[发明专利]丙烷预冷氮膨胀天然气液化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烷预冷氮膨胀天然气液化工艺。 

背景技术

调峰型天然气液化流程全年分3个阶段运行，即液化阶段、备用阶段和气化输送阶段。液化阶段周期一般在50～300天，将上游可获得的剩余天然气液化；备用阶段液化天然气储存在储罐中，无液化天然气增加和输出；气化输送阶段将储存的液化天然气气化，送入天然气管网。 

与基本负荷型液化天然气装置相比，调峰型液化天然气装置的生产规模较小，其液化能力一般为高峰负荷量的1/10左右，但储存和气化的能力却很大，通常气化能力是液化能力的10倍。典型的调峰型液化天然气工厂的液化能力为10～20×104Nm³/d，制冷动力大约为1500～7000kW，储存容量为2～10×104m³。 

调峰型天然气液化流程要求具有高效、灵活、简便、低成本的特点，其中以低成本最为重要。APCI、Pritchard、Linde、Gaz de France、CBI、BOC等公司竟相提供相关的天然气液化技术，争夺调峰型天然气液化装置这一市场。 

液化天然气在城市用气调峰领域有着广阔的应用前景，但是我国的液化天然气技术起步较晚，与国外发达国家相比还有很大的差距。几十年来，国外已有大量调峰型装置建成投产，因此工厂设计、建设、储运、使用、管理等方面，都有成功的技术经验可供借鉴。 

我国从上世纪九十年代起，在国家科技部门和有关研究院所的支持帮助下，先后有开封深冷仪器厂、北京焦化厂、四川绵阳燃气公司、吉林油田、长庆油田、上海燃气公司、中原油田等，对中小型液化天然气装置的研制进行了大胆 的尝试，取得宝贵的实践经验。 

天然气液化装置主要用于城市用气负荷调峰，一般建在大城市周围的高压管网或输气干线的城市门站。因此，在工艺设计规模和原料气组成、温度、压力等条件都要从实际出发，同时也要考虑工艺流程简单。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种流程简单、功耗低、降低成本的丙烷预冷氮膨胀天然气液化工艺。 

本发明的目的通过下述技术方案实现：丙烷预冷氮膨胀天然气液化工艺，包括氮气膨胀制冷循环过程、丙烷预冷循环过程、以及天然气液化回路及天然气返流气过程。 

所述氮气膨胀制冷循环过程包括以下步骤： 

(a)氮气首先经过压缩机进行两级压缩后，经过冷却器冷却，进入多股流换热器进行预冷； 

(b)再经透平膨胀机进行膨胀，然后返流换热器，用来给换热器提供冷量； 

(c)换热后的氮气再经透平膨胀机第二次膨胀，然后在依次返流换热器，为其提供冷量。 

所述步骤(a)中，氮气经过压缩机进行两级压缩，其压力由150kPa压缩至4000kpa。 

所述步骤(a)中，氮气进入多股流换热器进行预冷至267.1K。 

所述步骤(b)中，氮气经透平膨胀机进行膨胀，其温度进一步下降到178.5K，压力下降到1000kPa。 

所述步骤(c)中，氮气经第二次膨胀后，其温度下降到122.6K，压力下降到150kPa。 

所述丙烷预冷循环过程包括以下步骤： 

(d)丙烷经过丙烷压缩机压缩增压； 

(e)增压后的丙烷经过水冷却器，由水带走一部分热量后全部液化； 

(f)最后经节流阀降温降压产生气液两相后，进入多股流换热器预冷天然气和高压制冷剂。 

所述步骤(d)中，丙烷经过丙烷压缩机压缩增压至1230kPa。 

所述天然气液化回路及天然气返流气过程包括以下步骤： 

(g)天然气首先经过换热器进行冷却； 

(h)冷却后经节流阀进行降压和降温，产生气相，剩余的液相进入液化天然气储罐进行储存； 

(i)气相作为返流气为换热器提供冷量，复热后作为天然气预处理中纯化器的再生气。 

所述步骤(h)中，天然气后经节流阀进行降压至150kPa，降温至113K，产生9.30％的气相。 

综上所述，本发明的有益效果是：流程简单、功耗低、降低成本、调节灵活、工作可靠、易启动、易操作、维护方便。 

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。 

实施例：