一種高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法及裝置，其包括富甲烷氣液化、循環(huán)制冷。其中，富甲烷氣與部分預(yù)熱氣混合后進(jìn)入換熱器冷卻，冷卻后的物料再脫重?zé)N，隨后依次經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流和氣液分離器分離，被分離成液化富甲烷氣和低溫閃蒸氣。將液化富甲烷氣中的不凝氣引出作為燃料氣，為整個(gè)系統(tǒng)提供動力來源。低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，得到預(yù)熱氣，將預(yù)熱氣進(jìn)行增壓，再將其分為兩股物料，其中一股物料經(jīng)換熱器換熱后送入膨脹機(jī)中，得到膨脹物料，膨脹物料經(jīng)換熱器換熱后與預(yù)熱氣混合，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。本發(fā)明能有效提高物料的利用率，減少能耗，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明具有設(shè)備投資低、甲烷損失小，氮?dú)夥蛛x效果良好和回收膨脹功等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及富甲烷氣冷凝分離領(lǐng)域，具體為一種高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法及裝置。本發(fā)明能夠有效進(jìn)一步提高物料的利用率，節(jié)能降耗，具有較好的效果，值得大規(guī)模推廣和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在逆布雷頓循環(huán)中，工質(zhì)通過壓縮機(jī)等熵壓縮，經(jīng)后冷卻器冷卻，然后在透平膨脹機(jī)內(nèi)等熵絕熱膨脹并對外做功，從而獲得低溫氣流，來制取冷量。近年來，隨著低溫透平膨脹機(jī)(尤其是高速氣體軸承透平膨脹機(jī))和高效緊湊換熱器的發(fā)展，透平逆布雷頓循環(huán)的效率得到了顯著提高，而且可獲得很低的制冷溫度和很寬制冷量范圍，具有高可靠性。因此，近幾十年來，逆布雷頓制冷循環(huán)得到了很大的發(fā)展，應(yīng)用范圍越來越廣。基于逆布雷頓循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，其在膨脹制冷循環(huán)中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]在天然氣液化過程中，膨脹制冷循環(huán)主要采用氮膨脹制冷、氮?dú)?甲烷混合膨脹制冷和天然氣直接膨脹制冷三種形式。天然氣直接膨脹制冷是直接利用高壓天然氣在膨脹機(jī)中絕熱膨脹而使天然氣液化，充分利用天然氣本身的壓力能，消耗電能很少，節(jié)省了設(shè)備投資。采用體積小、重量輕、效率高、長期可靠運(yùn)行的氣體軸承透平膨脹機(jī)，能有效提高系統(tǒng)效率，可用于操作頻繁且要求快速啟停的調(diào)峰型裝置中。現(xiàn)已發(fā)展到多級膨脹的液化系統(tǒng)，并且膨脹制冷機(jī)也日趨成熟，具有長壽命、高可靠性、低振動、重量輕等特點(diǎn)，在天然氣液化方面有良好的發(fā)展前景。在液化氣量日趨加大的要求下，該循環(huán)具有更大的優(yōu)勢:具有設(shè)備緊湊、投資少、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]現(xiàn)有專利GB 2522421A公開了一種液化天然氣的生產(chǎn)過程(LNG product1nprocess)，其具有如下缺點(diǎn):
(1)重?zé)N分離困難；
(2)操作繁瑣，設(shè)備投資較高；
(3)甲烷損失大，且氮?dú)夥蛛x效果不好，液化天然氣中含氮量較高；
(4)膨脹功損失掉，能耗較高。
[0005](5)完全回收使用液化過程中產(chǎn)生的不凝氣，整套裝置甲烷零損失。
[0006]基于GB2522421A存在的上述缺點(diǎn)，
【申請人】提出了一種膨脹制冷富甲烷氣液化的方法及裝置。在前期的研究基礎(chǔ)上，
【申請人】進(jìn)一步進(jìn)行了研究，以提高物料的利用率，降低能耗，最終得到了本申請的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對現(xiàn)有液化天然氣的生產(chǎn)方法(GB2522421A)存在重?zé)N分離困難，操作繁瑣，設(shè)備投資較高，甲烷損失大，膨脹功損失掉，能耗較高等的問題，提供一種高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法及裝置。本發(fā)明具有流程簡單、操作靈活、設(shè)備投資低、甲烷損失小，氮?dú)夥蛛x效果良好和回收膨脹功等優(yōu)點(diǎn)，能耗低、液化富甲烷氣含氮量低和原料適應(yīng)性強(qiáng)。同時(shí)，本發(fā)明能夠進(jìn)一步提高物料的利用率，減少能耗，降低生產(chǎn)成本，具有顯著的進(jìn)步意義。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，包括如下步驟:
(1)富甲烷氣液化
富甲烷原料氣與部分預(yù)熱氣混合后，經(jīng)換熱器冷卻至-10~-90°C，再進(jìn)入重?zé)N分離器脫重?zé)N，得到低溫干氣，低溫干氣經(jīng)換熱器冷卻后，再依次經(jīng)節(jié)流降壓、氣液分離后，分別得到液化富甲烷氣、低溫閃蒸氣，液化富甲烷氣作為產(chǎn)品收集，低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)行增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)；
若富甲烷原料氣無重?zé)N，則富甲烷原料氣與部分預(yù)熱氣混合后，直接經(jīng)換熱器冷卻，再依次經(jīng)節(jié)流降壓、氣液分離后，分離后分別得到液化富甲烷氣、低溫閃蒸氣，液化富甲烷氣作為產(chǎn)品收集，低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)行增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)；
(2)開式循環(huán)制冷
低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，得到預(yù)熱氣，將預(yù)熱氣進(jìn)行增壓，增壓后將其分為第一股物料、第二股物料兩股物料，第一股物料經(jīng)換熱器換熱后送入膨脹機(jī)中，或者第一股物料不經(jīng)換熱器換熱而直接送入膨脹機(jī)中，得到膨脹物料，膨脹物料經(jīng)換熱器換熱后與預(yù)熱氣混合，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，第二股物料即為所述步驟I中與富甲烷原料氣混合的部分預(yù)熱氣；
或低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，得到預(yù)熱氣，將預(yù)熱氣進(jìn)行增壓，增壓后將其分為第一股物料、第二股物料兩股物料，第一股物料直接送入膨脹機(jī)中，得到膨脹物料，膨脹物料經(jīng)換熱器換熱后與預(yù)熱氣混合，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，第二股物料即為所述步驟I中與富甲烷原料氣混合的部分預(yù)熱氣；
提供另一種替換方法，包括如下步驟:
(1)富甲烷氣液化:
低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，得到預(yù)熱氣，將預(yù)熱氣進(jìn)行增壓，并將富甲烷原料氣與預(yù)熱氣混合，混合的物料經(jīng)換熱器冷卻至-10?-90°C，再進(jìn)入重?zé)N分離器脫重?zé)N，得到低溫干氣，低溫干氣再經(jīng)換熱器冷卻后，經(jīng)節(jié)流降壓，再進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到液化富甲烷氣、低溫閃蒸氣，液化富甲烷氣作為產(chǎn)品收集，低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)行增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)；
若富甲烷原料氣無重?zé)N，則富甲烷原料氣與部分預(yù)熱氣混合后，直接經(jīng)換熱器冷卻，再經(jīng)節(jié)流降壓后，進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到液化富甲烷氣、低溫閃蒸氣，液化富甲烷氣作為產(chǎn)品收集，低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)行增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)；
(2)閉式循環(huán)制冷
冷卻介質(zhì)經(jīng)增壓后，再經(jīng)換熱器換熱，進(jìn)入膨脹機(jī)中，或者冷卻介質(zhì)經(jīng)增壓后不經(jīng)換熱器換熱而直接送入膨脹機(jī)中，得到膨脹物料，膨脹物料再經(jīng)換熱器換熱后，返回增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)；
