混合制冷剂气体液化工艺及混合制冷剂制造技术

本发明专利技术涉及一种混合制冷剂液化气体工艺，包括下述步骤：提供一种混合制冷剂，所述混合制冷剂含有以摩尔百分数计：氮气５％－１０％，甲烷３０％－４０％，乙烯５％－１０％，丙烷４５％－６０％；使所述混合制冷剂进入一制冷剂单循环系统进行闭路循环，以产生冷却气体所需的冷量；使需液化的气体经一液化气体系统与所述制冷剂循环系统交换热量，使得气体冷却并被液化。本发明专利技术工艺流程简单，制冷剂组分合理，使得液化装置运行安全可靠、开工简单、负荷调整灵活，且能耗较低。

Mixed refrigerant gas liquefaction process and mixed refrigerant

The invention relates to a mixed refrigerant gas process, which comprises the following steps: providing a mixed refrigerant, the refrigerant mixture containing molar percentage: nitrogen 5% - 10%, 30% - 40% 5% methane, ethylene - 10%, 45% - 60% propane; the mixed refrigerant refrigerant into a single closed circulation system in the cold cycle, amount of cooling gas required; heat exchange to be liquefied gas through a liquefied gas system and the refrigerant circulation system, so that the gas cooling and liquefaction. The invention has the advantages of simple technological process, reasonable refrigerant composition, safe and reliable operation of the liquefied device, simple start-up, flexible load adjustment, and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气体液化工艺。本专利技术还涉及所述液化工艺所使用的混合制冷剂。
技术介绍
液化天然气液化工艺流程主要有级联式液化工艺流程、混合制冷剂液化流 程、带膨胀机的液化流程三种形式级联式液化工艺流程有三个独立的制冷循环组成，制冷剂分别为丙烷、乙 烯和甲烷。第一级丙垸制冷循环为天然气、乙烯和甲烷提供冷量；第二级乙烯 制冷循环为天然气和甲垸提供冷量；第三级甲烷制冷循环为天然气提供冷量。 通过换热器的冷却，天然气的温度逐步降低直至液化。该工艺流程主要特点为(1) 能耗低，工艺技术成熟，各级制冷系统能够独立循环，负荷大小调 整方便，制冷剂为单纯物质不存在配比问题。(2) 机组多，附属设备多，管道及控制系统复杂。 自二十世纪六十年代起开始采用此种工艺，该工艺技术成熟，适用于特大型的LNG工厂。混合制冷剂液化流程(MRC)是以C1 C5的碳氢化合物及N2等五种以 上的多组分混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、节流膨胀得到不同温 度水平的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的。MRC即达到类似级 联式液化工艺的目的，又克服了其系统复杂的缺点。该工艺流程主要特点为(1) 机组设备少，流程简单，投资省。(2) 管理技术要求高，混合制冷剂合理配比较为困难，启动时间长，当 气源的气量、气压发生大的变化时，需对混合制冷剂的比例重新计算并进行相 应的调节。带膨胀机的液化流程是指用高压制冷剂通过透平膨胀机，进行绝热膨胀循环制冷实现天然气液化的流程。根据制冷剂的不同，分为氮气膨胀液化流程和 天然气膨胀液化流程。该工艺流程主要特点为(1) 流程简单、易启动、易操作，当天然气本身为工质时，省去专门生 产、运输、储存制冷剂的费用。(2) 能耗大，换热面积大，设备金属投入量大。 该工艺流程特别适用于液化能力较小的调峰型天然气液化装置。美国专利403,3735提供了一种液化气的制冷工艺和制冷剂，制冷剂由5 种成分组成以摩尔百分数计0% 12%的^,20% 36%的C.1碳氢化合物, 20% 40%的C.2碳氢化合物，2% ~12%的C3碳氢化合物，6% 24%的C.4 碳氢化合物和2% 20°/。的C.5碳氢化合物。制冷剂流过由压縮、部分液化、 多路径热交换和膨胀区组成的一个单封闭循环的制冷循环，在热交换区与直接 进入的天然气进行热交换，将气体液化。上述工艺中，制冷剂至少由五种成分组成，而且包含C4以上的重烃组分， 相应地配比该制冷剂比较复杂，储存也需要更多的设备空间，含有的重烃成分 对运行参数、压缩机等设备的要求比较高，也容易发生运行异常和损坏压縮机 的现象。而且该工艺在一级压縮冷却后会产生液体，需要进行分离。