CN100565060C - 一种天然气液化的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种天然气液化的方法及其装置。本发明是仅用一台压缩机来压缩由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循环制冷剂以及原料天然气，进而液化天然气的。整套装置有依次连接的一台压缩机、冷却器、各组份的分离箱、各组份的冷却器、不凝气体分离箱和液体天然气储存罐等。本发明在解决了分级蒸发、回吸循环制冷剂中相应组份，仅让两股气流进行热交换的实际应用问题后，又提出了用液位监测的方式来控制各组份回吸量的方法及其装置结构。进一步简化了装置结构及其操作工艺。本发明的装置成本与运行成本低，适合于日产量小于50000Nm3的、从煤层中抽出后不能全部利用的剩余瓦斯气、原本无开采价值的废弃井中的天然气的液化。

Description

一种天然气液化的方法及其装置
技术领域
本发明涉及燃气的液化方法及其装置，尤其涉及对甲烷含量在90％以上的煤层气、低产量气井所生产的天然气进行液化的方法及其装置。
背景技术
煤层气(也称瓦斯气)的组份中包括了以甲烷为主的烷烃类可燃气体。从气井中开采出的天然气也是以甲烷为主的烷烃类可燃气体。故在本案中，把两者统一称为天然气。
其中，煤层中的天然气是煤矿发生瓦斯***、造成矿难的元凶。防止瓦斯***的办法之一是，在煤层开采前通过钻入煤层内的集气管道先将天然气抽出。抽出的天然气都用于附近居民的日常生活。但在抽出的天然气过多、附近居民用不完时，就不得不将这些用不完的天然气直接排放、或让其在大气中燃烧掉。这样，不但造成了极大的浪费，而且还影响到了环境。如能将这些煤层气液化为液体天然气(LNG)，用槽车运送到临近的城市，在供气站中汽化后，再供给民用或给汽车加气将不失为一个较为可行的方案。在五、六十年代，国外早已有了天然气液化装置，我国也已经引进了几台。目前、由国内深冷行业和科研院校自主研发、也已生产出多台了。从液化流程方面讲，上述的现有装置大多采用多级压缩的级联方式，即采用氟利昂、丙烷、乙烷、氮气等制冷剂各自独立的循环。为尽可能地回收可回收的能量，其***中还使用了膨胀机作为节流装置来回收能量。另外，无论以上那一种液化装置，其换热装置全都采用了铝制板翅式高效换热器。
然而，由于国外的天然气液化装置的日产量均在几十万～几百万Nm3之间，国内自主研发的天然气液化装置的日产量也不低于50000Nm3。而单组煤层气井的产量一般都不大，通常仅在5000～20000Nm3/日之间。因此，无论是引进国外的，或是购买国内自主研发的，不但对单组煤层中的天然气液化显得过大，而且运行成本也十分高昂。另外，各地在天然气钻探过程中，因日产量过低而基本无开采价值的废弃井也为数不少(在重庆范围内就有200～300口左右)。同样也需要适合其相应产气量的天然气液化装置，以使这些废弃井得到利用。但是，目前在国内外均没有适合其日产量小于50000Nm3的、运行成本低廉的天然气液化装置。原因是目前的这些各自独立制冷剂循环的液体装置、需要多台压缩机、多股气流进行换热，从投资、加工工艺、以及运行管理方面均不适合小型装置。
在理论上讲，只用单台压缩机来压缩全混合制冷剂的天然气液化方法是可行的。但到目前为止，还仅仅停留在理论探讨上，至今还没有一个真正实施的方法及其实用装置。
发明内容
本发明的第一目的是，提供一种能够实施的适合于小产气量(日产量小于50000Nm3)的天然气液化方法；
本发明的第二目的是，提供一种适合于小产气量(日产量小于50000Nm3)的小型天然气液化装置。
本发明的第三目的是，提供一种成本低廉的、能够在小型天然气液化装置中监测与调整混合制冷剂比例的装置结构。
为达到第一发明目的，提供这样一种天然气液化的方法。它与现有技术相同的方面是，在该方法中采用了压缩机和制冷剂。其改进之处是，本发明中的压缩机仅需要一台，制冷剂是由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循环制冷剂。丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比为1.76∶1.27∶1.0(特别说明：天然气本身就是以甲烷含量为主的烷烃类可燃气体，本发明把甲烷单独提出来与天然气区别表述，是因为这部分甲烷在制备液化天然气的过程中是拿来作为制冷剂利用、且最终并不与液化天然气一道储存和外运的，而是作为回流返回压缩机)。
本发明的天然气液化的过程包括：
a、将除去了杂质的原料天然气和循环制冷剂一起吸入该压缩机中、以进行压缩的步骤。
b、对从该压缩机输出的高温高压混合气体进行冷却，然后将从原料天然气中带来的、经冷却而凝结为液体的重烃组份从该混合气体中分离开、并排除该重烃组份的步骤。
c、对去除了重烃组份的混合气体进一步冷却，以得到带有液态丙烷的气液两相流的步骤。
d、把液态丙烷从它所在的气液两相流中分离出来，然后对该液态丙烷进行节流降压、让它按照保持混合比而所需返回丙烷气的量蒸发，并借其蒸发吸热过程来对余下的混合气体进一步冷却，以得到带有液态乙烯的气液两相流，接着把吸热后的丙烷气回送到压缩机中去的步骤。
e、把液态乙烯从它所在的气液两相流中分离出来，然后对该液态乙烯进行节流降压、让它按照保持混合比而需返回的乙烯气量蒸发，并借其蒸发吸热过程来对余下的混合气体进一步冷却，以得到带有液态甲烷的气液两相流，接着把吸热后的乙烯气回送到压缩机中去的步骤。
