專利名稱：一種應(yīng)用于基荷型天然氣液化工廠的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于基荷型天然氣液化工廠的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)，屬于天然氣液化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)常見天然氣液化技術(shù)多為氮膨脹和單級混合冷劑循環(huán)制冷工藝，只能適用于規(guī)模較小的LNG裝置。國外用于基荷型天然氣液化工廠的液化技術(shù)中，丙烷預(yù)冷較多采用釜式或管殼式換熱器，換熱性能不佳，造成設(shè)備投資浪費，傳統(tǒng)三級丙烷預(yù)冷系統(tǒng)功耗較大，深冷采用繞管換熱器造成設(shè)備投資高昂，對進(jìn)口設(shè)備依賴性高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于基荷型天然氣液化工廠的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)。本發(fā)明提供的一種應(yīng)用于基荷型天然氣液化工廠的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)， 包括預(yù)冷冷箱、液化冷箱、深冷冷箱、丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)和混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)；所述丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)包括三級壓縮單元，所述三級壓縮單元包括依次相連的丙烷壓縮機(jī)a、丙烷壓縮機(jī)b和丙烷壓縮機(jī)c ；所述三級壓縮單元依次與丙烷氣液分離罐a、丙烷氣液分離罐b和丙烷氣液分離罐c相連通；所述丙烷氣液分離罐a、丙烷氣液分離罐b和丙烷氣液分離罐c的氣相出口依次與所述丙烷壓縮機(jī)a、丙烷壓縮機(jī)b和丙烷壓縮機(jī)c相連通，所述丙烷壓縮機(jī)a、丙烷氣液分離罐a、丙烷氣液分離罐b和丙烷氣液分離罐c之間均設(shè)有節(jié)流閥；所述丙烷壓縮機(jī)a的出口與所述丙烷氣液分離罐a之間設(shè)有丙烷壓縮機(jī)末級冷凝器，該丙烷壓縮機(jī)末級冷凝器設(shè)于所述節(jié)流閥的入口端；所述丙烷氣液分離罐a、丙烷氣液分離罐b和丙烷氣液分離罐c均與所述預(yù)冷冷箱相連通；所述混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)包括二級壓縮單元，該二級壓縮單元包括依次相連的一級混合冷劑壓縮機(jī)、一級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器、二級混合冷劑壓縮機(jī)和二級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器；所述二級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器的出口通過管路a與所述預(yù)冷冷箱的頂部相連通，且從所述預(yù)冷冷箱的底部引出后與混合冷劑氣液分離罐a相連通；所述混合冷劑氣液分離罐a的氣相出口通過管路b與所述液化冷箱的頂部相連通，且從所述液化冷箱的下部引出后與混合冷劑氣液分離器b相連通，該連通處設(shè)有所述節(jié)流閥；所述混合冷劑氣液分離罐a的液相出口通過管路c依次與所述液化冷箱和深冷冷箱相連通，且從所述深冷冷箱的下部引出后與混合冷劑氣液分離罐c相連通，該連通處設(shè)有所述節(jié)流閥；所述混合冷劑氣液分離罐c的氣相出口和液相出口均通過管路d與所述深冷冷箱的下部相連通，其從所述深冷冷箱的上部引出后與所述混合冷劑氣液分離罐b相連通；所述混合冷劑氣液分離罐b的氣相出口和液相出口均通過管路e與所述液化冷箱的下部相連通，其從所述液化冷箱的上部引出后與所述一級混合冷劑壓縮機(jī)的入口相連通。
上述的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)中，所述丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)還可包括依次與所述丙烷壓縮機(jī)c相連接的丙烷壓縮機(jī)d和丙烷氣液分離罐d，所述丙烷氣液分離罐d與丙烷氣液分離罐c相連通，該該連通處設(shè)有所述節(jié)流閥，所述丙烷氣液分離罐d與所述預(yù)冷冷箱相連通。上述的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)中，所述混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)還可包括與所述二級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器相連通的三級混合冷劑壓縮機(jī)，該三級混合冷劑壓縮機(jī)的出口與三級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器相連通。