[发明专利]小型撬装式氮膨胀天然气液化系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于化工与低温工程技术领域，具体涉及一种小型撬装式氮膨胀天然气液化系统及其方法。

背景技术

天然气与石油、煤炭作为世界上主要的化石能源，在一次能源中占有很大的比率。天然气作为一种优质清洁能源，越来越多的国家开始重视天然气资源的开发和利用。

随着我国能源结构的不断优化和天然气消费需求的不断增长，加之我国绝大多数天然气田储量都不大的现状，我国天然气供需缺口在不断加大。据预测，到2020年我国天然气的供应缺口将达1000×10⁸m³。

另一方面，我国存在大量产储量较小的边际气田、伴生气田、煤层气田，单井储量较小，距离供气管网较远，采用管输方法由于经济上不合理而没有得到有效开发利用，长期以来被点火炬放空。小型撬装式天然气液化装置可以有效利用这些天然气资源，通过技术拓展，小型撬装式天然气液化装置同样适合于生物燃气(包括城市垃圾填埋气)提纯与液化、海上含油田伴生气、部分焦炉煤气液化、煤层天然气(瓦斯)、页岩气开发利用等，市场前景十分广阔。

现有的天然气液化工艺主要是针对基本负荷型天然气液化工厂而设计的，我国还比较缺乏针对小型撬装式天然气液化装置而单独设计的液化流程。目前，小型的天然气液化流程普遍采用带膨胀机的制冷循环。已有技术中，专利号(公开号)CN1908558A，名称为“利用空分制冷系统的小型天然气液化装置”的发明专利，利用空分装置制冷系统生产的氮气作为天然气液化装置的制冷剂，优点是不需要额外购置氮气，缺点是装置复杂，不利用设备小型化，撬装化。专利号(公开号)CN10243570A，名称为“氮气膨胀制冷液化工艺”，公开了一种氮气膨胀制冷液化工艺，但是该液化工艺主要是针对调峰型液化天然气装置设计的，与小型撬装式天然气液化流程有所区别。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种小型撬装式氮膨胀天然气液化系统及其方法。该小型撬装式氮膨胀天然气液化工艺流程简单，启动快操作与维护方便，便于设备成撬。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

本发明涉及一种小型撬装式氮膨胀天然气液化系统，所述系统包括天然气液化模块和氮气膨胀制冷循环模块，所述天然气液化模块包括依次相连的天然气增压撬块、天然气脱酸撬块、天然气脱水撬块、液化冷箱撬块和天然气存储撬块，所述氮气膨胀制冷循环模块包括相连的氮气压缩撬块和氮气膨胀增压撬块；所述液化冷箱撬块包括依次相连的第一级换热器7、重烃分离器8、第二级换热器9、节流阀10、液化天然气分离器11，所述氮气膨胀增压撬块包括依次相连的氮气第一级增压机16、氮气第三级冷却器17、氮气第二级增压机18、氮气第四级冷却器19和依次相连的氮气第一级膨胀机20、氮气第二级膨胀机21，所述第一级换热器7还分别与氮气第四级冷却器19、氮气第一级膨胀机20相连，所述氮气第二级膨胀机21另一端与第二级换热器9、第一级换热器7、氮气压缩撬块依次相连。

优选地，所述液化天然气分离器11的液相出口与天然气存储撬块相连，所述液化天然气分离器11的气相出口与第二级换热器9、第一级换热器7依次相连。

优选地，所述氮气第一级增压机16、氮气第二级增压机18分别由氮气第一级膨胀机20、氮气第二级膨胀机21驱动。

优选地，天然气原料压力高于2.8Mpa时，不启用所述天然气液化模块中的天然气增压撬块。

优选地，所述天然气增压撬块包括依次相连的天然气第一级压缩机1、天然气第一级冷却器2、天然气第二级压缩机3、天然气第二级水冷器4。

优选地，所述氮气压缩撬块包括依次相连的氮气第一级压缩机12，氮气第一级冷却器13，氮气第二级压缩机14，氮气第二级冷却器15。

优选地，所述天然气脱酸撬块包括脱酸塔5，所述天然气脱水撬块包括脱水塔6，所述天然气存储撬块包括液化天然气储罐22。

优选地，所述系统还包括用于脱酸塔5、脱水塔6再生循环的导热油炉撬块。

优选地，所述系统还包括发电机撬块、液氮应急供应单元、仪控单元、仪表风、PSA制氮单元中的一种或几种。当气源地没有供电系统时，由所述发电机撬块为液化流程提供电能；液氮应急供应单元是作为应急使用的。

本发明还涉及一种应用前述的小型撬装式氮膨胀天然气液化系统液化天然气的方法，包括如下步骤：

A、原料天然气经所述天然气增压撬块增压、冷却后依次进入所述天然气脱酸撬块、天然气脱水撬块脱除杂质；