f、对带有液态甲烷的气液两相流进行节流降压而让甲烷液体部分蒸发；接着把液态甲烷分离出来，节流降压后作为冷却介质，让其在后续过程中进一步冷却天然气、使之液化，接着更进一步使液化天然气过冷的步骤。
g、最后，是把过冷却的液态天然气注入液体天然气储存罐中的步骤。
进一步的改进是，在上述步骤f中对天然气进行过冷却之前，还有一个从已经冷却为液体的天然气中分离、并排除不凝性气体的步骤。
为达到第二发明目的，提供这样一种天然气液化的装置。与现有技术相同的方面是，该装置中有压缩机。其改进之处是，本发明中的压缩机仅有一台，通过这一台压缩机来压缩的是除去了杂质的原料天然气和由丙烷、乙烯、甲烷混合而成的循环制冷剂。丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比为1.76∶1.27∶1.0。
在该压缩机之后依次连接的设备包括：
冷却从压缩机输出的高温高压混合气体的第一个后冷却器；
把从原料天然气中带来的、经冷却而凝结为液体的重烃组份从该混合气体中分离开、并把该重烃组份从其底部排除、把该混合气体从其顶部输出的一个重烃分离箱；
对除去了重烃组份的混合气体进行冷却，以得到带有液态丙烷的气液两相流的第二个后冷却器；
把液态丙烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的丙烷液体分离箱；分离出的液态丙烷从该丙烷液体分离箱的底部输出，余下的混合气体从该丙烷液体分离箱的顶部输出；
一个让分离了丙烷的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却、以得到带有液态乙烯的气液两相流，同时让液态丙烷通过与丙烷液体分离箱底部相通的一个节流阀节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴(本具体实施方式为十二个)进入其壳体空间内按照保持混合比而需返回丙烷气的量蒸发，并在把蒸发得到的丙烷气回送到压缩机中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的丙烷冷却器；
把液态乙烯从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的乙烯液体分离箱；分离出液态乙烯从该乙烯液体分离箱的底部输出，余下的混合气体从该乙烯液体分离箱的顶部输出；
一个让分离了乙烯的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却、以得到带有液态甲烷的气液两相流，同时让液态乙烯通过与乙烯液体分离箱底部相通的一个节流阀节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴进入其壳体空间内按照保持混合比而需返回乙烯气的量蒸发，并在把蒸发得到的乙烯气经过丙烷冷却器而回送到压缩机中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的乙烯冷却器；
把分离了乙烯、且带有液态甲烷的气液两相流输入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却和液化的一个回气冷却器；
把液态甲烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的甲烷液体分离箱；分离出液态甲烷从该甲烷液体分离箱的底部输出，余下的天然气从该甲烷液体分离箱的顶部输出；
一个把分离了液态甲烷的余下天然气在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却，同时让分离出的液态甲烷通过与甲烷液体分离箱底部相通的一个节流阀节流降压后、在其壳体下部进入其壳体空间内按照保持混合比所需甲烷气量蒸发，并把蒸发得到的甲烷气作为制冷剂来冷却和液化该盘形换热管中的天然气的甲烷冷却器；
一个其壳体空间内设置的盘形换热管的上端与甲烷冷却器壳体空间内的盘形换热管下端联通，其盘形换热管下端通过一个控制阀与一个液体天然气储存罐联通的液化天然气过冷器；
在与甲烷液体分离箱底部联通的节流阀和甲烷冷却器壳体之间，连接有一条分支管。该分支管的另一端与液化天然气过冷器的壳体联通，以让通过该节流阀节流降压后的甲烷，同时对该液化天然气过冷器内盘形换热管中的天然气作进一步过冷却。在该液化天然气过冷器的壳体顶部和甲烷冷却器的壳体中部之间、在该甲烷冷却器的壳体顶部与回气冷却器的壳体底部之间、在该回气冷却器的壳体顶部与乙烯冷却器的壳体中部之间，各连接有一条回气管。
进一步的改进是，在甲烷冷却器和液化天然气过冷器的两组盘形换热管之间串联进了一个不凝性气体分离箱。该不凝性气体分离箱由位于其上部的不凝性气体分离室和位于其下部的闪蒸室构成。该不凝性气体分离室与甲烷冷却器的盘形换热管联通，其顶部有一个不凝性气体排放管；该闪蒸室的底部与液化天然气过冷器的盘形换热管联通，其上部通过一个节流阀与甲烷冷却器的壳体联通。不凝性气体分离室和闪蒸室之间通过一个节流阀联通。
更进一步的改进是，在上述装置中，所有的盘形换热管都是由耐低温的不锈钢管或铜管制成的。
