從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的裝置及方法。裝置包括混合冷劑壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、液化冷箱系統(tǒng)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)；方法包括混合冷劑循環(huán)過(guò)程、富甲烷氣液化及分離過(guò)程、氮?dú)饫鋭┭h(huán)過(guò)程。本發(fā)明精餾塔產(chǎn)生的低溫富氫氣體、富氮?dú)怏w和冷凝器外部液氮蒸發(fā)的低溫氮?dú)庥糜谶^(guò)冷進(jìn)冷凝蒸發(fā)器前的液氮，不同于傳統(tǒng)的過(guò)冷液化天然氣，整個(gè)換熱器過(guò)程的冷流體和熱流體的換熱曲線更匹配，且換熱器冷端溫差更小，因此換熱效率更高、能耗更低。
【專利說(shuō)明】從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]制取富甲烷氣較為常見(jiàn)的是焦?fàn)t煤氣通過(guò)甲烷化反應(yīng)來(lái)提高熱值，使絕大部分一氧化碳、二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，所得的合成氣再經(jīng)水洗滌脫油洗萘、脫硫后的凈化后得到的甲烷體積分?jǐn)?shù)為40?50%以上，另富含氫氣和氮?dú)?。富甲烷氣再?jīng)低溫液化、低溫精餾制備出LNG和富氫產(chǎn)品。富甲烷化的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)凈化、液化分離制備出液化天然氣不僅可緩解國(guó)內(nèi)天然氣短缺的問(wèn)題，而且可以促進(jìn)焦化與能源行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，發(fā)展焦?fàn)t煤氣制LNG項(xiàng)目可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益與社會(huì)效益，對(duì)焦?fàn)t煤氣回收利用產(chǎn)業(yè)具有重要意義。
[0003]富甲烷氣與常規(guī)天然氣組成有較大的區(qū)別，氮?dú)狻錃夂肯鄬?duì)較高，因此液化和分離工藝更復(fù)雜、單位產(chǎn)品能耗更高。
[0004]傳統(tǒng)的混合制冷聯(lián)合液氮制冷從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的工藝，精餾塔產(chǎn)生的低溫富氫氣、富氮?dú)夂屠淠鳟a(chǎn)生的低溫氮?dú)庖詢煞N方式提供冷量:一種是返回主換熱器為所有熱流股提供冷量，一種是用于過(guò)冷精餾塔底餾出的液化天然氣。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01210065876.5、名稱為從富甲烷氣中脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的工藝和裝置的中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枮?01110291609.5、名稱為從富甲烷氣中脫氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸疾⑸a(chǎn)液化天然氣的工藝的中國(guó)專利，這些現(xiàn)有技術(shù)在制冷效果、富甲烷氣液化及分離效果等方面仍存在不足，單位能耗較高，而且對(duì)富氫氣體制取不足，易造成浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種設(shè)計(jì)合理、節(jié)能、成本低的從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的裝置及方法。
[0007]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的裝置，包括混合冷劑壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、液化冷箱系統(tǒng)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)；所述的混合冷劑壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)包括混合冷劑壓縮機(jī)、一號(hào)中間冷卻器、一號(hào)末級(jí)冷卻器、中間氣液分離罐；混合冷劑壓縮機(jī)具有壓縮一段和壓縮二段；所述的預(yù)冷系統(tǒng)包括預(yù)冷換熱器、冷劑氣液分離器；所述的液化冷箱系統(tǒng)包括冷卻換熱器、液化換熱器、液氮過(guò)冷換熱器、脫氮精餾塔、脫氫精餾塔；脫氫精餾塔的塔頂設(shè)有一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器和一號(hào)塔頂氣液分離器；脫氮精餾塔的塔底設(shè)有塔底再沸器，塔頂設(shè)有二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器和二號(hào)塔頂氣液分離器；所述的氮?dú)鈮嚎s機(jī)制冷系統(tǒng)包括氮?dú)鈮嚎s機(jī)、二號(hào)中間冷卻器、二號(hào)末級(jí)冷卻器；
