一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型涉及一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统，通过设置两级预冷器及调控一级预冷器和二级预冷器的蒸发压力实现天然气和混合冷剂的逐级预冷，其中，一级预冷器的天然气出口温度为5～30℃，二级预冷器的天然气出口温度为-40～0℃，天然气最终经冷箱冷却至-162～-140℃得到LNG产品。本实用新型增加了预冷和混合冷剂制冷过程的温度梯度，使能量效率接近传统阶式制冷工艺的同时，又能保证制冷工艺的流程简洁性。另外，本实用新型将天然气脱水单元置于一级预冷工序后，降低了进入分子筛床层的水含量，减小了分子筛床层吸附和再生负荷。本实用新型能耗低，变工况适应能力高，可操作性强。
【专利说明】一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液化天然气生产领域，特别涉一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统。
【背景技术】
[0002]天然气作为一种清洁、优质的能源，其需求量正随着我国经济的发展和环境保护要求的提高迅速扩大。由于液化天然气(LNG)在天然气存储及运输中具有的巨大优势，液化天然气正逐渐成为天然气需求的首选。
[0003]目前，国内外通常采用的天然气液化工艺大致有三种:级联式循环工艺、混合冷剂循环工艺和膨胀机循环工艺。级联式循环工艺为多个不同温阶的纯组分单循环一级节流制冷的方式，虽然能耗低，但流程复杂、投资高。膨胀机循环工艺流程最为简单、设备也少且投资最省，然而该工艺能耗在所有技术中最高，仅能在少部分小型液化装置和海上浮动液化装置中得到应用。以混合冷剂循环为核心的天然气液化工艺流程较级联式循环工艺大大简化、设备少、投资省，但能耗确则相对增高较大。为此，也有基于混合冷剂制冷工艺改进加入丙烷预冷，这样也起到降低能耗的效果，却同样相较级联式循环工艺高，结果不能令人满意。而且传统的带预冷的混合制冷工艺天然气脱水工序只能在预冷前进行，从而无法利用预冷的优势将进入脱水工序的天然气水含量降至最低，分子筛脱水工序负荷高，再生气消耗大，同样影响整个工艺过程的能耗指标。
实用新型内容
[0004]为了克服现有技术的不足，本实用新型在冷箱深冷工序前设置两级预冷器，将天然气和混合冷剂两级冷却后再送入冷箱，同时在两级预冷工序间设置分子筛脱水工序，从而提供了一种既增加制冷过程的温度梯度，使能量效率接近传统阶式制冷工艺，又降低进入分子筛脱水工序的天然气水含量，同时又保证制冷循环工艺的流程简洁性的两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统。
[0005]本实用新型的两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统，包括:一级预冷器1、二级预冷器5、预冷压缩机16、混合冷剂压缩机12、水分离器2、分子筛干燥器3、脱汞床4、冷箱6、重烃分离罐7、第一分离罐11、第二分离罐10、第一混合器8、第二混合器9、第一冷却器13、第一缓冲罐14、第二冷却器15、混合冷剂分离罐20、预冷冷凝器17、预冷剂储罐
