一种橇装式天然气液化装置及工艺的制作方法

本发明涉及天然气液化技术领域，特别是涉及一种橇装式天然气液化装置及工艺。

背景技术：

近年来，随着边远气井的开发力度增强，天然气撬装工厂发展迅速。传统的橇装式液化工艺为：天然气通过加热减压、脱碳、脱水、lng液化，转化为lng产品，制冷采用mrc制冷循环或者氮气膨胀循环。在天然气加热减压、脱碳和脱水过程中的热量都采用电加热器，或者燃烧天然气供热，制冷循环都采用电力进行驱动，能耗高。

另一方面，撬装工厂基本上处在比较偏僻的位置，用电采用燃气发电机组独立发电，燃气发电机的发电效率仅有30％，其中35％的热量随着高温烟气排放，造成了不少的浪费。

技术实现要素：

本发明提供一种橇装式天然气液化装置及工艺，用以解决现有的液化工艺中能耗高、热量浪费的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例中提供一种橇装式天然气液化装置，包括发电机组、天然气加热减压机组、天然气脱碳机组、天然气干燥机组和制冷机组，天然气依次经过天然气加热减压机组、天然气脱碳机组、天然气干燥机组和制冷机组的处理后形成液化天然气，所述天然气加热减压机组包括第一加热单元，所述天然气脱碳机组包括再沸单元，所述天然气干燥机组包括第二加热单元；所述橇装式天然气液化装置还包括预冷机组，所述预冷机组为第三加热单元；

所述橇装式天然气液化装置还包括：

余热回收单元，其入口端与发电机组的排烟系统的排烟口连通，所述余热回收单元包括热交换器及热交换管路，所述热交换管路用于输送热交换介质，所述热交换介质与排烟系统的排烟进行热交换，以回收排烟的热量；

所述热交换管路内的高温热交换介质输送至第一加热单元、再沸单元、第二加热单元中的至少一个，用于对天然气进行加热，且输送至第一加热单元、再沸单元、第二加热单元的高温热交换介质的温度不同；

所述热交换管路内的高温热交换介质还输送至预冷机组，通过热交换的方式对天然气进行预冷。

可选的，所述热交换管路内的高温热交换介质输送至第一加热单元、再沸单元、第二加热单元。

可选的，所述热交换管路包括第一热交换管路、第二热交换管路、第三热交换管路；

所述第一加热单元包括第一加热管路，所述第一热交换管路的出口与所述第一加热管路的入口连通，用于将一部分热交换介质输送至天然气加热减压机组；

所述再沸单元包括第二加热管路，所述第二热交换管路的出口与所述第二加热管路的入口连通，用于将一部分热交换介质输送至天然气脱碳机组；

所述第二加热单元包括第三加热管路，所述第三热交换管路的出口与所述第三加热管路的入口连通，用于将一部分热交换介质输送至天然气干燥机组。

可选的，所述预冷机组包括预冷管路，所述热交换管路包括第四热交换管路，所述第四热交换管路的出口与所述预冷管路的入口连通，用于将一部分热交换介质输送至吸收式预冷单元。

可选的，所述余热回收单元还包括回收器，所述回收器的入口与所述第一加热管路的出口、第二加热管路的出口、第三加热管路的出口和预冷管路的出口连通，用于回收热交换介质。

可选的，在所述第一热交换管路的出口处、第二热交换管路的出口处、第三热交换管路的出口处和第四热交换管路的出口处设置有温度传感器，用于测量热交换介质的温度；

在所述第一热交换管路的出口处、第二热交换管路的出口处、第三热交换管路的出口处和第四热交换管路的出口处还设置有备用加热器，用于当与排烟热交换后的高温热交换介质的温度不稳定时，对热交换介质进行加热。

可选的，所述发电机组为天然气发电机组；

所述橇装式天然气液化装置还包括：

液化天然气储罐，包括出气口，所述出气口与发电机组的入口端连通，液化天然气储罐的挥发气输送发电机组进行回收利用。

本发明实施例中还提供一种橇装式天然气液化工艺，包括：

发电机组的排烟系统的排烟输送至余热回收单元，与热交换介质进行热交换，以回收排烟的热量；

经过热交换后的高温热交换介质输送至天然气加热减压机组的第一加热单元、天然气脱碳机组的再沸单元、天然气干燥机组的第二加热单元中的至少一个，用于对天然气进行加热，且输送至第一加热单元、再沸单元、第二加热单元的高温热交换介质的温度不同；

