一種混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)，結(jié)合傳統(tǒng)制冷工藝的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該實(shí)用新型將混合冷劑壓縮機(jī)級(jí)間以及出口的混合冷劑逐級(jí)進(jìn)行氣液分離，并將分離后的各股混合冷劑物流直接通入冷箱不同流道中過(guò)冷節(jié)流，其中，氣相物流節(jié)流后首先復(fù)熱至-120～-40℃再與節(jié)流后的液相物流逐一混合為冷箱提供冷量，最終復(fù)熱至-32～45℃流出冷箱送至壓縮機(jī)入口進(jìn)入下一制冷循環(huán)。本實(shí)用新型的方法增加了混合冷劑制冷過(guò)程的溫度梯度，使能量效率接近傳統(tǒng)階式制冷工藝的同時(shí)，又能保證類似單循環(huán)制冷工藝的流程簡(jiǎn)潔性。本實(shí)用新型的方法能耗低，工藝簡(jiǎn)單，變工況適應(yīng)能力高，可操作性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液化天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉一種混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]天然氣作為一種清潔、優(yōu)質(zhì)的能源，其需求量正隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求的提高迅速擴(kuò)大。由于液化天然氣(LNG)在天然氣存儲(chǔ)及運(yùn)輸中具有的巨大優(yōu)勢(shì)，液化天然氣正逐漸成為天然氣需求的首選。
[0003]LNG發(fā)展的核心問(wèn)題在于天然氣液化技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外通常采用的天然氣液化工藝大致有三種:級(jí)聯(lián)式循環(huán)工藝、混合冷劑循環(huán)工藝和膨脹機(jī)循環(huán)工藝。級(jí)聯(lián)式循環(huán)工藝以ConocoPhi I lips建立的雙重制冷COPOC技術(shù)最為成功，該工藝的能耗低，工藝流程極其復(fù)雜、投資高。以混合冷劑循環(huán)為核心的天然氣液化工藝流程大大簡(jiǎn)化、設(shè)備少、投資省，但能耗則相對(duì)增高。膨脹機(jī)循環(huán)工藝流程最為簡(jiǎn)單、設(shè)備也少且投資最省，然而該工藝能耗在所有技術(shù)中最高，僅能在少部分小型液化裝置和海上浮動(dòng)液化裝置中得到應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型將混合冷劑壓縮機(jī)級(jí)間以及出口的混合冷劑逐級(jí)進(jìn)行氣液分離，并將分離后的各混合冷劑物流直接通入冷箱不同流道中過(guò)冷節(jié)流以提供冷量，從而提供了一種既增加混合冷劑制冷過(guò)程的溫度梯度，使能量效率接近傳統(tǒng)階式制冷工藝，又保證類似單循環(huán)制冷工藝的流程簡(jiǎn)潔性的混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的系統(tǒng)通過(guò)混合冷劑的壓縮與逐級(jí)氣液分離以及分流節(jié)流提供冷量，包括:混合冷劑壓縮機(jī)14、一段出口冷卻器8、二段入口緩沖罐9、二段出口冷卻器10、三段入口分離器11、三段出口冷卻器12、三段出口分離器13、冷箱I的第一流道A、第二流道B、第三流道C、第四流道D、第五流道E、第六流道F、第一分離器2、第二分離器3、第三分離器4、第一節(jié)流閥V1、第二節(jié)流閥V2、第三節(jié)流閥V3、第一靜態(tài)混合器5、第二靜態(tài)混合器6以及第三靜態(tài)混合器7，其中，混合冷劑壓縮機(jī)14 一段的入口與冷箱I的第六流道F出口連接、出口依次連接一段出口冷卻器8和二段入口緩沖罐9，混合冷劑壓縮機(jī)14 二段的入口與二段入口緩沖罐9的頂部出口連接、出口依次連接二段出口冷卻器10和三段入口分離器11，混合冷劑壓縮機(jī)14三段的入口與三段入口分離器11的頂部出口連接、出口依次連接三段出口冷卻器12和三段出口分離器13，冷箱第一流道A的入口與三段入口分離器11的底部液相出口連接、出口依次連接第一節(jié)流閥Vl和第一分離器2，第一分離器2的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第六流道F入口的第一靜態(tài)混合器5連接；冷箱第二流道B的入口與三段出口分離器13的底部液相出口連接、出口依次連接第二節(jié)流閥V2和第二分離器3，第二分離器3的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第五流道E入口的第二靜態(tài)混合器6連接；冷箱第三流道C的入口與三段出口分離器13的頂部氣相出口連接、出口依次連接第三節(jié)流閥V3和第三分離器4，第三分離器4的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第四流道D入口的第三靜態(tài)混合器7連接；冷箱第四流道D與第五流道E、第六流道F依次連接，冷箱第六流道F的出口與混合冷劑壓縮機(jī)14的入口連接。
