一種天然氣等壓液化裝置的製作方法
2023-04-24 09:14:41 2
專利名稱：一種天然氣等壓液化裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種天然氣等壓液化裝置，具體屬深度冷凍技術領域。
背景技術：
天然氣是一種優質潔淨的化石能源，在國民經濟中具有十分重要的地位。天然氣的液化和儲存是其開發利用的關鍵技術，在國內外已形成一個產業，每年以平均8%的速度增長，近年來在中國能源消費結構中，增長很快。液化天然氣技術已經成為一門高科技技術，受到越來越多科學技術學科的重視。預計到本世紀中葉，若以中國消耗天然氣5000*108m3/a，其中進口 LNG1000*108m3/a計(相當於日本目前的進口量)，可用冷能折合電能為257*108kWh/a，相當於一個600*104kW電站的年發電量。因此如何使LNG實現技術、管理機制、市場運作等各方面的突破，力爭使大幅度降低LNG的能耗，在取得巨大的節能和經濟效益同時，推動包括空分、煤富氧氣化在內的大型冷能產業鏈的快速發展，以期為我國全面實現循環型經濟和節約型經濟做出貢獻，值得深入思考。同時，中國經濟的快速發展和模式轉型決定了大規模利用LNG的絕對必要性，並提供了宏大的用戶市場。傳統天然氣的液化流程主要有以下三種:1、級聯式液化流程(也稱階式液化流程、復疊式液化流程或串聯蒸發冷凝液化流程)，主要應用於基本負荷型天然氣液化裝置；2、混合製冷劑液化流程:即所謂的MRC液化流程，MRC是以Cl至C5的碳氫化合物，以及N2等五種以上的多組分混合製冷劑為工質，進行逐級冷凝、蒸發、節流膨脹得到不同溫度水平的製冷量，以達到逐步冷卻和液化天然氣的目的。MRC既達到類似級聯式液化流程的目的，有克服了其系統複雜的缺點。自20世紀80年代以來，對於基本負荷型天然氣液化裝置，新建與擴建的基本負荷型天然氣液化流程，幾乎毫無例外地採用丙烷預冷混合製冷劑液化流程；3、帶膨脹機的液化流程:帶膨脹機液化流程，是指利用製冷劑再透平膨脹機中的克勞德循環，實現天然氣液化的流程。氣體在膨脹機中膨脹做功的同時，降低溫度並回收功。根據製冷劑的不同，可分為氮氣膨脹液化流程和天然氣膨脹液化流程。這類流程的優點是:(I)流程簡單、調節靈活、工作可靠、易啟動、易操作、維修方便；(2)用天然氣本身作工質時，能省去專門生產、運輸、儲運冷凍劑的費用。缺點是:(I)送入裝置的氣流需全部深度乾燥；(2)回流壓力低，換熱面積大、設備金屬投入量大；(3)受低壓用戶多少的限制；(4)液化率低，如再循環，則在增加循環壓縮機後，功耗大大增加。由於帶膨脹機的液化流程操作比較簡單，投資適中，特別適用於液化能力較小的調峰型天然氣液化裝置。附
圖1是級聯式天然氣液化流程示意圖。附圖2是APCI丙烷預冷混合製冷劑液化流程示意圖。附圖3是天然氣膨脹液化流程，圖3中:1-脫水劑，2-脫二氧化碳塔，3-水冷卻器，4-返回氣壓縮機，5、6、7_換熱器，8-過冷器，9-儲罐，10-膨脹機，11-壓縮機。
附圖4是氮氣膨脹液化流程，圖4中:1-預處理裝置，2、4、5_換熱器，3_重烴分離器，6-氮氣提塔，7-透平膨脹機，8-氮-甲烷分離塔，9-循環壓縮機。附圖5是帶丙烷預冷的天然氣膨脹液化流程示意圖，圖5中:1、3、5、6、7_換熱器，
2、4_丙烷換熱器，8-水冷卻器，9-壓縮機，10-制動壓縮機，12、13、14-氣液分離器。上述傳統天然氣液化流程設計的主要理論基礎是熱力學，即採用同溫差的卡諾逆循環分析天然氣液化過程，循環的經濟性指標是製冷係數，就是得到的收益和耗費的代價之比值，並且以大氣環境溫度Ttl與溫度為Tc低溫熱源(如冷庫)之間的一切製冷循環，以逆向卡諾循環的製冷係數為最高:
權利要求