18、预冷经济器19、第一节流阀V1、第二节流阀V2、第一减压阀V3、第二减压阀V4以及第三减压阀V5，其中，天然气管线依次连接一级预冷器I的第一管程O、水分离器2、分子筛干燥器3、脱汞床4、二级分离器5的第一管程R、冷量6的第五流道E、重烃分离罐7和冷量6的第六流道F，最终连接LNG管道；来自冷箱6的第四流道D的混合冷剂管线依次连接混合冷剂压缩机12的一段、第一冷却器13、第一缓冲罐14、混合冷剂压缩机12的二段、第二冷却器15、一级预冷器I的第二管程P、二级预冷器5的第二管程S以及混合冷剂分离罐20的入口，混合冷剂分离罐20的底部液相出口依次连接冷箱6的第一流道A、第一节流阀V1、第二分离器10、第二混合器9以及冷箱6的第四流道D，混合冷剂分离罐20的顶部气相出口依次连接冷箱6的第二流道B、第二节流阀V2、第一分离器11、第一混合器8、冷箱6的第三流道C以及第四流道D ;来自二级预冷器5壳程T的管线依次连接预冷压缩机16的一段、预冷压缩机16的二段、预冷冷凝器17和预冷剂储罐18，预冷剂储罐18的底部液相管线一路经第二减压阀V4与预冷经济器19的入口连接，预冷经济器19的底部液相管线经第三减压阀V5与二级预冷器5的壳程T连接，预冷剂储罐18的底部液相管线另一路经第一减压阀V3与一级预冷器I的壳程Q连接。
[0006]上述的两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统中，预冷经济器19的顶部气相管线和一级预冷器I的壳程Q出口气相管线均与预冷压缩机16的二段入口管线相连接。
[0007]上述的两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统中，一级预冷器I和二级预冷器5为管壳式双管程换热器、板壳式双管程换热器或板式换热器。
[0008]上述的两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统中，预冷预缩机16和混合冷剂压缩机12为螺杆式、往复式或者离心式压缩机。
[0009]本实用新型的技术方案通过在冷箱深冷工序前设置两级预冷器，将天然气和混合冷剂两级冷却后再送入冷箱，从而增加了制冷过程的温度梯度，使能量效率接近传统阶式制冷工艺；同时该方案在两级预冷工序间设置分子筛脱水工序，又降低进入分子筛脱水工序的天然气水含量，保证了制冷循环工艺的流程简洁性，能量效率高，工艺简便，投资省，可操作性强。
[0010]本实用新型的优点和积极作用在于:
[0011]I)采用的两级预冷式混合冷制制冷的形式，将天然气逐级冷却，保证流程简洁性的同时增加了制冷过程的温度梯度，提高了工艺的能量效率，降低了能耗，从而产生明显的经济效益。
[0012]2)采用的两级预冷工序间设置脱水工序的形式，减少了进入脱水工序的天然气水含量，减轻了分子筛脱水工序负荷，降低了再生频率以及再生气消耗，进一步优化了整个工艺过程的能耗指标。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的工艺流程示意图。
[0014]图中代号含义如下:
[0015]1.一级预冷器；2.水分离器；3.分子筛干燥器；4.脱汞床；5.二级预冷器；6.冷箱；7.重烃分离罐；8.第一混合器；9.第二混合器；10.第二分离罐；11.第一分离罐；12.混合冷剂压缩机；13.第一冷却器；14.第一缓冲罐；15.第二冷却器；16.预冷压缩机；
17.预冷冷凝器；18.预冷剂储罐；19.预冷经济器；20.混合冷剂分离罐；V1.第一节流阀；V2.第二节流阀；V3.第一减压阀；V4.第二减压阀；V5.第三减压阀。
【具体实施方式】
[0016]以下结合实施例和附图对本实用新型做详细地说明
[0017]实施例1
[0018]本实施例的具体工艺流程请参见图1。
[0019]一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统，包括:一级预冷器1、二级预冷器5、预冷压缩机16、混合冷剂压缩机12、水分离器2、分子筛干燥器3、脱汞床4、冷箱6、重烃分离罐7、第一分离罐11、第二分离罐10、第一混合器8、第二混合器9、第一冷却器13、第一缓冲罐14、第二冷却器15、混合冷剂分离罐20、预冷冷凝器17、预冷剂储罐18、预冷经济器19、第一节流阀V1、第二节流阀V2、第一减压阀V3、第二减压阀V4以及第三减压阀V5。其中，天然气管线依次连接一级预冷器I的第一管程O、水分离器2、分子筛干燥器3、脱汞床
