混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置，包括设置有换热器的冷箱，换热器具有天然气预冷通道、天然气液化过冷通道、低压冷剂返流通道、液相冷剂预冷通道和高压冷剂预冷通道，液相冷剂预冷通道出口连接低温分离罐，低温分离罐的气、液相出口经管线连入低压冷剂返流通道，低压冷剂返流通道、液相冷剂预冷通道和高压冷剂预冷通道形成一冷剂循环系统。本实用新型专利技术还公开了另外两种液化装置。本实用新型专利技术在ZL201610152480.2号专利基础上，通过调整混合冷剂配比和设备配置，提高了液化装置整体循环的热效率，降低了冷剂压缩机功耗，同时减小了冷箱换热器的体积，提高了设备搭配的灵活性和液化流程对环境的适应性。

Single Cycle Natural Gas Liquefaction Unit with Mixed Refrigerant and Two Throttles

The utility model discloses a single-cycle natural gas liquefaction device with two-way throttling of mixed refrigerant, which comprises a cold box with a heat exchanger. The heat exchanger has a natural gas pre-cooling channel, a natural gas liquefaction supercooling channel, a low-pressure refrigerant recirculation channel, a liquid refrigerant pre-cooling channel and a high-pressure refrigerant pre-cooling channel. The outlet of the liquid refrigerant pre-cooling channel is connected with a low-temperature separation tank and a low-temperature separation tank. The outlet of gas and liquid phase is connected to the low-pressure refrigerant recirculation channel through pipeline. The low-pressure refrigerant recirculation channel, the liquid refrigerant precooling channel and the high-pressure refrigerant precooling channel form a refrigerant circulation system. The utility model also discloses two other liquefaction devices. Based on ZL201610152480.2 patent, the utility model improves the thermal efficiency of the whole cycle of the liquefaction device, reduces the power consumption of the refrigerant compressor, reduces the volume of the cold box heat exchanger, improves the flexibility of the equipment collocation and the adaptability of the liquefaction process to the environment by adjusting the mixing refrigerant ratio and equipment configuration.

【技术实现步骤摘要】
混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置
本技术涉及天然气液化领域，特别是涉及天然气液化装置，更具体的说，是涉及改进的混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置。
技术介绍
