专利名称：一种混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及天然气或其它富含甲烷气体的液化技术领域，尤其是一种混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法及装置。
背景技术：
液化天然气作为汽车的清洁燃料、工业用气等，其应用日益广泛。目前，中小规模 的液化天然气生产企业的天然气量为每天几万方到二十万方，其通常采用单级混合冷剂液化天然气制冷工艺。单级混合冷剂液化天然气制冷工艺操作简单，设备要求低，投资小，然而在该工艺的生产过程中，液化天然气温度较高，能耗较大，生产成本较高。目前，随着经济的发展，以及对能源的过度消耗，能源已日益紧张，降低制备液化天然气的能源消耗，具有重要的经济和社会意义。
发明内容
本发明的发明目的在于针对现有的单级混合冷剂液化天然气制冷工艺能耗较大，生产成本较高，能耗较大的问题，提供一种制备液化天然气的方法及装置，本发明能够有效降低能耗及液化天然气温度，其设备要求低，流程简单，能够有效降低生产成本，具有广阔的市场前景。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法，包括如下步骤
a、混合冷剂首先进入一级压缩机中增压，然后经过一级冷却器冷却，再进入混合冷剂一级分离器中分离；混合冷剂一级分离器分离出的气体进入二级压缩机中增压，然后通过二级冷却器冷却，最后进入混合冷剂二级分离器中分离；
b、混合冷剂二级分离器分离出的气体经冷箱中的一级换热系统冷却至-40°C后，进入冷箱分离器中分离；冷箱分离器分离出的气体经二级换热器、三级换热器换热后，冷却至-162°C，再经三级冷箱节流阀减压降温后，返回三级换热器换热，为天然气和经过三级换热器的冷箱分离器分离出的气体提供液化及过冷冷量，并复热至-ioo°c，得到二级冷却混合冷剂；二级冷却混合冷剂经过二级换热器换热后，复热至_40°C，得到一级冷却混合冷剂；一级冷却混合冷剂经一级换热系统换热后，返回一级压缩机，进入下一个循环；其中，混合冷剂一级分离器与混合冷剂二级分离器分离出的液体经一级换热系统换热后，再进行减压降温，最后返回循环的管道中；冷箱分离器分离出的液体经二级换热器换热后，经二级冷箱节流阀减压降温后，冷却至_100°C，并与二级冷却混合冷剂混合；
C、原料天然气首先通过冷箱中的一级换热系统换热，使原料天然气的温度降至_40°C ；再经二级换热器、三级换热器，液化并过冷为_162°C的液化天然气，最后经液化天然气节流阀减压降温后送去储存。所述步骤a中，混合冷剂首先进入一级压缩机中增压至0. 8-1. 5MPa,然后经过一级冷却器冷却至40°C，再进入混合冷剂一级分离器中分离；混合冷剂一级分离器分离出的气体进入二级压缩机中增压至3. 0-3. 7MPa，然后通过二级冷却器冷却至40°C，最后进入混合冷剂二级分离器中分离。所述步骤a中，混合冷剂由缓冲罐进入一级压缩机中。所述步骤b中，一级换热系统包括第一换热器、第二换热器；一级冷却混合冷剂经第二换热器换热后，得到零级冷却混合冷剂；零级冷却混合冷剂再经第一换热器换热后，返回一级压缩机，进入下一个循环。所述步骤b中，混合冷剂一级分离器分离出的液体经第一换热器换热后，再由零级冷箱节流阀减压降温，并通过管道与零级冷却混合冷剂混合；混合冷剂二级分离器分离出的液体经第一换热器、第二换热器换热后，再由一级冷箱节流阀减压降温，并通过管道与一级冷却混合冷剂混合。所述步骤c中，原料天然气的温度降至-40°C后，进入重烃分离器中除杂，再进入二级换热器、三级换热器中。用于上述混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法的装置，包括天然气液化系统和制冷循环系统，天然气液化系统主要由冷箱中的一级换热系统、二级换热器、三级换热器，和天然气节流阀通过管道连接而成；制冷循环系统主要由一级压缩机、一级冷却器、混合冷剂一级分离器、二级压缩机、二级冷却器、混合冷剂二级分离器、一级换热系统、冷箱分离器、二级换热器、三级换热器、三级冷箱节流阀、二级冷箱节流阀、一级冷箱节流阀通过管道形成制冷循环系统。所述天然气液化系统，还包括重烃分离器。所述制冷循环系统，还包括缓冲罐。