專(zhuān)利名稱(chēng)：一種液化富甲烷氣的過(guò)程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液化富甲垸氣的過(guò)程，提出一種將經(jīng)過(guò)脫酸、脫水、脫汞等預(yù)處理后的富甲烷氣，例 如天然氣液化的完整工藝過(guò)程，包括富甲垸氣中重?zé)N的分離、富甲烷氣的液化、脫氮、提供冷量的混合組 分制冷循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
富甲烷氣，這里定義為包括天然氣、煤層氣、天然水合物的氣化物，做為一種清潔燃料正在日益廣泛 地被使用，但是大多數(shù)富甲烷氣源地遠(yuǎn)離終端用戶(hù)，在環(huán)境條件下很長(zhǎng)距離地運(yùn)輸氣體并不經(jīng)濟(jì)，當(dāng)需要 跨越大洋時(shí)，甚至無(wú)法做到，并且以氣體狀態(tài)儲(chǔ)存大量的富甲烷氣也很不經(jīng)濟(jì)。
將富甲烷氣，冷卻至液體狀態(tài)，獲得液態(tài)產(chǎn)品，即液化天然氣，并采用非管道運(yùn)輸是一種經(jīng)濟(jì)的方式。 富甲烷氣的液化過(guò)程需要制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)一般采用一個(gè)或幾個(gè)制冷循環(huán)，富甲垸氣依次經(jīng)過(guò)冷卻、液 化、過(guò)冷的過(guò)程對(duì)應(yīng)著預(yù)冷、液化、過(guò)冷的溫度逐步降低的制冷循環(huán)。
制冷系統(tǒng)組成主要包括制冷劑，分為純單一組分和混合組分；低溫?zé)峤粨Q器，有板翅式熱交換器、 繞管式熱交換器、管売式熱交換器；壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)，有蒸汽透平、燃?xì)馔钙?雙軸和單軸)、電機(jī)、航改發(fā) 動(dòng)機(jī)；制冷壓縮機(jī)；液體膨脹機(jī)。
從1964年世界上第一個(gè)液化天然氣貿(mào)易開(kāi)始，在天然氣需求增長(zhǎng)和工業(yè)化實(shí)踐的基礎(chǔ)上，國(guó)外對(duì)天 然氣液化技術(shù)，主要是制冷循環(huán)技術(shù)，已進(jìn)行了多年的研究和實(shí)踐，天然氣液化生產(chǎn)線的規(guī)模從兒十萬(wàn)噸 已達(dá)近千萬(wàn)噸，支持了天然氣在全球范圍的廣泛使用。
天然氣液化的主要技術(shù)有純組分制冷劑復(fù)迭技術(shù)，處理過(guò)的天然氣逐步經(jīng)純丙垸，乙烯和甲垸制冷 劑冷卻和冷凝，而這三種制冷劑分別用在構(gòu)成復(fù)迭的三個(gè)獨(dú)立制冷循環(huán)中；單循環(huán)混合制冷劑工藝技術(shù)， 這種技術(shù)在單一的制冷劑循環(huán)中放入包括氮、甲垸、乙垸、丙垸、丁垸，有時(shí)還有戊垸的混合制冷劑進(jìn)行 循環(huán)；單循環(huán)多壓混合制冷劑技術(shù)；丙烷預(yù)冷混合制冷劑技術(shù)，使用丙烷制冷循環(huán)和混合制冷劑循環(huán)階聯(lián)， 這是目前世界上的主流技術(shù)，根據(jù)具體技術(shù)特點(diǎn)，又有分體丙烷技術(shù)、并行混合制冷技術(shù)、附加氮膨脹機(jī) 深冷循環(huán)技術(shù)等；雙循環(huán)混合制冷系統(tǒng)，第一級(jí)循環(huán)用于預(yù)冷，而另一級(jí)循環(huán)用于液化；混合制冷劑復(fù)迭 技術(shù)，這一工藝與普通復(fù)迭工藝類(lèi)似，但是幾個(gè)制冷循環(huán)中的純組分換成了混合組分，可分為二階混合制 冷劑循環(huán)技術(shù)、三階混合制冷劑循環(huán)技術(shù)；氮膨脹循環(huán)技術(shù)。