混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮一段、一號(hào)中間冷卻器、中間氣液分離罐、混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮二段、一號(hào)末級(jí)冷卻器、預(yù)冷換熱器的熱流體段、冷劑氣液分離器的混合料進(jìn)口依次接通；冷劑氣液分離器的氣體出口、冷卻換熱器的熱流體段、液化換熱器的熱流體段、塔底再沸器、液化換熱器的熱流體段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段依次接通；冷劑氣液分離器的液體出口、冷卻換熱器的熱流體段、冷卻換熱器的冷流體段依次接通；冷卻換熱器的冷流體段與混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮一段接通；這部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成了混合冷劑的循環(huán)線路；
預(yù)冷換熱器的熱流體段、冷卻換熱器的熱流體段、液化換熱器的熱流體段、脫氫精餾塔進(jìn)料口依次接通；脫氫精餾塔的塔頂氣體出口、一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的冷凝段、一號(hào)塔頂氣液分離器進(jìn)料口依次接通；一號(hào)塔頂氣液分離器的液體出口與脫氫精餾塔的回流液入口接通，一號(hào)塔頂氣液分離器的氣體出口、液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段、預(yù)冷換熱器的冷流體段依次接通；脫氫精餾塔的塔底液體出口與脫氮精餾塔的進(jìn)料口接通；脫氮精餾塔的塔頂氣體出口、二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的冷凝段、二號(hào)塔頂氣液分離器的進(jìn)料口依次接通；二號(hào)塔頂氣液分離器的液體出口與脫氮精餾塔的回流液入口接通，二號(hào)塔頂氣液分離器的氣體出口、液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段、預(yù)冷換熱器的冷流體段依次接通；脫氮精餾塔的塔底液體出口與液化換熱器的熱流體段接通；這部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成了富甲烷氣液化及分離線路；
氮?dú)鈮嚎s機(jī)的壓縮一段、二號(hào)中間冷卻器、氮?dú)鈮嚎s機(jī)的壓縮二段、二號(hào)末級(jí)冷卻器、預(yù)冷換熱器的熱流體段、冷卻換熱器的熱流體段、液化換熱器的熱流體段、液氮過(guò)冷換熱器過(guò)冷段依次接通；液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段分別與二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)段、一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)段接通；二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)段、液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段、氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮一段依次接通；一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)段、液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮一段依次接通；這部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成了氮?dú)饫鋭┭h(huán)線路。
[0008]本發(fā)明所述的預(yù)冷換熱器、冷卻換熱器、液化換熱器均為板翅式換熱器。
[0009]一種采用上述裝置從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的方法，包括混合冷劑循環(huán)過(guò)程、富甲烷氣液化及分離過(guò)程、氮?dú)饫鋭┭h(huán)過(guò)程；
