【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及天然氣液化，具體而言，涉及一種雙循環(huán)預(yù)冷混合冷劑制取液化天然氣的系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、液化天然氣(liquefied?natural?gas,lng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，在推動經(jīng)濟增長、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與減排方面作用顯著。傳統(tǒng)的天然氣液化工藝主要有：級聯(lián)式液化工藝、膨脹機液化工藝和混合冷劑液化工藝。特別是混合冷劑液化工藝(mixed-refrigerant?cycle,mrc)，以其流程的簡潔性、適中的能耗以及較低的設(shè)備和投資成本，加之便于操作管理的特點，現(xiàn)已成為國內(nèi)天然氣液化的主流工藝。
2、mrc液化工藝是基于c1～c5及n2等部分或所有組分混合作為制冷劑的制冷液化工藝，混合冷劑依次通過增壓、冷凝、冷卻、節(jié)流降溫，實現(xiàn)對天然氣的制冷液化。mrc主要工藝流程有以下幾種：單級混合冷劑液化工藝(smr)、帶丙烷預(yù)冷的混合冷劑液化工藝(c3/mrc)、雙混合冷劑液化工藝(dmr)和混合冷劑級聯(lián)式液化工藝(mfc)等。
3、目前，全球約80％的基本負荷型天然氣液化工廠采用c3/mrc液化工藝。該工藝在單級混合冷劑液化的基礎(chǔ)上增加了丙烷預(yù)冷環(huán)節(jié)，有效降低了lng液化過程中的冷量損失，從而提高了整體能效。但是，c3/mrc液化工藝還存在以下弊端：
4、(1)c3/mrc工藝通常依賴丙烷作為預(yù)冷階段的單一制冷劑，且這種丙烷通常是從天然氣中分離得到，會含有少量重烴雜質(zhì)。當這類含雜質(zhì)的丙烷經(jīng)節(jié)流后會產(chǎn)生氣液分離，而氣態(tài)丙烷在換熱器中無相變，導(dǎo)致?lián)Q熱效果較差。
5、(2)丙烷的預(yù)冷溫度最
6、(3)現(xiàn)有帶預(yù)冷的天然氣液化工藝的預(yù)冷系統(tǒng)多采用低溫壓縮機制冷方式，而低溫壓縮機的成本占總預(yù)冷系統(tǒng)的80％左右，設(shè)備價格昂貴，相關(guān)工藝設(shè)計還有待進一步優(yōu)化。
7、綜上，現(xiàn)有的預(yù)冷式混合制冷劑液化工藝在預(yù)冷效果、能耗和成本投資利用率方面仍存在不足，需要進一步優(yōu)化改進。亟需開發(fā)預(yù)冷效果好、能耗低、成本低的液化工藝。
8、鑒于此，特提出本專利技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種雙循環(huán)預(yù)冷混合冷劑制取液化天然氣的系統(tǒng)及方法，旨在提供預(yù)冷效果好、能耗低、成本低的液化工藝。
2、本專利技術(shù)是這樣實現(xiàn)的：
3、第一方面，本專利技術(shù)實施例提供一種雙循環(huán)預(yù)冷混合冷劑制取液化天然氣的系統(tǒng)，包括第一預(yù)冷循環(huán)模塊、第二預(yù)冷循環(huán)模塊和混合冷劑制冷循環(huán)模塊；
4、第一預(yù)冷循環(huán)模塊包括預(yù)冷冷箱、第一預(yù)冷壓縮單元、第一預(yù)冷冷卻器、至少一個第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥和至少一個第一蒸發(fā)換熱單元，預(yù)冷冷箱上設(shè)置有第二預(yù)冷冷劑進口、第二預(yù)冷冷劑出口、混合冷劑進口、混合冷劑出口、至少一個第一預(yù)冷冷劑進口和至少一個第一預(yù)冷冷劑出口；預(yù)冷冷箱用于對第一預(yù)冷冷劑進行冷量回收同時對第二預(yù)冷冷劑、混合冷劑和天然氣進行預(yù)冷降溫，第一預(yù)冷冷劑出口均與第一預(yù)冷壓縮單元連通，第一預(yù)冷壓縮單元的出口與第一預(yù)冷冷卻器連通，第一預(yù)冷冷劑經(jīng)第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥降溫降壓之后經(jīng)過第一蒸發(fā)換熱單元進行氣液分離并利用部分液相第一預(yù)冷冷劑與第二預(yù)冷冷劑和/或混合冷劑和/或天然氣進行換熱最終全部汽化回收潛冷，汽化后的第一預(yù)冷冷劑與氣液分離的氣相第一預(yù)冷冷劑均進入預(yù)冷冷箱提供冷源進一步回收顯冷，之后經(jīng)第一預(yù)冷壓縮單元增壓，之后進入第一預(yù)冷冷卻器冷卻，再之后進入預(yù)冷冷箱預(yù)冷降溫；