預(yù)冷和液化分別采用不同的低溫?zé)峤粨Q器，預(yù)冷過(guò)程一般使用鼓式熱交換器或鋁制板翅式熱交換器， 液化和深冷過(guò)程使用鋁制板翅式熱交換器或?qū)Ｓ欣@管式熱交換器。
由于對(duì)富甲垸氣能源的需求日益旺盛，開(kāi)發(fā)和提供富甲烷氣資源日益緊迫，市場(chǎng)對(duì)富甲烷氣液化技術(shù) 的需求隨之增加，但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有針對(duì)大型液化天然氣工廠的富甲烷氣液化技術(shù)，所有液化技術(shù)和專(zhuān)有 設(shè)備均需從國(guó)外獲得，這對(duì)于國(guó)家盡快獲得富甲烷氣資源、增強(qiáng)富甲垸氣能源企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力極為不利， 此發(fā)明正是在此背景下開(kāi)發(fā)的大負(fù)荷、經(jīng)濟(jì)、高效、易于操作維護(hù)的富甲烷氣(例如天然氣)液化技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
此發(fā)明提出了一種將經(jīng)過(guò)脫酸、脫水、脫汞等預(yù)處理后的富甲垸氣，例如天然氣液化的過(guò)程，包括富 甲垸氣中重?zé)N的分離、富甲烷氣的液化、脫氮、提供冷量的混合組分制冷循環(huán)系統(tǒng)，此過(guò)程可靠性好、對(duì) 富甲烷氣的原料組成的變化適應(yīng)性好，可比較靈活地根據(jù)原料氣的組成、流量的變化進(jìn)行冷劑的流量和配 比的調(diào)整，對(duì)所用設(shè)備的要求較低，可獲得較高的效率和低的投資。
液化富甲垸氣的過(guò)程，包括富甲烷氣中重?zé)N的分離、富甲垸氣的液化、脫氮、提供冷量的混合組分制 冷循環(huán)系統(tǒng)
(a) 富甲烷氣流首先在多個(gè)預(yù)冷器中與混合冷劑換熱；
(b) 預(yù)冷卻的富甲烷氣在重?zé)N分離塔中將重?zé)N分離，重?zé)N去分餾單元； (C)富甲垸氣在第一主換熱器中被混合冷劑進(jìn)一步冷卻；
(d) 富甲垸流體進(jìn)入分離罐析出剩余的重?zé)N，氣相去下一個(gè)主換熱器；
(e) 富甲垸氣在第二主換熱器中被混合冷劑繼續(xù)冷卻并大部分冷凝；
(f) 富甲烷氣在第三主換熱器中被混合冷劑全部冷凝并過(guò)冷；
(g) 過(guò)冷的富甲烷流體經(jīng)液體膨脹機(jī)后進(jìn)入填料塔脫氮，塔底液化甲烷經(jīng)泵輸往儲(chǔ)罐，塔頂甲烷氣增壓作
為燃料氣；
(h) 預(yù)冷循環(huán)的冷劑被壓縮，級(jí)間冷卻和后冷及冷凝采用外部冷的流體，如空氣；預(yù)冷循環(huán)的冷劑在多級(jí) 換熱器中閃蒸到較低的壓力和溫度以冷卻混合冷劑；
(i) 混合冷劑被壓縮，級(jí)間冷卻和后冷采用外部冷的流體，如空氣；進(jìn)一步的冷卻通過(guò)預(yù)冷循環(huán)的多級(jí)換 熱器；預(yù)冷后的混合冷劑在氣液分離后，液相分為兩部分，分別作為第一主換熱器和第二主換熱器的冷劑， 氣相順序經(jīng)過(guò)第一、第二和第二主換熱器被冷凝和過(guò)冷，作為第三主換熱器的冷劑；
