[實用新型]混合冷劑兩路節流的單循環天然氣液化裝置

有效

• 申請號: 201820934331.6
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN208567308U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 楊曉東
• 申請（專利權）人: 楊曉東
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 上海市匯業律師事務所 31325
• 代理人: 陸紅杰

本實用新型公開了一種混合冷劑兩路節流的單循環天然氣液化裝置，包括設置有換熱器的冷箱，換熱器具有天然氣預冷通道、天然氣液化過冷通道、低壓冷劑返流通道、液相冷劑預冷通道和高壓冷劑預冷通道，液相冷劑預冷通道出口連接低溫分離罐，低溫分離罐的氣、液相出口經管線連入低壓冷劑返流通道，低壓冷劑返流通道、液相冷劑預冷通道和高壓冷劑預冷通道形成一冷劑循環系統。本實用新型還公開了另外兩種液化裝置。本實用新型在ZL201610152480.2號專利基礎上，通過調整混合冷劑配比和設備配置，提高了液化裝置整體循環的熱效率，降低了冷劑壓縮機功耗，同時減小了冷箱換熱器的體積，提高了設備搭配的靈活性和液化流程對環境的適應性。

技術領域

本實用新型涉及天然氣液化領域，特別是涉及天然氣液化裝置，更具體的說，是涉及改進的混合冷劑兩路節流的單循環天然氣液化裝置。

背景技術

近年來，液化天然氣(LNG)產業在世界范圍內快速發展，僅在中國先后有超過數十個 LNG液化裝置建成投產，這些裝置從不到10萬標方/天到500萬標方/天，規模不等。從裝置選擇的液化流程上來看，從N₂或是甲烷膨脹機循環、單回路混合冷劑循環到傳統的級聯式循環等都有采用。不同的液化流程主要體現在不同的冷劑循環回路和流程設備的配置上，而該配置將對液化裝置的熱力循環效率、設備布置、裝置對氣源的適應性、裝置的可靠性、操作彈性及穩定性，以及固定投資費用產生影響。一般而言，隨著液化流程復雜程度的增加，LNG 的比能耗會下降，運行成本會下降；而流程設備數量的增加以及流程回路的增加會造成固定設備投資費用增加，因而會增加單位產品的成本。因此，液化流程的選擇要結合原料氣條件，綜合考慮裝置循環效率、設備投資和裝置操作性及長期運行成本等各種因素，例如比能耗、流程復雜性以及可靠性的影響。

對于基本負荷型LNG工廠，近幾年海外新建裝置的發展趨勢是裝置規模更加大型化，其單線產能鮮有200萬噸/年以下的。對于這一類型的裝置，多級復疊的丙烷預冷循環與多組分混合冷劑循環相結合的工藝由于較好的能耗指標和成熟的工程化應用使得其成為首選的液化技術。但是，由于其復雜的回路配置、更大的占地面積及極高的投資規模使得其在單線產能 100萬噸/年以下的裝置中從未采用。而在中國近幾年新建裝置的發展趨勢上看(單線規模全在50萬噸/年以下)，對于這種規模的裝置，從全世界的范圍來看，單循環混合制冷劑循環工藝(SMR)由于工藝簡單、裝置工程化應用成熟及能耗相對合理等優點而成為世界及中國已建和在建中小型天然氣液化裝置的主要選項。

專利號為ZL201610152480.2、名稱為“混合冷劑內循環方法、天然氣液化方法及液化裝置”的中國發明專利，針對國內已有SMR工藝的多個裝置的缺陷，開發出了一種混合冷劑兩路節流的單循環工藝及裝置，如圖1所示。該裝置的主要缺點是：1)主換熱器50內設置了相互獨立的天然氣預冷通道41、天然氣液化過冷通道45、重冷劑返流通道32、低壓冷劑返流通道37、液相冷劑預冷通道28、高壓冷劑預冷通道52共6條通道，單獨的重冷劑返流流道的增加，在提高換熱及系統循環的熱效率的同時也增加了冷箱主換熱器的復雜程度，從而增加了設備的投資成本，增大了換熱器的體積，增加了運輸的難度，在某些項目中，受限于項目現場的實際條件(尤其是運輸條件)，可能導致主換熱器無法運輸到項目現場。2)只能在二段液相預冷后單獨節流，無法根據項目環境條件差異靈活配置液化裝置內的設備，因此液化裝置對項目環境的適應性有待進一步提高，在極低溫環境(如高緯度的寒帶地區)等特殊的項目現場氣候條件下運行的循環效率較低。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供三種改進的混合冷劑兩路節流的單循環天然氣液化裝置，它可以使設備配置更加靈活，并可以減小設備尺寸；對于特定的環境條件更加高效，對不同項目的適應性增強。