[实用新型]一种天然气等压液化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气等压液化装置，具体属深度冷冻技术领域。 

背景技术

天然气是一种优质洁净的化石能源,在国民经济中具有十分重要的地位。天然气的液化和储存是其开发利用的关键技术,在国内外已形成一个产业，每年以平均8%的速度增长，近年来在中国能源消费结构中，增长很快。液化天然气技术已经成为一门高科技技术，受到越来越多科学技术学科的重视。 

预计到本世纪中叶,若以中国消耗天然气5000*10⁸m³/a,其中进口LNG1000*10⁸m³/a计(相当于日本目前的进口量)，可用冷能折合电能为257*10⁸kWh/a，相当于一个600*10⁴kW电站的年发电量。因此如何使LNG实现技术、管理机制、市场运作等各方面的突破，力争使大幅度降低LNG的能耗，在取得巨大的节能和经济效益同时，推动包括空分、煤富氧气化在内的大型冷能产业链的快速发展，以期为我国全面实现循环型经济和节约型经济做出贡献，值得深入思考。同时，中国经济的快速发展和模式转型决定了大规模利用LNG的绝对必要性，并提供了宏大的用户市场。 

传统天然气的液化流程主要有以下三种： 

1、级联式液化流程（也称阶式液化流程、复叠式液化流程或串联蒸发冷凝液化流程），主要应用于基本负荷型天然气液化装置； 

2、混合制冷剂液化流程：即所谓的MRC液化流程，MRC是以C1至C5的碳氢化合物，以及N₂等五种以上的多组分混合制冷剂为工质，进行逐级冷凝、蒸发、节流膨胀得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的。MRC既达到类似级联式液化流程的目的，有克服了其系统复杂的缺点。自20世纪80年代以来，对于基本负荷型天然气液化装置，新建与扩建的基本负荷型天然气液化流程，几乎毫无例外地采用丙烷预冷混合制冷剂液化流程； 

3、带膨胀机的液化流程：带膨胀机液化流程，是指利用制冷剂再透平膨胀机中的克劳德循环，实现天然气液化的流程。气体在膨胀机中膨胀做功的同时，降低温度并回收功。根据制冷剂的不同，可分为氮气膨胀液化流程和天然气膨胀液化流程。这类流程 的优点是：（1）流程简单、调节灵活、工作可靠、易启动、易操作、维修方便；（2）用天然气本身作工质时，能省去专门生产、运输、储运冷冻剂的费用。缺点是：（1）送入装置的气流需全部深度干燥；（2）回流压力低，换热面积大、设备金属投入量大；（3）受低压用户多少的限制；（4）液化率低，如再循环，则在增加循环压缩机后，功耗大大增加。由于带膨胀机的液化流程操作比较简单，投资适中，特别适用于液化能力较小的调峰型天然气液化装置。 

附图1是级联式天然气液化流程示意图。 

附图2是APCI丙烷预冷混合制冷剂液化流程示意图。 

附图3是天然气膨胀液化流程，图3中：1-脱水剂，2-脱二氧化碳塔，3-水冷却器，4-返回气压缩机，5、6、7-换热器，8-过冷器，9-储罐，10-膨胀机，11-压缩机。 

附图4是氮气膨胀液化流程，图4中：1-预处理装置，2、4、5-换热器，3-重烃分离器，6-氮气提塔，7-透平膨胀机，8-氮-甲烷分离塔，9-循环压缩机。 

附图5是带丙烷预冷的天然气膨胀液化流程示意图，图5中：1、3、5、6、7-换热器，2、4-丙烷换热器，8-水冷却器，9-压缩机，10-制动压缩机，12、13、14-气液分离器。 

上述传统天然气液化流程设计的主要理论基础是热力学，即采用同温差的卡诺逆循环分析天然气液化过程，循环的经济性指标是制冷系数，就是得到的收益和耗费的代价之比值，并且以大气环境温度T₀与温度为T_C低温热源（如冷库）之间的一切制冷循环，以逆向卡诺循环的制冷系数为最高：