[发明专利]氮气膨胀制冷液化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮气膨胀制冷液化工艺。

背景技术

调峰型天然气液化流程全年分3个阶段运行，即液化阶段、备用阶段和气化输送阶段。液化阶段周期一般在50～300天，将上游可获得的剩余天然气液化；备用阶段液化天然气储存在储罐中，无液化天然气增加和输出；气化输送阶段将储存的液化天然气气化，送入天然气管网。

与基本负荷型液化天然气装置相比，调峰型液化天然气装置的生产规模较小，其液化能力一般为高峰负荷量的1/10左右，但储存和气化的能力却很大，通常气化能力是液化能力的10倍。典型的调峰型液化天然气工厂的液化能力为10～20×104Nm³/d，制冷动力大约为1500～7000kW，储存容量为2～10×104m³。

调峰型天然气液化流程要求具有高效、灵活、简便、低成本的特点，其中以低成本最为重要。APCI、Pritchard、Linde、Gaz de France、CBI、BOC等公司竟相提供相关的天然气液化技术，争夺调峰型天然气液化装置这一市场。

液化天然气在城市用气调峰领域有着广阔的应用前景，但是我国的液化天然气技术起步较晚，与国外发达国家相比还有很大的差距。几十年来，国外已有大量调峰型装置建成投产，因此工厂设计、建设、储运、使用、管理等方面，都有成功的技术经验可供借鉴。

我国从上世纪九十年代起，在国家科技部门和有关研究院所的支持帮助下，先后有开封深冷仪器厂、北京焦化厂、四川绵阳燃气公司、吉林油田、长庆油田、上海燃气公司、中原油田等，对中小型液化天然气装置的研制进行了大胆的尝试，取得宝贵的实践经验。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种启动快、调节灵活、操作安全、流程简化、设备紧凑、造价低的氮气膨胀制冷液化工艺。

本发明的目的通过下述技术方案实现：氮气膨胀制冷液化工艺，包括以下步骤：

(a)首先，循环氮气经压缩机压缩到工作压力，然后进入换热器中预冷；

(b)然后，预冷后的氮气分为两路：一路主流气进膨胀机膨胀制冷，并输出机械功，带动增压透平；另一路支流继续在换热器中被冷却液化，然后在换热器中被过冷到与天然气相同的温度；

(c)最后，经节流膨胀后作为冷却气流返回，又与主流气汇合，再经换热器换热升温回到压缩机再循环。

所述循环氮气压力为2.0MPa。

所述步骤(a)中，循环氮气经压缩机压缩到工作压力，然后进入换热器中预冷至-122℃。

所述膨胀机膨胀后的温度为180K～170K。

综上所述，本发明的有益效果是：

(1)启动快，热态启动1～2小时即可获得满负荷运行；

(2)制冷剂采用单组分气体，为不同组分的原料气操作提供了灵活性；

(3)操作安全，放空不会引起火灾或爆炸危险；

(4)流程简化、设备紧凑、造价低。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：2-换热器；6-氮气提塔；7-膨胀机；8-N2-CH4分离塔：9-压缩机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例：

本发明包括以下步骤：

(a)首先，循环氮气经压缩机压缩到工作压力，然后进入换热器中预冷；

(b)然后，预冷后的氮气分为两路：一路主流气进膨胀机膨胀制冷，并输出机械功，带动增压透平；另一路支流继续在换热器中被冷却液化，然后在换热器中被过冷到与天然气相同的温度；

(c)最后，经节流膨胀后作为冷却气流返回，又与主流气汇合，再经换热器换热升温回到压缩机再循环。

所述循环氮气压力为2.0MPa。

所述步骤(a)中，循环氮气经压缩机压缩到工作压力，然后进入换热器中预冷至-122℃。

所述膨胀机膨胀后的温度为180K～170K。