天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，包括：(a)氮氣進行兩級壓縮后，經(jīng)過冷卻器冷卻，進入多股流換熱器進行預(yù)冷；(b)經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，返流換熱器；(c)再經(jīng)透平膨脹機第二次膨脹，然后在依次返流換熱器；(d)丙烷經(jīng)過丙烷壓縮機壓縮增壓；(e)增壓后的丙烷經(jīng)過水冷卻器；(f)降溫降壓產(chǎn)生氣液兩相后，進入多股流換熱器預(yù)冷天然氣和高壓制冷劑；(g)天然氣首先經(jīng)過換熱器進行冷卻；(h)冷卻后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓和降溫，產(chǎn)生氣相，剩余的液相進入液化天然氣儲罐進行儲存；(i)氣相作為返流氣為換熱器提供冷量，復(fù)熱后作為天然氣預(yù)處理中純化器的再生氣。本發(fā)明能快速完成天然氣液化，且功耗低，成本低。
【專利說明】天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]液化天然氣主要成分是甲烷，被公認是地球上最干凈的能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，液化天然氣的重量僅為同體積水的45 %左右。其制造過程是先將氣田生產(chǎn)的天然氣凈化處理，經(jīng)一連串超低溫液化后，利用液化天然氣船運送。燃燒后對空氣污染非常小，而且放出熱量大，所以液化天然氣好。
[0003]液化天然氣是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點(-161.5攝氏度)溫度后變成液體，通常液化天然氣儲存在-161.5攝氏度、0.1MPa左右的低溫儲存罐內(nèi)[1]。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。20世紀70年代以來，世界液化天然氣產(chǎn)量和貿(mào)易量迅速增加，2005年LNG國際貿(mào)易量達1888.1億立方米，最大出口國是印度尼西亞，出口314.6億立方米；最大進口國是日本763.2億立方米。
[0004]1941年在美國克利夫蘭建成了世界第一套工業(yè)規(guī)模的LNG裝置，液化能力為8500m3/d。從60年代開始，LNG工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，規(guī)模越來越大，基本負荷型液化能力在2.5X104m3/d。據(jù)資料[3]介紹，目前各國投產(chǎn)的LNG裝置已達160多套，LNG出口總量已超過 46.18 X 106t/a。
[0005]天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點是_161°C，臨界溫度為_84°C，臨界壓力為4.1MPa。LNG是液化天然氣的簡稱，它是天然氣經(jīng)過凈化(脫水、脫烴、脫酸性氣體)后[4]，采用節(jié)流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的[5]。
[0006]國外的液化裝置規(guī)模大、工藝復(fù)雜、設(shè)備多、投資高，基本都采用階式制冷和混合冷劑制冷工藝，目前兩種類型的裝置都在運行，新投產(chǎn)設(shè)計的主要是混合冷劑制冷工藝，研究的主要目的在于降低液化能耗。制冷工藝從階式制冷改進到混合冷劑制冷循環(huán)，目前有報道又有C I1-2新工藝[6]，該工藝既具有純組分循環(huán)的優(yōu)點，如簡單、無相分離和易于控制，又有混合冷劑制冷循環(huán)的優(yōu)點，如天然氣和制冷劑制冷溫位配合較好、功效高、設(shè)備少等優(yōu)點。
[0007]在生態(tài)環(huán)境污染日益嚴重的形勢面前，為了優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，改善大氣環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，人們選擇了天然氣這種清潔、高效的生態(tài)型優(yōu)質(zhì)能源和燃料?，F(xiàn)在，無論是工業(yè)還是民用，都對天然氣產(chǎn)生了越來越大的依賴性。液化天然氣(LNG)是天然氣的液態(tài)形式，在某些情況下，選擇液化天然氣比選擇氣態(tài)天然氣具有更多的優(yōu)點。LNG的應(yīng)用實際上就是天然氣的應(yīng)用，但由于其特性，LNG又比天然氣有著更廣泛的用途。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種能快速完成天然氣液化，且功耗低，成本低的天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝。
[0009]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，包括以下步驟:
[0010](a)氮氣首先經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮后，經(jīng)過冷卻器冷卻，進入多股流換熱器進行預(yù)冷；
[0011](b)再經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，然后返流換熱器，用來給換熱器提供冷量；
[0012](C)換熱后的氮氣再經(jīng)透平膨脹機第二次膨脹，然后在依次返流換熱器，為其提供冷量；
[0013](d)丙烷經(jīng)過丙烷壓縮機壓縮增壓；
[0014](e)增壓后的丙烷經(jīng)過水冷卻器，由水帶走一部分熱量后全部液化；
[0015](f)最后經(jīng)節(jié)流閥降溫降壓產(chǎn)生氣液兩相后，進入多股流換熱器預(yù)冷天然氣和高壓制冷劑；
[0016](g)天然氣首先經(jīng)過換熱器進行冷卻；
