【技術實現步驟摘要】
本申請涉及天然氣液化，特別是涉及一種單循環混合制冷劑天然氣液化設備及液化工藝。
技術介紹
1、天然氣是一種優質潔凈的化石能源，天然氣經液化后，體積約為原來的1/600，因而便于儲存與運輸。與管道氣相比，液化天然氣（lng）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方面，有著不可替代的作用。天然氣液化有級聯式制冷循環、制冷劑制冷循環和膨脹機制冷循環三種。其中制冷劑循環（mrc）流程相對簡單，且能量利用效率高、能耗低，因而采用最為普遍。
2、尤其是單循環混合制冷劑液化工藝（smr）在中小型液化裝置中應用十分廣泛。單循環混合制冷劑液化工藝（smr）為了保持較高的液化效率，冷劑中通常由氮氣及烴混合物組成，在分段壓縮中間冷卻時會有部分液體冷劑冷凝出來。基于液體冷劑的不同處理，目前的單循環混合制冷劑液化工藝技術主要有兩種工藝：
3、第一種：該工藝是采用兩段壓縮冷卻，中間冷卻后冷劑為氣液兩相，其中，氣相制冷劑進入二段壓縮機入口，液相制冷劑則通過冷劑泵提升其壓力并與二段壓縮機出口的冷劑重新混合，冷凝后進入氣、液分離器，高壓冷劑氣體和冷劑液體分別經管道進入冷箱，液體冷劑由冷劑泵輸送，氣體和液體冷劑在冷箱釬焊鋁芯內混合，一個芯只需要一個j-t閥。
4、第二種：該工藝同樣是采用兩段壓縮冷卻，中間冷卻后冷劑為氣液兩相，其中氣相制冷劑進入二段壓縮機入口，液相制冷劑則設置一單獨的流道進入冷箱，并通過單獨的j-t閥節流制冷。同時該工藝的技術方案中，壓縮機二段壓縮冷卻后的冷劑同樣也為氣液
5、但是，單循環混合制冷劑液化工藝的第一種工藝采用一個j-t閥效率低，第二種工藝采用一級、二級的氣、液相冷劑分別設置一單獨的流道進入冷箱，采用三個j-t閥，工藝復雜。
技術實現思路
1、基于此，有必要針對目前天然氣的單循環混合制冷劑液化工藝中換熱效率低以及工藝復雜的問題，提供一種單循環混合制冷劑天然氣液化設備及液化工藝，其能夠將氣態天然氣液化為液態天然氣，同時，還能夠保證換熱效率與液化效率，降低液化工藝的復雜程度，易于操作。
2、一種單循環混合制冷劑天然氣液化設備，包括換熱單元、液化組件與制冷組件；
3、所述制冷組件包括第一壓縮機、第二壓縮機、第一冷卻器、第二冷卻器、第一氣液分離器以及第二氣液分離器，所述換熱單元、所述第一壓縮機、所述第一冷卻器、所述第一氣液分離器、所述第二壓縮機、所述第二冷卻器以及所述第二氣液分離器串聯連接形成制冷回路，供制冷劑流動；
4、所述換熱單元包括換熱本體、第一換熱部件、第二換熱部件、第一節流閥以及第二節流閥，所述第一換熱部件與所述第二換熱部件設于所述換熱本體中，所述第一節流閥設于所述第一換熱部件，所述第二節流閥設于所述第二換熱部件，其中，所述換熱本體為繞管換熱器；
5、所述第二氣液分離器將氣體制冷劑輸送至所述第一換熱部件，所述第二氣液分離器將液體制冷劑輸送至所述第二換熱部件；
6、所述液化組件通過所述換熱本體與所述第一換熱部件及所述第二換熱部件中的制冷劑進行換熱。
7、在本申請的一實施例中，所述第一換熱部件包括第一換熱管路，所述第二換熱部件還包括第二換熱管路，所述第一換熱管路與所述第二換熱管路沿豎直方向設于所述換熱本體；
8、所述液化組件包括液化管路、第一管部以及第二管部，所述液化管路設于所述換熱本體，并與所述第一換熱管路及所述第二換熱管路平行布置，所述第一管部與所述第二管部設于所述液化管路的兩端。
9、在本申請的一實施例中，所述第一換熱管路及所述第二換熱管路的入口端位于所述換熱本體的底部，制冷劑在所述第一換熱管路及所述第二換熱管路自下而上流動。
10、在本申請的一實施例中，所述第一換熱部件還包括第三換熱管路，所述第二換熱部件還包括第四換熱管路，所述第三換熱管路與所述第一換熱管路連接，所述第一節流閥設于所述第三換熱管路與所述第一換熱管路之間，所述第四換熱管路與所述第二換熱管路連接，所述第二節流閥設于所述第四換熱管路與所述第二換熱管路之間。
11、在本申請的一實施例中，所述第一換熱部件還包括第一連接管，所述第二換熱部件還包括第二連接管；
12、所述第一連接管連接所述第一換熱管路與所述第三換熱管路，所述第二連接管連接所述第二換熱管路與所述第四換熱管路；
13、所述第一節流閥設于所述第一連接管，所述第二節流閥設于所述第二連接管。
14、在本申請的一實施例中，所述第一連接管、所述第二連接管、所述第一節流閥及所述第二節流閥位于所述換熱本體的外側。
15、在本申請的一實施例中，所述第三換熱管路與所述第四換熱管路為噴淋管，并沿水平方向延伸，且所述第三換熱管路位于所述換熱本體的頂部，所述第四換熱管路位于所述換熱本體的中部；
16、或者，所述第三換熱管路與所述第四換熱管路為換熱盤管或換熱直管。
17、在本申請的一實施例中，所述第一氣液分離器具有第一出氣管與第一出液管，所述第一出氣管連接所述第二壓縮機，所述第一出液管與所述第二壓縮機的輸出口連接，并連接至所述第二冷卻器；
18、和/或，所述第二氣液分離器具有第二出氣管與第二出液管，所述第二出氣管與所述第一換熱部件連接，所述第二出液管與所述第二換熱部件連接。
19、在本申請的一實施例中，所述制冷組件還包括第三氣液分離器，所述第三氣液分離器設于所述換熱本體與所述第一壓縮機之間；
20、和/或，所述制冷組件還包括增壓泵，所述增壓泵設于所述第一氣液分離器的第一出液管與所述第二冷卻器之間；
21、和/或，所述制冷組件還包括驅動件，所述驅動件同時連接第一壓縮機與第二壓縮機。
22、一種單循環混合制冷劑天然氣液化工藝，應用于如上述任一技術特征所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，所述單循環混合制冷劑天然氣液化工藝至少包括如下步驟：
