專利名稱：高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法
技術領域：
本發明^及一種天然氣液化方法，尤其涉及一種高f民溫氮氣雙膨脹天然 氣液化方法。
背景技術：
隨著社會的發展，石油儲存量在減少，溫室效應越來越明顯；人們對綠 色能源的要求也愈來愈強烈，于是天然氣得到了廣泛應用。但是天然氣開采 出來的均為氣態，幾乎不可熊運輸，這樣就大大地制約了它使用。天然氣的 液化比為5 9 1，如果把天然氣液化，體積縮小5 9 1倍，運輸就成為可能，
所以就出現了大量的天然氣液化裝置。天然氣的液化工藝主要有氮膨脹制冷 流程、氮一甲垸膨脹制冷流程、混合工質制冷流程等。這里主要介紹高低壓 氮氣雙膨脹天然氣液化流程。
其中氮膨脹制冷流程又根據用戶的產量及壓力不同分為氮氣單膨脹制 冷流程(主要用于產量小于30噸/天)，冷凍機加氮氣單膨脹制冷流程(主要 用于產量為30 100噸/天)，氮氣雙膨脹制流程(主要用于產量為100 600噸/ 天)冷。但是還沒有用于高低溫即雙溫區的液化流程，'這里主要介紹高低溫 氮氣雙膨脹天然氣液化流程，此流程為氮氣雙膨脹制流程^一種
發明內容
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本發明的目的是提供一種高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，解決了現 有技術中存在的問題。本發明所采用的技術方案是，高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，包括 如下步驟
a、 氮氣被壓縮到1.5 2. 5MPa，冷卻到3 0 4 5 °C;
b、 步驟a得到的氮氣一部分進入高溫增壓機的增壓端，得到的2.2 3. 6MPa高壓氮氣經第一后冷卻器冷卻到3 0 4 5°C，另一部分進入低溫 增壓機的增壓端，得到的2.2 3. 6MPa高壓氮氣經第二后冷卻器冷卻到3 0 4 5 。C;
c、 被步驟b冷卻后的所有高壓氮氣與1 . 0 MPa 1 0 Mpa原料天然氣進 入主換熱器被低溫膨脹機出口的0.6 1. OMPa低壓氮氣冷卻，高壓氮氣被 冷卻到一70 -3(TC后抽出一股，送入高溫膨脹機膨脹制冷后返回主換熱器 一100 -8(TC溫度位置上，另一股繼續冷卻到一110 -7(TC后送入低溫膨脹 機膨脹制冷后得到0.6 1. OMPa低壓氮氣，0.6 1. OMPa低壓氮氣返回主 換熱器復熱，復熱到一100 -8(TC與高溫膨脹機膨脹制冷后的氮氣匯合后繼 續被復熱出主換熱器，同時l. 0MPa 1 0 Mpa原料天然氣被低壓氮氣繼續 冷卻、液化、過冷后出主換熱器；
d、出主換熱器的原料天然氣經節流閥節流，分離灌分離后，得到液態天 然氣送入貯槽，氣體返回主換熱器回收冷量。
由于本發明提供的方法采用高溫增壓機和低溫增壓機增壓，高溫膨脹機 和低溫膨脹機膨脹制冷，所以可適用于高低溫區。且液化率高，可達100%。
圖l是本發明的原理示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。 本發明提供一種高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，包括如下步驟
a、 氮氣經循環壓縮機壓縮到1.5 2. 5MPa，再經循環水冷卻到3 0 4 5 。C;
b、 步驟a得到的氮氣一部分進入高溫增壓機1的增壓端，得到的2. 2 3. 6MPa高壓氮氣經第一后冷卻器3冷卻到3 0 4 5°C，另一部分進入低 溫增壓機2的增壓端，得到的2. 2 3. 6MPa高壓氮氣經第二后冷卻器4冷 卻到3 0 4 5 °C;
c、 被步驟b冷卻后的所有高壓氮氣與1 . 0 MPa 1 0 Mpa原料天然氣進 入主換熱器9被低溫膨脹機6出口的0. 6 1. OMPa低壓氮氣冷卻，高壓氮 氣被冷卻到一70 -3(TC后抽出一股,送入高溫膨脹機5，在膨脹比為2 3 ， 高壓3. OMPa、高溫一5 (TC下膨脹后，返回主換熱器一100 -80。C溫度位 置上，另一股繼續冷卻到一110 -70'C后送入低溫膨脹機6，在膨脹比為2 3 、高壓3. OMPa、低溫—9 0 。C下膨脹制冷后得到0. 6 1. OMPa低壓氮氣， 0.6 1. OMPa低壓氮氣返回主換熱器復熱，復熱到一100 -8(TC與高溫膨脹 機5膨脹制冷后的氮氣匯合后繼續被復熱出主換熱器9，同時l. 0MPa 1 0Mpa原料天然氣被0.6 1. OMPa低壓氮氣繼續冷卻、液化、過冷后出主換 熱器；
