[发明专利]利用变压吸附余压预冷的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预冷的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(4)和二级压缩机(6)压缩及第一冷却器(5)和第二冷却器(7)水冷为常温高压煤层气；

4)常温高压煤层气在第一换热器(8)中预冷，预冷所需的冷量一部分由气液分离器(11)中分离出的冷气体提供，另一部分由吸附分离出的带余压氮气在余压氮气膨胀机(3)中膨胀后提供；

5)预冷后的煤层气在第二换热器(9)中被冷却为低温煤层气，该换热器中的冷量由一个氮膨胀循环及气液分离器(11)中分离出的冷气体提供；上述的氮膨胀循环过程为：一定量的氮气分别在一级氮压缩机(12)和二级氮压缩机(14)中压缩并被第三冷却器(13)和第四冷却器(15)冷却至接近常温后，先经一级氮膨胀机(16)膨胀至中间压力，然后在第二换热器(9)中被预冷，再经二级氮膨胀机(17)膨胀至低压，为第二换热器(9)提供冷量后回到一级氮压缩机(12)，完成循环；

6)低温煤层气通过节流阀(10)节流，最终在气液分离器(11)中分离出液体产品，分离出的冷气体则相继回到第二换热器(9)和第一换热器(8)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预冷的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预冷的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预冷的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(4)压缩后压力为0.6～0.8MPa，经二级压缩机(6)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预冷的煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤4)中带余压氮气膨胀至接近常压，冷量利用并复温至接近常温后排出系统。

6、 根据权利要求1所述的一种利用变压吸附余压预冷的煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤5)中的氮膨胀循环过程中，氮气经一级氮压缩机(12)压缩后压力为0.8～1.0MPa，经二级氮压缩机(14)压缩后压力为3MPa，在第二换热器(9)中预冷后温度为-110℃，经二级氮膨胀机(17)膨胀后压力为0.15～0.20MPa，温度为-165℃。

7、 据权利要求1所述的一种利用变压吸附余压预冷的煤层气氮膨胀液化工艺，其特征是，所述的步骤6)中的冷气体相继在第二换热器(9)和第一换热器(8)中回收冷量后，被复温至接近常温后排出系统。