天然气预冷膨胀液化工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种天然气预冷膨胀液化工艺，包括：(a)氮气进行两级压缩后，经过冷却器冷却，进入多股流换热器进行预冷；(b)经透平膨胀机进行膨胀，返流换热器；(c)再经透平膨胀机第二次膨胀，然后在依次返流换热器；(d)丙烷经过丙烷压缩机压缩增压；(e)增压后的丙烷经过水冷却器；(f)降温降压产生气液两相后，进入多股流换热器预冷天然气和高压制冷剂；(g)天然气首先经过换热器进行冷却；(h)冷却后经节流阀进行降压和降温，产生气相，剩余的液相进入液化天然气储罐进行储存；(i)气相作为返流气为换热器提供冷量，复热后作为天然气预处理中纯化器的再生气。本发明能快速完成天然气液化，且功耗低，成本低。
【专利说明】天然气预冷膨胀液化工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天然气预冷膨胀液化工艺。
【背景技术】
[0002]液化天然气主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，液化天然气的重量仅为同体积水的45 %左右。其制造过程是先将气田生产的天然气净化处理，经一连串超低温液化后，利用液化天然气船运送。燃烧后对空气污染非常小，而且放出热量大，所以液化天然气好。
[0003]液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点(-161.5摄氏度)温度后变成液体，通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内[1]。其主要成分为甲烷，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。20世纪70年代以来，世界液化天然气产量和贸易量迅速增加，2005年LNG国际贸易量达1888.1亿立方米，最大出口国是印度尼西亚，出口314.6亿立方米；最大进口国是日本763.2亿立方米。
[0004]1941年在美国克利夫兰建成了世界第一套工业规模的LNG装置，液化能力为8500m3/d。从60年代开始，LNG工业得到了迅猛发展，规模越来越大，基本负荷型液化能力在2.5X104m3/d。据资料[3]介绍，目前各国投产的LNG装置已达160多套，LNG出口总量已超过 46.18 X 106t/a。
[0005]天然气的主要成分是甲烷，甲烷的常压沸点是_161°C，临界温度为_84°C，临界压力为4.1MPa。LNG是液化天然气的简称，它是天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后[4]，采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的[5]。
[0006]国外的液化装置规模大、工艺复杂、设备多、投资高，基本都采用阶式制冷和混合冷剂制冷工艺，目前两种类型的装置都在运行，新投产设计的主要是混合冷剂制冷工艺，研究的主要目的在于降低液化能耗。制冷工艺从阶式制冷改进到混合冷剂制冷循环，目前有报道又有C I1-2新工艺[6]，该工艺既具有纯组分循环的优点，如简单、无相分离和易于控制，又有混合冷剂制冷循环的优点，如天然气和制冷剂制冷温位配合较好、功效高、设备少等优点。
[0007]在生态环境污染日益严重的形势面前，为了优化能源消费结构，改善大气环境，实现可持续发展的经济发展战略，人们选择了天然气这种清洁、高效的生态型优质能源和燃料。现在，无论是工业还是民用，都对天然气产生了越来越大的依赖性。液化天然气(LNG)是天然气的液态形式，在某些情况下，选择液化天然气比选择气态天然气具有更多的优点。LNG的应用实际上就是天然气的应用，但由于其特性，LNG又比天然气有着更广泛的用途。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种能快速完成天然气液化，且功耗低，成本低的天然气预冷膨胀液化工艺。
[0009]本发明的目的通过下述技术方案实现:天然气预冷膨胀液化工艺，包括以下步骤:
[0010](a)氮气首先经过压缩机进行两级压缩后，经过冷却器冷却，进入多股流换热器进行预冷；
[0011](b)再经透平膨胀机进行膨胀，然后返流换热器，用来给换热器提供冷量；
[0012](C)换热后的氮气再经透平膨胀机第二次膨胀，然后在依次返流换热器，为其提供冷量；
[0013](d)丙烷经过丙烷压缩机压缩增压；
[0014](e)增压后的丙烷经过水冷却器，由水带走一部分热量后全部液化；