1.一種天然氣等壓液化裝置，該裝置包括天然氣預處理系統、預冷系統、液化系統、補冷系統、儲存系統、控制系統和消防系統，其特徵在於: 所述的補冷系統，是指從製冷劑貯罐(19)出來的液態製冷劑(20)，經低溫液體泵(21)、冷交換器(18)形成製冷劑過熱蒸汽(16)，經膨脹機(17)膨脹降壓降溫後，形成膨脹機(17)出口乏汽(22)，進入冷凝器(9)使甲烷氣冷凝產生過冷液體甲烷，從上塔(10)出來的出塔低溫製冷劑(15)，經冷交換器(6)、冷交換器(3)冷卻原料天然氣1，再經冷交換器(18)，返回製冷劑貯罐(19)，從而形成製冷劑的冷力循環迴路。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 設有節流閥(23): 從製冷劑貯罐(19)出來的液態製冷劑(20)，經低溫液體泵(21)、冷交換器(18)形成製冷劑過熱蒸汽(16)，經膨脹機(17)膨脹降壓降溫後，形成膨脹機(17)出口乏汽(22)，進入冷凝器(9)使甲烷氣冷凝產生過冷液體甲烷，從上塔(10)出來的出塔低溫製冷劑(15)，經冷交換器(6)、冷交換器(3)冷卻原料天然氣(1)，再經冷交換器(18)、節流閥(23)，返回製冷劑貯罐(19)，從而形成製冷劑的冷力循環迴路。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於: 設有冷交換器(18-1): 從製冷劑貯罐(19)出來的液態製冷劑(20)，經低溫液體泵(21)、冷交換器(18)、冷交換器(18-1)形成製冷 劑過熱蒸汽(16)，經膨脹機(17)膨脹降壓降溫後，形成膨脹機(17)出口乏汽(22)，進入冷凝器(9)使甲烷氣冷凝產生過冷液體甲烷，從上塔(10)出來的出塔低溫製冷劑(15)，經冷交換器￠)、冷交換器(3)冷卻原料天然氣(I)，再經冷交換器(18-1)、冷交換器(18)、或和節流閥(23)，返回製冷劑貯罐(19)，從而形成製冷劑的冷力循環迴路。
4.根據權利要求1至3之一所述的裝置，其特徵在於: 所述的膨脹機(17)的制動設備(24)採用風機、電機、液壓泵或壓氣機。
5.根據權利要求1至3之一所述的裝置，其特徵在於: 所述的液化系統包括下塔(8)、冷凝器(9)、上塔(10)，採用一體式或分體式的結構。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於: 所述的液化系統包括下塔(8)、冷凝器(9)、上塔(10)，採用一體式或分體式的結構。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於: 所述製冷劑在標準壓力下的沸點低於或等於甲烷，包括甲烷、氮氣、氬氣、氦氣、氫氣中的一種氣體或多種氣體組成的混合物。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於: 本發明的裝置同樣適用於其他氣體的液化，採用的製冷劑在標準大氣壓下的沸點低於或等於相應的待液化氣體在標準大氣壓下的沸點。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 所述製冷劑在標準壓力下的沸點低於或等於甲烷，包括甲烷、氮氣、氬氣、氦氣、氫氣中的一種氣體或多種氣體組成的混合物。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於: 本發明的裝置同樣適用於其他氣體的液化，採用的製冷劑在標準大氣壓下的沸點低於或等於相應的待液化氣體在標準大氣壓下的沸點。
全文摘要
本發明涉及一種天然氣等壓液化裝置，採用低溫端的類似的熱能動力循環裝置的朗肯循環系統，採用低溫液體泵輸入功，通過製冷工質對天然氣液化裝置進行補冷，從而實現天然氣的等壓液化。本發明的天然氣液化裝置，相同製冷量的前提下，較傳統先進機組節能30%以上，是對傳統天然氣液化技術的突破，經濟、社會、環保效益顯著。
文檔編號F25J1/02GK103162511SQ201310030948
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月27日 優先權日2013年1月27日
發明者王海波 申請人:南京瑞柯徠姆環保科技有限公司