CN105737520A - 天然气液化的方法及其专用天然气液化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明给出了一种天然气液化的方法，包括以下步骤：天然气经过第一压缩机增压变为原料；将原料输入热交换器中，原料与第一级冷却系统和第二级冷却系统热交换；分离原料体积的三分之一变为第三级制冷剂并与原料热交换得到液化天然气。减少液化天然气所需要的设备。本发明还给出了一种上述方法的专用装置，包括第一压缩机、热交换器、储罐、第一级冷却系统和第二级冷却系统；管路将第一压缩机、热交换器和储罐连通构成液化通道；管路将第一级冷却系统、第一节流阀与热交换器连通构成第一冷却通道；管路将第二级冷却系统、热交换器、第二级冷却系统和热交换器连通构成第二冷却通道；管路连接第三节流阀和热交换器且与液化通道连通构成第三冷却通道。

Description

天然气液化的方法及其专用天然气液化装置
技术领域
本发明涉及一种天然气液化的方法。
本发明还涉及一种天然气液化的方法的专用天然气液化装置。
背景技术
天然气，主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的能源，无色、无味、无毒且无腐蚀性，液化天然气的体积约为同量气态天然气体积的1/625，天然气液化方便储存，天然气液化的方法使用多级压缩冷却，但是目前多级压缩液化天然气的方法使用的设备多、耗能大，不利于企业节约成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作方便、充分使用自身冷能的天然气液化的方法。
本发明所要解决的技术问题是还提供一种减少使用设备、降低耗能的天然气液化装置。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种天然气液化的方法，包括以下步骤：
a)天然气经过第一压缩机增压至4.8～5.0Mpa，变为液化天然气原料；
b)将步骤a)中得到的液化天然气原料输入热交换器中，液化天然气原料依次与第一级冷却系统和第二级冷却系统发生热交换，经过第一级冷却系统后液化天然气原料的温度将降低至-35～-40℃，经过第二级冷却系统后液化天然气原料的温度将降低至-85～-90℃；
c)将步骤b)中得到的液化天然气原料分离其体积的三分之一变为第三级制冷剂，通过第三级制冷剂降压吸热与液化天然气原料发生热交换，液化天然气原料变为液化天然气，液化天然气的温度为-155～-162℃、压强为4.6～4.8Mpa。
采用这样的方法后，可以减少液化天然气所需要的设备，降低了成本，并且提升了工作效率。
作为本天然气液化的方法的优选方案，第一级冷却系统为丙烯冷却系统，丙烯制冷剂通过压缩输入至热交换器，压缩后的丙烯制冷剂进入热交换器降压吸热；
所述第二级冷却系统为乙烯冷却系统，乙烯制冷剂通过压缩输入至热交换器，压缩后的乙烯制冷剂进入热交换器降压吸热。
采用这样的方法后，可以满足液化天然气的前两级降温需求。
作为本天然气液化的方法的优选方案，乙烯制冷剂先压缩输入至热交换器与第一级冷却系统发生热交换，再降压吸热；采用这样的方法后，充分利用系统内的冷能，进步提升本装置的节能指标。
作为本天然气液化的方法的优选方案，步骤a)中的天然气先经过脱硫、脱碳、脱水、脱汞的净化处理，再经过第一压缩机变为液化天然气原料。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种采用上述的天然气液化的方法的专用天然气液化装置，包括第一压缩机、热交换器和液化天然气储罐；
还包括第一级冷却系统、第二级冷却系统；
第一级冷却系统包括第二压缩机、第一节流阀和丙烯制冷剂，第二压缩机压缩丙烯制冷剂；
第二级冷却系统包括第三压缩机、第二节流阀和乙烯制冷剂，第三压缩机压缩乙烯制冷剂；
热交换器内包括第一冷源管路、第二冷源管路、第三冷源管路、第一热交换管路和第二热交换管路；
通过管路将第一压缩机、热交换器的第一热交换管路和液化天然气储罐依次连通构成天然气的液化通道；
通过管路将第一级冷却系统的第二压缩机、第一节流阀与热交换器的第一冷源管路依次连通构成丙烯制冷剂的第一冷却通道；
通过管路将第二级冷却系统的第三压缩机、热交换器的第二热交换管路、第二级冷却系统的第二节流阀和热交换器的第二冷源管路依次连通构成乙烯制冷剂的第二冷却通道；
液化通道末端通过管路依次连接第三节流阀和热交换器的第三冷源管路且与液化通道的始端连通构成第三冷却通道。