5、第二預(yù)冷循環(huán)模塊包括預(yù)冷冷箱、第二預(yù)冷壓縮單元、第二預(yù)冷冷卻器、至少一個第二預(yù)冷冷劑節(jié)流閥和至少一個第二蒸發(fā)換熱單元，預(yù)冷冷箱上設(shè)置有天然氣進口、天然氣出口、混合冷劑進口、混合冷劑出口、至少一個第二預(yù)冷冷劑入口、至少一個第二預(yù)冷冷劑出口，預(yù)冷冷箱用于對第二預(yù)冷冷劑進行冷量回收同時對混合冷劑和天然氣進行預(yù)冷降溫；依次經(jīng)過預(yù)冷冷箱、第一蒸發(fā)換熱單元預(yù)冷的第二預(yù)冷冷劑通過第二預(yù)冷冷劑節(jié)流閥降溫降壓，之后進入第二蒸發(fā)換熱單元進行氣液分離并利用部分液相第二預(yù)冷冷劑與混合冷劑和/或預(yù)冷冷箱輸出的天然氣換熱最終全部汽化回收潛冷，汽化后的第二預(yù)冷冷劑與氣液分離的氣相第二預(yù)冷冷劑均進入預(yù)冷冷箱作為冷源進一步回收顯冷，之后經(jīng)第二預(yù)冷壓縮單元增壓，之后進入第二預(yù)冷冷卻器冷卻，再之后進入預(yù)冷冷箱預(yù)冷降溫；
6、混合冷劑制冷循環(huán)模塊包括混合冷劑壓縮單元、混合冷劑冷卻器、深冷冷箱和混合冷劑節(jié)流閥，混合冷劑經(jīng)混合冷劑壓縮單元增壓后再經(jīng)混合冷劑冷卻器降溫，增壓后的混合冷劑依次經(jīng)預(yù)冷冷箱、第一預(yù)冷冷劑換熱器和第二預(yù)冷冷劑換熱器預(yù)冷，預(yù)冷后的混合冷劑進入深冷冷箱；采用多級節(jié)流工藝，混合冷劑在深冷冷箱中降溫后再經(jīng)混合冷劑節(jié)流閥節(jié)流降溫，返回深冷冷箱與天然氣在深冷冷箱換熱，逐漸汽化為深冷冷箱提供深冷區(qū)的冷量；混合冷劑在深冷冷箱中汽化吸熱后進入預(yù)冷冷箱與第二預(yù)冷冷劑、混合冷劑和天然氣進行換熱進一步回收潛冷，復(fù)熱到常溫后再返回到混合冷劑壓縮單元循環(huán)使用。
7、在可選的實施方式中，每個第一蒸發(fā)換熱單元均包括一個第一預(yù)冷氣液分離器和一個第一預(yù)冷冷劑換熱器，每個第二蒸發(fā)換熱單元均包括一個第二預(yù)冷氣液分離器和一個第二預(yù)冷冷劑換熱器；
8、第一預(yù)冷冷劑經(jīng)第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥降溫降壓之后經(jīng)過第一預(yù)冷氣液分離器進行氣液分離得到液相第一預(yù)冷劑和氣相第一預(yù)冷劑，部分液相第一預(yù)冷劑用于與第二預(yù)冷冷劑和/或混合冷劑和/或天然氣在第一預(yù)冷冷劑換熱器中進行換熱回收液相第一預(yù)冷冷劑潛冷，汽化后第一預(yù)冷冷劑與氣液分離得到的氣相第一預(yù)冷劑均進入預(yù)冷冷箱提供冷源進一步回收顯冷；另一部分液相第一預(yù)冷劑進入下一級第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥；
9、依次經(jīng)過預(yù)冷冷箱、第一預(yù)冷冷劑換熱器預(yù)冷的第二預(yù)冷冷劑通過第二預(yù)冷冷劑節(jié)流閥降溫降壓，之后進入第二預(yù)冷氣液分離器進行氣液分離，得到液相第二預(yù)冷劑和氣相第二預(yù)冷劑，部分液相第二預(yù)冷劑用于與混合冷劑和/或預(yù)冷冷箱輸出的天然氣在第二預(yù)冷冷劑換熱器中進行換熱最終全部汽化回收潛冷，汽化第二預(yù)冷冷劑之后與氣相第二預(yù)冷劑均進入預(yù)冷冷箱作為冷源進一步回收顯冷，之后經(jīng)第二預(yù)冷壓縮單元增壓之后進入第二預(yù)冷冷卻器冷卻，再之后進入預(yù)冷冷箱降溫；另一部分液相第二預(yù)冷劑進入下一級第二預(yù)冷冷劑節(jié)流閥。
10、在可選的實施方式中，第一預(yù)冷循環(huán)模塊包括至少一個閃蒸罐，每個第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥之后均連接一個閃蒸罐或一個第一預(yù)冷氣液分離器；
11、每個閃蒸罐的底部液相出口均與下一級第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥連接。
12、在可選的實施方式中，閃蒸罐為至少兩級，第一預(yù)冷氣液分離器為至少兩級，第一預(yù)冷冷劑換熱器為至少兩級，每一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種雙循環(huán)預(yù)冷混合冷劑制取液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，包括第一預(yù)冷循環(huán)模塊、第二預(yù)冷循環(huán)模塊和混合冷劑制冷循環(huán)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個所述第一蒸發(fā)換熱單元均包括一個第一預(yù)冷氣液分離器和一個第一預(yù)冷冷劑換熱器，每個所述第二蒸發(fā)換熱單元均包括一個第二預(yù)冷氣液分離器和一個第二預(yù)冷冷劑換熱器；