经过热交换后的高温热交换介质还输送至预冷机组，用于通过热交换对天然气进行预冷。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述技术方案中，通过热交换介质以热交换的方式回收发电机组的排烟系统的排烟的热量，吸收排烟热量的高温热交换介质再通过热交换的方式对天然气液化工艺中的天然气进行加热，从而大大得降低橇装式液化天然气工艺的能耗，大大减少能源消耗。而且输送至不同工艺的热交换介质的温度不同，以满足不同的工艺需求。另外，与排烟经过热交换后的高温热交换介质，其还有一部分输送至预冷机组，以降低制冷机组的制冷能耗，继而进一步降低整个工艺的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例中橇装式天然气液化装置组成框图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例中提供一种橇装式天然气液化装置，包括发电机组、天然气加热减压机组、天然气脱碳机组、天然气干燥机组和制冷机组，天然气依次经过天然气加热减压机组、天然气脱碳机组、天然气干燥机组和制冷机组的处理后形成液化天然气，液化天然气经过冷箱输送至液化天然气储罐储存。所述天然气加热减压机组包括第一加热单元，所述天然气脱碳机组包括再沸单元，所述天然气干燥机组包括第二加热单元，所述橇装式天然气液化装置还包括预冷机组，所述预冷机组为第三加热单元。

所述橇装式天然气液化装置还包括：

余热回收单元，其入口端与发电机组的排烟系统的排烟口连通，所述余热回收单元包括热交换器及热交换管路，所述热交换管路用于输送热交换介质，所述热交换介质与排烟系统的排烟进行热交换，以回收排烟的热量；

所述热交换管路内的高温热交换介质输送至第一加热单元、再沸单元、第二加热单元中的至少一个，用于对天然气进行加热，且输送至第一加热单元、再沸单元、第二加热单元的高温热交换介质的温度不同，所述热交换管路内的高温热交换介质还输送至预冷机组，通过热交换的方式对天然气进行预冷。

本发明的橇装式天然气液化装置回收发电机组的排烟系统的排烟的热量，用于天然气液化工艺中对天然气进行加热，从而大大得降低橇装式液化天然气工艺的能耗，大大减少能源消耗。而且输送至不同工艺的热交换介质的温度不同，以满足不同的工艺需求。另外，与排烟经过热交换后的高温热交换介质，其还有一部分输送至预冷机组，以降低制冷机组的制冷能耗，继而进一步降低整个工艺的能耗。

为了获得不同温度的高温热交换介质，可以通过控制热交换介质的流速、热交换时间等来实现，在此不再详述。

需要说明的是，本发明中的高温仅是相对热交换介质与排烟进行热交换之前的温度而言，并不具体限定其温度范围。

其中，所述热交换介质具体可以为导热油。

优选地，所述热交换管路内的高温热交换介质输送至第一加热单元、再沸单元、第二加热单元。即，与排烟经过热交换后的高温热交换介质，其一部分输送至天然气加热减压机组的第一加热单元，一部分输送至天然气脱碳机组的再沸单元，一部分输送至天然气干燥机组的第二加热单元，一部分输送至预冷机组，利用高温热交换介质再次以热交换的方式对天然气进行加热，以更大程度上回收利用发电机组的排烟热量，减小能耗。

在一个具体的实施方式中，所述热交换管路包括第一热交换管路10、第二热交换管路11、第三热交换管路12。

所述第一加热单元包括第一加热管路(图中未示出)，所述第一热交换管路10的出口与所述第一加热管路的入口连通，用于将一部分热交换介质输送至天然气加热减压机组。所述再沸单元包括第二加热管路，所述第二热交换管路11的出口与所述第二加热管路的入口连通，用于将一部分热交换介质输送至天然气脱碳机组。所述第二加热单元包括第三加热管路，所述第三热交换管路12的出口与所述第三加热管路的入口连通，用于将一部分热交换介质输送至天然气干燥机组。

上述具体实施方式中输送至不同工艺的热交换介质通过不同的热交换管路与排烟进行热交换，以方便控制输送至不同工艺的高温热交换介质的温度，满足不同工艺的温度需求。

基于同样的原理，设置所述预冷机组包括预冷管路，所述热交换管路包括第四热交换管路13，所述第四热交换管路13的出口与所述预冷管路的入口连通，用于将一部分热交换介质输送至预冷机组，实现输送至预冷机组的高温热交换介质通过独立的热交换管路与排烟进行热交换，满足预冷工艺的温度需求。