混合冷劑循環(huán)過(guò)程:混合工質(zhì)進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)入口，經(jīng)壓縮一段壓縮至0.8?1.3MPa后進(jìn)入一號(hào)中間冷卻器冷卻至30?50°C，再進(jìn)入中間氣液分離罐進(jìn)行氣液分離；中間氣液分離罐分離出的氣體繼續(xù)進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮二段入口，經(jīng)二段壓縮至2.0?4.0MPa后再進(jìn)入一號(hào)末級(jí)冷卻器3冷卻至30?50°C，再進(jìn)入預(yù)冷換熱器參與換熱，被冷卻至5?12°C ;預(yù)冷后的混合工質(zhì)進(jìn)入冷劑氣液分離器內(nèi)進(jìn)行氣液分離，冷劑氣液分離器分離出的氣體進(jìn)入冷卻換熱器參與換熱，被預(yù)冷至-60?-90°C后進(jìn)入液化換熱器，被冷卻至-115?_135°C，再進(jìn)入塔底再沸器，作為脫氮精餾塔的熱源被冷卻至-125?_145°C后返回液化換熱器，被冷卻至-155?_165°C，再節(jié)流至0.23?0.43MPa后返回液化換熱器，為其提供冷量被復(fù)熱至-65?-95°C ;冷劑氣液分離器分離出的液體進(jìn)入冷卻換熱器段參與換熱，在其中被冷卻至-60?-90°C，經(jīng)節(jié)流至0.2?0.4MPa后與液化換熱器返回的混合工質(zhì)流股匯合合并反向進(jìn)入冷卻換熱器，為其提供冷量，復(fù)熱至5?12°C后再進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮一段入口壓縮形成混合冷劑循環(huán)；
富甲烷氣液化及分離過(guò)程:凈化后的富甲烷氣經(jīng)預(yù)冷換熱器預(yù)冷至5?12°C后進(jìn)入冷卻換熱器冷卻至-60?_90°C，再進(jìn)入液化換熱器冷卻至-135?_155°C后進(jìn)入脫氫精餾塔精餾，脫氫精餾塔塔頂氣體在一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器中被冷卻至-165?-180°C后進(jìn)入一號(hào)塔頂氣液分離器進(jìn)行氣液分離，一號(hào)塔頂氣液分離器分離出來(lái)的液體作為回流液返回脫氫精餾塔為其提供冷量，一號(hào)塔頂氣液分離器頂部分離出的富氫氣體依次進(jìn)入液氮過(guò)冷器、液化換熱器、冷卻換熱器、預(yù)冷換熱器作為返流冷股為換熱器提供冷量，最終復(fù)熱至30?40°C作為富氫產(chǎn)品；脫氫精餾塔的釜液經(jīng)節(jié)流后送入脫氮精餾塔精餾，脫氮精餾塔頂部氣體在二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器中被冷卻至-165?_180°C后進(jìn)入二號(hào)塔頂氣液分離器進(jìn)行氣液分離，二號(hào)塔頂氣液分離器分離出的液體作為回流液返回脫氮精餾塔為其提供冷量，二號(hào)塔頂氣液分離器分離出的氣體依次進(jìn)入液氮過(guò)冷換熱器、液化換熱器、冷卻換熱器、預(yù)冷換熱器作為返流冷股為換熱器提供冷量，最終復(fù)熱至30?40°C作為富氮產(chǎn)品；脫氮精餾塔的塔底餾出液為-135?_145°C、富含甲烷的液化天然氣，返回液化換熱器進(jìn)行過(guò)冷至-160?-170°C，節(jié)流后送入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存；
氮?dú)饫鋭┭h(huán)過(guò)程:氮?dú)饨?jīng)氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮一段增壓至1.0?1.SMPa后經(jīng)二號(hào)中間冷卻器冷卻至30?50°C，再進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮二段增壓至3.0?4.0MPa,依次經(jīng)二號(hào)末級(jí)冷卻器冷卻至30?50°C、預(yù)冷換熱器冷卻至5?12°C后，再依次進(jìn)入冷卻換熱器冷卻至-60?-90°C、液化換熱器冷卻至-150?-165°C,再在液氮過(guò)冷換熱器中被過(guò)冷至-165?_180°C，最后過(guò)冷的液氮分別進(jìn)入二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器和一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器為塔頂氣體冷卻提供冷量；二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器和一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器液氮蒸發(fā)后的低溫氮?dú)庖来谓?jīng)過(guò)液氮過(guò)冷換熱器、液化換熱器、冷卻換熱器回收冷量，復(fù)熱至7?15°C后進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮一段再次增壓，形成氮?dú)饫鋭┭h(huán)。
