[發(fā)明專利]三循環(huán)復(fù)疊式制冷天然氣液化系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210124922.4
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN102628634A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉家洪;宋德琦;孫林;龍?jiān)霰?/a>;蒲黎明;宋光紅;汪宏偉;郭成華;陸永康;胡益武;陳運(yùn)強(qiáng);冼祥發(fā);胡平;鄭穎;黃勇;琚宜林;仲文旭;田廣新;法玉曉;劉紅清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F25J1/02
• 分類號(hào): F25J1/02;C10L3/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

1.一種三循環(huán)復(fù)疊式制冷天然氣液化系統(tǒng)，其特征在于：丙烯壓縮機(jī)、丙烯儲(chǔ)罐、一級(jí)J-T閥、高壓丙烯蒸發(fā)器、中壓丙烯蒸發(fā)器、低壓丙烯蒸發(fā)器、低低壓丙烯蒸發(fā)器依次連接，高壓丙烯蒸發(fā)器、中壓丙烯蒸發(fā)器、低壓丙烯蒸發(fā)器、低低壓丙烯蒸發(fā)器的丙烯蒸發(fā)出口均分別與丙烯壓縮機(jī)連接，高壓丙烯蒸發(fā)器的液態(tài)丙烯出口通過二級(jí)J-T閥與中壓丙烯蒸發(fā)器的液態(tài)丙烯進(jìn)口相連，中壓丙烯蒸發(fā)器的液態(tài)丙烯出口通過三級(jí)J-T閥與低壓丙烯蒸發(fā)器的液態(tài)丙烯進(jìn)口相連，低壓丙烯蒸發(fā)器的液態(tài)丙烯出口通過四級(jí)J-T閥與低低壓丙烯蒸發(fā)器的液態(tài)丙烯進(jìn)口相連；乙烯儲(chǔ)罐、五級(jí)J-T閥、高壓乙烯蒸發(fā)器、中壓乙烯蒸發(fā)器、低壓乙烯蒸發(fā)器依次連接，高壓乙烯蒸發(fā)器、中壓乙烯蒸發(fā)器、低壓乙烯蒸發(fā)器的乙烯蒸發(fā)出口均分別與乙烯壓縮機(jī)連接；乙烯壓縮機(jī)、乙烯冷卻器、高壓丙烯蒸發(fā)器依次連接，高壓乙烯蒸發(fā)器的液態(tài)乙烯出口通過六級(jí)J-T閥與中壓乙烯蒸發(fā)器的液態(tài)乙烯進(jìn)口相連，中壓乙烯蒸發(fā)器的液態(tài)乙烯出口通過七級(jí)J-T閥與低壓乙烯蒸發(fā)器的液態(tài)乙烯進(jìn)口相連；天然氣過冷器、配方冷劑壓縮機(jī)、配方冷劑冷卻器依次連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三循環(huán)復(fù)疊式制冷天然氣液化系統(tǒng)，其特征在于：在丙烯壓縮機(jī)和丙烯儲(chǔ)罐之間設(shè)置有丙烯冷卻器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三循環(huán)復(fù)疊式制冷天然氣液化系統(tǒng)，其特征在于：所述丙烯蒸發(fā)器、乙烯蒸發(fā)器為管殼式換熱器，天然氣過冷器為板翅式換熱器或管殼式換熱器。

