[發明專利]一種基于板翅式換熱器的大型天然氣液化系統及工藝

有效

• 申請號: 201810082983.6
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108444211B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 李秋英;花亦懷;尹全森;常心潔;陳杰
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海石油氣電集團有限責任公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02;F28D9/00;F28F3/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;何家鵬

1.一種基于板翅式換熱器的大型天然氣液化系統，其特征在于：包括預冷高壓換熱器、預冷中壓換熱器和預冷低壓換熱器，所述預冷高壓換熱器、預冷中壓換熱器和預冷低壓換熱器均內置浸泡式板翅換熱器芯體；所述預冷高壓換熱器、預冷中壓換熱器和預冷低壓換熱器中浸泡式板翅換熱器芯體的內部流道順次連接形成用于流經天然氣的天然氣預冷通道、用于流經乙烯的乙烯預冷通道和用于流經甲烷的甲烷預冷通道；所述預冷高壓換熱器的冷劑進口與預冷冷劑緩沖罐的出口連接，所述預冷冷劑緩沖罐的進口通過壓縮機后冷卻器與預冷冷劑壓縮機的出口連接；所述預冷高壓換熱器的冷劑出口與所述預冷中壓換熱器的冷劑進口連接，所述預冷中壓換熱器的冷劑出口與所述預冷低壓換熱器的冷劑進口連接；所述預冷高壓換熱器、預冷中壓換熱器、預冷低壓換熱器分別通過氣相回流管路與所述預冷冷劑壓縮機的高壓段、中壓段、低壓段連接；

所述乙烯預冷通道的出口通過乙烯省煤器與乙烯高壓換熱器的冷劑進口連接，所述乙烯高壓換熱器的冷劑出口通過所述乙烯省煤器與乙烯中壓換熱器的冷劑進口連接，所述乙烯中壓換熱器的冷劑出口與所述乙烯低壓換熱器的冷劑進口連接，所述乙烯高壓換熱器的氣相冷劑出口通過所述乙烯省煤器與乙烯壓縮機的高壓段連接，所述乙烯中壓換熱器的氣相冷劑出口通過所述乙烯省煤器與所述乙烯壓縮機的中壓段連接，所述乙烯低壓換熱器的氣相冷劑出口通過所述乙烯省煤器與所述乙烯壓縮機的低壓段連接；所述乙烯壓縮機的出口通過乙烯壓縮機后冷卻器與所述乙烯預冷通道的進口連接；

所述乙烯高壓換熱器、乙烯中壓換熱器和乙烯低壓換熱器均采用浸泡式板翅換熱器，所述天然氣預冷通道的出口與所述乙烯高壓換熱器的浸泡式板翅換熱器芯體內部流道連接，所述乙烯高壓換熱器的浸泡式板翅換熱器芯體內部流道與所述乙烯中壓換熱器的浸泡式板翅換熱器芯體內部流道連接；所述乙烯中壓換熱器的浸泡式板翅換熱器芯體內部流道的出口與重烴分離器的進口連接，所述重烴分離器的一個出口用于排出重烴，另一出口與所述乙烯低壓換熱器的浸泡式板翅換熱器芯體內部流道連接，所述乙烯低壓換熱器的浸泡式板翅換熱器芯體內部流道的出口通過甲烷省煤器與天然氣高壓氣液分離器的進口連接，所述天然氣高壓氣液分離器的液相出口與天然氣中壓氣液分離器的進口連接，所述天然氣中壓氣液分離器的液相出口與天然氣低壓氣液分離器的進口連接；所述天然氣高壓氣液分離器的氣相出口通過所述甲烷省煤器與甲烷壓縮機的高壓段連接，所述天然氣中壓氣液分離器的氣相出口通過所述甲烷省煤器與所述甲烷壓縮機的中壓段連接，所述天然氣低壓氣液分離器的氣相出口通過所述甲烷省煤器與所述甲烷壓縮機的低壓段連接；所述甲烷壓縮機的出口通過甲烷壓縮機后冷卻器與所述甲烷預冷通道的進口連接；所述甲烷預冷通道的出口通過所述甲烷省煤器與所述乙烯低壓換熱器的浸泡式板翅換熱器芯體內部流道連接；

在所述預冷高壓換熱器的冷劑進口與預冷冷劑緩沖罐之間、所述預冷高壓換熱器的冷劑出口與所述預冷中壓換熱器的冷劑進口之間、所述預冷中壓換熱器的冷劑出口與所述預冷低壓換熱器的冷劑進口之間、所述乙烯預冷通道的出口與乙烯省煤器之間、所述乙烯省煤器與所述乙烯高壓換熱器的冷劑進口之間、所述乙烯省煤器與所述乙烯中壓換熱器的冷劑進口之間、所述乙烯中壓換熱器的冷劑出口與所述乙烯低壓換熱器的冷劑進口之間、所述甲烷省煤器與所述天然氣高壓氣液分離器的進口之間、所述天然氣高壓氣液分離器的液相出口與所述天然氣中壓氣液分離器之間、所述天然氣中壓氣液分離器的液相出口與所述天然氣低壓氣液分離器之間分別設置有節流閥。

