一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，采用混合制冷剂压缩撬和混合预冷剂压缩撬配合三级换热器，利用混合制冷剂压缩撬对待液化天然气进行预液化分离，提高待液化天然气的分离效率和速度，然后通过混合预冷剂压缩撬与第一换热器、第二换热器、第三换热器以及混合制冷剂压缩撬预冷剂的冷却循环，实现对一级分离后的气相天然气进行液化，利用混合预冷剂压缩撬进行预冷，降低了混合预冷剂压缩撬的功率损耗，通过一级分离液相天然气，然后利用混合预冷剂和混合制冷剂在第一换热器、第二换热器和第三换热器中进行能量交换，结构简单，降低了混合制冷剂的能量损耗，提高了液化效率，同时降低了液化成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统
本专利技术属于天然气液化工艺，具体涉及一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统。
技术介绍
随着全球对低碳减排的需要，天然气作为清洁的化石燃料应用在越来越多的领域。而对于许多小型天然气气田、油田伴生气、煤层气，这些天然气资源往往散布在偏远地区。尽管这些天然气资源储量较少，但回收这些零散天然气仍具有一定的经济价值。小型撬装式液化工艺可将天然气液化为液化天然气(LNG)，然后使用运输车将LNG运输至大型天然气配送中心。由于撬装式液化设备是由多个工作组件组装而成的，所以液化设备在气田开采完成后可以通过卡车运输到其他气田，这将大大降低开采和运输成本。因此，与铺设管道运输相比，液化工艺回收边远地区回收零散天然气资源成本更低。然而，小型撬装式液化工艺的液化制冷成本占液化天然气项目总成本的42％，现有液化工艺成本高，能耗较大，工艺繁琐，因此液化工艺的低能耗与小型撬装设备的运营成本和投资回报密切相关，急需对现有液化工艺进行改进，以使得液化成本进一步降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器、混合制冷剂压缩撬和混合预冷剂压缩撬；混合预冷剂压缩撬的预冷出口连接第一换热器的第一冷流股入口，混合预冷剂压缩撬的预冷入口连接第一换热器的第一冷流股出口；待液化天然气连接第一换热器的第一热流股入口，第一换热器的第一热流股出口连接第一气液分离器的入口，第一气液分离器的气相流股出口连通第二换热器的第一热流股入口，第二换热器的第一热流股出口连接第三换热器的第一热流股入口，第三换热器的第一热流股出口连接第三气液分离器的入口，第三气液分离器的气相流股出口连接第三换热器的第一冷流股入口，第三换热器的第一冷流股出口连接第二换热器的第一冷流股入口，第二换热器的第一冷流股出口连接第一换热器的第二冷流股入口，第一换热器的第二冷流股出口连接储气罐，第一气液分离器的的液相流股出口连接储液罐，第三气液分离器的液相流股出口连接储液罐；混合制冷剂压缩撬的制冷出口连接第一换热器的第二热流股入口，第一换热器的第二热流股出口连接第二气液分离器入口，第二气液分离器的液相流股出口连通第二换热器的第二热流股入口，第二换热器的第二热流股出口连通第二换热器的第二冷流股入口，第二换热器的第二冷流股出口连通第一换热器的第三冷流股入口，第一换热器的第三冷流股出口连通混合制冷剂压缩撬的制冷入口；第二气液分离器的气相流股出口连通第二换热器的第三热流股入口，第二换热器的第三热流股出口连接第三换热器的第二热流股入口，第三换热器的第二热流股出口连接第三换热器的第二冷流股入口，第三换热器的第二冷流股出口连接第二换热器的第二冷流股入口。进一步的，第三换热器的第一热流股出口与第三气液分离器的入口之间设有第一节流阀。进一步的，第三换热器的第二热流股出口与第三换热器的第二冷流股入口之间设有第二节流阀。进一步的，第三换热器的第二冷流股出口与第二换热器的第二冷流股入口之间设有混合器，第三换热器的第二冷流股出口连接混合器入口，混合器出口连接第二换热器的第二冷流股入口，第二换热器的第二热流股出口连接混合器入口。进一步的，第二换热器的第二热流股出口与混合器入口之间设有第三节流阀。进一步的，第一换热器、第二换热器和第三换热器均采用多股流换热器。