本发明专利技术涉及采用单一混合工质制冷来液化天然气的装置包括一台电机驱动的三段式混合工质压缩机，三台冷却器，五台气液分离器，两台液体泵，三台节流装置，三台板翅式换热器和一台ＬＮＧ储罐，本发明专利技术采用了三段混合冷剂压缩机，将混合冷剂逐级压缩并逐级分离，各级分离出的液体分别通过液体泵加压后直接进入换热器组进行换热，从而减少了气体压缩的功耗；采用三级制冷循环，整个换热过程的冷流体和热流体的换热曲线更为匹配，有效减少了混合冷剂的流量，最终减少了装置的能耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于其他富含烃类气体的液化生产，具体涉及一种采用单一混合工质制冷 来液化天然气的方法和装置。
技术介绍
天然气由于其环保性而成为取代其他燃料的最佳物质，其应用领域已逐渐扩大到 发电、汽车用气、工业用气、城市居民用气、化工用气等方面。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，液化天然气的贸 易量也已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，则为天然气液 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工 质制冷工艺。其中的单一混合工质制冷工艺则比较受中型LNG装置的青睐。现有的单一混合工质制冷的天然气液化方法中，冷剂压缩单元为二级压缩，天然 气液化单元采用一级换热。现有工艺技术如图1所示，其使用的装置包括一台电机驱动的二段式混合工质 压缩机，二台冷却器，二台气液分离器，两台液体泵，一台板翅式换热器和一台LNG储罐；由 Cl C5和N2组成的混合工质经过合理配比后进入压缩机的入口，经一段压缩至0. 6 IMpa，进入一级冷却器冷却至30 40°C，再进入一级气液分离罐进行气液分离，一级气液 分离罐顶部分离出的气体继续进入压缩机的二段入口，经二段压缩至1. 6 2. 5MPa, 一级 分离底部分离得到的液体通过液体泵加压后与二段压缩机出口的气体混合进入二级冷却 器冷却至30 40°C，冷却后的混合工质随后进入二级气液分离罐进行气液分离，分离后的 液体通过二级液体泵加压后与该分离器顶部得到的气体混合后进入板翅式换热器，预冷至 一定温度后节流再返回该板翅式换热器，为整个换热过程提供冷量，天然气通过板翅式换 热器后进入LNG储罐内。在上述工艺，为保证液体和气体进入同一个板翅式换热器通道参与换热，末级分 离器底部的液体必须要加压以克服分离器底部液体出口到板翅式换热器顶部冷剂入口的 高度差所带来的液柱压力，必须通过增加末级液体泵来实现。冷剂和天然气在板翅式换热 器中的换热过程为一级换热，流股间换热温差的优化受到一定限制，装置能耗较高，此外， 对装置的变负荷运转没有很好的适应性。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种采用单一混合工质制冷来液化天然气的方法和装置。该专利技术采 用单一混合工质制冷使天然气液化。该专利技术方法适用于日处理量为20 200万方的天然 气液化装置。本专利技术采用单一混合工质制冷来液化天然气的方法和装置，其分为天然气循环和 混合工质制冷循环。天然气循环中，采用三级制冷过程使天然气液化，整个过程中热流股和冷流股的换热曲线更为匹配，有效减少了混合冷剂的用量；在混合工质回路中，混合工质的 压缩过程分三级，在其逐级压缩过程中同时伴随逐级的气液分离，各级分离出的液相流股 均不参与后续的压缩过程，有效的减少了后续气体压缩的功耗；混合工质在进入换热器组 参与换热前已分离为气相和液相流股并分别进入换热器的不同通道。本专利技术所述采用单一混合工质制冷来液化天然气的装置包括一台电机驱动的三 段式混合工质压缩机，三台冷却器，五台气液分离器，两台液体泵，三台节流装置，三台板翅 式换热器和一台LNG储罐。其中一台电机驱动的三段式混合工质压缩机、三台冷却器、三台气液分离器、和两 台液体泵组成混合制冷剂的压缩系统，三台板翅式换热器、两台分离器和三台节流装置组 成冷箱系统，混合工质和天然气在该系统中完成整个换热过程。在混合冷剂压缩系统中，压缩机一段出口气体进入一级冷却器冷却后通过一级气 液分离器分离，分离后的气相继续进入二段压缩，压缩后的热气体经二级冷却器冷却后进 入二级分离器分离，分离后的气相继续进入三段压缩，压缩后的热气体经三级冷却器冷却 后进入三级分离器分离，分离后的气相进入下游换热器的气相通道；一级分离器和二级分 离器底部得到的液体分别经两台液体泵加压后与三级分离器底部得到的液体汇合后进入 下游换热器的液相通道。在冷箱系统中，由冷剂压缩系统来的液体冷剂进入一级换热器预冷后通过节流装 置，节流后的该流股返回至该换热器中提供冷量；由冷剂压缩系统来的气相冷剂进入一级 换热器预冷后进入分离器，分离后的液相冷剂进入二级换热器冷却后通过节流装置，节流 后的该流股再依次反向进入二级、一级换热器提供冷量；分离器顶部得到的气相冷剂分别 进入二级、三级换热器冷却后再通过节流装置，节流后的该流股再依次反向进入三级、二 级、一级换热器提供冷量。