專利名稱：一種天然氣等壓液化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然氣等壓液化裝置，具體屬深度冷凍技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然氣是一種優(yōu)質(zhì)潔凈的化石能源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的地位。天然氣的液化和儲(chǔ)存是其開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外已形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)，每年以平均8%的速度增長(zhǎng)，近年來(lái)在中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，增長(zhǎng)很快。液化天然氣技術(shù)已經(jīng)成為一門高科技技術(shù)，受到越來(lái)越多科學(xué)技術(shù)學(xué)科的重視。預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉，若以中國(guó)消耗天然氣5000*108m3/a，其中進(jìn)口 LNG1000*108m3/a計(jì)(相當(dāng)于日本目前的進(jìn)口量)，可用冷能折合電能為257*108kWh/a，相當(dāng)于一個(gè)600*104kW電站的年發(fā)電量。因此如何使LNG實(shí)現(xiàn)技術(shù)、管理機(jī)制、市場(chǎng)運(yùn)作等各方面的突破，力爭(zhēng)使大幅度降低LNG的能耗，在取得巨大的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)，推動(dòng)包括空分、煤富氧氣化在內(nèi)的大型冷能產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，以期為我國(guó)全面實(shí)現(xiàn)循環(huán)型經(jīng)濟(jì)和節(jié)約型經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)，值得深入思考。同時(shí)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和模式轉(zhuǎn)型決定了大規(guī)模利用LNG的絕對(duì)必要性，并提供了宏大的用戶市場(chǎng)。傳統(tǒng)天然氣的液化流程主要有以下三種:1、級(jí)聯(lián)式液化流程(也稱階式液化流程、復(fù)疊式液化流程或串聯(lián)蒸發(fā)冷凝液化流程)，主要應(yīng)用于基本負(fù)荷型天然氣液化裝置；2、混合制冷劑液化流程:即所謂的MRC液化流程，MRC是以Cl至C5的碳?xì)浠衔?，以及N2等五種以上的多組分混合制冷劑為工質(zhì)，進(jìn)行逐級(jí)冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨脹得到不同溫度水平的制冷量，以達(dá)到逐步冷卻和液化天然氣的目的。MRC既達(dá)到類似級(jí)聯(lián)式液化流程的目的，有克服了其系統(tǒng)復(fù)雜的缺點(diǎn)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，對(duì)于基本負(fù)荷型天然氣液化裝置，新建與擴(kuò)建的基本負(fù)荷型天然氣液化流程，幾乎毫無(wú)例外地采用丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程；3、帶膨脹機(jī)的液化流程:帶膨脹機(jī)液化流程，是指利用制冷劑再透平膨脹機(jī)中的克勞德循環(huán)，實(shí)現(xiàn)天然氣液化的流程。氣體在膨脹機(jī)中膨脹做功的同時(shí)，降低溫度并回收功。根據(jù)制冷劑的不同，可分為氮?dú)馀蛎浺夯鞒毯吞烊粴馀蛎浺夯鞒?。這類流程的優(yōu)點(diǎn)是:(I)流程簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易啟動(dòng)、易操作、維修方便；(2)用天然氣本身作工質(zhì)時(shí)，能省去專門生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)運(yùn)冷凍劑的費(fèi)用。缺點(diǎn)是:(I)送入裝置的氣流需全部深度干燥；(2)回流壓力低，換熱面積大、設(shè)備金屬投入量大；(3)受低壓用戶多少的限制；(4)液化率低，如再循環(huán)，則在增加循環(huán)壓縮機(jī)后，功耗大大增加。由于帶膨脹機(jī)的液化流程操作比較簡(jiǎn)單，投資適中，特別適用于液化能力較小的調(diào)峰型天然氣液化裝置。附

圖1是級(jí)聯(lián)式天然氣液化流程示意圖。附圖2是APCI丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程示意圖。附圖3是天然氣膨脹液化流程，圖3中:1-脫水劑，2-脫二氧化碳塔，3-水冷卻器，4-返回氣壓縮機(jī)，5、6、7_換熱器，8-過(guò)冷器，9-儲(chǔ)罐，10-膨脹機(jī)，11-壓縮機(jī)。
附圖4是氮?dú)馀蛎浺夯鞒?，圖4中:1-預(yù)處理裝置，2、4、5_換熱器，3-重?zé)N分離器，6-氮?dú)馓崴?-透平膨脹機(jī)，8氮-甲烷分離塔，9循環(huán)壓縮機(jī)。附圖5是帶丙烷預(yù)冷的天然氣膨脹液化流程示意圖，圖5中:1、3、5、6、7_換熱器，
