带有制冷剂补充装置的天然气液化系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种带有制冷剂补充装置的天然气液化系统及天然气液化方法，用于向采用混合制冷液化工艺的天然气液化装置制冷循环中补充制冷剂，其装置包括四台分离器、四台节流装置、两台流量调节阀、两台流量计量设备、一组板翅式换热器。采用本发明专利技术提出的方法可显著缩短开车周期，降低开车过程中压缩机能耗及换热器冷能。

Natural gas liquefaction system and method with refrigerant supplement

Natural gas liquefaction system of the present invention relates to a device and a refrigerant of liquefied natural gas, used to supplement the refrigerant liquefied natural gas refrigeration cycle using mixed refrigeration device to the liquefaction process, the device comprises four sets, four sets of throttling device, separator two flow control valve, two flow metering equipment, a group of plate fin heat exchanger. The method proposed by this invention can significantly shorten the driving cycle, reduce the energy consumption of the compressor and the cold energy of the heat exchanger in the process of driving.

【技术实现步骤摘要】
带有制冷剂补充装置的天然气液化系统及方法
本专利技术涉及采用混合制冷液化工艺的液化天然气生产，具体涉及一种带有制冷剂补充装置的天然气液化系统及天然气液化方法。
技术介绍
随着天然气消费量的增长，作为天然气最有效的供用形式之一，液化天然气成为能源市场增长最快的领域之一。液化天然气工业的不断发展，对天然气液化方法和装置在能耗、投资和效率等方面提出了更高的要求。目前，比较成熟的天然气液化工艺主要有：阶式制冷工艺、膨胀制冷工艺和混合制冷工艺。其中的混合制冷工艺则比较受中型天然气液化装置的青睐，但相对其他制冷工艺而言，混合制冷工艺存在着混合制冷剂组分配比较为困难，装置开车周期较长的缺点。混合制冷剂中的组分，如丙烷、异戊烷等，是以液态的形式加入到制冷剂压缩循环中的，需与其他轻组分混合后成为气相，才能参与到制冷剂压缩中。重组分的汽化，轻、重组分，使得装置开车周期被显著拉长。本专利技术提出一种新型的制冷剂补充方法及其装置，可降低制冷剂补充难度，缩短开车周期。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于混合制冷液化工艺的制冷剂补充方法和装置，用于向采用混合制冷液化工艺的天然气液化装置的制冷剂循环系统中补充制冷剂，可简化开车流程，缩短开车周期。本专利技术所述的一种带有制冷剂补充装置的天然气液化系统，其包括第一、第二、第三和第四分离器、第一、第二、第三和第四节流装置、第一和第二流量调节阀、第一和第二流量计量设备、以及一组板翅式换热器，其中，来自制冷剂压缩系统的一级液相制冷剂管道通过换热器组中的第一换热通道连接第一节流装置的一端，第一节流装置的另一端与第一分离器的入口连接；来自制冷剂压缩系统来的二级液相制冷剂管道通过换热器组中的第二换热通道与第二节流装置的一端连接，第二节流装置的另一端与第一分离器的入口连接，第一分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；来自制冷剂压缩系统来的二级气相制冷剂管道通过换热器组中的第四换热通道与第二分离器的入口连接，第二分离器的气相出口通过换热器组中的第五换热通道与第三节流装置的一端连接，第三节流装置的另一端与第三分离器的入口连接，第三分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；第二分离器的液相出口通过换热器组中的第七换热通道与第四节流装置的一端连接，第四节流装置的另一端与第四分离器的入口连接，第四分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；第三换热通道的另一端返回制冷剂压缩系统；净化天然气管道连接换热器组的第六换热通道，然后连接至LNG管道；来自丙烷、异戊烷储存系统的丙烷/异戊烷管道经第一流量计量设备流量计，连接第一流量调节阀后连接至第一分离器入口；来自乙烯储存系统的乙烯管道经第二流量计量设备流量计，连接第二流量调节阀后连接至第四分离器的入口。进一步地，用于混合制冷液化工艺的制冷剂补充装置进一步包括二级制冷剂压缩系统，其中一级压缩的液相出口连接一级液相制冷剂管道，二级压缩的液相出口连接二级液相制冷剂管道，以及二级压缩的气相出口连接二级气相制冷剂管道。进一步地，第一分离器的气相出口及液相出口汇合后连接至换热器组中的第三换热通道或分别连接至换热器组中的第三换热通道；和/或第三分离器的气相出口及液相出口汇合后连接至换热器组中的第三换热通道或分别连接至换热器组中的第三换热通道；和/或第四分离器的气相出口及液相出口汇合后连接至换热器组中的第三换热通道或分别连接至换热器组中的第三换热通道。