專利名稱:混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，所述系統(tǒng)包括天然氣管路、混合制冷劑循環(huán)管路以及氮?dú)庵评溲h(huán)管路，所述混合制冷劑循環(huán)管路包括制冷劑壓縮機(jī)及其連接的第一階段換熱器、第二階段換熱器；所述氮?dú)庵评溲h(huán)管路包括氮?dú)鈮嚎s機(jī)及其連接的過冷段換熱器；還設(shè)有氮?dú)鈸Q熱器，其與所述混合制冷劑循環(huán)管路相連，且其連接在所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)與所述過冷段換熱器之間。本實(shí)用新型通過增加氮?dú)鈸Q熱器，并使其連接混合制冷劑循環(huán)管路以及氮?dú)庵评溲h(huán)管路，能夠有效降低能耗。
【專利說明】
混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種天然氣液化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]FLNG(Floating Liquefied Natural Gas又稱LNG-FPS0，浮式液化天然氣裝置)，是集海上液化天然氣的生產(chǎn)、儲存、裝卸和外運(yùn)為一體的新型浮式生產(chǎn)裝置，應(yīng)用于海上氣田的開采具有投資成本低、建造周期短、開發(fā)風(fēng)險小、便于迀移和安全性高等特點(diǎn)。
[0003]天然氣液化工藝，作為FLNG的核心技術(shù)，對裝置的建造、運(yùn)營費(fèi)用，運(yùn)行穩(wěn)定性和整個系統(tǒng)的安全性影響巨大，在滿足生產(chǎn)需求、市場需求以及控制成本的前提下，應(yīng)用于FLNG的天然氣液化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的選擇對于減小投資風(fēng)險、增強(qiáng)方案的可行性至關(guān)重要?；诤Ｉ献鳂I(yè)的特殊標(biāo)準(zhǔn)，由于級聯(lián)式液化工藝所需設(shè)備數(shù)量較多，緊湊性不高，制冷劑的儲存量較大，因此用于海上天然氣液化有一定的困難。而混合制冷劑液化工藝和氮膨脹液化工藝海上適應(yīng)性較好。目前應(yīng)用于FLNG的主要液化技術(shù)是混合制冷劑液化流程和氮膨脹液化流程。混合制冷劑液化流程工藝效率高，功耗小，但對混合冷劑組分變化比較敏感，可以通過合理設(shè)計和布置，使其能夠適應(yīng)海上特殊的環(huán)境，也是FLNG項(xiàng)目較為常見的液化流程。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于，歸結(jié)現(xiàn)有液化技術(shù)的特點(diǎn)，尋求設(shè)計并提供一種操作方便，液化效率高，安全性高，可用于中到大型規(guī)模的天然氣液化系統(tǒng)，將混合制冷循環(huán)與氮?dú)馀蛎浿评溲h(huán)結(jié)合形成天然氣液化工藝。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，包括天然氣管路、混合制冷劑循環(huán)管路以及氮?dú)庵评溲h(huán)管路，其中:
[0006]所述天然氣管路依次經(jīng)過第一階段換熱器、第二階段換熱器以及過冷段換熱器；
[0007]所述混合制冷劑循環(huán)管路包括制冷劑壓縮機(jī)以及與所述制冷劑壓縮機(jī)相連的所述第一階段換熱器、所述第二階段換熱器；
[0008]所述氮?dú)庵评溲h(huán)管路包括氮?dú)鈮嚎s機(jī)以及與所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)相連的所述過冷段換熱器；
[0009]其特征在于:還設(shè)有氮?dú)鈸Q熱器，其與所述混合制冷劑循環(huán)管路相連，且其連接在所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)與所述過冷段換熱器之間。
[0010]所述的混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，其中:所述天然氣管路中還設(shè)有脫重?zé)N塔以及氣液分離器，所述脫重?zé)N塔設(shè)置在所述第一階段換熱器與所述第二階段換熱器之間，所述氣液分離器設(shè)置在所述第二階段換熱器與所述過冷段換熱器之間。
