[發明專利]制冷系統和方法以及用于生產液化天然氣的系統和方法

在審

• 申請號: 201610443447.5
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN107525293A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 胡立舜
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00;F25B41/06;F25B43/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 侯穎媖

1.一種制冷系統，其特征在于，其包括：

換熱器；及

制冷循環系統，其包括：

超音速分離器，其至少部分位于所述換熱器內，所述超音速分離器接收并膨脹被冷卻的制冷劑流，以在所述超音速分離器內獲得用以制冷的低溫制冷劑流，并在所述超音速分離器內壓縮所述低溫制冷劑流，以獲得被升溫的制冷劑流；

壓縮模塊，用于接收并壓縮所述被升溫的制冷劑流，以獲得被壓縮的制冷劑流，并向所述換熱器提供所述被壓縮的制冷劑流；

所述換熱器將所述被壓縮的制冷劑流與所述低溫制冷劑流進行熱交換，以獲得所述被冷卻的制冷劑流，并向所述超音速分離器提供所述被冷卻的制冷劑流。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述超音速分離器包括收縮部和擴張部，所述收縮部的至少部分位于所述換熱器內；所述被冷卻的制冷劑流在所述收縮部內被膨脹，以獲得所述低溫制冷劑流，且所述低溫制冷劑流在所述擴張部內被壓縮，以獲得所述被升溫的制冷劑流。

3.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述超音速分離器包括用于氣液分離的流道，且所述流道閉合。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述壓縮模塊包括多個壓縮器以及分別與所述多個壓縮器耦合的多個中間冷卻器。

5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述壓縮模塊包括至多兩個壓縮器。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述制冷劑流包括氮氣、甲烷或它們的組合。

7.一種用于生產液化天然氣的系統，其特征在于，其包括：

換熱器；

提供模塊，用于向換熱器提供天然氣流；及

制冷循環系統，其包括：

超音速分離器，其至少部分位于所述換熱器內，所述超音速分離器接收并膨脹被冷卻的制冷劑流，以在所述超音速分離器內獲得用以制冷的低溫制冷劑流，并在所述超音速分離器內壓縮所述低溫制冷劑流，以獲得被升溫的制冷劑流；

壓縮模塊，用于接收并壓縮所述被升溫的制冷劑流，以獲得被壓縮的制冷劑流，并向所述換熱器提供所述被壓縮的制冷劑流；

所述換熱器將所述低溫制冷劑流與所述天然氣流以及所述被壓縮的制冷劑流進行熱交換，以獲得液化天然氣以及所述被冷卻的制冷劑流，并將所述被冷卻的制冷劑流提供給所述超音速分離器。

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述換熱器接收混合天然氣流，并利用與所述低溫制冷劑流的熱交換冷卻所述混合天然氣流，以獲得被冷卻的混合天然氣流；所述提供模塊接收所述被冷卻的混合天然氣流，并將所述被冷卻的混合天然氣流分離為所述天然氣流以及重烴流。

9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，其包括預處理模塊，用于接收原料天然氣流，并去除所述原料天然氣流中的雜質，以獲得所述混合天然氣流，并將所述混合天然氣流提供給所述換熱器。

10.一種制冷方法，其特征在于，其包括：

通過至少部分位于換熱器內的超音速分離器，接收并膨脹被冷卻的制冷劑流，以在所述超音速分離器內獲得用以制冷的低溫制冷劑流，并在所述超音速分離器內壓縮所述低溫制冷劑流，以獲得被升溫的制冷劑流；

通過壓縮模塊，接收并壓縮所述被升溫的制冷劑流，以獲得被壓縮的制冷劑流，并向所述換熱器提供所述被壓縮的制冷劑流；

通過所述換熱器，將所述被壓縮的制冷劑流與所述低溫制冷劑流進行熱交換，以獲得所述被冷卻的制冷劑流，并向所述超音速分離器提供所述被冷卻的制冷劑流。

11.一種用于生產液化天然氣的方法，其特征在于，其包括：

通過提供模塊，向換熱器提供天然氣流；

通過至少部分位于所述換熱器內的超音速分離器，接收并膨脹被冷卻的制冷劑流，以在所述超音速分離器內獲得用以制冷的低溫制冷劑流，并在所述超音速分離器內壓縮所述低溫制冷劑流，以獲得被升溫的制冷劑流；

通過壓縮模塊，接收并壓縮所述被升溫的制冷劑流，以獲得被壓縮的制冷劑流，并向所述換熱器提供所述被壓縮的制冷劑流；

通過所述換熱器，將所述低溫制冷劑流與所述天然氣流以及所述被壓縮的制冷劑流進行熱交換，以獲得液化天然氣以及所述被冷卻的制冷劑流，并將所述被冷卻的制冷劑流提供給所述超音速分離器。