一种复合制冷天然气液化方法
阅读：1025发布：2020-06-29
专利汇可以提供一种复合制冷天然气液化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 天然气 液化 方法，具体涉及一种采用丙烷、乙烯冷剂阶式制冷与氮气膨胀循环复合制冷式天然气液化方法。一种复合制冷天然气液化方法，该方法用于将预处理后的天然气和所述复合制冷剂在冷箱换热器中换热，将所述的天然气液化为 液化天然气 ，包括如下步骤：首先将预处理后天然气进入一级冷箱，与丙烷制冷循环换冷至‑30℃～‑60℃；再进入二级冷箱，与乙烯制冷循环换冷至‑90℃；最后进入三级冷箱，与氮气膨胀制冷循环换冷至‑150℃～‑160℃形成液化天然气成品。本发明提供的液化天然气方法制冷剂为纯物质,没有配比问题,操作稳定；同时，低温位冷剂氮气为非可燃 流体 ，平面布置更节省空间，操作安全性更高。，下面是一种复合制冷天然气液化方法专利的具体信息内容。
一种复合制冷天然气液化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种天然气液化方法，具体涉及一种采用丙烷、乙烯冷剂阶式制冷与氮气膨胀循环复合制冷式天然气液化方法。
背景技术
[0002] 制冷天然气液化工艺典型的有阶式制冷、混合冷剂制冷、膨胀制冷三种方法。由机械工业出版社，顾安忠等著的《液化天然气技术》一书中的第3章就介绍了该三种工艺的原理和方法，不同的制冷工艺，都可单独使用，应用于天然气液化装置中。
[0003] 阶式制冷通常采用丙烷、乙烯、甲烷三种冷剂，由三级独立的制冷循环系统，每个制冷循环中均含有三个换热器，在级联式液化流程中，沸点较高的制冷剂的循环将冷量转移给相邻的沸点较低的制冷剂的循环：第一级丙烷制冷循环为天然气、乙烯和甲烷提供冷量；第二级乙烯制冷循环为天然气和甲烷提供冷量；第三级甲 烷制冷循环为天然气提供冷量。通过每级循环不同换热器的冷却，天然气的温度逐步降低直至液化，从而实现液化过程，此种流程技术成熟，操作稳定，能耗低，但缺点是流程较复杂，冷剂介质为可燃流体，安全性要求高。
[0004] 膨胀制冷流程是指利用克劳德循环制冷（1902年由克劳德首创的制冷循环流程，在此循环中高压气体通过透平膨胀机绝热膨胀，使气体的内能以功的形式排出而大大提高了制冷循环效率）实现天然气液化的流程。
[0005] 典型氮气膨胀液化流程，在天然气液化回路中，原料气经预处理装置处理后进入冷箱与低温氮气换冷，中段抽出，分离出重烃后，再返回冷箱进一步冷却和过冷到-160℃后得到LNG。在氮气膨胀液化循环中，氮气经压缩机压缩到1.8MPa左右，进入冷箱冷却后后进入透平膨胀机膨胀获得更低的温度，再返回冷箱提供冷量，离开冷箱的低压氮气进入压缩机增压，循环使用。该流程简洁，操作简便，尤其作为制冷剂的氮气，为非可燃流体，操作安全性好。缺点是，若LNG生产全部采用氮气膨胀制冷，流程能耗较高。
发明内容
[0006] 本发明针对现有技术中存在的问题提供一种采用丙烷、乙烯冷剂阶式制冷与氮气膨胀循环复合制冷式天然气液化方法。
[0007] 本发明提供的技术方案是：
[0008] 一种复合制冷天然气液化方法，该方法用于将预处理后的天然气和所述复合制冷剂在冷箱换热器中换热，将所述的天然气液化为液化天然气，包括如下步骤：
[0009] 首先将预处理后天然气进入一级冷箱，与丙烷制冷循环换冷至-30℃～-60℃；
[0010] 再进入二级冷箱，与乙烯制冷循环换冷至-90℃；
[0011] 最后进入三级冷箱，与氮气膨胀制冷循环换冷至-150℃～-160℃形成液化天然气成品。
[0012] 具体的，所述一级冷箱操作压力为5～10MPa，天然气出丙烷制冷循环段冷箱出口温度为-30℃，若有压力能，则充分利用节流至压力为4～5MPa，则获得更低的温度，为-50～-60℃。
[0013] 本发明提供的液化天然气方法不同于现有的阶式或膨胀制冷的方法，是由丙烷、乙烯提供相对高温位冷量，氮气提供低温位的冷量，这样不仅使天然气液化过程中各级制冷温度与原料气的冷却曲线接近,减少了熵增,能量消耗接近于理论的热力学效率上限，能耗低；制冷剂为纯物质,没有配比问题,操作稳定；同时，低温位冷剂氮气为非可燃流体，平面布置更节省空间，操作安全性更高。附图说明
[0014] 图1是本发明的工艺模块图。
具体实施方式
[0015] 一种复合制冷天然气液化方法，该方法用于将预处理后的天然气和所述复合制冷剂在冷箱换热器中换热，将所述的天然气液化为液化天然气，包括如下步骤：
[0016] 首先将预处理后天然气进入一级冷箱，与丙烷制冷循环换冷至-30℃～-60℃，在丙烷制冷循环中，丙烷经压缩机增压、冷却后，一部分丙烷节流降温后进入一级冷箱与天然气、重烃换热，另一部分丙烷节流降温后，气相返回丙烷压缩机入口，液相则与一级冷箱出口处丙烷再经节流降温后进入二级冷箱，天然气、乙烯换热后气化，返回二级冷箱压缩机入口，所述一级冷箱操作压力为5～10MPa，天然气出丙烷制冷循环段冷箱出口温度为-30℃，若有压力能，则充分利用节流至压力为4～5MPa，则获得更低的温度，为-50～-60℃。；
[0017] 在一级冷箱换热处理后的天然气再进入二级冷箱，与乙烯制冷循环换冷至-90℃，在乙烯制冷循环中，乙烯经压缩机增压、冷却后，先流经丙烷制冷循环冷箱进行预冷，再节流降温后，进入二级冷箱与天然气换热后气化，返回压缩机入口；
[0018] 在二级冷箱换热处理后的天然气最后进入三级冷箱，在三级冷箱内与氮气膨胀制冷循环换冷至-150℃～-160℃形成液化天然气成品，在氮气制冷循环中，氮气经两级压缩、冷却后分为两股，分别进入氮气冷箱，自冷箱出口的两股氮气分别进入高、低温膨胀机降压降温后返回冷箱，为天然气和氮气预冷提供冷量，两股氮气出冷箱后汇合进入氮气一级压缩机入口，氮气二级压缩机由氮气膨胀机直接驱动。天然气经过氮气循环后达到-150～-160℃，得到LNG。
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