为达到第三发明目的，提供这样一种能够在小型天然气液化装置中监测与调整混合制冷剂比例的装置结构。该装置结构是：在丙烷冷却器和乙烯冷却器的底部，各连接有一个其内充装有着色冷冻机油的液位计。各个液位计的下端与对应的各个冷却器的底部液体之间是通过一段呈倒置U字型的液封管联通的，各个液位计的上端与对应冷却器的气空间联通。在该液封管靠近液位计一侧有一段中扩大了直径的着色冷冻机油存储管。在丙烷冷却器和乙烯冷却器底部内的液态丙烷、液态乙烯液面之下各有一个排液管，在该液面之上各有一个补气管，在丙烷冷却器和乙烯冷却器底部的被冷却介质出口各有一个测温点。
与现有的天然气液化的方法及其装置相比较，本发明的优越性如下：
1、从实现第一、第二发明目的的方案中可以看出，由于本发明根据小型化的需要，仅采用了一台压缩机来压缩多种制冷剂、并且用节流阀替代了现有装置中的膨胀机，这样，仅在费用比例较高的压缩机和膨胀机上就节约了大量的成本。在清楚地了解本发明的方法及其装置后，本领域的技术人员完全能够用公知公用方法(及其仪器)来监测与调整回送到压缩机中去的混合制冷剂中各组份的比例。如果能结合光谱分析，则其组份比例的控制和调整将更为方便。这样，既克服了在现有大型装置中的那种各自独立的循环***、多股气流进行换热，而需要多台压缩机、复杂的换热器设备和复杂工艺的缺陷；又把只用单台压缩机来压缩的全混合制冷剂的天然气液化方法(即只存在两股气流之间在装置中换热)提升到可以实际运用的程度了。
2、从实现第二发明目的中的更进一步改进部分可以看出，由于本装置中的盘形换热管由耐低温的不锈钢管或铜管制成。于是，对煤层气、低产量气井气这类具有的组份多变，原料气中杂质含量不确定的气源来讲，就不必像对待现有技术中的铝制板翅式换热器那样，对原料气的净化要求很高、才能保证设备的长期、可靠的运行。除去原料天然气中杂质(通常包括有H2S、SO2、CO2、H2O，N2、O2及Hg等)的要求降低后，设备成本与运行成本又可节省许多。
3、为便于理解，实现第三发明目的装置结构的监测与调整混合制冷剂比例的原理与操作过程，在带有附图标记的“具体实施方式”中介绍，在本部分仅介绍它的优点。其优点是，节省了光谱分析仪等运用在小型天然气液化装置中其价格过分显得昂贵的仪器，节省了大笔的培训、管理与维护经费。
另外，与现有技术相比较，由于在本发明中，减少了或简化了主要设备和相关仪器，于是，整套装置就可以制造成便于转场的结构形式，例如：撬装式。这样，对于煤层气和低产气井来说、更具适用性、利用率更高。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1——本发明天然气液化装置的流程***示意图
图2——本发明中丙烷(或乙烯)液体分离箱与丙烷(或乙烯)冷却器组合为一个组件设备的结构示意图(两个组件基本相同，只是在乙烯液体分离箱与乙烯冷却器组合成的组件中没有由双点划线画出的乙烯气回气管)
图3——本发明中甲烷液体分离箱、甲烷冷却器、不凝性气体分离箱、液化天然气过冷器和液化天然气过冷器组合为一个组件设备的结构示意图
具体实施方式
一种天然气液化的方法，在该方法中采用了压缩机和制冷剂。本发明方法中的压缩机仅需要一台，本发明的制冷剂是由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循环制冷剂。丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比为1.76∶1.27∶1.0。
其天然气液化的过程包括：
a、将除去了杂质的原料天然气和循环制冷剂一起吸入该压缩机中、以进行压缩的步骤。在该步骤中，其压缩机出口压力为3.0Mpa～4.0Mpa，出口温度为120℃～140℃。
b、对从该压缩机输出的高温高压混合气体进行冷却，然后将从原料天然气中带来的、经冷却而凝结为液体的重烃组份从该混合气体中分离开、并排除该重烃组份的步骤。在该步骤中，混合气体被冷却后的温度为79℃～81℃。
c、对去除了重烃组份的混合气体进一步冷却，以得到带有液态丙烷的气液两相流的步骤。在该步骤中，混合气体被冷却后的温度为30℃～35℃。
d、把液态丙烷从它所在的气液两相流中分离出来，然后对该液态丙烷进行节流降压、让它按照保持混合比而所需返回丙烷气的量蒸发，并借其蒸发吸热过程来对余下的混合气体进一步冷却，以得到带有液态乙烯的气液两相流，接着把吸热后的丙烷气回送到压缩机中去的步骤。在该步骤中，其液态丙烷节流降压后的压力为0.102Mpa～0.105Mpa，此时、节流后已蒸发和未蒸发丙烷的气液两相流的温度为-42℃～-40℃。被冷却后所得到的带有液态乙烯的气液两相流的温度为-38℃～-36℃。
e、把液态乙烯从它所在的气液两相流中分离出来，然后对该液态乙烯进行节流降压、让它按照保持混合比而需返回的乙烯气量蒸发，并借其蒸发吸热过程来对余下的混合气体进一步冷却，以得到带有液态甲烷的气液两相流，接着把吸热后的乙烯气回送到压缩机中去的步骤。在该步骤中，其液态乙烯节流降压后的压力为0.102Mpa～0.105Mpa，节流后已蒸发和未蒸发乙烯的气液两相流的温度为-103℃～-102℃，冷却后所得到的带有液态甲烷的气液两相流的温度为-98℃～-97℃。
f、对带有液态甲烷的气液两相流进行节流降压，将其压力降到1.25Mpa～1.6Mpa而让甲烷液体部分蒸发，使温度降到-119℃；接着把液态甲烷分离出来，节流降压后作为冷却介质，让其在后续过程中进一步冷却天然气、使之液化，接着更进一步使液化天然气过冷的步骤。在该步骤中，液态甲烷是通过节流降压后来作为冷却介质的，其降压后的压力为0.102Mpa～0.105Mpa，温度为-163℃～-162℃。
g、最后，是把过冷却的液态天然气注入液体天然气储存罐中的步骤。