所述制冷循环系统，还包括零级冷箱节流阀。所述一级换热系统包括第一换热器和第二换热器。混合冷剂可选用现有技术中天然气液化方法中常用的混合冷剂，如由氮气和选自C1至C5的碳氢化合物等多种组分组成的混合冷剂。与现有技术相比，本发明采用三级制冷制备液化天然气，能够有效降低液化能耗及液化天然气温度。本发明在冷箱中，还增加了冷箱分离器，冷箱分离器分离出的气体、液体，分别与原料天然气换热，有效提高了换热效率，同时，混合冷剂中的重组分被完全分离到液体中，而其只需被冷却到-100°c，有效避免了重组分因温度过低，而冷凝成固体，造成管道堵塞的问题，且降低了产品液化天然气的温度，减少了 BOG气量。本发明设备少，流程简单，开停车更加容易。同时，申请人通过长期摸索，发现混合冷剂经一级冷却系统、二级冷却器、三级冷却器分别冷却至_40°C、-IOO0C > _162°C时，消耗的能耗最少，能够有效降低能源消耗。本发明提供一种混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法及装置，其流程简单，能耗小，能够有效减少设备投入，简化操作流程，降低液化过程的生产能耗和液化天然气温度。同时，本发明还能有效解决混合冷剂中重组分因温度过低而冷凝成固体，从而造成设备管道堵塞的问题，适于每天二十万方到一百万方天然气量的中等规模液化项目。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中、图I为实施例I的示意图。图2为实施例2的示意图。图3为实施例3的示意图。图中标记101为一级压缩机，102为一级冷却器，103为混合冷剂一级分离器，111为二级压缩机 ，112为二级冷却器，113为混合冷剂二级分离器，120为一级换热系统，121为第一换热器，122为第二换热器，123为零级冷箱节流阀，124为零级冷却混合冷剂，125为一级冷箱节流阀，126为一级冷却混合冷剂，130为冷箱分离器，140为二级换热器，141为二级冷箱节流阀，142为二级冷却混合冷剂，150为三级换热器，151为三级冷箱节流阀，160为缓冲罐，201为重烃分离器，202为液化天然气节流阀，203为LNG储罐。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。实施例I
本实施例采用的装置示意图如图I所示，主要包括制冷循环系统和和天然气液化系统。制冷循环系统由一级压缩机101、一级冷却器102、混合冷剂一级分离器103、二级压缩机111、二级冷却器112、混合冷剂二级分离器113、一级换热系统120、冷箱分离器130、二级换热器140、三级换热器150、三级冷箱节流阀151、二级冷箱节流阀141、一级冷箱节流阀125通过管道形成制冷循环系统；其中一级换热系统120采用第一换热器121。天然气液化系统由冷箱中的一级换热系统120、二级换热器140、三级换热器150，和天然气节流阀等通过天然气进出管道连接而成。本实施例采用的混合冷剂由如下体积比的组分组成8%氮气、30%甲烷、28%乙烯、16%丙烷和18%异戊烷。本实施例的方法包括如下主要步骤其流程如图I所示
a、出自冷箱的混合冷剂通过一级压缩机101增压至0.95MPa，再经过一级冷却器102冷却至40°C，再进入混合冷剂一级分离器103中分离；混合冷剂一级分离器103分离出的气体进入二级压缩机111中，增压至3. 05MPa，然后通过二级冷却器112冷却至40°C，最后进入混合冷剂二级分离器113中分离；
b、混合冷剂二级分离器113分离出的气体经冷箱中的第一换热器121冷却至-40°C后，进入冷箱分离器130中分离；冷箱分离器130分离出的气体经二级换热器140、三级换热器150换热后，冷却至_162°C，再经三级冷箱节流阀151减压降温后，返回三级换热器150换热，为天然气和经过三级换热器150的冷箱分离器130分离出的气体提供液化及过冷冷量，并复热至_100°C，得到二级冷却混合冷剂142 ;二级冷却混合冷剂142经过二级换热器140换热后，复热至_40°C，得到一级冷却混合冷剂126 ;—级冷却混合冷剂126再经一级换热系统120返回一级压缩机101进入下一个循环；其中，混合冷剂一级分离器103与混合冷剂二级分离器113分离出的液体经一级换热系统120换热后，再由一级冷箱节流阀125减压降温，并通过管道与一级冷却混合冷剂126混合；冷箱分离器130分离出的液体经二级换热器140换热后，经二级冷箱节流阀141减压降温，冷却至-10(TC，并与二级冷却混合冷剂142混合；