进一步地，第三换热通道的另一端返回制冷剂压缩系统的一级压缩的入口。本专利技术进一步涉及使用上述系统的天然气液化方法，其工艺流程如下：净化后的原料天然气进入板翅式换热器组，吸收制冷剂释放出的冷量进行预冷、液化，并最终冷却至-130℃～-162℃，进一步例如-135～-155℃，得到LNG产品；混合制冷剂(包括任意比例的C1～C5和N2或由任意比例的C1～C5和N2组成)经混合制冷剂压缩机增压，得到的一级液相制冷剂、二级液相制冷剂、二级气相制冷剂；所述一级液相制冷剂首先进入换热器组的第一换热通道，在其中被预冷至约0℃～-30℃，优选-5～-20℃，经第一节流阀节流至0.25～0.8MPaA，优选0.4-0.7MPa后进入第一分离器，由第一分离器分离出的气相与液相汇合后进入换热器组的第三换热通道，与从换热器组后一级换热器返回的混合制冷剂流股汇合，为换热器组提供冷量，然后返回混合制冷剂压缩机入口增压；由制冷剂压缩系统来的二级液相制冷剂通过换热器组第二换热通道预冷至0℃～-30℃，优选-5～-20℃，再经第二节流阀节流至0.25～0.8MPaA，优选0.4-0.7MPa后，也进入第一分离器进行气液分配；由制冷剂压缩系统来的二级气相制冷剂经换热器组的第四换热通道，冷却至0℃～-30℃，优选-5～-20℃，然后进入第二分离器分液，分离出的气相自第二分离器的顶部出口进入换热器组的第五换热通道冷却至-30℃～-100℃，优选-40～-90℃，进一步例如-50～-80℃，然后经第三节流阀3节流至0.25～0.8MPaA，优选0.4-0.7MPa后进入第三分离器，由第三分离器分离出的气相与液相汇合后进入换热器组的第三换热通道，为换热器组提供冷量，最终返回制冷剂压缩机入口增压；第二分离器分离出的液相自第二分离器的底部出口进入换热器组的第七换热通道冷却至-135℃～-165℃，优选-140～-155℃，然后经第四节流阀节流至0.25～0.8MPaA，优选0.4-0.7MPa后进入第四分离器，由第四分离器分离出的气相与液相汇合后进入换热器组的第三换热通道，为换热器组提供冷量；自丙烷、异戊烷储存系统来的丙烷经流量计计量后，经过第一流量调节阀补充至第一分离器的入口管道上，主要为液相，可能携带少量的气量，进入第一分离器气液分配后，一同进入板翅式换热器组；自乙烯储存系统来的乙烯经流量计计量后，经过第二流量调节阀补充至第四分离器的入口管道上，主要也为液相，可能携带管输过程中产生的气量，进入第四分离器气液分酌情后，一同进入板翅式换热器组。进一步地，在天然气液化装置开车初期依次补充甲烷和氮气制冷剂，使制冷剂压缩机与板翅式换热器组之间形成循环，然后慢慢依次补充入丙烷、异戊烷，第一分离器中的丙烷、异戊烷在第三换热通道自下而上高速流动的气相制冷剂的带动下汽化，一同返回制冷剂压缩机入口；等板翅式换热器组整体温区下降(例如下降至-100～-70℃)以后，此时乙烯自乙烯储存系统经第二流量计、第二流量调节阀补充入第四分离器，第四分离器中的乙烯在换热器组第三换热通道自下而上高速流动的气相制冷剂的带动下汽化，一同返回制冷剂压缩机入口。开车初期不通过此途径补充乙烯，以免板翅式换热器组局部温度聚降，产生安全隐患。进一步地，在天然气液化装置开车初期依次补充入甲烷和氮气制冷剂，使制冷剂压缩机与板翅式换热器组之间形成循环，然后依次补充入丙烷、异戊烷，然后再依次补充入甲烷和氮气制冷剂，继而依次补充入丙烷、异戊烷，重复一个或多个循环，例如2-5个循环。组分由轻到重依次补充，补充量、流速取决于具体的天然气液化装置的规模，不是特别限制的，可由现场操作人员确定，补充速度快慢只是影响开车时间；一般分多次补充入，补充一会儿轻组分，再补丙烷、异戊烷等重组分，然后再补轻组分；直至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有制冷剂补充装置的天然气液化系统，其包括第一、第二、第三和第四分离器、第一、第二、第三和第四节流装置、第一和第二流量调节阀、第一和第二流量计量设备、以及一组板翅式换热器，其中，来自制冷剂压缩系统的一级液相制冷剂管道通过换热器组中的第一换热通道连接第一节流装置的一端，第一节流装置的另一端与第一分离器的入口连接；来自制冷剂压缩系统来的二级液相制冷剂管道通过换热器组中的第二换热通道与第二节流装置的一端连接，第二节流装置的另一端与第一分离器的入口连接，第一分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；来自制冷剂压缩系统来的二级气相制冷剂管道通过换热器组中的第四换热通道与第二分离器的入口连接，第二分离器的气相出口通过换热器组中的第五换热通道与第三节流装置的一端连接，第三节流装置的另一端与第三分离器的入口连接，第三分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；第二分离器的液相出口通过换热器组中的第七换热通道与第四节流装置的一端连接，第四节流装置的另一端与第四分离器的入口连接，第四分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；第三换热通道的另一端返回制冷剂压缩系统；净化天然气管道连接换热器组的第六换热通道，然后连接至LNG管道；来自丙烷、异戊烷储存系统的丙烷/异戊烷管道经第一流量计量设备流量计，连接第一流量调节阀后连接至第一分离器入口；来自乙烯储存系统的乙烯管道经第二流量计量设备流量计，连接第二流量调节阀后连接至第四分离器的入口。...

