[發明專利]一種利用液化空氣供冷制取LNG的系統

在審

• 申請號: 201610977126.3
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN106595219A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 于志艷;孫河忠;董麗霞;曹國順;方勝
• 申請（專利權）人: 天道新能源科技有限公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司11230
• 代理人: 張亞軍,楊金才

技術領域

本發明涉及一種利用液化空氣供冷制取LNG的系統。

背景技術

天然氣是以烴類物質為主的多成分混合氣體，其中甲烷占絕大部分，乙烷和丙烷等重烴相對較少。除烴類外，天然氣還含有二氧化碳、氮氣、硫化氫、水蒸氣和氦、氬等惰性氣體物質。天然氣已然成為當前世界上的一種極其重要能源，同時也是一種公認的優質清潔燃料，熱值高，每立方米大約8500Kcal，燃燒產物對環境所產生的污染少。由于世界經濟的快速發展，煤、石油的過度消耗和所帶來的環境問題的日益加重，能源消費結構正在逐步改變，天然氣因其無法比擬的優勢在世界能源結構中比重逐漸加大。天然氣在熱泵、分布式能源發電、燃料電池、發動機動力、工業燃料等方面都具有十分廣闊的應用前景。

但在我國，天然氣氣源分布分散，產地往往在工業落后、人口稀薄地區，這些地區有很多零散的小氣田、石油伴生氣、煤層氣等氣源，但要開發利用這些氣源就必須要解決輸送問題，而絕大部分氣田由于單井產量小，能夠開采的時間非常短，在當地鋪設管道投資高，經濟性較差，采用管道運輸或氣態高壓罐體運輸已失去經濟價值。而在標準大氣壓下，天然氣可經制冷至-162℃變成液態，液化后的體積是液化前的1/625，在常壓下即可儲存運輸，量大、安全可靠，使開發利用這些偏遠天然氣氣源成為可能。因此，開展小型液化流程的技術開發有助于我們更大限度的利用我國西部等地的偏遠天然氣資源，緩解東西部分配不均衡的局勢，未來必將為天然氣行業的高速發展帶來新的活力。

國外從20世紀70年代開始對天然氣的液化工藝進行研究開發工作，但大多針對大型LNG液化裝置，也出現了一些小型液化天然氣裝置。美國愛達荷州國家實驗室研發了一種利用輸氣管網的壓差能來液化天然氣的小型天然氣液化流程，依靠膨脹機膨脹制冷。ABB燃氣技術公司設計了兩種小型天然氣液化流程。其中一種新型流程先使用丙烷制冷，在天然氣的溫度初步降低后，再把天然氣送入膨脹機降溫。另一種采用雙膨脹制冷循環流程，冷量由兩個獨立的膨脹系統提供，一個系統以氮氣作為膨脹循環的制冷劑，另一系統制冷劑選擇甲烷、乙烷等碳氫化合物。Kryopak公司針對小型天然氣液化裝置設計了Kryopak EXP流程、Kryopak PCMR流程。Kryopak EXP流程采用膨脹機膨脹制冷，采用自蒸發氣體作為制冷劑。Kryopak PCMR流程設置預冷部分，預冷部分采用的制冷劑為氨或者丙烷，而主要的制冷部分采用以多種烴類或者氮氣混合而成的混合制冷劑。國內針對小型天然氣液化裝置也做了不少探索和嘗試。1996年，吉林油田、中石油和中科院低溫中心三家聯合開發了一套500L/h天然氣液化裝置。該裝置的液化流程以高純氮氣作為制冷工質，為了方便搬運，全部設備撬裝成10個撬塊，設備全部自主生產。氣體軸承膨脹機制冷技術是本裝置采用的一種獨創性技術。2000年，中原油田委托法國索菲燃氣公司設計的小型天然氣液化裝置投產，原料天然氣的日處理量為30×10⁴m³，液化率為50％。液化系統制冷循環部分為復疊式制冷循環，制冷劑為丙烷和乙烯。

但上述小型天然氣液化工藝流程均采用制冷循環的方式提供天然氣液化所需冷量，其存在的共同缺點就是流程結構及設備復雜、占地面積大、不靈活、造價高、消耗大量電能，單位能耗高，同時也不適合在沒有充足電力甚至沒有電力的偏遠地區氣源地進行推廣應用。所以，亟需一種利用液化空氣供冷制取LNG的系統來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用液化空氣供冷制取LNG的系統，來解決傳統設備流程結構及設備復雜、占地面積大、不靈活、造價高、消耗大量電能，單位能耗高，同時也不適合在沒有充足電力甚至沒有電力的偏遠地區氣源地進行推廣的問題。

本發明采用以下的技術方案：

一種利用液化空氣供冷制取LNG的系統，包括過濾器(1)、凈化系統(2)、第一級換熱器(3)、節流閥(4)、LNG儲罐(5)、液化空氣儲罐(6)、低溫泵(7)、第二級換熱器(8)、第三級換熱器(9)，所述第一級換熱器(3)、第二級換熱器(8)、第三級換熱器(9)均設置有熱流體管路、冷流體管路，所述熱流體管路、冷流體管路均設置有其進口和出口，所述過濾器(1)、凈化系統(2)、第一級換熱器(3)的熱流體管路、節流閥(4)、LNG儲罐(5)通過管道依次串聯，所述過濾器(1)的進料口連接天然氣氣源；所述液化空氣儲罐(6)、低溫泵(7)、第二級換熱器(8)的冷流體管路通過管道依次串聯；