上述的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)中，所述節(jié)流閥可為J/T閥。使用本發(fā)明提供的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)，可將預(yù)處理合格后的天然氣經(jīng)丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)預(yù)冷后，進(jìn)入混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)中由混合冷劑進(jìn)一步降溫，最后經(jīng)過節(jié)流進(jìn)入LNG儲罐即可；該丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)和混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)各自通過壓縮機(jī)將丙烷和混合冷劑壓縮、冷卻后引入預(yù)冷和深冷冷箱為天然氣提供冷量；丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)利用丙烷氣液分離罐中液態(tài)丙烷與預(yù)冷冷箱流道的換熱采用熱虹吸原理，在預(yù)冷冷箱中換熱氣化后的丙烷返回丙烷壓縮機(jī)的相應(yīng)入口進(jìn)行逐級壓縮直到末級出口，完成一個循環(huán)；使用本發(fā)明提供的系統(tǒng)進(jìn)行天然氣液化時，操作方便、安全可靠，效率高且適應(yīng)性強(qiáng)，減少了設(shè)備投資，提高了流程控制的自動化，減少開車時間。


圖1為本發(fā)明提供的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)記如下1預(yù)冷冷箱、2液化冷箱、3深冷冷箱、41丙烷壓縮機(jī)a、42丙烷壓縮機(jī)b、43丙烷壓縮機(jī)c、44丙烷壓縮機(jī)d、51丙烷氣液分離罐a、52丙烷氣液分離罐b、53丙烷氣液分離罐c、M丙烷氣液分離罐d、6丙烷壓縮機(jī)末級冷凝器、71，72，73，74，75，76，14J/ T閥、81 —級混合冷劑壓縮機(jī)、82 二級混合冷劑壓縮機(jī)、83三級混合冷劑壓縮機(jī)、91 一級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器、92 二級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器、93三級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器、101 管路a、102管路b、103管路C、104管路d、105管路e、111混合冷劑氣液分離罐a、112混合冷劑氣液分離罐b、113混合冷劑氣液分離罐c、12管路f、13重?zé)N分離罐。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。本實施例提供的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)包括預(yù)冷冷箱1、液化冷箱2、深冷冷箱3、丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)和混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)；丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)包括依次相連接的丙烷壓縮機(jī)a41、丙烷壓縮機(jī)b42、丙烷壓縮機(jī)c43和丙烷壓縮機(jī)d44 ；丙烷壓縮機(jī)a41 的出口依次與丙烷氣液分離罐a51、丙烷氣液分離罐1^52、丙烷氣液分離罐c53和丙烷氣液分離罐肪4相連通；丙烷壓縮機(jī)a41與丙烷氣液分離罐a51之間依次設(shè)有丙烷壓縮機(jī)末級冷凝器6和J/T閥71，丙烷氣液分離罐a51、丙烷氣液分離罐1^52、丙烷氣液分離罐c53和丙烷氣液分離罐肪4之間依次設(shè)有J/T閥72、J/T閥73和J/T閥74 ；丙烷氣液分離罐a51、 丙烷氣液分離罐1^52、丙烷氣液分離罐c53的氣相出口依次與丙烷壓縮機(jī)a41、丙烷壓縮機(jī) b42、丙烷壓縮機(jī)c43和丙烷壓縮機(jī)d44相連通；丙烷壓縮機(jī)a41、丙烷壓縮機(jī)b42、丙烷壓縮機(jī)c43和丙烷壓縮機(jī)d44均預(yù)冷冷箱1相連通；混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)包括依次相連接的一級混合冷劑壓縮機(jī)81、一級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器91、二級混合冷劑壓縮機(jī)82、二級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器92、三級混合冷劑壓縮機(jī)83和三級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器93 ’三級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器93的出口通過管路alOl與預(yù)冷冷箱1的頂部相連通，且從預(yù)冷冷箱1的底部引出后與混合冷劑氣液分離罐alll相連通；該混合冷劑氣液分離罐alll的氣相出口通過管路bl02與液化冷箱2的頂部相連通，且從液化冷箱2的下部引出后與混合冷劑氣液分離罐bll2相連通，該連通處設(shè)有J/T閥75 ；該混合冷劑氣液分離罐alll的液相出口通過管路cl03依次與液化冷箱2和深冷冷箱3的頂部相連通，且從深冷冷箱3的下部引出后與混合冷劑氣液分離罐cll3相連通，該連通處設(shè)有J/T閥76 ；混合冷劑氣液分離罐cll3的氣相出口和液相出口均通過管路dl04與深冷冷箱3的下部相連通，且從深冷冷箱3的上部引出后與混合冷劑氣液分離罐bll2相連通；混合冷劑氣液分離罐bll2的氣相出口和液相出口均通過管路el05與液化冷箱2的下部相連通，且從液化冷箱2的上部引出后與一級混合冷劑壓縮機(jī)81相連通。使用上述的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)對海外某氣田的原料天然氣液化，原料氣組分為93.5%甲烷，2. 46%乙烯，3. 1 %氮氣，0. 51 %丙烷，丁烷0. 13%，異丁烷0. 12%,C5+ 組分0. 18% ；采用混合冷劑由34. 14%甲烷、36. 04%乙烯、22. 05%丙烷、7. 77%氮氣組成。 主要實施步驟如下從預(yù)冷冷箱1換熱后的丙烷進(jìn)入丙烷壓縮機(jī)a41、丙烷壓縮機(jī)b42、丙烷壓縮機(jī)c43 和丙烷壓縮機(jī)d44經(jīng)四段壓縮至1. 53MPag后，進(jìn)入丙烷壓縮機(jī)末級冷凝器6冷凝至41°C， 經(jīng)過第一級J-T閥71節(jié)流到約719kPag進(jìn)入丙烷氣液分離罐a51后分成兩股，一股進(jìn)入預(yù)冷冷箱1第一段蒸發(fā)提供預(yù)冷第一段所需的冷量，閃蒸后的丙烷氣體返回丙烷壓縮機(jī)a41 入口 ；另一股經(jīng)過第二級J-T閥72節(jié)流到約375kPag后，進(jìn)入丙烷氣液分離罐b52后又分為兩股，一股進(jìn)入預(yù)冷冷箱1第二段蒸發(fā)以提供預(yù)冷第二段所需的冷量，蒸發(fā)后的丙烷返回丙烷壓縮機(jī)b42，另一股再經(jīng)過第三級J-T閥73節(jié)流到約153kPag后又分為兩股，一股進(jìn)入預(yù)冷冷箱1第三段蒸發(fā)以提供預(yù)冷第三段所需的冷量，蒸發(fā)后的丙烷再返回丙烷壓縮機(jī)c43，另一股液體丙烷再經(jīng)過第四級J-T閥74節(jié)流到約MkPag后，又進(jìn)入預(yù)冷冷箱1第四段蒸發(fā)，以提供第四段預(yù)冷所需的冷量，蒸發(fā)后的丙烷返回到丙烷壓縮機(jī)d44，完成丙烷循環(huán)；該丙烷預(yù)冷循環(huán)利用四段不同壓力的液態(tài)丙烷蒸發(fā)提供的冷量，將從管路Π2通入的原料天然氣和混合冷劑降至_33°C后，經(jīng)重?zé)N分離罐13分離重?zé)N后進(jìn)入液化冷箱2 ；出自液化冷箱2的低壓混合冷劑溫度約為-36. 7°C，壓力為0. 215MPag，進(jìn)入一級混合冷劑壓縮機(jī)81、二級混合冷劑壓縮機(jī)82和三級混合冷劑壓縮機(jī)83經(jīng)過三段壓縮至3. 98MPag并由三級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器93冷卻至41°C，然后進(jìn)入預(yù)冷冷箱1預(yù)冷至約-32. 7°C，再進(jìn)入混合冷劑氣液分離罐alll分離，分離后的液相混合冷劑經(jīng)液化冷箱2過冷后，通過管路bl02引出，并經(jīng)J/T閥75節(jié)流至0. 255Mpag，然后通過混合冷劑氣液分離罐bll2和管路el05返回液化冷箱2提供冷量，氣相混合冷劑經(jīng)過液化冷箱2和深冷冷箱3過冷后，通過管路cl03引出，并經(jīng)J/T閥76節(jié)流至0. 285MPag,然后經(jīng)混合冷劑氣液分離罐cll3和管路dl04返回深冷冷箱3為深冷冷箱3提供冷量，然后與之前節(jié)流后的液相混合冷劑匯合， 進(jìn)入液化冷箱3為液化冷箱3提供冷量，從液化冷箱3換熱返回的氣態(tài)混合冷劑進(jìn)入混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)壓縮，完成一個循環(huán)；則混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)環(huán)將預(yù)冷后的天然氣降至_157°C，再經(jīng)過J/T閥14節(jié)流降溫至約-162°C的液化天然氣進(jìn)入儲罐。