天然气液化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种天然气液化装置，该液化装置包括通过管路相互连接的预处理系统、液化系统及储存系统，经过预处理系统过滤后的天然气按顺序进入主换热器，第一气液分离器，过冷器，第二气液分离器后转化成液化天然气。本液化装置中采用二次节流，减少节流压力降，使主换热器冷端温差减小，减少冷量损失，提高液化率。本装置将高压天然气节流降温过程中产生的部分闪蒸气合理地、在不同温度区间与多种介质换热，充分利用了这些闪蒸气的低温冷量，大大降低了装置能耗，提高液化率。而且本装置工艺流程简单，设备数量少。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气体的压縮和液化，更具体地涉及通过膨胀制冷将天 然气液化的装置。
技术介绍
天然气是汽油和柴油等燃料的一种已知替代品。人们已经在开发天然 气作为替代燃料以克服汽油和柴油包括生产成本和使用后排放等各种缺 点方面做出了很多努力。本领域已知天然气是一种比其他燃料更清洁的燃 料，也比汽油或柴油更安全，因为天然气会上升到空气中并散逸，而不是 沉降。为了用作替代燃料，天然气通常被转化成压缩天然气或液化天然气， 便于在使用前进行储存和运输。当前中国经济持续快速的发展势头仍在继续，但是为保障经济的能源 动力却极度紧缺。在国际石油价格节节升高的情势之下，中国的能源危机 越发显得严重。中国的能源结构以煤炭为主，石油、天然气只占到很小的 比例，远远低于世界平均水平。随着国家对能源需求的不断增长，液化天 然气产品将对优化中国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保 护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。随着我国"西气东输""海气上岸""进口液化天然气"等工程的实施， 中国对液化天然气产业的发展越来越重视。作为天然气下游主要用户之一 的城市燃气用户，其用气负荷波动量非常大，每天面临气源调峰的压力。 因此，各城市燃气企业均需投巨资建设一些调峰设施。目前，天然气液化 装置的工艺路线主要有阶式制冷工艺、混合制冷工艺和膨胀制冷工艺三 种。阶式制冷工艺和混合制冷工艺其天然气液化所需的冷量都是通过制冷 剂的制冷循环来提供，而膨胀制冷工艺则是利用原料天然气的压力能对外做功来提供所需的冷量。目前，国内外有很多膨胀制冷的天然气液化技术，如美国专利US6023942、 US6209350、 US6449982、 US6378330等，但这些专利所公开的 技术都存在一些不足，不太适合在城市天然气接收门站或调压站使用。例 如美国专利US6023942和US6209350，其揭示的天然气液化流程较复杂， 其液化装置需要的投资也很大；美国专利US6449982在天然气液化的过程 中需要外界提供冷量来冷却原料气，操作费用较高；美国专利US6378330 揭示的天然气液化过程中的冷量没有充分利用，降低了装置的液化率。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述的技术问题，提供一种充分利用高压 天然气能量从而降低装置能耗的高效节能的天然气液化装置。本技术的目的通过以下技术方案来实现一种天然气液化装置，包括通过管路相互连接的预处理系统、液化系 统及储存系统，原料天然气按顺序经过预处理系统和液化系统后转化成液 化天然气后进入储存系统，所述液化系统包括用于热交换的主换热器和过 冷器，用于将液化天然气分离出来的第一气液分离器和第二气液分离器， 以及一个膨胀机；经过预处理系统过滤后的天然气按顺序进入主换热器， 第一气液分离器，过冷器，第二气液分离器后转化成液化天然气；所述的 膨胀机与预处理系统的管道相连通，其管路再穿过主换热器，并为主换热 器提供冷量；所述的主换热器和第一气液分离器之间的管路上连接有第一 节流阀；第一气液分离器通过管路与第二气液分离器相连，而两者之间的 管路经过所述过冷器；所述的过冷器和第二气液分离器之间的管路上连接 有第二节流阀；所述第二气液分离器通过管路连接到储存系统。进一步地，所述的第一气液分离器和第二气液分离器通过管路与低压 管网连接，其管路穿过所述的过冷器和主换热器。再进一步地，所述膨胀机具有增压端和膨胀端，膨胀后的天然气经过主换热器和预处理系统后进入中压管网。更进一步地，所述预处理系统包括用于脱除原料天然气中的水、重烃 和苯的第一吸附器和用于脱除二氧化碳的第二吸附器。所述第一吸附器和 第二吸附器各有三组。天然气液化装置还包括用于使第一吸附器和第二吸 附器中的吸附剂再生的加热炉，与所述膨胀机的增压端管路连接。