[发明专利]带有氨吸收式制冷机预冷的富甲烷气液化装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种富甲烷气液化装置及工艺，特别涉及一种带有余热型氨吸收式制冷机预冷的富甲烷气液化装置及工艺。

背景技术

天然气是一种清洁能源，液化后体积减小约600倍。液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）能够降低贮存和运输成本，并提高单位体积热值，适合于作为车用燃料。以天然气、井口气、油田伴生气、垃圾填埋气和沼气等富甲烷气体为原料均能生产LNG，通常采用处理量50000方/天以内的小型天然气液化装置来回收上述富甲烷气体资源。

目前适合于小型LNG生产装置的工艺主要有三种：1）单级混合冷剂液化流程；2）带膨胀机的液化流程；3）高压预冷引射器节流液化流程。其中：单级混合冷剂液化流程在具备较低能耗的同时，降低了设备复杂程度，已成为小型LNG生产装置广泛采用的液化流程。带膨胀机的液化流程尽管能耗较高，但具有设备简单、启动快等优点，在调峰型LNG生产装置中获得广泛应用。高压预冷引射器节流液化流程设备简单，运行可靠，启动迅速，但能耗较高，应用较少。

为了进一步降低液化能耗，预冷技术被普遍应用到混合冷剂或带膨胀机的液化流程中，预冷机组主要有丙烷、氟利昂等蒸汽压缩式制冷装置，也出现了溴化锂吸收式制冷装置，如中国申请公布号CN 101805649 A。

丙烷和氟利昂蒸汽压缩式制冷需要额外消耗电能、燃气或蒸汽，无法利用低品位余热资源。通常采用的R22等氟利昂制冷剂由于具有破坏臭氧层作用而逐渐被禁用。溴化锂吸收式制冷机可由燃气或蒸汽驱动，也可由中温烟气或热水等余热进行驱动，仅消耗少量的电能，但由于以水为制冷剂，只能制取0℃以上的冷媒，因此预冷温度较高，液化能耗降低有限。另外溴化锂机组需采用水冷方式以防止溴化锂结晶，需配备冷却水循环系统，不适用于缺水地区。

目前小型LNG生产装置中的低温主换热器均采用板翅式换热器，存在以下缺点：

1）耐热冲击能力差，换热器任一截面的各换热通道间温差不能太高，否则热应力将导致换热器损坏，因此对操作和运行要求较高，尤其是装置启动、停车、非正常停机期间，容易由于操作不当而引起换热器损坏。

2）板翅式换热器由于采用铝合金材料，易被原料气中的汞腐蚀而导致失效，因此原料气在进入换热器前需增加脱汞装置。

3）较难实现气液两相流体在通道中的均匀分布，影响换热效率。

在缺电地区应用液化装置时多采用燃气发电机组，但发电机组的排烟余热大多直接排放，有时用于吸附剂的再生，未见用于制冷，利用率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种带有氨吸收式制冷机预冷的富甲烷气液化装置及工艺，本发明的富甲烷气液化装置及工艺充分利用燃气发电机组排烟余热，降低液化能耗，提高液化装置的可靠性，且适用于缺水地区。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种带有氨吸收式制冷机预冷的富甲烷气液化装置，所述富甲烷气液化装置包括单级混合冷剂液化制冷循环装置、预冷循环装置和余热回收装置， 所述预冷循环装置包括氨吸收式制冷机、冷媒缓冲罐、冷媒循环泵、预冷器，所述氨吸收式制冷机的蒸发器上冷媒输入口和输出口、冷媒缓冲罐、冷媒循环泵、预冷器的冷媒输入口和输出口依次管道连接组成回路；所述余热回收装置包括燃气发电机组，在所述燃气发电机组与氨吸收式制冷机的发生器通过管道连通，且该管道上设有制热烟气阀门，在该制热烟气阀门和该燃气发电机组之间又设有控制烟气排放至大气的直排烟气阀门。

作为优选方案，所述单级混合冷剂液化制冷循环装置包括低温主换热器，所述低温主换热器采用缠绕管式换热器。

作为优选方案，所述低温主换热器内的换热管束由不锈钢、铜或铝合金材料制成。

作为优选方案，所述氨吸收式制冷机上设有补燃装置。

本发明提供的第二种技术方案：一种带有氨吸收式制冷机预冷的富甲烷气液化工艺，所述工艺包括以下步骤：

a. 待液化的净化处理后的富甲烷气体经预冷器的冷却后，进入低温主换热器，降温液化并过冷后，经LNG节流阀输出产品液化天然气；

b. 混合冷剂经冷剂压缩机增压后，进入冷却器降温并部分冷凝，再经预冷器预冷后进入低温主换热器，冷却后进入冷剂节流阀降压降温，返回低温主换热器的壳程蒸发以提供液化冷量，蒸发后的气体进入气液分离器，气相混合冷剂返回冷剂压缩机的吸入端，完成制冷循环；