进一步的，混合制冷剂压缩撬包括第一混合制冷剂压缩机、第二混合制冷剂压缩机、第一循环机和第二循环机，第一循环机的入口连接第一换热器的第三冷流股出口，第一循环机的出口连接第一混合制冷剂压缩机入口，第一混合制冷剂压缩机出口连接第二循环机入口，第二循环机出口连接第二混合制冷剂压缩机入口，第二混合制冷剂压缩机出口连接第一换热器的第二热流股入口。进一步的，混合制冷剂压缩撬中混合制冷剂按质量分数计包括：甲烷25-30％，乙烷25-30％，丙烷5-10％，异丁烷30-38％，氮1-10％。进一步的，混合预冷剂压缩撬包括第一混合预冷剂压缩机、第二混合预冷剂压缩机、第三循环机和第四循环机，第三循环机的入口连接第一换热器的第一冷流股出口，第三循环机的出口连接第一混合预冷剂压缩机入口，第一混合预冷剂压缩机出口连接第四循环机入口，第四循环机出口连接第二混合预冷剂压缩机入口，第二混合预冷剂压缩机出口通过第四节流阀连接第一换热器的第一冷流股入口。进一步的，混合预冷剂压缩撬中混合预冷剂采用丙烷和异丁烷的混合物，其中异丁烷质量占比为50％-60％。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器、混合制冷剂压缩撬和混合预冷剂压缩撬；采用混合制冷剂压缩撬和混合预冷剂压缩撬配合三级换热器，利用混合制冷剂压缩撬对待液化天然气进行预液化分离，提高待液化天然气的分离效率和速度，然后通过混合预冷剂压缩撬与第一换热器、第二换热器、第三换热器以及混合制冷剂压缩撬预冷剂的冷却循环，实现对一级分离后的气相天然气进行液化，利用混合预冷剂压缩撬进行预冷，降低了混合预冷剂压缩撬的功率损耗，通过一级分离液相天然气，然后利用混合预冷剂和混合制冷剂在第一换热器、第二换热器和第三换热器中进行能量交换，结构简单，降低了混合制冷剂的能量损耗，提高了液化效率，同时降低了液化成本。进一步的，通过设置节流阀，平衡各换热器之间压力，提高能量交换率。进一步的，在混合制冷剂压缩撬和混合预冷剂压缩撬中分别添加按比例设置的混合制冷剂和混合预冷剂，能够提高混合制冷剂的冷却效率，降低整体液化过程中的功耗。附图说明图1为本专利技术实施例中系统结构示意图。图2为本专利技术实施例中混合制冷剂压缩过程示意图。图3为本专利技术实施例中混合预冷剂压缩过程示意图。图中，1、第一换热器；2、第二换热器；3、第三换热器；4、第一气液分离器；5、第二气液分离器；6、第三气液分离器；7、混合制冷剂压缩撬；8、混合预冷剂压缩撬；9、第一节流阀；10、第二节流阀；11、第三节流阀；12、混合器；13、第一混合制冷剂压缩机；14、第二混合制冷剂压缩机；15、第一循环机；16、第二循环机；17、第一混合预冷剂压缩机；18、第二混合预冷剂压缩机；19、第三循环机；20、第四循环机；21、第四节流阀。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：如图1所示，一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，包括液化撬、混合制冷剂压缩撬7和混合预冷剂压缩撬8；液化撬包括第一换热器1、第二换热器2、第三换热器3、第一气液分离器4、第二气液分离器5和第三气液分离器6；混合预冷剂压缩撬8的预冷出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，其特征在于，包括第一换热器(1)、第二换热器(2)、第三换热器(3)、第一气液分离器(4)、第二气液分离器(5)、第三气液分离器(6)、混合制冷剂压缩撬(7)和混合预冷剂压缩撬(8)；/n混合预冷剂压缩撬(8)的预冷出口连接第一换热器(1)的第一冷流股入口，混合预冷剂压缩撬(8)的预冷入口连接第一换热器(1)的第一冷流股出口；/n待液化天然气连接第一换热器(1)的第一热流股入口，第一换热器(1)的第一热流股出口连接第一气液分离器(4)的入口，第一气液分离器(4)的气相流股出口连通第二换热器(2)的第一热流股入口，第二换热器(2)的第一热流股出口连接第三换热器(3)的第一热流股入口，第三换热器(3)的第一热流股出口连接第三气液分离器(6)的入口，第三气液