專利名稱：帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]LNG具有清潔環(huán)保的性能，在無(wú)天然氣管道到達(dá)地區(qū)的中小城鎮(zhèn)城市燃?xì)狻⒐I(yè)燃 料、城市燃?xì)庹{(diào)峰及事故應(yīng)急、燃?xì)馄?chē)、高檔瓷器加工等諸多應(yīng)用領(lǐng)域迅速推廣。但受到 國(guó)際原油價(jià)格的影響，天然氣價(jià)格不斷攀升，天然氣液化廠效益天然氣液化工廠原料成本 不斷增加，從而導(dǎo)致液化工廠利潤(rùn)空間不斷下降。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外天然氣液化廠已向大型化、 規(guī)模化方向發(fā)展，目前單套最大液化能力已到達(dá)780萬(wàn)噸/年。能耗低、建設(shè)成本相對(duì)較低、 又能應(yīng)用于大規(guī)模的液化工藝是未來(lái)的我國(guó)液化技術(shù)的發(fā)展方向。[0003]目前國(guó)內(nèi)外天然氣液化工藝大致可分為以下三種:[0004]I)階式制冷循環(huán)；2)混合冷劑制冷循環(huán)，又細(xì)分為帶或不帶預(yù)冷的單級(jí)混合冷劑 循環(huán)和多級(jí)混合冷劑循環(huán)；3)膨脹制冷，又細(xì)分為帶或不帶預(yù)冷的單級(jí)膨脹制冷和多級(jí)膨 脹制冷。[0005]以上工藝因各自的特點(diǎn)而適應(yīng)于不同處理規(guī)模的天然氣液化廠。帶膨脹制冷循環(huán) 的天然氣液化工藝因裝置能耗過(guò)高，單套裝置處理量小，近年來(lái)逐漸被單級(jí)混合冷劑制冷 循環(huán)液化技術(shù)替代。單級(jí)混合冷劑制冷循環(huán)液化工藝是目前國(guó)內(nèi)外50X 104t/a以下處理 規(guī)模的液化廠的主流工藝。而大于50X 104t/a的液化天然氣工廠都選的帶預(yù)冷的混合冷 劑制冷循環(huán)液化工藝及多級(jí)混合冷劑制冷液化流程。[0006]從以上分析可以看出，帶丙烷預(yù)冷的混合冷劑制冷循環(huán)液化工藝(C3/MRC)、多級(jí) 混合冷劑制冷液化流程以及階式制冷循環(huán)液化流程能適用于大型或超大型天然氣液化工藝。實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系 統(tǒng)，采用預(yù)冷劑預(yù)冷和兩個(gè)混合冷劑制冷，在預(yù)冷系統(tǒng)中天然氣、混合冷劑MR1、混合冷劑 MR2在預(yù)冷劑中被冷卻，四個(gè)不同工作壓力的預(yù)冷劑在四個(gè)不同的預(yù)冷換熱器中被氣化和 換熱；從預(yù)冷換熱器出來(lái)的天然氣、混合冷劑MRl和混合冷劑MR2進(jìn)入液化主低溫?fù)Q熱器液 化，冷量由混合冷劑MRl節(jié)流提供；從液化主低溫?fù)Q熱器出來(lái)的天然氣、混合冷劑MR2進(jìn)入 過(guò)冷主低溫?fù)Q熱器過(guò)冷。液化和過(guò)冷主低溫?fù)Q熱器由若干臺(tái)板翅式換熱單元并聯(lián)組成，原 料天然氣在液化換熱器中液化并在過(guò)冷換熱器過(guò)冷至_150°C _163°C，然后節(jié)流進(jìn)入LNG 儲(chǔ)。[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)，包括由多級(jí)預(yù)冷 劑蒸發(fā)器、預(yù)冷劑壓縮機(jī)、預(yù)冷劑冷卻器和預(yù)冷劑分離器依次連接構(gòu)成的預(yù)冷劑預(yù)冷系統(tǒng)； 由MRl壓縮機(jī)、MRl冷卻器、多級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器和液化主低溫?fù)Q熱器依次連接構(gòu)成的混合制 冷劑MRl制冷系統(tǒng)；由MR2壓縮機(jī)、MR2冷卻器、多級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器、液化主低溫?fù)Q熱器、過(guò)冷主低溫?fù)Q熱器和MR2分離器依次連接構(gòu)成的混合制冷劑MR2制冷系統(tǒng)。[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:[0010]凈化天然氣在四個(gè)蒸發(fā)器和兩個(gè)換熱器中溫度逐漸降低，直至液化；液化過(guò)程所 需的冷量由預(yù)冷劑、混合冷劑MR1、混合冷劑MR2三個(gè)系統(tǒng)提供，系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段豐富，能夠?yàn)?天然氣液化過(guò)程提供相匹配的冷量，從而體現(xiàn)出本專利在操作上的靈活性和對(duì)原料的適應(yīng) 性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):[0011]1、天然氣液化過(guò)程能耗低:[0012]對(duì)于天然氣液化而言，影響能耗的主要因素為制冷溫度和制冷換熱過(guò)程的換熱溫 差。