專利名稱：單循環混合冷劑四級節流制冷系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種天然氣液化系統，尤其是涉及一種單循環混合冷劑四級節流制冷系統。
背景技術：
隨著經濟和科學技術的發展，人們環境保護意識的不斷加強，天然氣作為優質、高效、清潔能源、重要的車船燃料正得到日益廣泛的利用。目前許多沒有天然氣資源的地區都準備利用液化天然氣來解決汽車燃料問題，因此天然氣的液化成為需要解決的首要問題。目前國內外天然氣液化主要采用混合冷劑制冷工藝(MRC)，或帶丙烷預冷的混合冷劑制冷工藝(C3/MRC)。前者工藝流程較為簡單，但能耗高；后者能耗雖有所降低，但流程復雜、投資 高。此外，這兩種工藝均為國外專利技術，其具體應用受到諸多制約，工程投資高、建設周期長。
實用新型內容本實用新型克服了現有技術中的缺點，提供了一種單循環混合冷劑四級節流制冷系統，結合了傳統單循環制冷工藝優點，同時通過對制冷壓縮機出口的混合冷劑進行多級分離、過冷節流后進冷箱，增加了混合冷劑制冷過程的溫度梯度，使之更接近于傳統階式制冷工藝，既盡可能地降低工藝過程的？？損失，又解決了混合冷劑在冷箱中的氣-液分配問題。本實用新型的技術方案是一種單循環混合冷劑四級節流制冷系統，包括天然氣液化系統和混合冷劑制冷系統，其中混合冷劑制冷系統包括依次連接的混合冷劑壓縮機、壓縮機一級冷卻器、壓縮機一級分離器，所述壓縮機一級分離器的液相出口、冷劑換熱器、一級J 一 T閥依次連接；所述壓縮機一級分離器的氣相出口、壓縮機二級冷卻器和壓縮機二級分離器依次連接，所述壓縮機二級分離器的液相出口、冷劑換熱器、二級J - T閥依次連接；所述壓縮機二級分離器的氣相出口、冷劑換熱器、冷劑低溫分離器依次連接，所述冷劑低溫分離器的液相出口、三級J - T閥依次連接；所述冷劑低溫分離器的氣相出口、冷劑換熱器、四級J 一 T閥14、冷劑換熱器、混合冷劑壓縮機依次連接。與現有技術相比，本實用新型的優點是具有能耗低、流程簡單、工程總投資低、變工況適應能力強等特征，具體表現如下I.循環混合冷劑四級節流制冷循環天然氣液化流程，在傳統單混合冷劑制冷循環工藝(MRC)的基礎上，增加了混合冷劑分液罐，氣相冷劑經冷劑換熱器冷凝到一定溫度后，從冷箱中抽出進行氣液分離，進一步提純液相混合冷劑，該工藝與MRC工藝相比，具有的特點有I)多級氣液分離，解決了混合冷劑在冷箱中的氣-液分配不均勻問題，使冷流和熱流換熱溫差比較接近，從而可使能耗比傳統單循環混合制冷工藝要節約5%的能耗；2)采用2 4級冷劑節流，混合冷劑中的重組分如異戊烷等介質不進入低溫端，避免了重組分在低溫段無法氣化，形成液塞或凝固導致制冷系統無法正常循環的問題；2.與傳統雙循環制冷工藝相比，對制冷循環過程的氣相、液相混合冷劑采取單獨過冷、節流設計，同時優化調整冷劑配比，提高了制冷效率。3.與帶丙烷預冷或雙循環混合冷劑制冷工藝相比，能耗僅高出2%，但該工藝流程簡單，投資省，投資回收期短，工程建設周期短。
本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖I是本實用新型的系統原理示意圖。
具體實施方式