近年来，液化天然气(LNG)产业在世界范围内快速发展，仅在中国先后有超过数十个LNG液化装置建成投产，这些装置从不到10万标方/天到500万标方/天，规模不等。从装置选择的液化流程上来看，从N2或是甲烷膨胀机循环、单回路混合冷剂循环到传统的级联式循环等都有采用。不同的液化流程主要体现在不同的冷剂循环回路和流程设备的配置上，而该配置将对液化装置的热力循环效率、设备布置、装置对气源的适应性、装置的可靠性、操作弹性及稳定性，以及固定投资费用产生影响。一般而言，随着液化流程复杂程度的增加，LNG的比能耗会下降，运行成本会下降；而流程设备数量的增加以及流程回路的增加会造成固定设备投资费用增加，因而会增加单位产品的成本。因此，液化流程的选择要结合原料气条件，综合考虑装置循环效率、设备投资和装置操作性及长期运行成本等各种因素，例如比能耗、流程复杂性以及可靠性的影响。对于基本负荷型LNG工厂，近几年海外新建装置的发展趋势是装置规模更加大型化，其单线产能鲜有200万吨/年以下的。对于这一类型的装置，多级复叠的丙烷预冷循环与多组分混合冷剂循环相结合的工艺由于较好的能耗指标和成熟的工程化应用使得其成为首选的液化技术。但是，由于其复杂的回路配置、更大的占地面积及极高的投资规模使得其在单线产能100万吨/年以下的装置中从未采用。而在中国近几年新建装置的发展趋势上看(单线规模全在50万吨/年以下)，对于这种规模的装置，从全世界的范围来看，单循环混合制冷剂循环工艺(SMR)由于工艺简单、装置工程化应用成熟及能耗相对合理等优点而成为世界及中国已建和在建中小型天然气液化装置的主要选项。专利号为ZL201610152480.2、名称为“混合冷剂内循环方法、天然气液化方法及液化装置”的中国专利技术专利，针对国内已有SMR工艺的多个装置的缺陷，开发出了一种混合冷剂两路节流的单循环工艺及装置，如图1所示。该装置的主要缺点是：1)主换热器50内设置了相互独立的天然气预冷通道41、天然气液化过冷通道45、重冷剂返流通道32、低压冷剂返流通道37、液相冷剂预冷通道28、高压冷剂预冷通道52共6条通道，单独的重冷剂返流流道的增加，在提高换热及系统循环的热效率的同时也增加了冷箱主换热器的复杂程度，从而增加了设备的投资成本，增大了换热器的体积，增加了运输的难度，在某些项目中，受限于项目现场的实际条件(尤其是运输条件)，可能导致主换热器无法运输到项目现场。2)只能在二段液相预冷后单独节流，无法根据项目环境条件差异灵活配置液化装置内的设备，因此液化装置对项目环境的适应性有待进一步提高，在极低温环境(如高纬度的寒带地区)等特殊的项目现场气候条件下运行的循环效率较低。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供三种改进的混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置，它可以使设备配置更加灵活，并可以减小设备尺寸；对于特定的环境条件更加高效，对不同项目的适应性增强。为解决上述技术问题，本技术的第一种混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置，包括有冷箱，冷箱中设置有换热器，所述换热器具有相互独立的天然气预冷通道、天然气液化过冷通道、低压冷剂返流通道、液相冷剂预冷通道、高压冷剂预冷通道；天然气预冷通道的出口端通过管线连接重烃分离罐的入口；重烃分离罐的顶部出口通过管线连接所述天然气液化过冷通道的入口端，天然气液化过冷通道的出口端通过管线连接压力调节阀的入口端；低压冷剂返流通道出口端通过管线连接冷剂压缩机分离罐的入口；冷剂压缩机分离罐的顶部出口通过管线连接一级冷剂压缩机的入口；一级冷剂压缩机的出口通过管线连接压缩机级间冷却器的入口，压缩机级间冷却器的出口端的管线与压力调节阀出口端的管线汇合后通过管线连接混合冷剂级间分离罐的入口；混合冷剂级间分离罐的顶部出口通过管线连接二级冷剂压缩机的入口，二级冷剂压缩机的出口通过管线连接混合冷剂高压冷凝器的入口，混合冷剂高压冷凝器的出口通过管线连接混合冷剂高压冷凝罐的入口；混合冷剂级间分离罐的底部出口通过管线连接液相冷剂预冷通道的入口端，液相冷剂预冷通道的出口端通过管线连接液相冷剂J-T阀的入口端，液相冷剂J-T阀的出口端通过管线连接低温分离罐的入口，低温分离罐的顶部出口和底部出口分别通过管线连入低压冷剂返流通道；混合冷剂高压冷凝罐的顶部出口通过管线连接高压冷剂预冷通道的入口端，高压冷剂预冷通道的出口端通过管线连接气相冷剂J-T阀的入口端，气相冷剂J-T阀的出口端通过管线连接低压冷剂返流通道的入口端；混合冷剂高压冷凝罐的底部出口通过管线连接压力调节阀的入口端。本技术的第二种混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置，相比上述第一种液化装置，省去了压力调节阀及高压液相冷剂回流一段液相，混合冷剂高压冷凝罐的底部出口通过管线直接连接液相冷剂预冷通道的入口端。