專利名稱：無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝。
背景技術：
調峰型天然氣液化流程全年分3個階段運行，即液化階段、備用階段和氣化輸送階段。液化階段周期一般在50 300天，將上游可獲得的剩余天然氣液化；備用階段液化天然氣儲存在儲罐中，無液化天然氣增加和輸出；氣化輸送階段將儲存的液化天然氣氣化， 送入天然氣管網(wǎng)。與基本負荷型液化天然氣裝置相比，調峰型液化天然氣裝置的生產(chǎn)規(guī)模較小，其液化能力一般為高峰負荷量的1/10左右，但儲存和氣化的能力卻很大，通常氣化能力是液化能力的10倍。典型的調峰型液化天然氣工廠的液化能力為10 20X 104Nm3/d，制冷動力大約為1500 7000kW，儲存容量為2 IOX 104m3。調峰型天然氣液化流程要求具有高效、靈活、簡便、低成本的特點，其中以低成本最為重要。APCI、Pritchard、Linde、feiz de France、CBI、BOC等公司竟相提供相關的天然氣液化技術，爭奪調峰型天然氣液化裝置這一市場。液化天然氣在城市用氣調峰領域有著廣闊的應用前景，但是我國的液化天然氣技術起步較晚，與國外發(fā)達國家相比還有很大的差距。幾十年來，國外已有大量調峰型裝置建成投產(chǎn)，因此工廠設計、建設、儲運、使用、管理等方面，都有成功的技術經(jīng)驗可供借鑒。我國從上世紀九十年代起，在國家科技部門和有關研究院所的支持幫助下，先后有開封深冷儀器廠、北京焦化廠、四川綿陽燃氣公司、吉林油田、長慶油田、上海燃氣公司、 中原油田等，對中小型液化天然氣裝置的研制進行了大膽的嘗試，取得寶貴的實踐經(jīng)驗。天然氣液化裝置主要用于城市用氣負荷調峰，一般建在大城市周圍的高壓管網(wǎng)或輸氣干線的城市門站。因此，在工藝設計規(guī)模和原料氣組成、溫度、壓力等條件都要從實際出發(fā)，同時也要考慮工藝流程簡單。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種流程簡單、功耗低、 降低成本的無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，包括氮氣膨脹制冷循環(huán)過程、以及天然氣液化回路及天然氣返流氣過程。所述氮氣膨脹制冷循環(huán)過程包括以下步驟 (a)氮氣首先經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮后，經(jīng)過冷卻器冷卻，進入多股流換熱器進行預冷；(b)再經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，然后返流換熱器，用來給換熱器提供冷量；(c)換熱后的氮氣再經(jīng)透平膨脹機第二次膨脹，然后在依次返流換熱器，為其提供冷量。
上述步驟(a)中，氮氣經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮，其壓力由壓縮至 4000kpao上述步驟(a)中，氮氣進入多股流換熱器進行預冷至267. 1K。上述步驟(b)中，氮氣經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，其溫度進一步下降到178. 5K，壓力下降到1 OOOkPa。上述步驟(c)中，氮氣經(jīng)第二次膨脹后，其溫度下降到122. 6K，壓力下降到 150kPao所述天然氣液化回路及天然氣返流氣過程包括以下步驟(d)天然氣首先經(jīng)過換熱器進行冷卻；(e)冷卻后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓和降溫，產(chǎn)生氣相，剩余的液相進入液化天然氣儲罐進行儲存；(f)氣相作為返流氣為換熱器提供冷量，復熱后作為天然氣預處理中純化器的再生氣。上述步驟(e)中，天然氣后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓至150kPa，降溫至111，產(chǎn)生9. 30% 的氣相。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是流程簡單、功耗低、降低成本、調節(jié)靈活、工作可靠、易啟動、易操作、維護方便。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例本發(fā)明主要包括氮氣膨脹制冷循環(huán)過程、以及天然氣液化回路及天然氣返流氣過程。所述氮氣膨脹制冷循環(huán)過程包括以下步驟(a)氮氣首先經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮后，經(jīng)過冷卻器冷卻，進入多股流換熱器進行預冷；(b)再經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，然后返流換熱器，用來給換熱器提供冷量；(c)換熱后的氮氣再經(jīng)透平膨脹機第二次膨脹，然后在依次返流換熱器，為其提供冷量。所述步驟(a)中，氮氣經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮，其壓力由壓縮至 4000kpao所述步驟(a)中，氮氣進入多股流換熱器進行預冷至267. 1K。所述步驟(b)中，氮氣經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，其溫度進一步下降到178. 5K，壓力下降到1 OOOkPa。所述步驟(c)中，氮氣經(jīng)第二次膨脹后，其溫度下降到122. 6K，壓力下降到 150kPao所述天然氣液化回路及天然氣返流氣過程包括以下步驟(d)天然氣首先經(jīng)過換熱器進行冷卻；
