[發明專利]一種原料氣多級壓力節流的生產液化天然氣的系統

有效

• 申請號: 201310322788.3
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103398545A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 公茂瓊;程逵煒;吳劍峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F25J1/00
• 分類號: F25J1/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊林

技術領域

本發明涉及氣體液化領域，特別涉及一種原料氣多級壓力節流的生產液化天然氣的系統。

背景技術

天然氣是一種優質、高效的清潔能源和化工原料，具有熱值高，燃燒產物對環境污染少等優點，被認為是優質潔凈燃料。隨著世界經濟的發展，煤和石油等化石燃料的使用所帶來的環境問題日益嚴重，天然氣作為潔凈能源的消費量急劇增長，廣泛應用于國民經濟建設的各個領域。

由于天然氣的產地往往不在工業或人口集中的地區，其產地和消費地的分離的狀況使其運輸和儲存稱為必須解決的問題。作為天然氣的一種重要應用形式，液化天然氣（LNG）的比體積僅為標準狀態下甲烷的1/625，在輸送和儲存上具有明顯優勢；因其在運輸、利用和環保等方面具有其他燃料無可比擬的優點，LNG已經成為一門迅猛發展的新興產業。LNG技術除了用來解決天然氣運輸、儲存問題外，還常用于天然氣使用時的調峰裝置上。天然氣作為城市民用燃氣或發電廠的燃料，不可避免回油需要量的波動，這就要求供應商具有調峰作用。另外，液化天然氣還可用做汽車、船舶等交通運輸工具的燃料。

天然氣的液化流程根據制冷工質的不同可分為帶制冷劑的液化流程和天然氣自身液化流程。其中帶制冷劑的液化流程，通過制冷劑循環產生冷量，將原料氣冷卻至液化溫度，如級聯式液化流程，混合制冷劑液化流程，氮膨脹液化流程等,這類流程中天然氣本身不作為制冷工質，僅吸收制冷循環產生的冷量而達到液化。而天然氣自身液化流程中，原料天然氣本身也為制冷工質，通過高壓原料氣自身的膨脹產生冷量使天然氣液化。目前已有的天然氣自身液化技術中均利用膨脹機作為高壓天然氣的壓降部件，如：CN1264848A的專利中高壓原料氣在預冷換熱器中得到預冷后分成兩部分，一部分節流，另一部分膨脹至同一低壓，節流后的液相部分為LNG產品，氣相部分同膨脹后的部分共同回到原料氣壓縮機入口，該流程只有一個低壓級其低溫段換熱器內換熱溫差較大。CN1082183的專利的液化方法使用的是原料氣多級壓縮，高壓原料氣分成幾部分分別膨脹至多個中間壓力后回到多級壓縮機組相應壓力入口。這類技術在低溫區均含有膨脹機，設備復雜投資高，維護保養不方便。

另外，多級壓縮多級節流制冷技術在閉式制冷循環中也有應用，如普冷領域的兩級壓縮兩級節流制冷循環，主要目的是解決實現低溫時壓縮機壓比過大的問題。本發明人申請號201210526647.9的專利采用多級壓縮多級節流至中間壓力的制冷流程，流程采用閉式循環并且制冷工質為混合制冷劑。

與現有技術相比，本發明的系統預冷部分采用常規制冷手段，原料氣壓縮采用常用的天然氣壓縮機，技術均成熟可靠；低溫部分冷量由高壓天然氣自身節流產生，結構簡單，無運動部件，可靠性高；多級壓力節流降低了壓縮和回熱過程的不可逆損失，效率高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種原料氣經多級壓縮節流生產液化LNG的系統，該系統預冷部分采用常規制冷手段，技術成熟可靠；低溫部分冷量由高壓天然氣自身節流產生，可使用成熟的天然氣壓縮機，可靠性高；系統多級壓縮及節流減小不可逆損失，可達到較高的效率。

本發明技術方案如下：

本發明提供的原料氣經多級壓縮節流生產液化天然氣（LNG）的系統，其由通過管路串接的n級壓縮冷卻單元、預冷換熱器PHX、n個主冷換熱器（HXn，HXn-1，…，HX1）、n個節流閥（Vn，Vn-1，…，V1）、n個分配閥（Tn，Tn-1，…，T1）和一個閃蒸罐FT組成；所述n為2～4正整數；所述n級壓縮冷卻單元中的第一級壓縮冷卻單元由第一壓縮機C1和第一后冷卻器AC1組成，第二級壓縮冷卻單元由第二壓縮機C2和第二后冷卻器AC2組成，以此類推，第n級壓縮冷卻單元由第n壓縮機Cn和第n后冷卻器ACn組成；

所述的預冷換熱器PHX、n個主冷換熱器（HXn，HXn-1，…，HX1）和閃蒸罐FT依次通過管路串接于所述第n級壓縮冷卻單元的第n后冷卻器ACn的出口處；