d、 出主換熱器的1 . 0 MPa 1 0 Mpa原料天然氣經節流閥7節流，分離 灌8分離后，得到壓力為O. 6MPa 1.0Mpa的液態天然氣并送厶fc槽，氣體 返回主換熱器回收冷量。
實施例1a、 氮氣經循環壓縮機壓縮到1. 5MPa，再經循環水冷卻到3 0°C;
b、 步驟a得到的氮氣一部分進入高溫增壓機1的增壓端，得到的2. 2MPa 高壓氮氣經第一后冷卻器3冷卻到3 (TC，另一部分進入低溫增壓機2的增 壓端得到2. 2MPa高壓氮氣，經第二后冷卻器4冷卻到3 0 °C;
c、 被步驟b冷卻后的所有高壓氮氣與1 . 0 MPa原料天然氣進入主換熱 器9被低溫膨脹機6出口的0. 6MPa低壓氮氣冷卻，高壓氮氣被冷卻到-30'C 后抽出一股，送入高溫膨脹機5，在膨脹比為2，高壓3. 0MPa、高溫一 5 0 。C下膨脹后，返回主換熱器-8(TC溫度位置上，另一股繼續冷卻^-70。C后 送入低溫膨脹機6，在膨脹比為2 、高壓3. OMPa、低溫一 9 0 。C下膨脹制 冷后得到0.6MPa低壓氮氣，0.6MPa低壓氮氣返回主換熱器復熱，復熱到 -8(TC與高溫膨脹機5膨脹制冷后的氮氣匯合后繼續被復熱出主換熱器9，同 時原料天然氣被0.6MPa低壓氮氣繼續冷卻、液化、過冷后出主換熱器；
d、 出主換熱器的原料天然氣經節流閥7節流，分離灌8分離后，得到 壓力為O. 6Mpa的液態天然氣并送入貯槽，氣體返回主換熱器回收冷量。
實施例2
a、 氮氣經循環壓縮機壓縮到2. 5MPa，再經循環水冷卻到4 5°C;
b、 步驟a得到的氮氣一部分進入高溫增壓機1的增壓端，得到的3. 6MPa 高壓氮氣經第一后冷卻器3.冷卻到4 5 aC,另一部分進入低溫增壓機2的增 壓端，得到的3. 6MPa高壓氮氣經第二后冷卻器4冷卻到4 5 °C;
c、 被步驟b冷卻后的所有高壓氮氣與1 0 Mpa原料天然氣進入主換熱器 9被低溫膨脹機6出口的1. OMPa低壓氮氣冷卻，高壓氮氣被冷卻到一7CTC 后抽出一股，送入高溫膨脹機5在膨脹比為3、高壓3. 0MPa、高溫一5 0t:下膨脹后，返回主換熱器一io(rc溫度位置上，另一股繼續冷卻到一iio。c
后送入低溫膨脹機6，在膨脹比為3 、高壓3. OMPa、低溫_ 9 0 'C下膨脹 制冷后，返回主換熱器復熱，復熱到一10(TC與高溫膨脹機5膨脹制冷后的 氮氣匯合后繼續被復熱出主換熱器9，同時l OMpa原料天然氣被1. OMPa 低壓氮氣繼續冷卻、液化、過冷后出主換熱器；
d、出主換熱器的原料天然氣經節流閥7節流，分離灌8分離后，得到 壓力為l.OMpa的液態天然氣并送入貯槽，氣體返回主換熱器回收冷量。
實施例3
a、 氮氣經循環壓縮機壓縮到2MPa，再經循環水冷卻到4 0°C;
b、 步驟a得到的氮氣一部分進入高溫增壓機1的增壓端，得到的3. 0 MPa 高壓氮氣經第一后冷卻器3冷卻到4 (TC，另一部分進入低溫增壓機2的增 壓端，得到的3. 0 MPa高壓氮氣經第二后冷卻器4冷卻到4 0°C;
c、 被步驟b冷卻后的所有高壓氮氣與1 . 6Mpa原料天然氣進入主換熱器 9被低溫膨脹機6出口的0. 7MPa低壓氮氣冷卻，高壓氮氣被冷卻到-40'C后 抽出一股，送入高溫膨脹機5在膨脹比為3 、高壓3. OMPa、高溫—5 0 °C 下膨脹制冷后，返回主換熱器-9(TC溫度位置上，另一股繼續冷卻到-8(TC后 送入低溫膨脹機，在膨脹比為3 、高壓3. 0MPa、低溫一 9 0 。C下膨脹制冷 后，返回主換熱器復熱，復熱到-9(TC與高溫膨脹機5膨脹制冷后的氮氣匯 合后繼續被復熱出主換熱器9，同時1 . 6Mpa原料天然氣被0. 7MPa低壓氮氣 繼續冷卻、液化、過冷后出主換熱器； '
d、 出主換熱器的原料天然氣經節流闊7節流，分離灌8分離后，得到 壓力為0. 7Mpa的液態天然氣并送入貯槽，氣體返回主換熱器回收冷量。實施例4
a、 氮氣經循環壓縮機壓縮到2. 2MPa，再經循環水冷卻到35°C;
b、 步驟a得到的氮氣一部分進入高溫增壓機1的增壓端，得到的2. 8MPa 高壓氮氣經第一后冷卻器3冷卻到3 5°C，另一部分進入低溫增壓機2的增 壓端，得到的2. 8MPa高壓氮氣經第二后冷卻器4冷卻到3 5'C;
