[發明專利]一種天然氣干燥及液化工藝方法和裝置

有效

• 申請號: 201210128125.3
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102643694A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 何振勇;鄭海燕;付吉國
• 申請（專利權）人: 新地能源工程技術有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;F25J1/02
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉;劉明芳

技術領域

本發明涉及富含烴類氣體的凈化及液化生產，具體涉及一種天然氣干燥及液化工藝方法和裝置。

背景技術

天然氣由于其環保性而成為取代其他燃料的最佳物質，其應用領域已逐漸擴大到發電、汽車用氣、工業用氣、城市居民用氣、化工用氣等方面。隨著天然氣消費量的增長，作為天然氣最有效的供用形式之一，液化天然氣的貿易量也已成為能源市場增長最快的領域之一。液化天然氣工業的不斷發展，則對天然氣液化方法和裝置以及前期的天然氣凈化方法和裝置在能耗、投資和效率等方面提出了更高的要求。

目前，在比較成熟的天然氣凈化及液化工藝中，采用較多的是如圖1所示的工藝方法。為保證液化工藝及設備安全穩定運行，在原料氣進行深冷液化之前需將其中所含酸性氣體組分、水等脫除至液化所需精度。如圖1中所示，原料氣首先進入脫酸系統，在其中脫除酸性氣體如CO₂，H₂S等，酸性氣體含量合格后，出脫酸系統且含有飽和水的混合氣體直接去脫水系統進行深度脫水，達到所需精度后的干燥天然氣去冷箱系統液化。

上述傳統工藝中，進脫水系統的天然氣中因為出脫酸系統時攜帶了飽和水，原料氣處理量較大時如直接進入脫水系統會給脫水系統造成比較大的負荷。針對這一問題，本發明做了相應的改進，在混合氣體進入脫水系統之前進行預脫水，從而顯著降低脫水系統負荷，減小脫水設備的尺寸并減少脫水吸附劑用量。

發明內容

本發明提供了一種天然氣干燥及液化工藝方法和裝置，將上述現有工藝流程加以改進，采用一種全新的流程將原料氣脫水并液化。其裝置包括吸附干燥系統、制冷劑壓縮系統和冷箱系統。該制冷劑壓縮系統產生的氣相制冷劑及液相制冷劑為冷箱系統提供冷量后通過冷劑返回通道返回冷劑壓縮系統入口；冷箱系統包含一組板翅式換熱器組、與所述板翅式換熱器組的換熱通道連接的兩臺節流裝置、與所述板翅式換熱器組的一個換熱通道連接的一臺天然氣分水罐和與所述板翅式換熱器組的另一換熱通道連接的一臺天然氣重烴分離器。本發明所采用工藝流程首先將待干燥天然氣送入冷箱中預冷，可脫去其中70wt％以上(優選80wt％以上，更優選85wt％以上，特別優選90wt％以上)的水分，從而顯著降低天然氣干燥系統的負荷，減小干燥設備尺寸并減少吸附劑消耗量。

在第一個方面，本發明提供一種天然氣干燥及液化工藝方法，其包括如下工藝流程：

脫酸后(即脫酸性氣體后)的原料天然氣首先進入冷箱中的板翅式換熱器組進行預冷，被冷卻至5℃～20℃后出換熱器組，進入天然氣分水罐從罐底部脫去水分，天然氣分水罐頂部氣相繼續進入吸附干燥系統脫水，脫水后的天然氣返回換熱器組(例如后一級換熱器)中冷卻至-30℃～-60℃后，出板翅式換熱器組而進入重烴分離器進行氣液分離，重烴分離器底部獲得重烴(C6和C6以上重烴組分)，由重烴分離器頂部分離出的氣相流股繼續進入換熱器組，并在其中被冷卻至-130℃～-166℃后出冷箱，得到液化天然氣(LNG)。

在一個優選實施方式中，板翅式換熱器組采用如下制冷劑循環工藝流程來為冷箱提供冷量：

從制冷劑壓縮系統來的液相制冷劑首先進入換熱器組的第一換熱通道，在其中被預冷至約-30℃～-80℃，經節流閥節流至0.2～0.8MPaA后進入冷劑返回通道(即第三換熱通道)，與從換熱器組后續換熱器返回的制冷劑流股匯合，為換熱器組提供冷量后出冷箱；由制冷劑壓縮系統來的的氣相制冷通過換熱器組的第二換熱通道冷卻至-135℃～-169℃，再經節流閥節流至0.2～0.8MPaA后進入換熱器組冷劑返回通道，為換熱器提供冷量后返回制冷劑壓縮系統。

這里，壓力單位MPaA為兆帕，絕對壓力。在本申請中“任選”表示有或沒有。在本申請中“吸附干燥”與“干燥吸附”可互換使用。“干燥塔”與“吸附塔”可互換使用。

吸附干燥系統可以采用本領域常用的吸附干燥系統(例如變壓吸附干燥系統)，優選采用兩塔或三塔等壓吸附干燥流程，采用分子篩吸附脫水，可將水分脫除至常壓露點≤-76℃。

優選地，當吸附干燥系統采用兩塔等壓吸附干燥流程時：

來自天然氣分水罐頂部的預脫水后的天然氣，經吸附干燥系統的入口通道，首先分成兩路氣流；其中第一路氣體作為工藝氣直接去處于干燥過程的第一吸附塔或第二吸附塔，其中第一吸附塔和第二吸附塔交替進行吸附過程和再生過程，處于干燥過程的吸附塔中裝填的吸附劑將氣體中的水分吸附下來，未被吸附的氣體去吸附干燥系統的出口通道；