[發明專利]一種采用混合冷劑級聯的天然氣液化裝置及方法

在審

• 申請號: 201811527323.0
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109631492A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 肖榮鴿;高旭;高春;戴政
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

1.一種采用混合冷劑級聯的天然氣液化裝置，其特征在于，包括天然氣液化回路裝置、預冷混合冷劑循環裝置、液化混合冷劑循環裝置和深冷混合冷劑循環裝置；

所述的天然氣液化回路裝置包括預冷板翅式換熱器ET-101(17)、分離器V-101(9)、液化板翅式換熱器ET-201(16)、深冷板翅式換熱器ET-301(15)、節流閥S-101(11)、分離器V-102(12)和LNG儲罐V-103(13)；預冷板翅式換熱器ET-101(17)的天然氣入口與預處理后的天然氣管線連通，預冷板翅式換熱器ET-101(17)的天然氣出口與分離器V-101(9)的入口連通，分離器V-101(9)的氣相出口與液化板翅式換熱器ET-201(16)的天然氣入口連通，液化板翅式換熱器ET-201(16)的天然氣出口與深冷板翅式換熱器ET-301(15)的天然氣入口連通，深冷板翅式換熱器ET-301(15)的天然氣出口經節流閥S-101(11)與分離器V-102(12)的入口連通，分離器V-102(12)的液相出口與LNG儲罐V-103(13)的入口連通；

所述的預冷混合冷劑循環裝置包括節流閥S-201(8)、壓縮機C-201(7)、空冷器AC-201(6)、水冷器E-201(5)、分離器V-201(4)、壓縮機C-202(3)、離心泵P-201(24)、空冷器AC-202(2)和水冷器E-202(1)；水冷器E-202(1)的出口與預冷板翅式換熱器ET-101(17)的預冷混合冷劑入口連通，預冷板翅式換熱器ET-101(17)的預冷混合冷劑出口經節流閥S-201(8)與預冷板翅式換熱器ET-101(17)的預冷混合冷劑反流入口連通，預冷板翅式換熱器ET-101(17)的預冷混合冷劑反流出口與壓縮機C-201(7)的入口連通，壓縮機C-201(7)的出口與空冷器AC-201(6)的入口連通，空冷器AC-201(6)的出口與水冷器E-201(5)的入口連通，水冷器E-201(5)的出口與分離器V-201(4)的入口連通，分離器V-201(4)的氣相出口與壓縮機C-202(3)的入口連通，分離器V-201(4)的液相出口與離心泵P-201(24)的入口連通，壓縮機C-202(3)的出口和離心泵P-201(24)的出口與空冷器AC-202(2)的入口連通，空冷器AC-202(2)的出口與水冷器E-202(1)的入口連通；

所述的液化混合冷劑循環裝置包括液化板翅式換熱器ET-201(16)、節流閥S-301(10)、壓縮機C-301(21)、空冷器AC-301(22)和水冷器E-301(23)；水冷器E-301(23)的出口與預冷板翅式換熱器ET-101(17)的液化混合冷劑入口連通，預冷板翅式換熱器ET-101(17)的液化混合冷劑出口與液化板翅式換熱器ET-201(16)的液化混合冷劑入口連通，液化板翅式換熱器ET-201(16)的液化混合冷劑出口經節流閥S-301(10)與液化板翅式換熱器ET-201(16)的液化混合冷劑反流入口連通，液化板翅式換熱器ET-201(16)的液化混合冷劑反流出口與預冷板翅式換熱器ET-101(17)的液化混合冷劑反流入口連通，預冷板翅式換熱器ET-101(17)的液化混合冷劑反流出口與壓縮機C-301(21)的入口連通，壓縮機C-301(21)的出口與空冷器AC-301(22)的入口連通，空冷器AC-301(22)的出口與水冷器E-301(23)的入口連通；

