一种基于缠绕管式换热器的非常规天然气液化系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于缠绕管式换热器的非常规天然气液化系统。该液化系统包括缠绕管式换热器、燃料气换热器、重烃换热器和混合冷剂循环机构；所述混合冷剂循环机构包括依次相连的一级混合冷剂压缩机和一级混合冷剂压缩机冷却器；燃料气换热器、重烃换热器和所述缠绕管式换热器的预冷段依次相连通，所述缠绕管式换热器的预冷段的出口与重烃分离器相连通；所述重烃分离器的合格组分出口与所述缠绕管式换热器的液化段相连通，该液化段的出口分别与低温精馏塔和所述缠绕管式换热器的过冷段相连通，该过冷段的出口与所述低温精馏塔相连通；所述低温精馏塔的底部与LNG储罐相连通。本实用新型专利技术的主换热器采用缠绕管式换热器，相对于板翅式换热器，具有结构牢固、流道不易堵塞、泄漏点少、允许大温差传热的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种基于缠绕管式换热器的非常规天然气液化系统
本技术涉及一种基于缠绕管式换热器的非常规天然气液化系统，属于煤制气和焦炉尾气等非常规天然气液化

技术介绍
目前，国内常见的混合冷剂循环制冷工艺多基于板翅式换热器，在以常规的天然气为原料气的液化工厂中得到很好的应用。随着煤制气、焦炉尾气等非常规天然气的快速发展，国内已有的混合冷剂循环制冷工艺应用于原料气组分变化较大，以及氮气、氢气、重烃等杂质含量较高的非常规天然气时，会带来换热性能不佳、能耗大等问题。国际上将缠绕管式换热器应用于基本负荷型液化工程作为主换热器。相对于板翅式换热器，缠绕管式换热器具有流道不易堵塞、泄漏点少、允许大温差传热和大温变速率等特点，因此，应用缠绕管式换热器对非常规天然气进行液化能够具有较好的适用性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种操作方便、安全可靠，效率高、适应性强的非常规天然气液化系统，该液化系统针对煤制气、焦炉尾气等非常规天然气的气质特点，合理利用冷能，降低能耗。本技术所提供的一种基于缠绕管式换热器的非常规天然气液化系统，包括缠绕管式换热器、燃料气换热器、重烃换热器和混合冷剂循环机构；所述混合冷剂循环机构包括依次相连的一级混合冷剂压缩机和一级混合冷剂压缩机冷却器；所述一级混合冷剂压缩机冷却器的出口与一混合冷剂气液分离器a相连通； 所述混合冷剂气液分离器a的液相出口与所述缠绕管式换热器的预冷段相连通，该预冷段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀；所述混合冷剂气液分离器a的气相出口与所述缠绕管式换热器的预冷段相连通，该预冷段的出口与混合冷剂气液分离器b相连通；所述混合冷剂气液分离器b的液相出口与所述缠绕管式换热器的液化段相连通，该液化段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀；所述混合冷剂气液分离器b的气相出口依次与所述缠绕管式换热器的液化段和过冷段相连通，该过冷段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀；所述燃料气换热器、重烃换热器和所述缠绕管式换热器的预冷段依次相连通，所述缠绕管式换热器的预冷段的出口与重烃分离器相连通；所述重烃分离器的合格组分出口与所述缠绕管式换热器的液化段相连通，该液化段的出口分别与低温精馏塔和所述缠绕管式换热器的过冷段相连通，该过冷段的出口与所述低温精馏塔相连通，所述缠绕管式换热器的液化段出口和过冷段出口与所述低温精馏塔之间的管路上均设有节流阀；所述低温精馏塔的底部与LNG储罐相连通。上述的非常规天然气液化系统中，所述混合冷剂循环机构还可包括依次与所述一级混合冷剂压缩机冷却器相连接的二级混合冷剂压缩机和二级混合冷剂压缩机冷却器。