混合制冷剂系统和方法技术方案

一种用于用混合制冷剂来冷却气体的系统，包括热交换器，其接收并冷却气体的进料，从而产生产物。该系统包括混合制冷剂处理系统，其具有压缩装置和后冷却器以及低压蓄积器和高压蓄积器。冷蒸气分离器从高压蓄积器接收蒸气，并具有蒸气出口和液体出口。来自冷蒸气分离器蒸气出口的蒸气被冷却、膨胀并被引导至热交换器的主制冷通道。来自冷蒸气分离器的液体出口的液体被过冷却、膨胀并被引导至主制冷通道。来自低压蓄积器的液体被过冷却、膨胀并被引导至主制冷通道。来自高压蓄积器的液体被过冷却、膨胀并被引导至主制冷通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合制冷剂系统和方法优先权要求本申请要求于2017年9月21日提交的美国临时申请号62/561417的权益，其内容通过引用合并于此。
本专利技术总体涉及用于冷却或液化气体的处理和系统，更具体地，涉及用于冷却或液化气体的混合制冷剂系统和方法。
技术介绍
主要是甲烷的天然气以及其他气体在压力下液化以进行存储和运输。液化导致的体积减小允许使用更实用和经济的设计的容器。通常通过一个或多个制冷循环通过间接热交换来冷却气体从而实现液化。由于所需设备的复杂性和所需的制冷剂性能效率，这样的制冷循环在设备成本和操作上都是昂贵的。因此，需要具有提高的制冷效率和降低的操作成本以及降低的复杂性的气体冷却和液化系统。在液化系统的制冷循环中使用混合制冷剂可提高效率，因为制冷剂的加热曲线与气体的冷却曲线更紧密匹配。液化系统的制冷循环通常将包括用于调节或处理混合制冷剂的压缩系统。混合制冷剂压缩系统通常包括一个或多个级，每个级包括压缩机、冷却器以及分离和液体蓄积器(accumulator)装置。离开压缩机的蒸气在冷却器中被冷却，并且所产生的两相或混合相流被引导至分离和液体蓄积器装置，蒸气和液体从该装置中流出，以进一步处理和/或引导至液化热交换器。来自压缩系统的混合制冷剂的分离的液相和气相可被引导至热交换器的各部分以提供更有效的冷却。在Gushanas等人的共同拥有的美国专利号9441877、Ducote等人的美国专利申请公开号US2014/0260415以及Ducote等人的美国专利申请公开号US2016/0298898中提供了这种系统的示例，其各自的内容通过引用并入本文。期望在气体冷却和液化系统中进一步提高冷却效率并降低运行成本。
技术实现思路
本专利技术的多个方面可以在下面描述和要求保护的设备和系统中单独或一起体现。这些方面可以单独使用，也可以与本文中描述的主题的其他方面结合使用，并且这些方面一起的描述并不旨在排除单独使用这些方面或者排除单独或在所附的权利要求书中阐述的不同组合地要求这些方面。在一方面，一种用于用混合制冷剂冷却气体的系统，包括热交换器，其包括冷却通道，该冷却通道具有配置成接收气体的进料的入口和产物通过其离开热交换器的出口。热交换器还包括主制冷通道、预冷液体通道、高压蒸气通道、高压液体通道、冷分离器蒸气通道和冷分离器液体通道。第一级压缩装置具有与主制冷通道的出口流体连通的入口。第一级后冷却器具有与第一级压缩装置的出口流体连通的入口和出口。低压蓄积器具有与第一级后冷却器的出口流体连通的入口、与热交换器的预冷液体通道流体连通的液体出口和蒸气出口。第二级压缩装置具有与低压蓄积器的蒸气出口流体连通的入口和出口。第二级后冷却器具有与第二级压缩装置的出口流体连通的入口和出口。高压蓄积器具有与第二级后冷却器的出口流体连通的入口、与热交换器的高压液体通道流体连通的液体出口和与热交换器的高压蒸气通道流体连通的蒸气出口。冷蒸气分离器具有与热交换器的高压蒸气通道流体连通的入口、与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的蒸气出口和与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的液体出口。第一膨胀装置具有与热交换器的高压液体通道流体连通的入口和出口。可选的中温分离装置具有与第一膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。第二膨胀装置具有与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的入口和出口。可选的CVS温度分离装置具有与第二膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。第三膨胀装置具有与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口。第四膨胀装置具有与热交换器的预冷液体通道流体连通的入口和与中温分离装置、CVS温度分离装置和主制冷通道中的至少一个流体连通的出口。在另一方面，一种用于用混合制冷剂冷却气体的系统包括具有冷却通道的热交换器，该冷却通道具有配置成接收气体的进料的入口和产物通过其离开所述热交换器的出口。热交换器还包括主制冷通道、预冷液体通道、高压蒸气通道、高压液体通道、冷分离器蒸气通道和冷分离器液体通道。第一级压缩装置具有与主制冷通道的出口流体连通的入口。第一级后冷却器具有与第一级压缩装置的出口流体连通的入口和出口。低压蓄积器具有与第一级后冷却器的出口流体连通的入口、与热交换器的预冷液体通道流体连通的液体出口和蒸气出口。第二级压缩装置具有与低压蓄积器的蒸气出口流体连通的入口和出口。第二级后冷却器具有与第二级压缩装置的出口流体连通的入口和出口。高压蓄积器具有与第二级后冷却器的出口流体连通的入口，并且具有与热交换器的高压液体通道流体连通的液体出口和与热交换器的高压蒸气通道流体连通的蒸气出口。冷蒸气分离器具有与热交换器的高压蒸气通道流体连通的入口、与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的蒸气出口和与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的液体出口。第一膨胀装置具有与热交换器的高压液体通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口。第二膨胀装置具有与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口。第三膨胀装置具有与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口。第四膨胀装置具有与热交换器的预冷液体通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口。在另一方面，一种用于用混合制冷剂冷却气体的系统具有热交换器，其包括冷却通道，该冷却通道具有配置成接收气体的进料的入口和产物通过其离开热交换器的出口。热交换器还包括主制冷通道、高压蒸气通道、高压液体通道、冷分离器蒸气通道和冷分离器液体通道。