[0011]所述的混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，其中:所述天然氣管路在經(jīng)過所述過冷段換熱器之后連接有液體膨脹機(jī)。
[0012]所述的混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，其中:所述制冷劑壓縮機(jī)的出口連接所述第一階段換熱器、第二階段換熱器，再連接混合制冷劑J-T閥，從所述混合制冷劑J-T閥分為兩路，其中一路連接所述第二階段換熱器，另一路連接所述換熱器，這兩路又均通過所述第一階段換熱器返回至制冷劑壓縮機(jī)的入口。
[0013]本實(shí)用新型通過增加氮?dú)鈸Q熱器，并使其連接混合制冷劑循環(huán)管路以及氮?dú)庵评溲h(huán)管路，能夠有效降低能耗。
[0014]具體來說，本專利的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]1.提出了一種混合制冷劑預(yù)冷與氮?dú)馀蛎浿评湎嘟Y(jié)合的天然氣液化流程，相比傳統(tǒng)的雙氮膨脹液化流程，有效降低了液化流程的能耗，可使LNG產(chǎn)品的能耗降低為0.322kWh/Nm3，傳統(tǒng)的雙氮膨脹液化流程能耗為0.56kff h/Nm3;
[0016]2.天然氣脫重?zé)N塔頂氣體進(jìn)入液化段換熱器進(jìn)一步降溫，然后氣液分離，液相回到脫重?zé)N塔塔頂回流，天然氣液化后降壓過程采用液體膨脹機(jī)回收能量，降低液化能耗。膨脹機(jī)以J-T閥作為備用；
[0017]3.該專利流程中，混合制冷劑預(yù)冷過程與氮?dú)馀蛎浿评溥^程為兩個獨(dú)立的制冷循環(huán)，由各自的壓縮機(jī)、冷卻器和換熱器組成；
[0018]4.混合制冷劑中含有甲烷至戊烷的輕烴組成，不含有氮?dú)?、丙烷以及碳六以上的組分；
[0019]5.氮?dú)馀蛎浻苫旌现评鋭┭h(huán)預(yù)冷，大大提高了氮?dú)馀蛎浹h(huán)的制冷效率。并且膨脹機(jī)輸出的能量也可作為壓縮機(jī)的能量輸入，這樣也有利于進(jìn)一步降低能耗。
【附圖說明】

[0020]圖1是本實(shí)用新型提供的天然氣液化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:
[0022]101為經(jīng)過預(yù)處理的天然氣，102為經(jīng)過第一階段換熱器201、202的天然氣，103為液相，104為低壓下的氣態(tài)混合制冷劑，105為低溫氮?dú)猓?06為經(jīng)過混合制冷劑J-T閥209降壓減溫后的混合制冷劑；201、202為第一階段換熱器，203為第二階段換熱器，204為氮?dú)鈸Q熱器，205為過冷段換熱器，206為脫重?zé)N塔，207為氮?dú)馀蛎洐C(jī)，208為液體膨脹機(jī)，209為混合制冷劑J_T，210、211為混合制冷劑一級、二級壓縮機(jī)，212、213、214為氮?dú)庖患?、二級、三級壓縮機(jī)，BOG為閃蒸汽，LNG為液化天然氣產(chǎn)品；
【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)用新型提供的天然氣液化系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)與工作過程如圖1所示:
[0024]在天然氣的處理過程中，經(jīng)過預(yù)處理的天然氣101進(jìn)入第一階段換熱器201、202，經(jīng)過換熱的天然氣102進(jìn)入脫重?zé)N塔206，塔頂氣體進(jìn)入第二階段換熱器203進(jìn)一步降溫，然后進(jìn)入氣液分離器，分離后的液相103回流到上述脫重?zé)N塔206的塔頂，在此過程中，壓力為4MPaG (表壓)的天然氣在第二階段換熱器203中由混合制冷劑的汽化制冷作用下被液化，液化后的天然氣離開第二階段換熱器203的溫度為-80?-100°C左右，其進(jìn)入上述氣液分離器，氣相部分再進(jìn)入過冷段換熱器205并冷卻至-150°C左右，經(jīng)液體膨脹機(jī)208減壓至儲罐壓力，降溫至-155 °C左右；
[0025]在混合制冷劑循環(huán)過程中，低壓下的混合制冷劑104經(jīng)過壓縮和冷卻后，部分混合制冷劑冷凝變?yōu)橐后w后進(jìn)入第一階段換熱器201、202和第二階段換熱器203換熱并被冷凝為液體，溫度為-80?-100°C左右，再經(jīng)過混合制冷劑J-T閥209降壓和減溫后汽化返回第二階段換熱器203，另一部分制冷劑經(jīng)過上述混合制冷劑J-T閥209降壓和減溫后進(jìn)入氮?dú)鈸Q熱器204，為氮?dú)鈸Q熱器提供部分冷量后，上述兩個部分的制冷劑最終都經(jīng)過第一階段換熱器201、202后返回混合制冷劑一級壓縮機(jī)210、二級壓縮機(jī)211，并將天然氣和高壓的制冷劑分別冷凝為液體；