C、经预处理系统脱除杂质的净化天然气，初始温度为40°C，压力为5. 5MPa ;首先通过冷箱中的一级换热系统120换热，净化天然气的温度降至-40°C，然后经二级换热器140、三级换热器150，液化并过冷为_162°C的液化天然气，最后经液化天然气节流阀202减压降温后，作为产品送入LNG储罐203中 储存。实施例2
本实施例采用的装置示意图如图2所示，主要包括制冷循环系统和和天然气液化系统。制冷循环系统由缓冲罐160、一级压缩机101、一级冷却器102、混合冷剂一级分离器103、二级压缩机111、二级冷却器112、混合冷剂二级分离器113、一级换热系统120、冷箱分离器130、二级换热器140、三级换热器150、三级冷箱节流阀151、二级冷箱节流阀141、一级冷箱节流阀125、零级冷箱节流阀123通过管道形成制冷循环系统；其中一级换热系统120由第一换热器121和第二换热器122组成。天然气液化系统由冷箱中的一级换热系统120、二级换热器140、三级换热器150，和天然气节流阀等通过天然气进出管道连接而成。本实施例采用的混合冷剂由如下体积比的组分组成5%氮气、35%甲烷、26%乙烯、16%丙烷和18%异戊烷。本实施例的方法包括如下主要步骤其流程如图2所示
a、出自冷箱的混合冷剂由缓冲罐160进入一级压缩机101中，增压至I.2MPa，再经过一级冷却器102冷却至40°C，再进入混合冷剂一级分离器103中分离；混合冷剂一级分离器103分离出的气体进入二级压缩机111中，增压至3. 5MPa，然后通过二级冷却器112冷却至40°C，最后进入混合冷剂二级分离器113中分离；
b、混合冷剂二级分离器113分离出的气体经冷箱中的第一换热器121、第二换热器122冷却至_40°C后，进入冷箱分离器130中分离；冷箱分离器130分离出的气体经二级换热器140、三级换热器150换热后，冷却至_162°C，再经三级冷箱节流阀151减压降温后，返回三级换热器150换热，为天然气和经过三级换热器150的冷箱分离器130分离出的气体提供液化及过冷冷量，并复热至-100°C，得到二级冷却混合冷剂142 ;二级冷却混合冷剂142经过二级换热器140换热后，复热至_40°C，得到一级冷却混合冷剂126 ;—级冷却混合冷剂126经第二换热器122换热后，得到零级冷却混合冷剂124 ;零级冷却混合冷剂124再经第一换热器121换热后，由缓冲罐160返回一级压缩机101，进入下一个循环；其中，混合冷剂一级分离器103分离出的液体经第一换热器121换热后，再由零级冷箱节流阀123减压降温，并通过管道与零级冷却混合冷剂124混合；混合冷剂二级分离器113分离出的液体经第一换热器121、第二换热器122换热后，再由一级冷箱节流阀125减压降温，并通过管道与一级冷却混合冷剂126混合；冷箱分离器130分离出的液体经二级换热器140换热后，经二级冷箱节流阀141减压降温后，冷却至_100°C，并与二级冷却混合冷剂142混合；
C、经预处理系统脱除杂质的净化天然气，初始温度为40°C，压力为5. 9MPa ;首先通过冷箱中的第一换热器121、第二换热器122换热，净化天然气的温度降至-40°C，然后经二级换热器140、三级换热器150，液化并过冷为_162°C的液化天然气，最后经液化天然气节流阀202减压降温后，作为产品送入LNG储罐203中储存。
实施例3
本实施例采用的装置示意图如图3所示，包括制冷循环系统和和天然气液化系统。制冷循环系统由缓冲罐160、一级压缩机101、一级冷却器102、混合冷剂一级分离器103、二级压缩机111、二级冷却器112、混合冷剂二级分离器113、一级换热系统120、冷箱分离器130、二级换热器140、三级换热器150、三级冷箱节流阀151、二级冷箱节流阀141、一级冷箱节流阀125、零级冷箱节流阀123通过管道形成制冷循环系统；其中一级换热系统120由第一换热器121和第二换热器122组成。天然气液化系统由冷箱中的一级换热系统120、二级换热器140、三级换热器150，重烃分离器201和天然气节流阀等通过天然气进出管道连接而成。本实施例采用的混合冷剂由如下体积比的组分组成7%氮气、33%甲烷、26%乙烯、16%丙烷和18%异戊烷。本实施例的方法包括如下主要步骤其流程如图3所示