[0015](f)最后经节流阀降温降压产生气液两相后，进入多股流换热器预冷天然气和高压制冷剂；
[0016](g)天然气首先经过换热器进行冷却；
[0017](h)冷却后经节流阀进行降压和降温，产生气相，剩余的液相进入液化天然气储罐进行储存；
[0018](i)气相作为返流气为换热器提供冷量，复热后作为天然气预处理中纯化器的再生气。
[0019]所述步骤(a)中，氮气经过压缩机将其压力由IOOkPa压缩至5000kpa。
[0020]所述步骤(a)中，氮气进入多股流换热器进行预冷。
[0021]所述步骤(b)中，氮气经透平膨胀机进行膨胀，其温度和压力进一步下降。
[0022]所述步骤(C)中，氮气经第二次膨胀后，其温度下降到100.5K，压力下降到HOkPa0
[0023]所述步骤(d)中，丙烷经过丙烷压缩机压缩增压至1130kPa。
[0024]综上所述，本发明的有益效果是:能快速完成天然气液化，且功耗低，成本低。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
[0026]实施例:
[0027]本发明涉及一种天然气预冷膨胀液化工艺，主要包括以下步骤:
[0028](a)氮气首先经过压缩机进行两级压缩后，经过冷却器冷却，进入多股流换热器进行预冷；
[0029](b)再经透平膨胀机进行膨胀，然后返流换热器，用来给换热器提供冷量；
[0030](C)换热后的氮气再经透平膨胀机第二次膨胀，然后在依次返流换热器，为其提供冷量；
[0031](d)丙烷经过丙烷压缩机压缩增压；
[0032](e)增压后的丙烷经过水冷却器，由水带走一部分热量后全部液化；
[0033](f)最后经节流阀降温降压产生气液两相后，进入多股流换热器预冷天然气和高压制冷剂；
[0034](g)天然气首先经过换热器进行冷却；
[0035](h)冷却后经节流阀进行降压和降温，产生气相，剩余的液相进入液化天然气储罐进行储存；
[0036](i)气相作为返流气为换热器提供冷量，复热后作为天然气预处理中纯化器的再生气。
[0037]所述步骤(a)中，氮气经过压缩机将其压力由IOOkPa压缩至5000kpa。
[0038]所述步骤(a)中，氮气进入多股流换热器进行预冷。
[0039]所述步骤(b)中，氮气经透平膨胀机进行膨胀，其温度和压力进一步下降。
[0040]所述步骤(C)中，氮气经第二次膨胀后，其温度下降到100.5K，压力下降到HOkPa0
[0041]所述步骤(d)中，丙烷经过丙烷压缩机压缩增压至1130kPa。
[0042]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.天然气预冷膨胀液化工艺，其特征在于，包括以下步骤: (a)氮气首先经过压缩机进行两级压缩后，经过冷却器冷却，进入多股流换热器进行预冷; (b)再经透平膨胀机进行膨胀，然后返流换热器，用来给换热器提供冷量； (c)换热后的氮气再经透平膨胀机第二次膨胀，然后在依次返流换热器，为其提供冷量; (d)丙烷经过丙烷压缩机压缩增压； (e)增压后的丙烷经过水冷却器，由水带走一部分热量后全部液化； (f)最后经节流阀降温降压产生气液两相后，进入多股流换热器预冷天然气和高压制冷剂； (g)天然气首先经过换热器进行冷却； (h)冷却后经节流阀进行降压和降温，产生气相，剩余的液相进入液化天然气储罐进行储存； (i)气相作为返流气为换热器提供冷量，复热后作为天然气预处理中纯化器的再生气。
2.根据权利要求1所述的天然气预冷膨胀液化工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，氮气经过压缩机将其压力由IOOkPa压缩至5000kpa。
3.根据权利要求1所述的天然气预冷膨胀液化工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，氮气进入多股流换热器进行预冷。
4.根据权利要求1所述的天然气预冷膨胀液化工艺，其特征在于，所述步骤(b)中，氮气经透平膨胀机进行膨胀，其温度和压力进一步下降。
5.根据权利要求1所述的天然气预冷膨胀液化工艺，其特征在于，所述步骤(c)中，氮气经第二次膨胀后，其温度下降到100.5K，压力下降到140kPa。
6.根据权利要求1所述的天然气预冷膨胀液化工艺，其特征在于，所述步骤(d)中，丙烷经过丙烷压缩机压缩增压至1130kPa。
【文档编号】F25J3/00GK103712415SQ201210409164
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年10月9日 优先权日:2012年10月9日
【发明者】吴林松 申请人:吴林松