[发明专利]利用变压吸附余压的半开式煤层气氮膨胀液化工艺

权利要求书

1、 一种利用变压吸附余压的半开式煤层气氮膨胀液化工艺，其特征在于，该液化工艺包括以下步骤：

1)首先将煤层气通过预净化系统(1)进行预净化，去除其中的水、酸性气体、重烃等杂质；

2)将预净化后的含氮煤层气在吸附器(2)中通过变压吸附过程分离出其中的大部分氮；

3)通过以上两步提浓后的浓缩煤层气经一级压缩机(3)和二级压缩机(5)压缩及第一冷却器(4)和第二冷却器(6)水冷为常温高压煤层气；

4)常温高压煤层气在换热器(7)中被冷却为低温煤层气，所需的冷量一部分由半开式氮膨胀循环提供，另一部分由气液分离器(9)中分离出的冷气体提供。上述的半开式氮膨胀循环，根据吸附余压的范围设置不同的流程：吸附余压低于3MPa时，将吸附分离出的带余压氮气与压缩到中间压力的循环氮气混合，并进一步压缩到3MPa，然后膨胀至低温为煤层气液化提供冷量；吸附余压高于3MPa时，将其先膨胀至3MPa，然后与两级压缩后的循环氮气混合，再共同膨胀至低温为煤层气液化提供冷量；

5)低温煤层气通过节流阀(8)节流，最终在气液分离器(9)中分离出液体产品，分离出的冷气体则回到换热器(7)重新利用其冷量后排出系统。

2、 根据权利要求1所述的一种利用变压吸附余压的半开式煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤1)中的预净化系统(1)是使用常规天然气液化流程中的预净化系统。

3、 根据权利要求1所述的一种利用变压吸附余压的半开式煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤2)中的吸附器(2)是使用分子筛或活性炭吸附器。

4、 根据权利要求1所述的一种利用变压吸附余压的半开式煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤3)中浓缩煤层气经一级压缩机(3)压缩后压力为0.6～0.8MPa，经二级压缩机(5)压缩后压力大于等于4.5MPa。

5、 根据权利要求1所述的一种利用变压吸附余压的半开式煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤4)中的吸附余压低于3MPa时的半开式氮膨胀循环过程中，吸附分离出的带余压氮气与经一级氮压缩机(10)压缩至0.8～1.0MPa并经第三冷却器(11)冷却至常温后的循环氮气混合，然后在二级氮压缩机(12)中被共同压缩至3MPa并在第四冷却器(13)中再次被冷却到常温，接着先在一级氮膨胀机(14)中膨胀，继而在换热器(7)中被预冷至-110℃，之后在二级氮膨胀机(15)中膨胀至0.15～0.20MPa，温度为-165℃，并最终为换热器(7)提供冷量，为维持半开式氮膨胀循环的物料平衡，与带余压氮气相同流量的一部分氮气需从系统中排出。

6、 根据权利要求1所述的一种利用变压吸附余压的半开式煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤4)中的吸附余压高于3MPa时的半开式氮膨胀循环过程中，吸附分离出的带余压氮气先在余压氮气膨胀机(16)中膨胀至3MPa，然后与分别经过一级氮压缩机(10)和二级氮压缩机(12)压缩至3MPa及第三冷却器(11)和第四冷却器(13)降温至常温的循环氮气混合，在一级氮膨胀机(14)中膨胀，继而在换热器(7)中被预冷至-110℃，之后在二级氮膨胀机(15)中膨胀至0.15～0.20MPa，温度为-165℃，并最终为换热器(7)提供冷量，为维持半开式氮膨胀循环的物料平衡，与带余压氮气相同流量的一部分低压氮气在提供冷量后需从系统中排出。

7、 据权利要求1所述的一种利用变压吸附余压的半开式煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤5)中的冷气体在换热器(7)中回收冷量，复温至-40℃排出。