一种利用液化空气供冷制取LNG的系统技术方案

本实用新型专利技术为一种利用液化空气供冷制取LNG的系统，包括过滤器、净化系统、第一级换热器、节流阀、LNG储罐、液化空气储罐、低温泵、第二级换热器、第三级换热器，所述过滤器、净化系统、第一级换热器的热流体管路、节流阀、LNG储罐通过管道依次串联，所述过滤器的进料口连接气源，所述液化空气储罐、低温泵、第二级换热器的冷流体管路通过管道依次串联，所述第二级换热器的冷流体管路出口连通所述节流阀与LNG储罐之间的管道；充分利用液化空气的低温冷量，通过直接换热、余热利用即可完成与天然气的预冷与液化，不需要消耗大量电力。设备小、可撬装化，灵活应用，初始投资低，可获得廉价LNG，非常适合用于开发偏远零散气源。

System for preparing LNG by utilizing liquefied air for cooling

The utility model relates to a liquefied air cooling system using LNG preparation, including filter, purification system, the first stage heat exchanger, throttle valve, air tank, LNG tank, liquefied cryogenic pump, second stage heat exchanger, third stage heat exchanger, the filter, purification system, the first level of heat exchanger the hot fluid pipe, throttle valve, LNG tank through the pipeline in series, the filter feeding mouth is connected with the gas, the liquefied air tank, cryogenic pump, second stage heat exchanger cold fluid pipe connected successively through pipeline, pipeline between the cold fluid pipe outlet of the second heat exchangers connected the throttle valve and the LNG tank; make full use of low temperature cold energy of liquefied air, through the heat exchange directly, waste heat utilization can be completed and the gas pre cooling and liquefaction, do not need to consume a lot of power. The utility model has the advantages of small equipment, flexible installation, flexible application, low initial investment and cheap LNG. The utility model is suitable for developing remote scattered gas sources.

