[發明專利]單級節流單循環混合冷劑制冷系統及方法

在審

• 申請號: 201711044547.1
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN109724279A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 張麗娟;方云姣;馬小娟;李學峰
• 申請（專利權）人: 昆山百科特工程設計有限公司
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00;F25B49/02;F25B41/04;F25B43/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 陸紅杰

本發明公開了一種單級節流單循環混合冷劑制冷系統，該系統包括有混合冷劑吸入罐、冷劑壓縮機、級間冷凝器、級間分離罐、級間冷劑泵、冷凝器、冷劑分離罐、壓力調節元件和熱交換器，所述壓力調節元件設置在所述冷劑分離罐氣相出口到所述熱交換器頂部入口之間的管路上，用于調節氣相冷劑的壓力。本發明還公開了基于上述系統的單級節流單循環混合冷劑制冷方法。本發明取消混合冷劑泵，改為在冷劑分離罐出口到熱交換器入口之間的管路上增加一個壓力調節元件，減少了裝置中轉動設備的數量，從而提高了裝置的可操作性以及裝置運行的穩定性。

技術領域

本發明涉及化工領域，特別是涉及單級節流單循環混合冷劑制冷系統及方法。

背景技術

目前，各種制冷循環制備液化天然氣技術很多，常見的主要有三種循環：階式循環，利用多種漸進式排列的單組分制冷劑和換熱器將天然氣溫度降低至液化溫度；膨脹制冷循環，使氣體從高壓膨脹至低壓來相應的降低溫度；多組分制冷循環，利用多組分制冷劑和專業設計的換熱器液化天然氣。

傳統的單級節流混合冷劑制冷工藝屬于多組分制冷循環的一種(參見圖1)，將混合制冷劑壓縮后冷卻分離，氣相冷劑與液相冷劑在換熱器入口處混合后一起進入熱交換器，在熱交換器底部采用一臺J-T閥降壓節流后返回其底部，從熱交換器頂部出來的混合冷劑全部變為氣相返回冷劑壓縮機入口冷劑吸入罐。

傳統的單級節流混合冷劑制冷工藝中二段壓縮后的液相冷劑采用多級離心泵將冷劑送入熱交換器頂部。多級離心冷劑泵在實際的使用過程中存在以下問題：

1.冷劑泵的使用增加了裝置中轉動設備的數量，增加了投資；

2.由于混合冷劑的飽和蒸汽壓較低，若采用臥式多級離心泵，需要冷劑分離罐抬高較多，很大程度增加了土建費用；若采用立式多級離心泵，則離心泵軸承較細，且軸承長度較長，在運行過程中很容易產生振動而損壞泵的機械密封，給裝置的生產和穩定運行帶來極大的困擾。

發明內容

本發明要解決的技術問題之一是提供一種單級節流單循環混合冷劑制冷系統，它成本低，運行穩定。

為解決上述技術問題，本發明的單級節流單循環混合冷劑制冷系統，包括有：

混合冷劑吸入罐，設置在冷劑壓縮機一級入口前，用于混合冷劑緩沖；

冷劑壓縮機，用于壓縮混合冷劑；

級間冷凝器，用于冷卻冷劑壓縮機一級出口的混合冷劑；

級間分離罐，用于分離級間冷凝器出口的混合冷劑中的氣液兩相；

級間冷劑泵，用于提升級間分離罐分離出的液相冷劑的壓力；

冷凝器，用于冷卻冷劑壓縮機二級出口的混合冷劑；

冷劑分離罐，用于分離冷凝器出口的混合冷劑中的氣液兩相；

熱交換器，用于氣相冷劑和液相冷劑混合并與氣態原料換熱；

壓力調節元件，設置在冷劑分離罐出口到熱交換器頂部入口之間的管路上，用于調節氣相冷劑的壓力。

所述壓力調節元件可以選擇常溫J-T閥。壓力調節元件的壓力降應大于等于冷劑分離罐出口的液相冷劑經過換熱器的阻力降以及液相冷劑進入熱交換器頂部要克服的高度差的總和。

所述氣態原料為天然氣。

較佳的，冷劑分離罐和熱交換器之間還設置有低壓重烴換熱器和高壓重烴換熱器，所述高壓重烴換熱器同時還與重烴分離罐底部出口連接，用于回收熱交換器中部冷凝分離出的重組分的冷量。

所述熱交換器可以選用板翅式鋁制熱交換器或繞管式熱交換器。

本發明要解決的技術問題之二是提供基于上述系統的單級節流單循環混合冷劑制冷方法。