一种天然气液化装置的制作方法

本发明涉及清洁能源，也涉及深冷，具体为一种天然气液化装置，用于对预处理后的天然气进行液化。

背景技术：

1、天然气是一种绿色环保的优质能源，其相对于传统的煤、石油等能源能够极大地降低温室气体co2的排放量。目前，天然气的常规输送方式分为两类，分别为管道输送和船等移动设备输送，其中，前者运输成本更低，但需要铺设管道，固定投资高，适用于长距离端对端对口输送，比如我国的西气东输工程；后者具有更大的灵活性，输送路径可以随时调整，便于客户和生产者之间相互选择、替换，在国际天然气交易中广泛采用，然而，天然气在常态下为气态，体积大不便于运载，因此，目前的常规方式就是将天然气液化后再输送，常态下的天然气液化后其体积缩小600余倍，非常便于装载输送，但天然气液化涉及深冷技术，其能耗很高，成本甚至远高于开采成本，因此，降低天然气液化成本很有必要。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明目的是提供一种天然气液化装置，其采用了新的制冷流程，冷量得到了充分的回收利用，同时对冷却的天然气进行中间分离，排出其中的重质组分，降低深冷部分的冷却负荷，有利于降低液化成本。

2、为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种天然气液化装置，包括：

4、具有至少两级低温冷却段的第一冷箱，每级低温冷却段均配套一个第三气液分离罐；

5、具有两级深冷冷却段的第二冷箱，两级深冷冷却段分别为第一深冷段和第二深冷段：

6、流动介质为天然气的天然气系统，天然气作为热媒经各级低温冷却段依次降温后进入第一气液分离罐进行气液分离；第一气液分离罐的气相作为热媒经各级深冷冷却段依次降温后再经第一节流阀节流降温，最后送入lng储罐；

7、流动介质为第一冷剂的第一循环系统，第一冷剂作为热媒经各级低温冷却段依次降温后进入第二气液分离罐，第二气液分离罐的气相作为热媒依次经各级深冷冷却段依次降温、第二节流阀节流降温，然后作为冷媒依次经第二深冷段、第一深冷段加热，最后以气态形式进入第二压缩机入口；第二气液分离罐的液相作为热媒依次经第一深冷段降温、第三节流阀降温，然后作为冷媒经第一深冷段加热，最后以气态形式进入第一压缩机入口；第一压缩机出口气体经第一冷却器冷却后作为热媒循环进入低温冷却段；

8、流动介质为第二冷剂的第二循环系统，第二冷剂经第二压缩机增压后作为热媒依次经第二冷却器冷却、第一换热器冷却，然后经第四节流阀节流降温后进入第一级低温冷却段对应的第三气液分离罐，每级第三气液分离罐的气相作为冷媒与其他物料换热后送入第一压缩机入口，其中，第一级低温冷却段对应的第三气液分离罐的气相与第一换热器换热，其余级低温冷却段对应的第三气液分离罐的气相与前一级低温冷却段对应的第三气液分离罐的液相换热；每级第三气液分离罐的液相分两部分，一部分作为冷媒进入该级第三气液分离罐对应的低温冷却段，另一部分经级间节流阀节流降温后送入下一级的第三气液分离罐中进行气液分离；低温冷却段中的第二冷剂吸热气化后进入第二压缩机入口继续循环。

9、作为本发明的一种具体实施方式，对于第一冷箱而言，从前到后低温冷却段的温度依次降低，因此，作为冷媒的第二循环剂在吸热气化后其温度也是从前到后依次降低的，即前一级的低温冷却段的第二冷剂排出温度大于后一级低温冷却段的第二冷剂排出温度，因此，有必要进一步回收其热量，因此，申请人提出了一种进一步的改进措施，对于第一级低温冷却段下游的各级低温冷却段，每级低温冷却段的冷媒气体排出该级低温冷却段后作为冷媒与上一级低温冷却段对应的第三气液分离罐中液体换热，且上一级第三气液分离罐中液体依次与下一级低温冷却段的冷媒气体、下一级第三气液分离罐的气体换热。