[0006]上述的混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)中，一段出口冷卻器8、二段出口冷卻器10和三段出口冷卻器12為空冷器或管殼式換熱器。
[0007]上述的混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)中，混合冷劑壓縮機(jī)14為離心式、往復(fù)式或者螺桿式壓縮機(jī)。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過(guò)將混合冷劑壓縮機(jī)級(jí)間以及出口的混合冷劑逐級(jí)進(jìn)行氣液分離，并將分離后的各混合冷劑物流直接通入冷箱不同流道中過(guò)冷節(jié)流以提供冷量，從而增加了混合冷劑制冷過(guò)程的溫度梯度，使能量效率接近傳統(tǒng)階式制冷工藝，又保證類似單循環(huán)制冷工藝的流程簡(jiǎn)潔性，能量效率高，工藝簡(jiǎn)便，投資省，可操作性強(qiáng)。
[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極作用在于:
[0010]I)采用的單循環(huán)混合冷劑氣液分流節(jié)流制冷的形式，將混合冷劑的氣相和液相單獨(dú)節(jié)流以提供冷量，提高了工藝的能量效率，降低了能耗，比傳統(tǒng)的單循環(huán)制冷工藝節(jié)能
2%?5%。
[0011]2)采用的單循環(huán)混合冷劑氣液分流節(jié)流制冷的形式，簡(jiǎn)化了天然氣液化工藝流程，投資省，操作費(fèi)用低，節(jié)約成本，從而產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的工藝流程示意圖。
[0013]a.本實(shí)用新型的混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷系統(tǒng)。
[0014]圖中代號(hào)含義如下:
[0015]1.冷箱
[0016]2.第一分離器
[0017]3.第二分離器
[0018]4.第三分離器
[0019]5.第一靜態(tài)混合器
[0020]6.第二靜態(tài)混合器
[0021]7.第三靜態(tài)混合器
[0022]8.一段出口冷卻器
[0023]9.二段入口緩沖罐
[0024]10.二段出口冷卻器
[0025]11.三段入口分離器
[0026]12.三段出口冷卻器
[0027]13.三段出口分離器
[0028]14.混合冷劑壓縮機(jī)

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)地說(shuō)明
[0030]實(shí)施例1
[0031]本實(shí)施例的具體工藝流程請(qǐng)參見(jiàn)圖1。
[0032]一種混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)，包括:混合冷劑壓縮機(jī)14、一段出口冷卻器8、二段入口緩沖罐9、二段出口冷卻器10、三段入口分離器11、三段出口冷卻器12、三段出口分離器13、冷箱I的第一流道A、第二流道B、第三流道C、第四流道D、第五流道E、第六流道F、第一分離器2、第二分離器3、第三分離器4、第一節(jié)流閥V1、第二節(jié)流閥V2、第三節(jié)流閥V3、第一靜態(tài)混合器5、第二靜態(tài)混合器6以及第三靜態(tài)混合器7，其中，混合冷劑壓縮機(jī)14 一段的入口與冷箱I的第六流道F出口連接、出口依次一段出口冷卻器8和二段入口緩沖罐9，混合冷劑壓縮機(jī)14 二段的入口與二段入口緩沖罐9的頂部出口連接、出口依次連接二段出口冷卻器10和三段入口分離器11，混合冷劑壓縮機(jī)14三段的入口與三段入口分離器11的頂部出口連接、出口依次連接三段出口冷卻器12和三段出口分離器13，冷箱第一流道A的入口與三段入口分離器11的底部液相出口連接、出口依次連接第一節(jié)流閥Vl和第一分離器2，第一分離器2的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第六流道F入口的第一靜態(tài)混合器5連接；冷箱第二流道B的入口與三段出口分離器13的底部液相出口連接、出口依次連接第二節(jié)流閥V2和第二分離器3，第二分離器3的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第五流道E入口的第二靜態(tài)混合器6連接；冷箱第三流道C的入口與三段出口分離器13的頂部氣相出口連接、出口依次連接第三節(jié)流閥V3和第三分離器4，第三分離器4的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第四流道D入口的第三靜態(tài)混合器7連接；冷箱第四流道D與第五流道E、第六流道F依次連接，冷箱第六流道F的出口與混合冷劑壓縮機(jī)14的入口連接。上述的一段出口冷卻器8、二段出口冷卻器10和三段出口冷卻器12為管殼式換熱器，混合冷劑壓縮機(jī)7為往復(fù)式壓縮機(jī)。以上構(gòu)成混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)。
[0033]來(lái)自冷箱的低壓的混合冷劑I以8596kg/h的流量進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)14 一段進(jìn)行壓縮增壓至400?100kPa,然后經(jīng)一段出口冷卻器8冷卻至35?45°C得到混合冷劑
