[发明专利]天然气液化系统和方法

说明书

通过使用由原料气体的膨胀使膨胀机产生的动力，增大压缩机的出口压力，并降低对于冷却器的冷却容量的要求。天然气液化系统(1)包括：第一膨胀机(3)，其用于通过使用压力状态下的天然气作为原料气体来产生动力；第一冷却单元(11，12)，其用于冷却在所述第一膨胀机中通过膨胀减压的所述原料气体；蒸馏单元(15)，其用于通过蒸馏由所述第一冷却单元冷却的所述原料气体来减少或除去所述原料气体中的重质组分；第一压缩机(4)，其用于通过使用在所述第一膨胀机中所产生的动力来压缩通过所述蒸馏单元从其中减少或除去所述重质组分的所述原料气体；以及液化单元(21)，其用于通过与制冷剂进行热交换来液化由所述第一压缩机压缩的所述原料气体。

本申请为专利申请201480071324.2的分案申请，原申请的申请日为2014年12月26日，发明创造名称为天然气液化系统和方法。

技术领域

本发明涉及一种用于通过冷却天然气产生液化天然气的天然气液化系统和方法。

背景技术

从天然气田获得的天然气在液化工厂中液化，从而天然气可以以液体形式被存储和运输。当冷却至约-162摄氏度时，相比于气态天然气，所述液体天然气具有显著减小的体积，且不需要在高压下存储。同时天然气液化过程中除去包含在开采的天然气中的杂质，例如水、酸性气体和汞，并且在除去具有相对高的凝固点的较重组分后(如苯、戊烷的C5+烃类和其他更重的烃类)，所述天然气被液化。

已经开发了用于液化天然气的各种技术，其中包括那些基于使用膨胀阀和涡轮机的膨胀过程和使用低沸点制冷剂(例如轻质烃，如甲烷、乙烷和丙烷)的热交换过程的技术。例如，某个已知的天然气液化系统(参照专利文献1)包括用于冷却天然气的冷却单元，其中从所述冷却单元中除去杂质；膨胀单元，其用于等熵膨胀所述冷却的天然气；蒸馏单元，其用于蒸馏由所述膨胀单元以低于甲烷和较重的内容物的临界压力的压力减压的所述天然气；压缩机，其用于通过使用来自膨胀机的轴的输出来压缩来自所述蒸馏单元的所述蒸馏的天然气；以及液化单元，其用于通过与混合的制冷剂进行热交换来液化由压缩机压缩的所述蒸馏的天然气。

现有技术文件

专利文件0004

专利文献1：US4,065,278

发明内容

本发明要完成的课题

在如专利文献1中所公开的常规的天然气液化系统，希望所述压缩机的出口压力(或待被引入所述液化单元的进料气体的压力)是尽可能的高的，从而降低液化单元(尤其是，所述液化单元的主热交换器)上的负荷，并且最大化所述液化工艺的效率。

为了增加所述压缩机的所述出口压力时，需要相应大的动力。然而，在常规装置中，其中由冷却单元冷却的所述进料气体通过膨胀机膨胀，由膨胀机产生的动力是有限的，并且不足以将所述压缩机的所述出口压力提高到所需水平。

在常规装置中，由于需要使进料气体在膨胀机中被膨胀之前被冷却，所述冷却单元需要相对大的容量，而这增加了所述冷却单元的初始成本和运营成本。

在常规装置中，因为进料气体的冷却会导致产生冷凝物，有必要提供一种气液分离器，在将所述进料气体从所述冷却单元引入所述膨胀机之前，从进料气体中分离(除去)冷凝物。此外，由于在压缩机的出口端，所述进料气体温度高，则所述液化单元的中间入口点与制冷剂之间产生显著的温差，从而所述冷却单元需要相应大的容量。

鉴于现有技术的这些问题，本发明的一个主要目的在于提供一种天然气液化系统和方法，通过使用由所述进料气体的膨胀在膨胀机中所产生的动力来增加所述压缩机的出口端的压力，并最大限度地减少所述冷却单元所需的冷却容量。

完成所述课题的手段