小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和ngl回收一體系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)；該系統(tǒng)由天然氣液化模塊、混合制冷劑循環(huán)模塊和NGL回收模塊組成。天然氣液化模塊包括依次相連的液化冷箱撬塊、低溫精餾撬塊和天然氣存儲(chǔ)撬塊；混合制冷劑循環(huán)模塊包括混合制冷劑壓縮撬塊、第二級氣液分離器、第二級混合器、第一級制冷劑節(jié)流裝置、第二級制冷劑節(jié)流裝置；NGL回收模塊包括脫甲烷塔、脫乙烷塔和液化氣塔。本發(fā)明的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體流程簡單，啟動(dòng)快，維護(hù)方便，便于設(shè)備成撬，能耗較低，同時(shí)對不同氣源有較強(qiáng)的適應(yīng)性。
【專利說明】小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工與低溫工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣與石油、煤炭作為世界上主要的化石能源，在一次能源中占有很大的比率。天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)清潔能源，越來越多的國家開始重視天然氣資源的開發(fā)和利用。
[0003]隨著我國能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化和天然氣消費(fèi)需求的不斷增長，加之我國絕大多數(shù)天然氣田儲(chǔ)量都不大的現(xiàn)狀，我國天然氣供需缺口在不斷加大。據(jù)預(yù)測，到2020年我國天然氣的供應(yīng)缺口將達(dá)1000X 108m3。
[0004]另一方面，我國存在大量產(chǎn)儲(chǔ)量較小的邊際氣田、伴生氣田、煤層氣田，單井儲(chǔ)量較小，距離供氣管網(wǎng)較遠(yuǎn)，采用管輸方法由于經(jīng)濟(jì)上不合理而沒有得到有效開發(fā)利用，長期以來被點(diǎn)火炬放空。小型撬裝式天然氣液化裝置可以有效利用這些天然氣資源，通過技術(shù)拓展，小型撬裝式天然氣液化裝置同樣適合于生物燃?xì)?包括城市垃圾填埋氣)提純與液化、海上含油田伴生氣、部分焦?fàn)t煤氣液化、煤層天然氣(瓦斯)、頁巖氣開發(fā)利用等，市場前景十分廣闊。NGL回收流程可以提高液化工廠的經(jīng)濟(jì)效益，因此液化天然氣流程結(jié)合NGL回收流程將大大提高小型撬裝式天然氣裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)。該小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體流程具有方法簡單，啟動(dòng)快操作與維護(hù)方便，便于設(shè)備成撬。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明涉及一種小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括天然氣液化模塊、混合制冷劑循環(huán)模塊和NGL回收模塊；所述天然氣液化模塊包括依次相連的液化冷箱撬塊、低溫精餾撬塊和天然氣存儲(chǔ)撬塊，所述液化冷箱撬塊包括與三相分離器11進(jìn)口端相連的第一級換熱器10以及依次相連的第二級換熱器14、第三級換熱器19、第四級換熱器21和天然氣節(jié)流裝置23，所述第二級換熱器14與三相分離器11氣相出口端相連；所述混合制冷劑循環(huán)模塊為由混合制冷劑壓縮撬塊、第二級氣液分離器9、并列設(shè)置的氣、液相制冷劑支路、第二級混合器17、第二級換熱器14