II;混合冷劑II經(jīng)二段入口緩沖罐9進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)14 二段進(jìn)行壓縮增壓至900?2400kPa，然后經(jīng)二段出口冷卻器10冷卻至35?45°C送入三段入口分離器11，分離后得到液相的混合冷劑III和氣相的混合冷劑IV ;混合冷劑IV進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)14三段進(jìn)行壓縮增壓至2200?4500kPa，然后經(jīng)三段出口冷卻器12冷卻至-30?45°C送入三段出口分離器13，分離后得到液相的混合冷劑V和氣相的混合冷劑VI。將混合冷劑III通入冷箱的第一流道A預(yù)冷至-120?-40°C，之后經(jīng)第一節(jié)流閥Vl節(jié)流至200?500kPa得到混合冷劑VII，混合冷劑VII進(jìn)入第一分離器2進(jìn)行氣液分離，得到的氣相物流和液相物流一并進(jìn)入第一靜態(tài)混合器5 ;將混合冷劑V冷箱的第二流道B預(yù)冷至-120?-40°C，然后經(jīng)第二節(jié)流閥V2節(jié)流至200?535kPa得到混合冷劑VIII，混合冷劑VIII進(jìn)入第二分離器3進(jìn)行氣液分離，得到的氣相物流和液相物流一并進(jìn)入第二靜態(tài)混合器6 ;將混合冷劑VI通入冷箱的第三流道C預(yù)冷至-140?-165°C，之后經(jīng)第三節(jié)流閥V3節(jié)流至205?550kPa得到混合冷劑IX，混合冷劑IX進(jìn)入第三分離器4氣液分離，得到的氣相物流和液相物流一并進(jìn)入第三靜態(tài)混合器7混合，之后進(jìn)入冷箱第四流道D提供冷量，復(fù)熱至-120?-40°C后與來(lái)自第二靜態(tài)混合器6的混合冷劑混合得到的混合冷劑X ;混合冷劑X再進(jìn)入冷箱第五流道E繼續(xù)復(fù)熱至-110?_35°C與來(lái)自第一靜態(tài)混合器5的混合冷劑混合得到的混合冷劑XI，將其通入冷箱第六流道F繼續(xù)復(fù)熱至-32?45°C后通至混合冷劑壓縮機(jī)14入口進(jìn)入下一循環(huán)。
[0034]在上述循環(huán)過(guò)程中，經(jīng)預(yù)處理后脫酸脫水后的天然氣經(jīng)冷箱第七流道G和第八流道H由40°C冷卻至-162?-135°C得到LNG產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:混合冷劑壓縮機(jī)(14)、一段出口冷卻器(8)、二段入口緩沖罐(9)、二段出口冷卻器(10)、三段入口分離器(11)、三段出口冷卻器(12)、三段出口分離器(13)、冷箱⑴的第一流道(A)、第二流道(B)、第三流道(C)、第四流道(D)、第五流道(E)、第六流道(F)、第一分離器(2)、第二分離器(3)、第三分離器(4)、第一節(jié)流閥(VI)、第二節(jié)流閥(V2)、第三節(jié)流閥(V3)、第一靜態(tài)混合器(5)、第二靜態(tài)混合器￠)以及第三靜態(tài)混合器(7)，其中，混合冷劑壓縮機(jī)(14) 一段的入口與冷箱⑴的第六流道(F)出口連接、出口依次連接一段出口冷卻器⑶和二段入口緩沖罐(9)，混合冷劑壓縮機(jī)(14) 二段的入口與二段入口緩沖罐(9)的頂部出口連接、出口依次連接二段出口冷卻器(10)和三段入口分離器(11)，混合冷劑壓縮機(jī)(14)三段的入口與三段入口分離器(11)的頂部出口連接、出口依次連接三段出口冷卻器(12)和三段出口分離器(13)，冷箱第一流道㈧的入口與三段入口分離器(11)的底部液相出口連接、出口依次連接第一節(jié)流閥(Vl)和第一分離器(2)，第一分離器(2)的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第六流道(F)入口的第一靜態(tài)混合器(5)連接；冷箱第二流道(B)的入口與三段出口分離器(13)的底部液相出口連接、出口依次連接第二節(jié)流閥(V2)和第二分離器(3)，第二分離器(3)的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第五流道(E)入口的第二靜態(tài)混合器(6)連接；冷箱第三流道(C)的入口與三段出口分離器(13)的頂部氣相出口連接、出口依次連接第三節(jié)流閥(V3)和第三分離器(4)，第三分離器(4)的氣相出口和液相出口均與位于冷箱第四流道(D)入口的第三靜態(tài)混合器(7)連接；冷箱第四流道(D)與第五流道(E)、第六流道(F)依次連接，冷箱第六流道(F)的出口與混合冷劑壓縮機(jī)(14)的入口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)，其特征在于，一段出口冷卻器(8)、二段出口冷卻器(10)和三段出口冷卻器(12)為空冷器或管殼式換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合冷劑氣液分流式節(jié)流制冷的系統(tǒng)，其特征在于，混合冷劑壓縮機(jī)(14)為離心式、往復(fù)式或者螺桿式壓縮機(jī)。
【文檔編號(hào)】F25J1/02GK204063781SQ201420394115
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】張會(huì)軍, 王道廣, 王英軍 申請(qǐng)人:北京安珂羅工程技術(shù)有限公司