天然气首先经过一级换热器冷却后继续进入二级换热器，冷却至 一定温度后进入分离器分离，底部得到重烃组分，顶部得到的气相部分继续进入二级、三级 换热器冷却至过冷状态，得到LNG。采用单一混合工质制冷来液化天然气的方法的工艺流程天然气循环净化后的原料天然气首先进入一级板翅式换热器51，被预冷至-20 -40°C ； 再继续进入二级板翅式换热器52，被冷却至-50 -60°C后进入重烃分离器72进行气 液分离，由重烃分离器72顶部分离出的气相流股继续进入二级换热器52直至被冷却 至-80 -IOiTC ；最后进入三级板翅式换热器53，并在其中被过冷至-145 _165°C，过冷 的液化天然气流股经节流阀63节流后即得到LNG产品，并送入LNG储罐8储存。混合冷剂循环由Cl C5和N2组成的混合工质经过合理配比后进入压缩机的入口，经一段压 缩至0. 6 IMPa，进入一级冷却器冷却至30 40°C，再进入一级气液分离罐进行气液分 离，一级气液分离罐顶部分离出的气体继续进入压缩机的二段入口，经二段压缩至1. 6 2. 5MPa后再进入二级冷却器冷却至30 40°C，冷却后的混合工质随后进入二级气液分离 罐进行气液分离，二级气液分离罐顶部分离处的气体继续进入压缩机的三段入口，最终被 压缩至3 4. 2MPa左右后引出压缩机并进入末级冷却器冷却至30 40°C，冷却后的混合 工质继续进入末级气液分离罐进行气液分离，末级气液分离罐顶部分离出的气体随后进入5主换热器组的气相通道参与换热。一级气液分离罐底部分离出的液体经一级液体泵加压至 3 4. 2MPa, 二级气液分离罐底部分离出的液体经二级液体泵加压至3 4. 2MPa,该两股液 体流于从末级气液分离罐底部分离出的液体汇合后进入主换热器组的液体通道。从混合工质压缩单元引出的液体流股首先进入一级换热器的液体通道，在其中 被预冷至-20 -40°C，经节流阀节流至0. 25 0. 5MPa后与从二级换热器返回的混合 工质流股汇合并反向进入一级换热器为其提供冷量。由末级分离罐顶部分离出的混合工 质的气相流股首先进入一级换热器的气相通道被预冷至-20 -40°C，再进入气液分离 器71进行气液分离，气液分离器分离出的液相流股进入二级换热器的液相通道被冷却 至-80 -100°C，再节流阀节流至0. 25 0. 5MPa后与从三级换热器返回的混合工质汇合 后反向进入二级换热器为其提供冷量。气液分离器顶部分离出的气相流股在二级换热器中 冷却至-80 -100°C，继续进入三级换热器并被冷却至-150 -170°C，随后通过节流阀节 流至0. 25 0. 5MPa后反方向进入三级换热器并为该换热器提供冷量。本专利技术的优点1.该专利技术方法中采用了三段混合冷剂压缩机，将混合冷剂逐级压缩并逐本文档来自技高网...
【技术保护点】
采用单一混合工质制冷来液化天然气的装置包括一台电机驱动的三段式混合工质压缩机，三台冷却器，五台气液分离器，两台液体泵，三台节流装置，三台板翅式换热器和一台ＬＮＧ储罐，其特征在于： 其中一台电机驱动的三段式混合工质压缩机、三台冷却器、三台气液分离器、和两台液体泵组成混合制冷剂的压缩系统，三台板翅式换热器、两台分离器和三台节流装置组成冷箱系统，混合工质和天然气在该系统中完成整个换热过程； 在混合冷剂压缩系统中，压缩机一段出口气体进入一级冷却器冷却后通过一级气液分离器分离，分离后的气相继续进入二段压缩，压缩后的热气体经二级冷却器冷却后进入二级分离器分离，分离后的气相继续进入三段压缩，压缩后的热气体经三级冷却器冷却后进入三级分离器分离，分离后的气相进入下游换热器的气相通道；一级分离器和二级分离器底部得到的液体分别经两台液体泵加压后与三级分离器底部得到的液体汇合后进入下游换热器的液相通道； 在冷箱系统中，由冷剂压缩系统来的液体冷剂进入一级换热器预冷后通过节流装置，节流后的该流股返回至该换热器中提供冷量；由冷剂压缩系统来的气相冷剂进入一级换热器预冷后进入分离器，分离后的液相冷剂进入二级换热器冷却后通过节流装置，节流后的该流股再依次反向进入二级、一级换热器提供冷量；分离器顶部得到的气相冷剂分别进入二级、三级换热器冷却后再通过节流装置，节流后的该流股再依次反向进入三级、二级、一级换热器提供冷量；天然气首先经过一级换热器冷却后继续进入二级换热器，冷却至一定温度后进入分离器分离，底部得到重烃组分，顶部得到的气相部分继续进入二级、三级换热器冷却至过冷状态，得到ＬＮＧ。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：葛水福，杨雪婷，阮家林，汪孔奋，向云华，陶利民，李鹏，葛浩俊，葛浩华，任智军，陈坤远，蒋吉林，
申请(专利权)人：杭州福斯达实业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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