[0010]本發(fā)明以5?9°C的冷凍鹽水作為預(yù)冷換熱器的冷股為其提供冷量，被復(fù)熱至7?12 °C出預(yù)冷換熱器。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:傳統(tǒng)的混合制冷聯(lián)合液氮制冷從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的工藝，精餾塔產(chǎn)生的低溫富氫氣、富氮?dú)夂屠淠鳟a(chǎn)生的低溫氮?dú)庖詢煞N方式提供冷量:一種是返回主換熱器為所有熱流股提供冷量，一種是用于過(guò)冷精餾塔底餾出的液化天然氣。而本發(fā)明中，精餾塔產(chǎn)生的低溫富氫氣體、富氮?dú)怏w和冷凝器外部液氮蒸發(fā)的低溫氮?dú)庥糜谶^(guò)冷來(lái)自主換熱器的液氮，不同于傳統(tǒng)的過(guò)冷液化天然氣，由于冷流股和熱流股的物性更接近，整個(gè)換熱器過(guò)程的冷流體和熱流體的換熱曲線更匹配，因此換熱器冷端溫差更小，因此換熱效率更高、能耗更低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0014]參見(jiàn)圖1，從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的裝置，包括混合冷劑壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、液化冷箱系統(tǒng)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)，及各系統(tǒng)及其設(shè)備之間的連接管路。從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的法，包括混合冷劑循環(huán)過(guò)程、富甲烷氣液化及分離過(guò)程、氮?dú)饫鋭┭h(huán)過(guò)程。
[0015]混合冷劑壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)包括一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)或蒸汽驅(qū)動(dòng)的混合冷劑壓縮機(jī)1、一臺(tái)一號(hào)中間冷卻器2、一臺(tái)一號(hào)末級(jí)冷卻器3、一臺(tái)中間氣液分離罐4?；旌侠鋭嚎s機(jī)I具有壓縮一段和壓縮二段。
[0016]預(yù)冷系統(tǒng)包括一臺(tái)預(yù)冷換熱器8、一臺(tái)冷劑氣液分離器11。
液化冷箱系統(tǒng)包括一臺(tái)冷卻換熱器9、一臺(tái)液化換熱器10、一臺(tái)液氮過(guò)冷換熱器16、脫氮精餾塔14、脫氫精餾塔17 ;脫氫精餾塔17的塔頂設(shè)有一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器19和一號(hào)塔頂氣液分離器18 ;脫氮精餾塔14的塔底設(shè)有塔底再沸器15，塔頂設(shè)有二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器12和二號(hào)塔頂氣液分離器13。
[0017]氮?dú)鈮嚎s機(jī)制冷系統(tǒng)包括一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)或蒸汽驅(qū)動(dòng)的氮?dú)鈮嚎s機(jī)5、一臺(tái)二號(hào)中間冷卻器6、一臺(tái)二號(hào)末級(jí)冷卻器7。氮?dú)鈮嚎s機(jī)5具有壓縮一段和壓縮二段。
[0018]混合冷劑循環(huán)線路:混合冷劑壓縮機(jī)I的壓縮一段、一號(hào)中間冷卻器2、中間氣液分離罐4、混合冷劑壓縮機(jī)I的壓縮二段、一號(hào)末級(jí)冷卻器3、預(yù)冷換熱器8的熱流體段、冷劑氣液分離器11的混合料進(jìn)口依次接通。冷劑氣液分離器11的氣體出口、冷卻換熱器9的熱流體段、液化換熱器10的熱流體段、塔底再沸器15、液化換熱器10的熱流體段、液化換熱器10的冷流體段、冷卻換熱器9的冷流體段依次接通。冷劑氣液分離器11的液體出口、冷卻換熱器9的熱流體段、冷卻換熱器9的冷流體段依次接通。冷卻換熱器9的冷流體段與混合冷劑壓縮機(jī)I的壓縮一段接通。