在本具体实施方式中，为了不受从原料天然气中带来的不凝性气体影响，以确保压缩、液化天然气的过程能够持续地进行下去，在步骤f中对天然气进行过冷却之前，还增加一个从已经冷却为液体的天然气中分离、并排除不凝性气体的步骤。在该步骤中，分离、并排除不凝性气体的压力为1.5Mpa～1.6Mpa，温度为-120℃～-119℃；在排除不凝性气体后，液态天然气再进一步节流降压，压力从1.5Mpa～1.6Mpa降至0.5Mpa；再经过过冷却后温度降至-158℃。
本领域的技术人员仔细了解了本发明的天然气液化方法及其整个过程的步骤后，一定能够根据前面披露的内容，设计出实现本发明的各种装置来。下面，结合上述天然气液化的方法，进一步披露本发明所采用的装置(参考图1)。
本发明所采用的天然气液化装置中，压缩机1仅有一台(显然，为了保证有足够的出口压力，所选压缩机应当是双级压缩机)，通过这一台压缩机1来压缩的是除去了杂质的原料天然气和由丙烷、乙烯、甲烷混合而成的循环制冷剂。其中，丙烷、乙烯和甲烷的混合制冷剂重量混合比为1.76∶1.27∶1.0。
在该压缩机1之后依次连接的设备包括：
冷却从压缩机1输出的高温高压混合气体的第一个后冷却器2；
把从原料天然气中带来的、经冷却而凝结为液体的重烃组份从该混合气体中分离开、并把该重烃组份从其底部排除、把该混合气体从其顶部输出的一个重烃分离箱3(排除的重烃组份，它可再次汽化，用作燃料；或以液态状况出售)；
对除去了重烃组份的混合气体进行冷却，以得到带有液态丙烷的气液两相流的第二个后冷却器4(第一和第二冷却器购买市售的水冷式冷却器即可，通常，由压缩机厂配套提供)；
把液态丙烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的丙烷液体分离箱5；分离出的液态丙烷从该丙烷液体分离箱5的底部输出，余下的混合气体从该丙烷液体分离箱5的顶部输出(参考图2)；
一个让分离了丙烷的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却、以得到带有液态乙烯的气液两相流，同时让液态丙烷通过与丙烷液体分离箱5底部相通的一个节流阀6节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴(本具体实施方式为十二个)进入其壳体空间内按照保持混合比而需返回丙烷气的量蒸发，并在把蒸发得到的丙烷气回送到压缩机1中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的丙烷冷却器7(参考图2)；
把液态乙烯从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的乙烯液体分离箱8；分离出液态乙烯从该乙烯液体分离箱8的底部输出，余下的混合气体从该乙烯液体分离箱8的顶部输出(参考图2)；
一个让分离了乙烯的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却、以得到带有液态甲烷的气液两相流，同时让液态乙烯通过与乙烯液体分离箱8底部相通的一个节流阀9节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴(本具体实施方式为十二个)进入其壳体空间内按照保持混合比而需返回乙烯气的量蒸发，并在把蒸发得到的乙烯气经过丙烷冷却器7而回送到压缩机1中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的乙烯冷却器10(参考图2)；
把分离了乙烯、且带有液态甲烷的气液两相流输入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却和液化的一个回气冷却器11；
通过一个节流阀12与该回气冷却器11连接的、把液态甲烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的甲烷液体分离箱13；分离出液态甲烷从该甲烷液体分离箱13的底部输出，余下的天然气从该甲烷液体分离箱13的顶部输出(参考图3)；
一个把分离了液态甲烷的余下天然气在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却，同时让分离出的液态甲烷通过与甲烷液体分离箱13底部相通的一个节流阀14节流降压后、在其壳体下部进入其壳体空间内按照保持混合比所需甲烷气量蒸发，并把蒸发得到的甲烷气作为制冷剂来冷却和液化该盘形换热管中的天然气的甲烷冷却器15(参考图1、图3)——从前述液化方式的第f步中可以看出，在该甲烷冷却器15中，天然气应该已经液化，因此，为了确保有足够的甲烷制冷剂进入该甲烷冷却器15中，可以通过调节设置在下述分支管中的调节阀141开度、或者通过在节流阀14后的进入该甲烷冷却器15的管道上和下述分支管管道上分别设置其孔径大小不同的节流孔板来实现；
一个其壳体空间内设置的盘形换热管的上端与甲烷冷却器15壳体空间内的盘形换热管下端联通，其盘形换热管下端通过一个控制阀201与一个液体天然气储存罐20联通的液化天然气过冷器19。在该液体天然气储存罐20与液化天然气过冷器19壳体之间接有一个平稳压力的回气阀191，以便在液体天然气储存罐20受热升压或加注液体天然气时，向液化天然气过冷器19排放超压的气态天然气。