所述步驟(I)中，將液化富甲烷氣中的不凝氣引出，將引出的不凝氣作為燃料氣，為整個(gè)系統(tǒng)提供動力來源；
所述步驟(I)中，富甲烷原料氣的壓力為IMPaG?20MPaG、溫度為-30?60°C，或所述富甲烷原料氣為LNG儲罐的自蒸發(fā)氣。
[0009]所述部分預(yù)熱氣與富甲烷原料氣混合，形成兩股物料進(jìn)入換熱器;或預(yù)熱氣與富甲烷原料氣完全混合，再分為兩股進(jìn)入換熱器。
[0010]所述步驟(I)中，低溫干氣經(jīng)換熱器冷卻后，再進(jìn)行節(jié)流降壓，節(jié)流的級數(shù)為一級節(jié)流、二級節(jié)流、三級節(jié)流或四級節(jié)流。
[0011]還包括預(yù)冷步驟:將外部冷卻與換熱器相連，通過外部冷卻對換熱器中的其他部件進(jìn)行預(yù)冷。
[0012]所述外部冷卻采用的典型冷劑為丙烯、丙烷、氨、氟利昂、水、B0G、溴化鋰中的一種或多種。
[0013]步驟(2)中，根據(jù)富甲烷原料氣的壓力和溫度，在系統(tǒng)合適的位置與預(yù)熱氣混合。
[0014]所述步驟(I)中，低溫干氣經(jīng)換熱器冷卻后，再經(jīng)節(jié)流降壓，然后進(jìn)入第一氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到第一液相物、第一氣相物，該第一液相物即為液化富甲燒氣，該第一氣相物即為低溫閃蒸氣。
[0015]所述步驟(I)中，第一液相物經(jīng)節(jié)流降壓后，進(jìn)入第二氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到第二液相物、第二氣相物，該第二液相物即為液化富甲烷氣;第二氣相物經(jīng)換熱器換熱后，作為不凝氣引出，將引出的不凝氣作為燃料氣，為整個(gè)系統(tǒng)提供動力來源。
[0016]用于前述高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法的裝置，包括富甲烷氣液化系統(tǒng)、開式循環(huán)制冷系統(tǒng)；
所述富甲烷氣液化系統(tǒng)包括用于輸送富甲烷原料氣的原料供應(yīng)裝置、換熱器、氣液分離器，所述原料供應(yīng)裝置、換熱器、氣液分離器通過管道依次相連；
所述開式循環(huán)制冷系統(tǒng)包括氣液分離器、換熱器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)，所述氣液分離器、換熱器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)通過管道構(gòu)成開式循環(huán)系統(tǒng)；
提供另一種替換裝置，包括富甲烷氣液化系統(tǒng)、閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)；
所述甲烷氣液化系統(tǒng)包括原料供應(yīng)裝置、換熱器、氣液分離器、壓縮機(jī)，所述原料供應(yīng)裝置、換熱器、氣液分離器、壓縮機(jī)通過管道依次相連；
所述閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、換熱器、膨脹機(jī)，所述壓縮機(jī)、換熱器、膨脹機(jī)通過管道構(gòu)成閉式循環(huán)系統(tǒng)。
[0017]所述富甲烷氣液化系統(tǒng)包括用于輸送富甲烷原料氣的原料供應(yīng)裝置、換熱器、重?zé)N分離器、氣液分離器，所述原料供應(yīng)裝置、換熱器、重?zé)N分離器、氣液分離器通過管道依次相連。
[0018]本發(fā)明中，含甲烷的不易液化的氣體包括:氮?dú)?、氫氣、氬氣、氧氣或氦氣等，本發(fā)明將不凝氣引出，并將引出的不凝氣作為燃料氣，為整個(gè)系統(tǒng)提供動力來源。采用該方式，能夠使物料得到充分利用，具有較好的節(jié)能降耗效果。
[0019]基于前述方法的改進(jìn)，本發(fā)明中的循環(huán)氣壓縮機(jī)可選擇結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于成撬的螺桿式壓縮機(jī)，且僅需單級增壓。進(jìn)一步，采用該方法，能夠使裝置設(shè)備數(shù)量減少，減小低溫?fù)Q熱器尺寸，且冷劑側(cè)無液態(tài)形式，更加易于中小型液化裝置的撬裝化，模塊化，在可移動式液化裝置領(lǐng)域有更大的應(yīng)用范圍。
[0020]進(jìn)一步，第一液相物經(jīng)節(jié)流降壓后，進(jìn)行二次氣液分離，分離得到的第二氣相物能夠全部去做燃?xì)獍l(fā)電機(jī)或燃?xì)怛?qū)動的燃料，也可先做預(yù)處理再生氣后再進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)，所產(chǎn)生的能源足以驅(qū)動整套裝置的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。