为了更好得控制输送至每一工艺的高温热交换介质的温度，本实施例中在所述第一热交换管路10的出口处、第二热交换管路11的出口处、第三热交换管路12的出口处和第四热交换管路13的出口处设置有温度传感器1，用于测量与排烟热交换后的高温热交换介质的温度，以监控输送至每一工艺的高温热交换介质的温度。

进一步地，在所述第一热交换管路10的出口处、第二热交换管路11的出口处、第三热交换管路12的出口处和第四热交换管路13的出口处还设置有备用加热器2，用于当与排烟热交换后的高温热交换介质的温度不稳定时，对热交换介质进行加热，以提高整个工艺的稳定性和效率。

其中，高温热交换介质的温度不稳定包括高温热交换介质的温度较低、高温热交换介质的温度一会儿高一会儿低。

第一热交换管路、第二热交换管路、第三热交换管路和第四热交换管路可以共用一个备用加热器，也可以使用不同的备用加热器。本实施例中第一热交换管路、第二热交换管路、第三热交换管路和第四热交换管路使用不同的备用加热器，以针对不同的天然气液化工艺的温度需求对热交换介质进行加热，更加灵活。

需要说明的是，第一热交换管路、第二热交换管路、第三热交换管路和第四热交换管路对应的温度传感器和备用加热器因为功能相同，使用同一附图标记标注。

本实施例中，设置所述余热回收单元还包括回收器，所述回收器的入口与所述第一加热管路的出口、第二加热管路的出口、第三加热管路的出口和预冷管路的出口连通，用于回收热交换介质，可与排烟再次进行热交换，循环利用。

所述余热回收单元为热交换器件，主体结构也为热交换管路，其具体结构在此不再详细描述。

还可以设置控制器，与所述温度传感器和备用加热器连接，用于当与排烟热交换后的高温热交换介质的温度不稳定时，控制备用加热器对热交换介质进行加热，实现自动控制，以提高整个工艺的稳定性和效率。

所述控制器可以为单片机、plc等控制器，其与外围器件的连接关系由其引脚决定，在此不再详述。

进一步地，可以为每一工艺设定预设的热交换介质的温度，以实现自动控制输送至每一工艺的高温热交换介质的温度范围。具体为，所述控制器还用于将温度传感器获取的温度与预设的温度范围比较，当获取的热交换介质的温度低于预设的温度范围时，控制备用加热器对热交换介质进行加热。

为了减少环境污染，所述发电机组选择天然气发电机组。

进一步地，设置所述橇装式天然气液化装置的液化天然气储罐，包括出气口，所述出气口与发电机组的入口端连通，液化天然气储罐的挥发气输送至至发电机组进行回收利用，将bog气体充分利用，以降低成本。具体的输送通过管路实现，在此不再详述。

本发明实施例中还提供一种橇装式天然气液化工艺，包括：

发电机组的排烟系统的排烟输送至余热回收单元，与热交换介质进行热交换，以回收排烟的热量；

经过热交换后的高温热交换介质输送至天然气加热减压机组的第一加热单元、天然气脱碳机组的再沸单元、天然气干燥机组的第二加热单元中的至少一个，用于对天然气进行加热，且输送至第一加热单元、再沸单元、第二加热单元的高温热交换介质的温度不同；

经过热交换后的高温热交换介质还输送至吸收式预冷单元，用于通过热交换对天然气进行预冷。

本发明的橇装式天然气液化工艺回收发电机组的排烟系统的排烟的热量，用于天然气液化工艺中对天然气进行加热，从而大大得降低橇装式液化天然气工艺的能耗，大大减少能源消耗。而且输送至不同工艺的热交换介质的温度不同，以满足不同的工艺需求。另外，通过利用高温热交换介质对天然气进行预冷，降低了制冷机组的制冷能耗，继而进一步降低整个工艺的能耗。

在3万方/天的天然气液化工艺中，使用发电机的容量在680kw左右，可使用排烟的余热量为600kw。天然气加热减压机组所需热量为50kw，天然气脱碳机组所需热量为100kw，天然气干燥机组所需热量为30kw，制冷机组所需热量为200kw，共计380kw。

采用本发明的技术方案可节电280kw(天然气加热减压机组节省电能50kw，天然气脱碳机组节省电能100kw，天然气干燥机组节省电能30kw，制冷机组节省电能100kw)，装置的总功率降低至450kw，可使用余热热量为400kw，而液化工艺消耗的热量为380kw，可以满足热量供应需求。

采用本发明的技术方案可以将天然气液化工艺的能耗降低0.184kw/nm3，节能效果明显。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。