(j)第一主換熱器的混合冷劑在提供冷量的過(guò)程中氣化復(fù)熱，氣相引到壓縮機(jī)入口緩沖罐； (k)第二主換熱器的混合冷劑，在提供冷量的過(guò)程部分氣化，從換熱器出來(lái)的兩相流經(jīng)氣液分離器，氣、 液相分別弓I入預(yù)冷器中與原料富甲烷氣換熱，復(fù)熱或完全氣化后引到壓縮機(jī)入口緩沖罐；
(1)第三主換熱器的混合冷劑，在提供冷量的過(guò)程部分氣化，從換熱器出來(lái)的兩相流經(jīng)氣液分離器，氣、 液相分別引入預(yù)冷器中與原料富甲垸氣換熱，復(fù)熱或完全氣化后引到壓縮機(jī)入口緩沖罐；
(m)壓縮機(jī)入口緩沖罐的混合冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)再壓縮。
如上所述，富甲垸氣進(jìn)料的壓力和溫度是不高于10MPa, 50°C。
如上所述，富甲垸氣在各預(yù)冷器中與各主換熱器出口混合冷劑換熱，富甲烷氣冷卻，混合冷劑完全氣 化并復(fù)熱去壓縮機(jī)入口 ，預(yù)冷器出口可設(shè)置控制閥調(diào)節(jié)換熱負(fù)荷和混合冷劑氣化壓力。
如上所述，混合冷劑的組成和配比可以根據(jù)富甲烷氣的組成和各預(yù)冷器的壓力和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 如上所述，富甲垸氣的液化過(guò)程由一個(gè)閉式回路，采用混合組分的制冷循環(huán)提供冷量。
(a) 預(yù)冷循環(huán)的冷劑在四級(jí)換熱器中逐步閃蒸到較低的壓力和溫度以冷卻混合冷劑；
(b) 混合冷劑被壓縮，級(jí)間冷卻和后冷采用外部冷的流體，如空氣；進(jìn)一步的冷卻通過(guò)預(yù)冷循環(huán)的多級(jí)換 熱器；
(c) 預(yù)冷后的混合冷劑在氣液分離后，液相分為兩部分，分別作為第一主換熱器和第二主換熱器的冷劑， 一部分液相經(jīng)過(guò)第一主換熱器后引出，再通過(guò)節(jié)流過(guò)冷后回到第一換熱器作為第一主換熱器的冷劑，另一 部分液相經(jīng)過(guò)第二主換熱器后引出，再通過(guò)節(jié)流過(guò)冷后回到第二換熱器作為第一主換熱器的冷劑，氣相順 序經(jīng)過(guò)第一、第二和第三主換熱器被冷凝，再通過(guò)節(jié)流過(guò)冷后回到第三主換熱器作為冷劑；
(d) 第一主換熱器的混合冷劑在提供冷量的過(guò)程中氣化復(fù)熱，氣相引到壓縮機(jī)入口；第二主換熱器的混合 冷劑，在提供冷量的過(guò)程中部分氣化，從換熱器出來(lái)的兩相流經(jīng)氣液分離器，氣、液相分別引入預(yù)冷器中 與原料富甲烷氣換熱，復(fù)熱或完全氣化后引到壓縮機(jī)入口緩沖罐；第三主換熱器的混合冷劑，在提供冷量 的過(guò)程部分氣化，從換熱器出來(lái)的兩相流經(jīng)氣液分離器，氣、液相分別引入預(yù)冷器中與原料富甲垸氣換熱， 復(fù)熱或完全氣化后弓I到壓縮機(jī)入口緩沖罐；壓縮機(jī)入口緩沖罐的混合冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)再壓縮。
如上所述，富甲垸氣的預(yù)冷冷劑是丙烷，液化冷劑是由氮、甲烷、乙烯、乙垸組成。
如上所述，預(yù)冷冷劑和混合冷劑壓縮機(jī)是多級(jí)離心或軸流壓縮機(jī)或組合式。
如上所述，預(yù)冷冷劑和混合冷劑壓縮機(jī)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)或燃?xì)馔钙綑C(jī)驅(qū)動(dòng)或蒸汽透平機(jī)驅(qū)動(dòng)。