以及第一級換熱器13構(gòu)成的循環(huán)回路，所述液相制冷劑支路由第二級氣液分離器9液相出口端、第一、二級換熱器10、14、第一級制冷劑節(jié)流裝置16連接而成，所述氣相制冷劑支路由第二級氣液分離器9氣相出口端、第一、二、三、四級換熱器10、14、19、21、第二級制冷劑節(jié)流裝置22、第四級換熱器21、第三換熱器19連接而成；所述NGL回收模塊包括NGL節(jié)流裝置12、脫甲烷塔13、乙烷節(jié)流裝置15、脫乙烷塔18和液化氣塔20，所述NGL節(jié)流裝置12的進(jìn)口端與三相分離器11液相出口端相連，所述脫甲烷塔13進(jìn)口端經(jīng)第一級換熱器10與NGL節(jié)流裝置12的出口端相連，所述脫甲烷塔13的氣相出口端依次經(jīng)第四級換熱器21、富甲烷氣體節(jié)流裝置24與低溫精餾撬塊相連，所述脫甲烷塔13的液相出口端與脫乙烷塔18的進(jìn)口端、脫乙烷塔18的液相出口端、液化氣塔20依次相連，所述脫乙烷塔18的氣相出口端經(jīng)乙烷節(jié)流裝置15與第一級換熱器10相連。
[0008]優(yōu)選地，所述低溫精餾撬塊為低溫精餾塔25，所述低溫精餾塔25的塔底出口與天然氣存儲(chǔ)撬塊相連，所述低溫精餾塔25的塔頂出口與第四級換熱器21、第三級換熱器19、第二級換熱器14和第一級換熱器10依次相連。
[0009]優(yōu)選地，所述NGL節(jié)流裝置12、乙烷節(jié)流裝置15、第一級制冷劑節(jié)流裝置16、第二級制冷劑節(jié)流裝置22和天然氣節(jié)流裝置23為節(jié)流閥或液體膨脹機(jī)。
[0010]優(yōu)選地，所述混合制冷劑壓縮撬塊包括第一級制冷劑壓縮機(jī)1、第一級制冷劑冷卻器2、第一級氣液分離器3、第二級制冷劑壓縮機(jī)4、第二級制冷劑冷卻器5、制冷劑泵6、泵冷卻器7和第一級混合器8，所述第一級制冷劑壓縮機(jī)1、第一級制冷劑冷卻器2、第一級氣液分離器3的進(jìn)口依次相連，所述第一級氣液分離器3的氣相出口與第二級制冷劑壓縮機(jī)4、第二級制冷劑冷卻器5依次相連，所述第一級氣液分離器3的液相出口與制冷劑泵6、泵冷卻器7相連，所述第一級混合器8的進(jìn)口分別與第二級制冷劑冷卻器5、泵冷卻器7相連。
[0011]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括制冷劑儲(chǔ)存及配比單元、儀控單元、儀表風(fēng)及PSA制氮撬塊。
[0012]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括穩(wěn)定輕烴儲(chǔ)存撬塊和LPG儲(chǔ)存撬塊；所述穩(wěn)定輕烴儲(chǔ)存撬塊與液化氣塔20液相出口端相連，所述LPG儲(chǔ)存撬塊與液化氣塔20氣相出口端相連。
[0013]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括發(fā)電機(jī)撬塊、液氮應(yīng)急供應(yīng)單元中的一種或幾種。當(dāng)氣源地沒有供電系統(tǒng)時(shí)，由所述發(fā)電機(jī)撬塊為液化流程提供電能；液氮應(yīng)急供應(yīng)單元是作為應(yīng)急使用的。
[0014]本發(fā)明還涉及一種前述的一種小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)的應(yīng)用方法，包括如下步驟:
[0015]A、原料天然氣經(jīng)第一級換熱器10冷卻后進(jìn)入三相分離器11，三相分離器11頂部出來的氣相繼續(xù)經(jīng)第二級換熱器14、第三級換熱器19和第四級換熱器21冷卻液化；
