用于天然氣液化的臥式冷箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于天然氣液化的臥式冷箱。其特點是：包括低壓增壓機，該低壓增壓機的進口與氮氣入口連通而其出口通過第一冷卻器與高壓增壓機的進口連通，該高壓增壓機的出口依次通過第二冷卻器、主冷器與高壓膨脹機的進口連通，而該高壓膨脹機的出口與低壓膨脹機的進口連通，該低壓膨脹機的出口依次通過第一冷卻器、主冷器與氮氣出口連通；還包括原料氣入口，該原料氣入口依次通過分離器、過冷器與LNG儲罐連通，該分離器還通過主冷器與原料氣出口連通。本發(fā)明提供了一種用于天然氣液化的臥式冷箱，其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)品純度高、工藝簡單、操作方便、能耗低、系統(tǒng)穩(wěn)定、體積小，特別適合在天然氣液化領(lǐng)域中使用。
【專利說明】用于天然氣液化的臥式冷箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于天然氣液化的臥式冷箱。

【背景技術(shù)】
[0002] 迄今為止，在天然氣液化領(lǐng)域中成熟的液化工藝主要有以下三種：階式制冷循環(huán) 工藝、混合制冷循環(huán)工藝和膨脹機制冷循環(huán)工藝。
[0003] 1)階式制冷循環(huán)工藝：階式制冷循環(huán)是用丙烷（或丙烯）、乙烷（或乙烯）、甲烷〈 或氮氣）。等制冷劑（蒸發(fā)溫瘦分別為-38°C、-85°C、-160°C )進行的三級冷凍；使天然氣 在多個溫度等級的制冷劑中與相應(yīng)的制冷劑換熱，從而使其冷卻和液化。經(jīng)典的階式制冷 循環(huán)的優(yōu)點是采用3種制冷劑、9個制冷溫度梯度（丙烷、乙烷、甲烷各3冷溫度等級），使 各級制冷溫度與原料氣的冷卻曲線接近，減少了熵值，比能量消耗接近子理論的熱力學效 率的上限。而且該工藝操作靈活，開停車快捷。易于初期試車投產(chǎn)。但是階式制冷也存在 一些缺點，需要三個大型循環(huán)壓縮機，以及相當數(shù)量的冷換設(shè)備；流程長、設(shè)備多、控制復(fù)雜 等。
[0004] 2)混合制冷循環(huán)工藝：混合制冷劑制冷循環(huán)是采用N2和C1-C5烴類混合物作為 循環(huán)制冷劑的工藝。該工藝的特點是在制冷循環(huán)中采用混合制冷劑，不需要專臺壓縮機， 簡化了流程，降低了造價。但是從理論講，混合冷劑的組成比例應(yīng)按照天然氣原料的組份、 壓力、工藝流程而異。此對冷劑的配比和原料氣的氣質(zhì)要求更為嚴格，-旦確定是不容易改 變的。即使能做到這點，要使整個液化過程（從常溫到_162°C )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。因此混合制冷 劑循環(huán)流程的效率要比九個溫度梯度水平的階式循環(huán)流程低。既然調(diào)節(jié)混合冷劑的組成比 例使整個液化過程按冷卻曲線提供所需的冷量是困難的，那么合乎邏輯的推論是采用折中 的辦法，分段來實現(xiàn)供給所需的冷量，以期液化過程的熵增降至最小。因而，在混合冷劑循 環(huán)的基礎(chǔ)上，發(fā)展成有丙烷預(yù)冷的MRC工藝，簡稱C3/MRC工藝，它的效率接近階式循環(huán)。此 法的原理是分兩段供給冷量：高溫段用丙烷壓縮制冷，按3個溫度水平預(yù)冷原料天然氣到 ?_40°C ;低溫段的換熱采用兩種方式--高壓的混合冷劑與較高溫度的原料氣換熱，低壓 的混合冷劑與較低溫度的原料氣換熱。充分體現(xiàn)了熱力學上的特性，從而使效率得以最大 限度的提1?。
[0005] 3)膨脹制冷循環(huán)工藝：膨脹機制冷循環(huán)是指利用高壓制冷劑通過透平膨脹機絕 熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷來實現(xiàn)天然氣的液化。氣體在膨脹機中膨脹降溫的同時，能輸出 功，可用于驅(qū)動流程中的壓縮機。根據(jù)制冷劑的不同，膨脹機制冷循環(huán)可分為：氮膨脹機制 冷循環(huán)、氮--甲烷膨脹機制冷循環(huán)。天然氣膨脹制冷循環(huán)，與階式制冷循環(huán)和混合冷劑制 冷循環(huán)工藝相比，氮氣膨脹循環(huán)流程非常簡單、緊湊，造價略低。起動快，熱態(tài)起動2?4小 時即可獲得滿負荷產(chǎn)品，運行靈活，適應(yīng)性強，易于操作和控制，安全性好，放空不會引起火 災(zāi)或爆炸危險。制冷劑采用單組分氣體，因而消除了像混合冷劑制冷循環(huán)工藝那樣的分離 和存儲制冷劑的麻煩，也避免了由此帶來的安全問題，使液化冷箱的更簡化和緊湊。為了降 低膨脹機制冷循環(huán)的功耗，采用N2-CH4,雙組分混合氣體代替純N2,發(fā)展了 N2-CH4膨脹機 制冷循環(huán)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、體積小的用于天然氣液化的臥式 冷箱。
