CN204085055U - 集装箱式天然气液化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集装箱式天然气液化装置。其特点是：包括第一集装箱(I)，在该第一集装箱(I)内安装有吸收塔(2)和第一分子筛脱水塔(6)，该吸收塔(2)的进气口通过管道与原料天然气连通而其出气口通过管道与第一分子筛脱水塔(6)的进口连通，该第一分子筛脱水塔(6)的出口通过管道与第二集装箱(II)内安装的主换热器(9)的第一进口连通从而将天然气冷却后液化，在该第二集装箱(II)内还安装有液化天然气分离器(10)和膨胀机(16)。本实用新型提供的集装箱式天然气液化装置，简化了天然气液化、净化的工艺流程，且占地面积小、投资少、安装周期短、运行稳定。

Description

集装箱式天然气液化装置

技术领域

本实用新型涉及一种集装箱式天然气液化装置。

背景技术

天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)技术主要包括天然气预处理、液化、储存、运输、利用五个系统。一般生产工艺过程是：天然气经过净化处理后，采用节流、膨胀或制冷剂循环制冷工艺，使甲烷变成液体。液化后的天然气具有如下特点:LNG体积约为同量气态天然气体积的1/600，大大方便储存和运输；LNG储存效率高、占地少、投资省；有利于城市负荷的调节，生产过程释放出的冷量可以利用；LNG用作汽车燃料经济、安全、环保；生产、使用比较安全；有利于保护环境，减少污染。天然气是公认的最清洁的燃料，天然气燃烧后生成二氧化碳和水，与煤炭和重油比较，燃烧天然气产生的有害物质大幅度减少，如以天然气代替燃煤，可减少氮氧化物排放量80-90％，一氧化碳排放量可减少52％。而液化天然气则使天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷纯度更高，不含二氧化碳、硫化物等，并杜绝二氧化硫的排放和城市酸雨的产生，更有利于保护环境，减少污染，属于国家重点扶持的新兴产业。

常规的天然气脱酸工艺主要为化学吸收法，应用最广的是醇胺化学吸收法(简称醇胺法)，醇胺法是以弱碱溶液为吸收溶剂，与天然气中的酸性气体反应形成化合物。当吸收了酸性气体的富液温度升高、压力降低时，解析出酸性气体。工艺流程通常采用一台吸收塔和一台再生塔的形式。这种工艺形式应用于便捷的天然气液化装置主要存在以下三个方面的问题：一、对于液化装置，井口或其它产出的高酸气的天然气，一般会经过预处理，到达液化设备的酸性气体含量要达到很低的标准，一般小于100PPM，所以可能会面临处理高酸气浓度的原料气(大于10％)；二、对于高酸气浓度的天然气，如果采用传统工艺，所需要的脱酸溶液再生热负荷会比较大，避免增加额外的加热装置，这导致工厂范围内所有明火加热燃烧装置都是危险源。三、如果采用传统工艺，塔器的高度过高。脱酸装置中最重要的设备是塔器，经过业界多年经验总结，大塔径、高尺寸的塔器是天然气液化装置中最难安装并耗时最久的设备。常规的液化设备一般是立式安装，又由于其动力原因，对设备基础强度要求较高，使得快速安装生产受到很大制约。解决快速安装使用的问题，成为建设小型化工厂的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种流程简单、占地面积小、投资少并可快速成型的集装箱式天然气液化装置。

一种集装箱式天然气液化装置，其特别之处在于：包括第一集装箱，在该第一集装箱内安装有吸收塔和第一分子筛脱水塔，该吸收塔的进气口通过管道与原料天然气连通而其出气口通过管道与第一分子筛脱水塔的进口连通，该第一分子筛脱水塔的出口通过管道与第二集装箱内安装的主换热器的第一进口连通从而将天然气冷却后液化，在该第二集装箱内还安装有液化天然气分离器和膨胀机；

该主换热器的第一出口通过管道接液化天然气分离器的进口，该液化天然气分离器的液体出口通过管道与安装在第四集装箱内的液化天然气储槽连通，在该第四集装箱内还安装有低压天然气收集罐，并且该低压天然气收集罐通过管道与该液化天然气储槽连通，而该液化天然气分离器的气体出口则通过管道和主换热器与该低压天然气收集罐连通；