[0021]還包括與換熱器相配合的外部冷卻，外部冷卻使用的冷卻劑典型為丙烯、丙烷、氨、氟利昂、水、BOG、溴化鋰中的一種或多種。
[0022]本發(fā)明具有調(diào)節(jié)手段豐富、流程簡單、操作靈活、原料適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備投資低、甲烷損失小，氮?dú)夥蛛x效果良好、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。
[0023]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明中，富甲烷氣經(jīng)預(yù)冷、膨脹后再冷卻，相對現(xiàn)有技術(shù)，具有更好的制冷效果；
(2)本發(fā)明中，采用節(jié)流閥減壓，雖效率略低，但冷量相當(dāng)，操作更為簡便，設(shè)備投資更?。?br> (3)本發(fā)明中采用逐級節(jié)流，各級壓降小，使得本發(fā)明具有能耗更低、甲烷損失小、氮?dú)夥蛛x系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)；
(4)本發(fā)明能夠有效減少設(shè)備數(shù)量，減小低溫?fù)Q熱器尺寸，且冷劑側(cè)無液態(tài)形式，更加易于中小型液化裝置的撬裝化，模塊化，在可移動式液化裝置領(lǐng)域有更大的應(yīng)用范圍；
(5)本發(fā)明中的第二氣相物能夠用作系統(tǒng)的燃料，也可先做預(yù)處理再生氣后再進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)，所產(chǎn)生的能源足以驅(qū)動整套裝置的主要?jiǎng)恿υO(shè)備；
(6)本發(fā)明操作靈活，甲烷損失小，能耗低，尤其是在邊緣氣井、海上平臺等偏遠(yuǎn)極端環(huán)境中的富甲烷氣液化回收上具有較好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是實(shí)施例1的原理示意圖。
[0025]圖1中，Tl為預(yù)處理系統(tǒng)，Pl為膨脹機(jī)，Cl為循環(huán)氣壓縮機(jī)，El為冷卻器，E2為換熱器，Vl為第一氣液分離器，V2為重經(jīng)分離器，V3為第二氣液分離器。
[0026I圖2是實(shí)施例2的原理示意圖。
[0027]圖2中，Tl為預(yù)處理系統(tǒng)，Pl為循環(huán)氣膨脹機(jī)，Cl為循環(huán)氣壓縮機(jī)，C2為富甲烷循環(huán)氣壓縮機(jī)，El為富甲燒循環(huán)氣冷卻器，E2為換熱器，E3為循環(huán)氣冷卻器，Vl為第一氣液分離器，V2為重?zé)N分離器，V3為第二氣液分離器。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0029]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0030]實(shí)施例1
本實(shí)施例的流程示意圖如圖1所示，本流程包含預(yù)處理系統(tǒng)Tl、膨脹機(jī)P1、循環(huán)氣壓縮機(jī)Cl、冷卻器El、換熱器E2、重?zé)N分離器V2、第一氣液分離器Vl、第二氣液分離器V3等，各部件之間通過管道構(gòu)成富甲烷氣液化系統(tǒng)和開式循環(huán)制冷系統(tǒng)。
[0031]本實(shí)施例的工藝步驟如下所示。
[0032](I)富甲烷氣液化: 未經(jīng)處理富甲烷原料氣I經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)Tl處理后，得到富甲烷原料氣2。富甲烷原料氣2與部分預(yù)熱氣17(下文中提到)混合后，得到物料3。物料3進(jìn)入換熱器E2冷卻后，得到物料4。物料4出換熱器E2，進(jìn)入重?zé)N分離器V2脫重?zé)N，重?zé)N由物料6引出，脫重?zé)N后的低溫干氣物料5再進(jìn)入換熱器E2冷卻，得到物料7。將物料7引出換熱器E2，經(jīng)一級節(jié)流閥I節(jié)流后，得到物料8 ο物料8進(jìn)入第一氣液分離器Vl進(jìn)行氣液分離，經(jīng)第一氣液分離器Vl分離得到的液相物料10繼續(xù)進(jìn)行二級節(jié)流;經(jīng)第一氣液分離器Vl分離得到的低溫閃蒸氣9進(jìn)入換熱器E2復(fù)熱后，引出預(yù)熱氣11。預(yù)熱氣11與物料12(下文中提到)混合后，得到物料13。物料13進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)Cl中增壓后，得到物料14，物料14經(jīng)冷卻器El冷卻后，得到物料15。物料15引出物料16、物料17兩股物料。物料17與富甲烷原料氣2混合，得到物料3，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