[0019]混合冷劑循環(huán)過(guò)程:由Cl?C5和氮?dú)饨M成的混合工質(zhì)經(jīng)過(guò)合理配比進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)I入口，經(jīng)壓縮一段壓縮至0.8?1.3MPa后進(jìn)入一號(hào)中間冷卻器2冷卻至30?500C，再進(jìn)入中間氣液分離罐4進(jìn)行氣液分離；中間氣液分離罐4頂部分離出的氣體繼續(xù)進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)I的壓縮二段入口，經(jīng)二段壓縮至2.0?4.0MPa后再進(jìn)入一號(hào)末級(jí)冷卻器3冷卻至30?50°C，再進(jìn)入預(yù)冷換熱器8熱流體段參與換熱，被冷卻至5?12°C ;預(yù)冷后的混合工質(zhì)進(jìn)入冷劑氣液分離器11內(nèi)進(jìn)行氣液分離，冷劑氣液分離器11頂部氣體出口出來(lái)的氣體進(jìn)入液化冷箱的冷卻換熱器9的熱流體段參與換熱，被預(yù)冷至-60?-90°C后進(jìn)入液化換熱器10的熱流體段，被冷卻至-115?_135°C，再進(jìn)入塔底再沸器15，作為脫氮精餾塔14的熱源被冷卻至-125?_145°C后返回液化換熱器10的熱流體段，被冷卻至-155?-165°C，再節(jié)流至0.23?0.43MPa后返回液化換熱器10的冷流體段，為其提供冷量被復(fù)熱至-65?-95°C。冷劑氣液分離器11底部的液體出口出來(lái)的液體作為液相冷劑進(jìn)入液化冷箱的冷卻換熱器9的熱流體段參與換熱，在其中被冷卻至-60?-90°C，經(jīng)節(jié)流至0.2?0.4MPa后與液化換熱器10返回的混合工質(zhì)流股匯合合并反向進(jìn)入冷卻換熱器9的冷流體段，為其提供冷量，復(fù)熱至5?12°C后再進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)I的壓縮一段入口壓縮形成混合冷劑循環(huán)。
[0020]富甲烷氣液化及分離線路:預(yù)冷換熱器8的熱流體段、冷卻換熱器9的熱流體段、液化換熱器10的熱流體段、脫氫精餾塔17進(jìn)料口依次接通。脫氫精餾塔17的塔頂氣體出口、一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器19的冷凝段、一號(hào)塔頂氣液分離器18進(jìn)料口依次接通。一號(hào)塔頂氣液分離器18的液體出口與脫氫精餾塔17的回流液入口接通，一號(hào)塔頂氣液分離器18的氣體出口、液氮過(guò)冷換熱器16的過(guò)冷段、液化換熱器10的冷流體段、冷卻換熱器9的冷流體段、預(yù)冷換熱器8的冷流體段依次接通。脫氫精餾塔17的塔底液體出口與脫氮精餾塔14的進(jìn)料口接通。脫氮精餾塔14的塔頂氣體出口、二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器12的冷凝段、二號(hào)塔頂氣液分離器13的進(jìn)料口依次接通。二號(hào)塔頂氣液分離器的液體出口與脫氮精餾塔14的回流液入口接通，二號(hào)塔頂氣液分離器13的氣體出口、液氮過(guò)冷換熱器16的過(guò)冷段、液化換熱器10的冷流體段、冷卻換熱器9的冷流體段、預(yù)冷換熱器8的冷流體段依次接通；脫氮精餾塔14的塔底液體出口與液化換熱器10的熱流體段接通。
[0021]富甲烷氣液化及分離過(guò)程:凈化后的富甲烷氣經(jīng)預(yù)冷換熱器8預(yù)冷至5?12°C后進(jìn)入液化冷箱的冷卻換熱器9冷卻至-60?-90°C，再進(jìn)入液化換熱器10冷卻至-135?_155°C后進(jìn)入脫氫精餾塔17精餾，脫氫精餾塔17塔頂氣體在一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器19中被液氮冷卻至-165?-180°C后進(jìn)入一號(hào)塔頂氣液分離器18進(jìn)行氣液分離，一號(hào)塔頂氣液分離器18出來(lái)的液體從脫氫精餾塔17頂部的回流液入口返回作為回流液為脫氫精餾塔17提供冷量，一號(hào)塔頂氣液分離器18頂部分離出的氫氣含量85% (體積)以上的富氫氣體依次進(jìn)入液氮過(guò)冷器16、液化換熱器10、冷卻換熱器9、預(yù)冷換熱器8作為返流冷股為換熱器提供冷量，最終復(fù)熱至30?40°C作為富氫產(chǎn)品。脫氫精餾塔17釜液經(jīng)節(jié)流后送入脫氮精餾塔14精餾，脫氮精餾塔14頂部氣體在二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器12中被液氮冷卻至-165?_180°C后進(jìn)入二號(hào)塔頂氣液分離器13進(jìn)行氣液分離，二號(hào)塔頂氣液分離器13出來(lái)的液體從脫氮精餾塔14頂部的回流液入口返回作為回流液為脫氮精餾塔14提供冷量，二號(hào)塔頂氣液分離器13頂部分離出的的富氮?dú)怏w依次進(jìn)入液氮過(guò)冷換熱器16、液化換熱器10、冷卻換熱器9、預(yù)冷換熱器8作為返流冷股為換熱器提供冷量，最終復(fù)熱至30?40°C作為富氮產(chǎn)品。脫氮精餾塔14的塔底餾出液為-135?_145°C、甲烷含量> 98% (體積)的液化天然氣，返回液化換熱器10進(jìn)行過(guò)冷至-160?-170°C，節(jié)流后送入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。