c、 被步驟b冷卻后的所有高壓氮氣與5Mpa原料天然氣進入主換熱器9 被低溫膨脹機6出口的0. 8MPa低壓氮氣冷卻，高壓氮氣被冷卻到-6(TC后抽 出一股，送入高溫膨脹機5在膨脹比為2 、高壓3. 0MPa、高溫_ 5 (TC下 膨脹制冷后，返回主換熱器-9(TC溫度位置上，另一股繼續冷卻到-90。C后送 入低溫膨脹機，在膨脹比為2、高壓3. OMPa、低溫一9 (TC下膨脹制冷后， 返回主換熱器復熱，復熱到-9(TC與高溫膨脹機5膨脹制冷后的氮氣匯合后 繼續被復熱出主換熱器9，同時5Mpa原料天然氣被0. 8MPa低壓氮氣繼續冷 卻、液化、過冷后出主換熱器；
d、 出主換熱器的原料天然氣經節流閥7節流，分離灌8分離后，得到 壓力為0. 9Mpa的液態天然氣并送入貯槽，氣體返回主換熱器回收冷量。
權利要求
1、高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，其特征在于包括如下步驟a、氮氣被壓縮到1.5～2.5MPa，冷卻到30～45℃；b、步驟a得到的氮氣一部分進入高溫增壓機(1)的增壓端，得到的2.2～3.6MPa高壓氮氣經第一后冷卻器(3)冷卻到30～45℃，另一部分進入低溫增壓機(2)的增壓端，得到的2.2～3.6MPa高壓氮氣經第二后冷卻器(4)冷卻到30～45℃；c、被步驟b冷卻后的所有高壓氮氣與原料天然氣進入主換熱器(9)被低溫膨脹機(6)出口的0.6～1.0MPa低壓氮氣冷卻，高壓氮氣被冷卻到-70～-30℃后抽出一股，送入高溫膨脹機(5)膨脹制冷后返回主換熱器-100～-80℃溫度位置上，另一股繼續冷卻到-110～-70℃后送入低溫膨脹機(6)膨脹制冷后得到0.6～1.0MPa低壓氮氣，0.6～1.0MPa低壓氮氣返回主換熱器復熱，復熱到-100～-80℃與高溫膨脹機(5)膨脹制冷后的氮氣匯合后繼續被復熱出主換熱器(9)，同時原料天然氣被0.6～1.0MPa低壓氮氣繼續冷卻、液化、過冷后出主換熱器；d、出主換熱器的原料天然氣經節流閥(7)節流，分離灌(8)分離后，得到液態天然氣送入貯槽，氣體返回主換熱器回收冷量。
2、 根據權利要求1所述的高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，其特征 在于，所述高溫膨脹機(5)在高壓3. OMPa高溫一 5 0 。C下膨脹，膨脹比 為2 3 ，低溫膨脹機(6) M壓3. OMPa低溫一 9 0 X:下膨脹，膨脹比 為2 3。
3、 根據權利要求1所述的高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，其特征在于，原料天然氣的壓力為1 . 0MPa 1 0Mpa。
4、 根據權利要求3所述的高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，其特征 在于，原料天然氣的壓力為l。 6MPa 5他a。
5、 根據權利要求1所述的高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，其特征 在于，液態天然氣壓力為O. 6MPa 1.0Mpa。
全文摘要
本發明公開了一種高低溫氮氣雙膨脹天然氣液化方法，氮氣經增壓、冷卻得到2.2～3.6MPa高壓氮氣，高壓氮氣與原料天然氣進入主換熱器，被低溫膨脹機出口的低壓氮氣冷卻到-70～-30℃后抽出一股，送入高溫膨脹機膨脹制冷后返回主換熱器-100～-80℃溫度位置上，另一股繼續冷卻到-110～-70℃后送入低溫膨脹機膨脹制冷后返回主換熱器復熱，復熱到-100～-80℃與高溫膨脹機膨脹制冷后的氮氣匯合后繼續被復熱出主換熱器，同時原料天然氣被低壓氮氣繼續冷卻、液化、過冷后出主換熱器；出主換熱器的原料天然氣經節流，分離后，得到液態天然氣。適用于高低溫區，且液化率高，可達100％。
文檔編號F25J1/02GK101614464SQ20081006352
公開日2009年12月30日 申請日期2008年6月23日 優先權日2008年6月23日
發明者任智軍, 余發軍, 馮金列, 向云華, 李豐明, 洪艷紅, 田曙光, 葛水福, 葛浩俊, 葛浩華, 蔣吉林, 許立國, 阮家林, 龍 陳, 陳海大, 榮 黃, 黃孝文 申請人:杭州福斯達實業集團有限公司