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于基荷型天然氣液化工廠的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括預(yù)冷冷箱、液化冷箱、深冷冷箱、丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)和混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)；所述丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)包括三級壓縮單元，所述三級壓縮單元包括依次相連的丙烷壓縮機(jī)a、丙烷壓縮機(jī)b和丙烷壓縮機(jī)c ；所述三級壓縮單元依次與丙烷氣液分離罐a、丙烷氣液分離罐b和丙烷氣液分離罐c相連通；所述丙烷氣液分離罐a、丙烷氣液分離罐b和丙烷氣液分離罐c的氣相出口依次與所述丙烷壓縮機(jī)a、丙烷壓縮機(jī)b和丙烷壓縮機(jī)c相連通， 所述丙烷壓縮機(jī)a、丙烷氣液分離罐a、丙烷氣液分離罐b和丙烷氣液分離罐c之間均設(shè)有節(jié)流閥；所述丙烷壓縮機(jī)a的出口與所述丙烷氣液分離罐a之間設(shè)有丙烷壓縮機(jī)末級冷凝器，該丙烷壓縮機(jī)末級冷凝器設(shè)于所述節(jié)流閥的入口端；所述丙烷氣液分離罐a、丙烷氣液分離罐b和丙烷氣液分離罐c均與所述預(yù)冷冷箱相連通；所述混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)包括二級壓縮單元，該二級壓縮單元包括依次相連的一級混合冷劑壓縮機(jī)、一級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器、二級混合冷劑壓縮機(jī)和二級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器；所述二級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器的出口通過管路a與所述預(yù)冷冷箱的頂部相連通，且從所述預(yù)冷冷箱的底部引出后與混合冷劑氣液分離罐a相連通；所述混合冷劑氣液分離罐a的氣相出口通過管路b與所述液化冷箱的頂部相連通，且從所述液化冷箱的下部引出后與混合冷劑氣液分離器b相連通，該連通處設(shè)有所述節(jié)流閥；所述混合冷劑氣液分離罐a的液相出口通過管路c依次與所述液化冷箱和深冷冷箱相連通，且從所述深冷冷箱的下部引出后與混合冷劑氣液分離罐c相連通，該連通處設(shè)有所述節(jié)流閥；所述混合冷劑氣液分離罐c的氣相出口和液相出口均通過管路d與所述深冷冷箱的下部相連通，其從所述深冷冷箱的上部引出后與所述混合冷劑氣液分離罐b相連通；所述混合冷劑氣液分離罐b的氣相出口和液相出口均通過管路e與所述液化冷箱的下部相連通，其從所述液化冷箱的上部引出后與所述一級混合冷劑壓縮機(jī)的入口相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)還包括依次與所述丙烷壓縮機(jī)c相連接的丙烷壓縮機(jī)d和丙烷氣液分離罐d，所述丙烷氣液分離罐d與丙烷氣液分離罐c相連通，該該連通處設(shè)有所述節(jié)流閥，所述丙烷氣液分離罐d與所述預(yù)冷冷箱相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)還包括與所述二級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器相連通的三級混合冷劑壓縮機(jī)，該三級混合冷劑壓縮機(jī)的出口與三級混合冷劑壓縮機(jī)冷卻器相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述節(jié)流閥為J/T閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于基荷型天然氣液化工廠的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括預(yù)冷冷箱、液化冷箱、深冷冷箱、丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)和混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)。使用本發(fā)明提供的丙烷預(yù)冷混合冷劑液化系統(tǒng)，可將預(yù)處理合格后的天然氣經(jīng)丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)預(yù)冷后，進(jìn)入混合冷劑液化深冷循環(huán)機(jī)構(gòu)中由混合冷劑進(jìn)一步降溫，最后經(jīng)過節(jié)流進(jìn)入LNG儲罐即可；丙烷預(yù)冷循環(huán)機(jī)構(gòu)利用丙烷氣液分離罐中液態(tài)丙烷與預(yù)冷冷箱流道的換熱采用熱虹吸原理，在預(yù)冷冷箱中換熱氣化后的丙烷返回丙烷壓縮機(jī)的相應(yīng)入口進(jìn)行逐級壓縮直到末級出口，完成一個循環(huán)；使用本發(fā)明提供的系統(tǒng)進(jìn)行天然氣液化時，操作方便、安全可靠，效率高且適應(yīng)性強(qiáng)，減少了設(shè)備投資，提高了流程控制的自動化，減少開車時間。
文檔編號C10L3/10GK102564057SQ20111042736
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者侯建國, 單彤文, 唐令力, 王家祥, 王潔 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司