[0022]氮?dú)饫鋭┭h(huán)線路:氮?dú)鈮嚎s機(jī)5的壓縮一段、二號(hào)中間冷卻器6、氮?dú)鈮嚎s機(jī)5的壓縮二段、二號(hào)末級(jí)冷卻器7、預(yù)冷換熱器8的熱流體段、冷卻換熱器9的熱流體段、液化換熱器10的熱流體段、液氮過(guò)冷換熱器16過(guò)冷段依次接通。液氮過(guò)冷換熱器16的過(guò)冷段分別與二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器12的蒸發(fā)段、一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器19蒸發(fā)段接通。二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器12的蒸發(fā)段、液氮過(guò)冷換熱器16的過(guò)冷段、液化換熱器10的冷流體段、冷卻換熱器9的冷流體段、氮?dú)鈮嚎s機(jī)5壓縮一段依次接通。一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器19的蒸發(fā)段、液氮過(guò)冷換熱器16的過(guò)冷段、液化換熱器10的冷流體段、冷卻換熱器9的冷流體段氮?dú)鈮嚎s機(jī)5壓縮一段依次接通。
[0023]氮?dú)饫鋭┭h(huán)過(guò)程:氮?dú)饨?jīng)氮?dú)鈮嚎s機(jī)5壓縮一段增壓至1.0?1.SMPa后經(jīng)二號(hào)中間冷卻器6冷卻至30?50°C，再進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)5壓縮二段增壓至3.0?4.0MPa,依次經(jīng)二號(hào)末級(jí)冷卻器7冷卻至30?50°C，預(yù)冷換熱器8冷卻至5?12°C后，再依次進(jìn)入液化冷箱的冷卻換熱器9冷卻至-60?-90°C，液化換熱器10冷卻至-150?_165°C，再在液氮過(guò)冷換熱器16中被返流的低溫富氫氣體、低溫富氮?dú)夂偷蜏氐獨(dú)膺^(guò)冷至-165?-180°C，最后過(guò)冷的液氮分別進(jìn)入脫氮精餾塔14的二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器12、脫氫精餾塔17的一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器19為塔頂氣體冷卻提供冷量。二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器12和一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器19液氮蒸發(fā)后的低溫氮?dú)庖来谓?jīng)過(guò)液氮過(guò)冷換熱器16、液化換熱器10、冷卻換熱器9回收冷量，復(fù)熱至7?15°C后進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)5壓縮一段再次增壓，形成氮?dú)饫鋭┭h(huán)。
[0024]冷凍鹽水管路:來(lái)自溴化鋰預(yù)冷機(jī)組的5?9°C的冷凍鹽水作為預(yù)冷換熱器8的冷股為其提供冷量，被復(fù)熱至7?12°C出預(yù)冷換熱器8。
[0025]預(yù)冷換熱器8、冷卻換熱器9、液化換熱器10均為板翅式換熱器。
[0026]以上所述的各換熱器的熱流體段中的流體接收冷量，溫度降低；冷流體段中的流體提供冷量，溫度升高，該概念為本領(lǐng)域的公知常識(shí)。
[0027]此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說(shuō)明書(shū)中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說(shuō)明。
【權(quán)利要求】
1.一種從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的裝置，其特征在于:包括混合冷劑壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、液化冷箱系統(tǒng)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)；所述的混合冷劑壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)包括混合冷劑壓縮機(jī)、一號(hào)中間冷卻器、一號(hào)末級(jí)冷卻器、中間氣液分離罐；混合冷劑壓縮機(jī)具有壓縮一段和壓縮二段；所述的預(yù)冷系統(tǒng)包括預(yù)冷換熱器、冷劑氣液分離器；所述的液化冷箱系統(tǒng)包括冷卻換熱器、液化換熱器、液氮過(guò)冷換熱器、脫氮精餾塔、脫氫精餾塔；脫氫精餾塔的塔頂設(shè)有一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器和一號(hào)塔頂氣液分離器；脫氮精餾塔的塔底設(shè)有塔底再沸器，塔頂設(shè)有二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器和二號(hào)塔頂氣液分離器；所述的氮?dú)鈮嚎s機(jī)制冷系統(tǒng)包括氮?dú)鈮嚎s機(jī)、二號(hào)中間冷卻器、二號(hào)末級(jí)冷卻器； 