其他结构和连接关系均与实施例1的天然气液化装置相同。在上述第一种和第二种天然气液化装置中，低压冷剂返流通道、液相冷剂预冷通道和高压冷剂预冷通道形成一冷剂循环系统。本技术的第三种混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置，相比专利号为ZL201610152480.2、名称为“混合冷剂内循环方法、天然气液化方法及液化装置”的中国专利技术专利中披露的液化装置(具体参见图1和该专利技术专利的说明书)，省去了压力调节阀及高压液相冷剂回流一段液相，混合冷剂高压冷凝罐的底部出口通过管线直接连接液相冷剂预冷通道的入口端。其他结构和连接关系均与专利号为ZL201610152480.2的中国专利技术专利中披露的液化装置(图1)相同。在该第三种天然气液化装置中，重冷剂返流通道、低压冷剂返流通道、液相冷剂预冷通道及高压冷剂预冷通道形成一冷剂循环系统。在上述三种天然气液化装置中，所述换热器优选为板翅式换热器。所述压缩机级间冷却器和混合冷剂高压冷凝器的冷却形式可以选择水冷、空冷、蒸发式空冷或混合式。所述压力调节阀的出口端可以通过管线连接LNG储存单元。本技术在专利号为ZL201610152480.2、名称为“混合冷剂内循环方法、天然气液化方法及液化装置”的中国专利技术专利的基础上，通过调节混合冷剂组分配比(特别针对特定环境条件降低了丁烷的含量)和天然气液化装置的参数和设备配置，开发出三种改进型的混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置。与现有的混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置相比，在保留现有装置优点的基础上，本技术的混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置还具有以下优点和有益效果：1.通过在冷箱外、液相冷剂预冷通道和重冷剂返流通道之间的管线上设置低温分离罐，使重冷剂预冷后，先进行气液分离，再与高压气相冷剂共用冷箱的低压冷剂返流通道返流到冷剂压缩机分离罐，如此可以提高液化装置整体循环的热效率，降低单位产品的冷剂压缩机功耗；同时，换热器减少了一条重冷剂返流通道，有助于降低冷箱主换热器的复杂程度及设备尺寸，这对于限于运输条件及对主设备尺寸有明确要求的项目十分有益(在某些项目中，受限于运输条件，如果换热器体积过大，会导致无法运输到项目现场)。2.通过调整混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置，其特征在于：包括冷箱(50)，冷箱(50)中设置有换热器，所述换热器具有相互独立的天然气预冷通道(41)、天然气液化过冷通道(45)、低压冷剂返流通道(37)、液相冷剂预冷通道(28)、高压冷剂预冷通道(52)；所述天然气预冷通道(41)的出口端通过管线连接重烃分离罐(43)的入口；重烃分离罐(43)的顶部出口通过管线连接所述天然气液化过冷通道(45)的入口端，天然气液化过冷通道(45)的出口端通过管线连接第一压力调节阀(47)的入口端；所述低压冷剂返流通道(37)出口端通过管线连接冷剂压缩机分离罐(10)的入口；冷剂压缩机分离罐(10)的顶部出口通过管线连接一级冷剂压缩机(12)的入口；一级冷剂压缩机(12)的出口通过管线连接压缩机级间冷却器(14)的入口，压缩机级间冷却器(14)的出口端的管线与第二压力调节阀(24)出口端的管线汇合后通过管线连接混合冷剂级间分离罐(16)的入口；所述混合冷剂级间分离罐(16)的顶部出口通过管线连接二级冷剂压缩机(18)的入口，二级冷剂压缩机(18)的出口通过管线连接混合冷剂高压冷凝器(20)的入口，混合冷剂高压冷凝器(20)的出口通过管线连接混合冷剂高压冷凝罐(22)的入口；所述混合冷剂级间分离罐(16)的底部出口通过管线连接液相冷剂预冷通道(28)的入口端，液相冷剂预冷通道(28)的出口端通过管线连接液相冷剂J‑T阀(30)的入口端，液相冷剂J‑T阀(30)的出口端通过管线连接低温分离罐(54)的入口，低温分离罐(54)的顶部出口和底部出口分别通过管线连入低压冷剂返流通道(37)；所述混合冷剂高压冷凝罐(22)的顶部出口通过管线连接高压冷剂预冷通道(52)的入口端，高压冷剂预冷通道(52)的出口端通过管线连接气相冷剂J‑T阀(35)的入口端，气相冷剂J‑T阀(35)的出口端通过管线连接低压冷剂返流通道(37)的入口端；混合冷剂高压冷凝罐(22)的底部出口通过管线连接第二压力调节阀(24)的入口端。...