上述的非常规天然气液化系统中，所述混合冷剂循环机构还可进一步包括依次与所述二级混合冷剂压缩机冷却器相连接的三级混合冷剂压缩机和三级混合冷剂压缩机冷却器。上述的非常规天然气液化系统中，所述节流阀具体可为J/T阀。上述的非常规天然气液化系统中，所述重烃分离器的重烃组分出口与所述重烃换热器相连通，用来对一股原料气进行冷却。上述的非常规天然气液化系统中，所述低温精馏塔的顶部出口与所述燃料气换热器相连通，用来冷却一股原料气。上述的非常规天然气液化系统中，所述低温精馏塔与所述LNG储罐之间设有LNG栗。上述的非常规天然气液化系统中，所述一级混合冷剂压缩机、二级混合冷剂压缩机和/或三级混合冷剂压缩机均可为离心式压缩机。本技术提供的液化系统主要适用于单列装置LNG产量在100万吨/年以下的中小型非常规天然气液化工厂。该液化系统将经过脱酸、脱水处理合格后的非常规天然气引入缠绕管式换热器，在缠绕管式换热器内经过预冷后将C2+的重烃脱除，再次进入缠绕管式换热器进行液化，一股流体进入脱除塔，与经过过冷后的LNG进行接触，脱除LNG中的氢、氮等杂质，脱除杂质合格后的LNG进入储罐。缠绕管式换热器所需冷量由混合冷剂压缩机提供。与现有技术相比，本技术具有如下优点第一，主换热器采用缠绕管式换热器，相对于板翅式换热器，具有结构牢固、流道不易堵塞、泄漏点少、允许大温差传热的优点；第二，本技术不仅适用于常规天然气，也可处理富含氢、氮的非常规天然气；第三， 本技术进行天然气液化的效率较高，操作弹性较大。附图说明图1为本技术提供的非常规天然气液化系统的结构示意图。图中各标记如下1缠绕管式换热器、2燃料气换热器、3重烃换热器、41 一级混合冷剂压缩机、42 二级混合冷剂压缩机、51 —级混合冷剂压缩机冷却器、52 二级混合冷剂压缩机冷却器、61混合冷剂气液分离器a、62混合冷剂气液分离器b、71，72，73J/T阀、8重烃分离器、9低温精馏塔、10LNG储罐、IlLNG泵。具体实施方式以下结合附图对技术做进一步说明，但本技术并不局限于以下实施例。如图1所示，本技术提供的基于缠绕管式换热器的非常规天然气液化系统包括缠绕管式换热器I、燃料气换热器2、重烃换热器3和混合冷剂循环机构；该混合冷剂循环机构包括依次相连的一级混合冷剂压缩机41、一级混合冷剂压缩机冷却器51、二级混合冷剂压缩机42和二级混合冷剂压缩机冷却器52，一级混合冷剂压缩机41和二级混合冷剂压缩机42均为离心式压缩机；该二级混合冷剂压缩机冷却器52的出口与一混合冷剂气液分离器a61相连通；该混合冷剂气液分离器a61的液相出口与缠绕管式换热器I的预冷段相连通，该预冷段的出口与缠绕管式换热器I的壳侧相连通，该连通处设有J/T阀71 ;该混4合冷剂气液分离器a61的气相出口与缠绕管式换热器I的预冷段相连通，该预冷段的出口与混合冷剂气液分离器b62相连通；其中混合冷剂气液分离器b62的液相出口与缠绕管式换热器I的液化段相连通，该液化段的出口与缠绕管式换热器I的壳侧相连通，该连通处设有J/T阀72 ;其中混合冷剂气液分离器b62的气相出口依次与缠绕管式换热器I的液化段和过冷段相连通，该过冷段的出口与缠绕管式换热器I的壳侧相连通，该连通处设有J/T阀 73 ;燃料气换热器2、重烃换热器3和缠绕管式换热器I的预冷段依次相连通，其中缠绕管式换热器I的预冷段的出口与重烃分离器8相连通；该重烃分离器8的重烃组分出口与重烃换热器3相连通，用于对一股原料气进行冷却，该重烃分离器8的合格组分出口与缠绕管式换热器I的液化段相连通，该液化段的出口分别与低温精馏塔9和缠绕管式换热器I的过冷段相连通，该过冷段的出口又与低温精馏塔9相连通，其中缠绕管式换热器I的液化段出口和过冷段出口与低温精馏塔9之间的管路上分别设有J/T阀74和75 ;低温精馏塔9的底部与LNG储罐10相连通，该连通的管路上设有LNG泵11，则脱除杂质合格后的LNG进入LNG储罐10，低温精馏塔9的顶部出口与燃料气换热器2相连通，则得到富含氮气、氢气及甲烷的燃料气。使用本技术提供的液化系统对某焦炉尾气(原料气)进行液化，原料气摩尔组成为 60. 