CN108645117B - 一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，包括天然气液化模块和二氧化碳分离模块两大部分，所述天然气液化模块中，二级闪蒸汽换热器与天然气预冷换热器和重烃组分分离器依次相连，重烃组分分离器的气相出口与一级闪蒸汽换热器和天然气液化换热器依次相连，天然气在天然气液化换热器内液化后经过二氧化碳分离模块进入天然气深冷换热器；液相制冷剂入口与液相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂节流阀以及一级制冷剂混合器相连。本发明的优点在于：省去了冷箱前处理设备中的脱碳设备和脱汞设备，冷箱结构简单体积小、能实现二氧化碳杂质的低温分离，特别适合小型撬装式天然气液化装置，同时还兼顾了闪蒸汽的冷量回收。

Description

一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱
技术领域
本发明涉及化工与低温工程技术领域，尤其涉及一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱。
背景技术
天然气与石油、煤炭作为世界上主要的化石能源，在一次能源中占有很大的比率。天然气作为一种优质清洁能源，被越来越多的国家开始重视。
随着我国能源结构的不断优化和天然气消费需求的不断增长，加之我国绝大多数天然气田储量都不大的现状，我国天然气供需缺口在不断加大。据预测，到2020年我国天然气的供应缺口将达1000×108m3。
另一方面，我国存在大量产储量较小的边际气田、伴生气田、煤层气田，单井储量较小，长期以来被点火炬放空。针对这种类型的气田，小型撬装式天然气液化流程与大中型相比具有设备简单，结构紧凑，投资省，尺寸小型化，装置撬装化的优势。
现有小型天然气液化装置中的冷箱多采用板翅式换热器。板翅式换热器因为流道截面积非常小，对于前端天然气净化装置，特别是二氧化碳净化装置的要求非常高，以确保二氧化碳在天然气液化的过程中不会阻塞换热器。天然气净化装置一般占天然气液化装置总投资的一半左右，因此如果可以发明一种抗二氧化碳杂质冻堵的液化天然气冷箱，将大大节省设备投资，同时也能使液化装置的结构更加紧凑。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，该冷箱中的换热器采用钎焊板式换热器，冷箱中集成的二氧化碳分离模块可以在低温下通过固液分离手段脱除二氧化碳，从而省去了冷箱前端的脱碳设备，同时钎焊板式换热器为不锈钢制成，与常规铝制板翅式换热器相比可有效抗汞腐蚀，因此也省去了脱汞设备。本发明可以大大节省天然气净化装置的设备投资和运行成本。同时采用合理的制冷剂流量分配来实现高效的冷量匹配，使冷箱有较高的热力学效率，减少换热过程中的损失。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，包括：箱体，箱体内设有：闪蒸汽二级换热器、闪蒸汽一级换热器、天然气预冷换热器、液相制冷剂预冷换热器、一级气相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂节流阀、一级制冷剂混合器、混合制冷剂分流器、流量调节装置、重烃组分分离器、天然气混合器、天然气液化换热器、二级气相制冷剂预冷换热器、液化天然气分流器、液化天然气节流阀、天然气深冷换热器和二级制冷剂混合器。
优选地，所述闪蒸汽二级换热器与天然气预冷换热器和重烃组分分离器依次相连，重烃组分分离器的气相出口与闪蒸汽一级换热器和天然气液化换热器依次相连，天然气在天然气液化换热器内液化后经过二氧化碳分离模块进入天然气深冷换热器；
优选地，所述液相制冷剂入口与液相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂节流阀以及一级制冷剂混合器相连；
优选地，所述气相制冷剂入口与一级气相制冷剂预冷换热器相连，预冷后的气相制冷剂经过二氧化碳分离模块进入二级气相制冷剂预冷换热器，之后气相制冷剂分为两路，分别节流，一路与二级气相制冷剂预冷换热器和一级制冷剂混合器依次相连，另一路与天然气深冷换热器、天然气液化换热器和一级制冷剂混合器依次相连，混合后的制冷剂经制冷剂分流器分成三股，经流量调节装置分别与天然气预冷换热器、液相制冷剂预冷换热器以及一级气相制冷剂预冷换热器相连。
优选地，冷箱内部所有换热器均为钎焊板式换热器。
所述二氧化碳分离模块置于箱体内部，包括固液分离罐、复热器、单向阀和阀门。
优选地，所述液化天然气入口通过两个阀门分别与两个固液分离罐的入口相连，两个固液分离罐的出口彼此相连并与液化天然气出口相连；
优选地，两个固液分离罐入口处分别引出旁路，分别经过一个阀门与彼此相连并与复热器的液化天然气侧入口相连，复热器的液化天然气侧出口分为两路，一路与阀门和排污口依次相连，另一路通过单向阀与反冲洗天然气回收管路相连；