[0017](h)冷卻后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓和降溫，產(chǎn)生氣相，剩余的液相進入液化天然氣儲罐進行儲存；
[0018](i)氣相作為返流氣為換熱器提供冷量，復(fù)熱后作為天然氣預(yù)處理中純化器的再生氣。
[0019]所述步驟(a)中，氮氣經(jīng)過壓縮機將其壓力由IOOkPa壓縮至5000kpa。
[0020]所述步驟(a)中，氮氣進入多股流換熱器進行預(yù)冷。
[0021]所述步驟(b)中，氮氣經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，其溫度和壓力進一步下降。
[0022]所述步驟(C)中，氮氣經(jīng)第二次膨脹后，其溫度下降到100.5K，壓力下降到HOkPa0
[0023]所述步驟(d)中，丙烷經(jīng)過丙烷壓縮機壓縮增壓至1130kPa。
[0024]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:能快速完成天然氣液化，且功耗低，成本低。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。
[0026]實施例:
[0027]本發(fā)明涉及一種天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，主要包括以下步驟:
[0028](a)氮氣首先經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮后，經(jīng)過冷卻器冷卻，進入多股流換熱器進行預(yù)冷；
[0029](b)再經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，然后返流換熱器，用來給換熱器提供冷量；
[0030](C)換熱后的氮氣再經(jīng)透平膨脹機第二次膨脹，然后在依次返流換熱器，為其提供冷量；
[0031](d)丙烷經(jīng)過丙烷壓縮機壓縮增壓；
[0032](e)增壓后的丙烷經(jīng)過水冷卻器，由水帶走一部分熱量后全部液化；
[0033](f)最后經(jīng)節(jié)流閥降溫降壓產(chǎn)生氣液兩相后，進入多股流換熱器預(yù)冷天然氣和高壓制冷劑；
[0034](g)天然氣首先經(jīng)過換熱器進行冷卻；
[0035](h)冷卻后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓和降溫，產(chǎn)生氣相，剩余的液相進入液化天然氣儲罐進行儲存；
[0036](i)氣相作為返流氣為換熱器提供冷量，復(fù)熱后作為天然氣預(yù)處理中純化器的再生氣。
[0037]所述步驟(a)中，氮氣經(jīng)過壓縮機將其壓力由IOOkPa壓縮至5000kpa。
[0038]所述步驟(a)中，氮氣進入多股流換熱器進行預(yù)冷。
[0039]所述步驟(b)中，氮氣經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，其溫度和壓力進一步下降。
[0040]所述步驟(C)中，氮氣經(jīng)第二次膨脹后，其溫度下降到100.5K，壓力下降到HOkPa0
[0041]所述步驟(d)中，丙烷經(jīng)過丙烷壓縮機壓縮增壓至1130kPa。
[0042]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，其特征在于，包括以下步驟: (a)氮氣首先經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮后，經(jīng)過冷卻器冷卻，進入多股流換熱器進行預(yù)冷; (b)再經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，然后返流換熱器，用來給換熱器提供冷量； (c)換熱后的氮氣再經(jīng)透平膨脹機第二次膨脹，然后在依次返流換熱器，為其提供冷量; (d)丙烷經(jīng)過丙烷壓縮機壓縮增壓； (e)增壓后的丙烷經(jīng)過水冷卻器，由水帶走一部分熱量后全部液化； (f)最后經(jīng)節(jié)流閥降溫降壓產(chǎn)生氣液兩相后，進入多股流換熱器預(yù)冷天然氣和高壓制冷劑； (g)天然氣首先經(jīng)過換熱器進行冷卻； (h)冷卻后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓和降溫，產(chǎn)生氣相，剩余的液相進入液化天然氣儲罐進行儲存； (i)氣相作為返流氣為換熱器提供冷量，復(fù)熱后作為天然氣預(yù)處理中純化器的再生氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，其特征在于，所述步驟(a)中，氮氣經(jīng)過壓縮機將其壓力由IOOkPa壓縮至5000kpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，其特征在于，所述步驟(a)中，氮氣進入多股流換熱器進行預(yù)冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，氮氣經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，其溫度和壓力進一步下降。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，其特征在于，所述步驟(c)中，氮氣經(jīng)第二次膨脹后，其溫度下降到100.5K，壓力下降到140kPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣預(yù)冷膨脹液化工藝，其特征在于，所述步驟(d)中，丙烷經(jīng)過丙烷壓縮機壓縮增壓至1130kPa。
【文檔編號】F25J3/00GK103712415SQ201210409164
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】吳林松 申請人:吳林松