如上所述，預(yù)冷冷劑和混合冷劑壓縮機(jī)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，變速裝置是變頻器或液力耦合式。
如上所述，預(yù)冷冷劑壓縮機(jī)和混合冷劑壓縮機(jī)可采用均分負(fù)荷的并列雙壓縮機(jī)。
如上所述，預(yù)冷后的混合冷劑進(jìn)入一個(gè)氣液分離罐，液相分為兩部分，分別進(jìn)入第一主換熱器和第二主換熱器，氣相順序經(jīng)過(guò)第一、第二和第三主換熱器。
如上所述，富甲垸氣的液化過(guò)程可使用各種換熱器(包括繞管式換熱器，板翅式換熱器，釜式換熱器)。
如上所述，混合冷劑在第一、第二主換熱器冷凝引出主換熱器后，可采用節(jié)流閥或膨脹機(jī)減壓降溫，再回到各換熱器。
如上所述，富甲垸氣的液化過(guò)程使用的換熱器可采用均分負(fù)荷的多換熱器。
如上所述，當(dāng)冷劑壓縮機(jī)采用燃?xì)馔钙綑C(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，配置廢熱回收裝置。
如上所述，從第三主換熱器出來(lái)的液化富甲烷流體經(jīng)液體膨脹機(jī)減壓降溫后，進(jìn)入氣液分離罐閃蒸， 分離罐的氣相、液相分別引入填料塔，從上游引入一股流體作為上升氣體，塔底液相經(jīng)低溫泵輸往LNG儲(chǔ) 罐，塔頂氣相經(jīng)增壓后作為燃料氣提供，其中冷量可通過(guò)換熱利用。
如上所述，液體膨脹機(jī)軸功輸出提供燃料氣增壓的動(dòng)力，旁路可設(shè)置節(jié)流閥。
如上所述，在采用燃?xì)馔钙津?qū)動(dòng)冷劑壓縮機(jī)時(shí)，液體膨脹機(jī)和燃料氣輸出流量可與冷劑壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī) 燃?xì)馔钙降妮S功輸出設(shè)置為整個(gè)液化過(guò)程負(fù)荷調(diào)節(jié)的機(jī)制。
如上所述，富甲烷氣的進(jìn)料處理能力可達(dá)每年6百萬(wàn)噸。
如上所述，富甲烷氣液化流程的各系統(tǒng)可由多個(gè)并行的子系統(tǒng)組成，各個(gè)子系統(tǒng)具有執(zhí)行相同工藝過(guò) 程的能力。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
此液化富甲烷氣過(guò)程可靠性好、對(duì)富甲烷氣的原料組成的變化適應(yīng)性強(qiáng)，可比較靈活地根據(jù)原料氣的 組成、流量的變化進(jìn)行冷劑的流量和配比的調(diào)整，對(duì)所用設(shè)備的要求較低，可獲得較高的效率和低的投資。 并且降低換熱器設(shè)計(jì)和制造難度，可采用非專(zhuān)有設(shè)備；可調(diào)節(jié)壓縮機(jī)入口氣體溫度，壓縮機(jī)可常溫設(shè)計(jì)； 易于調(diào)節(jié)混合冷劑配比，減少浪費(fèi)，方便了操作，規(guī)避了傳統(tǒng)混合冷劑流程配比不易調(diào)節(jié)的難題。


附1是表明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示意性流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例為了闡明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，通過(guò)對(duì)富甲垸氣到液化甲烷的過(guò)程的熱量和物料平衡計(jì)算， 模擬本發(fā)明的優(yōu)化實(shí)施方案，每年生產(chǎn)400萬(wàn)噸的LNG生產(chǎn)線。參見(jiàn)圖l。
