阅读说明：本技术 一种天然气液化方法 (Natural gas liquefaction method ) 是由 狄风君 徐浩 *** 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及天然气液化技术领域,具体的说是一种天然气液化方法,该液化方法采用的液化装置包括绝热结构、冷媒介质输送结构、天然气输送结构和液气分离结构,冷媒介质输送结构的内壁固定安装有天然气输送结构,天然气输送结构和冷媒介质输送结构之间固定安装有液气分离结构,绝热结构包括护壳、壳盖和底板,护壳的上侧螺丝固定有壳盖,壳盖的中部设有检修口,本发明所述的一种天然气液化方法,通过冷媒介质输送结构和天然气输送结构的设置,高压天然气从气体进管进入气液两相空间,并从环形通道沿三号折流板螺旋上升,该过程和内外流体腔内的低温介质充分进行热交换,从而能有效降低高压天然气的温度。(The invention relates to the technical field of natural gas liquefaction, in particular to a natural gas liquefaction method, wherein a liquefaction device adopted by the liquefaction method comprises a heat insulation structure, a cold medium conveying structure, a natural gas conveying structure and a liquid-gas separation structure, wherein the natural gas conveying structure is fixedly arranged on the inner wall of the cold medium conveying structure, the liquid-gas separation structure is fixedly arranged between the natural gas conveying structure and the cold medium conveying structure, the heat insulation structure comprises a protective shell, a shell cover and a bottom plate, the shell cover is fixed on the upper side of the protective shell through screws, and an overhaul port is formed in the middle of the shell cover. Thereby effectively reducing the temperature of the high-pressure natural gas.)

一种天然气液化方法

技术领域

本发明涉及天然气液化技术领域，具体的说是一种天然气液化方法。

背景技术

天然气是指蕴藏在地层内的可燃性气体，主要是低分子烷烃的混合物，可分为干气天然气和湿天然气两种，干气成分主要是甲烷，湿天然气除含大量甲烷外，还含有较多的乙烷、丙烷和丁烷等。液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点(-161.5℃)温度后变成液体，通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内。其主要成分为甲烷，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。

在炎热的环境中对天然气进行液化时，天然气液化在冷凝器中进行，需要将不断地将膨胀降温的低压气体与高压气体进行换热，经过多次循环后，冷凝器中的天然气达到液化要求才能液化，在对大量天然气进行液化时，该过程需要在隔热环境中进行，且现有冷凝器换热效率不高，不能满足天然气大量液化的要求，因此，针对上述问题提出一种天然气液化方法。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种天然气液化方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种天然气液化方法，该液化方法包括以下步骤：

S1:原料气制备：将焦炉煤气和煤制气通入气柜充分混合得到混合气，混合气体积的5-50％再经过耐硫水汽变换或CO₂重整后再与其余混合气混合得到粗原料气，得到满足甲烷化需要的原料气；

S2：将S1中粗原料气经压缩后进行净化，脱除H₂S和CO₂，脱除的硫化氢去硫回收，脱除的CO₂气放空，净化后的粗原料气进行甲烷化，甲烷化后的驰放气经PSA(变压吸附)分离，分离出的CO、CO₂返回净化，分离出的氢气进行重油加氢，制得加氢汽油调和油或加氢柴油调和油，甲烷化后得到甲烷气经脱水压缩后制得合格的天然气产品；

S3：将S2中的天然气产品进行低压处理，形成低压天然气，然后，将低压天然气通入到液化装置中进行液化处理；

上述S3中采用的液化装置包括绝热结构、冷媒介质输送结构、天然气输送结构和液气分离结构，所述绝热结构的内部固定安装有冷媒介质输送结构，所述冷媒介质输送结构的内壁固定安装有天然气输送结构，所述天然气输送结构和冷媒介质输送结构之间固定安装有液气分离结构。