[0026]在氮?dú)馀蛎浿评溲h(huán)中，氮?dú)饨?jīng)壓縮和冷卻后進(jìn)入氮?dú)鈸Q熱器204，與從過冷段換熱器205返回的低溫氮?dú)?05換熱，低溫氮?dú)獾臏囟却蟾艦?93°C左右，氮?dú)鈸Q熱器204中引入一部分經(jīng)過混合制冷劑J-T閥209降壓減溫后的混合制冷劑106補(bǔ)充換熱，提高氮?dú)庵g的換熱效果；高壓氮?dú)饨?jīng)換熱降溫，進(jìn)入氮?dú)馀蛎洐C(jī)207減壓降溫后，進(jìn)入過冷段換熱器205，與LNG換熱，將LNG冷卻至-150 °C左右，再返回上述氮?dú)鈸Q熱器205并與高壓氮?dú)鈸Q熱升溫后回到氮?dú)庖患墘嚎s機(jī)212、二級壓縮機(jī)212、三級壓縮機(jī)213。
[0027]由此可知，本實(shí)用新型中的混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，包括天然氣管路、混合制冷劑循環(huán)管路以及氮?dú)庵评溲h(huán)管路，其中:
[0028]所述天然氣管路依次經(jīng)過第一階段換熱器201、202、第二階段換熱器203以及過冷段換熱器205;
[0029]所述混合制冷劑循環(huán)管路包括制冷劑壓縮機(jī)210、211及其連接所述第一階段換熱器201、202、所述第二階段換熱器203;
[0030]所述氮?dú)庵评溲h(huán)管路包括氮?dú)鈮嚎s機(jī)212、213、214及其連接的所述過冷段換熱器205;
[0031 ]主要特點(diǎn)在于:還設(shè)有氮?dú)鈸Q熱器204，其與所述混合制冷劑循環(huán)管路相連，且其連接在所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)212、213、214與所述過冷段換熱器205之間，通過增加氮?dú)鈸Q熱器204，并使其連接混合制冷劑循環(huán)管路以及氮?dú)庵评溲h(huán)管路，能夠有效降低能耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，包括天然氣管路、混合制冷劑循環(huán)管路以及氮?dú)庵评溲h(huán)管路，其中: 所述天然氣管路依次經(jīng)過第一階段換熱器、第二階段換熱器以及過冷段換熱器； 所述混合制冷劑循環(huán)管路包括制冷劑壓縮機(jī)以及與所述制冷劑壓縮機(jī)相連的所述第一階段換熱器、所述第二階段換熱器； 所述氮?dú)庵评溲h(huán)管路包括氮?dú)鈮嚎s機(jī)以及與所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)相連的所述過冷段換熱器； 其特征在于:還設(shè)有氮?dú)鈸Q熱器，其與所述混合制冷劑循環(huán)管路相連，且其連接在所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)與所述過冷段換熱器之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，其特征在于:所述天然氣管路中還設(shè)有脫重?zé)N塔以及氣液分離器，所述脫重?zé)N塔設(shè)置在所述第一階段換熱器與所述第二階段換熱器之間，所述氣液分離器設(shè)置在所述第二階段換熱器與所述過冷段換熱器之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，其特征在于:所述天然氣管路在經(jīng)過所述過冷段換熱器之后連接有液體膨脹機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合制冷劑預(yù)冷氮?dú)馀蛎浀奶烊粴庖夯到y(tǒng)，其特征在于:所述制冷劑壓縮機(jī)的出口連接所述第一階段換熱器、第二階段換熱器，再連接混合制冷劑J-T閥，從所述混合制冷劑J-T閥分為兩路，其中一路連接所述第二階段換熱器，另一路連接所述換熱器，這兩路又均通過所述第一階段換熱器返回至制冷劑壓縮機(jī)的入口。
【文檔編號】F25J5/00GK205718201SQ201620330149
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】鄭雪楓, 陳振中, 王紅, 白改玲, 賈保印
【申請人】中國寰球工程公司