压缩装置具有与主制冷通道的出口流体连通的入口。后冷却器具有与压缩装置的出口流体连通的入口和出口。蓄积器具有与后冷却器的出口流体连通的入口、与热交换器的高压液体通道流体连通的液体出口和与热交换器的高压蒸气通道流体连通的蒸气出口。冷蒸气分离器具有与热交换器的高压蒸气通道流体连通的入口、与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的蒸气出口和与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的液体出口。第一膨胀装置具有与热交换器的高压液体通道流体连通的入口和出口。中温分离装置具有与第一膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。第二膨胀装置具有与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口。第三膨胀装置具有与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口。在另一方面，一种用于用混合制冷剂冷却气体的系统具有热交换器，其包括冷却通道，该冷却通道具有配置成接收气体的进料的入口和产物通过其离开热交换器的出口。热交换器还包括主制冷通道、高压蒸气通道、高压液体通道、冷分离器蒸气通道和冷分离器液体通道。压缩装置具有与主制冷通道的出口流体连通的入口。后冷却器具有与压缩装置的出口流体连通的入口和出口。蓄积器具有与后冷却器的出口流体连通的入口、与热交换器的高压液体通道流体连通的液体出口和与热交换器的高压蒸气通道流体连通的蒸气出口。冷蒸气分离器具有与热交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于用混合制冷剂冷却气体的系统，包括：/na)热交换器，其包括冷却通道，该冷却通道具有入口和出口，所述入口配置成接收气体的进料，且产物通过所述出口离开所述热交换器，所述热交换器还包括主制冷通道、预冷液体通道、高压蒸气通道、高压液体通道、冷分离器蒸气通道和冷分离器液体通道；/nb)第一级压缩装置，其具有与主制冷通道的出口流体连通的入口；/nc)第一级后冷却器，其具有与第一级压缩装置的出口流体连通的入口、和出口；/nd)低压蓄积器，其具有与第一级后冷却器的出口流体连通的入口，并且具有与热交换器的预冷液体通道流体连通的液体出口、和蒸气出口；/ne)第二级压缩装置，其具有与低压蓄积器的蒸气出口流体连通的入口、和出口；/nf)第二级后冷却器，其具有与第二级压缩装置的出口流体连通的入口、和出口；/ng)高压蓄积器，其具有与第二级后冷却器的出口流体连通的入口，并且具有与热交换器的高压液体通道流体连通的液体出口和与热交换器的高压蒸气通道流体连通的蒸气出口；/nh)冷蒸气分离器，其具有与热交换器的高压蒸气通道流体连通的入口、与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的蒸气出口和与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的液体出口；/ni)第一膨胀装置，其具有与热交换器的高压液体通道流体连通的入口、和出口；/nj)中温分离装置，其具有与第一膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口；/nk)第二膨胀装置，其具有与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的入口、和出口；/nl)CVS温度分离装置，其具有与第二膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口；/nm)第三膨胀装置，其具有与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口；以及/nn)第四膨胀装置，其具有与热交换器的预冷液体通道流体连通的入口和与中温分离装置、CVS温度分离装置和主制冷通道中的至少一个流体连通的出口。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170921 US 62/561,4171.一种用于用混合制冷剂冷却气体的系统，包括：
a)热交换器，其包括冷却通道，该冷却通道具有入口和出口，所述入口配置成接收气体的进料，且产物通过所述出口离开所述热交换器，所述热交换器还包括主制冷通道、预冷液体通道、高压蒸气通道、高压液体通道、冷分离器蒸气通道和冷分离器液体通道；
b)第一级压缩装置，其具有与主制冷通道的出口流体连通的入口；
c)第一级后冷却器，其具有与第一级压缩装置的出口流体连通的入口、和出口；
d)低压蓄积器，其具有与第一级后冷却器的出口流体连通的入口，并且具有与热交换器的预冷液体通道流体连通的液体出口、和蒸气出口；
e)第二级压缩装置，其具有与低压蓄积器的蒸气出口流体连通的入口、和出口；
f)第二级后冷却器，其具有与第二级压缩装置的出口流体连通的入口、和出口；
g)高压蓄积器，其具有与第二级后冷却器的出口流体连通的入口，并且具有与热交换器的高压液体通道流体连通的液体出口和与热交换器的高压蒸气通道流体连通的蒸气出口；
h)冷蒸气分离器，其具有与热交换器的高压蒸气通道流体连通的入口、与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的蒸气出口和与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的液体出口；
i)第一膨胀装置，其具有与热交换器的高压液体通道流体连通的入口、和出口；
j)中温分离装置，其具有与第一膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口；
k)第二膨胀装置，其具有与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的入口、和出口；
l)CVS温度分离装置，其具有与第二膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口；
m)第三膨胀装置，其具有与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口；以及
n)第四膨胀装置，其具有与热交换器的预冷液体通道流体连通的入口和与中温分离装置、CVS温度分离装置和主制冷通道中的至少一个流体连通的出口。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一和第二压缩级是单个压缩机的级。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述中温、CVS温度和冷温分离装置是立管。


