一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的方法和系統(tǒng)，通過設置兩級預冷器及調控一級預冷器和二級預冷器的蒸發(fā)壓力實現(xiàn)天然氣和混合冷劑的逐級預冷，其中，一級預冷器的天然氣出口溫度為5～30℃，二級預冷器的天然氣出口溫度為-40～0℃，天然氣最終經(jīng)冷箱冷卻至-162～-140℃得到LNG產品。本發(fā)明的方法增加了預冷和混合冷劑制冷過程的溫度梯度，使能量效率接近傳統(tǒng)階式制冷工藝的同時，又能保證制冷工藝的流程簡潔性。另外，本發(fā)明的方法將天然氣脫水單元置于一級預冷工序后，降低了進入分子篩床層的水含量，減小了分子篩床層吸附和再生負荷。本發(fā)明的方法能耗低，變工況適應能力高，可操作性強。
【專利說明】一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的方法和系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及液化天然氣生產領域，特別涉一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然 氣的方法和系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 天然氣作為一種清潔、優(yōu)質的能源，其需求量正隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)境保護 要求的提高迅速擴大。由于液化天然氣（LNG)在天然氣存儲及運輸中具有的巨大優(yōu)勢，液 化天然氣正逐漸成為天然氣需求的首選。
[0003] 目前，國內外通常采用的天然氣液化工藝大致有三種：級聯(lián)式循環(huán)工藝、混合冷劑 循環(huán)工藝和膨脹機循環(huán)工藝。級聯(lián)式循環(huán)工藝為多個不同溫階的純組分單循環(huán)一級節(jié)流制 冷的方式，雖然能耗低，但流程復雜、投資高。膨脹機循環(huán)工藝流程最為簡單、設備也少且投 資最省，然而該工藝能耗在所有技術中最高，僅能在少部分小型液化裝置和海上浮動液化 裝置中得到應用。以混合冷劑循環(huán)為核心的天然氣液化工藝流程較級聯(lián)式循環(huán)工藝大大簡 化、設備少、投資省，但能耗確則相對增高較大。為此，也有基于混合冷劑制冷工藝改進加 入丙烷預冷，這樣也起到降低能耗的效果，卻同樣相較級聯(lián)式循環(huán)工藝高，結果不能令人滿 意。而且傳統(tǒng)的帶預冷的混合制冷工藝天然氣脫水工序只能在預冷前進行，從而無法利用 預冷的優(yōu)勢將進入脫水工序的天然氣水含量降至最低，分子篩脫水工序負荷高，再生氣消 耗大，同樣影響整個工藝過程的能耗指標。


【發(fā)明內容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的方法在冷箱深冷工序前設置兩級預冷器，將 天然氣和混合冷劑兩級冷卻后再送入冷箱，同時在兩級預冷工序間設置分子篩脫水工序， 從而提供了一種既增加制冷過程的溫度梯度，使能量效率接近傳統(tǒng)階式制冷工藝，又降低 進入分子篩脫水工序的天然氣水含量，同時又保證制冷循環(huán)工藝的流程簡潔性的兩級預冷 式混合冷劑制冷液化天然氣的方法。
[0005] 本發(fā)明的兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的方法，具體包括以下步驟：
[0006] 1)將預冷劑儲罐18中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第一減壓閥V3減壓得到溫度為0?28°C 的預冷劑II，將其通入一級預冷器1的殼程Q在恒溫條件下蒸發(fā)以提供冷量，同時得到預冷 劑蒸汽I ;
[0007] 2)預冷劑儲罐18中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第二減壓閥V4減壓得到溫度為0?28°C 的預冷劑III，將預冷劑III通入預冷經(jīng)濟器19中進行氣液分離，得到的氣相的預冷劑IV 和液相的預冷劑V ;
[0008] 3)預冷劑V經(jīng)第三減壓閥V5減壓得到溫度為-42?-2°C的預冷劑VI，將預冷劑 VI通入二級預冷器5的殼程Q在恒溫條件下蒸發(fā)以提供冷量，同時得到預冷劑蒸汽VII ;
[0009] 4)將預冷劑蒸汽VII送入預冷壓縮機16 -段壓縮后，使其與步驟1)得到的預冷 劑蒸汽I和步驟2)得到的預冷劑IV混合一同進入預冷壓縮機16的二段繼續(xù)壓縮，得到 預冷劑VIII，將其在預冷冷凝器17中冷凝成液相后通入預冷劑儲罐18中進入下一預冷循 環(huán)；