具体的，所述绝热结构包括护壳、壳盖和底板，所述护壳的上侧螺丝固定有壳盖，所述壳盖的中部设有检修口，所述检修口的法兰盘上螺丝固定有密封盖，所述护壳的下侧螺丝固定有底板，所述护壳的下部外壁上嵌设有输气管和抽真空管，所述抽真空管上安装有止回阀，所述输气管上安装有调节阀，所述护壳内壁焊接有若干连接板。

具体的，所述冷媒介质输送结构包括外套筒、内套筒、一号折流板、二号折流板、填充杆、上筒盖、下筒盖、介质进管、导流管和介质出管，所述外套筒位于护壳内，所述外套筒外壁与连接板焊接，所述外套筒的上下两侧分别固定连接有上筒盖和下筒盖，所述上筒盖和下筒盖之间且位于外套筒内固定连接有内套筒，所述外套筒内壁固定连接有一号折流板，所述内套筒内壁固定连接有二号折流板，所述二号折流板内套设有填充杆，所述填充杆的两端分别与上筒盖和下筒盖固定连接，所述外套筒的上部外壁嵌设有介质进管，所述上筒盖的内部且位于内套筒的上侧嵌设有介质出管，所述内套筒和填充杆之间设有内流体腔，所述外套筒内设有外流体腔，所述内流体腔和外流体腔之间连通有导流管。

具体的，所述天然气输送结构包括中间套筒、三号折流板、回流管、液体出管、气体进管、三通阀、闪蒸气管、外支架、内支架和弧形管，所述中间套筒位于外套筒和内套筒之间，所述中间套筒的上下两端分别与上筒盖和下筒盖固定连接，所述中间套筒和内套筒之间固定连接有三号折流板，所述下筒盖内且位于中间套筒和内套筒之间嵌设有液体出管和气体进管，所述上筒盖内且位于中间套筒和内套筒之间嵌设有回流管，所述下筒盖的上侧且位于中间套筒和内套筒之间螺丝固定有内支架，所述内支架的上侧安装有弧形管，所述弧形管上开设有若干喷孔，所述弧形管连通有闪蒸气管，所述闪蒸气管的一端穿过下筒盖连接有三通阀，所述三通阀安装在介质出管上，所述闪蒸气管通过外支架与护壳内壁固定连接。

具体的，所述液气分离结构包括上分隔板、下分隔板、填料、下角钢和上角钢，所述上分隔板和下分隔板均套设在内套筒的外侧，且上分隔板和下分隔板外缘均与中间套筒焊接，所述上分隔板和下分隔板之间填装有填料，所述上分隔板的上侧焊接有上角钢，所述下分隔板的下侧焊接有下角钢，所述上角钢和下角钢均与中间套筒内壁焊接，所述上分隔板和下分隔板内均开设有若干气孔。

具体的，所述外流体腔位于外套筒和中间套筒之间，所述一号折流板、二号折流板和三号折流板均呈螺旋状结构。

具体的，所述气体进管的端口高度高于液体出管的端口高度，所述弧形管的圆心角为钝角。

具体的，所述上分隔板和下分隔板均呈圆环形结构，所述液气分离结构位于三号折流板的上方。

本发明的有益效果：

(1)本发明所述的一种天然气液化方法，通过冷媒介质输送结构和天然气输送结构的联动，使高压天然气从气体进管进入气液两相空间，并从环形通道沿三号折流板螺旋上升，该过程和内外流体腔内的低温介质充分进行热交换，从而能有效降低高压天然气的温度，能够方便在炎热的环境下进行使用。

(2)本发明所述的一种天然气液化方法，通过绝热结构和液气分离结构的联动，利用真空环境进行保冷，利用填料进行气液分离，且本天然气液化装置结构紧凑，换热高效，通入BOG时，可实现二次冷凝制液。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明所采用液化装置的结构剖视图；