經(jīng)預(yù)處理合格的富甲垸原料氣30800kmol/h，在壓力5. 9MPa，溫度50℃下從管線2順序經(jīng)過(guò)預(yù)冷器 E103、 E105、 E104、 E102、 ElOl，富甲烷氣被預(yù)冷至-33°C 。
含有冷凝液的原料氣流經(jīng)管線523進(jìn)入脫甲烷塔T1501，大部分重?zé)N組分在脫甲烷塔中被分離，塔頂 的富甲烷氣在壓力5.3MPa，溫度-35'C下，通過(guò)管線18進(jìn)入第一主換熱器E200，被較重混合冷劑冷卻冷 凝后，溫度-70'C ，引出第一主換熱器E200，進(jìn)入氣液分離器V107進(jìn)行閃蒸分離，全部重?zé)N在此被分離， 離開(kāi)分離器V107的氣相流體通過(guò)管線26進(jìn)入第二主換熱器E201，與混合冷劑換熱后，富甲烷氣被基本液 化;壓力4. 7MPa，溫度-84'C的富甲垸流體從第二主換熱器E201出來(lái)后經(jīng)管線230引入第三主換熱器E202， 在此換熱器中富甲烷流體與混合冷劑輕組分換熱，繼續(xù)降溫而過(guò)冷，離開(kāi)第三主換熱器E202的富甲烷流 體在壓力4.5MPa，溫度-153'C下又經(jīng)液體膨脹機(jī)EX301降溫到-163'C，膨脹后的甲垸流體進(jìn)入填料塔 T1701，大部分氮?dú)庠诖嗣摮觯综后w在壓力0. 13MPa，溫度-16rC下從填料塔底部引出，其中氮含量低 于lmolX，填料塔底的液體甲垸由低溫泵輸送到液體甲烷儲(chǔ)罐；填料塔頂出來(lái)的氣相經(jīng)與膨脹機(jī)EX301同 軸的增壓機(jī)C301增壓后做為燃料氣或再生氣使用。
氣液分離器V107中的液相經(jīng)管線20進(jìn)入脫甲垸塔T1501作為塔頂冋流，脫甲烷塔底液相部分經(jīng)再沸 器回到塔內(nèi)，大部分去重?zé)N分餾系統(tǒng)。
混合冷劑的預(yù)冷采用丙烷冷劑循環(huán)，丙烷經(jīng)壓縮至1. 7MPa并在4(TC下冷凝后依次在四個(gè)壓力下蒸發(fā)， 為混合冷劑提供冷量，四個(gè)蒸發(fā)壓力和溫度分別是0. 85MPa、20'C ， 0. 45MPa、-2°C ， 0. 24MPa、-20°C ， 0. 12MPa、 -36°C。從各個(gè)丙烷蒸發(fā)器來(lái)的不同壓力的丙垸蒸氣分別進(jìn)入丙烷壓縮機(jī)K180各級(jí)進(jìn)口 。
混合冷劑循環(huán)采用氮?dú)?、甲烷、乙烷、丙垸組成的混合冷劑，為預(yù)冷后的富甲烷氣液化提供冷量?；?合冷劑經(jīng)壓縮至5. 89MPa并冷卻到4(TC后，順序經(jīng)過(guò)預(yù)冷循環(huán)的多級(jí)蒸發(fā)器E1805、 E1806、 E1807、 E1808, 混合冷劑逐漸被冷卻到-35"C 。
預(yù)冷后的混合冷劑進(jìn)入氣液分離器V1607,液相分為兩部分，分別作為第一主換熱器和第二主換熱器 的冷劑， 一部分液相經(jīng)過(guò)管線228進(jìn)入第一主換熱器E200，在換熱器中向上流動(dòng)被進(jìn)一步冷卻冷凝，在溫 度-7(TC時(shí)，引出換熱器，經(jīng)節(jié)流過(guò)冷后從頂部再次進(jìn)入換熱器，在換熱器中凝液向下流動(dòng)，為原料氣液 化和氣相混合冷劑提供冷量，同時(shí)白身溫度逐漸升高，直至完全氣化，在溫度-42'C時(shí)從換熱器底部管線 501引出去預(yù)冷器E103。另一部分液相經(jīng)過(guò)管線250進(jìn)入第二主換熱器E201，在換熱器中向上流動(dòng)被進(jìn)一 步冷卻冷凝，在溫度-84'C時(shí)，引出換熱器，經(jīng)節(jié)流過(guò)冷后從頂部再次進(jìn)入換熱器，在換熱器中凝液向下 流動(dòng)，為原料氣液化和氣相混合冷劑提供冷量，同時(shí)自身溫度逐漸升高，大部分氣化，在溫度-73'C時(shí)從 換熱器底部管線232引出進(jìn)入氣液分離器V108,分離器的液相流體和氣相流體分別經(jīng)管線520和519去預(yù) 冷器E105和E104。
