[發明專利]一種混合冷劑氣液分流式節流制冷的方法和系統

有效

• 申請號: 201410339124.2
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104089463B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 張會軍;王道廣;王英軍
• 申請（專利權）人: 北京安珂羅工程技術有限公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及液化天然氣生產領域，特別涉一種混合冷劑氣液分流式節流制冷的方法和系統。

背景技術

天然氣作為一種清潔、優質的能源，其需求量正隨著我國經濟的發展和環境保護要求的提高迅速擴大。由于液化天然氣(LNG)在天然氣存儲及運輸中具有的巨大優勢，液化天然氣正逐漸成為天然氣需求的首選。

LNG發展的核心問題在于天然氣液化技術。目前，國內外通常采用的天然氣液化工藝大致有三種：級聯式循環工藝、混合冷劑循環工藝和膨脹機循環工藝。級聯式循環工藝以ConocoPhillips建立的雙重制冷COPOC技術最為成功，該工藝的能耗低，工藝流程極其復雜、投資高。以混合冷劑循環為核心的天然氣液化工藝流程大大簡化、設備少、投資省，但能耗則相對增高。膨脹機循環工藝流程最為簡單、設備也少且投資最省，然而該工藝能耗在所有技術中最高，僅能在少部分小型液化裝置和海上浮動液化裝置中得到應用。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的方法將混合冷劑壓縮機級間以及出口的混合冷劑逐級進行氣液分離，并將分離后的各混合冷劑物流直接通入冷箱不同流道中過冷節流以提供冷量，從而提供了一種既增加混合冷劑制冷過程的溫度梯度，使能量效率接近傳統階式制冷工藝，又保證類似單循環制冷工藝的流程簡潔性的混合冷劑氣液分流式節流制冷的方法。

本發明的方法通過混合冷劑的壓縮與逐級氣液分離以及分流節流提供冷量，工藝包括以下步驟：

1)壓縮與分流：來自冷箱的低壓的混合冷劑I進入混合冷劑壓縮機14一段進行壓縮增壓至400～1000kPa，然后經一段出口冷卻器8冷卻至35～45℃得到混合冷劑II；混合冷劑II經二段入口緩沖罐9進入混合冷劑壓縮機14二段進行壓縮增壓至900～2400kPa，然后經二段出口冷卻器10冷卻至35～45℃送入三段入口分離器11，分離后得到液相的混合冷劑III和氣相的混合冷劑IV；混合冷劑IV進入混合冷劑壓縮機14三段進行壓縮增壓至2200～4500kPa，然后經三段出口冷卻器12冷卻至-30～45℃送入三段出口分離器13，分離后得到液相的混合冷劑V和氣相的混合冷劑VI；

2)節流制冷：將步驟1得到的混合冷劑III通入冷箱的第一流道A預冷至-120～-40℃，之后經第一節流閥V1節流至200～500kPa得到混合冷劑VII，混合冷劑VII進入第一分離器2進行氣液分離，得到的氣相物流和液相物流一并進入第一靜態混合器5；將步驟1得到的混合冷劑V冷箱的第二流道B預冷至-120～-40℃，然后經第二節流閥V2節流得到混合冷劑VIII，混合冷劑VIII進入第二分離器3進行氣液分離，得到的氣相物流和液相物流一并進入第二靜態混合器6；將步驟1得到的混合冷劑VI通入冷箱的第三流道C預冷至-140～-165℃，之后經第三節流閥V3節流至205～550kPa得到混合冷劑IX，混合冷劑IX進入第三分離器4氣液分離，得到的氣相物流和液相物流一并進入第三靜態混合器7混合，之后進入冷箱第四流道D提供冷量，復熱至-120～-40℃后與來自第二靜態混合器6的混合冷劑混合得到混合冷劑X，繼續通入第五流道E復熱至-110～-35℃與來自第一靜態混合器5的混合冷劑混合得到混合冷劑XI，之后通入冷箱第六流道F繼續提供冷量，復熱至-32～45℃后通至混合冷劑壓縮機14入口進入下一循環。

上述的技術方案中，步驟2得到的混合冷劑VIII比混合冷劑VII壓力高0～35kPa。

上述的技術方案中，步驟2得到的混合冷劑IX比混合冷劑VII高5～75kPa。