一种FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于石油设备技术领域，具体而言，涉及一种FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置，包括CO2预冷循环装置、N2‑CH4双级膨胀制冷循环装置和天然气液化管路装置。该装置采用了双级膨胀制冷工艺，缩小了换热温差，提高了换热效率；制冷剂选用了N2和CH4的混合物，提高了制冷效率；对天然气和制冷剂进行预冷循环，大幅降低了FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置的能耗。此外，该FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置采用CO2作为预冷剂(较常用的氟利昂、丙烷等可燃性制冷剂)，提高了天然气液化工艺的安全性。最后，该FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置还能回收NGL(天然气凝液)，一方面提高了天然气的整体经济价值，另一方面也提高了LNG的纯度。

FLNG expansion refrigeration natural gas liquefying technological device

The utility model belongs to the technical field of petroleum equipment, in particular relates to a FLNG expansion liquefaction process of natural gas refrigeration device, including the CO2 pre cooling cycle device, N2 CH4 double expansion refrigeration cycle device and liquefied natural gas pipeline device. The device adopts the double expansion refrigeration process, reduces the temperature difference of heat exchanger, the heat exchange efficiency is improved; the selection of refrigerant mixtures of N2 and CH4, improve the refrigeration efficiency; pre cooling cycle of natural gas and refrigerant, greatly reduces the energy consumption of FLNG expansion refrigeration device of natural gas liquefaction process. In addition, the FLNG expansion refrigeration natural gas liquefaction process device using CO2 as refrigerant (freon refrigerant pre, propane and other combustible more commonly used), to improve the security of the natural gas liquefaction process. Finally, the FLNG expansion refrigeration natural gas liquefaction process can also recover NGL (natural gas condensate), on the one hand, improve the overall economic value of natural gas; on the other hand, it also improves the purity of LNG.

【技术实现步骤摘要】
一种FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置
本技术涉及一种FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置，属于石油设备