[0010] 5)將脫酸性氣后的天然氣I通入一級預冷器1的第一管程0預冷至5?30°C得 到天然氣II，將加壓后的混合冷劑I通入一級預冷器1的第二管程P預冷至5?30°C，得 到混合冷劑II ;
[0011] 6)將天然氣II通入水分離器2中除去液態(tài)水，氣相依次通過分子篩干燥器3和脫 汞床4進行深度脫水和脫汞，得到天然氣III ;
[0012] 7)將天然氣III通入二級預冷器5的第一管程R預冷至-40?0°C得到天然氣 IV，將混合冷劑II通入二級預冷器5的第二管程S預冷至-40?0°C，得到混合冷劑III ;
[0013] 8)將混合冷劑III通入混合冷劑分離罐20進行氣液分離，在混合冷劑分離罐20 的底部得到液相的混合冷劑IV，頂部得到氣相的混合冷劑V ;
[0014] 9)將混合冷劑IV通入冷箱6的第一流道A中預冷至-110?-45°C，之后經(jīng)第一 節(jié)流閥VI節(jié)流得到混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入第二分離罐10進行氣液分離，分離出 的氣液兩相物流經(jīng)第二混合器9均勻混合后通入冷箱6的第四流道D ;
[0015] 10)將混合冷劑V通入冷箱6的第二流道B中預冷至-162?-135°C，之后經(jīng) 第一節(jié)流閥VI節(jié)流得到混合冷劑VII，將混合冷劑VII通入第一分離罐11進行氣液分 離，分離出的氣液兩相物流經(jīng)第一混合器8均勻混合后通入冷箱6的第三流道C，復熱 至-120?-45°C后通入冷箱6的第四流道D與步驟9 一起繼續(xù)復熱至-42?-2°C引出冷 箱得到混合冷劑VIII ;
[0016] 11)將混合冷劑VIII通入混合冷劑壓縮機12經(jīng)一段壓縮、冷卻、分離、二段壓縮和 在冷卻后得到混合冷劑I進入下一制冷循環(huán)；
[0017] 12)將步驟7得到天然氣IV通入冷箱6的第五流道E冷卻至-45?-65°C得到混 合冷劑V，將混合冷劑V通入重烴分離罐7進行氣液分離，在重烴分離罐7的底部得到液相 的重烴I，頂部得到氣相的混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入冷箱6的第六流道F繼續(xù)深冷 至-140?-162°C得到LNG產品。
[0018] 上述的技術方案中，步驟10)中得到混合冷劑VIII的壓力為120?550kPa。
[0019] 上述的技術方案中，步驟11)中得到混合冷劑I的壓力為2200?4200kPa。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)，包括：一級預 冷器1、二級預冷器5、預冷壓縮機16、混合冷劑壓縮機12、水分離器2、分子篩干燥器3、脫 汞床4、冷箱6、重烴分離罐7、第一分離罐11、第二分離罐10、第一混合器8、第二混合器9、 第一冷卻器13、第一緩沖罐14、第二冷卻器15、混合冷劑分離罐20、預冷冷凝器17、預冷劑 儲罐18、預冷經(jīng)濟器19、第一節(jié)流閥VI、第二節(jié)流閥V2、第一減壓閥V3、第二減壓閥V4以 及第三減壓閥V5,其中，天然氣管線依次連接一級預冷器1的第一管程0、水分離器2、分子 篩干燥器3、脫汞床4、二級分離器5的第一管程R、冷量6的第五流道E、重烴分離罐7和冷 量6的第六流道F，最終連接LNG管道；來自冷箱6的第四流道D的混合冷劑管線依次連接 混合冷劑壓縮機12的一段、第一冷卻器13、第一緩沖罐14、混合冷劑壓縮機12的二段、第 二冷卻器15、一級預冷器1的第二管程P、二級預冷器5的第二管程S以及混合冷劑分離罐 20的入口，混合冷劑分離罐20的底部液相出口依次連接冷箱6的第一流道A、第一節(jié)流閥 VI、第二分離器10、第二混合器9以及冷箱6的第四流道D，混合冷劑分離罐20的頂部氣相 出口依次連接冷箱6的第二流道B、第二節(jié)流閥V2、第一分離器11、第一混合器8、冷箱6的 第三流道C以及第四流道D ;來自二級預冷器5殼程T的管線依次連接預冷壓縮機16的一 段、預冷壓縮機16的二段、預冷冷凝器17和預冷劑儲罐18,預冷劑儲罐18的底部液相管線 一路經(jīng)第二減壓閥V4與預冷經(jīng)濟器19的入口連接，預冷經(jīng)濟器19的底部液相管線經(jīng)第三 減壓閥V5與二級預冷器5的殼程T連接，預冷劑儲罐18的底部液相管線另一路經(jīng)第一減 壓閥V3與一級預冷器1的殼程Q連接。