采用这样的结构后，实现天然气液化的方法的三级降温只需要两级冷却系统，可以减少液化天然气所需要的设备，降低了成本，并且提升了工作效率。
本专用天然气液化装置热交换器的第一冷源管路内的介质分别与第一交换管路始端部内的介质和第二热交换管路内的介质发生热交换；
第二冷源管路从靠近第一交换管路中部位置延伸至第一交换管路始端位置，并且第二冷源管路内的介质从第一交换管路的中部至第一交换管路的始端之间内的介质发生热交换；
第三冷源管路从第一交换管路末端部延伸至第一交换管路始端部，第三冷源管路内的介质从第一交换管路的末端至第一交换管路的始端之间内的介质发生热交换。
采用这样的结构后，热交换器的冷源得到充分利用，提高本专用天然气液化装置的液化效率。
附图说明
图1是本天然气液化装置实施例的原理图。
具体实施方式
如图1所示
本天然气液化装置包括第一压缩机7、热交换器1、第一级冷却系统、第二级冷却系统和液化天然气储罐8。
热交换器1内包括第一冷源管路11、第二冷源管路12、第三冷源管路13、第一热交换管路14和第二热交换管路15。
第一级冷却系统为丙烯冷却系统，第一级冷却系统包括第二压缩机2、第一节流阀4和丙烯制冷剂，丙烯制冷剂通过压缩输入至热交换器1，压缩后的丙烯制冷剂进入热交换器1降压吸热。
第二级冷却系统为乙烯冷却系统，第二级冷却系统包括第三压缩机3、第二节流阀5和乙烯制冷剂，乙烯制冷剂通过压缩输入至热交换器1，压缩后的乙烯制冷剂进入热交换器1降压吸热。
通过管路将第一压缩机7、热交换器1的第一热交换管路14和液化天然气储罐8依次连通构成天然气的液化通道。
通过管路将第一级冷却系统的第二压缩机2、第一节流阀4与热交换器1的第一冷源管路11依次连通构成丙烯制冷剂的第一冷却通道。
通过管路将第二级冷却系统的第三压缩机3、热交换器1的第二热交换管路15、第二级冷却系统的第二节流阀5和热交换器1的第二冷源管路12依次连通构成乙烯制冷剂的第二冷却通道。
液化通道末端通过管路依次连接第三节流阀6和热交换器1的第三冷源管路13且与液化通道的始端连通构成第三冷却通道。
热交换器1的第一冷源管路11内的介质分别与第一交换管路始端部内的介质和第二热交换管路15内的介质发生热交换。
第二冷源管路12从靠近第一交换管路中部位置延伸至第一交换管路始端位置，并且第二冷源管路12内的介质从第一交换管路的中部至第一交换管路的始端之间内的介质发生热交换。
第三冷源管路13从第一交换管路末端部延伸至第一交换管路始端部，第三冷源管路13内的介质从第一交换管路的末端至第一交换管路的始端之间内的介质发生热交换。
通过本天然气液化装置结合以下具体实施例介绍本天然气液化的方法。
实施例一
本天然气液化的方法，包括以下步骤：
a)天然气先经过脱硫、脱碳、脱水、脱汞的净化处理，净化处理后的天然气进入液化通道，经过第一压缩机7增压至4.8Mpa，变为液化天然气原料。
b)将步骤a)中得到的液化天然气原料进入热交换器1的第一热交换管路14中；
第一级冷却系统的丙烯制冷剂经过第二压缩机2压缩，在通过第一节流阀4后进入热交换器1的第一冷源管路11，进入第一冷源管路11后的丙烯制冷剂的压强从1.3Mpa变为45Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换，液化天然气原料发生第一级降温，液化天然气原料的温度将降低至-35℃；
同时，第二级冷却系统的乙烯制冷剂经过第三压缩机3压缩，乙烯制冷剂进入热交换器1的第二热交换管路15中，与第一冷源管路11后的丙烯制冷剂发生热交换，与丙烯制冷剂发生热交换后的乙烯制冷剂在通过第二节流阀5后进入第二冷源管路12，进入第二冷源管路12后的乙烯制冷剂的压强从1.5Mpa变为45Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料再次发生热交换，液化天然气原料发生第二级降温，液化天然气原料的温度将降低至-85℃；
第二冷源管路12中的乙烯制冷剂与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换后，可以再次第二热交换管路15内的乙烯制冷剂发生热交换，进一步降低进入第二交换管路之前的乙烯制冷剂的温度，充分利用冷能。
c)将步骤b)中得到的液化天然气原料分离其体积的三分之一进入第三冷却通道，分离的液化天然气原料变为第三级制冷剂，第三级制冷剂在通过第三节流阀6后进入第三冷源管路13，进入第三冷源管路13后的第三级制冷剂的压强从4.7Mpa变为45Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换，液化天然气原料变为液化天然气，此为第三级降温，液化天然气的温度将降低至-155℃，其压强为4.6Mpa；