在与甲烷液体分离箱13底部联通的节流阀14和甲烷冷却器15壳体之间，连接有一条分支管。该分支管的另一端与液化天然气过冷器19的壳体联通，以让通过该节流阀14节流降压后的甲烷，同时对该液化天然气过冷器19内盘形换热管中的天然气作进一步过冷却(目的是减少液化天然气在储存和运输过程中的蒸发损失)。在该液化天然气过冷器19的壳体顶部和甲烷冷却器15的壳体中部之间、在该甲烷冷却器15的壳体顶部与回气冷却器11的壳体底部之间、在该回气冷却器11的壳体顶部与乙烯冷却器10的壳体中部之间，各连接有一条回气管。
如在前述液化方法中所说，为了不受从原料天然气中带来的不凝性气体影响，以确保压缩、液化天然气的过程能够持续地进行下去。本具体实施方式中，在甲烷冷却器15和液化天然气过冷器19的两组盘形换热管之间串联进了一个不凝性气体分离箱17(参考图3)。该不凝性气体分离箱17由位于其上部的不凝性气体分离室和位于其下部的闪蒸室构成。该不凝性气体分离室与甲烷冷却器15的盘形换热管联通，其顶部有一个不凝性气体排放管21；该闪蒸室的底部与液化天然气过冷器19的盘形换热管联通，其上部通过一个节流阀16与甲烷冷却器15的壳体联通。不凝性气体分离室和闪蒸室之间通过一个节流阀18联通。
在本具体实施方式中，丙烷液体分离箱5与丙烷冷却器7，乙烯液体分离箱8与乙烯冷却器10，均以各自的分离箱在上、各自的冷却器在下的形式组合为各一个组件设备；其中的盘形换热管由耐低温的不锈钢管或铜管制成(参考图2)。
在本具体实施方式中，按照从上到下的顺序，所述甲烷液体分离箱13、甲烷冷却器15、不凝性气体分离箱17和液化天然气过冷器19组合为一个组件设备；其中的盘形换热管也由耐低温的不锈钢管或铜管制成(参考图3)。
本发明装置中的其他部分、如壳体、接管、法兰等均采用耐低温的不锈钢制造。进一步讲，为了本发明的装置能够非常可靠地运行，在丙烷液体分离箱5、乙烯液体分离箱8和甲烷液体分离箱13的箱体内，均设置了一个烟囱状的余下混合气体或余下天然气的排出管。该排出管的外侧空间是分离室，连接在该丙烷液体分离箱5、乙烯液体分离箱8和甲烷液体分离箱13底部的各节流阀(6、9、14)是连接在该分离室底部的。在该排出管内的底部有一个与它们各自联通的盘形换热管上端相通的余下混合气体或余下天然气的汇集区B。在丙烷冷却器7、乙烯冷却器10和液化天然气过冷器19的底部，各有其上部与盘形换热管的下端相通、其最底部有一个接有出液管的汇集区A(参考图2、图3)。
如前所述，回送到压缩机中去的混合制冷剂中各组份的比例，应当监测与调整、且完全可以用公知公用方法来监测与调整。在本具体实施方式中，则采用了一种适合本发明的小型天然气液化装置的监测与调整结构(参考图2)。其结构特征是，在丙烷冷却器7和乙烯冷却器10，各连接有一个其内充装有着色冷冻机油的液位计23。各个液位计23的下端与对应的各个冷却器的底部液体之间通过一段呈倒置U字型的液封管联通，各个液位计23的上端与对应冷却器的气空间联通。在该液封管靠近液位计23一侧有一段中扩大了直径的着色冷冻机油存储管，该液封管的最高处一般应高于对应的各个冷却器底部内的液态丙烷、液态乙烯的液面。在丙烷冷却器7和乙烯冷却器10底部内的液态丙烷、液态乙烯液面之下各有一个排液管24，在该液面之上各有一个补气管22，在丙烷冷却器7和乙烯冷却器10底部的被冷却介质出口各有一个测温点25。显然，所述“丙烷冷却器7和乙烯冷却器10底部的被冷却介质出口”，对前者而言是指带有液态乙烯的气液两相流，对后者而言是指带有液态甲烷的气液两相流。
下面以丙烷液体分离箱5与丙烷冷却器7为例，结合在该组件设备中的整个工作过程，来说明监测原理及其调整过程：在丙烷液体分离箱5中分离出的丙烷液体，经节流阀6节流降压后，进入丙烷冷却器7的壳体空间(最好是，通过围绕丙烷冷却器7布置的若干个喷咀喷入，以强化传热)，受盘形换热管中自上而下流动的天然气、甲烷和乙烯气体的加热而部分蒸发，未蒸发的丙烷液体则下降到壳体空间的底部，形成液面，继续被盘形换热管中的天然气、甲烷和乙烯介质加热，并连续不断地沸腾蒸发。蒸发出来的丙烷气体、汇合来自乙烯冷却器10的甲烷和乙烯气体，一起被加热后从上部流出、并返回压缩机1。盘管中被冷却的天然气、甲烷和乙烯气体，在下降过程中，其中的乙烯开始凝结成液体，最终成为乙烯液体、天然气和甲烷蒸汽的混合物、从丙烷冷却器7底部排出，进入乙烯液体分离箱8。
分析丙烷冷却器7中盘管内外的传热过程，其上部是天然气、乙烯和甲烷气体对于丙烷气体和回流气的传热过程，称为气相与气相的传热过程。在中部、当盘管内乙烯开始冷凝时起，盘管外部主要仍然是丙烷气和回流气(喷淋的作用只起到强化传热的效果)，因此，中部是冷凝和气相的传热过程；在下部、当盘管进入丙烷液面以下时，就成为冷凝和沸腾蒸发的传热过程。通过对不同传热过程的计算表明，中部冷凝与气相的传热系数的大小、属百位数等级；而下部冷凝与沸腾蒸发的传热系数、其大小属千位数等级，两者相差一个数量级。因此，如果改变丙烷冷却器7壳体中丙烷的液位，就能显著地改变丙烷的蒸发量。换句话说，控制了液位也就能控制丙烷的蒸发量，也即返回压缩机1的丙烷回流量。
控制壳体中丙烷液位的方法十分简易，只需改变节流阀6的开度就能达到。当节流阀6开大时，液位就会上升；反之当节流阀6关小时液位下降。这个操作过程，所需的节流阀6和液位计23都安置在实际装置中的保温箱(亦称冷箱)箱体的面板上。必须指出的是、液位计23连接管中的丙烷液体在长期停留后，都会蒸发成气体，不能反映出实际的液位。因此，液位计23中必须充装其他不会蒸发的液体，本具体实施方式是着色的冷冻机油，丙烷的液位是通过倒置的U字型液封管中的丙烷气压力变化传递的。
在调节节流阀6的开度时，必须注意以下两点：