优选地，所述气相制冷剂进入二氧化碳分离模块后分为两路，一路通过阀门与复热器和气相制冷剂出口依次相连，另一路经过一个反向安装的单向阀直接与气相制冷剂出口相连。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明所述的集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱省去了冷箱前处理设备中的脱碳设备和脱汞设备，冷箱结构简单体积小、能实现二氧化碳杂质的低温分离，大大节省天然气净化装置的设备投资和运行成本，特别适合小型撬装式天然气液化装置，同时还兼顾了闪蒸汽的冷量回收。
2、通过化工行业广泛采用的HYSYS软件的模拟计算可对制冷剂流量分配进行合理优化，提高冷箱的热力学效率，降低换热过程损失。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱结构示意图；
其中，1为闪蒸汽二级换热器、2为闪蒸汽一级换热器、3为天然气预冷换热器、4为液相制冷剂预冷换热器、5为一级气相制冷剂预冷换热器、6为液相制冷剂节流阀、7为一级制冷剂混合器、8为混合制冷剂分流器、9、10、11为流量调节装置、12为重烃组分分离器、13为天然气混合器、14为天然气液化换热器、15为二级气相制冷剂预冷换热器、16为液化天然气分流器、17、18为液化天然气节流阀、19为天然气深冷换热器、20为二级制冷剂混合器。
图2为所述二氧化碳分离模块结构示意图；
其中，29、30为固液分离罐，31为复热器，33、34单向阀，25、26、27、28、32、35为阀门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，所述冷箱中，闪蒸汽二级换热器与天然气预冷换热器和重烃组分分离器依次相连，重烃组分分离器的气相出口与闪蒸汽一级换热器和天然气液化换热器依次相连，天然气在天然气液化换热器内液化后经过二氧化碳分离模块进入天然气深冷换热器；液相制冷剂入口与液相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂节流阀以及一级制冷剂混合器相连；气相制冷剂入口与一级气相制冷剂预冷换热器相连，预冷后的气相制冷剂经过二氧化碳分离模块进入二级气相制冷剂预冷换热器，之后气相制冷剂分为两路，分别节流，一路与二级气相制冷剂预冷换热器和一级制冷剂混合器依次相连，另一路与天然气深冷换热器、天然气液化换热器和一级制冷剂混合器依次相连，混合后的制冷剂经制冷剂分流器分成三股，经流量调节装置分别与天然气预冷换热器、液相制冷剂预冷换热器以及一级气相制冷剂预冷换热器相连。
所述集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱的工作方法和使用原理如下：
a.原料天然气经过闪蒸汽二级换热器1回收冷量，并在天然气预冷换热器3冷却至-40℃，然后进入重烃组分分离器12中脱除重烃；除去重烃的天然气进入闪蒸汽一级换热器2继续回收冷量并与反冲洗天然气混合后进入天然气液化换热器14冷却至-135℃,随后进入二氧化碳分离模块脱除固体二氧化碳，脱除二氧化碳后的天然气进入天然气深冷换热器19继续降温至-160℃，最后经液化天然气节流阀22降压至液化天然气储存压力。
b.液相制冷剂经液相制冷剂预冷换热器4冷却至-40℃后，经液相制冷剂节流阀6节流后与后续返流的气相制冷剂混合；气相制冷剂经过一级气相制冷剂预冷换热器5预冷至-40℃后进入二氧化碳分离模块回收反冲洗液化天然气的冷量，之后回到所述冷箱内的二级气相制冷剂预冷换热器15冷却至-160℃后，分为两路，分别经节流阀17、18节流后温度降至-165℃，其中一路为二级气相制冷剂预冷换热器15提供冷量后与液相制冷剂混合，另一路为天然气深冷换热器19和天然气液化换热器14提供冷量后与液相制冷剂混合；混合后的制冷剂经过混合制冷剂分流器8分为三股流体，分别经过流量调节装置9、10、11后为天然气预冷换热器3、液相制冷剂预冷换热器4和一级气相制冷剂预冷换热器5提供冷量；复温后的三股混合制冷剂经过二级制冷剂混合器20混合后与混合制冷剂出口相连。
如图2所示，本发明还包括了集成于冷箱内部的二氧化碳分离模块，所述二氧化碳分离模块中，液化天然气入口通过两个阀门分别与两个固液分离罐的入口相连，两个固液分离罐的出口彼此相连并与液化天然气出口相连；两个固液分离罐入口处分别引出旁路，分别经过一个阀门与彼此相连并与复热器的液化天然气侧入口相连，复热器的液化天然气侧出口分为两路，一路与阀门和排污口依次相连，另一路通过单向阀与反冲洗天然气回收管路相连；气相制冷剂进入二氧化碳分离模块后分为两路，一路通过阀门与复热器和气相制冷剂出口依次相连，另一路经过一个反向安装的单向阀直接与气相制冷剂出口相连。
所述二氧化碳分离模块的工作方法和使用原理如下：