a、出自冷箱的混合冷剂由缓冲罐160进入一级压缩机101中，增压至I.4MPa，再经过一级冷却器102冷却至40°C，再进入混合冷剂一级分离器103中分离；混合冷剂一级分离器103分离出的气体进入二级压缩机111中，增压至3. 6MPa，然后通过二级冷却器112冷却至40°C，最后进入混合冷剂二级分离器113中分离；
b、混合冷剂二级分离器113分离出的气体经冷箱中的第一换热器121、第二换热器122冷却至_40°C后，进入冷箱分离器130中分离；冷箱分离器130分离出的气体经二级换热器140、三级换热器150换热后，冷却至_162°C，再经三级冷箱节流阀151减压降温后，返回三级换热器150换热，为天然气和经过三级换热器150的冷箱分离器130分离出的气体提供液化及过冷冷量，并复热至_100°C，得到二级冷却混合冷剂142 ;二级冷却混合冷剂142经过二级换热器140换热后，复热至-40°C，得到一级冷却混合冷剂126 ;—级冷却混合冷剂126经第二换热器122换热后，复热至_20°C，得到零级冷却混合冷剂124 ;零级冷却混合冷剂124再经第一换热器121换热后，由缓冲罐160返回一级压缩机101，进入下一个循环；其中，混合冷剂一级分离器103分离出的液体经第一换热器121换热后，再由零级冷箱节流阀123减压降温，并通过管道与零级冷却混合冷剂124混合；混合冷剂二级分离器113分离出的液体经第一换热器121、第二换热器122换热后，再由一级冷箱节流阀125减压降温，并通过管道与一级冷却混合冷剂126混合；冷箱分离器130分离出的液体经二级换热器140换热后，经二级冷箱节流阀141减压降温后，冷却至-100°C，并与二级冷却混合冷剂142混合；
C、经预处理系统脱除杂质的净化天然气，初始温度为40°C，压力为5. 5MPa ;首先通过冷箱中的第一换热器121、第二换热器122换热，净化天然气的温度降至_40°C。降温后的净化天然气进入重烃分离器201中，脱除重烃、苯等杂质。再经二级换热器140、三级换热器150，液化并过冷为_162°C的液化天然气，最后经液化天然气节流阀202减压降温后，作为产品送入LNG储罐203中储存。与实施例I相比，实施例2、实施例3均增加了一个换热器和一个节流阀，实施例2和3较实施例I节能5%以上。在考虑装置规模、投资大小及电能消耗后，可以根据需要选择合适的工艺流程在本发明的核心基础上，还可以根据体系的总体设计和原料气的组成而采用不同的温度、压力操作参数。当作为原料的天然气压力较低时，可以在液化处理前，对其进行加压冷却处理。当需要去除作为原料的天然气中的水、酸性气体和汞等杂质时，可以在液化之前进行处理。作为原料的天然气中的重烃组分可以在液化之前，通过分子筛脱除，也可采用本实施例的工艺流程，在天然气预冷后，由重烃分离器201脱除。这些过程都没有改变主工艺流程和相应的冷剂及设备装置，因此不影响本发明的特征表达。本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1.一种混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法，包括如下步骤 a、混合冷剂首先进入一级压缩机中增压，然后经过一级冷却器冷却，再进入混合冷剂一级分离器中分离；混合冷剂一级分离器分离出的气体进入二级压缩机中增压，然后通过二级冷却器冷却，最后进入混合冷剂二级分离器中分离； b、混合冷剂二级分离器分离出的气体经冷箱中的一级换热系统冷却至-40°C后，进入冷箱分离器中分离；冷箱分离器分离出的气体经二级换热器、三级换热器换热后，冷却至-162°C，再经三级冷箱节流阀减压降温后，返回三级换热器换热，为天然气和经过三级换热器的冷箱分离器分离出的气体提供液化及过冷冷量，并复热至-ioo°c，得到二级冷却混合冷剂；二级冷却混合冷剂经过二级换热器换热后，复热至_40°C，得到一级冷却混合冷剂；一级冷却混合冷剂经一级换热系统换热后，返回一级压缩机，进入下一个循环；其中，混合冷剂一级分离器与混合冷剂二级分离器分离出的液体经一级换热系统换热后，再进行减压降温，最后返回循环的管道中；冷箱分离器分离出的液体经二级换热器换热后，经二级冷箱节流阀减压降温后，冷却至_100°C，并与二级冷却混合冷剂混合； C、原料天然气首先通过冷箱中的一级换热系统换热，使原料天然气的温度降至_40°C ；再经二级换热器、三级换热器，液化并过冷为_162°C的液化天然气，最后经液化天然气节流阀减压降温后送去储存。