还包括第三集装箱，在该第三集装箱内安装有循环冷剂压缩机和第一冷剂干燥罐，其中循环冷剂压缩机的出口通过管道与该第一冷剂干燥罐的进口连通，而该第一冷剂干燥罐的出口通过管道与前述第二集装箱内的膨胀机进口连通，该膨胀机的出口通过管道和前述的主换热器与该循环冷剂压缩机的进口连通；

还包括第五集装箱，在该第五集装箱内安装有燃气发电机组，该燃气发电机组的燃气进口通过管道与前述第四集装箱内的低压天然气收集罐连通，并且该燃气发电机组的输电端口与电气设备模块连接，该电气设备模块分别通过电缆与其它所有集装箱连接从而供电。

其中还包括第六集装箱，在该第六集装箱内安装有控制模块，该控制模块与第五集装箱内的电气设备模块连接从而获得供电，而该控制模块还通过信号电缆与其它所有集装箱连接。

其中在第一集装箱内还安装有再生塔，该再生塔的顶部进口通过管道与所述的吸收塔的底部出口连通，而该再生塔的底部出口通过管道和贫液泵与该吸收塔的顶部喷淋液进口连通；还包括加热器，该加热器的两端分别与再生塔的底部和中部连通；另外在该再生塔的顶部还设有杂质气体排放口。

其中在第一集装箱内还安装有第二分子筛脱水塔和分子筛塔加热器，该第二分子筛脱水塔与所述的第一分子筛脱水塔通过管道并联在一起，其中第一分子筛脱水塔和第二分子筛脱水塔的出口分别通过支路管道与分子筛塔加热器的进口连通，而该分子筛塔加热器的出口则通过支路管道与并联后的第一分子筛脱水塔和第二分子筛脱水塔的公共出口管道连通；其中第一分子筛脱水塔和第二分子筛脱水塔的出口共同通过支路管道与所述第四集装箱内的低压天然气收集罐连通。

其中在第四集装箱内还安装有液化天然气加注设备，该液化天然气加注设备通过管道与所述的液化天然气储槽连通。

其中在第三集装箱内还安装有第二冷剂干燥罐，该第二冷剂干燥罐与所述的第一冷剂干燥罐通过管道并联在一起，并且在该第一冷剂干燥罐和第二冷剂干燥罐顶端均开有湿润气排出口；还包括冷剂干燥加热器，该冷剂干燥加热器的一端分别通过支路管道与第一冷剂干燥罐和第二冷剂干燥罐的进口连通，而该该冷剂干燥加热器的另一端则与第一冷剂干燥罐和第二冷剂干燥罐的公共出口管道连通。

与现有的天然气液化、净化装置及工厂相比，本实用新型提供的集装箱式天然气液化装置，以改进后的吸收塔、再生塔类设备对天然气进行净化处理，以膨胀制冷换热液化设备对天然气进行液化，简化了天然气液化、净化的工艺流程，且占地面积小、投资少、安装周期短、运行稳定。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是一种集装箱式天然气液化装置，包括第一集装箱I，在该第一集装箱I内安装有吸收塔2和第一分子筛脱水塔6，该吸收塔2的进气口通过管道与原料天然气连通而其出气口通过管道与第一分子筛脱水塔6的进口连通，该第一分子筛脱水塔6的出口通过管道与第二集装箱II内安装的主换热器9的第一进口连通从而将天然气冷却后液化，在该第二集装箱II内还安装有液化天然气分离器10和膨胀机16；其中在第一集装箱I内还安装有第二分子筛脱水塔7和分子筛塔加热器8，该第二分子筛脱水塔7与所述的第一分子筛脱水塔6通过管道并联在一起，其中第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7的出口分别通过支路管道与分子筛塔加热器8的进口连通，而该分子筛塔加热器8的出口则通过支路管道与并联后的第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7的公共出口管道连通；其中第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7的出口共同通过支路管道与所述第四集装箱IV内的低压天然气收集罐17连通。