23、換熱本體輸出的低壓制冷劑進入第一壓縮機中，經所述第一壓縮機壓縮后，進入第一冷卻器冷凝，再進入所述第一氣液分離器；
24、所述第一氣液分離器將氣體制冷劑輸送至第二壓縮機，將液體制冷劑輸送至所述第二壓縮機的輸出口；
25、所述第二壓縮機將氣體制冷劑壓縮后，與所述第一氣液分離器輸送的液體制冷劑混合后，進入第二冷卻器冷凝，再進入第二氣液分離器；
26、所述第二氣液分離器將分離的氣體制冷劑輸送至第一換熱部件，將液體制冷劑輸送至第二換熱部件；
27、氣態天然氣進入液化組件后，能夠與所述換熱本體、所述第一換熱部件及所述第二換熱部件中的制冷劑進行換熱，以輸出液態天然氣。
28、采用上述技術方案后，本申請至少具有如下技術效果：
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1.一種單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，包括換熱單元、液化組件與制冷組件；
2.根據權利要求1所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一換熱部件包括第一換熱管路，所述第二換熱部件還包括第二換熱管路，所述第一換熱管路與所述第二換熱管路沿豎直方向設于所述換熱本體；
3.根據權利要求2所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一換熱管路及所述第二換熱管路的入口端位于所述換熱本體的底部，制冷劑在所述第一換熱管路及所述第二換熱管路自下而上流動。
4.根據權利要求2所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一換熱部件還包括第三換熱管路，所述第二換熱部件還包括第四換熱管路，所述第三換熱管路與所述第一換熱管路連接，所述第一節流閥設于所述第三換熱管路與所述第一換熱管路之間，所述第四換熱管路與所述第二換熱管路連接，所述第二節流閥設于所述第四換熱管路與所述第二換熱管路之間。
5.根據權利要求4所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一換熱部件還包括第一連接管，所述第二換熱部件還包括第
6.根據權利要求5所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一連接管、所述第二連接管、所述第一節流閥及所述第二節流閥位于所述換熱本體的外側。
7.根據權利要求5所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第三換熱管路與所述第四換熱管路為噴淋管，并沿水平方向延伸，且所述第三換熱管路位于所述換熱本體的頂部，所述第四換熱管路位于所述換熱本體的中部；
8.根據權利要求1至7任一項所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一氣液分離器具有第一出氣管與第一出液管，所述第一出氣管連接所述第二壓縮機，所述第一出液管與所述第二壓縮機的輸出口連接，并連接至所述第二冷卻器；
9.根據權利要求1至7任一項所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述制冷組件還包括第三氣液分離器，所述第三氣液分離器設于所述換熱本體與所述第一壓縮機之間；
10.一種單循環混合制冷劑天然氣液化工藝，其特征在于，應用于如權利要求1至9任一項所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，所述單循環混合制冷劑天然氣液化工藝至少包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，包括換熱單元、液化組件與制冷組件；
2.根據權利要求1所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一換熱部件包括第一換熱管路，所述第二換熱部件還包括第二換熱管路，所述第一換熱管路與所述第二換熱管路沿豎直方向設于所述換熱本體；
3.根據權利要求2所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一換熱管路及所述第二換熱管路的入口端位于所述換熱本體的底部，制冷劑在所述第一換熱管路及所述第二換熱管路自下而上流動。
4.根據權利要求2所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一換熱部件還包括第三換熱管路，所述第二換熱部件還包括第四換熱管路，所述第三換熱管路與所述第一換熱管路連接，所述第一節流閥設于所述第三換熱管路與所述第一換熱管路之間，所述第四換熱管路與所述第二換熱管路連接，所述第二節流閥設于所述第四換熱管路與所述第二換熱管路之間。
5.根據權利要求4所述的單循環混合制冷劑天然氣液化設備，其特征在于，所述第一換熱部件還包括第一連接管，所述第二換熱部件還包括第二連接管；...
【專利技術屬性】
技術研發人員：江浩，劉曉剛，張躍征，馬奇，梁文珍，
申請(專利權)人：上海惠生海洋工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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