分离器(6)的气相流股出口连接第三换热器(3)的第一冷流股入口，第三换热器(3)的第一冷流股出口连接第二换热器(2)的第一冷流股入口，第二换热器(2)的第一冷流股出口连接第一换热器(1)的第二冷流股入口，第一换热器(1)的第二冷流股出口连接储气罐，第一气液分离器(4)的的液相流股出口连接储液罐，第三气液分离器(6)的液相流股出口连接储液罐；/n混合制冷剂压缩撬(7)的制冷出口连接第一换热器(1)的第二热流股入口，第一换热器(1)的第二热流股出口连接第二气液分离器(5)入口，第二气液分离器(5)的液相流股出口连通第二换热器(2)的第二热流股入口，第二换热器(2)的第二热流股出口连通第二换热器(2)的第二冷流股入口，第二换热器(2)的第二冷流股出口连通第一换热器(1)的第三冷流股入口，第一换热器(1)的第三冷流股出口连通混合制冷剂压缩撬(7)的制冷入口；第二气液分离器(5)的气相流股出口连通第二换热器(2)的第三热流股入口，第二换热器(2)的第三热流股出口连接第三换热器(3)的第二热流股入口，第三换热器(3)的第二热流股出口连接第三换热器(3)的第二冷流股入口，第三换热器(3)的第二冷流股出口连接第二换热器(2)的第二冷流股入口。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，其特征在于，包括第一换热器(1)、第二换热器(2)、第三换热器(3)、第一气液分离器(4)、第二气液分离器(5)、第三气液分离器(6)、混合制冷剂压缩撬(7)和混合预冷剂压缩撬(8)；
混合预冷剂压缩撬(8)的预冷出口连接第一换热器(1)的第一冷流股入口，混合预冷剂压缩撬(8)的预冷入口连接第一换热器(1)的第一冷流股出口；
待液化天然气连接第一换热器(1)的第一热流股入口，第一换热器(1)的第一热流股出口连接第一气液分离器(4)的入口，第一气液分离器(4)的气相流股出口连通第二换热器(2)的第一热流股入口，第二换热器(2)的第一热流股出口连接第三换热器(3)的第一热流股入口，第三换热器(3)的第一热流股出口连接第三气液分离器(6)的入口，第三气液分离器(6)的气相流股出口连接第三换热器(3)的第一冷流股入口，第三换热器(3)的第一冷流股出口连接第二换热器(2)的第一冷流股入口，第二换热器(2)的第一冷流股出口连接第一换热器(1)的第二冷流股入口，第一换热器(1)的第二冷流股出口连接储气罐，第一气液分离器(4)的的液相流股出口连接储液罐，第三气液分离器(6)的液相流股出口连接储液罐；
混合制冷剂压缩撬(7)的制冷出口连接第一换热器(1)的第二热流股入口，第一换热器(1)的第二热流股出口连接第二气液分离器(5)入口，第二气液分离器(5)的液相流股出口连通第二换热器(2)的第二热流股入口，第二换热器(2)的第二热流股出口连通第二换热器(2)的第二冷流股入口，第二换热器(2)的第二冷流股出口连通第一换热器(1)的第三冷流股入口，第一换热器(1)的第三冷流股出口连通混合制冷剂压缩撬(7)的制冷入口；第二气液分离器(5)的气相流股出口连通第二换热器(2)的第三热流股入口，第二换热器(2)的第三热流股出口连接第三换热器(3)的第二热流股入口，第三换热器(3)的第二热流股出口连接第三换热器(3)的第二冷流股入口，第三换热器(3)的第二冷流股出口连接第二换热器(2)的第二冷流股入口。


2.根据权利要求1所述的一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，其特征在于，第三换热器(3)的第一热流股出口与第三气液分离器(6)的入口之间设有第一节流阀(9)。


3.根据权利要求1所述的一种基于丙烷、异丁烷混合预冷的天然气液化系统，其特征在于，第三换热器(3)的第二热流股出口与第三换热器(3)的第二冷流股入口之间设有第二节流阀(10)。


4.根据权利要求1所述的一种基于丙烷、异丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云，王旭岑，高秀峰，高洁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61