液化天然气的生产方法技术

一种液化天然气的生产方法，以外循环Ｎ↓［２］经压缩、膨胀制取冷量在换热器内作为冷源，被预处理的原料天然气，在换热器内不断地被冷却，直至液化，经脱Ｎ↓［２］塔得纯度为９９．５％的液态甲烷，可用作机车燃料，在液化过程中同时还生产出另一种副产品重质烃，可用作化工原料或燃料，其液化率可达１００％。而从脱Ｎ↓［２］塔出来的Ｎ↓［２］气补充到循环Ｎ↓［２］气中，从而可保证流程中整套装置长期工作的连续性及安全性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天然气的液化方法，特别是一种含高纯度甲烷天然气(LNG)的生产方法。天然气的主要成分是甲烷，还含少量乙烷和重质烃。它的液化方法很多。于1997年11月12日的中国专利公报上曾公开了一种“在深冷天然气加工厂中生产液化天然气”的专利技术创造，其公开号为CN1164890A。这种生产方法是通过将流出深冷工厂的残余气支流作为一种天然气原料，进行被液化来生产液化天然气(LNG)的。该支流最好先在深冷工厂残余气压缩机中进行压缩。用深冷工厂脱甲烷塔顶气(或工厂的类似冷气流)作冷凝介质将该支流--经残余气压缩机压缩过物流，冷凝成液体。然后，让冷凝液体在一系列逐渐降低的压力下利用一个或多个Doule-Tnomson阀进行膨胀，从而使LNG达到便于贮存和运输的温度和压力。该专利技术方法虽然能充分利用深冷天然气加工厂的残余气支流冷量，又把残余气支流中所含主要成分甲烷液化成为产品，只需要增加少量设备，且基本投资和能耗成本却减至最低，并且，流程简单，操作方便。但是，由于该方法必须有一个深冷天然气加工厂与之相配合，所说的“深冷的”这一术语是指在华氏-50度以下操作的工厂。并且经残余气冷凝器释放出的物流，必须并入管网，这就使该方法产生了很大的局限性。再则，为保证原深冷天然气加工厂的冷量平衡，需增加一个入口冷却器。又由于残余气冷凝器中利用的冷量是有限的，故此，液化率较低。并且液化天然中含甲烷的纯度不高约为98.5％，而含有甲烷98.81％及98.72％的另两股物流，却被并入管网作燃料使用，是一种浪费。再说由于利用膨胀入口分离器中的气相馏份去膨胀机膨胀，产生气液混合物，这种现象在膨胀过程中是不允许出现的，这是因为液体的产生，会把高速旋转的膨胀机叶轮损坏，造成不应有的损失。本专利技术的目的在于提供一种，它能使气态天然气缩小625倍成液态，含甲烷纯度99.5％，便于贮存、运输，这种高纯度的甲烷液体，可代替汽油，供各类机车的燃料，从而可避免机车尾气污染环境，同时，液态天然气在汽化时，产生的冷量可达121kcal/kg，温度为-162℃，可用于食品速冻保鲜，橡胶轮胎低温粉碎及空调的冷源，在充分利用其冷量之后，再并入燃气管网被使用，经济效益更显著。另外，还同时生产出另一种副产品重质烃，可用作化工原料或燃料。本专利技术是将天然气物流进行预处理即在碱液洗涤设备中洗涤、脱硫、脱碳，经冷凝设备冷却，经分离设备分离，除去硫化氢、二氧化碳及水，并干燥，以产生原料天然气物流；其中所说的天然气物流包括来自油田气井喷出的天然气，或煤田在采煤之前排放的瓦斯气，或发现贮有量不大的气井及边远的架设管道不方便、不经济的气井中的天然气。将所说的原料天然气物流在换热器中被冷却、液化。当冷却到一定温度时，混在原料天然气物流中的高碳烷烃类如乙烷、丙烷、丁烷、乙稀等首先被液化，经分离设备分离出来为副产品，贮存。所说的“一定温度”与压力有关，它可从有关图表中查得。分离出高碳烷烃类后的物流继续冷却被液化，并进入脱N2塔中提纯，脱去物流中的N2气，从塔釜中引出产品99.5％高纯度的液态甲烷(LNG)。其中所说换热器中的冷量靠外循环N2经压缩、膨胀、制冷来提供。当循环N2在换热器中把冷量传给天然气物流的同时N2本身被复热，又经压缩、膨胀、制冷，如此周而复始循环。其中所说在脱N2塔中的提纯是由来自所说换热器中的液态天然气物流，在脱N2塔釜中被汽化，形成塔中上升气相馏份，与塔顶下流的N2液相馏份，它们二者共同起精馏作用来完成的。由于本专利技术采用上述生产方法，所以它具有如下的优点(1)原料天然气能全部被液化，其液化率达100％，并且不受原料天然气组份交化的限制。在生产过程中，一些高沸点的组份如乙烷、丙烷、丁烷、乙稀等被先液化，并分离出来为副产品，可作为化工原料或作燃料。而生产的高纯度99.5％的液态甲烷，用作机车的燃料，其燃烧充分，不排放黑碳杂质，可避免对环境的污染，是一种理想的安全、高效而清洁的燃料。(2)适用于原料天然气的压力范围广，为0.3-20mpa之间。(3)用N2作为制冷剂。