(1)节流阀6的开度不能过大，否则丙烷液体分离箱5中的丙烷液位将低于丙烷引出管的管口，使甲烷、天然气和乙烯气体大量进入丙烷冷却器7壳体，并回流至压缩机1入口，造成上述气体的无效循环，大大降低天然气液化产量。为此，丙烷液体分离箱5也安装了液位计，以防止丙烷液位过低(乙烯液体分离箱8亦然)。
(2)开大节流阀6虽然能提高盘管中天然气、乙烯和甲烷的冷却效果，有利于天然气的液化。但节流阀6开度过大，必然增大丙烷的蒸发量，挤占其他制冷剂的分额，造成比例失调。因此、节流阀6的开度应保持合适的位置，其标誌就是使丙烷冷却器7的乙烯液体和天然气(即所述带有液态乙烯的气液两相流)的出口温度保持在-38℃～-36℃以内，不得低于-38℃[图2中，测量出口温度的测温点25在该丙烷冷却器7壳体(下封头)的底部]。
在上述温度范围内、冷却器壳体内的丙烷液位即为控制液位。但这个液位会在运行过程中不断升高，这是因为原料天然气中含有丙烷组分、在液化循环过程中不断液化、并在这里不断积聚的原因。为此，应调节排液管24上的节流阀开度进行连续排放，以保持丙烷液位的基本恒定。一般来说，进行修正操作的频度是很小的。必要时、排放过程可通过液位调节阀来实施。
利用同样的方法，即可调节乙烯冷却器中乙烯液体的蒸发量。需注意的是，由于原料天然气中乙烯的含量极低，在天然气液化过程中、会有少量乙烯溶解入液化天然气中而不断被带走，故在一般情况下，这里以从补气管22向内补气操作为主。
对于甲烷冷却器15壳体中甲烷液位的控制，其方法与两个冷却器的相同。其区别只是因为原料天然气中的主要成分是甲烷，补液和排液的操作已不再重要，故可不设液位计，只需调节甲烷液体分离箱13后、甲烷液体引出管上的节流阀开度，控制甲烷冷却器15底部甲烷液体的出口温度、使其保持在-120℃～-119℃之间就可以了。
由于整个液化流程中三个冷却器(即丙烷冷却器7、乙烯冷却器10和甲烷冷却器15)之间的壳体液位是相互关联的，调节任何一个冷却器的液位都会引起其他冷却器的中液位的变化，因此，各个节流阀开度的调整需要反复的进行2～3次才能完成。
下面，对不凝性气体的分离与排放操作作进一步的说明。
所谓不凝性气体是指原料天然气中含有的N2、O2及微量的He、Ar等气体，它们的液化温度都比天然气本身的液化温度低很多。因此、在天然气液化过程中，他们都以气体的形式存在于循环***中，如果不将其排出***，则这类气体不断地在***中积累，挤占压缩机1的容量份额，使液化装置的出力下降。更有甚者，不凝性气体的存在，大大恶化液化装置中各个换热器的传热过程，因而进一步降低了液化装置的出力。这种情况已在不少国产的液化装置中出现过。几个液化装置达不到出力，这可能是一个主要原因之一。
在本液化装置中，位于1.25Mpa～1.3Mpa的甲烷冷却器15底部、天然气(其中主要成分是甲烷)已大部分得到液化，液体的温度约在-120℃～-119℃之间，液面上的甲烷蒸汽分压力应该也是1.25Mpa～1.3Mpa之间。但在这里不断有不凝性气体积累，假定这些气体的分压力为P，这个分压力P值，随着这些气体的不断积累而升高、使总压力超过1.25Mpa～1.3Mpa，而且也在不断上升。如果假定原料天然气中这些不凝性气体(主要是N2)的含量在5％左右，为了排除这部分气体，同时必然要一起排走有用的天然气。根据计算，如果要控制天然气有用成分的排放量在总液化天然气量的1％以内，应控制排气室内的压力在1.5Mpa～1.6Mpa之间；这可以调节甲烷液体分离箱前的节流阀12和不凝性气体排放管上的节流阀211来达到。此时、排气量约为原料气总进气量的6％左右，其中1％为有效成分。
实现以上措施应注意的事项是：不管排气室压力已超过1.25Mpa～1.3Mpa、并达到1.5Mpa～1.6Mpa，但排气室底部液体的温度仍应保持在-120℃～-119℃以内，不能因为压力的升高而升高。为了达到这个目的、可以调节甲烷液体分离箱13底部节流阀14来达到。
在本发明装置中各箱体(罐体)中的压力通过设置在各对应测压点26处的压力计来测量(参考图3，其余测压点省略未画)，各箱体(罐体)中的温度通过设置在各对应测温点(25、27)处的温度计测量(参考图2、3，其余测温点省略未画)。

Claims (9)

1、一种天然气液化的方法，在该方法中采用了压缩机和制冷剂，其特征在于，所述压缩机仅需用了一台，所述制冷剂是由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循环制冷剂；丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比为1.76∶1.27∶1.0；
所述天然气液化的过程包括：
a、将除去了杂质的原料天然气和循环制冷剂一起吸入该压缩机中、以进行压缩的步骤；
b、对从该压缩机输出的高温高压混合气体进行冷却，然后将从原料天然气中带来的、经冷却而凝结为液体的重烃组份从该混合气体中分离开、并排除该重烃组份的步骤；
c、对去除了重烃组份的混合气体进一步冷却，以得到带有液态丙烷的气液两相流的步骤；
d、把液态丙烷从它所在的气液两相流中分离出来，然后对该液态丙烷进行节流降压、让它按照保持混合比而所需返回丙烷气的量蒸发，并借其蒸发吸热过程来对余下的混合气体进一步冷却，以得到带有液态乙烯的气液两相流，接着把吸热后的丙烷气回送到压缩机中去的步骤；
e、把液态乙烯从它所在的气液两相流中分离出来，然后对该液态乙烯进行节流降压、让它按照保持混合比而需返回的乙烯气量蒸发，并借其蒸发吸热过程来对余下的混合气体进一步冷却，以得到带有液态甲烷的气液两相流，接着把吸热后的乙烯气回送到压缩机中去的步骤；