图3为本发明所采用液化装置中护壳的俯视剖面图；

图4为本发明所采用液化装置中内套筒的内部组装示意图；

图5为本发明所采用液化装置中上分隔板的结构示意图；

图6为图2中的A处放大图。

图中：1、绝热结构；11、护壳；12、壳盖；13、检修口；14、密封盖；15、抽真空管；16、输气管；17、调节阀；18、止回阀；19、底板；110、连接板；2、冷媒介质输送结构；21、外套筒；22、内套筒；23、一号折流板；24、二号折流板；25、填充杆；26、上筒盖；27、下筒盖；28、外流体腔；29、内流体腔；210、介质进管；211、导流管；212、介质出管；3、天然气输送结构；31、中间套筒；32、三号折流板；33、回流管；34、液体出管；35、气体进管；36、三通阀；37、闪蒸气管；38、外支架；39、内支架；310、弧形管；311、喷孔；4、液气分离结构；41、上分隔板；42、下分隔板；43、填料；44、下角钢；45、上角钢；46、气孔。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-图6所示，本发明所述的一种天然气液化方法，该液化方法包括以下步骤：

S1:原料气制备：将焦炉煤气和煤制气通入气柜充分混合得到混合气，混合气体积的5-50％再经过耐硫水汽变换或CO₂重整后再与其余混合气混合得到粗原料气，得到满足甲烷化需要的原料气；

S2：将S1中粗原料气经压缩后进行净化，脱除H₂S和CO₂，脱除的硫化氢去硫回收，脱除的CO₂气放空，净化后的粗原料气进行甲烷化，甲烷化后的驰放气经PSA(变压吸附)分离，分离出的CO、CO₂返回净化，分离出的氢气进行重油加氢，制得加氢汽油调和油或加氢柴油调和油，甲烷化后得到甲烷气经脱水压缩后制得合格的天然气产品；

S3：将S2中的天然气产品进行低压处理，形成低压天然气，然后，将低压天然气通入到液化装置中进行液化处理；

上述S3中采用的液化装置包括绝热结构1、冷媒介质输送结构2、天然气输送结构3和液气分离结构4，所述绝热结构1的内部固定安装有冷媒介质输送结构2，所述冷媒介质输送结构2的内壁固定安装有天然气输送结构3，所述天然气输送结构3和冷媒介质输送结构2之间固定安装有液气分离结构4。

具体的，所述绝热结构1包括护壳11、壳盖12和底板19，所述护壳11的上侧螺丝固定有壳盖12，所述壳盖12的中部设有检修口13，所述检修口13的法兰盘上螺丝固定有密封盖14，所述护壳11的下侧螺丝固定有底板19，所述护壳11的下部外壁上嵌设有输气管16和抽真空管15，所述抽真空管15上安装有止回阀18，所述输气管16上安装有调节阀17，所述护壳11内壁焊接有若干连接板110，抽真空后，在护壳11内形成真空环境，具有绝热作用。

具体的，所述冷媒介质输送结构2包括外套筒21、内套筒22、一号折流板23、二号折流板24、填充杆25、上筒盖26、下筒盖27、介质进管210、导流管211和介质出管212，所述外套筒21位于护壳11内，所述外套筒21外壁与连接板110焊接，所述外套筒21的上下两侧分别固定连接有上筒盖26和下筒盖27，所述上筒盖26和下筒盖27之间且位于外套筒21内固定连接有内套筒22，所述外套筒21内壁固定连接有一号折流板23，所述内套筒22内壁固定连接有二号折流板24，所述二号折流板24内套设有填充杆25，所述填充杆25的两端分别与上筒盖26和下筒盖27固定连接，所述外套筒21的上部外壁嵌设有介质进管210，所述上筒盖26的内部且位于内套筒22的上侧嵌设有介质出管212，所述内套筒22和填充杆25之间设有内流体腔29，所述外套筒21内设有外流体腔28，所述内流体腔29和外流体腔28之间连通有导流管211，低温介质从介质进管210进入外流体腔28内，低温介质在外流体腔28内沿一号折流板23螺旋下降，经过导流管211换向后，低温介质在内流体腔29内沿二号折流板24螺旋上升，对气液两相空间内的高压天然气进行内外缓速换热，使得换热充分。