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供 一种液化工艺，通过使用混合制冷剂进行单循环 液化流程，为需要液化的气体提供冷量，使气体液化。 本专利技术的另一目的在于提供一种混合制冷剂。本专利技术的混合制冷剂液化工艺包括下述步骤1) 提供一种混合制冷剂，所述混合制冷剂含有以摩尔百分数计氮气5%-10%，甲烷30%-40%，乙烯5%画10%，丙烷45%画60%;2) 使所述混合制冷剂进入一制冷剂单循环系统进行闭路循环，以产 生冷却气体所需的冷量；3) 使需液化的气体经一液化气体系统与所述制冷剂循环系统交换 热量，使得气体冷却并被液化；其中所述制冷剂单循环系统与液化气体系统交换热量过程在一冷箱中进5行。本专利技术的工艺流程是一种单循环混合制冷剂液化流程，由4种制冷剂组 成。气态制冷剂经一级压縮冷却、二级压縮冷却进气液分离器，从分离器出来 的气相介质和液相介质由各自管道进入冷箱，气液两相流体在冷箱内由上向下 流动、冷却，出冷箱时变成液体，经节流阀节流降压降温，然后全部返回冷箱 内进行闪蒸，向天然气和高压制冷剂提供冷量，全部变成常温气态时回到压縮 机入口，完成闭路循环。本专利技术工艺特别适合天然气(或煤层气)的液化，它不像传统混合制冷剂 制冷流程那样将压縮后的制冷剂根据沸点进行分离根据不同温度水平循序冷 却原料气直至液化，而是气液相一同进入冷箱避免在冷箱中部出冷箱进行气液 分离，从而保持了流程简单、操作方便、调节高效。本专利技术的混合制冷剂由4种制冷剂组分组成，分别是氮气、甲烷、乙烯、 丙烷，其具体组分配比与原料气的组分、压力等有关，依据是冷、热流体温度 曲线尽可能接近，确保较小的换热温差。优选的混合制冷剂含有以摩尔百分数计下述成分氮气5%-10%，甲烷30%-40%，乙烯5%-10%，丙烷45%-60%。 更优选的是含有以摩尔百分数计氮气7%，甲烷30%，乙烯8%，丙垸55%。本专利技术的工艺与级联式液化工艺流程相比，设备少、流程简单；与传统混 合制冷剂液化流程相比，制冷剂配比难度小、操作简单、负荷调整方便；与带 膨胀机的液化流程相比，能耗低，相对于氮膨胀液化工艺，能耗可降低 20%-30%。本专利技术工艺具有传统三种天然气液化流程不可比拟的优势，在于 流程简单高压气、液相制冷剂由各自管道进入冷箱，不在冷箱中部出冷箱进 行气液分离。组分合理氮气、甲垸、乙烯、丙烷组成混合制冷剂，该混合制 冷剂容易与天然气液化组分相匹配，使得本专利技术液化装置运行安全可靠、开工 简单、负荷调整灵活，且能耗较低。附图说明图1为本专利技术液化工艺流程示意图。具体实施方式本专利技术的一个较佳实施方式的工艺流程如图1所示，制冷剂单循环系统包 括由压缩机和冷却器组成的压縮装置、气液分离装置和节流装置，压縮装置有 二级压縮。液化气体系统包括重烃分离器和节流装置，制冷剂单循环系统和液 化气体系统的热交换在一个冷箱中进行。混合制冷剂的单循环流程为从冷箱100出来的混合制冷剂1进入制冷剂一级压縮机200，压縮后高温制冷剂2进 入一级冷却器300冷却，降到38t:的制冷剂3进入二级压縮机400，压縮后高 温制冷剂4进入二级冷却器500冷却，降到38"C的气液两相流体5进入出口 分离器600进行气液相分离，液态制冷剂7进烃泵700增压，增压后的液态制 冷剂8和气态制冷剂6沿各自管道进冷箱IOO入口，在冷箱中逐步冷却直至全 部变成液体9，经节流阔800节流降压，降压降温后的制冷剂10从下向上返 回冷箱，释放冷量冷却天然气和混合制冷剂，全部气化、温度升至常温变成气 态制冷剂l进入一级压縮机入口，完成制冷剂循环。净化后的天然气11进入冷箱IOO进行预冷，在-7(TC左右12出冷箱进重 烃分离器1000，从重烃分离器顶部出来的气体13再进冷箱，进一步冷却全部 变成过冷液体15，经流阀卯O节流降压，降压后的16进LNG储罐。在上述工艺中使用的混合制冷剂由4种组分组成，分别是氮气、甲烷、乙 烯、丙烷。其摩尔百分比为氮气5%-10%，甲烷30%-40%，乙烯5%-10%， 丙烷45%-60%。具体的组分配比与原料气的组分、压力等有关，依据冷、热 流体温度曲线尽可能接近，确保较小的换热温差来确定。下面结合具体的实施例来详细说明但不限制本专利技术实施例1煤层气液化脱酸脱水后净化煤层气组分(摩尔百分数)氮2.0843%甲垸97.901% 乙烷0.0053%丙烷0.0001%其他0.0093%，压力4.46MPa温度38°C。煤层气液化流程净化层气11进入冷箱100预冷，预冷到-70。C的煤层气12出冷箱进入重 烃分离器IOOO，重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合制冷剂液化气体工艺，包括下述步骤：　１）提供一种混合制冷剂，所述混合制冷剂含有以摩尔百分数计：氮气５％－１０％，甲烷３０％－４０％，乙烯５％－１０％，丙烷４５％－６０％；　２）使所述混合制冷剂进入一制冷剂单循环系统进行闭 路循环，以产生冷却气体所需的冷量；　３）使需液化的气体经一液化气体系统与所述制冷剂循环系统交换热量，使得气体冷却并被液化；　其中所述制冷剂单循环系统与液化气体系统交换热量过程在一冷箱中进行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，屠光宗，
申请(专利权)人：北京安瑞科新能能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]