一種應用於天然氣深冷液化領域的混合製冷工藝的製作方法

2023-06-03 20:28:26

本發明涉及一種製冷工藝，具體涉及一種應用於天然氣深冷液化領域的混合製冷工藝。

背景技術：
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天然氣是一種優質潔淨的化石能源，天然氣經過液化後，體積只有原來的1/625，因而便於儲存與運輸、與管道氣相比，液化天然氣在零散氣田、邊際氣田的開發、煤層氣的利用、海上天然氣的開發利用和海外天然氣的引進等方面，有著不可替代的作用。

現在，主要的的天然氣液化方式有有階式製冷循環工藝、混合製冷循環工藝和膨脹製冷循環工藝等。階式製冷循環是用丙烷(或丙烯)、乙烷(或乙烯)、甲烷(或氮氣)等製冷劑(蒸發溫度分別為-38℃、-85℃、-160℃)進行的三級冷凍；使天然氣在多個溫度等級的製冷劑中與相應的製冷劑換熱，從而使其冷卻和液化；混合製冷劑製冷循環是採用N2和C1--C5烴類混合物作為循環製冷劑的工藝；帶膨脹機製冷循環是指利用高壓製冷劑通過透平膨脹機絕熱膨脹的克勞德循環製冷來實現天然氣的液化，帶膨脹機製冷循環可分為：氮膨脹機製冷循環、氮——甲烷膨脹機製冷循環。

其中，階式製冷循環工藝需要三個大型循環壓縮機，以及相當數量的冷換設備，流程長、設備多、控制複雜；混合製冷循環工藝要使整個液化過程(從常溫到-162℃)所需的冷量與冷劑所提供的冷量完全匹配是比較困難的，充其量只能局部或部分微到貼近冷卻曲線；而膨脹製冷循環工藝往往有著工藝複雜、耗能大、成本高、不易操作等不足之處。

技術實現要素：
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本發明的目的在於解決已有製冷工藝的不足之處，提供一種結構合理、工藝簡單、能耗低、設備投資少、製冷效果好，對混合製冷劑進行了循環利用，多個冷卻環節科學的互相結合，依次進行，較好地實現實際生產過程中的需求的應用於天然氣深冷液化領域的混合製冷工藝。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的一種應用於天然氣深冷液化領域的混合製冷工藝，包括以下步驟：二氟一氯甲烷氣體經過壓縮機單元壓縮後，通過節流閥節流降溫，作為冷源進入到預冷換熱器上中，對原料天然氣和混合製冷劑進行初步冷卻；

混合製冷劑經過壓縮機單元壓縮後，進入預冷換熱器進行初步冷卻，之後進入主冷換熱器上和主冷換熱器下中進一步冷卻，從主冷換熱器下出來之後，通過節流閥節流降溫，進入到冷劑氣液分離罐，分為氣相和液相兩路分別回到主冷換熱器下中，作為主冷源，為原料天然氣提供冷量；

分別進入的兩股混合製冷劑在進入後重新匯成一股依次通過到主冷換熱器上和主冷換熱器下，提供冷量，之後返回到混合製冷劑緩衝罐中，並依次按此路循環；

原料天然氣首先進入預冷換熱器，經過初步冷卻後從預冷換熱器進入主冷換熱器上進行進一步冷卻，然後進入重烴分離罐進行重烴分離，經過重烴分離的原料天然氣繼續進入到主冷換熱器下中，從主冷換熱器下出來之後進入氣液分離器，進行氣液分離、液相通過節流閥節流降溫，返回到主冷換熱器下中，氣相進入過冷換熱器中，從過冷換熱器中出來後得到成品天然氣。

該應用於天然氣深冷液化領域的混合製冷工藝，步驟還包括過冷氣從過冷換熱器中產生後，依次通過主冷換熱器下、主冷換熱器上、預冷換熱器，再通過節流閥節流降溫後排出。

該應用於天然氣深冷液化領域的混合製冷工藝，步驟還包括閃蒸氣在氣液分離器中產生後，通過節流閥節流降溫後依次通過主冷換熱器下、主冷換熱器上、預冷換熱器，最終進入閃蒸氣儲存罐。

