一种二氧化碳预冷双级氮膨胀的天然气液化系统

摘要

本发明公开了一种二氧化碳预冷双级氮膨胀的天然气液化系统，其包括：天然气输送管、二氧化碳预冷循环装置、脱重烃装置、双级氮气冷却循环装置、BOG换热器、第一节流阀、第二节流阀、LNG节流阀、气液分离装置、LNG泵和LNG储罐，本发明通过二氧化碳实现预冷却以及通过氮气实现深度冷却，并对二氧化碳预冷双级氮膨胀液化系统的工艺流程进行了优化设计，不仅提高了工艺灵活性，还减少了液化系统的能量消耗，提高了安全性，能够实现不同海域、不同气质条件下海上液化天然气稳定、高效、持续的生产需求。

主权项

一种二氧化碳预冷双级氮膨胀的天然气液化系统，其特征在于，包括：天然气输送管、二氧化碳预冷循环装置、脱重烃装置、双级氮气冷却循环装置、BOG换热器、第一节流阀、第二节流阀、LNG节流阀、气液分离装置、LNG泵和LNG储罐，其中：所述二氧化碳预冷循环装置包括多级预冷主低温换热器、多级二氧化碳压缩机和多级二氧化碳压缩机水冷器，所述多级预冷主低温换热器与所述天然气输送管连通，二氧化碳压缩机与二氧化碳压缩机水冷器的数目相等，并且每一二氧化碳压缩机的后端均设有一二氧化碳压缩机水冷器，二氧化碳经过多级二氧化碳压缩机增压及多级二氧化碳压缩机水冷器冷却后降温至第一设定温度，该第一设定温度的二氧化碳经过所述BOG换热器、所述第一节流阀和所述第二节流阀后分别输送至多级预冷主低温换热器，以对天然气输送管中流过的天然气进行预冷，对天然气进行预冷后的二氧化碳再次经过多级二氧化碳压缩机及多级二氧化碳压缩机水冷器，以实现循环预冷；所述脱重烃装置设置在所述二氧化碳预冷循环装置的后端，将经过预冷的天然气分离为液态的重烃组分和气态的轻烃组分；所述双级氮气冷却循环装置包括多级深冷主低温换热器、低压氮气预冷模块、高压氮气预冷模块、高压氮气膨胀机和低压氮气膨胀机，多级深冷主低温换热器与所述脱重烃装置连通，以对从所述脱重烃装置输出的天然气进行深度冷却，所述低压氮气预冷模块包括一低压氮气膨胀机增压机、一低压氮气膨胀机增压机水冷器、多级低压氮气压缩机和多级低压氮气压缩机水冷器，所述高压氮气预冷模块包括一高压氮气膨胀机增压机、一高压氮气膨胀机增压机水冷器、多级高压氮气压缩机和多级高压氮气压缩机水冷器，低压氮气压缩机和低压氮气压缩机水冷器的数目相等，高压氮气压缩机和高压氮气压缩机水冷器的数目相等，所述高压氮气预冷模块将氮气压缩至第一预定压强后分为两路，其中一路经过所述多级预冷主低温换热器进行冷却，另一路经过第一级深冷主低温换热器进行冷却，两路冷却后的氮气汇合后经过所述高压氮气膨胀机进行膨胀，膨胀后的低温低压氮气返流至多级深冷主低温换热器除了最后一级以外的部分，以冷却天然气、低压氮气和部分高压氮气，所述低压氮气预冷模块将氮气压缩至第二预定压强后经过除了最后一级以外其他级别的深冷主低温换热器进行冷却后再输入所述低压氮气膨胀机进行膨胀降温，膨胀后的低温低压氮气返流至最后一级深冷主低温换热器；所述LNG节流阀连接在所述双级氮气冷却循环装置和所述气液分离装置之间，所述气液分离装置将液化天然气闪蒸产生的BOG输送至所述BOG换热器，以使节流闪蒸产生的BOG进一步冷却二氧化碳，所述BOG换热器进一步将BOG输出至燃料气系统；所述LNG泵连接在所述气液分离装置与所述LNG储罐之间，用于将液化天然气输送到所述LNG储罐进行储存。