[發明專利]利用變壓吸附余壓預冷的煤層氣混合制冷劑循環液化工藝

無效

• 申請號: 200910056339.2
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101625190A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 林文勝;高婷;顧安忠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F25J3/00
• 分類號: F25J3/00;B01D53/047
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 周文娟

1、一種利用變壓吸附余壓預冷的煤層氣混合制冷劑循環液化工藝，其特征在于，該液化工藝包括以下步驟：

1)首先將煤層氣通過預凈化系統(1)進行預凈化，去除其中的水、酸性氣體、重烴雜質；

2)將預凈化后的含氮煤層氣在吸附器(2)中通過變壓吸附過程進行甲烷提濃，分離出帶余壓氮氣和常壓的濃縮煤層氣；

3)濃縮煤層氣經一級甲烷壓縮機(4)和二級甲烷壓縮機(6)壓縮及第一冷卻器(5)和第二冷卻器(7)水冷為常溫高壓煤層氣；

4)常溫高壓煤層氣在第一換熱器(8)中預冷，預冷所需的冷量由步驟2)中吸附分離出的帶余壓氮氣在氮膨脹機(3)中膨脹后提供；

5)預冷后的煤層氣通過混合制冷劑循環提供的冷量被冷卻為低溫煤層氣，上述的混合制冷劑循環根據煤層氣預冷后溫度的不同范圍設置不同的冷卻級數：溫度高于0℃時采用四級冷卻過程；溫度在-60～0℃范圍內，使用三級冷卻；溫度低于-60℃時為二級冷卻；

6)低溫煤層氣通過第五節流閥(24)節流，最后在氣液分離器(25)中分離出常壓下的液化天然氣產品。

2、根據權利要求1所述的一種利用變壓吸附余壓預冷的煤層氣混合制冷劑循環液化工藝，其特征是，所述的步驟1)中的預凈化系統(1)是使用常規天然氣液化流程中的預凈化系統。

3、根據權利要求1所述的一種利用變壓吸附余壓預冷的煤層氣混合制冷劑循環液化工藝，其特征是，所述的步驟2)中的吸附器(2)是使用分子篩或活性炭吸附器。

4、根據權利要求1所述的一種利用變壓吸附余壓預冷的煤層氣混合制冷劑循環液化工藝，其特征是，所述的步驟3)中濃縮煤層氣經一級甲烷壓縮機(4)壓縮后壓力為0.6～0.8MPa，經二級甲烷壓縮機(6)壓縮后壓力大于等于4.5MPa。

5、根據權利要求1所述的一種利用變壓吸附余壓預冷的煤層氣混合制冷劑循環液化工藝，其特征是，所述的步驟4)中帶余壓氮氣膨脹在氮膨脹機(3)中膨脹后壓力接近常壓，冷量利用并復溫至接近常溫后排出系統。

6、根據權利要求1所述的一種利用變壓吸附余壓預冷的煤層氣混合制冷劑循環液化工藝，其特征是，所述的步驟5)中的混合制冷劑是由氮、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和正戊烷組成的。

7、根據權利要求1所述的一種利用變壓吸附余壓預冷的煤層氣混合制冷劑循環液化工藝，其特征是，所述的步驟5)中的四級冷卻過程時的混合制冷劑循環為：一定量的常溫常壓混合制冷劑通過一級制冷劑壓縮機(9)壓縮至中壓0.8～1.0MPa及二級制冷劑壓縮機(11)壓縮至3.5MPa，并分別在第三冷卻器(10)和第四冷卻器(12)中被水冷至常溫，成為高壓常溫下的氣液兩相混合物，該氣液兩相混合物先在第一氣液分離器(13)中分離出氣相和液相的制冷劑，經第一氣液分離器(13)分離出的氣相和液相制冷劑分別進入第二換熱器(14)中被冷卻至0℃，其中液相冷卻為過冷液體，經第一節流閥(15)降壓至接近常壓后為第二換熱器(14)提供冷量；氣相冷卻后則成為氣液兩相混合物，該氣液兩相混合物經第二氣液分離器(16)分離成氣相和液相，經第二氣液分離器(16)分離出的氣相和液相分別進入第三換熱器(17)進一步降溫至-60℃，經第三換熱器(17)冷卻后的液相經第二節流閥(18)降壓至接近常壓后為第三換熱器(17)提供冷量并與經第一節流閥(15)降壓后的冷卻流體混合繼而為第二換熱器(14)提供冷量；經第三換熱器(17)冷卻后的氣相成為氣液兩相混合物，并進入第三氣液分離器(19)分離成氣相和液相后分別進入第四換熱器(20)進一步降溫至-130℃，經第四換熱器(20)冷卻后的液相經第三節流閥(21)降壓至接近常壓后為第四換熱器(20)提供冷量，并相繼與經第二節流閥(18)降壓后的冷卻流體和經第一節流閥(15)降壓后的冷卻流體混合后為第三換熱器(17)和第二換熱器(14)提供冷量；經第四換熱器(20)冷卻后的氣相進入第五換熱器(22)冷卻至-155℃，之后經第四節流閥(23)降壓至接近常壓后為第五換熱器(22)提供冷量，并相繼與經第三節流閥(21)降壓后的冷卻流體，經第二節流閥(18)降壓后的冷卻流體和經第一節流閥(15)降壓后的冷卻流體混合后為第四換熱器(20)，第三換熱器(17)和第二換熱器(14)提供冷量，并恢復至常溫，從而完成混合制冷劑的四級冷卻循環。