该主换热器9的第一出口通过管道接液化天然气分离器10的进口，该液化天然气分离器10的液体出口通过管道与安装在第四集装箱IV内的液化天然气储槽11连通，在该第四集装箱IV内还安装有低压天然气收集罐17，并且该低压天然气收集罐17通过管道与该液化天然气储槽11连通，而该液化天然气分离器10的气体出口则通过管道和主换热器9与该低压天然气收集罐17连通；在第四集装箱IV内还安装有液化天然气加注设备，该液化天然气加注设备通过管道与所述的液化天然气储槽11连通。

还包括第三集装箱III，在该第三集装箱III内安装有循环冷剂压缩机12和第一冷剂干燥罐13，其中循环冷剂压缩机12的出口通过管道与该第一冷剂干燥罐13的进口连通，而该第一冷剂干燥罐13的出口通过管道与前述第二集装箱II内的膨胀机16进口连通，该膨胀机16的出口通过管道和前述的主换热器9与该循环冷剂压缩机12的进口连通；其中在第三集装箱III内还安装有第二冷剂干燥罐14，该第二冷剂干燥罐14与所述的第一冷剂干燥罐13通过管道并联在一起，并且在该第一冷剂干燥罐13和第二冷剂干燥罐14顶端均开有湿润气排出口；还包括冷剂干燥加热器15，该冷剂干燥加热器15的一端分别通过支路管道与第一冷剂干燥罐13和第二冷剂干燥罐14的进口连通，而该该冷剂干燥加热器15的另一端则与第一冷剂干燥罐13和第二冷剂干燥罐14的公共出口管道连通。

还包括第五集装箱V，在该第五集装箱V内设有燃气发电机组18，该燃气发电机18的燃气进口通过管道与前述第四集装箱IV内的低压天然气收集罐17连通，并且该燃气发电机组18的输电端口与电气设备模块19连接，该电气设备模块19分别通过电缆与其它所有集装箱连接从而供电。电气设备模块19采用低压开关柜，其输入功率950KW,电压380V，输出电流2500A，包括万能断路器DW15-2500，电流互感器LMZJ-0.662500/5，电流表2500/5，电压表400V，低压断路器NM10-600A，1KVA的UPS。

其中还包括第六集装箱VI，在该第六集装箱VI内安装有控制模块20，该控制模块20与第五集装箱V内的电气设备模块19连接从而获得供电，而该控制模块20还通过信号电缆与其它所有集装箱连接，从而采集相关信息并且传输控制信号。该控制模块20采用PLC系统，其包括s7-200SMART PLC，以太网交换机，模拟量输入、输出模块EM AE04/AM06、SMART-200line7寸触摸屏、24V配电接线端子、400M双频无线路由器，熔断器、72W24V开关电源、1A保险接线端子、-200～50的温度变送模块。

其中在第一集装箱I内还安装有再生塔3，该再生塔3的顶部进口通过管道与所述的吸收塔2的底部出口连通，而该再生塔3的底部出口通过管道和贫液泵5与该吸收塔2的顶部喷淋液进口连通；还包括加热器4，该加热器4的两端分别与再生塔3的底部和中部连通；另外在该再生塔3的顶部还设有杂质气体排放口。

实施例1：

本实用新型实施例中提供的集装箱式天然气液化工厂，包括预处理集装箱(第一集装箱I)、液化集装箱(第二集装箱II)、冷剂压缩集装箱(第三集装箱III)、储存集装箱(第四集装箱IV)、供电集装箱(第五集装箱V)、控制集装箱(第六集装箱VI)。

六个集装箱内设备通过管道、电缆连接使用，设备包括：

1、依次连通的吸收塔2、并联后串接入系统的第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7、主换热器9、液化天然气分离器10、液化天然气储槽11；

2、为吸收塔2提供可循环利用吸收剂(MDEA溶液)的MDEA溶液再生系统，包括：再生塔3、加热器4、贫液泵5；

3、为第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7中分子筛再生提供热量的分子筛塔加热器8；

4、为主换热器9提供冷剂、冷量和循环动力的循环冷剂压缩机12、并联后串接入冷剂循环系统的第一冷剂干燥罐13和第二冷剂干燥罐14及对它们再生提供热量的冷剂干燥加热器15、膨胀机16；