4.根据权利要求1所述的系统，还包括暖温分离装置，所述暖温分离装置具有与第四膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。


5.根据权利要求1所述的系统，还包括冷温分离装置，所述冷温分离装置具有与第三膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四膨胀装置的出口仅与中温分离装置流体连通。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四膨胀装置的出口仅与CVS温度分离装置流体连通。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四膨胀装置的出口仅与主制冷通道流体连通。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四膨胀装置的出口与中温和CVS温度分离装置均流体连通。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四膨胀装置的出口与中温分离装置和主制冷通道均流体连通。


11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四膨胀装置的出口与CVS温度分离装置和主制冷通道均流体连通。


12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四膨胀装置的出口与中温和CVS温度分离装置以及主制冷通道流体连通。


13.一种用于用混合制冷剂来冷却气体的系统，包括：
a)热交换器，其包括冷却通道，该冷却通道具有入口和出口，所述入口配置成接收气体的进料，并且产物通过所述出口离开所述热交换器，所述热交换器还包括主制冷通道、预冷液体通道、高压蒸气通道、高压液体通道、冷分离器蒸气通道和冷分离器液体通道；
b)第一级压缩装置，其具有与主制冷通道的出口流体连通的入口；
c)第一级后冷却器，其具有与第一级压缩装置的出口流体连通的入口、和出口；
d)低压蓄积器，其具有与第一级后冷却器的出口流体连通的入口，并且具有与热交换器的预冷液体通道流体连通的液体出口、和蒸气出口；
e)第二级压缩装置，其具有与低压蓄积器的蒸气出口流体连通的入口、和出口；
f)第二级后冷却器，其具有与第二级压缩装置的出口流体连通的入口、和出口；
g)高压蓄积器，其具有与第二级后冷却器的出口流体连通的入口，并且具有与热交换器的高压液体通道流体连通的液体出口和与热交换器的高压蒸气通道流体连通的蒸气出口；
h)冷蒸气分离器，其具有与热交换器的高压蒸气通道流体连通的入口、与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的蒸气出口和与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的液体出口；
i)第一膨胀装置，其具有与热交换器的高压液体通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口；
j)第二膨胀装置，其具有与热交换器的冷分离器液体通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口；
k)第三膨胀装置，其具有与热交换器的冷分离器蒸气通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口；以及
l)第四膨胀装置，其具有与热交换器的预冷液体通道流体连通的入口和与主制冷通道流体连通的出口。


14.根据权利要求13所述的系统，还包括中温分离装置，所述中温分离装置具有与第一膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。


15.根据权利要求13所述的系统，还包括CVS温度分离装置，所述CVS温度分离装置具有与第二膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。


16.根据权利要求13所述的系统，还包括冷温分离装置，所述冷温分离装置具有与第三膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。


17.根据权利要求13所述的系统，还包括暖温分离装置，其具有与第四膨胀装置的出口流体连通的入口、与主制冷通道流体连通的蒸气出口和与主制冷通道流体连通的液体出口。


18.一种用于用混合制冷剂来冷却气体的系统，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA小杜科特，T古斯哈纳斯，
申请(专利权)人：查特能源化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US