通过N2压缩、膨胀、循环制冷，将天然气液化，在脱N2塔中提取原料天然气中所含少量的N2，补充N2在循环中的消耗，从而可避免空气与天然气混合，保证整个工艺流程的连续性和安全性。(4)采用本专利技术方法所需要的整套装置，可因地制宜的拆迁设置；同时，原料天然气来源广泛，它可来自油田气井喷出的天然气；或是来自采煤之前排故的瓦斯气，或者是来自发现贮有量不大的气井以及边远的架设管道既不方便，又不经济的气井中的天然气。下面结合实施例进一步详细说明本专利技术的详细内容。附图说明图1表示液化天然气生产方法的流程图。图2为应用实例1，表示原料天然气压力为0.3mpa时的液化生产方法流程图。图3为应用实例2，表示原料天然气压力为20mpa时的液化生产方法流程图。图4为冷冻机组的原理示意图。实施例图1是采用本专利技术方法液化天然气的流程图。将来自油田的天然气经公知的碱液洗涤预处理，成为含硫化氢小于5ppm、二氧化碳小于10ppm、水小于10ppm的原料天然气，进入冷冻机组()降温，使温度从原来的常温降至4～5℃，被降温了的原料天然气中析出水分，在汽液分离器()中被去除，再进入分子筛吸附器()，进一步去掉硫化氢、二氧化碳，并干燥，又在主换热器()内被冷却到-76℃至-100℃之间，最佳温度为-90℃至-95℃之间，使除甲烷和N2外，其它高碳烷烃类如乙烷、丙烷、丁烷、乙稀、硫化氢等均被液化，在重烃分离器()内，这些高碳烷烃类的液体被分离出来，作为副产品收集被利用。净化了的原料天然气在液化换热器()内被液化，又经节流阀()降压，进入脱N2塔()，脱N2后，从塔釜引出纯度为99.5％液态甲烷(LNG)作为产品进入低温LNG贮罐()，贮存以便利用。以上所说常温指的是周围环境温度。所说的冷冻机组()如图4所示，由制冷剂压缩机()依次与制冷剂冷凝换热器()、膨胀节流阀()及制冷剂蒸发换热器()连接而构成。采用的制冷剂为氨或氟里昂。若被冷却的原料天然气所需要的冷量大，则采用氨为制冷剂，反之选用氟里昂为制冷剂。而原料天然气所需要的冷量是通过原料天然气每小时所冷却的流量以及原料天然气冷却前后的温差计算而得来的。制冷剂压缩机、制冷剂冷凝换热器及膨胀节流阀均由机组随机购置，但制冷剂蒸发换热器，是通过原料天然气流量、温差及压力来设计和选用的，它可因地制宜采用管式或板翅式。所说的汽液分离器()是按原料天然气最高工作压力设计的，但是最低设计压力推荐不得小于0.6mpa，压力容器制作要符合国家颁布的压力容器规程，容器工作性能要达到汽液分离的目的，常用材料为16MNR压力容器用板材，容器直径为原料天然气进口管管径的5-10倍。所说的压力指的是压力表上的表压。所说的分子筛吸附器()是由两只可互相切换使用的压力容器组成。当一个压力容器内的分子筛吸附原料天然气中的硫化氢、二氧化碳及水分时，另一个压力容器处于再生阶段，通入高温的干净氮气，带走硫化氢及二氧化碳和水分，放入大气，使分子筛恢复吸附能力，也可用空气作再生气源，但为了安全，必须把容器抽成真空，才可通入高温空气再生，还可采用原料天然气，用毕再生后的原料天然气不必放空，可作为燃料去加温再生气，至于分子筛的工作阶段和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液化天然气的生产方法，包括步骤为： ａ．将天然气物流进行预处理，即在碱液洗涤设备中洗涤，脱硫脱碳，经冷却设备冷却，分离设备分离，除去硫化氢、二氧化碳及水，并干燥，以产生原料天然气物流；其中所说的天然气物流包括来自油田气井中喷出的天然气，或煤田采煤前排放的瓦斯气，或发现贮有量不大的气井及边远的架设管道不方便又不经济的气井中的天然气。 ｂ．将所说的原料天然气物流在换热器中被冷却、液化、冷却到一定的温度时，混在原料天然气物流中的高碳烷烃如乙烷、乙稀、丙烷、丁烷首先被液化，经分离设备分离出来，成为一种副产品，贮存，被分离后的余物流继续冷却，被液化，并进入脱Ｎ↓［２］塔中提纯，脱去物流中的Ｎ↓［２］气，以生产液化天然气产品。 其中所说换热器中的冷量是靠外循环Ｎ↓［２］气经压缩、膨胀制冷来提供的，循环Ｎ↓［２］气在换热器中把冷量传给原料天然气物流的同时Ｎ↓［２］气本身被复热，又经压缩、膨胀、制冷，如此周而复始循环；其中所说在脱Ｎ↓［２］塔中的提纯是由来自所说换热器中的液态天然气物流，在脱Ｎ↓［２］塔底部被汽化，生成塔中上升气相馏份，与塔顶部下流的Ｎ↓［２］液相馏份，它们二者共同起精馏作用来完成的。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余庆发，余良，
申请(专利权)人：余庆发，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]