氣液分離器V1607的混合冷劑氣相流體經(jīng)管線225、 226、 229順序經(jīng)過(guò)第一、第二和第三主換熱器被 冷卻冷凝到-153°C，經(jīng)節(jié)流過(guò)冷后從第三主換熱器E202頂部進(jìn)入換熱器；在第三主換熱器中凝液向下流
動(dòng)，為原料氣液化和氣相混合冷劑提供冷量，同時(shí)自身溫度逐漸升高，大部分氣化，在溫度-iorc時(shí)從換
熱器底部管線264引出進(jìn)入氣液分離器V109，分離器的液相流體和氣相流體分別經(jīng)管線525和524去預(yù)冷 器E102和E101。
從各主換熱器引出的混合冷劑經(jīng)各預(yù)冷器E103、 E105、 E104、 E102、 E101復(fù)熱氣化后經(jīng)管線100進(jìn) 入壓縮機(jī)K160入口緩沖罐V100，壓力O. 15MPa，溫度-3(TC，隨后進(jìn)入壓縮機(jī)一級(jí)。
以上所述，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其它各種相應(yīng)的 改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種液化富甲烷氣的過(guò)程，包括富甲烷氣中重?zé)N的分離、富甲烷氣的液化、脫氮、提供冷量的混合組分制冷循環(huán)系統(tǒng)(a)富甲烷氣流首先在多個(gè)預(yù)冷器中與混合冷劑換熱；(b)預(yù)冷卻的富甲烷氣在重?zé)N分離塔中將重?zé)N分離，重?zé)N去分餾單元；(c)富甲烷氣在第一主換熱器中被混合冷劑進(jìn)一步冷卻；(d)富甲烷流體進(jìn)入分離罐析出剩余的重?zé)N，氣相去下一個(gè)主換熱器；(e)富甲烷氣在第二主換熱器中被混合冷劑繼續(xù)冷卻并大部分冷凝；(f)富甲烷氣在第三主換熱器中被混合冷劑全部冷凝并過(guò)冷；(g)過(guò)冷的富甲烷流體進(jìn)入填料塔脫氮，塔底液化甲烷經(jīng)泵輸往儲(chǔ)罐，塔頂甲烷氣可作為燃料氣；(h)預(yù)冷循環(huán)的冷劑被壓縮，級(jí)間冷卻和后冷及冷凝采用外部冷的流體，如空氣；預(yù)冷循環(huán)的冷劑在多級(jí)換熱器中閃蒸到較低的壓力和溫度以冷卻混合冷劑；(i)混合冷劑被壓縮，級(jí)間冷卻和后冷采用外部冷的流體，如空氣；進(jìn)一步的冷卻通過(guò)預(yù)冷循環(huán)的多級(jí)換熱器；預(yù)冷后的混合冷劑在氣液分離后，液相分為兩部分，分別作為第一主換熱器和第二主換熱器的冷劑，氣相順序經(jīng)過(guò)第一、第二和第三主換熱器被冷凝和過(guò)冷，作為第三主換熱器的冷劑；(j)第一主換熱器的混合冷劑在提供冷量的過(guò)程中氣化復(fù)熱，氣相引到壓縮機(jī)入口緩沖罐；(k)第二主換熱器的混合冷劑，在提供冷量的過(guò)程部分氣化，從換熱器出來(lái)的兩相流經(jīng)氣液分離器，氣、液相分別引入預(yù)冷器中與原料富甲烷氣換熱，復(fù)熱或完全氣化后引到壓縮機(jī)入口緩沖罐；(l)第三主換熱器的混合冷劑，在提供冷量的過(guò)程部分氣化，從換熱器出來(lái)的兩相流經(jīng)氣液分離器，氣、液相分別引入預(yù)冷器中與原料富甲烷氣換熱，復(fù)熱或完全氣化后引到壓縮機(jī)入口緩沖罐；(m)壓縮機(jī)入口緩沖罐的混合冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)再壓縮。