具体的，所述天然气输送结构3包括中间套筒31、三号折流板32、回流管33、液体出管34、气体进管35、三通阀36、闪蒸气管37、外支架38、内支架39和弧形管310，所述中间套筒31位于外套筒21和内套筒22之间，所述中间套筒31的上下两端分别与上筒盖26和下筒盖27固定连接，所述中间套筒31和内套筒22之间固定连接有三号折流板32，所述下筒盖27内且位于中间套筒31和内套筒22之间嵌设有液体出管34和气体进管35，所述上筒盖26内且位于中间套筒31和内套筒22之间嵌设有回流管33，所述下筒盖27的上侧且位于中间套筒31和内套筒22之间螺丝固定有内支架39，所述内支架39的上侧安装有弧形管310，所述弧形管310上开设有若干喷孔311，所述弧形管310连通有闪蒸气管37，所述闪蒸气管37的一端穿过下筒盖27连接有三通阀36，所述三通阀36安装在介质出管212上，所述闪蒸气管37通过外支架38与护壳11内壁固定连接，在内套筒22和中间套筒31之间为液化空间，其中填料43的上侧为气相空间，填料43的下侧为气液两相空间，气液两相空间的底部为液相空间，高压天然气从气体进管35进入气液两相空间，并从环形通道沿三号折流板32螺旋上升，该过程和内外流体腔内的低温介质充分进行热交换，从而有效降低高压天然气的温度。

具体的，所述液气分离结构4包括上分隔板41、下分隔板42、填料43、下角钢44和上角钢45，所述上分隔板41和下分隔板42均套设在内套筒22的外侧，且上分隔板41和下分隔板42外缘均与中间套筒31焊接，所述上分隔板41和下分隔板42之间填装有填料43，所述上分隔板41的上侧焊接有上角钢45，所述下分隔板42的下侧焊接有下角钢44，所述上角钢45和下角钢44均与中间套筒31内壁焊接，所述上分隔板41和下分隔板42内均开设有若干气孔46，液体沿填料43表面自上向下流动，气体与液体成逆流关系，实现气液分离。

具体的，所述外流体腔28位于外套筒21和中间套筒31之间，所述一号折流板23、二号折流板24和三号折流板32均呈螺旋状结构，具有缓速和延长换热路径的作用。

具体的，所述气体进管35的端口高度高于液体出管34的端口高度，所述弧形管310的圆心角为钝角，方便排液。

具体的，所述上分隔板41和下分隔板42均呈圆环形结构，所述液气分离结构4位于三号折流板32的上方，将BOG通入外流体腔28后，可将三通阀36换向，冷凝后的残余BOG经闪蒸气管37进入气液两相空间，气液两相空间内的BOG与天然气混合之后均匀混合喷射进入填料43进行第二次的冷凝回收，可实现二次冷凝制液。

在使用时，低温介质从介质进管210进入外流体腔28内，低温介质为膨胀冷却后的低压天然气，低温介质在外流体腔28内沿一号折流板23螺旋下降，经过导流管211换向后，低温介质在内流体腔29内沿二号折流板24螺旋上升，在内套筒22和中间套筒31之间为液化空间，其中填料43的上侧为气相空间，填料43的下侧为气液两相空间，气液两相空间的底部为液相空间，高压天然气从气体进管35进入气液两相空间，并从环形通道沿三号折流板32螺旋上升，该过程和内外流体腔内的低温介质充分进行热交换，从而有效降低高压天然气的温度，当高压天然气压强和温度均达到液化要求时，部分高压天然气将会在气液两相空间内液化，经过填料43时，天然气继续上移，气化液体聚集，液滴沿三号折流板32螺旋下降至底部，被高压泵沿液体出管34抽入储罐内，未液化天然气从回流管33排出，实现天然气液化流程，进一步的，将BOG通入外流体腔28后，可将三通阀36换向，冷凝后的残余BOG经闪蒸气管37进入气液两相空间，气液两相空间内的BOG与天然气混合之后均匀混合喷射进入填料43进行第二次的冷凝回收，可实现二次冷凝制液。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。