【技术特征摘要】
1.一种带有制冷剂补充装置的天然气液化系统，其包括第一、第二、第三和第四分离器、第一、第二、第三和第四节流装置、第一和第二流量调节阀、第一和第二流量计量设备、以及一组板翅式换热器，其中，来自制冷剂压缩系统的一级液相制冷剂管道通过换热器组中的第一换热通道连接第一节流装置的一端，第一节流装置的另一端与第一分离器的入口连接；来自制冷剂压缩系统来的二级液相制冷剂管道通过换热器组中的第二换热通道与第二节流装置的一端连接，第二节流装置的另一端与第一分离器的入口连接，第一分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；来自制冷剂压缩系统来的二级气相制冷剂管道通过换热器组中的第四换热通道与第二分离器的入口连接，第二分离器的气相出口通过换热器组中的第五换热通道与第三节流装置的一端连接，第三节流装置的另一端与第三分离器的入口连接，第三分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；第二分离器的液相出口通过换热器组中的第七换热通道与第四节流装置的一端连接，第四节流装置的另一端与第四分离器的入口连接，第四分离器的气相出口及液相出口连接至换热器组中的第三换热通道；第三换热通道的另一端返回制冷剂压缩系统；净化天然气管道连接换热器组的第六换热通道，然后连接至LNG管道；来自丙烷、异戊烷储存系统的丙烷/异戊烷管道经第一流量计量设备流量计，连接第一流量调节阀后连接至第一分离器入口；来自乙烯储存系统的乙烯管道经第二流量计量设备流量计，连接第二流量调节阀后连接至第四分离器的入口。2.根据权利要求1所述的天然气液化系统，其特征在于，用于混合制冷液化工艺的制冷剂补充装置进一步包括二级制冷剂压缩系统，其中一级压缩的液相出口连接一级液相制冷剂管道，二级压缩的液相出口连接二级液相制冷剂管道，以及二级压缩的气相出口连接二级气相制冷剂管道。3.根据权利要求1或2所述的天然气液化系统，其特征在于，第一分离器的气相出口及液相出口汇合后连接至换热器组中的第三换热通道或分别连接至换热器组中的第三换热通道；和/或第三分离器的气相出口及液相出口汇合后连接至换热器组中的第三换热通道或分别连接至换热器组中的第三换热通道；和/或第四分离器的气相出口及液相出口汇合后连接至换热器组中的第三换热通道或分别连接至换热器组中的第三换热通道。4.根据权利要求1-3中任一项所述的天然气液化系统，其特征在于，第三换热通道的另一端返回制冷剂压缩系统的一级压缩的入口。5.一种天然气液化方法，该方法包括：净化后的原料天然气进入板翅式换热器组，吸收制冷剂释放出的冷量进行预冷、液化，并最终冷却至-130℃～-162℃，进一步例如-135～-155℃，得到LNG产品；混合制冷剂经混合制冷剂压缩机增压，得到的一级液相制冷剂、二级液相制冷剂、二级气相制冷剂；所述一级液相制冷剂首先进入换热器组的第一换热通道，在其中被预冷至约0℃～-30℃，优选-5～-20℃，经第一节流阀节流至0.25～0.8MPaA，优选0.4-0.7MPa后进入第一分离器，由第一分离器分离出的气相与液相汇合后进入换热器组的第三换热通道，与从换热器组后一级换...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇伟伟，王双彪，马洪艳，戚新华，王庆楠，王小宁，赵佳，王晓海，
申请(专利权)人：新地能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13