混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮一段、一號(hào)中間冷卻器、中間氣液分離罐、混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮二段、一號(hào)末級(jí)冷卻器、預(yù)冷換熱器的熱流體段、冷劑氣液分離器的混合料進(jìn)口依次接通；冷劑氣液分離器的氣體出口、冷卻換熱器的熱流體段、液化換熱器的熱流體段、塔底再沸器、液化換熱器的熱流體段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段依次接通；冷劑氣液分離器的液體出口、冷卻換熱器的熱流體段、冷卻換熱器的冷流體段依次接通；冷卻換熱器的冷流體段與混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮一段接通； 預(yù)冷換熱器的熱流體段、冷卻換熱器的熱流體段、液化換熱器的熱流體段、脫氫精餾塔進(jìn)料口依次接通；脫氫精餾塔的塔頂氣體出口、一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的冷凝段、一號(hào)塔頂氣液分離器進(jìn)料口依次接通；一號(hào)塔頂氣液分離器的液體出口與脫氫精餾塔的回流液入口接通，一號(hào)塔頂氣液分離器的氣體出口、液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段、預(yù)冷換熱器的冷流體段依次接通；脫氫精餾塔的塔底液體出口與脫氮精餾塔的進(jìn)料口接通；脫氮精餾塔的塔頂氣體出口、二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的冷凝段、二號(hào)塔頂氣液分離器的進(jìn)料口依次接通；二號(hào)塔頂氣液分離器的液體出口與脫氮精餾塔的回流液入口接通，二號(hào)塔頂氣液分離器的氣體出口、液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段、預(yù)冷換熱器的冷流體段依次接通；脫氮精餾塔的塔底液體出口與液化換熱器 的熱流體段接通； 氮?dú)鈮嚎s機(jī)的壓縮一段、二號(hào)中間冷卻器、氮?dú)鈮嚎s機(jī)的壓縮二段、二號(hào)末級(jí)冷卻器、預(yù)冷換熱器的熱流體段、冷卻換熱器的熱流體段、液化換熱器的熱流體段、液氮過(guò)冷換熱器過(guò)冷段依次接通；液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段分別與二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)段、一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)段接通；二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)段、液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段、氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮一段依次接通；一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)段、液氮過(guò)冷換熱器的過(guò)冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮一段依次接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從焦?fàn)t煤氣中制取液化天然氣和富氫氣體的裝置，其特征在于:所述的預(yù)冷換熱器、冷卻換熱器、液化換熱器均為板翅式換熱器。
3.一種采用權(quán)利要求1或2所述的裝置從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的方法，其特征在于:包括混合冷劑循環(huán)過(guò)程、富甲烷氣液化及分離過(guò)程、氮?dú)饫鋭┭h(huán)過(guò)程； 混合冷劑循環(huán)過(guò)程:混合工質(zhì)進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)入口，經(jīng)壓縮一段壓縮至0.8~.1.3MPa后進(jìn)入一號(hào)中間冷卻器冷卻至30~50°C，再進(jìn)入中間氣液分離罐進(jìn)行氣液分離；中間氣液分離罐分離出的氣體繼續(xù)進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮二段入口，經(jīng)二段壓縮至2.0~4.0MPa后再進(jìn)入一號(hào)末級(jí)冷卻器3冷卻至30~50°C，再進(jìn)入預(yù)冷換熱器參與換熱，被冷卻至5~12°C ;預(yù)冷后的混合工質(zhì)進(jìn)入冷劑氣液分離器內(nèi)進(jìn)行氣液分離，冷劑氣液分離器分離出的氣體進(jìn)入冷卻換熱器參與換熱，被預(yù)冷至-60~-90°C后進(jìn)入液化換熱器，被冷卻至-115~-135°C，再進(jìn)入塔底再沸器，作為脫氮精餾塔的熱源被冷卻至-125~_145°C后返回液化換熱器，被冷卻至-155~_165°C，再節(jié)流至0.23~0.43MPa后返回液化換熱器，為其提供冷量被復(fù)熱至-65~-95°C ;冷劑氣液分離器分離出的液體進(jìn)入冷卻換熱器段參與換熱，在其中被冷卻至-60~-90°C，經(jīng)節(jié)流至0.2~0.4MPa后與液化換熱器返回的混合工質(zhì)流股匯合合并反向進(jìn)入冷卻換熱器，為其提供冷量，復(fù)熱至5~12°C后再進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)的壓縮一段入口壓縮形成混合冷劑循環(huán)； 富甲烷氣液化及分離過(guò)程:凈化后的富甲烷氣經(jīng)預(yù)冷換熱器預(yù)冷至5~12°C后進(jìn)入冷卻換熱器冷卻至-60~_90°C，再進(jìn)入液化換熱器冷卻至-135~_155°C后進(jìn)入脫氫精餾塔精餾，脫氫精餾塔塔頂氣體在一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器中被冷卻至-165~_180°C后進(jìn)入一號(hào)塔頂氣液分離器進(jìn)行氣液分離，一號(hào)塔頂氣液分離器分離出來(lái)的液體作為回流液返回脫氫精餾塔為其提供冷量，一號(hào)塔頂氣液分離器頂部分離出的富氫氣體依次進(jìn)入液氮過(guò)冷器、液化換熱器、冷卻換熱器、預(yù)冷換熱器作為返流冷股為換熱器提供冷量，最終復(fù)熱至30~40°C作為富氫產(chǎn)品；脫氫精餾塔的釜液經(jīng)節(jié)流后送入脫氮精餾塔精餾，脫氮精餾塔頂部氣體在二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器中被冷卻至-165~_180°C后進(jìn)入二號(hào)塔頂氣液分離器進(jìn)行氣液分離，二號(hào)塔頂氣液分離器分離出的液體作為回流液返回脫氮精餾塔為其提供冷量，二號(hào)塔頂氣液分離器分離出的氣體依次進(jìn)入液氮過(guò)冷換熱器、液化換熱器、冷卻換熱器、預(yù)冷換熱器作為返流冷股為換熱器提供冷量，最終復(fù)熱至30~40°C作為富氮產(chǎn)品；脫氮精餾塔的塔底餾出液為-135~-145°C、富含甲烷的液化天然氣，返回液化換熱器進(jìn)行過(guò)冷至-160~-170°C，節(jié)流后送入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存；
氮?dú)饫鋭┭h(huán)過(guò)程:氮?dú)饨?jīng)氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮一段增壓至1.0~1.SMPa后經(jīng)二號(hào)中間冷卻器冷卻至30~50°C，再進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮二段增壓至3.0~4.0MPa,依次經(jīng)二號(hào)末級(jí)冷卻器冷卻至30~50°C、預(yù)冷換熱器冷卻至5~12°C后，再依次進(jìn)入冷卻換熱器冷卻至-60~-90°C、液化換熱器冷卻至-150~-165°C,再在液氮過(guò)冷換熱器中被過(guò)冷至-165~_180°C，最后過(guò)冷的液氮分別進(jìn)入二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器和一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器為塔頂氣體冷卻提供冷量；二號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器和一號(hào)塔頂冷凝蒸發(fā)器液氮蒸發(fā)后的低溫氮?dú)庖来谓?jīng)過(guò)液氮過(guò)冷換熱器、液化換熱器、冷卻換熱器回收冷量，復(fù)熱至7~15°C后進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮一段再次增壓，形成氮?dú)饫鋭┭h(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產(chǎn)品的方法，其特征在于:以5~9°C的冷凍鹽水作為預(yù)冷換熱器的冷股為其提供冷量，被復(fù)熱至7~12°C出預(yù)冷換熱器。
【文檔編號(hào)】F25J5/00GK103697659SQ201310715495
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】侯智德, 丁友勝, 蔣旭, 施曉俊, 王第琿 申請(qǐng)人:中空能源設(shè)備有限公司