5、收集低压废弃天然气(第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7中分子筛再生使用的天然气、液化天然气分离器10的低压天然气、储罐液化天然气的部分气化气)的低压天然气收集罐17；从低压天然气收集罐17和原料气中取气作为燃料的燃气发电机18；变电及分配用的电气设备模块19；

6、对控制信号、信息进行处理、反馈和记录的控制模块20。

本实用新型的使用方法和工作原理为：

中压天然气作为原料气由原料天然气进气管道1接入第一集装箱I中吸收塔2下部，在塔内上行与从塔顶下行的MDEA溶液进行传质、反应，由MDEA溶液吸收掉原料气中的酸性杂质气体；被除掉酸性气体的原料气通过管道接入第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7中脱除水分及重烃等杂质，而吸收了酸性气体的MDEA溶液则通过压力差由再生塔3顶部通入，溶液下行过程中被由加热器4加热塔底部塔釜中MDEA溶液产生的蒸汽加热升温，并在此过程中解析出其所吸收了的酸性气体，完成了MDEA溶液的再生，酸性气体由塔顶被排放，析出了酸性气体MDEA溶液积于再生塔3底部塔釜中，被贫液泵5加压抽入吸收塔2再进行吸收酸性气体的过程；

由吸收塔2接出被除掉酸性气体的原料气通过管道接入并联的第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7中脱除水分及重烃等杂质，其中并联的第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7为轮流使用，例：当原料气接入第一分子筛脱水塔6中进行净化时，第二分子筛脱水塔7正经历将吸附饱和了的分子筛再生的过程，即通过通入少量由净化后的原料气管路引出的，经过分子筛塔加热器8加热后的原料气(称为再生气)来加热第二分子筛脱水塔7内填料，使得填料内吸附的水分、重烃等气化并随再生气排出第二分子筛脱水塔7，而后去往低压天然气收集罐17被收集起来。反之，当原料气接入第二分子筛脱水塔7中进行净化时，第一分子筛脱水塔6经历分子筛再生的过程。

由并联的第一分子筛脱水塔6和第二分子筛脱水塔7中净化后的天然气接入第二集装箱II中，经过主换热器9冷却后液化，再接入液化天然气分离器10分离出液化天然气，而后接入第四集装箱IV的液化天然气储槽11进行储存。气液分离器中被分离的低压天然气先经过主换热器9除去冷量后和天然气储槽中蒸发的天然气一同引入低压天然气收集罐17收集起来作为第五集装箱V中燃气发电机18的部分燃料。

主换热器9中的冷剂在换热器中将热量传递给需天然气后被管道接入第三集装箱III中循环冷剂压缩机12低压端入口，经过其增压后接入第一冷剂干燥罐13或第二冷剂干燥罐14干燥后，接去第二集装箱II中膨胀机16，通过将气体膨胀进行制冷，再通入主换热器9中与原料天然气换热，使之冷却至液化。

第五集装箱V中燃气发电机18发出的电力由电气设备模块19进行变电、配电通过电缆向第一、二、三、四、六集装箱中的设备提供动力、热力及控制电力。第六集装箱VI中的控制模块20，由第五集装箱V中提供运行电力，并通过个信号电缆收集各个集装箱中设备、管道的信息和传递控制信号到各个控制点以实现对整个集装箱式天然气液化工厂的控制、操作、记录。

本实施例中工艺中的典型数据如下：

原料天然气在进入第二集装箱II中主换热器9前温度小于40摄氏度，经主换热器9上半部分预冷后达到-60摄氏度，出主换热器9温度在-140摄氏度以下，未被液化的天然气经主换热器9后温度升至常温。

Claims (6)

1.一种集装箱式天然气液化装置，其特征在于：包括第一集装箱(I)，在该第一集装箱(I)内安装有吸收塔(2)和第一分子筛脱水塔(6)，该吸收塔(2)的进气口通过管道与原料天然气连通而其出气口通过管道与第一分子筛脱水塔(6)的进口连通，该第一分子筛脱水塔(6)的出口通过管道与第二集装箱(II)内安装的主换热器(9)的第一进口连通从而将天然气冷却后液化，在该第二集装箱(II)内还安装有液化天然气分离器(10)和膨胀机(16)；