所述的深冷混合冷劑循環裝置包括液化板翅式換熱器ET-201(16)、深冷板翅式換熱器ET-301(15)、節流閥S-401(14)、壓縮機C-401(18)、空冷器AC-401(19)和水冷器E-401(20)；水冷器E-401(20)的出口與預冷板翅式換熱器ET-101(17)的深冷混合冷劑入口連通，預冷板翅式換熱器ET-101(17)的深冷混合冷劑出口與液化板翅式換熱器ET-201(16)的深冷混合冷劑入口連通，液化板翅式換熱器ET-201(16)的深冷混合冷劑出口與深冷板翅式換熱器ET-301(15)的深冷混合冷劑入口連通，深冷板翅式換熱器ET-301(15)的深冷混合冷劑出口與節流閥S-401(14)的入口連通，節流閥S-401(14)的出口與深冷板翅式換熱器ET-301(15)的深冷混合冷劑反流入口連通，深冷板翅式換熱器ET-301(15)的深冷混合冷劑反流出口與液化板翅式換熱器ET-201(16)的深冷混合冷劑反流入口連通，液化板翅式換熱器ET-201(16)的深冷混合冷劑反流出口與預冷板翅式換熱器ET-101(17)的深冷混合冷劑反流入口連通，預冷板翅式換熱器ET-101(17)的深冷混合冷劑反流出口與壓縮機C-401(18)的入口連通，壓縮機C-401(18)的出口與空冷器AC-401(19)的入口連通，空冷器AC-401(19)的出口與水冷器E-401(20)的入口連通。

2.基于上述裝置的一種采用混合冷劑級聯的天然氣液化方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)天然氣液化回路：

首先將通過預處理單元的高壓天然氣NG進入預冷板翅式換熱器ET-101(17)，冷卻至-50℃～-55℃；

再進入重烴分離罐V-101(9)，脫出天然氣中的重烴組分；

再進入液化板翅式換熱器ET-201(16)，冷卻至-118℃～-122℃；

再進入深冷板翅式換熱器ET-301(15)，冷卻至-155℃～-160℃；

再經節流閥S-101(11)節流降壓至150KPa，進入分離器V-102(12)，氣相作為廠區的燃料氣，液相為液化天然氣LNG產品進入LNG儲罐V-103(13)。

(2)預冷混合冷劑循環：

1.8MPa～2.2MPa高壓的預冷劑進入預冷板翅式換熱器ET-101(17)預冷到-50℃～-55℃；

再經過節流閥S-201(8)節流降壓至0.17MPa～0.24MPa，重新進入預冷板翅式換熱器ET-101(17)汽化為冷卻天然氣、預冷劑高壓部分、液化冷劑和深冷劑提供冷量；

然后預冷劑經低壓壓縮機C-201(7)壓縮后依次進入級間空冷器AC-201(6)和水冷器E-201(5)冷卻，此時會凝析出部分液相，需要經分離器V-201(4)分離，氣相部分進入高壓壓縮機C-202(3)加壓，液相部分進入液體離心泵P-201(24)加壓，再將氣、液兩相混合后，最后再依次進入級間空冷器AC-202(2)和水冷器E-202(1)冷卻，恢復為至初始狀態的預冷劑，完成預冷循環。

(3)液化混合制冷劑循環：

2.1MPa～2.5MPa的高壓的液化混合制冷劑進入預冷板翅式換熱器ET-101(17)預冷到-50℃～-55℃；

再進入液化板翅式換熱器ET-201(16)冷卻至-118℃～-122℃；

通過節流閥S-301(10)節流降壓至0.22MPa～0.27MPa，重新依次進入液化板翅式換熱器ET-201(16)和預冷板翅式換熱器ET-101(17)汽化為液化天然氣、液化冷劑高壓部分和深冷劑提供冷量；

然后液化冷劑經壓縮機C-301(21)壓縮后依次進入空冷器AC-301(22)和水冷器E-301(23)冷卻，恢復為至初始狀態的液化冷劑，完成液化循環。

(4)深冷混合制冷劑循環：

2.8MPa～3.2MPa高壓的深冷混合制冷劑進入預冷板翅式換熱器ET-101(17)預冷到-50℃～-55℃；

再進入液化板翅式換熱器ET-201(16)冷卻至-118℃～-122℃；

再進入深冷板翅式換熱器ET-301(15)冷卻至-155℃～-160℃；

通過節流閥S-401(14)節流降壓0.35MPa～0.42MPa，重新依次進入深冷板翅式換熱器ET-301(15)、液化板翅式換熱器ET-201(16)和預冷板翅式換熱器ET-101(17)汽化為深冷天然氣、深冷劑高壓部分和液化冷劑提供冷量；

然后深冷劑經壓縮機C-401(18)壓縮后依次進入空冷器AC-401(19)和水冷器E-401(20)冷卻，恢復為至初始狀態的深冷劑，完成深冷循環。