4、二级分离器5的第一管程R、冷量6的第五流道E、重烃分离罐7和冷量6的第六流道F，最终连接LNG管道；来自冷箱6的第四流道D的混合冷剂管线依次连接混合冷剂压缩机12的一段、第一冷却器13、第一缓冲罐14、混合冷剂压缩机12的二段、第二冷却器15、一级预冷器I的第二管程P、二级预冷器5的第二管程S以及混合冷剂分离罐20的入口，混合冷剂分离罐20的底部液相出口依次连接冷箱6的第一流道A、第一节流阀V1、第二分离器10、第二混合器9以及冷箱6的第四流道D，混合冷剂分离罐20的顶部气相出口依次连接冷箱6的第二流道B、第二节流阀V2、第一分离器11、第一混合器8、冷箱6的第三流道C以及第四流道D ;来自二级预冷器5壳程T的管线依次连接预冷压缩机16的一段、预冷压缩机16的二段、预冷冷凝器17和预冷剂储罐18，预冷剂储罐18的底部液相管线一路经第二减压阀V4与预冷经济器19的入口连接，预冷经济器19的底部液相管线经第三减压阀V5与二级预冷器5的壳程T连接，预冷经济器19的顶部气相管线和一级预冷器I的壳程Q出口气相管线均与预冷压缩机16的二段入口管线相连接；预冷剂储罐18的底部液相管线另一路经第一减压阀V3与一级预冷器I的壳程Q连接。上述的一级预冷器I和二级预冷器5均为管壳式双管程换热器，预冷预缩机16和混合冷剂压缩机12均为螺杆式压缩机。以上构成两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统。
[0020]选用丙烷作为预冷剂，将预冷剂储罐18中的液态预冷剂I经第一减压阀V3减压至475kPa得到温度为0°C的预冷剂II，将其通入一级预冷器I的壳程Q在恒温条件下蒸发以提供冷量，之后将产生的预冷剂蒸汽I送入预冷压缩机16的二段入口 ；预冷剂储罐18中的液态预冷剂I经第二减压阀V4减压至475kPa得到温度为0°C的预冷剂III，将预冷剂III通入预冷经济器19中进行气液分离，得到的气相的预冷剂IV和液相的预冷剂V ;预冷剂V经第三减压阀V5减压至102kPa得到温度为-42°C的预冷剂VI，将预冷剂VI通入二级预冷器5的壳程Q在恒温条件下蒸发以提供冷量，同时得到预冷剂蒸汽VII ;将预冷剂蒸汽VII送入预冷压缩机16 —段压缩至475kPa后，使其与预冷剂蒸汽I和预冷剂IV混合一同进入预冷压缩机16的二段继续压缩至1600kPa，得到预冷剂VIII，将其在预冷冷凝器17中冷却至45°C冷凝成液相后通入预冷剂储罐18中进入下一预冷循环。
[0021]混合冷剂由氮气、甲烷、乙烯和丙烷组成，将压力为2200kPa、温度为45°C的混合冷剂I通入一级预冷器I的第二管程P预冷至5°c，得到混合冷剂II。将混合冷剂II通入二级预冷器5的第二管程S预冷至_40°C，得到混合冷剂III。将混合冷剂III通入混合冷剂分离罐20进行气液分离，在混合冷剂分离罐20的底部得到液相的混合冷剂IV，顶部得到气相的混合冷剂V。将混合冷剂IV通入冷箱6的第一流道A中预冷至-110°C，之后经第一节流阀Vl节流得到混合冷剂VI，将混合冷剂VI通入第二分离罐10进行气液分离，分离出的气液两相物流经第二混合器9均匀混合后通入冷箱6的第四流道D ;将混合冷剂V通入冷箱6的第二流道B中预冷至-135°C，之后经第一节流阀Vl节流得到混合冷剂VII，将混合冷剂VII通入第一分离罐11进行气液分离，分离出的气液两相物流经第一混合器8均匀混合后通入冷箱6的第三流道C，复热至_120°C后通入冷箱6的第四流道D与步骤9 一起继续复热至-42°C引出冷箱得到混合冷剂VIII，其压力为120kPa ;将混合冷剂VIII通入混合冷剂压缩机12经一段压缩、冷却、分离、二段压缩和冷却后得到压力为2200kPa、温度为45°C的混合冷剂I进入下一制冷循环；