(e)冷卻后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓和降溫，產(chǎn)生氣相，剩余的液相進入液化天然氣儲罐進行儲存；(f)氣相作為返流氣為換熱器提供冷量，復熱后作為天然氣預處理中純化器的再生氣。所述步驟(e)中，天然氣后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓至150kPa，降溫至111，產(chǎn)生9. 30% 的氣相。上述工作過程為氮氣膨脹制冷循環(huán)過程中，氮氣首先經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮， 低壓制冷劑的壓力由150kPa壓縮至4000kpa，經(jīng)過冷卻器冷卻后，進入多股流換熱器進行預冷，被預冷至267. 1K，再經(jīng)透平膨脹機膨脹，輸出軸功后溫度進一步下降到178. 5K，壓力下降到IOOOkPa,然后返流換熱器，用來給換熱器提供冷量。換熱后的氮制冷劑再經(jīng)透平膨脹機第二次膨脹，輸出軸功后溫度進一步下降到122. 6K，壓力下降到150kPa，然后在依次返流換熱器，為其提供冷量。天然氣液化回路及天然氣返流氣過程中，天然氣首先經(jīng)過換熱器預冷至221，進入換熱器被冷卻至150kPa，降溫至113K，產(chǎn)生9. 30 %的氣相，液相進入液化天然氣儲罐進行儲存；氣相作為返流氣依次為換熱器提供冷量，復熱后作為天然氣預處理中純化器的再生氣。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，其特征在于，包括氮氣膨脹制冷循環(huán)過程、以及天然氣液化回路及天然氣返流氣過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，其特征在于，所述氮氣膨脹制冷循環(huán)過程包括以下步驟(a)氮氣首先經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮后，經(jīng)過冷卻器冷卻，進入多股流換熱器進行預冷；(b)再經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，然后返流換熱器，用來給換熱器提供冷量；(c)換熱后的氮氣再經(jīng)透平膨脹機第二次膨脹，然后在依次返流換熱器，為其提供冷量。
3.根據(jù)權利要求2所述的無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，其特征在于，所述步驟 (a)中，氮氣經(jīng)過壓縮機進行兩級壓縮，其壓力由壓縮至4000kpa。
4.根據(jù)權利要求2所述的無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，其特征在于，所述步驟(a)中，氮氣進入多股流換熱器進行預冷至沈7.1K。
5.根據(jù)權利要求2所述的無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，氮氣經(jīng)透平膨脹機進行膨脹，其溫度進一步下降到178.5K，壓力下降到lOOOkPa。
6.根據(jù)權利要求2所述的無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，其特征在于，所述步驟(c)中，氮氣經(jīng)第二次膨脹后，其溫度下降到122.6K，壓力下降到150kPa。
7.根據(jù)權利要求1所述的無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，其特征在于，所述天然氣液化回路及天然氣返流氣過程包括以下步驟(d)天然氣首先經(jīng)過換熱器進行冷卻；(e)冷卻后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓和降溫，產(chǎn)生氣相，剩余的液相進入液化天然氣儲罐進行儲存；(f)氣相作為返流氣為換熱器提供冷量，復熱后作為天然氣預處理中純化器的再生氣。
8.根據(jù)權利要求7所述的無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝，其特征在于，所述步驟 (e)中，天然氣后經(jīng)節(jié)流閥進行降壓至150kPa，降溫至113K，產(chǎn)生9. 30%的氣相。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝。該無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝包括氮氣膨脹制冷循環(huán)過程、以及天然氣液化回路及天然氣返流氣過程。本發(fā)明流程簡單、功耗低、降低成本、調節(jié)靈活、工作可靠、易啟動、易操作、維護方便。
文檔編號C10L3/10GK102453574SQ201010520440
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權日2010年10月18日
發(fā)明者袁俊海 申請人:袁俊海