第三冷源管路13内的液化天然气原料在发生热交换后压强降低、温度升高，通过管路再次输入至液化通道始端，并重新进行液化通道进行液化作业。
d)将步骤c)中得到的液化天然气输入至液化天然气储罐8中。
采用本天然气液化的方法配合本天然气液化装置生产液化天然气，可以减少液化天然气所需要的设备，降低了成本，并且提升了工作效率。
实施例二
本天然气液化的方法，包括以下步骤：
a)天然气先经过脱硫、脱碳、脱水、脱汞的净化处理，净化处理后的天然气进入液化通道，经过第一压缩机7增压至5.0Mpa，变为液化天然气原料。
b)将步骤a)中得到的液化天然气原料进入热交换器1的第一热交换管路14中；
第一级冷却系统的丙烯制冷剂经过第二压缩机2压缩，在通过第一节流阀4后进入第一冷源管路11，进入第一冷源管路11后的丙烯制冷剂的压强从1.4Mpa变为50Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换，液化天然气原料发生第一级降温，液化天然气原料的温度将降低至-40℃；
同时，第二级冷却系统的乙烯制冷剂经过第三压缩机3压缩，乙烯制冷剂进入热交换器1的第二热交换管路15中，同样与第一冷源管路11后的丙烯制冷剂发生热交换，与丙烯制冷剂发生热交换后的乙烯制冷剂在通过第二节流阀5后进入第二冷源管路12，进入第二冷源管路12后的乙烯制冷剂的压强从1.7Mpa变为50Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料再次发生热交换，液化天然气原料发生第二级降温，液化天然气原料的温度将降低至-90℃；
第二冷源管路12中的乙烯制冷剂与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换后，可以再次第二热交换管路15内的乙烯制冷剂发生热交换，进一步降低进入第二交换管路之前的乙烯制冷剂的温度，充分利用冷能。
c)将步骤b)中得到的液化天然气原料分离其体积的三分之一进入第三冷却通道，分离的液化天然气原料变为第三级制冷剂，第三级制冷剂在通过第三节流阀6后进入第三冷源管路13，进入第三冷源管路13后的第三级制冷剂的压强从4.9Mpa变为50Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换，液化天然气原料变为液化天然气，此为第三级降温，液化天然气的温度将降低至-162℃，其压强为4.8Mpa；
第三冷源管路13内的液化天然气原料在发生热交换后压强降低、温度升高，通过管路再次输入至液化通道始端，并重新进行液化通道进行液化作业。
d)将步骤c)中得到的液化天然气输入至液化天然气储罐8中。
采用本天然气液化的方法配合本天然气液化装置生产液化天然气，可以减少液化天然气所需要的设备，降低了成本，并且提升了工作效率。
实施例三
本天然气液化的方法，包括以下步骤：
a)天然气先经过脱硫、脱碳、脱水、脱汞的净化处理，净化处理后的天然气进入液化通道，经过第一压缩机7增压至4.9Mpa，变为液化天然气原料。
b)将步骤a)中得到的液化天然气原料进入热交换器1的第一热交换管路14中；
第一级冷却系统的丙烯制冷剂经过第二压缩机2压缩，在通过第一节流阀4后进入第一冷源管路11，进入第一冷源管路11后的丙烯制冷剂的压强从1.35Mpa变为47Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换，液化天然气原料发生第一级降温，液化天然气原料的温度将降低至-38℃；
同时，第二级冷却系统的乙烯制冷剂经过第三压缩机3压缩，乙烯制冷剂进入热交换器1的第二热交换管路15中，同样与第一冷源管路11后的丙烯制冷剂发生热交换，与丙烯制冷剂发生热交换后的乙烯制冷剂在通过第二节流阀5后进入第二冷源管路12，进入第二冷源管路12后的乙烯制冷剂的压强从1.6Mpa变为48Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料再次发生热交换，液化天然气原料发生第二级降温，液化天然气原料的温度将降低至-88℃；
第二冷源管路12中的乙烯制冷剂与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换后，可以再次第二热交换管路15内的乙烯制冷剂发生热交换，进一步降低进入第二交换管路之前的乙烯制冷剂的温度，充分利用冷能。