一種單循環混合冷劑四級節流制冷系統，如圖I所示，包括混合冷劑壓縮機I、冷劑換熱器2、壓縮機一級冷卻器3、壓縮機二級冷卻器4、壓縮機一級分離器5、壓縮機二級分離器6、一級冷劑輸送泵7、二級冷劑輸送泵8、冷劑低溫分離器9、重烴分離器10、一級J -T閥11、二級J — T閥12、三級J — T閥13、四級J — T閥14、液化氣J — T閥15。其中干凈化天然氣管道經冷劑換熱器2與重烴分離器10的入口連接，重烴分離器10的氣相出口接入冷劑換熱器2，出冷劑換熱器2后與液化氣J 一 T閥15連接，構成天然氣液化系統。冷劑換熱器2的頂部出口、混合冷劑壓縮機I、壓縮機一級冷卻器3、壓縮機一級分離器5依次連接，壓縮機一級分離器5的液相出口、一級冷劑輸送泵7、冷劑換熱器2、一級J 一 T閥11依次連接；壓縮機一級分離器5的氣相出口、壓縮機二級冷卻器4、壓縮機二級分離器6依次連接，壓縮機二級分離器6的液相出口、二級冷劑輸送泵8、冷劑換熱器2、二級J 一 T閥12依次連接；壓縮機二級分離器6的氣相出口、冷劑換熱器2、冷劑低溫分離器9依次連接，冷劑低溫分離器9的液相出口、三級J 一 T閥13依次連接；冷劑低溫分離器9的氣相出口、冷劑換熱器2、四級J 一 T閥14、冷劑換熱器2依次連接，構成混合冷劑制冷系統。原料氣經過預處理系統，將天然氣中的二氧化碳、水、汞等雜質脫除至達到天然氣液化標準后，進入冷劑換熱器2冷卻至_50°C _70°C溫度范圍時從冷劑換熱器2中抽出，經過重烴分離器10脫除天然氣中的重烴組分，脫除重烴后的天然氣再次進入冷劑換熱器2繼續冷卻、液化，并過冷到_160°C，再經J-T閥節流降壓到IOKPa后得到-162 _165°C的LNG產品，其中天然氣液化所需的冷量由混合冷劑制冷系統提供，混合冷劑由氮、甲烷、乙烯、丙烯和異戊烷組成，其中氮氣的摩爾含量在4% 15%之間，丙烯的摩爾含量在10% 25%之間；混合制冷系統采用閉式循環制冷工藝，冷劑經過壓縮、冷卻、冷凝、節流氣化，然后給天然氣液化及自身提供冷量。本實用新型的工作原理是通過將冷劑壓縮機出口的混合冷劑進行多級分離、過冷節流后進冷箱，使各溫度段的冷劑組分分割更純，從而實現混合冷劑多階制冷，使液化過程更接近于傳統階式制冷工藝。
權利要求1.一種單循環混合冷劑四級節流制冷系統，其特征在于包括天然氣液化系統和混合冷劑制冷系統，其中混合冷劑制冷系統包括依次連接的混合冷劑壓縮機、壓縮機一級冷卻器、壓縮機一級分離器，所述壓縮機一級分離器的液相出口、冷劑換熱器、一級J - T閥依次連接；所述壓縮機一級分離器的氣相出口、壓縮機二級冷卻器和壓縮機二級分離器依次連接，所述壓縮機二級分離器的液相出口、冷劑換熱器、二級J 一 T閥依次連接；所述壓縮機二級分離器的氣相出口、冷劑換熱器、冷劑低溫分離器依次連接，所述冷劑低溫分離器的液相出口、三級J 一 T閥依次連接；所述冷劑低溫分離器的氣相出口、冷劑換熱器、四級J 一 T閥(14)、冷劑換熱器、混合冷劑壓縮機依次連接。
2.根據權利要求I所述的單循環混合冷劑四級節流制冷系統，其特征在于在所述壓縮機一級分離器的液相出口和冷劑換熱器之間設置有一級冷劑輸送泵。
3.根據權利要求I所述的單循環混合冷劑四級節流制冷系統，其特征在于在所述壓縮機二級分離器的液相出口和冷劑換熱器之間設置有二級冷劑輸送泵。
專利摘要本實用新型公開了一種單循環混合冷劑四級節流制冷系統，結合了傳統單循環制冷工藝優點，同時通過對制冷壓縮機出口的混合冷劑進行多級分離、過冷節流后進冷箱，增加了混合冷劑制冷過程的溫度梯度，使之更接近于傳統階式制冷工藝，既盡可能地降低工藝過程的損失，又解決了混合冷劑在冷箱中的氣-液分配問題。本實用新型的優點是具有能耗低、流程簡單、工程總投資低、變工況適應能力強等特征。
文檔編號F25J3/00GK202630582SQ201220181778
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者劉家洪, 孫林, 龍增兵, 汪宏偉, 宋德琦, 郭成華, 陸永康, 諶天兵, 胡益武, 陳運強, 冼祥發, 胡平, 蒲黎明, 宋光紅, 琚宜林, 鄭穎, 李龍, 田靜, 仲文旭, 田廣新, 法玉曉, 劉紅清 申請人:中國石油集團工程設計有限責任公司