2.如權利要求1所述的一種基于板翅式換熱器的大型天然氣液化系統，其特征在于：循環在所述預冷冷劑壓縮機、壓縮機后冷卻器、預冷冷劑緩沖罐、預冷高壓換熱器、預冷中壓換熱器和預冷低壓換熱器之間的冷劑為氟利昂或二氧化碳。

3.如權利要求1所述的一種基于板翅式換熱器的大型天然氣液化系統，其特征在于：所述預冷高壓換熱器、預冷中壓換熱器和預冷低壓換熱器的外部浸泡殼體均采用臥式布置方式；所述乙烯高壓換熱器、乙烯中壓換熱器和乙烯低壓換熱器的外部浸泡殼體均采用立式布置方式。

4.一種如權利要求1至3任一項所述的基于板翅式換熱器的大型天然氣液化系統而實施的天然氣液化工藝，其特征在于：

a、將天然氣從天然氣預冷通道的進口引入，與預冷冷劑進行換熱冷卻；與此同時，同樣與預冷冷劑進行換熱的還有從乙烯預冷通道中經過的乙烯和從甲烷預冷通道經過的甲烷；在預冷冷劑的循環中，預冷冷劑首先經過預冷冷劑壓縮機，而后經過壓縮機后冷卻器冷卻液化，產生的冷劑進入預冷冷劑緩沖罐，從預冷冷劑緩沖罐出來的冷劑經過節流閥降溫降壓，產生的氣、液兩相進入預冷高壓換熱器，其中的液相浸泡于浸泡式板翅換熱器芯體外部，與流經浸泡式板翅換熱器芯體內部流道的天然氣、乙烯、甲烷進行換熱，部分液相吸熱氣化，產生的氣相冷劑反流至預冷冷劑壓縮機的高壓段；預冷高壓換熱器內未氣化的液相冷劑經過節流閥降溫降壓后進入預冷中壓換熱器，其中的液相浸泡于浸泡式板翅換熱器芯體外部，與流經浸泡式板翅換熱器芯體內部流道的天然氣、乙烯、甲烷進行換熱，部分液相吸熱氣化，產生的氣相冷劑返流至預冷冷劑壓縮機的中壓段；未氣化的液相冷劑經節流閥降溫降壓后進入預冷低壓換熱器，其中的液相浸泡于浸泡式板翅換熱器芯體外部，與流經浸泡式板翅換熱器芯體內部流道的天然氣、乙烯、甲烷進行換熱，部分液相氣化，產生的氣相冷劑返流至預冷冷劑壓縮機的低壓段；

b、天然氣經過預冷后，進入液化段的乙烯高壓換熱器、乙烯中壓換熱器進一步冷卻，然后進入重烴分離器脫除重烴，脫除重烴后的天然氣經過乙烯低壓換熱器進一步冷卻；在液化段的冷劑乙烯的循環中，乙烯經過預冷低壓換熱器冷卻后，經過節流閥降溫降壓后，進入乙烯省煤器冷卻，然后經過節流閥降溫降壓，進入乙烯高壓換熱器，其中的液相浸泡于浸泡式板翅換熱器芯體外部，與流經浸泡式板翅換熱器芯體內部流道的天然氣進行換熱，部分液相吸熱氣化，產生的氣相乙烯返流至乙烯省煤器，然后進入乙烯壓縮機的高壓段；未氣化的液相冷劑進入乙烯省煤器進一步冷卻，然后經過節流閥降溫降壓后進入乙烯中壓換熱器，其中的液相浸泡于浸泡式板翅換熱器芯體外部，與流經浸泡式板翅換熱器芯體內部流道的天然氣進行換熱，吸熱后部分氣化，產生的氣相冷劑返流至乙烯省煤器，然后進入乙烯壓縮機的中壓段；未氣化的液相乙烯經過節流閥降溫降壓后進入乙烯低壓換熱器，其中的液相浸泡于浸泡式板翅換熱器芯體外部，與流經浸泡式板翅換熱器芯體內部流道的天然氣換熱，部分液相吸熱氣化，產生的氣相冷劑返流至乙烯省煤器，然后進入乙烯壓縮機的低壓段；乙烯壓縮機將乙烯壓縮后，再將乙烯經過乙烯壓縮機后冷卻器冷卻后，送入預冷段的乙烯預冷通道；

c、從乙烯低壓換熱器出來的天然氣首先經過甲烷省煤器進一步冷卻，然后經過節流閥節流，進入天然氣高壓氣液分離器，分離后的氣相反流至甲烷省煤器，而后進入甲烷壓縮機的高壓段，液相經過節流閥節流后進入天然氣中壓氣液分離器，分離后的氣相反流至甲烷省煤器，而后進入甲烷壓縮機的中壓段，液相經過節流閥節流后進入天然氣低壓氣液分離器，分離后的氣相反流至甲烷省煤器，而后進入甲烷壓縮機的低壓段，液相產品進入液化天然氣儲罐進行存儲；甲烷壓縮機將甲烷壓縮，再將甲烷經過甲烷壓縮機后冷卻器冷卻后，送入預冷段的甲烷預冷通道。