[0016]B、經(jīng)所述步驟A冷卻液化后的天然氣進(jìn)入低溫精餾撬塊，經(jīng)所述天然氣節(jié)流裝置23節(jié)流降溫后進(jìn)入低溫精餾塔25，低溫精餾塔25底部的液化天然氣進(jìn)入第四級換熱器21過冷后進(jìn)入天然氣儲(chǔ)存撬塊；低溫精餾塔25頂部的閃蒸氣依次返回所述第四級換熱器21、第三級換熱器19、第二級換熱器14和第一級換熱器10提供冷量；
[0017]C、經(jīng)所述中三相分離器11中部得到的液相經(jīng)NGL節(jié)流裝置12降壓后從第一級換熱器10返流提供冷量，隨后進(jìn)入脫甲烷塔13脫除甲烷，脫甲烷塔13頂部的富甲烷氣體經(jīng)第四級換熱器21冷卻后，通過富甲烷氣體節(jié)流裝置24降壓，進(jìn)入低溫精餾塔25;脫甲烷塔13底部的液相進(jìn)入脫乙烷塔18脫除乙烷，脫乙烷塔18頂部的乙烷氣體經(jīng)乙烷節(jié)流裝置15降壓后為第一級換熱器10提供冷量，脫乙烷塔18底部的液體進(jìn)入液化氣塔20，從液化氣塔20頂部獲得LPG，底部獲得穩(wěn)定輕烴；
[0018]D、混合制冷劑原料經(jīng)所述混合制冷劑壓縮撬塊增壓、冷卻后進(jìn)入第二級氣液分離器9進(jìn)行氣液分離；分離出的氣相混合制冷劑經(jīng)第一級換熱器10、第二級換熱器14、第三級換熱器19和第四級換熱器21冷卻后經(jīng)第二級制冷劑節(jié)流閥22節(jié)流降溫，為第四級換熱器21和第三級換熱器19提供冷量；分離出的液相混合制冷劑經(jīng)第一級換熱器10和第二級換熱器14預(yù)冷后經(jīng)第一級制冷劑節(jié)流閥16節(jié)流降溫，與從所述第四級換熱器21和第三級換熱器19提供冷量后出來的混合制冷劑混合后為第二級換熱器14和第一級換熱器10提供冷量，從所述第一級換熱器10提供冷量后出來的混合制冷劑返回混合制冷劑壓縮撬塊完成制冷循環(huán)。
[0019]優(yōu)選地,步驟B中，所述液化天然氣儲(chǔ)存壓力為0.40MPa。
[0020]優(yōu)選地，步驟B中，所述液化天然氣需過冷2°C以上。
[0021]本發(fā)明系統(tǒng)的工作原理為:天然氣經(jīng)預(yù)處理后經(jīng)第一級換熱器降溫冷卻進(jìn)入三相分離器，從底部脫除殘余雜質(zhì)，從三相分離器頂部得到的氣相經(jīng)第二、三、四級換熱器冷卻后液化，通過節(jié)流閥降壓至液化天然氣存儲(chǔ)壓力后進(jìn)入低溫精餾塔脫除氮?dú)?，從塔底獲得液化天然氣后返回第四級換熱器過冷，塔頂閃蒸氣返回?fù)Q熱器提供冷量；三相分離器中部獲得的液相先經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流至脫甲烷塔工作壓力，然后為第一級換熱器提供冷量后進(jìn)入脫甲烷塔，脫甲烷塔頂?shù)母患淄闅怏w經(jīng)第四級換熱器冷卻后節(jié)流降壓進(jìn)入低溫精餾塔，脫甲烷塔底部的液體進(jìn)入脫乙烷塔，從脫乙烷塔頂部獲得的富乙烷氣體節(jié)流至原料氣壓縮機(jī)入口壓力后為第一級換熱器提供冷量后返回原料氣壓縮機(jī)循環(huán)，脫乙烷塔底部液體進(jìn)入液化氣塔，從塔底獲得穩(wěn)定輕烴，塔頂獲得LPG ;混合制冷劑經(jīng)混合制冷劑壓縮撬塊增壓、冷卻，進(jìn)入第二級氣液分離器，氣相制冷劑經(jīng)四級換熱器冷卻后節(jié)流降溫為第二級換熱器提供冷量，液相制冷劑經(jīng)兩級換熱器冷卻后通過節(jié)流閥節(jié)流降溫后與從第三級換熱器出來的制冷劑混合后為第一、二級換熱器提供冷量。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果如下:
[0023]1、本發(fā)明所述的一種小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體工藝，有效地把天然氣液化工藝和NGL回收工藝結(jié)合在一起，整體能耗較低，設(shè)備方便成撬。