【技术实现步骤摘要】
一种利用液化空气供冷制取LNG的系统
本技术涉及一种利用液化空气供冷制取LNG的系统。
技术介绍
天然气是以烃类物质为主的多成分混合气体，其中甲烷占绝大部分，乙烷和丙烷等重烃相对较少。除烃类外，天然气还含有二氧化碳、氮气、硫化氢、水蒸气和氦、氩等惰性气体物质。天然气已然成为当前世界上的一种极其重要能源，同时也是一种公认的优质清洁燃料，热值高，每立方米大约8500Kcal，燃烧产物对环境所产生的污染少。由于世界经济的快速发展，煤、石油的过度消耗和所带来的环境问题的日益加重，能源消费结构正在逐步改变，天然气因其无法比拟的优势在世界能源结构中比重逐渐加大。天然气在热泵、分布式能源发电、燃料电池、发动机动力、工业燃料等方面都具有十分广阔的应用前景。但在我国，天然气气源分布分散，产地往往在工业落后、人口稀薄地区，这些地区有很多零散的小气田、石油伴生气、煤层气等气源，但要开发利用这些气源就必须要解决输送问题，而绝大部分气田由于单井产量小，能够开采的时间非常短，在当地铺设管道投资高，经济性较差，采用管道运输或气态高压罐体运输已失去经济价值。而在标准大气压下，天然气可经制冷至-162℃变成液态，液化后的体积是液化前的1/625，在常压下即可储存运输，量大、安全可靠，使开发利用这些偏远天然气气源成为可能。因此，开展小型液化流程的技术开发有助于我们更大限度的利用我国西部等地的偏远天然气资源，缓解东西部分配不均衡的局势，未来必将为天然气行业的高速发展带来新的活力。国外从20世纪70年代开始对天然气的液化工艺进行研究开发工作，但大多针对大型LNG液化装置，也出现了一些小型液化天然气装置。美国爱达荷州国家实验室研发了一种利用输气管网的压差能来液化天然气的小型天然气液化流程，依靠膨胀机膨胀制冷。ABB燃气技术公司设计了两种小型天然气液化流程。其中一种新型流程先使用丙烷制冷，在天然气的温度初步降低后，再把天然气送入膨胀机降温。另一种采用双膨胀制冷循环流程，冷量由两个独立的膨胀系统提供，一个系统以氮气作为膨胀循环的制冷剂，另一系统制冷剂选择甲烷、乙烷等碳氢化合物。Kryopak公司针对小型天然气液化装置设计了KryopakEXP流程、KryopakPCMR流程。KryopakEXP流程采用膨胀机膨胀制冷，采用自蒸发气体作为制冷剂。KryopakPCMR流程设置预冷部分，预冷部分采用的制冷剂为氨或者丙烷，而主要的制冷部分采用以多种烃类或者氮气混合而成的混合制冷剂。国内针对小型天然气液化装置也做了不少探索和尝试。1996年，吉林油田、中石油和中科院低温中心三家联合开发了一套500L/h天然气液化装置。该装置的液化流程以高纯氮气作为制冷工质，为了方便搬运，全部设备撬装成10个撬块，设备全部自主生产。气体轴承膨胀机制冷技术是本装置采用的一种独创性技术。2000年，中原油田委托法国索菲燃气公司设计的小型天然气液化装置投产，原料天然气的日处理量为30×104m3，液化率为50％。液化系统制冷循环部分为复叠式制冷循环，制冷剂为丙烷和乙烯。但上述小型天然气液化工艺流程均采用制冷循环的方式提供天然气液化所需冷量，其存在的共同缺点就是流程结构及设备复杂、占地面积大、不灵活、造价高、消耗大量电能，单位能耗高，同时也不适合在没有充足电力甚至没有电力的偏远地区气源地进行推广应用。所以，亟需一种利用液化空气供冷制取LNG的系统来解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种利用液化空气供冷制取LNG的系统，来解决传统设备流程结构及设备复杂、占地面积大、不灵活、造价高、消耗大量电能，单位能耗高，同时也不适合在没有充足电力甚至没有电力的偏远地区气源地进行推广的问题。本技术采用以下的技术方案：一种利用液化空气供冷制取LNG的系统，包括过滤器(1)、净化系统(2)、第一级换热器(3)、节流阀(4)、LNG储罐(5)、液化空气储罐(6)、低温泵(7)、第二级换热器(8)、第三级换热器(9)，所述第一级换热器(3)、第二级换热器(8)、第三级换热器(9)均设置有热流体管路、冷流体管路，所述热流体管路、冷流体管路均设置有其进口和出口，所述过滤器(1)、净化系统(2)、第一级换热器(3)的热流体管路、节流阀(4)、LNG储罐(5)通过管道依次串联，所述过滤器(1)的进料口连接天然气气源；所述液化空气储罐(6)、低温泵(7)、第二级换热器(8)的冷流体管路通过管道依次串联；所述净化系统(2)为脱碳塔(201)、浸硫活性炭吸附器(202)、乙二醇水溶液换热器(203)的热流体管路、分子筛吸附器(204)通过管道依次串联形成净化系统，所述脱碳塔(201)的进料端(A)与所述过滤器(1)及所述分子筛吸附器(204)出料端(B)通过管道连通；所述脱碳塔(201)的进料端(A)与所述滤器(1)连接，所述分子筛吸附器(204)出料端与第一级换热器(3)的热流体管路连接；所述第一级换热器(3)的冷流体管路进口(C)连通所述低温泵(7)与所述第二级换热器(8)之间的管道，所述第一级换热器(3)的冷流体管路出口(D)通过管道连通所述第三级换热器(9)冷流体管路进口(E)，所述第三级换热器(9)冷流体管路的出口(F)将空气排出系统；所述第三级换热器(9)的热流体管路(91)与所述乙二醇水溶液换热器(203)的冷流体管路(2031)进口、出口连通构成其内部介质的循环冷却回路；所述第二级换热器(8)的冷流体管路出口(G)连通所述第一级换热器(3)与第三级换热器(9)之间的管道，所述第二级换热器(8)的热流体管路进口(H)与所述LNG储罐(5)连通，所述第二级换热器(8)的热流体管路出口(I)连通所述节流阀(4)与LNG储罐(5)之间的管道。所述第一级换热器(3)为板翅式换热器，包括三段板翅式换热器串联，每段的热流体管路、冷流体管路分别串联，所述热流体管路与所述冷流体管路流体的流向相反形成逆流换热，每段板式换热器热流体管路出口端分别设置节流装置。所述第二级换热器为板式换热器、第三级换热器为板翅式换热器，所述第三级换热器的热流体管路换热介质为乙二醇水溶液。本技术的优点如下：工艺流程简单、液化空气易得，充分利用液化空气的低温冷量，通过直接换热、余热利用即可完成与天然气的预冷与液化，不需要消耗大量电力。另一方面，本专利技术设备小、可撬装化，灵活应用，初始投资低，可获得廉价LNG，非常适合用于开发偏远零散气源。附图说明：图1为本技术利用液化空气供冷制取LNG的小型液化系统流程示意图；图2为本技术净化系统的流程示意图；图3为本技术第一级换热器的内部结构示意图；图4为本技术第二、三级换热器的内部结构示意图；具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步说明。以下实施例仅是为清楚说明本技术所作的举例，而并非对本技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本技术精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。一种利用液化空气供冷制取LNG的系统，包括过滤器1、净化系统2、第一级换热器3、节流阀4、LNG储罐5、液化空气储罐6、低温泵7、第二级换热器8、第三级换热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用液化空气供冷制取LNG的系统，包括过滤器(1)、净化系统(2)、第一级换热器(3)、节流阀(4)、LNG储罐(5)、液化空气储罐(6)、低温泵(7)、第二级换热器(8)、第三级换热器(9)，所述第一级换热器(3)、第二级换热器(8)、第三级换热器(9)均设置有热流体管路、冷流体管路，所述热流体管路、冷流体管路均设置有其进口和出口，其特征在于：所述过滤器(1)、净化系统(2)、第一级换热器(3)的热流体管路、节流阀(4)、LNG储罐(5)通过管道依次串联，所述过滤器(1)的进料口连接天然气气源；所述液化空气储罐(6)、低温泵(7)、第二级换热器(8)的冷流体管路通过管道依次串联；所述净化系统(2)为脱碳塔(201)、浸硫活性炭吸附器(202)、乙二醇水溶液换热器(203)的热流体管路、分子筛吸附器(204)通过管道依次串联形成净化系统，所述脱碳塔(201)的进料端(A)与所述过滤器(1)及所述分子筛吸附器(204)出料端(B)通过管道连通，该管道上设置有原料气检测器(205)；所述脱碳塔(201)的进料端(A)与所述滤器(1)连接，所述分子筛吸附器(204)出料端与第一级换热器(3)的热流体管路连接，所述分子筛吸附器(204)里装有吸水剂；所述第一级换热器(3)的冷流体管路进口(C)连通所述低温泵(7)与所述第二级换热器(8)之间的管道，所述第一级换热器(3)的冷流体管路出口(D)通过管道连通所述第三级换热器(9)冷流体管路进口(E)，所述第三级换热器(9)冷流体管路的出口(F)将空气排出系统；所述第三级换热器(9)的热流体管路(91)与所述乙二醇水溶液换热器(203)的冷流体管路(2031)进口、出口连通构成其内部介质的循环冷却回路；所述第二级换热器(8)的冷流体管路出口(G)连通所述第一级换热器(3)与第三级换热器(9)之间的管道，所述第二级换热器(8)的热流体管路进口(H)与所述LNG储罐(5)连通，所述第二级换热器(8)的热流体管路出口(I)连通所述节流阀(4)与LNG储罐(5)之间的管道。...