技术介绍
近年来，浮式液化天然气开发生产系统(FloatingLiquefiedNaturalGasSystem，以下简称FLNG)的概念得到了很快的发展，它是集海上天然气/石油气的液化、储存和装卸为一体的新型油气田生产装置，相比其他开发方式，它具有投资少、风险小、便于移动等特点。FLNG的出现解决了深远海开发天然气的技术难题。随着我国对南海、渤海等海域油气资源的不断开采，FLNG必将是未来不可或缺的重要装备。中国FLNG装置的进展还处于起步阶段，深入开展FLNG相关技术研究，对我国深水油气资源的开发意义重大。天然气液化工艺是FLNG系统的技术核心，在满足基本生产等要求的前提下，液化技术及相关设备的选择至关重要。由于海上工作环境的特殊性，FLNG对液化流程提出了如下要求：①流程简单，设备数量少，占甲板面积少；②液化流程能够制取制冷剂，并且对进料天然气的适应性强，热效率高；③安全可靠，具有较强的抗船体晃动的性能；④操作方便，便于启动和停车。目前应用在FLNG装置中的液化工艺主要有膨胀制冷液化工艺和混合制冷剂制冷液化工艺。膨胀制冷天然气液化工艺能够满足FLNG对天然气液化工艺的基本要求，且该工艺具有操作简单、设备数量少、制冷剂容易获取、海上适应性强等优点，因此，膨胀制冷天然气液化工艺在FLNG装置中得到了广泛的应用。但膨胀制冷液化工艺相比混合制冷剂制冷液化工艺，其能耗较高，制约了其在FLNG装置中的应用和发展。因此，降低膨胀制冷液化工艺的能耗是目前亟需解决的难题。
技术实现思路
本技术提供了一种FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置，其目的在于，解决目前FLNG
中膨胀制冷天然气液化工艺能耗较高的问题。并尽可能提高液化工艺装置在FLNG应用中的实用性，使天然气液化流程更经济、更安全、更稳定。本技术的技术方案如下：一种FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置包括CO2预冷循环装置、N2-CH4双级膨胀制冷循环装置和天然气液化管路装置。CO2预冷循环装置包括通过管线依次相连且形成闭合回路的第一压缩机、第一冷却器、第一节流阀、第一换热器、第二压缩机和第二冷却器。N2-CH4双级膨胀制冷循环装置包括通过管线依次相连且形成闭合回路的第三压缩机、第三冷却器、第四压缩机、第四冷却器、第一换热器、分流器、混合器和第二换热器。天然气液化管路装置包括通过管线依次相连的进气管线、第一换热器、第一分离罐、第二换热器、第三换热器、第二节流阀、第二分离罐和LNG储罐。在本技术的实施例中，上述分流器和混合器通过两条并联管线相连，其中一条管线上设有膨胀机，另一条管线上依次设有第二换热器、第三节流阀和第三换热器。在本技术的实施例中，上述第一换热器一侧设有第一进口、第二出口、第三出口，相对的另一侧设有第一出口、第二进口和第三进口；第一进口和第一节流阀相连，第一出口和第二压缩机相连；第二进口和第四冷却器相连，第二出口和分流器相连；第三进口和进气管线相连，第三出口和第一分离罐相连。在本技术的实施例中，上述第二换热器一侧设有第四进口、第五出口、第六出口，相对的另一侧设有第四出口、第五进口和第三进口；第四进口和混合器相连，第四出口和第三压缩机相连；第五进口和分流器相连，第五出口和第三节流阀相连；第六进口和第一分离罐相连，第六出口和第三换热器相连。在本技术的实施例中，上述第三换热器一侧设有第七进口、第八出口，相对的另一侧设有第七出口和第八进口；第七进口和第三节流阀相连，第七出口和混合器相连；第八进口和所述第六出口相连，第八出口和第二节流阀相连。在本技术的实施例中，上述FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置还包括NGL回收罐，NGL回收罐和第一分离罐相连。本技术的有益效果为：该装置采用了双级膨胀制冷工艺，相比单级膨胀制冷工艺，双级膨胀制冷工艺缩小了冷热流体间的换热温差，提高了换热效率；制冷剂选用了N2和CH4的混合气体，CH4比N2有更高的潜热，N2和CH4的混合气体较纯N2制冷剂，其制冷效率更高；该装置中包含有预冷循环装置，较无预冷循环装置的液化装置，提高了能量利用率，降低了装置的工艺能耗；预冷循环装置采用不易燃烧的CO2作为预冷剂，较常用的氟利昂、丙烷等可燃性预冷剂，其工艺安全性更高；该装置能够对天然气液化过程中产生的NGL(天然气凝液)进行回收，一方面提高了天然气的整体利用价值，另一方面也提高了LNG的纯度；该装置通过节流阀对天然气本身的压力能进行了有效利用，不但使LNG能够达到通常的储存条件，同时也降低了天然气的冷量需求；另外，该装置中的制冷剂和预冷剂均可以控制在气体相态中，以减小FLNG在海上晃动的条件下对液化过程产生的不利影响，使天然气液化过程能够较为平稳的运行。附图说明为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1本技术提供的FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置结构图。图中所示：100-FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置；10-第一压缩机；11-第一冷却器；12-第一节流阀；13-第二压缩机；14-第二冷却器；20-第三压缩机；21-第三冷却器；22-第四压缩机；23-第四冷却器；24-分流器；25-膨胀机；26-混合器；27-第二节流阀；30-进气管线；31-第一分离罐；32-NGL回收罐；33-第三节流阀；34-第二分离罐；35-LNG储罐；40-第一换热器；401-第一进口；402-第二出口；403-第三出口；404-第一出口；405-第二进口；406-第三进口；41-第二换热器；411-第四进口；412-第五出口；413-第六出口；414-第四出口；415-第五进口；416-第六进口；42-第三换热器；421-第七进口；422-第八出口；423-第七出口；424-第八进口。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，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他实施方式，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置，其特征在于，包括CO2预冷循环装置、N2‑CH4双级膨胀制冷循环装置和天然气液化管路装置；CO2预冷循环装置包括通过管线依次相连且形成闭合回路的第一压缩机、第一冷却器、第一节流阀、第一换热器、第二压缩机和第二冷却器；N2‑CH4双级膨胀制冷循环装置包括通过管线依次相连且形成闭合回路的第三压缩机、第三冷却器、第四压缩机、第四冷却器、第一换热器、分流器、混合器和第二换热器；天然气液化管路装置包括通过管线依次相连的进气管线、第一换热器、第一分离罐、第二换热器、第三换热器、第二节流阀、第二分离罐和LNG储罐。

【技术特征摘要】
1.一种FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置，其特征在于，包括CO2预冷循环装置、N2-CH4双级膨胀制冷循环装置和天然气液化管路装置；CO2预冷循环装置包括通过管线依次相连且形成闭合回路的第一压缩机、第一冷却器、第一节流阀、第一换热器、第二压缩机和第二冷却器；N2-CH4双级膨胀制冷循环装置包括通过管线依次相连且形成闭合回路的第三压缩机、第三冷却器、第四压缩机、第四冷却器、第一换热器、分流器、混合器和第二换热器；天然气液化管路装置包括通过管线依次相连的进气管线、第一换热器、第一分离罐、第二换热器、第三换热器、第二节流阀、第二分离罐和LNG储罐。2.根据权利要求1所述的FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置，其特征在于，分流器和混合器通过两条并联管线相连，其中一条管线上设有膨胀机，另一条管线上依次设有第二换热器、第三节流阀和第三换热器。3.根据权利要求2所述的FLNG膨胀制冷天然气液化工艺装置，其特征在于，第一换热器一侧设有第一进口、第二出口、第三出口，相对的另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建修，梁光川，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川,51