2. 如權(quán)利要求l所述的過(guò)程，富甲烷氣進(jìn)料的壓力和溫度是不高于lOMPa， 5(TC。
3. 如權(quán)利要求1所述的過(guò)程，富甲垸氣在各預(yù)冷器中與各主換熱器出口混合冷劑換熱，富甲烷氣冷卻， 混合冷劑完全氣化并復(fù)熱去壓縮機(jī)入口 ，預(yù)冷器出口可設(shè)置控制闊調(diào)節(jié)換熱負(fù)荷和混合冷劑氣化壓力。
4. 如權(quán)利要求3所述的過(guò)程，混合冷劑的組成和配比可以根據(jù)富甲垸氣的組成和各預(yù)冷器的壓力和溫度 進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5. 如權(quán)利要求l所述的過(guò)程，富甲垸氣的液化過(guò)程由一個(gè)閉式回路，采用混合組分的制冷循環(huán)提供冷量。(a) 預(yù)冷循環(huán)的冷劑在四級(jí)換熱器中逐步閃蒸到較低的壓力和溫度以冷卻混合冷劑；(b) 混合冷劑被壓縮，級(jí)間冷卻和后冷采用外部冷的流體，如空氣；進(jìn)一步的冷卻通過(guò)預(yù)冷循環(huán)的多級(jí)換 熱器；(c) 預(yù)冷后的混合冷劑在氣液分離后，液相分為兩部分，分別作為第一主換熱器和第二主換熱器的冷劑， 一部分液相經(jīng)過(guò)第一主換熱器后引出，再通過(guò)節(jié)流過(guò)冷后回到第一換熱器作為第一主換熱器的冷劑，另一 部分液相經(jīng)過(guò)第二主換熱器后引出，再通過(guò)節(jié)流過(guò)冷后回到第二換熱器作為第一主換熱器的冷劑，氣相順 序經(jīng)過(guò)第一、第二和第三主換熱器被冷凝，再通過(guò)節(jié)流過(guò)冷后回到第三主換熱器作為冷劑；(d) 第一主換熱器的混合冷劑在提供冷量的過(guò)程中氣化復(fù)熱，氣相引到壓縮機(jī)入口；第二主換熱器的混合 冷劑，在提供冷量的過(guò)程中部分氣化，從換熱器出來(lái)的兩相流經(jīng)氣液分離器，氣、液相分別引入預(yù)冷器中 與原料富甲烷氣換熱，復(fù)熱或完全氣化后引到壓縮機(jī)入口緩沖罐；第三主換熱器的混合冷劑，在提供冷量 的過(guò)程部分氣化，從換熱器出來(lái)的兩相流經(jīng)氣液分離器，氣、液相分別引入預(yù)冷器中與原料富甲垸氣換熱， 復(fù)熱或完全氣化后引到壓縮機(jī)入口緩沖罐；壓縮機(jī)入口緩沖罐的混合冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)再壓縮。
6. 如權(quán)利要求5所述的過(guò)程，富甲垸氣的預(yù)冷冷劑是丙垸，液化冷劑由氮、甲烷、乙烯、乙垸組成。
7. 如權(quán)利要求5所述的過(guò)程，預(yù)冷冷劑和混合冷劑壓縮機(jī)是多級(jí)離心或軸流壓縮機(jī)或組合式。
8. 如權(quán)利要求7所述的過(guò)程，預(yù)冷冷劑和混合冷劑壓縮機(jī)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)或燃?xì)馔钙綑C(jī)驅(qū)動(dòng)或蒸汽透平機(jī)驅(qū) 動(dòng)。
