[發(fā)明專(zhuān)利]雙循環(huán)混合冷劑的天然氣液化系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110328354.5
• 申請(qǐng)日: 2011-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102393126A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅;白改玲;宋媛玲;吳笛;林暢;程喜慶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)寰球工程公司
• 主分類(lèi)號(hào): F25J1/02
• 分類(lèi)號(hào): F25J1/02
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液化天然氣領(lǐng)域，具體而言，涉及一種雙循環(huán)混合冷劑的天然氣液化系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

天然氣液化采用了丙烷預(yù)冷和混合冷劑制冷聯(lián)合制冷循環(huán)進(jìn)行天然氣的冷卻和液化，其缺點(diǎn)在于丙烷的預(yù)冷溫度最低為-40℃左右，且為固定值，不能隨外界環(huán)境的溫度變化而變化，因此當(dāng)原料天然氣的組成變化、外界環(huán)境溫度隨季節(jié)變化而變化時(shí)，會(huì)造成天然氣液化裝置的LNG產(chǎn)量不穩(wěn)定、裝置操作能耗高等缺陷。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中天然氣液化系統(tǒng)示意圖；圖1中的代號(hào)含義如下：標(biāo)號(hào)1-4均為丙烷預(yù)冷換熱器；5為過(guò)冷器；6-9為分離塔；10為氣液分離器；11為緩沖罐；12為水冷卻器；13為L(zhǎng)NG泵。GT1表示燃?xì)馔钙剑籊T2表示發(fā)電機(jī)；M表示驅(qū)動(dòng)電機(jī)；N2表示氮?dú)猓籆1表示甲烷；C2表示乙烷；C3表示丙烷。

在丙烷預(yù)冷循環(huán)中，由于冷劑為單一冷劑，其預(yù)冷的溫度在一定壓力下是一個(gè)固定值，而原料天然氣是混合物，其降溫過(guò)程是一條曲線，因此采用丙烷預(yù)冷時(shí)的傳熱溫差較大，導(dǎo)致傳熱效率降低，從而整體能耗增加，為了減小傳熱溫差，通常采用三級(jí)或者四級(jí)丙烷減壓段，以提供三至四個(gè)預(yù)冷溫度級(jí)別，從而盡量減小每個(gè)溫度級(jí)別的傳熱溫差，但是這樣一來(lái)，就需要三至四個(gè)不同壓力的換熱器、三至四次不同壓力下的丙烷壓縮機(jī)進(jìn)氣配置，同時(shí)需要與之配套的各種分離器、管線、控制系統(tǒng)、儀表等一系列設(shè)施，使得系統(tǒng)的復(fù)雜程度大大增加，從而造成天然氣液化裝置的設(shè)備多、占地大、一次投資大、操作運(yùn)行復(fù)雜等弊端。

另外，項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)的地理位置不同，其環(huán)境溫度變化也很大，尤其是某些非常寒冷的地區(qū)，冬季環(huán)境溫度達(dá)到-40℃以下，采用丙烷預(yù)冷的工藝系統(tǒng)由于環(huán)境溫度低于丙烷預(yù)冷的溫度，將不需要丙烷預(yù)冷循環(huán)，但是停運(yùn)丙烷預(yù)冷，將導(dǎo)致整個(gè)裝置無(wú)法運(yùn)行，進(jìn)而導(dǎo)致不能生產(chǎn)LNG產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種雙循環(huán)混合冷劑的天然氣液化系統(tǒng)和方法，用以降低天然氣液化系統(tǒng)的復(fù)雜度，并提高液化天然氣生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種雙循環(huán)混合冷劑的天然氣液化系統(tǒng)，其包括：天然氣輸送管、冷箱、脫重?zé)N裝置、脫氮裝置、LNG輸送泵、LNG儲(chǔ)罐、第一冷循環(huán)裝置和第二冷循環(huán)裝置，其中

冷箱包括：由天然氣預(yù)冷管、第一混合冷劑的第一冷卻通道、分別設(shè)置在第一混合冷劑的第一冷卻通道的中間位置和末端的第一混合冷劑的第二冷卻通道和第一混合冷劑的第三冷卻通道，以及第二混合冷劑的第一冷卻通道構(gòu)成的第一換熱單元，由天然氣深冷管、第二混合冷劑的第二冷卻通道、第二混合冷劑的第三冷卻通道、第二混合冷劑的第四冷卻通道和第二混合冷劑的第五冷卻通道構(gòu)成的第二換熱單元；

第一冷循環(huán)裝置包括依次相連的第一離心式冷劑壓縮機(jī)、第一冷卻器、冷凝器、緩沖罐、過(guò)冷器，以及分別與第一離心式冷劑壓縮機(jī)相連通的用于儲(chǔ)存第一混合冷劑的第一氣液分離罐和第二氣液分離器；

過(guò)冷器與第一混合冷劑的第一冷卻通道相連通，將攜帶冷量的第一混合冷劑輸送至第一混合冷劑的第一冷卻通道；

第一混合冷劑的第二冷卻通道和第一混合冷劑的第三冷卻通道分別與第二氣液分離罐和第一氣液分離罐相連通，將失去冷量的第二混合冷劑輸送至第二氣液分離罐和第一氣液分離罐；

第二冷循環(huán)裝置包括依次相連的第二離心式冷劑壓縮機(jī)、第二冷卻器、第三離心式冷劑壓縮機(jī)、第三冷卻器，與第二離心式冷劑壓縮機(jī)相連通的用于儲(chǔ)存第二混合冷劑的第三氣液分離罐，以及與第二混合冷劑的第一冷卻通道相連將初步失去部分冷量的第二混合冷劑進(jìn)行氣液分離的第四氣液分離罐，并將分離的氣態(tài)的第二混合冷劑輸送至與其頂端相連通的第二混合冷劑的第二冷卻通道，將分離的液態(tài)的第二混合冷劑輸送至與其底端相連通的第二混合冷劑的第三冷卻通道；

第二混合冷劑的第四冷卻通道連通在第二冷劑的第二冷卻通道與第二混合冷劑的第五冷卻通道之間，第二混合冷劑的第三冷卻通道與第二混合冷劑的第五冷卻通道連通；

第三冷卻器與第二混合冷劑的第一冷卻通道相連通，將攜帶冷量的第二混合冷劑輸送至第二混合冷劑的第一冷卻通道；

第二混合冷劑的第五冷卻通道與第三氣液分離罐連通，將失去冷量的第二混合冷劑輸送至第三氣液分離罐；

天然氣預(yù)冷管與天然氣輸送管相連通，對(duì)流過(guò)的天然氣進(jìn)行預(yù)冷；

脫重?zé)N裝置與天然氣預(yù)冷管相連通，將經(jīng)過(guò)預(yù)冷的天然氣分離為液態(tài)的重?zé)N組分和氣態(tài)的輕烴組分；

天然氣深冷管與脫重?zé)N裝置的氣相空間相連通，將輸送來(lái)的氣態(tài)的輕烴組分冷卻液化為液態(tài)的輕烴組分；