[實用新型]采用單一混合工質制冷液化天然氣的裝置

有效

• 申請號: 201220092122.4
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN202494271U
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 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

技術領域

本實用新型涉及富含烴類氣體的液化生產，具體涉及一種單一混合工質制冷液化天然氣的裝置。

背景技術

天然氣由于其環保性而成為取代其他燃料的最佳物質，其應用領域已逐漸擴大到發電、汽車用氣、工業用氣、城市居民用氣、化工用氣等方面。

隨著天然氣消費量的增長，作為天然氣最有效的供用形式之一，液化天然氣的貿易量也已成為能源市場增長最快的領域之一。液化天然氣工業的不斷發展，則對天然氣液化方法和裝置在能耗、投資和效率等方面提出了更高的要求。

目前，比較成熟的天然氣液化工藝主要有：階式制冷工藝、膨脹制冷工藝和混合工質制冷工藝。其中的單一混合工質制冷工藝則比較受中型LNG裝置的青睞。

現有的單一混合工質制冷的天然氣液化方法中，冷劑壓縮系統為二級壓縮，天然氣液化采用一級換熱。

現有工藝技術：如圖1所示，其使用的裝置包括一臺電機驅動的二段式混合工質壓縮機，二臺冷卻器，二臺氣液分離器，二臺液體泵，一臺板翅式換熱器和一臺LNG儲罐；由C1～C5和N2組成的混合工質經過合理配比后進入壓縮機的入口，經一段壓縮至0.6～1MPa，進入一級冷卻器冷卻至30～40℃，再進入一級氣液分離罐進行氣液分離，一級氣液分離罐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1.6～2.5MPa，一級分離底部分離得到的液體通過液體泵加壓后與二段壓縮機出口的氣體混合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罐進行氣液分離，分離后的液體通過二級液體泵加壓后與該分離器頂部得到的氣體混合后進入板翅式換熱器，預冷至一定溫度后節流再返回該板翅式換熱器，為整個換熱過程提供冷量，天然氣通過板翅式換熱器后進入LNG儲罐內。

在上述工藝，為保證液體和氣體進入同一個板翅式換熱器通道參與換熱，末級氣液分離器底部的液體必須要加壓以克服分離器底部液體出口到板翅式換熱器頂部冷劑入口的高度差所帶來的液柱壓力，必須通過增加末級液體泵來實現。冷劑和天然氣在板翅式換熱器中的換熱過程為一級換熱，流股間換熱溫差的優化受到一定限制，裝置能耗較高，并且，此種流程容易產生冷箱底部積液，對裝置的變負荷運轉沒有很好的適應性。

實用新型內容

本實用新型采用單一混合工質制冷使天然氣液化。

本實用新型提供了一種采用單一混合工質制冷液化天然氣的裝置，其包括混合冷劑壓縮系統和冷箱系統，其中混合冷劑壓縮系統采用二段式混合工質壓縮機進行壓縮，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兩臺冷卻器(即第一冷卻器和第二冷卻器)、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氣液分離器連接的一臺液體泵，其中冷箱系統包含與所述兩臺氣液分離器中的第二臺氣液分離器的液相端連接的一組板翅式換熱器組、與所述板翅式換熱器組的換熱通道連接的兩臺節流裝置、與所述板翅式換熱器組的兩條換熱通道和上述其中一臺節流裝置連接的冷劑分離器和與所述板翅式換熱器組的一個獨立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一臺液體泵與第二壓縮段的出口管道匯合后連接至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連接；其中上述第一臺節流裝置連接冷劑分離器的氣相端和液相端匯合后與所述板翅式換熱器組的一個換熱通道連接，上述另一臺節流裝置的另一端連接一換熱通道后連接冷劑分離器的中部，天然氣管道通過換熱器組的上述獨立換熱通道連接到重烴分離器，重烴分離器的頂部氣相端通過換熱器組的一個換熱通道后連接到LNG儲罐。

本實用新型采用單一混合工質制冷來液化天然氣的裝置，其分為天然氣循環和混合工質制冷循環。在混合工質回路中，混合工質在其逐級壓縮過程中同時伴隨逐級的氣液分離，一級壓縮分離出的液相流股不參與后續的壓縮過程，有效的減少了后序氣體壓縮功耗；經壓縮得到的氣相和液相混合工質流股分別進入換熱器組的不同通道節流換熱，相比傳統工藝省去了末級液體泵(即僅僅使用一臺液體泵)，且采用二級換熱使整個過程中熱流股和冷流股的換熱曲線更為匹配；本實用新型采用流程對裝置的變負荷運轉有很好的適應性，可有效避免冷箱底部積液。