[发明专利]级联式制备液化天然气的方法

说明书

技术领域

本发明属于生产制备液化天然气的技术领域，具体涉及一种制备液化天然气的方法。

背景技术

液化天然气(LNG)的体积是气态时的1/600，储存效率高，运输灵活，在用作城市输配气系统扩容、调峰等方面，与地下储气库、储气柜等其他方式相比更具优势，并且具有建设投资小、建设周期短、见效快、受外部影响因素小等优点。此外，液化天然气还可作为优质的车用燃料，与汽车燃油相比，液化天然气具有辛烷值高、抗爆性好、燃烧完全、排气污染少、发动机寿命长、运行成本低等优点；与压缩天然气(CNG)相比，液化天然气则具有储存效率较高、续驶里程长、储瓶压力低、建站不受供气管网的限制等优点。

天然气的主要成分是甲烷，它与天然气中少量的丙烷、丁烷不同，不能在常温下加压变成液体，只能用低温、制冷的方法将其液化。现有的天然气的液化装置中，大型装置主要采用复叠式制冷的天然气液化装置和采用混合制冷机制冷的天然气液化装置，这两种装置的特点是产量大、能耗较低，但机组庞大、设备复杂，操作维修都不方便，中小型的天然气液化装置主要有利用天然气主管道和支管道的压差，采用膨胀机将天然气膨胀制冷的液化装置，这种装置结构简单，并由于利用了天然气本身的压力，所以几乎不需要消耗电能，但产液率较低，通常只有10％左右。

天然气的液化属于深度冷冻，靠一段制冷达不到液化的目的。传统液化天然气的方法是采用三段式降温来获得超低温，但是传统的液化天然气的方法的目的多是单纯为了得到液化天然气，没有能够充分利用多段制冷的过程获得有益副产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种在使天然气液化的过程中还可获得有益副产品的一种级联式制备液化天然气的方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种级联式制备液化天然气的方法，具有以下步骤：

①预处理；脱除原料气中的二氧化碳、硫化氢和水；

②一级降温处理；使预处理后的原料气经过第一制冷循环系统中的第一多级换热和分离装置，以对预处理后的原料气进行一级降温处理，使原料气降温至零下35～零下41℃，气压为3.8MPa至4.1MPa；

③二级降温处理；使经过步骤②处理后的原料气依次经过第二制冷循环系统中的第二多级换热和分离装置，以对经过步骤②处理后的原料气进行二级降温处理，使原料气降温至零下95～零下100℃，气压为3.8MPa至4.1MPa；

④三级降温处理；使经过步骤③处理后的原料气依次经过第三制冷循环系统中的第三多级换热和分离装置，以对经过步骤③处理的原料气进行三级降温处理，使原料气降温至零下155～零下161℃，气压为3.8MPa至4.1MPa；

⑤节流降压处理：使经过步骤④处理后的原料气膨胀，使原料气降温至零下162℃～163℃而成为含有液化天然气和气态天然气的混合物料，然后使物料经过气液分离塔，使得液态天然气和气态天然气分离，从而得到成品液化天然气。

进行预处理的目的主要是脱除二氧化碳、硫化氢和水，使原料气的露点达到零下70℃，以免当气态的原料气液化为液态的液化天然气时，过多的二氧化碳和水形成同化物而堵塞设备和管道。

上述步骤①中，在气压为3.5MPa至6MPa和温度为5℃至40℃的条件下对原料气进行脱除二氧化碳、硫化氢和水的预处理。

上述步骤①中进行脱除二氧化碳、硫化氢和水的预处理的优选方案是使原料气在气压为4MPa至5MPa和温度为10℃至25℃的条件下，依次通过装有用于脱除二氧化碳及硫化氢的乙醇胺溶液的第一吸收塔、装有乙二醇和铝胶的第二吸收塔和装有用于脱除水分的分子筛吸附剂的填料塔。

上述步骤②中，所述第一多级换热和分离装置包括依次串连的第一换热器、第一气液分离塔、第二换热器和第二气液分离塔；所述第一制冷循环系统中的制冷剂为丙烷、或丙烷和丁烷的混合物。

使预处理后的原料气经过第一换热器的温度为零下30℃～零下35℃，优选为零下32℃～零下34℃，将从第一气液分离塔中分离出的液态物料作为汽油或柴油；经过第二换热器的温度为零下40℃～零下41℃，优选为零下40℃，将从第二气液分离塔中分离出的液态物料作为第一制冷循环中的制冷剂。

上述步骤③中，所述第二多级换热和分离装置包括依次串连的第三换热器、第三气液分离塔、第四换热器、第四气液分离塔、第五换热器和第五气液分离塔；所述第二制冷循环系统中的制冷剂为乙烯。