f、对带有液态甲烷的气液两相流进行节流降压，而让甲烷液体部分蒸发；接着把液态甲烷分离出来，节流降压后作为冷却介质，让其在后续过程中进一步冷却天然气、使之液化，接着更进一步使液化天然气过冷的步骤；
g、最后，是把过冷却的液态天然气注入液体天然气储存罐中的步骤。
2、根据权利要求1所述天然气液化的方法，其特征在于，在步骤f中对天然气进行过冷却之前，还有一个从已经冷却为液体的天然气中分离、并排除不凝性气体的步骤。
3、根据权利要求1或2所述天然气液化的方法，其特征在于，在步骤a中，其压缩机出口压力为3.0Mpa～4.0Mpa，出口温度为120℃～140℃；在步骤b中，混合气体被冷却后的温度为79℃～81℃；在步骤c中，混合气体被冷却后的温度为30℃～35℃；在步骤d中，其液态丙烷节流降压后的压力为0.102Mpa～0.105Mpa，已蒸发和未蒸发丙烷的气液两相流的温度为-42℃～-40℃；被冷却后所得到的带有液态乙烯的气液两相流的温度为-38℃～-36℃；在步骤e中，其液态乙烯节流降压后的压力为0.102Mpa～0.105Mpa，已蒸发和未蒸发乙烯的气液两相流的温度为-103℃～-102℃，冷却后所得到的带有液态甲烷的气液两相流的温度为-98℃～-97℃；在步骤f中，对带有液态甲烷的气液两相流进行节流降压后的压力值为1.25Mpa～1.6Mpa，部分甲烷液体蒸发后温度为-119℃；分离出来后液态甲烷是通过节流降压后来作为冷却介质的，其降压后的压力为0.102Mpa～0.105Mpa，其温度为-163℃～-162℃。
4、根据权利要求2所述天然气液化的方法，其特征在于，分离、并排除不凝性气体的压力为1.5Mpa～1.6Mpa，温度为-120℃～-119℃；在排除不凝性气体后，液态天然气再进一步节流降压，压力降至0.5Mpa；然后，再进一步过冷到-158℃。
5、一种天然气液化的装置，该装置中有压缩机，其特征在于，所述压缩机(1)仅有一台，通过这一台压缩机(1)来压缩的是除去了杂质的原料天然气和由丙烷、乙烯、甲烷混合而成的循环制冷剂；其中，丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比为1.76∶1.27∶1.0，
在该压缩机(1)之后依次连接的设备包括：
冷却从压缩机(1)输出的高温高压混合气体的第一个后冷却器(2)；
把从原料天然气中带来的、经冷却而凝结为液体的重烃组份从该混合气体中分离开、并把该重烃组份从其底部排除、把该混合气体从其顶部输出的一个重烃分离箱(3)；
对除去了重烃组份的混合气体进行冷却，以得到带有液态丙烷的气液两相流的第二个后冷却器(4)；
把液态丙烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的丙烷液体分离箱(5)；分离出的液态丙烷从该丙烷液体分离箱(5)的底部输出，余下的混合气体从该丙烷液体分离箱(5)的顶部输出；
一个让分离了丙烷的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却、以得到带有液态乙烯的气液两相流，同时让液态丙烷通过与丙烷液体分离箱(5)底部相通的一个节流阀(6)节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴进入其壳体空间内按照保持混合比而需返回丙烷气的量蒸发，并在把蒸发得到的丙烷气回送到压缩机(1)中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的丙烷冷却器(7)；
把液态乙烯从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的乙烯液体分离箱(8)；分离出液态乙烯从该乙烯液体分离箱(8)的底部输出，余下的混合气体从该乙烯液体分离箱(8)的顶部输出；
一个让分离了乙烯的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却、以得到带有液态甲烷的气液两相流，同时让液态乙烯通过与乙烯液体分离箱(8)底部相通的一个节流阀(9)节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴进入其壳体空间内按照保持混合比而需返回乙烯气的量蒸发，并在把蒸发得到的乙烯气经过丙烷冷却器(7)而回送到压缩机(1)中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的乙烯冷却器(10)；
把分离了乙烯、且带有液态甲烷的气液两相流输入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却和液化的一个回气冷却器(11)；
通过一个节流阀(12)与该回气冷却器(11)连接的、把液态甲烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的甲烷液体分离箱(13)；分离出液态甲烷从该甲烷液体分离箱(13)的底部输出，余下的天然气从该甲烷液体分离箱(13)的顶部输出；
一个把分离了液态甲烷的余下天然气在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却，同时让分离出的液态甲烷通过与甲烷液体分离箱(13)底部相通的一个节流阀(14)节流降压后、在其壳体下部进入其壳体空间内按照保持混合比所需甲烷气量蒸发，并把蒸发得到的甲烷气作为制冷剂来冷却和液化该盘形换热管中的天然气的甲烷冷却器(15)；
