[發明專利]一種液化富甲烷氣的過程

無效

• 申請號: 200810175892.3
• 申請日: 2008-11-10
• 公開（公告）號: CN101392983A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 陳文煜;田文德
• 申請（專利權）人: 陳文煜;田文德;初燕群
• 主分類號: F25J3/06
• 分類號: F25J3/06;F25J1/02;C10L3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種液化富甲烷氣的過程，提出一種將經過脫酸、脫水、脫汞等預處理后的富甲烷氣，例 如天然氣液化的完整工藝過程，包括富甲烷氣中重烴的分離、富甲烷氣的液化、脫氮、提供冷量的混合組 分制冷循環系統。

背景技術

富甲烷氣，這里定義為包括天然氣、煤層氣、天然水合物的氣化物，做為一種清潔燃料正在日益廣泛 地被使用，但是大多數富甲烷氣源地遠離終端用戶，在環境條件下很長距離地運輸氣體并不經濟，當需要 跨越大洋時，甚至無法做到，并且以氣體狀態儲存大量的富甲烷氣也很不經濟。

將富甲烷氣，冷卻至液體狀態，獲得液態產品，即液化天然氣，并采用非管道運輸是一種經濟的方式。 富甲烷氣的液化過程需要制冷系統，制冷系統一般采用一個或幾個制冷循環，富甲烷氣依次經過冷卻、液 化、過冷的過程對應著預冷、液化、過冷的溫度逐步降低的制冷循環。

制冷系統組成主要包括：制冷劑，分為純單一組分和混合組分；低溫熱交換器，有板翅式熱交換器、 繞管式熱交換器、管殼式熱交換器；壓縮機驅動機，有蒸汽透平、燃氣透平(雙軸和單軸)、電機、航改發 動機；制冷壓縮機；液體膨脹機。

從1964年世界上第一個液化天然氣貿易開始，在天然氣需求增長和工業化實踐的基礎上，國外對天 然氣液化技術，主要是制冷循環技術，已進行了多年的研究和實踐，天然氣液化生產線的規模從幾十萬噸 已達近千萬噸，支持了天然氣在全球范圍的廣泛使用。

天然氣液化的主要技術有：純組分制冷劑復迭技術，處理過的天然氣逐步經純丙烷，乙烯和甲烷制冷 劑冷卻和冷凝，而這三種制冷劑分別用在構成復迭的三個獨立制冷循環中；單循環混合制冷劑工藝技術， 這種技術在單一的制冷劑循環中放入包括氮、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷，有時還有戊烷的混合制冷劑進行 循環；單循環多壓混合制冷劑技術；丙烷預冷混合制冷劑技術，使用丙烷制冷循環和混合制冷劑循環階聯， 這是目前世界上的主流技術，根據具體技術特點，又有分體丙烷技術、并行混合制冷技術、附加氮膨脹機 深冷循環技術等；雙循環混合制冷系統，第一級循環用于預冷，而另一級循環用于液化；混合制冷劑復迭 技術，這一工藝與普通復迭工藝類似，但是幾個制冷循環中的純組分換成了混合組分，可分為二階混合制 冷劑循環技術、三階混合制冷劑循環技術；氮膨脹循環技術。

預冷和液化分別采用不同的低溫熱交換器，預冷過程一般使用鼓式熱交換器或鋁制板翅式熱交換器， 液化和深冷過程使用鋁制板翅式熱交換器或專有繞管式熱交換器。

由于對富甲烷氣能源的需求日益旺盛，開發和提供富甲烷氣資源日益緊迫，市場對富甲烷氣液化技術 的需求隨之增加，但目前國內還沒有針對大型液化天然氣工廠的富甲烷氣液化技術，所有液化技術和專有 設備均需從國外獲得，這對于國家盡快獲得富甲烷氣資源、增強富甲烷氣能源企業的國際競爭力極為不利， 此發明正是在此背景下開發的大負荷、經濟、高效、易于操作維護的富甲烷氣(例如天然氣)液化技術。

發明內容

此發明提出了一種將經過脫酸、脫水、脫汞等預處理后的富甲烷氣，例如天然氣液化的過程，包括富 甲烷氣中重烴的分離、富甲烷氣的液化、脫氮、提供冷量的混合組分制冷循環系統，此過程可靠性好、對 富甲烷氣的原料組成的變化適應性好，可比較靈活地根據原料氣的組成、流量的變化進行冷劑的流量和配 比的調整，對所用設備的要求較低，可獲得較高的效率和低的投資。

液化富甲烷氣的過程，包括富甲烷氣中重烴的分離、富甲烷氣的液化、脫氮、提供冷量的混合組分制 冷循環系統：

(a)富甲烷氣流首先在多個預冷器中與混合冷劑換熱；

(b)預冷卻的富甲烷氣在重烴分離塔中將重烴分離，重烴去分餾單元；

(c)富甲烷氣在第一主換熱器中被混合冷劑進一步冷卻；

(d)富甲烷流體進入分離罐析出剩余的重烴，氣相去下一個主換熱器；

(e)富甲烷氣在第二主換熱器中被混合冷劑繼續冷卻并大部分冷凝；

(f)富甲烷氣在第三主換熱器中被混合冷劑全部冷凝并過冷；

(g)過冷的富甲烷流體經液體膨脹機后進入填料塔脫氮，塔底液化甲烷經泵輸往儲罐，塔頂甲烷氣增壓作 為燃料氣；

(h)預冷循環的冷劑被壓縮，級間冷卻和后冷及冷凝采用外部冷的流體，如空氣；預冷循環的冷劑在多級 換熱器中閃蒸到較低的壓力和溫度以冷卻混合冷劑；