[发明专利]一种利用管网压力能制取液化甲烷气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气液化技术领域，尤其涉及一种制取液化甲烷气的方法，更具体地涉及一种利用管网压力能制取高纯度的液化甲烷气的方法。

背景技术

随着我国天然气用户需求的不断增长，我国的天然气管道建设发展迅猛。天然气长输管线一般采用高压输送，我国的西气东输、陕京线、冀宁联络线的等主干全国性的输气管线的设计压力都达到了10MPa，西气东输二线的设计压力更是达到了12MPa，国外近代高水平长输管线设计压力一般在10MPa以上。

高压输气管网蕴藏着巨大的压力能，但下游的终端用户用气压力低，各城市的接收站以及调压站要根据下游用户的压力需求进行调压，保证其正常使用。但高压的天然气能释放巨大能量，这些能量没有有效利用，导致能量的浪费。

液化甲烷气(英文全称：Liquefied Methane Gas，英文缩写：LMG)，可以定义为甲烷含量高于98％，乙烷含量小于0.1％且丙烷含量低于0.02％的甲烷气的液体形态。在国内很少有关于LMG的介绍，但在国外发展较快。特别是，作为汽车燃料，LMG与高压的天然气相比，具有以下优点：①LMG的安全性更高，甲烷的燃点为680℃，比高压的天然气的燃点高，爆炸极限为5％-15％；而高压的天然气由于含有一定的乙烷及其以上组分，其爆炸极限范围较宽。②LMG的组分更纯，排放清洁环保，LMG比高压的天然气更加清洁环保。③经济效益好，LMG作为汽车燃料比高压的天然气可提高效率5％-10％，动力性能提升20％。④LMG具有辛烷值高，抗爆性能好，品质稳定，发动机寿命长等优点。

基于上述优点，需要制取液化甲烷气，作为高性能的汽车燃料，但是目前存在的利用系统压差生产液化天然气的装置，仅能制取液化天然气，而不能制取出液化甲烷气。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种利用管网压力能制取液化甲烷气的方法及系统，能充分利用高压天然气在调压过程中释放的能量得到高纯度的液化甲烷气。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用管网压力能制取液化甲烷气的方法，包括如下步骤：

步骤S1：分流：将高压天然气分为两股一股为高压冷媒，一股为制取液化天然气的高压原料气；

步骤S2：预冷：高压冷媒和高压原料气在第一换热器中被预冷；

步骤S3：高压冷媒的气液分离：将步骤S2中预冷后的高压冷媒在第二分离器中进行气液分离，得到高压气相冷媒和液相冷媒；

步骤S4：高压气相冷媒的膨胀制冷：将在步骤S3中获得的高压气相冷媒膨胀降压为低压气相冷媒；

步骤S5：高压原料气的深度冷却：将步骤S2预冷后的高压原料气通过第二换热器进行深度冷却；

步骤S6:高压原料气节流降压：将步骤S5深度冷却后的高压原料气通过第一节流阀进行节流降压，成为中压原料气；

步骤S7:中压原料气气液分离：将步骤S6中获得的中压原料气在第一分离器中进行气液分离，得到中压气相原料和液相原料；

步骤S8：中压气相原料膨胀制冷：将步骤S7中获得的中压气相原料膨胀降压为低压气相原料；

步骤S9:甲烷提纯：将步骤S7获得的液相原料通入脱甲烷塔，分离出甲烷气；

步骤S10：甲烷气冷却：将步骤S9中获得的甲烷气经过第三换热器降温；

步骤S11：甲烷节流降温：将步骤S10冷却后的甲烷气，通过第二节流阀降压降温，生成液化甲烷气；

步骤S12：提供冷量及混合：步骤S8获得的低压气相原料为第二换热器提供冷量，之后进入混合器与步骤S4获得的低压气相冷媒混合之后陆续通过第三换热器和第一换热器来提供冷量。

进一步的，前述步骤S1中，当所述高压天然气中的含酸量和含水量较高时，所述高压天然气进行分流前，先通过预处理装置。

进一步的，在步骤S4和步骤S8中可采用膨胀机进行膨胀降压。

进一步的，前述膨胀机的数量为多个时，所述膨胀机之间串联连接。

进一步的，在步骤S4和步骤S8中可采用气波制冷机进行膨胀降压。

进一步的，前述步骤S9中，所述脱甲烷塔还能提取出乙烷及其以上组分。

进一步的，前述步骤S12中的低压气相原料与所述低压气相冷媒的混合气通过所述第一换热器后的温度升高到大于0℃。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：