4.一種三循環(huán)復(fù)疊式制冷天然氣液化方法，其特征在于：包括如下步驟：

1）預(yù)冷系統(tǒng)對天然氣、配方冷劑和乙烯進(jìn)行預(yù)冷，冷卻至-36℃后，進(jìn)入液化制冷系統(tǒng)：

從高壓丙烯蒸發(fā)器、中壓丙烯蒸發(fā)器、低壓丙烯蒸發(fā)器、低低壓丙烯蒸發(fā)器四級(jí)丙烯蒸發(fā)器出來的丙烯冷劑經(jīng)丙烯壓縮機(jī)增壓至1.68MPa.g后經(jīng)丙烯冷卻器、丙烯儲(chǔ)罐水冷至40℃，通過一級(jí)J-T閥節(jié)流，壓力降至0.78MPa.g后進(jìn)入高壓丙烯蒸發(fā)器，對天然氣、配方冷劑和乙烯進(jìn)行冷卻；高壓丙烯蒸發(fā)器蒸發(fā)的丙烯回到丙烯壓縮機(jī)增壓進(jìn)行循環(huán)，液態(tài)丙烯通過二級(jí)J-T閥節(jié)流，壓力降至0.39MPa.g后進(jìn)入中壓丙烯蒸發(fā)器，對天然氣、配方冷劑和乙烯進(jìn)行冷卻；中壓丙烯蒸發(fā)器蒸發(fā)的丙烯回到丙烯壓縮機(jī)增壓進(jìn)行循環(huán)，液態(tài)丙烯通過三級(jí)J-T閥節(jié)流，壓力降至0.13MPa.g后進(jìn)入低壓丙烯蒸發(fā)器，對天然氣、配方冷劑和乙烯進(jìn)行冷卻；低壓丙烯蒸發(fā)器蒸發(fā)的丙烯回到丙烯壓縮機(jī)增壓進(jìn)行循環(huán)，液態(tài)丙烯通過四級(jí)J-T閥節(jié)流，壓力降至0.03MPa.g后進(jìn)入低低壓丙烯蒸發(fā)器，對天然氣、配方冷劑和乙烯進(jìn)行冷卻，低低壓丙烯蒸發(fā)器蒸發(fā)的丙烯回到丙烯壓縮機(jī)增壓進(jìn)行循環(huán)；

2）液化制冷系統(tǒng)將天然氣、配方冷劑冷卻至-95～-85℃：

作為液化制冷系統(tǒng)制冷劑的乙烯經(jīng)乙烯壓縮機(jī)增壓至1.82MPa.g后經(jīng)乙烯冷卻器水冷至40℃，進(jìn)入丙烯預(yù)冷系統(tǒng)冷卻到-36℃并液化；-36℃液態(tài)乙烯出低低壓丙烯蒸發(fā)器后進(jìn)入乙烯儲(chǔ)罐，經(jīng)五級(jí)J-T閥節(jié)流，壓力降至0.64MPa.g后進(jìn)入高壓乙烯蒸發(fā)器，對天然氣和配方冷劑進(jìn)行冷卻；高壓乙烯蒸發(fā)器蒸發(fā)的乙烯回到乙烯壓縮機(jī)增壓進(jìn)行循環(huán)，液態(tài)乙烯經(jīng)六級(jí)J-T閥節(jié)流，壓力降至0.26MPa.g后進(jìn)入中壓乙烯蒸發(fā)器，對天然氣和配方冷劑進(jìn)行冷卻；中壓乙烯蒸發(fā)器蒸發(fā)的乙烯回到乙烯壓縮機(jī)增壓進(jìn)行循環(huán)，液態(tài)乙烯通過七級(jí)J-T閥節(jié)流，壓力降至0.02MPa.g后進(jìn)入低壓乙烯蒸發(fā)器，對天然氣和配方冷劑進(jìn)行冷卻，低壓乙烯蒸發(fā)器蒸發(fā)的乙烯回到乙烯壓縮機(jī)增壓進(jìn)行循環(huán)；

3）過冷系統(tǒng)為天然氣和配方冷劑提供冷量：

配方冷劑首先在天然氣過冷器中冷卻到-150℃左右后出天然氣過冷器，經(jīng)節(jié)流閥降溫降壓，壓力降至100kPa，溫度降至-155℃后，再進(jìn)入天然氣過冷器為天然氣和自身過冷提供冷量；液化制冷系統(tǒng)已液化的天然氣在這一級(jí)中過冷至-155℃，過冷后的天然氣節(jié)流后溫度降至-163℃，進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存；配方冷劑給出冷量后出天然氣過冷器，此時(shí)溫度為-100℃，再進(jìn)入配方冷劑壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三循環(huán)復(fù)疊式制冷天然氣液化方法，其特征在于：所述丙烯蒸發(fā)器、乙烯蒸發(fā)器為管殼式換熱器，天然氣過冷器為板翅式換熱器或管殼式換熱器。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三循環(huán)復(fù)疊式制冷天然氣液化方法，其特征在于：所述配方冷劑由體積含量為60%～75%的甲烷、15%～35%的乙烯、5%～15%的氮?dú)饨M成。