[發明專利]一種兩段式單循環混合制冷劑天然氣液化工藝及設備

有效

• 申請號: 201110393892.2
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102492505A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 孫恒;馬文華
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;F25J1/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

1.一種兩段式單循環混合制冷劑天然氣液化工藝，其包括以下步驟：

對混合制冷劑進行兩段壓縮冷卻之后，進行一次氣液分離，得到氣相制冷劑和液相制冷劑，其中，第一段壓縮冷卻之后，混合制冷劑為氣態；

使液相制冷劑進入冷箱冷卻后節流降溫，并返回冷箱提供高溫位的冷量；

使氣相制冷劑進入冷箱冷卻至低溫后節流降溫，返回冷箱首先提供低溫位的冷量，然后與節流后返回冷箱的液相制冷劑匯合，共同提供高溫位的冷量；

對提供了高溫位的冷量之后的混合制冷劑進行兩段壓縮冷卻，進行下一個循環；

天然氣進入冷箱冷卻后，再經過節流得到液化天然氣產品；

其中，所述混合制冷劑的摩爾百分比組成為：甲烷、16-22％，乙烯或乙烷、33-39％，丙烷、15-21％，異戊烷、12-18％，氮、8-14％，所有組分的摩爾百分比之和滿足100％；

所述兩段壓縮冷卻是指：將混合制冷劑壓縮至600-1000kPa，再冷卻至25℃-45℃或室溫，然后二次壓縮至3500-4500kPa，再冷卻至25℃-45℃或室溫。

2.根據權利要求1所述的天然氣液化工藝，其中，該工藝包括以下步驟：

對混合制冷劑進行兩段壓縮冷卻后，進行一次氣液分離，得到氣相制冷劑和液相制冷劑，其中，第一段壓縮冷卻之后，混合制冷劑為氣態；

使液相制冷劑進入冷箱冷卻至-50℃至-65℃后節流降溫，并返回冷箱，與節流后返回的氣相制冷劑混合后，一起提供高溫位段的冷量；

使氣相制冷劑進入冷箱冷卻至-151℃至-162℃后節流降溫，返回冷箱首先提供低溫位的冷量，其被復溫至-50℃至-65℃后，與節流后返回的液相制冷劑匯合，共同提供高溫位的冷量；

對提供了高溫位的冷量之后的混合制冷劑進行兩段壓縮冷卻，進行下一個循環；

天然氣進入冷箱冷卻到-151℃或者更低的溫度，再經過節流得到液化天然氣產品。

3.根據權利要求1或2所述的天然氣液化工藝，其中，所述氣相制冷劑在節流后的壓力控制為350-450kPa。

4.根據權利要求1或2所述的天然氣液化工藝，其中，所述天然氣、所述氣相制冷劑和所述液相制冷劑均從所述冷箱的頂部進入，在所述冷箱中由上向下流動并且溫度逐漸降低。

5.一種天然氣液化設備，其包括第一吸入罐、第一壓縮機、第一冷卻器、第二吸入罐、第二壓縮機、第二冷卻器、氣液分離罐、冷箱、第一節流閥、第二節流閥，其中，

所述冷箱具有四個流道，分別為第一流道、第二流道、第三流道和第四流道；

所述第一吸入罐的出口與所述第一壓縮機的入口通過管道連接；

所述第一壓縮機的出口與所述第一冷卻器的入口通過管道連接；

所述第一冷卻器的出口與所述第二吸入罐的入口通過管道連接；

所述第二吸入罐的出口與所述第二壓縮機的入口通過管道連接；

所述第二壓縮機的出口與所述第二冷卻器的入口通過管道連接；

所述第二冷卻器的出口與所述氣液分離罐的入口通過管道連接；

所述氣液分離罐的氣體出口與所述冷箱的第二流道的入口通過管道連接，所述氣液分離罐的液體出口與所述冷箱的第三流道的入口通過管道連接；

所述第二流道的出口與所述第四流道末端的入口通過管道連接，并且二者之間的管道上設有第一節流閥，所述第一節流閥位于所述冷箱的外部；

所述第三流道的出口與所述第四流道中部的入口通過管道連接，并且二者之間的管道上設有第二節流閥，所述第二節流閥位于所述冷箱的外部；

所述第四流道的出口與所述第一吸入罐的入口通過管道連接；

所述冷箱的第一流道為天然氣輸送管道。

6.根據權利要求5所述的天然氣液化設備，其中，所述冷箱的第一流道的入口處連接有天然氣輸入管道，并且，該天然氣輸入管道上設有天然氣凈化裝置和第三節流閥，所述冷箱的第一流道的出口處連接有天然氣輸出管道，并且，該天然氣輸出管道上設有產品閥。

7.根據權利要求5所述的天然氣液化設備，其中，所述冷箱分為高溫位段和低溫位段，所述第一流道、第二流道和第四流道在所述高溫位段和低溫位段均有分布，所述第三流道僅分布于所述高溫位段，所述第四流道的末端出口位于低溫位段末端，所述第四流道的中部入口位于所述低溫位段和高溫位段之間。