【技术特征摘要】
1.一种利用液化空气供冷制取LNG的系统，包括过滤器(1)、净化系统(2)、第一级换热器(3)、节流阀(4)、LNG储罐(5)、液化空气储罐(6)、低温泵(7)、第二级换热器(8)、第三级换热器(9)，所述第一级换热器(3)、第二级换热器(8)、第三级换热器(9)均设置有热流体管路、冷流体管路，所述热流体管路、冷流体管路均设置有其进口和出口，其特征在于：所述过滤器(1)、净化系统(2)、第一级换热器(3)的热流体管路、节流阀(4)、LNG储罐(5)通过管道依次串联，所述过滤器(1)的进料口连接天然气气源；所述液化空气储罐(6)、低温泵(7)、第二级换热器(8)的冷流体管路通过管道依次串联；所述净化系统(2)为脱碳塔(201)、浸硫活性炭吸附器(202)、乙二醇水溶液换热器(203)的热流体管路、分子筛吸附器(204)通过管道依次串联形成净化系统，所述脱碳塔(201)的进料端(A)与所述过滤器(1)及所述分子筛吸附器(204)出料端(B)通过管道连通，该管道上设置有原料气检测器(205)；所述脱碳塔(201)的进料端(A)与所述滤器(1)连接，所述分子筛吸附器(204)出料端与第一级换热器(3)的热流体管路连接，所述分子筛吸附器(204)里装有吸水剂；所述第一级换热器(3)的冷流体管路进口(C)连通所述低温泵(7)与所述第二级换热器(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于志艳，孙河忠，董丽霞，曹国顺，方胜，
申请(专利权)人：天道新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13