[0024]2、通過油氣行業(yè)廣泛采用的HYSYS軟件的模擬計(jì)算，證實(shí)本工藝能耗較低，對不同氣源適應(yīng)性較強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0026]圖1為小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體工藝流程圖；
[0027]其中，I為第一級制冷劑壓縮機(jī)、2為第一級制冷劑冷卻器、3為第一級氣液分離器、4為第二級制冷劑壓縮機(jī)、5為第二級制冷劑冷卻器、6為制冷劑泵、7為泵冷卻器、8為第一級混合器、9為第二級氣液分離器、10為第一級換熱器、11為三相分離器、12為NGL節(jié)流裝置、13為脫甲烷塔、14為第二級換熱器、15為乙烷節(jié)流裝置、16為第一級制冷劑節(jié)流閥、17為第二級混合器、18為脫乙烷塔、19為第三級換熱器、20為液化氣塔、21為第四級換熱器、22為第二級制冷劑節(jié)流閥、23為天然氣節(jié)流裝置、24為富甲烷氣體節(jié)流裝置、25為低溫精餾塔。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]本發(fā)明的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)及其工藝流程如圖1所示，該系統(tǒng)包括天然氣液化模塊、混合制冷劑循環(huán)模塊和NGL回收模塊。
[0030]所述天然氣液化模塊包括依次相連的液化冷箱撬塊、低溫精餾撬塊和天然氣存儲(chǔ)撬塊，所述液化冷箱撬塊包括與三相分離器11進(jìn)口端相連的第一級換熱器10以及依次相連的第二級換熱器14、第三級換熱器19、第四級換熱器21和天然氣節(jié)流裝置23，所述第二級換熱器14與三相分離器11氣相出口端相連；所述低溫精餾撬塊為低溫精餾塔25 ;所述低溫精餾塔25的塔底出口與天然氣存儲(chǔ)撬塊相連，所述低溫精餾塔25的塔頂出口與第四級換熱器21、第三級換熱器19、第二級換熱器14和第一級換熱器10依次相連。
[0031]所述混合制冷劑循環(huán)模塊為由混合制冷劑壓縮撬塊、第二級氣液分離器9、并列設(shè)置的氣、液相制冷劑支路、第二級混合器17以及制冷劑回流支路構(gòu)成的循環(huán)回路，所述液相制冷劑支路由第二級氣液分離器9液相出口端、第一、二級換熱器10、14、第一級制冷劑節(jié)流裝置16連接而成，所述氣相制冷劑支路由第二級氣液分離器9氣相出口端、第一、二、三、四級換熱器10、14、19、21、第二級制冷劑節(jié)流裝置22、第四級換熱器21、第三換熱器19連接而成；所述混合制冷劑壓縮撬塊包括第一級制冷劑壓縮機(jī)1、第一級制冷劑冷卻器2、第一級氣液分離器3、第二級制冷劑壓縮機(jī)4、第二級制冷劑冷卻器5、制冷劑泵6、泵冷卻器7和第一級混合器8，所述第一級制冷劑壓縮機(jī)1、第一級制冷劑冷卻器2、第一級氣液分離器3的進(jìn)口依次相連，所述第一級氣液分離器3的氣相出口與第二級制冷劑壓縮機(jī)4、第二級制冷劑冷卻器5依次相連，所述第一級氣液分離器3的液相出口與制冷劑泵6、泵冷卻器7相連，所述第一級混合器8的進(jìn)口分別與第二級制冷劑冷卻器5、泵冷卻器7相連。
[0032]所述NGL回收模塊包括NGL節(jié)流裝置12、脫甲烷塔13、乙烷節(jié)流裝置15、脫乙烷塔18和液化氣塔20，所述NGL節(jié)流裝置12的進(jìn)口端與三相分離器11液相出口端相連，所述脫甲烷塔13進(jìn)口端經(jīng)第一級換熱器10與NGL節(jié)流裝置12的出口端相連，所述脫甲烷塔13的氣相出口端依次經(jīng)第四級換熱器21、富甲烷氣體節(jié)流裝置24與低溫精餾撬塊相連，所述脫甲烷塔13的液相出口端與脫乙烷塔18的進(jìn)口端、脫乙烷塔18的液相出口端、液化氣塔20依次相連，所述脫乙烷塔18的氣相出口端經(jīng)乙烷節(jié)流裝置15與第一級換熱器10相連。