9. 如權(quán)利要求8所述的過(guò)程，預(yù)冷冷劑和混合冷劑壓縮機(jī)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，變速裝置是變頻器或液力耦合 式。
10. 如權(quán)利要求7所述的過(guò)程，預(yù)冷冷劑壓縮機(jī)和混合冷劑壓縮機(jī)可采用均分負(fù)荷的并列雙壓縮機(jī)。
11. 如權(quán)利要求5所述的過(guò)程，預(yù)冷后的混合冷劑進(jìn)入一個(gè)氣液分離罐，液相分為兩部分，分別進(jìn)入第一 主換熱器和第二主換熱器，氣相順序經(jīng)過(guò)第一、第二和第三主換熱器。
12. 如權(quán)利要求5所述的過(guò)程，富甲垸氣的液化過(guò)程可使用各種換熱器(包括繞管式換熱器，板翅式換熱 器，釜式換熱器)。
13. 如權(quán)利要求5所述的過(guò)程，混合冷劑在第一、第二主換熱器冷凝引出主換熱器后，可采用節(jié)流闊或膨 脹機(jī)減壓降溫，再回到各換熱器。
14. 如權(quán)利要求12所述的過(guò)程，富甲烷氣的液化過(guò)程使用的換熱器可采用均分負(fù)荷的多換熱器。
15. 如權(quán)利要求8所述的過(guò)程，當(dāng)冷劑壓縮機(jī)采用燃?xì)馔钙綑C(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，配置廢熱回收裝置。
16. 如權(quán)利要求l所述的過(guò)程，從第三主換熱器出來(lái)的液化富甲烷流體經(jīng)液體膨脹機(jī)減壓降溫后，進(jìn)入氣 液分離罐閃蒸，分離罐的氣相、液相分別引入填料塔，從上游引入一股流體作為上升氣體，塔底液相經(jīng)低 溫泵輸往LNG儲(chǔ)罐，塔頂氣相經(jīng)增壓后作為燃料氣提供，其中冷量可通過(guò)換熱利用。
17. 如權(quán)利要求16所述的過(guò)程，液體膨脹機(jī)軸功輸出提供燃料氣增壓的動(dòng)力，旁路可設(shè)置節(jié)流閥。
18. 如權(quán)利要求17所述的過(guò)程，在采用燃?xì)馔钙津?qū)動(dòng)冷劑壓縮機(jī)時(shí)，液體膨脹機(jī)和燃料氣輸出流量可與 冷機(jī)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)燃?xì)馔钙降妮S功輸出設(shè)置為整個(gè)液化過(guò)程負(fù)荷調(diào)節(jié)的機(jī)制。
19. 如權(quán)利要求l所述的過(guò)程，富甲烷氣的進(jìn)料處理能力可達(dá)每年6百萬(wàn)噸。
20. 如權(quán)利耍求l所述的過(guò)程，富甲垸氣液化流程的各系統(tǒng)可由多個(gè)并行的子系統(tǒng)組成，各個(gè)子系統(tǒng)具有 執(zhí)行相同工藝過(guò)程的能力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液化富甲烷氣，例如天然氣的過(guò)程，包括富甲烷氣中重?zé)N的分離、富甲烷氣的液化、脫氮、提供冷量的混合組分制冷循環(huán)系統(tǒng)。工藝過(guò)程可靠性好、對(duì)富甲烷氣的原料組成的變化適應(yīng)性強(qiáng)，可比較靈活地根據(jù)原料氣的組成、流量的變化進(jìn)行冷劑的流量和配比的調(diào)整，對(duì)所用設(shè)備的要求較低，可獲得較高的效率和低的投資。
文檔編號(hào)C10L3/10GK101392983SQ20081017589
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者田文德, 陳文煜 申請(qǐng)人:陳文煜;田文德;初燕群