環(huán)；深冷制冷劑壓縮循環(huán)部分從冷箱出來的氣態(tài)深冷制冷劑經(jīng)過深冷壓縮機(jī)(可為一級(jí)或多級(jí))增壓、升溫后，經(jīng)冷卻器冷卻，然后直接進(jìn)入冷箱冷卻，出冷箱的冷劑經(jīng)過節(jié)流閥后成為氣液兩相并在氣液分離罐中分離，分離出的氣相冷劑和液相冷劑再重新匯合后從冷箱的另一個(gè)流道進(jìn)入冷箱，然后經(jīng)過冷箱復(fù)熱為氣相，最后回到深冷壓縮機(jī)入口，完成深冷制冷劑壓縮循環(huán)；天然氣在冷箱中與預(yù)冷制冷劑和深冷制冷劑換熱被液化為-140 -163°C的液化天然氣，然后降壓并輸送到存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)。預(yù)冷制冷劑壓縮循環(huán)過程為氣態(tài)預(yù)冷制冷劑經(jīng)過預(yù)冷壓縮機(jī)(可為一級(jí)或多級(jí))增壓、升溫，經(jīng)過冷卻器冷卻，然后經(jīng)過緩沖罐進(jìn)入冷箱冷卻，出冷箱的液相預(yù)冷制冷劑經(jīng)過節(jié)流閥降溫、降壓后成為氣液兩相流體，此氣液兩相流體在氣液分離罐中進(jìn)行分離，分離出的氣相冷劑和液相冷劑再重新匯合后從冷箱的其中一個(gè)流道進(jìn)入冷箱，為天然氣和深冷制冷劑提供冷量，同時(shí)在冷箱中復(fù)溫后成為氣相預(yù)冷制冷劑，然后回到預(yù)冷壓縮機(jī)入口完成預(yù)冷制冷劑壓縮循環(huán)過程。預(yù)冷制冷劑由摩爾百分比為C2 :15% 30%，C3 :35% 65%，C4 :7% 35%，C5 10% 30%.中的三種或四種組成。預(yù)冷制冷劑經(jīng)過預(yù)冷壓縮機(jī)(可為一級(jí)或多級(jí))增壓、升溫后，壓縮機(jī)出口壓力為I. O 8. OMPaG，溫度為100 220°C ;氣相預(yù)冷制冷劑經(jīng)過冷卻器后溫度為24 50°C ；預(yù)冷制冷劑進(jìn)入冷箱降溫至-20 _60°C后出冷箱經(jīng)節(jié)流閥降壓至O. 2 O. 7MPaG.，溫度為-30 -70 °C。深冷制冷劑壓縮循環(huán)過程為氣相深冷制冷劑經(jīng)過深冷壓縮機(jī)(可為一級(jí)或多級(jí))增壓、升溫，經(jīng)過冷卻器冷卻后直接進(jìn)入冷箱冷卻，出冷箱的液相深冷制冷劑經(jīng)節(jié)流閥降溫、降壓后成為氣液兩相流體，此氣液兩相流體在氣液分離罐中進(jìn)行分離，分離出的氣相冷劑和液相冷劑再重新匯合后從冷箱的另一個(gè)流道進(jìn)入冷箱，為天然氣提供冷量，同時(shí)在冷箱中復(fù)溫后成為氣相深冷制冷劑，然后回到深冷壓縮機(jī)入口完成深冷制冷劑壓縮循環(huán)過程。深冷制冷劑由摩爾百分比為=N2 5%~ 14%,C1 :20% 41%，C2 :28% 43%，C3 9% 24%組成。深冷制冷劑經(jīng)過深冷壓縮機(jī)(可為一級(jí)或多級(jí))增壓、升溫后，壓縮機(jī)出口壓力為2.8 4. 7MPaG，溫度為150 300°C;深冷制冷劑進(jìn)入冷箱降溫至-138 _161°C后出冷箱經(jīng)節(jié)流閥降壓至O. 22 O. 68MPaG，溫度為-149 -165°C。本專利技術(shù)的有益效果是 本專利技術(shù)采用兩個(gè)獨(dú)立的多組分制冷劑壓縮循環(huán)液化天然氣，使液化過程簡便，避免了丙烷預(yù)冷混合制冷液化流程中預(yù)冷過程采用單一介質(zhì)冷劑而導(dǎo)致的過程復(fù)雜和操作難度大的特點(diǎn)。同時(shí)，兩個(gè)獨(dú)立的多組分制冷劑壓縮循環(huán)可以適應(yīng)不同規(guī)模的液化天然氣生產(chǎn)，避免了 PRICO流程中生產(chǎn)規(guī)模受制于一臺(tái)壓縮機(jī)能力的特點(diǎn)。兩個(gè)多組分制冷劑的組成和含量不一樣，可以根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況做合理調(diào)整，所以具有操作彈性大、適應(yīng)范圍寬、能耗低并且液化效率高的特點(diǎn)。附圖說明圖I作為本專利技術(shù)的原理示意圖，但并不限制本專利技術(shù)的范圍。同時(shí)，圖I也作為具體實(shí)施本發(fā)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用多組分制冷劑雙級(jí)壓縮生產(chǎn)液化天然氣的方法，該方法用于將天然氣在冷箱中與預(yù)冷制冷劑和深冷制冷劑換熱后被液化為?140～?163℃的液化天然氣，該方法包括以下部分：預(yù)冷制冷劑壓縮循環(huán)部分：預(yù)冷制冷劑經(jīng)過預(yù)冷壓縮機(jī)增壓、升溫后，經(jīng)冷卻器冷卻，然后經(jīng)過緩沖罐進(jìn)入冷箱冷卻，出冷箱的冷劑經(jīng)過節(jié)流閥后成為氣液兩相并在氣液分離罐中分離，分離出的氣相冷劑和液相冷劑再重新匯合，然后經(jīng)過冷箱復(fù)熱為氣相，最后回到預(yù)冷壓縮機(jī)入口，完成預(yù)冷制冷劑壓縮循環(huán)；深冷制冷劑壓縮循環(huán)部分：深冷制冷劑經(jīng)過深冷壓縮機(jī)增壓、升溫后，經(jīng)冷卻器冷卻，然后直接進(jìn)入冷箱冷卻，出冷箱的冷劑經(jīng)過節(jié)流閥后成為氣液兩相并在氣液分離罐中分離，分離出的氣相冷劑和液相冷劑再重新匯合，然后經(jīng)過冷箱復(fù)熱為氣相，最后回到深冷壓縮機(jī)入口，完成深冷制冷劑壓縮循環(huán)；天然氣在冷箱中與預(yù)冷制冷劑和深冷制冷劑換熱被液化為?140～?163℃的液化天然氣，然后降壓并送出。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：不公告發(fā)明人，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：李志遠(yuǎn)，
類型：發(fā)明
國別省市：