[0033]液相物料10經(jīng)二級節(jié)流閥II節(jié)流后，進(jìn)入第二氣液分離器V3進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到第二液相物19、第二氣相物20。將第二液相物19收集，即得液化富甲烷氣(即產(chǎn)品氣)。第二氣相物20經(jīng)換熱器E2復(fù)熱后，得到不凝氣21，將引出的不凝氣21作為燃料氣，為整個(gè)系統(tǒng)提供動力來源。
[0034](2)開式循環(huán)制冷
物料16經(jīng)換熱器E2冷卻后，得到物料22。物料22進(jìn)入膨脹機(jī)Pl中，膨脹后，引出物料23。或者物料16不經(jīng)換熱器E2換熱，而直接送入膨脹機(jī)Pl中膨脹，引出物料23。物料23進(jìn)入換熱器E2提供冷量，換熱后得到物料12。物料28與預(yù)熱氣11混合后，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
[0035]本實(shí)施例中，富甲烷原料氣2的溫度為400C，壓力為4000kPaA，流量為1250Nm3/h ；不易液化氣(即物料21)為37°C，壓力為150kPaA，流量為200Nm3/h;產(chǎn)品LNG的溫度為-158°C，壓力為150kPaA，流量為1050Nm3/h，均為絕壓。
[0036]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠節(jié)約5%_10%的能量，簡化了工藝流程，降低設(shè)備投資20%，具有較好的效果。
[0037]實(shí)施例2
本實(shí)施例的流程示意圖如圖2所示，本流程包含預(yù)處理系統(tǒng)Tl、循環(huán)氣膨脹機(jī)P1、循環(huán)氣壓縮機(jī)Cl、富甲烷循環(huán)氣壓縮機(jī)C2、富甲烷循環(huán)氣冷卻器E1、換熱器E2、循環(huán)氣冷卻器E3、第一氣液分離器V1、重?zé)N分離器V2、第二氣液分離器V3、一級節(jié)流閥1、二級節(jié)流閥II等，各部件之間通過管道構(gòu)成富甲烷氣液化系統(tǒng)和閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)。
[0038]該裝置的工作步驟如下:
(I)富甲烷氣液化:
未經(jīng)處理富甲烷原料氣I經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)Tl處理后，得到富甲烷原料氣2。富甲烷原料氣2與物料13 (下文中提到)混合后得到物料3 ο物料3進(jìn)入換熱器E2冷卻后由物料4出換熱器E2，進(jìn)入重?zé)N分離器V2脫重?zé)N，重?zé)N由物料6引出；脫重?zé)N后的低溫干氣物料5再進(jìn)入換熱器E2冷卻，得到物料7。物料7經(jīng)一級節(jié)流閥I節(jié)流后，得到物料8。物料8進(jìn)入第一氣液分離器Vl進(jìn)行氣液分離，經(jīng)第一氣液分離器Vl分離得到的液相10繼續(xù)進(jìn)行二級節(jié)流;經(jīng)第一氣液分離器Vl分離得到的低溫閃蒸氣9進(jìn)入換熱器E2復(fù)熱后，引出預(yù)熱氣11。預(yù)熱氣11經(jīng)富甲烷循環(huán)氣壓縮機(jī)C2增壓后，得到物料12。物料12經(jīng)富甲烷循環(huán)氣冷卻器El冷去后，得到物料13。物料13與富甲烷原料氣2混合，得到物料3，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
[0039]第一氣液分離器Vl分離出的液相10經(jīng)二級節(jié)流閥Π節(jié)流后，得到物料14。物料14進(jìn)入第二氣液分離器V3進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到第二液相物15、第二氣相物16。將第二液相物15收集，即得液化富甲烷氣(即產(chǎn)品氣)。第二氣相物16經(jīng)換熱器E2復(fù)熱后，得到不凝氣17，將引出的不凝氣17作為燃料氣，為整個(gè)系統(tǒng)提供動力來源。
[0040](2)閉式循環(huán)制冷:
富甲烷氣經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)Cl增壓后，引出物料18。物料18經(jīng)冷卻器E3冷卻后，得到物料19。物料19進(jìn)入換熱器E2進(jìn)一步冷卻，引出物料20。物料20經(jīng)循環(huán)氣膨脹機(jī)Pl膨脹后，得到物料21?；蛘呶锪?9不經(jīng)換熱器E2換熱而直接送入循環(huán)氣膨脹機(jī)Pl中膨脹，引出物料21。物料21進(jìn)入換熱器E2為換熱器提供冷量，并引出物料22進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)Cl，開始下一個(gè)循環(huán)。
[0041]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠節(jié)約1%-5%的能量，簡化了工藝流程，降低設(shè)備投資20%，具有較好的效果。
[0042]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)富甲烷氣液化 富甲烷原料氣與部分預(yù)熱氣混合后，經(jīng)換熱器冷卻至-10?-90°c，再進(jìn)入重?zé)N分離器脫重?zé)N，得到低溫干氣，低溫干氣經(jīng)換熱器冷卻后，再依次經(jīng)節(jié)流降壓、氣液分離后，分別得到液化富甲烷氣、低溫閃蒸氣，液化富甲烷氣作為產(chǎn)品收集，低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)行增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)； 若富甲烷原料氣無重?zé)N，則富甲烷原料氣與部分預(yù)熱氣混合后，直接經(jīng)換熱器冷卻，再依次經(jīng)節(jié)流降壓、氣液分離后，分離后分別得到液化富甲烷氣、低溫閃蒸氣，液化富甲烷氣作為產(chǎn)品收集，低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)行增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)； (2)開式循環(huán)制冷 低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，得到預(yù)熱氣，將預(yù)熱氣進(jìn)行增壓，增壓后將其分為第一股物料、第二股物料兩股物料，第一股物料經(jīng)換熱器換熱后送入膨脹機(jī)中，或者第一股物料不經(jīng)換熱器換熱而直接送入膨脹機(jī)中，得到膨脹物料，膨脹物料經(jīng)換熱器換熱后與預(yù)熱氣混合，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)； 提供另一種替換方法，包括如下步驟: (1)富甲烷氣液化: 低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，得到預(yù)熱氣，將預(yù)熱氣進(jìn)行增壓，并將富甲烷原料氣與預(yù)熱氣混合，混合的物料經(jīng)換熱器冷卻至-10?-90°C，再進(jìn)入重?zé)N分離器脫重?zé)N，得到低溫干氣，低溫干氣再經(jīng)換熱器冷卻后，經(jīng)節(jié)流降壓，再進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到液化富甲烷氣、低溫閃蒸氣，液化富甲烷氣作為產(chǎn)品收集，低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)行增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)； 若富甲烷原料氣無重?zé)N，則富甲烷原料氣與部分預(yù)熱氣混合后，直接經(jīng)換熱器冷卻，再經(jīng)節(jié)流降壓后，進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到液化富甲烷氣、低溫閃蒸氣，液化富甲烷氣作為產(chǎn)品收集，低溫閃蒸氣經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)行增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)； (2)閉式循環(huán)制冷 冷卻介質(zhì)經(jīng)增壓后，再經(jīng)換熱器換熱，進(jìn)入膨脹機(jī)中，或者冷卻介質(zhì)經(jīng)增壓后不經(jīng)換熱器換熱而直接送入膨脹機(jī)中，得到膨脹物料，膨脹物料再經(jīng)換熱器換熱后，返回增壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)； 所述步驟(I)中，將液化富甲烷氣中的不凝氣引出，將引出的不凝氣作為燃料氣，為整個(gè)系統(tǒng)提供動力來源； 所述步驟(I)中，富甲烷原料氣的壓力為IMPaG?20MPaG、溫度為-30?60°C，或所述富甲烷原料氣為LNG儲罐的自蒸發(fā)氣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，其特征在于，所述部分預(yù)熱氣與富甲烷原料氣混合，形成兩股物料進(jìn)入換熱器;或預(yù)熱氣與富甲烷原料氣完全混合，再分為兩股進(jìn)入換熱器。