一个其壳体空间内设置的盘形换热管的上端与甲烷冷却器(15)壳体空间内的盘形换热管下端联通，其盘形换热管下端通过一个控制阀(201)与一个液体天然气储存罐(20)联通的液化天然气过冷器(19)；在该液体天然气储存罐(20)与液化天然气过冷器(19)壳体之间接有一个平稳压力的回气阀(191)；
在与甲烷液体分离箱(13)底部联通的节流阀(14)和甲烷冷却器(15)壳体之间，连接有一条分支管；该分支管的另一端与液化天然气过冷器(19)的壳体联通，以让通过该节流阀(14)节流降压后的甲烷，同时对该液化天然气过冷器(19)内盘形换热管中的天然气作进一步过冷却；在该液化天然气过冷器(19)的壳体顶部和甲烷冷却器(15)的壳体中部之间、在该甲烷冷却器(15)的壳体顶部与回气冷却器(11)的壳体底部之间、在该回气冷却器(11)的壳体顶部与乙烯冷却器(10)的壳体中部之间，各连接有一条回气管。
6、根据权利要求5所述天然气液化的装置，其特征在于，在所述甲烷冷却器(15)和液化天然气过冷器(19)的两组盘形换热管之间串联进了一个不凝性气体分离箱(17)；该不凝性气体分离箱(17)由位于其上部的不凝性气体分离室和位于其下部的闪蒸室构成；该不凝性气体分离室与甲烷冷却器(15)的盘形换热管联通，其顶部有一个不凝性气体排放管(21)；该闪蒸室的底部与液化天然气过冷器(19)的盘形换热管联通，其上部通过一个节流阀(16)与甲烷冷却器(15)的壳体联通；不凝性气体分离室和闪蒸室之间通过一个节流阀(18)联通。
7、根据权利要求5或6所述天然气液化的装置，其特征在于，在所述丙烷冷却器(7)和乙烯冷却器(10)，各连接有一个其内充装有着色冷冻机油的液位计(23)；各个液位计(23)的下端与对应的各个冷却器的底部液体之间通过一段呈倒置U字型的液封管联通，各个液位计(23)的上端与对应冷却器的气空间联通；在该液封管靠近液位计(23)一侧有一段中扩大了直径的着色冷冻机油存储管；在丙烷冷却器(7)和乙烯冷却器(10)底部内的液态丙烷、液态乙烯液面之下各有一个排液管24，在该液面之上各有一个补气管22，在丙烷冷却器(7)和乙烯冷却器(10)底部的被冷却介质出口各有一个测温点(25)。
8、根据权利要求5或6所述天然气液化的装置，其特征在于，所述丙烷液体分离箱(5)与丙烷冷却器(7)、乙烯液体分离箱(8)与乙烯冷却器(10)，均以各自的分离箱在上、各自的冷却器在下的形式组合为各一个组件设备；其中的盘形换热管均由耐低温的不锈钢管或铜管制成。
9、根据权利要求6所述天然气液化装置，其特征在于，按照从上到下的顺序，所述甲烷液体分离箱(13)、甲烷冷却器(15)、不凝性气体分离箱(17)和液化天然气过冷器(19)组合为一个组件设备；其中的盘形换热管均由耐低温的不锈钢管或铜管制成。
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CN101608860B (zh) * 2008-06-17 2011-08-17 北京安瑞科新能能源科技有限公司 混合制冷剂气体液化工艺及混合制冷剂
KR101728996B1 (ko) * 2010-03-31 2017-05-02 린데 악티엔게젤샤프트 튜브 측류를 액화시키는 프로세스에서의 주 열교환기의 리밸런싱
CN101922850B (zh) * 2010-09-15 2012-01-04 煤炭科学研究总院重庆研究院 利用含氧煤层气制取液化天然气的方法
CN101929788B (zh) * 2010-09-15 2012-01-04 中国科学院理化技术研究所 含氧煤层气制取液化天然气的装置
FR3016436B1 (fr) * 2014-01-10 2019-05-10 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil de liquefaction d’un courant de co2 gazeux
CN104449923B (zh) * 2014-10-21 2016-06-08 中国海洋石油总公司 一种降低lng蒸发量的方法
CN105647606B (zh) * 2016-03-31 2019-06-18 大庆市中瑞燃气有限公司 一种天然气气化稳定剂
CN107556969B (zh) * 2016-06-30 2020-09-08 中石化洛阳工程有限公司 一种用于液化天然气冷能有机朗肯循环发电的工质
JP6741565B2 (ja) * 2016-12-08 2020-08-19 川崎重工業株式会社 原料ガス液化装置及びその制御方法
CN111718769A (zh) * 2020-06-29 2020-09-29 山西晋煤天源化工有限公司 一种综合利用合成氨尾气制备png***
US11499775B2 (en) * 2020-06-30 2022-11-15 Air Products And Chemicals, Inc. Liquefaction system
CN112304026B (zh) * 2020-11-03 2022-06-24 江苏科技大学 一种原油挥发气分级液化***及其工作方法

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