[發明專利]一種基于三循環混合冷劑的天然氣液化方法及裝置

在審

• 申請號: 201911302571.X
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110953841A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 肖榮鴿;高旭;吳剛;孫樂園;張宴瑋;姚培芬
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02;C10L3/10
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 徐云俠

本發明涉及天然氣液化技術領域，特別涉及一種聯產LNG和NGL的三循環混合冷劑天然氣液化方法，該方法用于將預處理的天然氣和第一混合冷劑、第二混合冷劑、第三混合冷劑分別在板翅式換熱器中換熱。本發明還提供一種聯產LNG和NGL的三循環混合冷劑天然氣液化的裝置。本發明提供的聯產LNG和NGL的三循環混合冷劑天然氣液化方法，將通過預處理單元C₂⁺組分較高的高壓天然氣和三種混合制冷劑在冷箱換熱器中換熱，將天然氣液化為液化天然氣，并在此過程中回收天然氣凝液。

技術領域

本發明涉及天然氣液化技術領域，特別涉及一種聯產LNG和NGL的三循環混合冷劑天然氣液化裝置及方法，主要針對原料天然氣中C₂⁺組分較多時的基本負荷型LNG工廠的天然氣液化。

背景技術

國內對于天然氣的需求迅速增長，但國內天然氣用戶與資源分布極不均勻。中國的天然氣資源大多分布在中西部地區和海上，很多天然氣用戶市場的資源供應嚴重缺乏，因此要實現天然氣資源的合理利用，首要任務是從根本上解決運輸與利用之間的矛盾。液化天然氣技術的出現使天然氣的遠距離運輸得以實現。

隨著大型凝析氣田的開發以及人們對天然氣經濟價值的重視，凝液回收技術在天然氣處理技術中越來越重要。我國較大的凝析氣田集中在塔里木盆地，主要有牙哈、迪那、桑南、吉拉克、柯克亞和塔中等。新疆油田主要有克拉美麗、瑪河、莫北等凝析氣田。此外還有吐哈油田、華北蘇橋凝析氣田、中原白廟凝析氣田、春曉平湖氣田、南海東方氣田等。從經濟和社會效益的角度來看，天然氣凝液可以當作燃料和化工原料，有著極大的商業價值。

近年來，大型天然氣液化工藝技術呈現多樣化。混合制冷劑液化天然氣流程因其低能耗的優點，已被廣泛采用于大型LNG液化工廠。主要應用于工業的混合冷劑流程有：單混合冷劑工藝(SMR)、丙烷預冷混合冷劑工藝(C₃MR)、AP-X膨脹工藝等。SMR流程無預冷循環，采用一種混合制冷劑，效率較低，流程能耗很高。C3MR，AP-X流程預冷段都采用丙烷冷劑制冷，預冷的最低溫度受丙烷沸點的限制。對于原料天然氣中C2+組分較多時，傳統的天然氣液化裝置中只設置一個重烴分離罐，回收天然氣中的天然氣凝液能力有限。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種聯產LNG和NGL的三循環混合冷劑天然氣液化裝置及其使用方法，將通過預處理單元C₂⁺組分較高的高壓天然氣(NG)和三種混合制冷劑在冷箱換熱器中換熱，將天然氣液化為液化天然氣(LNG)，并在此過程中回收天然氣凝液(NGL)。

為了達到上述目的，本發明首先提供一種基于三循環混合冷劑的天然氣液化方法，該方法用于將預處理的天然氣和第一混合冷劑、第二混合冷劑、第三混合冷劑分別在板翅式換熱器中換熱，具體包括如下過程：

(1)第一混合冷劑循環

按體積分數計，將高壓第一混合冷劑經第一板翅式換熱器冷卻后進行分流，其中的44％繼續經第二板翅式換熱器冷卻至-31℃～-29℃后，節流降壓為低壓氣流，進入所述第二板翅式換熱器汽化為其提供冷量，再進行壓縮；剩余56％直接降壓為低壓氣流后與所述44％部分混合，進入所述第一板翅式換熱器汽化為其提供冷量，壓縮后冷卻至初始狀態；

所述第一混合冷劑由C₂H₆、C₃H₈、n-C₄H₁₀組成；

(2)第二混合冷劑循環

將高壓第二混合冷劑依次經過所述第一板翅式換熱器、所述第二板翅式換熱器及第三板翅式換熱器逐級冷卻至-89℃～-87℃，節流降壓為低壓氣流，再進入所述第三板翅式換熱器汽化為其提供冷量，壓縮后冷卻至初始狀態；