该主换热器(9)的第一出口通过管道接液化天然气分离器(10)的进口，该液化天然气分离器(10)的液体出口通过管道与安装在第四集装箱(IV)内的液化天然气储槽(11)连通，在该第四集装箱(IV)内还安装有低压天然气收集罐(17)，并且该低压天然气收集罐(17)通过管道与该液化天然气储槽(11)连通，而该液化天然气分离器(10)的气体出口则通过管道和主换热器(9)与该低压天然气收集罐(17)连通；

还包括第三集装箱(III)，在该第三集装箱(III)内安装有循环冷剂压缩机(12)和第一冷剂干燥罐(13)，其中循环冷剂压缩机(12)的出口通过管道与该第一冷剂干燥罐(13)的进口连通，而该第一冷剂干燥罐(13)的出口通过管道与前述第二集装箱(II)内的膨胀机(16)进口连通，该膨胀机(16)的出口通过管道和前述的主换热器(9)与该循环冷剂压缩机(12)的进口连通；

还包括第五集装箱(V)，在该第五集装箱(V)内安装有燃气发电机组(18)，该燃气发电机组(18)的燃气进口通过管道与前述第四集装箱(IV)内的低压天然气收集罐(17)连通，并且该燃气发电机组(18)的输电端口与电气设备模块(19)连接，该电气设备模块(19)分别通过电缆与其它所有集装箱连接从而供电。

2.如权利要求1所述的集装箱式天然气液化装置，其特征在于：其中还包括第六集装箱(VI)，在该第六集装箱(VI)内安装有控制模块(20)，该控制模块(20)与第五集装箱(V)内的电气设备模块(19)连接从而获得供电，而该控制模块(20)还通过信号电缆与其它所有集装箱连接。

3.如权利要求1所述的集装箱式天然气液化装置，其特征在于：其中在第一集装箱(I)内还安装有再生塔(3)，该再生塔(3)的顶部进口通过管道与所述的吸收塔(2)的底部出口连通，而该再生塔(3)的底部出口通过管道和贫液泵(5)与该吸收塔(2)的顶部喷淋液进口连通；还包括加热器(4)，该加热器(4)的两端分别与再生塔(3)的底部和中部连通；另外在该再生塔(3)的顶部还设有杂质气体排放口。

4.如权利要求1所述的集装箱式天然气液化装置，其特征在于：其中在第一集装箱(I)内还安装有第二分子筛脱水塔(7)和分子筛塔加热器(8)，该第二分子筛脱水塔(7)与所述的第一分子筛脱水塔(6)通过管道并联在一起，其中第一分子筛脱水塔(6)和第二分子筛脱水塔(7)的出口分别通过支路管道与分子筛塔加热器(8)的进口连通，而该分子筛塔加热器(8)的出口则通过支路管道与并联后的第一分子筛脱水塔(6)和第二分子筛脱水塔(7)的公共出口管道连通；其中第一分子筛脱水塔(6)和第二分子筛脱水塔(7)的出口共同通过支路管道与所述第四集装箱(IV)内的低压天然气收集罐(17)连通。

5.如权利要求1所述的集装箱式天然气液化装置，其特征在于：其中在第四集装箱(IV)内还安装有液化天然气加注设备，该液化天然气加注设备通过管道与所述的液化天然气储槽(11)连通。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的集装箱式天然气液化装置，其特征在于：其中在第三集装箱(III)内还安装有第二冷剂干燥罐(14)，该第二冷剂干燥罐(14)与所述的第一冷剂干燥罐(13)通过管道并联在一起，并且在该第一冷剂干燥罐(13)和第二冷剂干燥罐(14)顶端均开有湿润气排出口；还包括冷剂干燥加热器(15)，该冷剂干燥加热器(15)的一端分别通过支路管道与第一冷剂干燥罐(13)和第二冷剂干燥罐(14)的进口连通，而该该冷剂干燥加热器(15)的另一端则与第一冷剂干燥罐(13)和第二冷剂干燥罐(14)的公共出口管道连通。