[0033]應(yīng)用本發(fā)明的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)的方法具體見以下各實(shí)施例:
[0034]實(shí)施例1
[0035]天然氣摩爾組分67.21 % CH4+14.23 % C2H6+9.36 % C3H8+2.79 % i_C4H10+3.32 %n-C4H10+0.07% 1-C5H12+0.06% n_C5H12+0.04C6H14+2.92% N2、壓力 5.04MPa、溫度 40°C、流量83.92kmol / h，小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體工藝的具體步驟如下:
[0036]1、原料天然氣第一級換熱器10冷卻至-10°C后進(jìn)入三相分離器11，三相分離器11頂部出來的氣相繼續(xù)經(jīng)第二級換熱器14、第三級換熱器19和第四級換熱器21冷卻至_160°C后液化；
[0037]2、經(jīng)步驟I冷卻液化后的天然氣進(jìn)入低溫精餾撬塊，經(jīng)所述天然氣節(jié)流裝置23節(jié)流至450kPa后進(jìn)入低溫精餾塔25 ；[0038]3、經(jīng)步驟2中低溫精餾塔25底部獲得的液化天然氣進(jìn)入第四級換熱器21過冷至-150°C后進(jìn)入天然氣儲(chǔ)存撬塊；低溫精餾塔25頂部的閃蒸氣依次返回第四級換熱器21、第三級換熱器19、第二級換熱器14和第一級換熱器10提供冷量；
[0039]4、經(jīng)步驟I中三相分離器11中部得到的液相經(jīng)NGL節(jié)流裝置12降壓至1.3IMPa后從第一級換熱器10返流提供冷量，自身溫度上升至25°C，隨后進(jìn)入脫甲烷塔13脫除甲燒;
[0040]5、經(jīng)步驟4中脫甲烷塔13頂部獲得的富甲烷氣體經(jīng)第四級換熱器21冷卻至_159°C后，通過富甲烷氣體節(jié)流裝置24降壓至450kPa后進(jìn)入低溫精餾塔25 ；
[0041]6、經(jīng)步驟5中脫甲烷塔13底部獲得的液相進(jìn)入脫乙烷塔18脫除乙烷，脫乙烷塔18頂部的乙烷氣體經(jīng)乙烷節(jié)流裝置15降壓至310kPa后為第一級換熱器10提供冷量，脫乙烷塔18底部的液體進(jìn)入液化氣塔20，從液化氣塔20頂部獲得LPG，底部獲得穩(wěn)定輕烴。
[0042]7、混合制冷劑經(jīng)第一級制冷劑壓縮機(jī)I壓縮至800kPa，然后經(jīng)第一級制冷劑冷卻器2冷卻至40°C后進(jìn)入第一級氣液分離器3 ；
[0043]8、經(jīng)步驟7分離得到的氣相經(jīng)第二級制冷劑壓縮機(jī)4壓縮至3000kPa，然后經(jīng)第二級制冷劑冷卻器5冷卻至40°C;經(jīng)步驟7分離得到的液相經(jīng)制冷劑泵6增壓至3000kPa，然后經(jīng)泵冷卻器7冷卻至40°C ；
[0044]9、經(jīng)步驟8增壓后的氣相制冷劑和液相制冷劑在第一級混合器8中混合后進(jìn)入第二級氣液分離器9 ；
[0045]10、經(jīng)步驟9分離出的氣相混合制冷劑經(jīng)第一級換熱器10、第二級換熱器14、第三級換熱器19和第四級換熱器21冷卻至-160°C后經(jīng)第二級制冷劑節(jié)流閥22節(jié)流至272.8kPa，溫度降低為-171.8°C，然后第四級換熱器21和第三級換熱器19提供冷量并復(fù)溫至-70.18°C;分離出的液相混合制冷劑經(jīng)第一級換熱器10和第二級換熱器14預(yù)冷至-65°C后經(jīng)第一級制冷劑節(jié)流閥16節(jié)流至252.SkPa后與從第四級換熱器21和第三級換熱器19提供冷量后出來的混合制冷劑混合后為第二級換熱器14和第一級換熱器10提供冷量。