[0007] -種用于天然氣液化的臥式冷箱，其特別之處在于：包括低壓增壓機，該低壓增壓 機的進口與氮氣入口連通而其出口通過第一冷卻器與高壓增壓機的進口連通，該高壓增壓 機的出口依次通過第二冷卻器、主冷器與高壓膨脹機的進口連通，而該高壓膨脹機的出口 與低壓膨脹機的進口連通，該低壓膨脹機的出口依次通過第一冷卻器、主冷器與氮氣出口 連通；還包括原料氣入口，該原料氣入口依次通過分離器、過冷器與LNG儲罐連通，該分離 器還通過主冷器與原料氣出口連通。
[0008] 其中在過冷器與LNG儲罐之間安裝有節(jié)流閥。
[0009] 本發(fā)明提供了一種用于天然氣液化的臥式冷箱，其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)品純度 高、工藝簡單、操作方便、能耗低、系統(tǒng)穩(wěn)定、體積小，特別適合在天然氣液化領(lǐng)域中使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0011] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于天然氣液化的臥式冷箱，包括低壓增壓機，該 低壓增壓機的進口與氮氣入口連通而其出口通過第一冷卻器（即圖1中冷卻器1)與高壓 增壓機的進口連通，該高壓增壓機的出口依次通過第二冷卻器（即圖1中冷卻器2)、主冷器 與高壓膨脹機的進口連通，而該高壓膨脹機的出口與低壓膨脹機的進口連通，該低壓膨脹 機的出口依次通過第一冷卻器、主冷器與氮氣出口連通；還包括原料氣入口，該原料氣入口 依次通過分離器、過冷器與LNG儲罐連通，該分離器還通過主冷器與原料氣出口連通。其中 在過冷器與LNG儲罐之間安裝有節(jié)流閥。
[0012] 本發(fā)明的使用方法和工作原理是：
[0013] a.來自氮壓機的制冷劑（氮氣）進入冷箱中的低壓增壓機進行增壓，增壓后的 制冷劑（氮氣）經(jīng)第一冷卻器冷卻后進入高壓增壓機進行再次增壓，增壓后的制冷劑經(jīng)第 二冷卻器再次冷卻后進入主冷器并作為主冷器的冷源，從主冷器出來的制冷劑進入高壓膨 脹機用于驅(qū)動高壓增壓機，從高壓膨脹機出來的制冷劑進入低壓膨脹機用于驅(qū)動低壓增壓 機，從低壓膨脹機出來的制冷劑經(jīng)第一冷卻器再次冷卻后，通過主冷器并作為主冷器的冷 源與原料天然氣進行熱交換后排出。
[0014] b.原料天然氣從原料氣進口進入主冷器，經(jīng)主冷器冷卻后，進入分離罐進行氣液 分離，氣相部分通過分離罐出口進入主冷器再冷卻，氣化的氣體通過原料氣出口排出，液化 的原料氣在進入分離罐后通過在過冷器中進行過冷，節(jié)流降壓后進入LNG貯罐。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于天然氣液化的臥式冷箱，其特征在于：包括低壓增壓機，該低壓增壓機的 進口與氮氣入口連通而其出口通過第一冷卻器與高壓增壓機的進口連通，該高壓增壓機的 出口依次通過第二冷卻器、主冷器與高壓膨脹機的進口連通，而該高壓膨脹機的出口與低 壓膨脹機的進口連通，該低壓膨脹機的出口依次通過第一冷卻器、主冷器與氮氣出口連通； 還包括原料氣入口，該原料氣入口依次通過分離器、過冷器與LNG儲罐連通，該分離器還通 過主冷器與原料氣出口連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于天然氣液化的臥式冷箱，其特征在于：其中在過冷器與LNG 儲罐之間安裝有節(jié)流閥。
【文檔編號】F25J1/02GK104101177SQ201410372717
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】龔曉科, 穆云飛, 李虎生, 趙小紅, 沈石華, 沈建成 申請人:銀川天佳能源科技股份有限公司