11% 甲烷、4. 38% 乙烷、I. 73% 丙烷、I. 76% 丁烷、2. 64% 异丁烷、3. 06%C5+、17. 53% 氮气和8. 79%氢气；采用的混合冷剂的组分为26. 9%甲烷、34. 6%乙烯、15. 4%丙烷、15. 3%异戊烷和7. 8%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于缠绕管式换热器的非常规天然气液化系统，其特征在于：该液化系统包括缠绕管式换热器、燃料气换热器、重烃换热器和混合冷剂循环机构；所述混合冷剂循环机构包括依次相连的一级混合冷剂压缩机和一级混合冷剂压缩机冷却器；所述一级混合冷剂压缩机冷却器的出口与一混合冷剂气液分离器a相连通；所述混合冷剂气液分离器a的液相出口与所述缠绕管式换热器的预冷段相连通，该预冷段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀；所述混合冷剂气液分离器a的气相出口与所述缠绕管式换热器的预冷段相连通，该预冷段的出口与混合冷剂气液分离器b相连通；所述混合冷剂气液分离器b的液相出口与所述缠绕管式换热器的液化段相连通，该液化段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀；所述混合冷剂气液分离器b的气相出口依次与所述缠绕管式换热器的液化段和过冷段相连通，该过冷段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀；所述燃料气换热器、重烃换热器和所述缠绕管式换热器的预冷段依次相连通，所述缠绕管式换热器的预冷段的出口与重烃分离器相连通；所述重烃分离器的合格组分出口与所述缠绕管式换热器的液化段相连通，该液化段的出口分别与低温精馏塔和所述缠绕管式换热器的过冷段相连通，该过冷段的出口与所述低温精馏塔相连通，所述缠绕管式换热器的液化段出口和过冷段出口与所述低温精馏塔之间的管路上均设有节流阀；所述低温精馏塔的底部与LNG储罐相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种基于缠绕管式换热器的非常规天然气液化系统，其特征在于该液化系统包括缠绕管式换热器、燃料气换热器、重烃换热器和混合冷剂循环机构； 所述混合冷剂循环机构包括依次相连的一级混合冷剂压缩机和一级混合冷剂压缩机冷却器；所述一级混合冷剂压缩机冷却器的出口与一混合冷剂气液分离器a相连通；所述混合冷剂气液分离器a的液相出口与所述缠绕管式换热器的预冷段相连通，该预冷段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀；所述混合冷剂气液分离器a的气相出口与所述缠绕管式换热器的预冷段相连通，该预冷段的出口与混合冷剂气液分离器b相连通；所述混合冷剂气液分离器b的液相出口与所述缠绕管式换热器的液化段相连通，该液化段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀；所述混合冷剂气液分离器b的气相出口依次与所述缠绕管式换热器的液化段和过冷段相连通，该过冷段的出口与所述缠绕管式换热器壳侧相连通，该连通处设有节流阀； 所述燃料气换热器、重烃换热器和所述缠绕管式换热器的预冷段依次相连通，所述缠绕管式换热器的预冷段的出口与重烃分离器相连通；所述重烃分离器的合格组分出口与所述缠绕管式换热器的液化段相连通，该液化段的出口分别与低温精馏塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐令力，单彤文，陈杰，花亦怀，浦晖，邰晓亮，冯颉，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油气电集团有限责任公司，
类型：实用新型
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