[0046]經(jīng)過模擬計(jì)算得出，該小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體工藝的單位能耗為0.51 kWh / Nm3，產(chǎn)品回收率為97.19%。
[0047]實(shí)施例2
[0048]天然氣摩爾組分77.16 % CH4+12.51 % C2H6+4.42 % C3H8+0.07 % i_C4H10+0.09 %n-C4H10+0.02% 1-C5H12+0.02% n_C5H12+0.01C6H14+3.80% N2、壓力 5.0OMPa、溫度 45°C、流量90.82kmol / h，小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體工藝的具體步驟如下:
[0049]1、原料天然氣第一級換熱器10冷卻至-20°C后進(jìn)入三相分離器11，三相分離器11頂部出來的氣相繼續(xù)經(jīng)第二級換熱器14、第三級換熱器19和第四級換熱器21冷卻至-160°C后液化；
[0050]2、經(jīng)步驟I冷卻液化后的天然氣進(jìn)入低溫精餾撬塊，經(jīng)所述天然氣節(jié)流裝置23節(jié)流至450kPa后進(jìn)入低溫精餾塔25 ；
[0051]3、經(jīng)步驟2中低溫精餾塔25底部獲得的液化天然氣進(jìn)入第四級換熱器21過冷至-150°C后進(jìn)入天然氣儲(chǔ)存撬塊；低溫精餾塔25頂部的閃蒸氣依次返回第四級換熱器21、第三級換熱器19、第二級換熱器14和第一級換熱器10提供冷量；
[0052]4、經(jīng)步驟I中三相分離器11中部得到的液相經(jīng)NGL節(jié)流裝置12降壓至1.3IMPa后從第一級換熱器10返流提供冷量，自身溫度上升至25°C，隨后進(jìn)入脫甲烷塔13脫除甲燒;
[0053]5、經(jīng)步驟4中脫甲烷塔13頂部獲得的富甲烷氣體經(jīng)第四級換熱器21冷卻至_159°C后，通過富甲烷氣體節(jié)流裝置24降壓至450kPa后進(jìn)入低溫精餾塔25 ；
[0054]6、經(jīng)步驟5中脫甲烷塔13底部獲得的液相進(jìn)入脫乙烷塔18脫除乙烷，脫乙烷塔18頂部的乙烷氣體經(jīng)乙烷節(jié)流裝置15降壓至310kPa后為第一級換熱器10提供冷量，脫乙烷塔18底部的液體進(jìn)入液化氣塔20，從液化氣塔20頂部獲得LPG，底部獲得穩(wěn)定輕烴。
[0055]7、混合制冷劑經(jīng)第一級制冷劑壓縮機(jī)I壓縮至800kPa，然后經(jīng)第一級制冷劑冷卻器2冷卻至40°C后進(jìn)入第一級氣液分離器3 ；
[0056]8、經(jīng)步驟7分離得到的氣相經(jīng)第二級制冷劑壓縮機(jī)4壓縮至3000kPa，然后經(jīng)第二級制冷劑冷卻器5冷卻至40°C;經(jīng)步驟7分離得到的液相經(jīng)制冷劑泵6增壓至3000kPa，然后經(jīng)泵冷卻器7冷卻至40°C ；
[0057]9、經(jīng)步驟8增壓后的氣相制冷劑和液相制冷劑在第一級混合器8中混合后進(jìn)入第二級氣液分離器9 ；
[0058]10、經(jīng)步驟9分離出的氣相混合制冷劑經(jīng)第一級換熱器10、第二級換熱器14、第三級換熱器19和第四級換熱器21冷卻至-160°C后經(jīng)第二級制冷劑節(jié)流閥22節(jié)流至272.8kPa，溫度降低為-171.8°C，然后第四級換熱器21和第三級換熱器19提供冷量并復(fù)溫至-69.27V;分離出的液相混合制冷劑經(jīng)第一級換熱器10和第二級換熱器14預(yù)冷至_65°C后經(jīng)第一級制冷劑節(jié)流閥16節(jié)流至252.SkPa后與從第四級換熱器21和第三級換熱器19提供冷量后出來的混合制冷劑混合后為第二級換熱器14和第一級換熱器10提供冷量。
[0059]經(jīng)過模擬計(jì)算得出，該小型撬裝式氮膨脹天然氣液化工藝的單位能耗為