a.所述固液分离罐29、30，其中一个用于固液分离，另一个用于反冲洗再生。当固液分离罐29用于分离，固液分离罐30用于再生时，阀门26、27关闭，液化天然气进入二氧化碳分离模块后经过阀门25进入固液分离罐29发生分离，分离掉二氧化碳的液化天然气分为两路，一路去液化天然气出口，另一路从反方向进入固液分离器30进行反冲洗再生，之后经过阀门28后去复热器31。反之，当固液分离罐30用于分离，固液分离罐29用于再生时，阀门25、28关闭，其工作原理与上述过程类似。
b.反冲洗液化天然气进入复热器后，温度上升至-65℃之前，阀门35保持关闭状态，液化天然气部分发生气化，压力升高，经过单向阀34通过反冲洗天然气回收管路回到冷箱；之后复热器温度进一步升高，当固态二氧化碳开始发生气化时打开阀门35，二氧化碳气体和剩余天然气去排污口。
c.在反冲洗液化天然气进入复热器的过程中，阀门32保持关闭，气相制冷剂通过单向阀33直接从气相制冷剂出口排出，当复热器需要升温时，阀门32打开，气相制冷剂通过阀门32进入复热器回收冷量后从气相制冷剂出口排出。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，其特征在于，包括：
箱体，箱体上分别设有天然气入口、液相制冷剂入口、气相制冷剂入口、闪蒸汽入口、液化天然气出口、混合制冷剂出口、重烃组分出口、闪蒸汽出口以及排污口；
箱体内设有闪蒸汽二级换热器(1)、闪蒸汽一级换热器(2)、天然气预冷换热器(3)、液相制冷剂预冷换热器(4)、一级气相制冷剂预冷换热器(5)、液相制冷剂节流阀(6)、一级制冷剂混合器(7)、混合制冷剂分流器(8)、流量调节装置(9、10、11)、重烃组分分离器(12)、天然气混合器(13)、天然气液化换热器(14)、二级气相制冷剂预冷换热器(15)、液化天然气分流器(16)、液化天然气节流阀(17、18)、天然气深冷换热器(19)和二级制冷剂混合器(20)；
闪蒸汽二级换热器(1)与天然气预冷换热器(3)和重烃组分分离器(12)依次相连，重烃组分分离器的气相出口与闪蒸汽一级换热器(2)和天然气液化换热器(14)依次相连，天然气在天然气液化换热器内液化后经过二氧化碳分离模块进入天然气深冷换热器(19)；液相制冷剂入口与液相制冷剂预冷换热器(4)、液相制冷剂节流阀(6)以及一级制冷剂混合器(7)相连；气相制冷剂入口与一级气相制冷剂预冷换热器(5)相连，预冷后的气相制冷剂经过二氧化碳分离模块进入二级气相制冷剂预冷换热器(15)，之后气相制冷剂分为两路，分别节流，一路与二级气相制冷剂预冷换热器(15)和一级制冷剂混合器(7)依次相连，另一路与天然气深冷换热器(19)、天然气液化换热器(14)和一级制冷剂混合器(7)依次相连，混合后的制冷剂经制冷剂分流器(8)分成三股，经流量调节装置(9、10、11)分别与天然气预冷换热器(3)、液相制冷剂预冷换热器(4)以及一级气相制冷剂预冷换热器(5)相连；冷箱内部所有换热器均为钎焊板式换热器；
闪蒸汽一级换热器(2)一端与BOG入口相连、另一端与闪蒸汽二级换热器(1)相连接，闪蒸汽二级换热器(1)连通至BOG出口。
2.根据权利要求1所述的集成二氧化碳分离模块的天然气液化冷箱，其特征在于，二氧化碳分离模块置于箱体内部，包括固液分离罐(29、30)、复热器(31)、单向阀(33、34)和阀门(25、26、27、28、32、35)；
所述二氧化碳分离模块，液化天然气入口通过两个阀门分别与两个固液分离罐的入口相连，两个固液分离罐的出口彼此相连并与液化天然气出口相连；两个固液分离罐入口处分别引出旁路，分别经过一个阀门与彼此相连并与复热器的液化天然气侧入口相连，复热器的液化天然气侧出口分为两路，一路与阀门和排污口依次相连，另一路通过单向阀与反冲洗天然气回收管路相连；气相制冷剂进入二氧化碳分离模块后分为两路，一路通过阀门与复热器和气相制冷剂出口依次相连，另一路经过一个反向安装的单向阀直接与气相制冷剂出口相连。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202595073U (zh) * 2012-04-27 2012-12-12 新地能源工程技术有限公司 一种天然气干燥及液化装置
CN105737515A (zh) * 2016-03-17 2016-07-06 上海交通大学 基于板式换热器模块化混合制冷剂天然气液化系统及方法
CN105890281A (zh) * 2016-04-19 2016-08-24 上海交通大学 撬装天然气液化净化一体式冷箱

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202595073U (zh) * 2012-04-27 2012-12-12 新地能源工程技术有限公司 一种天然气干燥及液化装置
CN105737515A (zh) * 2016-03-17 2016-07-06 上海交通大学 基于板式换热器模块化混合制冷剂天然气液化系统及方法
CN105890281A (zh) * 2016-04-19 2016-08-24 上海交通大学 撬装天然气液化净化一体式冷箱

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