[发明专利]一种低能耗的新型天然气液化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种低能耗的新型天然气液化工艺。

技术背景

天然气由于其环保性而成为取代其他燃料的较佳物质，在发电、汽车用气、工业用气、化工用气和城市居民用气方面有着广泛的应用。随着经济的增长，我国天然气用气量迅速增加，然而天然气不易运输和储存，为满足日益增长的需求，液化天然气作为天然气最佳的运输和储存方式，其需求量逐年增加。

现在的天然气液化工艺主要有：高压节流制冷、阶式制冷和混合冷剂制冷等。以上工艺各有优缺点，高压节流制冷其流程简单紧凑造价较低，但其能耗较高，且处理量较小；阶式制冷流程较长，设备复杂，且能耗较高；混合冷剂制冷工艺虽然能耗较低，大型混合制冷压缩机制造较为困难，国产化生产较难。

随天然气价格的不断攀升，液化天然气厂的利润空间不断下降，国内外天然气液化厂都向着大型化、规模化的方向发展，天然气液化的能耗指标也越来越受到重视。相对于传统的天然气液化工艺，适用于大型化、规模化生产，且能耗较低的新型天然气液化工艺亟待开发。本发明提出了一种能耗低，适用工况能力强，可大型化、规模化生产的新型天然气液化工艺。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明公开了一种低能耗的新型天然气液化工艺，包括高效天然气预冷换热器、天然气液化深冷换热器、重烃分离系统、液体膨胀机、BOG分离塔、BOG复热冷箱、BOG增压机和丙烯制冷系统及优化的混合冷剂制冷系统，所用的换热器均采用结构紧凑，换热效率高的多个板翅式换热器组装而成。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种使用液体膨胀机的制冷系统和天然气液化系统，通过液体膨胀机回收高压液体的能量，并优化了重烃分离工艺，优化了BOG分离工艺及BOG冷量回收工艺，降低能耗10％以上，包括以下主要步骤：

步骤一、丙烯制冷循环将天然气和混合冷剂预冷至-35℃～-37℃：

天然气经脱水、脱汞工序后进入高效天然气预冷换热器，与换热器中的丙烯冷剂换热，将天然气预冷至-35℃～-37℃；从混合冷剂压缩机出口来的混合冷剂，经冷剂冷却器冷却后，进入高效天然气预冷换热器，冷却至-35℃～-37℃；预冷换热器中的冷剂来自丙烯制冷循环：从丙烯压缩机四段出口来的丙烯冷剂，经丙烯冷却器冷却至38℃～40℃，进入丙烯凝液收集罐，高压液态丙烯一部分直接进入高压丙稀吸入罐，另一部分经节流阀减压后进入高效天然气预冷换热器换热，换热后进入高压丙烯吸入罐，罐顶气相从压缩机四级入口进入丙烯压缩机；高压丙稀吸入罐罐底液相一部分直接进入中压丙烯吸入罐，另一部分经节流阀减压后进入高效天然气预冷换热器，换热后进入中压丙烯吸入罐，罐顶气相从压缩机三级入口进入压缩机；中压丙稀吸入罐罐底液相一部分直接进入低压丙烯吸入罐，另一部分经节流阀减压后进入高效天然气预冷换热器，换热后进入低压丙烯吸入罐，罐顶气相从压缩机二级入口进入压缩机；低压丙烯吸入罐罐底液相直接减压后进入高效天然气预冷换热器，换热后完全气化的丙烯冷剂返回低低压丙烯吸入罐，气相从压缩机一级入口进入压缩机；

步骤二、天然气重烃分离：

预冷后的天然气进入重烃分离系统脱除重烃，根据原料气组成不同，可选用单塔脱除重烃工艺或双塔串联脱除重烃工艺；

步骤三、混合冷剂将天然气冷却至-150℃～-158℃：

脱除重烃后的天然气，进入天然气液化深冷换热器，天然气被冷却至-150℃～-158℃；天然气液化深冷换热器中所用的冷剂来自混合冷剂制冷系统：从混合冷剂吸入罐来的混合冷剂进入压缩机低压段增压后，经段间冷却器冷却至38℃～40℃，然后进入混合冷剂压缩机高压段增压，经混合冷剂冷却器冷却至38℃～40℃，进入高效天然气预冷换热器与丙烯冷剂换热，混合冷剂被冷却至-35℃～-37℃，出预冷换热器；预冷后的混合冷剂进入混合冷剂分离罐气液分离，液相进入天然气液化深冷换热器，冷却至-100℃～-120℃出换热器，经液体膨胀机膨胀，节流阀减压后，返回天然气液化深冷换热器作为重冷剂使用；气相冷剂分为两部分，一部分进入天然气液化深冷换热器冷却至-150℃～-158℃出换热器，经节流阀减压后作为轻冷剂使用，另一部分气相冷剂进入BOG复热冷箱，冷却至-150℃～-158℃出换热器，经节流阀减压后作为轻冷剂使用，两部分轻冷剂混合后共同返回天然气液化深冷换热器，换热后的轻、重冷剂汇合后，进入混合冷吸入罐。

步骤四、深冷液化天然气BOG分离：