0.41 kWh / Nm3,該工藝的產(chǎn)品回收率為96.33%。比較實(shí)施例1和實(shí)施例2可以發(fā)現(xiàn)，該液化工藝可以適應(yīng)原料氣在一定范圍內(nèi)的變化，只需要調(diào)整工藝中的某幾個(gè)參數(shù)，證明該液化工藝對不同氣源有較強(qiáng)的適應(yīng)性。
[0060]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括天然氣液化模塊、混合制冷劑循環(huán)模塊和NGL回收模塊；所述天然氣液化模塊包括依次相連的液化冷箱撬塊、低溫精餾撬塊和天然氣存儲(chǔ)撬塊，所述液化冷箱撬塊包括與三相分離器(11)進(jìn)口端相連的第一級換熱器(10)以及依次相連的第二級換熱器(14)、第三級換熱器(19)、第四級換熱器(21)和天然氣節(jié)流裝置(23)，所述第二級換熱器(14)與三相分離器(11)氣相出口端相連；所述混合制冷劑循環(huán)模塊為由混合制冷劑壓縮撬塊、第二級氣液分離器(9)、并列設(shè)置的氣、液相制冷劑支路、第二級混合器(17)、第二級換熱器(14)以及第一級換熱器(13)構(gòu)成的循環(huán)回路，所述液相制冷劑支路由第二級氣液分離器(9)液相出口端、第一、二級換熱器(10、14)、第一級制冷劑節(jié)流裝置(16)連接而成，所述氣相制冷劑支路由第二級氣液分離器(9)氣相出口端、第一、二、三、四級換熱器(10、14、19,21)、第二級制冷劑節(jié)流裝置(22)、第四級換熱器(21)、第三換熱器(19)連接而成；所述NGL回收模塊包括NGL節(jié)流裝置(12)、脫甲烷塔(13)、乙烷節(jié)流裝置(15)、脫乙烷塔(18)和液化氣塔(20)，所述NGL節(jié)流裝置(12)的進(jìn)口端與三相分離器(11)液相出口端相連，所述脫甲烷塔(13)進(jìn)口端經(jīng)第一級換熱器(10)與NGL節(jié)流裝置(12)的出口端相連，所述脫甲烷塔(13)的氣相出口端依次經(jīng)第四級換熱器(21)、富甲烷氣體節(jié)流裝置(24)與低溫精餾撬塊相連，所述脫甲烷塔(13)的液相出口端與脫乙烷塔(18)的進(jìn)口端、脫乙烷塔(18)的液相出口端、液化氣塔(20)依次相連，所述脫乙烷塔(18)的氣相出口端經(jīng)乙烷節(jié)流裝置(15)與第一級換熱器(10)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫精餾撬塊為低溫精餾塔(25)，所述低溫精餾塔(25)的塔底出口與天然氣存儲(chǔ)撬塊相連，所述低溫精餾塔(25)的塔頂出口與第四級換熱器(21)、第三級換熱器(19)、第二級換熱器(14)和第一級換熱器(10)依次相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)，其特征在于，所述NGL節(jié)流裝置(12)、乙烷節(jié)流裝置(15)、第一級制冷劑節(jié)流裝置(16)、第二級制冷劑節(jié)流裝置 (22)和天然氣節(jié)流裝置(23)為節(jié)流閥或液體膨脹機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)，其特征在于，所述混合制冷劑壓縮撬塊包括第一級制冷劑壓縮機(jī)(I)、第一級制冷劑冷卻器(2)、第一級氣液分離器(3)、第二級制冷劑壓縮機(jī)(4)、第二級制冷劑冷卻器(5)、制冷劑泵(6)、泵冷卻器(7)和第一級混合器(8)，所述第一級制冷劑壓縮機(jī)(I)、第一級制冷劑冷卻器(2)、第一級氣液分離器(3)的進(jìn)口依次相連，所述第一級氣液分離器(3)的氣相出口與第二級制冷劑壓縮機(jī)(4)、第二級制冷劑冷卻器(5)依次相連，所述第一級氣液分離器(3)的液相出口與制冷劑泵出)、泵冷卻器(7)相連，所述第一級混合器(8)的進(jìn)口分別與第二級制冷劑冷卻器