該應用於天然氣深冷液化領域的混合製冷工藝，其設備包括節流閥、預冷換熱器、主冷換熱器上、重烴分離罐、主冷換熱器下、氣液分離器、冷劑氣液分離罐、過冷換熱器；其中，預冷換熱器和主冷換熱器上通過管道連接；主冷換熱器上和重烴分離罐、主冷換熱器下通過管道連接；重烴分離罐和主冷換熱器下通過管道連接；主冷換熱器下和氣液分離器、冷劑氣液分離罐通過管道連接；氣液分離器和過冷換熱器通過管道連接。

本發明的有益效果在於：結構合理、工藝簡單、能耗低、設備投資少、製冷效果好，對混合製冷劑進行了循環利用，多個冷卻環節有效地互相結合，依次進行，較好地實現了實際生產過程中的需求。

附圖說明：

圖1：本發明的工藝流程示意圖；

圖中：1-節流閥、2-預冷換熱器、3-主冷換熱器上、4-重烴分離罐、5-主冷換熱器下、6-氣液分離器、7-冷劑氣液分離罐、8-過冷換熱器、A-原料天然氣、B-閃蒸氣、C-過冷氣、D-混合製冷劑、E-二氟一氯甲烷。

具體實施方式：

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明：

實施例：本實施例提供了一種應用於天然氣深冷液化領域的混合製冷工藝，其具體實施步驟如下：

首先，二氟一氯甲烷E製冷劑經過壓縮機壓縮後通過管道通入預冷換熱器2，該管道上安裝有節流閥1，對二氟一氯甲烷E製冷劑進行節流降溫，這樣就為預冷換熱器2提供了冷量，對原料天然氣A和混合製冷劑D進行初步冷卻；在預冷換熱器2中經過熱交換的二氟一氯甲烷E製冷劑直接排出，不再通入下一級製冷步驟；

混合製冷劑D則是直接通過管道通入預冷換熱器2中，與二氟一氯甲烷E製冷劑進行熱交換，進行初步冷卻；然後再通過管道通入住冷換熱器上3中，該管道上設置有節流閥1，對其進行節流降溫；在主冷換熱器上3中經過熱交換的混合製冷劑D再次通過管道通入主冷換熱器下5，該管道同樣設置有節流閥1，對其進行節流降溫；從主冷換熱器下5中出來的混合製冷劑D再次經過節流閥1節流降溫後通入冷劑氣液分離罐7；在冷劑氣液分離罐7中，混合製冷劑D被分離成氣相和液相兩個狀態，分成兩路返回到主冷換熱器下5中，形成了主冷源，為整個工藝提供主要冷量；氣相和液相兩個狀態的混合製冷劑D在主冷換熱器下5中重新匯聚成一股，通過管道通入主冷換熱器上3中，再次提供冷量；最後從主冷換熱器上3中排出後，回到混合製冷劑緩衝罐中，並按照這個過程依次循環。

原料天然氣A則是通過管道通入預冷換熱器2中進行被二氟一氯甲烷E製冷劑初步冷卻後；再通過管道通入主冷換熱器上3，從主冷換熱器上3出來後通入重烴分離罐4中進行重烴分離；經過重烴分離後的原料天然氣A繼續前行，通過管道後通入主冷換熱器下5中進行主要冷卻；在主冷換熱器下5中被冷卻的原料天然氣A再次經過節流閥1的節流降溫，通入氣液分離器6；在氣液分離器6中，原料天然氣A的分離成氣相和液相兩種狀態，分兩路進入到過冷換熱器8中，從過冷換熱器8中排出後再次經過節流閥1的節流降溫最終的到成品天然氣LNG。

在以上步驟進行的過程中，同時在過冷換熱器8中產生的過冷氣C依次按照主冷換熱器下5、主冷換熱器上3、預冷換熱器2、節流閥1的順序排出冷卻系統；在氣液分離器6中產生的閃蒸器B依次按照節流閥1、主冷換熱器下5、主冷換熱器上3、預冷換熱器2的順序通入閃蒸器儲存罐中。