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預(yù)冷循環(huán)模塊包括至少一個閃蒸罐，每個所述第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥之后均連接一個所述閃蒸罐或一個所述第一預(yù)冷氣液分離器；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閃蒸罐為至少兩級，所述第一預(yù)冷氣液分離器為至少兩級，所述第一預(yù)冷冷劑換熱器為至少兩級，每一級所述第一預(yù)冷氣液分離器均對應(yīng)一級所述第一預(yù)冷冷劑換熱器；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預(yù)冷循環(huán)模塊還包括第一預(yù)冷冷劑儲液器，所述第一預(yù)冷冷劑儲液器位于所述第一預(yù)冷冷卻器和一級第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二預(yù)冷氣液分離器為至少三級，所述第二預(yù)
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，在最后一級第一預(yù)冷冷劑換熱器和一級第二預(yù)冷冷劑節(jié)流閥之間設(shè)置第二預(yù)冷冷劑儲液器，最后一級第一預(yù)冷冷劑換熱器輸出的第二預(yù)冷冷劑先進入所述第二預(yù)冷冷劑儲液器，之后通過所述一級第二預(yù)冷冷劑節(jié)流閥進行降溫降壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，在最后一級第二預(yù)冷冷劑換熱器與所述深冷冷箱之間設(shè)置氣液分離裝置，最后一級第二預(yù)冷冷劑換熱器輸出的混合冷劑進入所述氣液分離裝置產(chǎn)生液相混合冷劑和氣相混合冷劑，所述液相混合冷劑和所述氣相混合冷劑均進入所述深冷冷箱，降溫后均通過所述混合冷劑節(jié)流閥降溫降壓，之后作為冷源返回所述深冷冷箱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括LNG節(jié)流閥和LNG儲罐，天然氣經(jīng)所述深冷冷箱降溫后經(jīng)過所述LNG節(jié)流閥減壓，之后進入所述LNG儲罐；
10.一種循環(huán)預(yù)冷混合冷劑制取液化天然氣的方法，其特征在于，利用權(quán)利要求1-9中任一項所述的系統(tǒng)制取液化天然氣；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙循環(huán)預(yù)冷混合冷劑制取液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，包括第一預(yù)冷循環(huán)模塊、第二預(yù)冷循環(huán)模塊和混合冷劑制冷循環(huán)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個所述第一蒸發(fā)換熱單元均包括一個第一預(yù)冷氣液分離器和一個第一預(yù)冷冷劑換熱器，每個所述第二蒸發(fā)換熱單元均包括一個第二預(yù)冷氣液分離器和一個第二預(yù)冷冷劑換熱器；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預(yù)冷循環(huán)模塊包括至少一個閃蒸罐，每個所述第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥之后均連接一個所述閃蒸罐或一個所述第一預(yù)冷氣液分離器；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閃蒸罐為至少兩級，所述第一預(yù)冷氣液分離器為至少兩級，所述第一預(yù)冷冷劑換熱器為至少兩級，每一級所述第一預(yù)冷氣液分離器均對應(yīng)一級所述第一預(yù)冷冷劑換熱器；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預(yù)冷循環(huán)模塊還包括第一預(yù)冷冷劑儲液器，所述第一預(yù)冷冷劑儲液器位于所述第一預(yù)冷冷卻器和一級第一預(yù)冷冷劑節(jié)流閥之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二預(yù)冷氣液分離器為至少三級...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張驚濤，莫淳，魏巍，
申請(專利權(quán))人：成都賽普瑞興科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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