[發明專利]適用于不同溫度甲烷氣的液化系統以及利用該系統液化甲烷氣的方法

有效

• 申請號: 201610105153.1
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105651001B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 鄧濤;周懷祖;陸歡慶;陳晴;周琦;徐利員;張亮;方百平;吳剛;劉紅艷
• 申請（專利權）人: 上海堯興投資管理有限公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

本發明公開了適用于不同溫度甲烷氣的液化系統以及利用該系統液化甲烷氣的方法，系統包括：相連的甲烷氣儲罐、換熱器、一級壓縮機、一級冷卻器、氣液分離罐、二級壓縮機、二級冷卻器和分布器，第一甲烷氣進口、第一氣液態冷劑進口和第一氣態冷劑出口設置在換熱器前端，第二甲烷氣進口設置在換熱器中部，第二氣液態冷劑進口和第二液態冷劑出口設置在換熱器的末端，甲烷氣儲罐與第一甲烷氣進口和第二甲烷氣進口的甲烷氣輸送管道上分別設置控制閥，第二氣液態冷劑進口通過冷劑管道與第二液態冷劑出口相連。該系統可以實現不同甲烷氣溫度下換熱器中冷劑蒸發曲線與甲烷氣冷卻液化過冷曲線最大限度的匹配，從而提高甲烷氣液化效率且降低液化能耗。

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體而言，本發明涉及一種適用于不同溫度甲烷氣的液化系統以及利用該系統液化甲烷氣的方法。

背景技術

隨著中國經濟的增長和對能源需求的不斷增加，并且隨著中國對環境治理的日益重視和加大投入，中國的清潔能源例如甲烷氣用量迅速增加。然而甲烷氣不易運輸和儲存，為滿足日益增長的工農業民用需求，液化甲烷氣作為甲烷氣的一種便捷的運輸和儲存方式，其需求量逐年增加。最近幾年，國內甲烷氣需求的增長促進了液化甲烷氣產業的快速發展，先后有一些液化甲烷氣工廠建成投產。

目前國內外甲烷氣液化工藝大致可分為以下三種：

1)階式制冷循環；2)混合冷劑制冷循環，又可細分為液化裝置本身帶預冷或不帶預冷的單級混合冷劑循環和多級混合冷劑循環；3)膨脹制冷，又可細分為液化裝置本身帶預冷或不帶預冷的單級膨脹制冷和多級膨脹制冷。

帶膨脹制冷循環的甲烷氣液化工藝因裝置能耗過高，近年來逐漸被單級混合冷劑制冷循環液化技術替代。

單級混合冷劑制冷循環液化工藝是目前國內外甲烷氣液化裝置的主流工藝。而液化裝置本身自帶丙烷預冷的多級混合冷劑制冷循環液化工藝液化流程，多用于超大型基本負荷型甲烷氣液化裝置。階式制冷循環液化工藝由于流程設備多、流程復雜、投資大，使用較少。

單級混合冷劑制冷循環也有其缺點：在實際生產過程中，當原料氣溫度變化時，整個液化過程所需要的冷量與冷劑提供的冷量很難做到完全匹配，導致換熱效率下降，功耗增加。因此液化裝置需增加預冷系統，則需增加預冷制冷循環，包括預冷制冷壓縮機、預冷換熱器、預冷制冷劑制備系統和回收系統等。

根據甲烷氣液化裝置前端的特點，利用前端裝置已有的甲烷氣預冷工藝流程和設備，可以避免增加甲烷氣液化裝置本身的預冷系統，在降低甲烷氣液化裝置投資的同時，又可以降低液化裝置本身的能耗，這樣的甲烷液化技術在目前的工業生產中還沒有。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種適用于不同溫度甲烷氣的液化系統以及利用該系統液化甲烷氣的方法，該系統可以實現不同甲烷氣溫度下換熱器中冷劑的蒸發曲線與甲烷氣的冷卻液化曲線最大限度的匹配，從而可以實現換熱器換熱效率的最大化，進而提高甲烷氣的液化效率，并且具有能耗低、變工況能力強、工藝流程簡單以及投資低等優點。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種適用于不同溫度甲烷氣的液化系統。根據本發明的實施例，該系統包括：

甲烷氣儲罐；

換熱器，所述換熱器具有第一甲烷氣進口、第二甲烷氣進口、第一氣液態冷劑進口、第二氣液態冷劑進口、第一氣態冷劑出口、第二液態冷劑出口和液化甲烷氣出口，所述第一甲烷氣進口、所述第一氣液態冷劑進口和所述第一氣態冷劑出口設置在所述換熱器的前端，所述第二甲烷氣進口設置在所述換熱器中部、所述第二氣液態冷劑進口和所述第二液態冷劑出口設置在所述換熱器的末端，所述第一甲烷氣進口和所述第二甲烷氣進口分別與所述甲烷氣儲罐相連，并且在所述甲烷氣儲罐和所述第一甲烷氣進口和所述第二甲烷氣進口的甲烷氣輸送管道上分別設置有第一控制閥和第二控制閥，所述第二氣液態冷劑進口通過冷劑管道與所述第二液態冷劑出口相連，所述冷劑管道上設置有節流閥；