[發明專利]采用單一混合工質制冷液化天然氣的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210064449.5
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102636000A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 何振勇;王貴歧;劉麗梅
• 申請（專利權）人: 新地能源工程技術有限公司;新奧科技發展有限公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉;劉明芳

1.采用單一混合工質制冷液化天然氣的裝置，該裝置包括混合冷劑壓縮系統和冷箱系統，

其中該壓縮系統包括二段式混合工質壓縮機、分別與所述二段式混合工質壓縮機的第一段和第二段連接的第一臺冷卻器和第二臺冷卻器、分別與所述第一臺冷卻器和第二臺冷卻器連接的第一臺氣液分離器和第二臺氣液分離器和與所述兩臺氣液分離器當中的第一臺連接的一臺液體泵，

其中冷箱系統包括：

一組板翅式換熱器組，它包含至少六個換熱通道：第一、第二、第三、第四、第五和第六換熱通道，所述第二換熱通道和第一換熱通道的輸入端經由兩根管道分別與所述混合冷劑壓縮系統中的第二臺氣液分離器的液相端和氣相端連接，和第三換熱通道的輸出端經由管道連接到第一壓縮段；

與所述板翅式換熱器組的第二換熱通道的輸出端連接的第一臺節流裝置；

與所述板翅式換熱器組的第一換熱通道的輸出端和第四換熱通道的輸入端連接的第二臺節流裝置；

和

與所述板翅式換熱器組的第三換熱通道的輸入端、第四換熱通道的輸出端和第一臺節流裝置連接的冷劑分離器；

與所述板翅式換熱器組的一個獨立換熱通道即第五換熱通道連接的一臺天然氣重烴分離器，

其中兩臺氣液分離器中的第一臺氣液分離器的氣相端與二段式混合工質壓縮機的第二壓縮段連接，第一臺氣液分離器的液相端經由液體泵與第二壓縮段的出口管道匯合后連接到所述兩臺冷卻器中的第二臺冷卻器，第二臺氣液分離器的氣相端和液相端分別與所述一組板翅式換熱器組的兩個換熱通道即第一換熱通道和第二換熱通道的輸入端連接；其中上述第一臺節流裝置后連接冷劑分離器，冷劑分離器的頂部氣相端和底部液相端匯合后連接第三換熱通道的輸入端，第三換熱通道的輸出端與二段式混合工質壓縮機的第一段連接，上述第二節流裝置連接第四換熱通道輸入端后連接到冷劑分離器，用于輸送凈化天然氣的管道通過換熱器組的上述獨立換熱通道即第五換熱通道連接到重烴分離器，重烴分離器的頂部氣相端依次通過換熱器組的一個換熱通道即第六換熱通道后連接到液化天然氣儲罐。

2.根據權利要求1所述的采用單一混合工質制冷液化天然氣的裝置，特征在于：

重烴分離器的頂部氣相端依次通過換熱器組的第六換熱通道后進一步通過換熱器組的另外第七換熱通道連接到液化天然氣儲罐。

3.采用單一混合工質制冷來液化天然氣的方法，其特征在于：該方法包括天然氣循環和混合冷劑循環：

天然氣循環：

凈化后的原料天然氣首先進入板翅式換熱器組進行預冷，被冷卻至-30℃～-80℃后進入重烴分離器進行氣液分離，由重烴分離器頂部分離出的氣相流股繼續進入換熱器組的其余各級換熱器，并在其中被冷卻至-130℃～-166℃，得到的液化天然氣送入LNG儲罐中儲存；

混合冷劑循環：

由C1～C5和N₂組成的混合工質進入壓縮機的入口，經一段壓縮至0.6～1.8MPaA，進入一級冷卻器冷卻至30℃～40℃，再進入一級氣液分離器進行氣液分離，一級氣液分離器頂部分離出的氣體繼續進入壓縮機的二段入口，經二段壓縮至1.2～5.4MPaA，一級氣液分離器底部液相端分離出的液體經液體泵加壓至1.2～5.4MPaA與二段壓縮出口熱氣體匯合后，再進入二級冷卻器冷卻至30℃～40℃，冷卻后的混合工質隨后進入二級氣液分離器進行氣液分離，二級氣液分離器頂部氣體隨后進入主換熱器組的第一換熱通道參與換熱，二級氣液分離器底部分離出的液體進入主換熱器組的第二換熱通道參與換熱；

從混合工質壓縮系統二級氣液分離器底部引出的液體首先進入換熱器組的第二換熱通道，在其中被預冷至約-30℃～-80℃，經第一節流閥節流至0.2～0.8MPaA后進入冷劑分離器中部，由二級氣液分離器頂部分離出的混合工質的氣相流股通過換熱器組的氣相通道即第一換熱通道冷卻至-135℃～-169℃，再經第二節流閥節流至0.2～0.8MPaA后反向進入換熱器組第四換熱通道為換熱器提供冷量，復熱至-30℃～-80℃后引出換熱器組也進入冷劑分離器中部，與出第一節流閥后的同樣進入冷劑分離器的流股匯合，出冷劑分離器的氣液兩相匯合后返回至換熱器組第三換熱通道中為換熱器組提供冷量，然后作為混合冷劑返回到壓縮機的一段。

4.根據權利要求3所述的采用單一混合工質制冷來液化天然氣的方法，其特征在于，由C1～C5和N₂組成的混合工質為選自C1、C2、C3、C4和C5鏈烷烴和N₂中的四種、五種或六種，每一種按照任意體積比例或按照大約等同的體積比例。