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，其特征在于，所述步驟(I)中，低溫干氣經(jīng)換熱器冷卻后，再進(jìn)行節(jié)流降壓，節(jié)流的級數(shù)為一級節(jié)流、二級節(jié)流、三級節(jié)流或四級節(jié)流。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，其特征在于，還包括預(yù)冷步驟:將外部冷卻與換熱器相連，通過外部冷卻對換熱器中的其他部件進(jìn)行預(yù)冷。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，其特征在于，所述外部冷卻采用的典型冷劑為丙烯、丙烷、氨、氟利昂、水、BOG、溴化鋰中的一種或多種。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)所述高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，其特征在于，步驟(2)中，根據(jù)富甲烷原料氣的壓力和溫度，在系統(tǒng)合適的位置與預(yù)熱氣混合。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，其特征在于，所述步驟(I)中，低溫干氣經(jīng)換熱器冷卻后，再經(jīng)節(jié)流降壓，然后進(jìn)入第一氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到第一液相物、第一氣相物，該第一液相物即為液化富甲燒氣，該第一氣相物即為低溫閃蒸氣。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述高效膨脹制冷富甲烷氣液化的方法，其特征在于，所述步驟(I)中，第一液相物經(jīng)節(jié)流降壓后，進(jìn)入第二氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離后分別得到第二液相物、第二氣相物，該第二液相物即為液化富甲烷氣;第二氣相物經(jīng)換熱器換熱后，作為不凝氣引出，將引出的不凝氣作為燃料氣，為整個(gè)系統(tǒng)提供動力來源。9.用于前述權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述方法的裝置，其特征在于，包括富甲烷氣液化系統(tǒng)、開式循環(huán)制冷系統(tǒng)； 所述富甲烷氣液化系統(tǒng)包括用于輸送富甲烷原料氣的原料供應(yīng)裝置、換熱器、氣液分離器，所述原料供應(yīng)裝置、換熱器、氣液分離器通過管道依次相連； 所述開式循環(huán)制冷系統(tǒng)包括氣液分離器、換熱器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)，所述氣液分離器、換熱器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)通過管道構(gòu)成開式循環(huán)系統(tǒng)； 提供另一種替換裝置，包括富甲烷氣液化系統(tǒng)、閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)； 所述甲烷氣液化系統(tǒng)包括原料供應(yīng)裝置、換熱器、氣液分離器、壓縮機(jī)，所述原料供應(yīng)裝置、換熱器、氣液分離器、壓縮機(jī)通過管道依次相連； 所述閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、換熱器、膨脹機(jī)，所述壓縮機(jī)、換熱器、膨脹機(jī)通過管道構(gòu)成閉式循環(huán)系統(tǒng)。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述裝置，其特征在于，所述富甲烷氣液化系統(tǒng)包括用于輸送富甲烷原料氣的原料供應(yīng)裝置、換熱器、重?zé)N分離器、氣液分離器，所述原料供應(yīng)裝置、換熱器、重?zé)N分離器、氣液分離器通過管道依次相連。
【文檔編號】F25J3/06GK106052303SQ201610395717
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】張?bào)@濤, 母斌
【申請人】成都賽普瑞興科技有限公司