(5)、泵冷卻器(7)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括制冷劑儲(chǔ)存及配比單元、儀控單元、儀表風(fēng)及PSA制氮撬塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括發(fā)電機(jī)撬塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括穩(wěn)定輕烴儲(chǔ)存撬塊和LPG儲(chǔ)存撬塊；所述穩(wěn)定輕烴儲(chǔ)存撬塊與液化氣塔(20)液相出口端相連，所述LPG儲(chǔ)存撬塊與液化氣塔(20)氣相出口端相連。
8.—種如權(quán)利要求1所述的小型撬裝式混合制冷劑天然氣液化和NGL回收一體系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括如下步驟: A、原料天然氣經(jīng)第一級換熱器(10)冷卻后進(jìn)入三相分離器(11)，三相分離器(11)頂部出來的氣相繼續(xù)經(jīng)第二級換熱器(14)、第三級換熱器(19)和第四級換熱器(21)冷卻液化； B、經(jīng)所述步驟A冷卻液化后的天然氣經(jīng)所述天然氣節(jié)流裝置(23)節(jié)流降溫后進(jìn)入低溫精餾塔(25)，低溫精餾塔(25)底部的液化天然氣進(jìn)入第四級換熱器(21)過冷后進(jìn)入天然氣儲(chǔ)存撬塊；低溫精餾塔(25)頂部的閃蒸氣依次返回所述第四級換熱器(21)、第三級換熱器(19)、第二級換熱器(14)和第一級換熱器(10)提供冷量； C、經(jīng)所述三相分離器(11)中部得到的液相經(jīng)NGL節(jié)流裝置(12)降壓后從第一級換熱器(10)返流提供冷量，隨后進(jìn)入脫甲烷塔(13)脫除甲烷，脫甲烷塔(13)頂部的富甲烷氣體經(jīng)第四級換熱器(21)冷卻后，通過富甲烷氣體節(jié)流裝置(24)降壓，進(jìn)入低溫精餾塔(25);脫甲烷塔(13)底部的液相進(jìn)入脫乙烷塔(18)脫除乙烷，脫乙烷塔(18)頂部的乙烷氣體經(jīng)乙烷節(jié)流裝置(15)降壓后為第一級換熱器(10)提供冷量，脫乙烷塔(18)底部的液體進(jìn)入液化氣塔(20)，從液化氣塔(20)頂部獲得LPG，底部獲得穩(wěn)定輕烴； D、混合制冷劑原料經(jīng)所述混合制冷劑壓縮撬塊增壓、冷卻后進(jìn)入第二級氣液分離器(9)進(jìn)行氣液分離；分離出的氣相混合制冷劑經(jīng)第一級換熱器(10)、第二級換熱器(14)、第三級換熱器(19)和第四級換熱器(21)冷卻后經(jīng)第二級制冷劑節(jié)流閥(22)節(jié)流降溫，為第四級換熱器(21)和第三級換熱器(19)提供冷量；分離出的液相混合制冷劑經(jīng)第一級換熱器(10)和第二級換熱器(14)預(yù)冷后經(jīng)第一級制冷劑節(jié)流閥(16)節(jié)流降溫，而后與從所述第四級換熱器(21)和第三級換熱器(19`)提供冷量后出來的混合制冷劑混合后為第二級換熱器(14)和第一級換熱器(10)提供冷量，從所述第一級換熱器(10)提供冷量后出來的混合制冷劑返回混合制冷劑壓縮撬塊完成制冷循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用方法，其特征在于，步驟B中，所述液化天然氣儲(chǔ)存壓力為 0.40MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用方法，其特征在于，步驟B中，所述液化天然氣需過冷2°C以上。
【文檔編號】F25J3/02GK103868324SQ201410083220
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】巨永林, 賀天彪 申請人:上海交通大學(xué)