本技术的有益效果主要体现在(1) 装置采用天然气膨胀制冷循环，与阶式制冷循环和混合冷剂制冷 循环相比，流程省去了生产、运输和储存各种冷冻剂所需的费用，也省去了 复杂的压縮制冷流程，装置操作起来比较简单，起动出液快。(2) 装置液化系统中采用二次节流，减少节流压力降，使主换热器冷 端温差减小，减少冷量损失，提高液化率。(3) 在换热器中，对节流工质进行过冷，使天然气在节流前处于过冷 状态。(4) 装置将高压天然气节流降温过程中产生的部分闪蒸气合理地、在 不同温度区间与多种介质换热，充分利用了这些闪蒸气的低温冷量，大大 降低了装置能耗，提高液化率。(5) 低温液态天然气带压储存有利于装置液化率的提高。(6) 装置工艺流程简单，设备数量少。(7) 动设备数量少，降低了工程投资和运行维护费。(8) 采用高效板翅式换热器，换热效率高，装置占地面积小。(9) 原料气中的水分、重烃和酸性气体利用吸附分离法。通过分子筛 的净化可保证原料气中的水分含量小于lppm ，C02的含量小于50 ppm。 采用活性炭净化，可保证原料气中的芳香烃含量小于10ppm 。吸附分离法 不仅满足后续低温过程的要求，也使得原料气的净化流程简单化。(10) 纯化系统采用两组三塔操作，保证加热炉连续工作的同时还减少 再生气量，从而提高液化率。以下结合附图对本技术技术方案作进一步说明: 图l:本技术天然气液化装置的示意图。 g巾1预处理系统2液化系统3储存系统4中压管网5原料天然气管网6低压管网7加热炉11第一吸附器12第二吸附器21主换热器22过冷器23第一气液分离器24第二气液分离器25第一节流阀26第二节流阀27膨胀机28增压端29膨胀端具体实施方式本技术的原理是充分利用天然气调压站在调压过程中天然气自 身的压力能，使用膨胀制冷工艺将管网中的一部分天然气液化制成液化天 然气并储存起来。如附图说明图1所示，本技术的天然气液化装置，包括通过管路相互连接的预处理系统1、液化系统2及储存系统3。所述预处理系统1包括用于 脱除原料天然气中的水、重烃和苯的第一吸附器11和用于脱除二氧化碳 的第二吸附器12。原料天然气按顺序经过预处理系统1和液化系统2后转 化成液化天然气后进入储存系统3。所述液化系统2包括用于热交换的主换热器21和过冷器22，用于将 液化天然气分离出来的第一气液分离器23和第二气液分离器24，以及一 个膨胀机27。经过预处理系统1过滤后的天然气按顺序进入主换热器21， 第一气液分离器23，过冷器22，第二气液分离器24后转化成液化天然气。 本技术的主换热器21和过冷器22都采用板翅式换热器，相对于传统 的管壳式换热器，板翅式换热器的优点在于小而轻，并且很容易地控制温 差，而且温差越小，能耗就会越低，其效率也会增加。所述的膨胀机27的管路穿过主换热器21。进入膨胀机27前，天然气 的压力为每立方厘米50公斤，经过膨胀端29膨胀后降低到每立方厘米10 公斤。经过所述膨胀机27膨胀后的天然气进入到主换热器21后，为主换 热器21提供冷量，复热后，再进入膨胀机27的增压端28增压，冷却后 进入中压管网4。经过预处理系统1过滤后的天然气进入主换热器21后，与膨胀后的 天然气热交换，使过滤后的天然气降温，最终达到零下85摄氏度，此时 天然气已经达到液相，被完全液化。进一步地，所述的主换热器21和第一气液分离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气液化装置，包括通过管路相互连接的预处理系统（１）、液化系统（２）及储存系统（３），原料天然气按顺序经过预处理系统（１）和液化系统（２）后转化成液化天然气后进入储存系统（３），其特征在于：所述液化系统（２）包括用于热交换的主换热器（２１）和过冷器（２２），用于将液化天然气分离出来的第一气液分离器（２３）和第二气液分离器（２４），以及一个膨胀机（２７）；经过预处理系统（１）过滤后的天然气按顺序进入主换热器（２１），第一气液分离器（２３），过冷器（２２），第二气液分离器（２４）后转化成液化天然气；所述的膨胀机（２７）与预处理系统（１）的管道相连通，其再管路穿过主换热器（２１），并为主换热器（２１）提供冷量；所述的主换热器（２１）和第一气液分离器（２３）之间的管路上连接有第一节流阀（２５）；第一气液分离器（２３）通过管路与第二气液分离器（２４）相连，而两者之间的管路经过所述过冷器（２２）；所述的过冷器（２２）和第二气液分离器（２４）之间的管路上连接有第二节流阀（２６）；所述第二气液分离器（２４）通过管路连接到储存系统（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤华，夏瑞田，李克锦，龚小英，
申请(专利权)人：苏州制氧机有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：32[]