2.根据权利要求I所述的混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤a中，混合冷剂首先进入一级压缩机中增压至0. 8-1. 5MPa，然后经过一级冷却器冷却至40°C，再进入混合冷剂一级分离器中分离；混合冷剂一级分离器分离出的气体进入二级压缩机中增压至3. 0-3. 7MPa，然后通过二级冷却器冷却至40°C，最后进入混合冷剂二级分离器中分离。
3.根据权利要求I所述的混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤b中，一级换热系统包括第一换热器、第二换热器；一级冷却混合冷剂经第二换热器换热后，得到零级冷却混合冷剂；零级冷却混合冷剂再经第一换热器换热后，返回一级压缩机，进入下一个循环。
4.根据权利要求I所述的混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤b中，混合冷剂一级分离器分离出的液体经第一换热器换热后，再由零级冷箱节流阀减压降温，并通过管道与零级冷却混合冷剂混合；混合冷剂二级分离器分离出的液体经第一换热器、第二换热器换热后，再由一级冷箱节流阀减压降温，并通过管道与一级冷却混合冷剂混合。
5.根据权利要求I所述的混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤c中，原料天然气的温度降至_40°C后，进入重烃分离器中除杂，再进入二级换热器、三级换热器中。
6.用于权利要求1-5任一所述混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法的装置，包括天然气液化系统和制冷循环系统，天然气液化系统主要由冷箱中的一级换热系统、二级换热器、三级换热器，和天然气节流阀通过管道连接而成；制冷循环系统主要由一级压缩机、一级冷却器、混合冷剂一级分离器、二级压缩机、二级冷却器、混合冷剂二级分离器、一级换热系统、冷箱分离器、二级换热器、三级换热器、三级冷箱节流阀、二级冷箱节流阀、一级冷箱节流阀通过管道形成制冷循环系统。
7.根据权利要求6所述的用于混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法的装置，其特征在于，所述天然气液化系统，还包括重烃分离器。
8.根据权利要求6所述的用于混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法的装置，其特征在于，所述制冷循环系统，还包括缓冲罐。
9.根据权利要求6所述的用于混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法的装置，其特征在于，所述制冷循环系统，还包括零级冷箱节流阀。
10.根据权利要求6所述的用于混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法的装置，其特征在于，所述一级换热系统包括第一换热器和第二换热器。
全文摘要
本发明公开了一种混合冷剂三级制冷制备液化天然气的方法及装置，目的在于解决现有的单级混合冷剂液化天然气制冷工艺能耗较大，生产成本较高，能耗较大的问题。本发明能够有效降低能耗及液化天然气温度，其设备要求低，流程简单，能够有效降低生产成本，具有广阔的市场前景。
文档编号F25J1/02GK102645084SQ201210138288
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者张惊涛, 母斌 申请人:成都赛普瑞兴科技有限公司