[发明专利]一种生产液化天然气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产液化天然气的方法，具体涉及一种以天然气、煤层气或其它富甲烷气为原料生产液化天然气的方法。

背景技术

液化天然气(LNG)是指原料气(天然气、煤层气或其它富甲烷气)经过预处理、净化脱除杂质之后通过低温深冷方法液化形成的低温液体混合物，是一种清洁、高效的能源。天然气燃烧后二氧化硫和粉尘排放量减少近100％，产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50％和20％，污染为液化石油气的1/4，煤的1/800。天然气液化后，体积缩小约600倍，可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点，是一种非常清洁的能源。随着社会的发展、科技的进步以及人类对环境保护的意识增强，近年来，液化天然气作为清洁能源备受关注。

液化天然气技术在国内起步较晚，九十年代才由中国科学院理化技术研究所(原中国科学院低温技术中心)主持设计并制造了国内最早的两套小型LNG生产装置；进入21世纪以后，随着国内天然气需求的不断增长，LNG工厂的建设进入了蓬勃发展的阶段，但由于相关技术积累较薄弱以及受制于国内机械制造水平较低，我国的自主LNG生产技术远落后于国外先进水平，尤其是大型LNG厂站的建设，基本被国外公司垄断。

大型天然气液化装置基本上采用混合工质制冷技术，能耗低，可大大减少运行成本。混合工质制冷循环主要有以下几种：一是APCI公司的丙烷预冷加混合工质制冷循环，即PPMR循环，预冷过程是根据丙烷在不同蒸发压力下提供冷量，该循环在世界LNG厂站建设中应用实例很多，占有很重要的地位，然而该技术由于丙烷在不同压力下蒸发换热，提供冷量，使得整个系统较为繁琐，同时使得丙烷压缩机的结构也变得复杂，对压缩机的要求很高；一是BV公司发明的PRICO流程，是一种单级混合制冷流程，制冷剂只需单台压缩机压缩，单个节流阀节流制冷，设备少，操作简单，目前生产能力已达130万吨/年，然而该技术最大的缺点就是生产能力受制于单台压缩机的处理能力，尤其对于国产压缩机来说，采用该流程的话，处理量较小；还有一种是双混合冷剂液化流程，即DMR流程，如Axens公司、壳牌公司，DMR流程与PPMR流程相似，但用混合工质代替了丙烷制冷剂，在不同蒸发压力下提供冷量，预冷段混合冷剂的组分一般为乙烷、丙烷、丁烷。然而该流程与PPMR流程相似，换热过程繁琐，预冷段压缩机的结构复杂，要求较高，国产设备不易实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种以天然气、煤层气或其它富甲烷气为原料，生产液化天然气的工艺。该工艺的主要特点是能耗低，易操作，成本低。

为实现上述目的，本发明的基本思路是：净化后的原料气的压力约1.0～8.0MPa，使其进入液化冷箱装置，先进入第一换热器(也称为预冷器，该预冷器可采用切换式换热器)，然后进入重烃分离器，分离出的气态流体进入第二换热器继续冷却降温，变成液态，减压节流后进入LNG气液分离器(也可在LNG储罐内闪蒸替代LNG气液分离器)，液态流体过冷后出冷箱装置，送往LNG储罐，成为LNG产品(根据工艺需要，液态流体也可以不过冷，直接送往LNG储罐)。

若不选用LNG气液分离器，则从第二换热器出来的高压液态天然气直接送往LNG罐区，在进罐前减压节流后，送入LNG储罐。

从重烃分离器分出的液态流体以及从LNG气液分离器(或LNG储罐)分出的气态流体(BOG)，都要送回到换热器复热，回收冷量后再出液化冷箱装置。

上述第一换热器和第二换热器的冷量由混合工质制冷系统来提供，该混合工质制冷系统分为高温区混合制冷系统(也称预冷区制冷循环)和低温区混合制冷系统。

高温区混合制冷系统主要由混合工质压缩机、分离器、烃泵、换热器和节流阀组成。该制冷系统的混合工质组分由戊烷、丁烷(也可不用)、丙烷(或丙烯)、乙烯(或乙烷)组成。

低温区混合制冷系统主要由低温混合工质压缩机、换热器和节流阀组成。该制冷系统的混合工质组分由丙烷(或丙烯)、乙烯(或乙烷)、甲烷、氮气组成。

本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种生产液化天然气的工艺，该工艺包括如下步骤：

(1)将净化后的原料气通入第一换热器中，进行预冷；

(2)将经步骤(1)预冷后的原料气通入重烃分离器中，进行气液分离；

(3)将步骤(2)分离出的气态流体通入第二换热器中，进行液化，得到液态流体，减压、节流，即可获得所述液化天然气；