【技术特征摘要】
1.一种混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置，其特征在于：包括冷箱(50)，冷箱(50)中设置有换热器，所述换热器具有相互独立的天然气预冷通道(41)、天然气液化过冷通道(45)、低压冷剂返流通道(37)、液相冷剂预冷通道(28)、高压冷剂预冷通道(52)；所述天然气预冷通道(41)的出口端通过管线连接重烃分离罐(43)的入口；重烃分离罐(43)的顶部出口通过管线连接所述天然气液化过冷通道(45)的入口端，天然气液化过冷通道(45)的出口端通过管线连接第一压力调节阀(47)的入口端；所述低压冷剂返流通道(37)出口端通过管线连接冷剂压缩机分离罐(10)的入口；冷剂压缩机分离罐(10)的顶部出口通过管线连接一级冷剂压缩机(12)的入口；一级冷剂压缩机(12)的出口通过管线连接压缩机级间冷却器(14)的入口，压缩机级间冷却器(14)的出口端的管线与第二压力调节阀(24)出口端的管线汇合后通过管线连接混合冷剂级间分离罐(16)的入口；所述混合冷剂级间分离罐(16)的顶部出口通过管线连接二级冷剂压缩机(18)的入口，二级冷剂压缩机(18)的出口通过管线连接混合冷剂高压冷凝器(20)的入口，混合冷剂高压冷凝器(20)的出口通过管线连接混合冷剂高压冷凝罐(22)的入口；所述混合冷剂级间分离罐(16)的底部出口通过管线连接液相冷剂预冷通道(28)的入口端，液相冷剂预冷通道(28)的出口端通过管线连接液相冷剂J-T阀(30)的入口端，液相冷剂J-T阀(30)的出口端通过管线连接低温分离罐(54)的入口，低温分离罐(54)的顶部出口和底部出口分别通过管线连入低压冷剂返流通道(37)；所述混合冷剂高压冷凝罐(22)的顶部出口通过管线连接高压冷剂预冷通道(52)的入口端，高压冷剂预冷通道(52)的出口端通过管线连接气相冷剂J-T阀(35)的入口端，气相冷剂J-T阀(35)的出口端通过管线连接低压冷剂返流通道(37)的入口端；混合冷剂高压冷凝罐(22)的底部出口通过管线连接第二压力调节阀(24)的入口端。2.一种混合冷剂两路节流的单循环天然气液化装置，其特征在于：包括冷箱(50)，冷箱(50)中设置有换热器，所述换热器具有相互独立的天然气预冷通道(41)、天然气液化过冷通道(45)、低压冷剂返流通道(37)、液相冷剂预冷通道(28)、高压冷剂预冷通道(52)；所述天然气预冷通道(41)的出口端通过管线连接重烃分离罐(43)的入口；重烃分离罐(43)的顶部出口通过管线连接所述天然气液化过冷通道(45)的入口端，天然气液化过冷通道(45)的出口端通过管线连接第一压力调节阀(47)的入口端；所述低压冷剂返流通道(37)出口端通过管线连接冷剂压缩机分离罐(10)的入口；冷剂压缩机分离罐(10)的顶部出口通过管线连接一级冷剂压缩机(12)的入口；一级冷剂压缩机(12)的出口通过管线连接压缩机级间冷却器(14)的入口，压缩机级间冷却器(14)的出口通过管线连接混合冷剂级间分离罐(16)的入口，混合冷剂级间分离罐(16)的顶部出口通过管线连接二级冷剂压缩机(18)的入口，二级冷剂压缩机(18)的出口通过管线连接混合冷剂高压冷凝器(20)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，
申请(专利权)人：杨晓东，
类型：新型
国别省市：上海,31