10、作为本发明的一种具体实施方式，第一冷箱中各级低温冷却段排出的冷媒气体压力并不相同，而且从前到后压力逐渐降低，如果完全从同一入口进第二压缩机，则部分气体先要先降压然后再通过压缩机升压，导致额外功耗，因此，本发明提出了一种改进，第二压缩机采用多段压缩，设置至少两个不同压力等级的入口，各级所述低温冷却段排出的冷媒气体至少进入两个不同压力等级的压缩机入口进行压缩，当然，优选的是，每个低温冷却段排除的冷媒气均对应设有一个压缩机入口。

11、作为本发明的一种具体实施方式，所述第二节流阀出口连接第四气液分离罐，第四气液分离罐的气相、液相分别作为冷媒进入所述第二深冷段。气液分别换热，可以降低换热面积。

12、作为本发明的一种具体实施方式，所述第三节流阀出口连接第五气液分离罐，第五气液分离罐的气相、液相分别作为冷媒进入所述第一深冷段，进一步，所述第四气液分离罐出口的气相流出第二深冷段后与所述第五气液分离罐的气相混合，第四气液分离罐出口的液相流出第二深冷段后进入第五气液分离器，这样两个气相、两个液相分别合用一段换热管路，简化设备数量。

13、相对于现有技术，本发明技术方案具有如下技术效果：

14、(1)本发明采用串级阶梯式降温，有利于降低能耗，同时，第二循环系统中，下一级气液分离罐的低温气体作为冷媒对上一级气液分离罐的液体进行降温，充分回收冷量，使得进入低温冷却段的冷媒流体温度更低。

15、(2)本发明在第一冷箱、第二冷箱之间设置第一分离器，有利于将重组分在低温冷却阶段脱出，降低第二冷箱的深冷负荷。

技术特征：

1.一种天然气液化装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种天然气液化装置，其特征在于，对于第一级低温冷却段下游的各级低温冷却段，每级低温冷却段的冷媒气体离开低温冷却段后作为冷媒与上一级第三气液分离罐中液体换热，且上一级第三气液分离罐中液体依次与下一级低温冷却段的冷媒气体、下一级第三气液分离罐的气体换热。

3.根据权利要求1所述的一种天然气液化装置，其特征在于，所述第二压缩机包括至少两个不同压力等级的气体入口，所有低温冷却段排出的冷媒气体至少进入两个不同压力等级的压缩机入口。

4.根据权利要求1所述的一种天然气液化装置，其特征在于，每个低温冷却段排出的冷媒气均对应设置一个压缩机入口。

5.根据权利要求1所述的一种天然气液化装置，其特征在于，所述第二节流阀出口连接第四气液分离罐，第四气液分离罐的气相、液相分别作为冷媒进入所述第二深冷段。

6.根据权利要求5所述的一种天然气液化装置，其特征在于，所述第三节流阀出口连接第五气液分离罐，第五气液分离罐的气相、液相分别作为冷媒进入所述第一深冷段。

7.根据权利要求6所述的一种天然气液化装置，其特征在于，所述第四气液分离罐的气相流出第二深冷段后与所述第五气液分离罐的气相混合，第四气液分离罐的液相流出第二深冷段后进入第五气液分离器。

技术总结
本发明公开一种天然气液化装置，属于深冷技术领域，包括第一、第二冷箱，天然气系统，第一、第二循环系统，其中，天然气系统中设置级间分离以降低第二冷箱的冷却负荷；第一冷箱至少具有两级低温冷却段且每级均配套一个第三气液分离罐，第二循环系统中，每级第三气液分离罐的气相作为冷媒与其他物料换热后送入第二压缩机入口，其中，第一级第三气液分离罐的气相与其入口的流体进行换热，其余级第三气液分离罐的气相与前一级第三气液分离罐的液相换热；每级第三气液分离罐的液相分两部分，一部分作为冷媒进入同一级低温冷却段，另一部分经级间节流阀节流降温后送入下一级第三气液分离罐，从而实现阶梯冷却并充分回收冷量。

技术研发人员：黄前名,郭伟,石磊
受保护的技术使用者：四川恒乐达能源工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15