[发明专利]一种双级膨胀制冷富甲烷气液化的方法及装置

摘要

本发明公开了一种双级膨胀制冷富甲烷气液化的方法及装置，属于富甲烷气分离及液化领域，目的在于解决现有液化天然气的生产方法存在重烃分离困难，操作繁琐，设备投资较高，甲烷损失较大，能耗较高的问题。该方法包括富甲烷气液化、循环制冷步骤，富甲烷原料气与预热气混合后，经换热器冷却、节流降压、气液分离，分别得到液化富甲烷气、低温闪蒸气，液化富甲烷气作为产品收集，低温闪蒸气则进行开式循环制冷或闭式循环。本发明具有流程简单，能耗低，操作灵活，设备投资低，甲烷损失小，氮气分离效果良好，重烃易脱除等优点。

主权项

1.一种双级膨胀制冷富甲烷气液化的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）富甲烷气液化：所述步骤1的操作如下：富甲烷原料气与部分预热气混合后，经换热器冷却至‑10~‑90℃，再进入重烃分离器脱重烃，得到低温干气，低温干气再经换热器冷却后，经节流降压，再进行气液分离，分离后分别得到液化富甲烷气、低温闪蒸气，液化富甲烷气作为产品收集，低温闪蒸气经换热器换热后，进行增压，进入下一个循环；若富甲烷原料气无重烃，则富甲烷原料气与部分预热气混合后，直接经换热器冷却，再经节流降压后，进行气液分离，分离后分别得到液化富甲烷气、低温闪蒸气，液化富甲烷气作为产品收集，低温闪蒸气经换热器换热后，进行增压，进入下一个循环；（2）开式循环制冷：所述步骤2的操作如下：低温闪蒸气经换热器换热后，得到预热气，将预热气进行增压，增压后将其分为第一股物料、第二股物料和第三股物料，第一股物料与富甲烷原料气混合进入换热器，第二股物料进入第一膨胀机膨胀，膨胀后的物料进入换热器换热后与预热气混合返回增压，进入下一个循环；第三股物料依次进入换热器冷却、第二膨胀机膨胀，膨胀后的物料进入换热器换热，换热后与预热气混合返回增压，进入下一个循环；或低温闪蒸气经换热器换热后，得到预热气，再将预热气增压后与富甲烷原料气完全混合，然后分为第一股物料、第二股物料和第三股物料，第一股物料直接进换热器，第二股物料进入第一膨胀机膨胀，膨胀后的物料进入换热器换热后与预热气混合返回增压，进入下一个循环；第三股物料依次进入换热器冷却、第二膨胀机膨胀，膨胀后的物料进入换热器换热，换热后与预热气混合返回增压，进入下一个循环；提供另一种替换方法，包括如下步骤：（1）富甲烷气液化：所述步骤1的操作如下：富甲烷原料气与部分预热气混合后，经换热器冷却至‑10~‑90℃，再进入重烃分离器脱重烃，得到低温干气，低温干气再经换热器冷却后，经节流降压，再进行气液分离，分离后分别得到液化富甲烷气和低温闪蒸气，液化富甲烷气作为产品收集，低温闪蒸气经换热器换热后，进行增压，进入下一个循环；若富甲烷原料气无重烃，则富甲烷原料气与部分预热气混合后，直接经换热器冷却，再经节流降压后，进行气液分离，分离后分别得到液化富甲烷气、低温闪蒸气，液化富甲烷气作为产品收集，低温闪蒸气经换热器换热后，进行增压，进入下一个循环；（2）开式循环制冷：所述步骤2的操作如下：低温闪蒸气经换热器换热后，得到预热气，将预热气进行增压，增压后将其分为第一股物料和第二股物料，第一股物料与富甲烷原料气混合进入换热器，第二股物料依次经换热器预冷、第一膨胀机膨胀，膨胀后的物料经换热器换热后再进入第二膨胀机膨胀，第二膨胀机膨胀后的物料再经换热器换热后与预热气混合返回增压，进入下一个循环；或低温闪蒸气经换热器换热后，得到预热气，将增压后的预热气与富甲烷原料气完全混合，再分为第一股物料和第二股物料，第一股物料直接进换热器，第二股物料依次经换热器预冷、第一膨胀机膨胀，膨胀后的物料经换热器换热后再进入第二膨胀机膨胀，第二膨胀机膨胀后的物料再经换热器换热后与预热气混合返回增压，进入下一个循环；或第二股物料直接进入第一膨胀机膨胀，膨胀后的物料经换热器换热后再进入第二膨胀机膨胀，第二膨胀机膨胀后的物料再经换热器换热后与预热气混合返回增压，进入下一个循环；提供另一种替换方法，包括如下步骤：（1）富甲烷气液化：所述步骤1的操作如下：低温闪蒸气经换热器换热后，得到预热气，将预热气进行增压，并将富甲烷原料气与预热气混合，混合的物料经换热器冷却至‑10~‑90℃，再进入重烃分离器脱重烃，得到低温干气，低温干气再经换热器冷却后，经节流降压，再进行气液分离，分离后分别得到液化富甲烷气、低温闪蒸气，液化富甲烷气作为产品收集，低温闪蒸气经换热器换热后，进行增压，进入下一个循环；若富甲烷原料气无重烃，则富甲烷原料气与部分预热气混合后，直接经换热器冷却，再经节流降压后，进行气液分离，分离后分别得到液化富甲烷气、低温闪蒸气，液化富甲烷气作为产品收集，低温闪蒸气经换热器换热后，进行增压，进入下一个循环；（2）闭式循环制冷：所述步骤2的操作如下：冷却介质经增压后，分为冷却第一物料、冷却第二物料两股物料，冷却第一物料进入第一膨胀机中膨胀，经第一膨胀机膨胀后的物料经换热后返回增压，进入下一个循环；冷却第二物料依次经冷却器换热、第二膨胀机膨胀，经第二膨胀机膨胀后的物料经换热后返回增压，进入下一个循环；所述步骤1中，富甲烷原料气的压力为1MPaG~20MPaG、温度为‑30~60℃，或所述富甲烷原料气为LNG储罐的自蒸发气。