在相同的制冷溫度工況下，換熱溫差越大，制冷系統(tǒng)的能耗越高。[0013]采用本實(shí)用新型的帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)進(jìn)行天然氣液化，整個(gè)換熱過(guò)程 溫差較為均勻，無(wú)傳熱瓶頸，有效能損失小，節(jié)能明顯。[0014]2、液化過(guò)程換熱器采用板翅式換熱器:[0015]國(guó)內(nèi)外LNG工廠的主換熱器設(shè)備主要是繞管換熱器和板翅式換熱器，繞管換熱器 現(xiàn)世界生產(chǎn)商只有APCI和LINDE兩家，價(jià)格較高，而板翅式換熱器在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家較多。 國(guó)外大型LNG工廠中的主換熱器都采用的繞管。[0016]采用本實(shí)用新型的天然氣液化系統(tǒng)，主換熱器采用板翅式換熱器，大型液化工廠 國(guó)產(chǎn)化不再受主換熱器的形式限制。[0017]3、制冷壓縮的大型化:[0018]LNG規(guī)模大型化的瓶頸主要受壓縮機(jī)功率的限制，采用本實(shí)用新型方案混合冷劑 壓縮MRl和混合冷劑壓縮機(jī)MR2的功率能做到同樣的大，采用本實(shí)用新型可以最大做到 千萬(wàn)噸的LNG裝置。


[0019]本實(shí)用新型將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:[0020]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0021]本實(shí)用新型采用多級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器進(jìn)行預(yù)冷，且預(yù)冷采用的級(jí)數(shù)(即預(yù)冷劑蒸發(fā) 器的個(gè)數(shù))越多越節(jié)約能耗。但是從操作和經(jīng)濟(jì)投資上看四級(jí)是最為合理的。采用四級(jí)預(yù) 冷比采用三級(jí)預(yù)冷預(yù)冷壓縮機(jī)的功率能節(jié)約10%。因此，本實(shí)用新型將以四級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器 為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:[0022]一種帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)，如圖1所示，包括:預(yù)冷劑壓縮機(jī)1、預(yù)冷劑冷 卻器2、預(yù)冷劑分離器3、高壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器4、中壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器5、低壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器6、 低低壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器7、MR1壓縮機(jī)8、MR1冷卻器9、液化主低溫?fù)Q熱器10、MR2壓縮機(jī)11、 MR2冷卻器12、MR2分離器13、過(guò)冷主低溫?fù)Q熱器14、一級(jí)J-T閥15、二級(jí)J-T閥16、三級(jí) J-T閥17、四級(jí)J-T閥18、五級(jí)J-T閥19、六級(jí)J-T閥20、七級(jí)J-T閥21等，其中:[0023]I)四級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器(包括依次連接的高壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器4、中壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器5、低壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器6和低低壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器7 )、預(yù)冷劑壓縮機(jī)1、預(yù)冷劑冷卻器2、預(yù)冷劑 分離器3依次連接構(gòu)成預(yù)冷劑預(yù)冷系統(tǒng)，其中:[0024]四級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器的蒸氣出口均接入預(yù)冷劑壓縮機(jī)1，預(yù)冷劑壓縮機(jī)I的出口依 次與預(yù)冷劑冷卻器2、預(yù)冷劑分離器3、一級(jí)J-T閥15、高壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器4、二級(jí)J-T閥16、 中壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器5、三級(jí)J-T閥17、低壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器6、四級(jí)J-T閥18和低低壓預(yù)冷劑 蒸發(fā)器7連接；[0025]2) MRl壓縮機(jī)8、MR1冷卻器9、四級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器和液化主低溫?fù)Q熱器10依次連 接，構(gòu)成混合制冷劑MRl制冷系統(tǒng)；[0026]3)MR2壓縮機(jī)11、MR2冷卻器12、四級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器、液化主低溫?fù)Q熱器10、過(guò)冷 主低溫?fù)Q熱器14和MR2分離器13依次連接，構(gòu)成混合制冷劑MR2制冷系統(tǒng)。[0027]所述液化主低溫?fù)Q熱器10和過(guò)冷主低溫?fù)Q熱器14為板翅式換熱器。[0028]本實(shí)用新型的工作原理是:較低溫度級(jí)的循環(huán)將熱量轉(zhuǎn)給相鄰的較高溫度級(jí)的循 環(huán)。第一級(jí)預(yù)冷劑制冷循環(huán)為天然氣、混合制冷劑MRl和混合制冷劑MR2提供冷量；第二級(jí) 混合制冷劑MRl循環(huán)為天然氣、混合制冷劑MRl和混合制冷劑MR2提供冷量；第三級(jí)混合制 冷劑MR2循環(huán)為天然氣及混合制冷劑MR2自身提供冷量。通過(guò)四個(gè)蒸發(fā)器和兩個(gè)板翅式換 熱器冷卻，天然氣的溫度逐漸降低，直至液化。
權(quán)利要求1.一種帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)，其特征在于:包括由多級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器、預(yù)冷 劑壓縮機(jī)、預(yù)冷劑冷卻器和預(yù)冷劑分離器依次連接構(gòu)成的預(yù)冷劑預(yù)冷系統(tǒng)；由MRl壓縮機(jī)、 MRl冷卻器、多級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器和液化主低溫?fù)Q熱器依次連接構(gòu)成的混合制冷劑MRl制冷 系統(tǒng)；由MR2壓縮機(jī)、MR2冷卻器、多級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器、液化主低溫?fù)Q熱器、過(guò)冷主低溫?fù)Q熱 器和MR2分離器依次連接構(gòu)成的混合制冷劑MR2制冷系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述多級(jí)預(yù)冷 劑蒸發(fā)器為四級(jí)預(yù)冷劑蒸發(fā)器，包括依次連接的高壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器、中壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器、低 壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器和低低壓預(yù)冷劑蒸發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述液化主低 溫?fù)Q熱器和過(guò)冷主低溫?fù)Q熱器為板翅式換熱器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶預(yù)冷的雙復(fù)合冷劑制冷系統(tǒng)，凈化天然氣在四個(gè)蒸發(fā)器和兩個(gè)換熱器中溫度逐漸降低，直至液化；液化過(guò)程所需的冷量由預(yù)冷劑、混合冷劑MR1、混合冷劑MR2三個(gè)系統(tǒng)提供，系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段豐富，能夠?yàn)樘烊粴庖夯^(guò)程提供相匹配的冷量，從而體現(xiàn)出本專利在操作上的靈活性和對(duì)原料的適應(yīng)性。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是天然氣液化過(guò)程能耗低；大型液化工廠國(guó)產(chǎn)化不再受主換熱器的形式限制；制冷壓縮的大型化，采用本實(shí)用新型可以最大做到千萬(wàn)噸的LNG裝置。
文檔編號(hào)F25J5/00GK202973761SQ20122064761
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者劉家洪, 孫林, 宋德琦, 蒲黎明, 龍?jiān)霰? 陸永康, 陳運(yùn)強(qiáng), 法玉曉, 郭成華, 仲文旭, 陳磊, 許濤, 鐘志良, 琚宜林 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司