[0022]将脱酸性气后压力为4500kPa、温度为45°C的天然气I通入一级预冷器I的第一管程O预冷至5°C得到天然气II，将天然气II通入水分离器2中除去液态水，气相依次通过分子筛干燥器3和脱汞床4进行深度脱水和脱汞，得到天然气III。将天然气III通入二级预冷器5的第一管程R预冷至_40°C得到天然气IV，将天然气IV通入冷箱6的第五流道E冷却至_65°C得到混合冷剂V。将混合冷剂V通入重烃分离罐7进行气液分离，在重烃分离罐7的底部得到液相的重烃I，顶部得到气相的混合冷剂VI，将混合冷剂VI通入冷箱6的第六流道F继续深冷至-140°C得到LNG产品。
【权利要求】
1.一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统，其特征在于，该系统包括:一级预冷器(I)、二级预冷器(5)、预冷压缩机(16)、混合冷剂压缩机(12)、水分离器(2)、分子筛干燥器(3)、脱汞床(4)、冷箱(6)、重烃分离罐(7)、第一分离罐(11)、第二分离罐(10)、第一混合器(8)、第二混合器(9)、第一冷却器(13)、第一缓冲罐(14)、第二冷却器(15)、混合冷剂分离罐(20)、预冷冷凝器(17)、预冷剂储罐(18)、预冷经济器(19)、第一节流阀(VI)、第二节流阀(V2)、第一减压阀(V3)、第二减压阀(V4)以及第三减压阀(V5)，其中，天然气管线依次连接一级预冷器(I)的第一管程(O)、水分离器(2)、分子筛干燥器(3)、脱汞床(4)、二级分离器(5)的第一管程(R)、冷量￠)的第五流道(E)、重烃分离罐(7)和冷量(6)的第六流道(F)，最终连接LNG管道；来自冷箱￠)的第四流道(D)的混合冷剂管线依次连接混合冷剂压缩机(12)的一段、第一冷却器(13)、第一缓冲罐(14)、混合冷剂压缩机(12)的二段、第二冷却器(15)、一级预冷器(I)的第二管程(P)、二级预冷器(5)的第二管程(S)以及混合冷剂分离罐(20)的入口，混合冷剂分离罐(20)的底部液相出口依次连接冷箱(6)的第一流道(A)、第一节流阀(VI)、第二分离器(10)、第二混合器(9)以及冷箱(6)的第四流道(D)，混合冷剂分离罐(20)的顶部气相出口依次连接冷箱(6)的第二流道(B)、第二节流阀(V2)、第一分离器(11)、第一混合器(8)、冷箱￠)的第三流道(C)以及第四流道(D)；来自二级预冷器(5)壳程(T)的管线依次连接预冷压缩机(16)的一段、预冷压缩机(16)的二段、预冷冷凝器(17)和预冷剂储罐(18)，预冷剂储罐(18)的底部液相管线一路经第二减压阀(V4)与预冷经济器(19)的入口连接，预冷经济器(19)的底部液相管线经第三减压阀(V5)与二级预冷器(5)的壳程(T)连接，预冷剂储罐(18)的底部液相管线另一路经第一减压阀(V3)与一级预冷器(I)的壳程(Q)连接。
2.根据权利要求1所述的一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统，其特征在于，预冷经济器(19)的顶部气相管线和一级预冷器(I)的壳程(Q)出口气相管线均与预冷压缩机(16)的二段入口管线相连接。
3.根据权利要求1所述的一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统，其特征在于，一级预冷器(I)和二级预冷器(5)为管壳式双管程换热器、板壳式双管程换热器或板式换热器。
4.根据权利要求1所述的一种两级预冷式混合冷剂制冷液化天然气的系统，其特征在于，预冷预缩机(16)和混合冷剂压缩机(12)为螺杆式、往复式或者离心式压缩机。
【文档编号】F25J1/02GK203949440SQ201420394148
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】张会军, 王道广, 王英军 申请人:北京安珂罗工程技术有限公司