c)将步骤b)中得到的液化天然气原料分离其体积的三分之一进入第三冷却通道，分离的液化天然气原料变为第三级制冷剂，第三级制冷剂在通过第三节流阀6后进入第三冷源管路13，进入第三冷源管路13后的第三级制冷剂的压强从4.8Mpa变为48Kpa，并吸收热量与第一热交换管路14中的液化天然气原料发生热交换，液化天然气原料变为液化天然气，此为第三级降温，液化天然气的温度将降低至-159℃，其压强为4.7Mpa；
第三冷源管路13内的液化天然气原料在发生热交换后压强降低、温度升高，通过管路再次输入至液化通道始端，并重新进行液化通道进行液化作业。
d)将步骤c)中得到的液化天然气输入至液化天然气储罐8中。
采用本天然气液化的方法配合本天然气液化装置生产液化天然气，可以减少液化天然气所需要的设备，降低了成本，并且提升了工作效率。
第一级冷却系统和第二级冷却系统中只描述了压缩机和供热交换器的制冷剂，被第一级冷却系统和第二级冷却系统压缩后的制冷剂还需要经过冷却系统内设置冷却器才会输入至热交换器中，但如冷却器、压缩机本身使用的冷却剂和驱动压缩机的电机等等设备都为冷却系统运转的必要条件，也是本领域常规技术，故没有做具体描述。
以上所述的仅是本发明的三种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种天然气液化的方法，包括以下步骤：
a)天然气经过第一压缩机增压至4.8～5.0Mpa，变为液化天然气原料；
b)将步骤a)中得到的液化天然气原料输入热交换器中，液化天然气原料依次与第一级冷却系统和第二级冷却系统发生热交换，经过第一级冷却系统后液化天然气原料的温度将降低至-35～-40℃，经过第二级冷却系统后液化天然气原料的温度将降低至-85～-90℃；
c)将步骤b)中得到的液化天然气原料分离其体积的三分之一变为第三级制冷剂，通过第三级制冷剂降压吸热与液化天然气原料发生热交换，液化天然气原料变为液化天然气，液化天然气的温度为-155～-162℃、压强为4.6～4.8Mpa。
2.根据权利要求1所述的天然气液化的方法，其特征是：
所述第一级冷却系统为丙烯冷却系统，丙烯制冷剂通过压缩输入至热交换器，压缩后的丙烯制冷剂进入热交换器降压吸热；
所述第二级冷却系统为乙烯冷却系统，乙烯制冷剂通过压缩输入至热交换器，压缩后的乙烯制冷剂进入热交换器降压吸热。
3.根据权利要求2所述的天然气液化的方法，其特征是：
所述乙烯制冷剂先压缩输入至热交换器与第一级冷却系统发生热交换，再降压吸热。
4.根据权利要求1所述的天然气液化的方法，其特征是：
步骤a)中的天然气先经过脱硫、脱碳、脱水、脱汞的净化处理，再经过第一压缩机变为液化天然气原料。
5.一种采用权利要求1至4所述的天然气液化的方法的专用天然气液化装置，包括第一压缩机、热交换器和液化天然气储罐，其特征是：
还包括第一级冷却系统、第二级冷却系统；
第一级冷却系统包括第二压缩机、第一节流阀和丙烯制冷剂，第二压缩机压缩丙烯制冷剂；
第二级冷却系统包括第三压缩机、第二节流阀和乙烯制冷剂，第三压缩机压缩乙烯制冷剂；
热交换器内包括第一冷源管路、第二冷源管路、第三冷源管路、第一热交换管路和第二热交换管路；
通过管路将第一压缩机、热交换器的第一热交换管路和液化天然气储罐依次连通构成天然气的液化通道；
通过管路将第一级冷却系统的第二压缩机、第一节流阀与热交换器的第一冷源管路依次连通构成丙烯制冷剂的第一冷却通道；
通过管路将第二级冷却系统的第三压缩机、热交换器的第二热交换管路、第二级冷却系统的第二节流阀和热交换器的第二冷源管路依次连通构成乙烯制冷剂的第二冷却通道；
液化通道末端通过管路依次连接第三节流阀和热交换器的第三冷源管路且与液化通道的始端连通构成第三冷却通道。
6.根据权利要求5所述的专用天然气液化装置，其特征是：
热交换器的第一冷源管路内的介质分别与第一交换管路始端部内的介质和第二热交换管路内的介质发生热交换；
第二冷源管路从靠近第一交换管路中部位置延伸至第一交换管路始端位置，并且第二冷源管路内的介质从第一交换管路的中部至第一交换管路的始端之间内的介质发生热交换；
第三冷源管路从第一交换管路末端部延伸至第一交换管路始端部，第三冷源管路内的介质从第一交换管路的末端至第一交换管路的始端之间内的介质发生热交换。
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