2、4_丙烷換熱器，8-水冷卻器，9-壓縮機(jī)，10-制動(dòng)壓縮機(jī)，12、13、14-氣液分離器。上述傳統(tǒng)天然氣液化流程設(shè)計(jì)的主要理論基礎(chǔ)是熱力學(xué)，即采用同溫差的卡諾逆循環(huán)分析天然氣液化過(guò)程，循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是制冷系數(shù)，就是得到的收益和耗費(fèi)的代價(jià)之比值，并且以大氣環(huán)境溫度Ttl與溫度為Tc低溫?zé)嵩?如冷庫(kù))之間的一切制冷循環(huán)，以逆向卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最高:
權(quán)利要求
1.一種天然氣等壓液化裝置，該裝置包括天然氣預(yù)處理系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、液化系統(tǒng)、補(bǔ)冷系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和消防系統(tǒng)，其特征在于: 所述裝置的補(bǔ)冷系統(tǒng)，是指從制冷劑貯罐(19)出來(lái)的液態(tài)制冷劑(20)，經(jīng)低溫液體泵(21)、回冷器(18)形成的制冷劑氣液混合物(22)進(jìn)入上塔(9)，用于使下塔(8)中的原料天然氣液化，從上塔(9)出來(lái)的出塔低溫制冷劑(15)，經(jīng)冷交換器(6)、冷交換器(3)冷卻原料天然氣(I )，形成制冷工質(zhì)過(guò)熱蒸汽(16)，經(jīng)膨脹機(jī)(17)膨脹降壓降溫后，再經(jīng)回冷器(21)，返回制冷劑貯罐(19)，通過(guò)上塔(9)、冷交換器(6)、冷交換器(3)對(duì)天然氣液化系統(tǒng)補(bǔ)入所需的冷量，從而形成制冷劑的冷力循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有節(jié)流閥(23): 從制冷劑貯罐(19)出來(lái)的液態(tài)制冷劑(20)，經(jīng)低溫液體泵(21)、回冷器(18)形成的制冷劑氣液混合物(22)進(jìn)入上塔(9)，用于使下塔(8)的原料天然氣液化，從上塔(9)出來(lái)的出塔低溫制冷劑(15)，經(jīng)冷交換器(6)、冷交換器(3)冷卻原料天然氣(I )，形成制冷工質(zhì)過(guò)熱蒸汽(16)，經(jīng)膨脹機(jī)(17)膨脹降壓降溫后，再經(jīng)回冷器(21)、節(jié)流閥(23)，返回制冷劑貯罐(19)，通過(guò)上塔(9)、冷交換器(6)、冷交換器(3)對(duì)天然氣液化系統(tǒng)補(bǔ)入所需的冷量，從而形成制冷劑的冷力循環(huán)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的膨脹機(jī)(17)的制動(dòng)設(shè)備(24)采用風(fēng)機(jī)、電機(jī)、液壓泵或壓氣機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述的膨脹機(jī)(17)的制動(dòng)設(shè)備(24)采用風(fēng)機(jī)、電機(jī)、液壓泵或壓氣機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的液化系統(tǒng)包括下塔(8)、上塔(9)，采用一體式或分體式的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述的液化系統(tǒng)包括下塔(8)、上塔(9)，采用一體式或分體式的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于: 所述的液化系統(tǒng)包括下塔(8)、上塔(9)，采用一體式或分體式的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于: 所述的液化系統(tǒng)包括下塔(8)、上塔(9)，采用一體式或分體式的結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的裝置，其特征在于: 所述制冷劑在標(biāo)準(zhǔn)壓力下的沸點(diǎn)低于或等于甲烷，包括甲烷、氮?dú)?、氬氣、氦氣、氫氣中的一種氣體或多種氣體組成的混合氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的裝置，其特征在于: 本發(fā)明的裝置同樣適用于其他氣體的液化，采用的制冷劑在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)低于或等于相應(yīng)的待液化氣體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然氣等壓液化裝置，采用低溫端的類似的熱能動(dòng)力循環(huán)裝置的朗肯循環(huán)系統(tǒng)，采用低溫液體泵輸入功，通過(guò)制冷工質(zhì)對(duì)天然氣液化裝置進(jìn)行補(bǔ)冷，從而實(shí)現(xiàn)天然氣的等壓液化。本發(fā)明的天然氣液化裝置，相同制冷量的前提下，較傳統(tǒng)先進(jìn)機(jī)組節(jié)能30%以上，是對(duì)傳統(tǒng)天然氣液化技術(shù)的突破，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)保效益顯著。
文檔編號(hào)F25J1/02GK103148674SQ20131003010
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月27日
發(fā)明者王海波 申請(qǐng)人:南京瑞柯徠姆環(huán)?？萍加邢薰?br>