[0021] 上述的兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)中，預冷經(jīng)濟器19的頂部氣 相管線和一級預冷器1的殼程Q出口氣相管線均與預冷壓縮機16的二段入口管線相連接。
[0022] 上述的兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)中，一級預冷器1和二級預冷 器5為管殼式雙管程換熱器、板殼式雙管程換熱器或板式換熱器。
[0023] 上述的兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)中，預冷預縮機16和混合冷 劑壓縮機12為螺桿式、往復式或者離心式壓縮機。
[0024] 本發(fā)明的技術方案通過在冷箱深冷工序前設置兩級預冷器，將天然氣和混合冷劑 兩級冷卻后再送入冷箱，從而增加了制冷過程的溫度梯度，使能量效率接近傳統(tǒng)階式制冷 工藝；同時該方案在兩級預冷工序間設置分子篩脫水工序，又降低進入分子篩脫水工序的 天然氣水含量，保證了制冷循環(huán)工藝的流程簡潔性，能量效率高，工藝簡便，投資省，可操作 性強。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極作用在于：
[0026] 1)采用的兩級預冷式混合冷制制冷的形式，將天然氣逐級冷卻，保證流程簡潔性 的同時增加了制冷過程的溫度梯度，提高了工藝的能量效率，降低了能耗，從而產生明顯的 經(jīng)濟效益。
[0027] 2)采用的兩級預冷工序間設置脫水工序的形式，減少了進入脫水工序的天然氣水 含量，減輕了分子篩脫水工序負荷，降低了再生頻率以及再生氣消耗，進一步優(yōu)化了整個工 藝過程的能耗指標。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
[0029] 圖中代號含義如下：
[0030] 1. 一級預冷器；2.水分離器；3.分子篩干燥器；4.脫汞床；5.二級預冷器；6.冷 箱；7.重烴分離罐；8.第一混合器；9.第二混合器；10.第二分離罐；11.第一分離罐； 12.混合冷劑壓縮機；13.第一冷卻器；14.第一緩沖罐；15.第二冷卻器；16.預冷壓縮機； 17.預冷冷凝器；18.預冷劑儲罐；19.預冷經(jīng)濟器；20.混合冷劑分離罐；VI.第一節(jié)流閥； V2.第二節(jié)流閥；V3.第一減壓閥；V4.第二減壓閥；V5.第三減壓閥。

【具體實施方式】
[0031] 以下結合實施例和附圖對本發(fā)明做詳細地說明
[0032] 實施例1
[0033] 本實施例的具體工藝流程請參見圖1。
[0034] 一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)，包括：一級預冷器1、二級預冷 器5、預冷壓縮機16、混合冷劑壓縮機12、水分離器2、分子篩干燥器3、脫汞床4、冷箱6、重 經(jīng)分離罐7、第一分離罐11、第二分離罐10、第一混合器8、第二混合器9、第一冷卻器13、第 一緩沖罐14、第二冷卻器15、混合冷劑分離罐20、預冷冷凝器17、預冷劑儲罐18、預冷經(jīng)濟 器19、第一節(jié)流閥VI、第二節(jié)流閥V2、第一減壓閥V3、第二減壓閥V4以及第三減壓閥V5。 其中，天然氣管線依次連接一級預冷器1的第一管程〇、水分離器2、分子篩干燥器3、脫汞床 4、二級分離器5的第一管程R、冷量6的第五流道E、重烴分離罐7和冷量6的第六流道F， 最終連接LNG管道；來自冷箱6的第四流道D的混合冷劑管線依次連接混合冷劑壓縮機12 的一段、第一冷卻器13、第一緩沖罐14、混合冷劑壓縮機12的二段、第二冷卻器15、一級預 冷器1的第二管程P、二級預冷器5的第二管程S以及混合冷劑分離罐20的入口，混合冷劑 分離罐20的底部液相出口依次連接冷箱6的第一流道A、第一節(jié)流閥VI、第二分離器10、 第二混合器9以及冷箱6的第四流道D，混合冷劑分離罐20的頂部氣相出口依次連接冷箱 6的第二流道B、第二節(jié)流閥V2、第一分離器11、第一混合器8、冷箱6的第三流道C以及第 四流道D ;來自二級預冷器5殼程T的管線依次連接預冷壓縮機16的一段、預冷壓縮機16 的二段、預冷冷凝器17和預冷劑儲罐18,預冷劑儲罐18的底部液相管線一路經(jīng)第二減壓 閥V4與預冷經(jīng)濟器19的入口連接，預冷經(jīng)濟器19的底部液相管線經(jīng)第三減壓閥V5與二 級預冷器5的殼程T連接，預冷經(jīng)濟器19的頂部氣相管線和一級預冷器1的殼程Q出口氣 相管線均與預冷壓縮機16的二段入口管線相連接；預冷劑儲罐18的底部液相管線另一路 經(jīng)第一減壓閥V3與一級預冷器1的殼程Q連接。上述的一級預冷器1和二級預冷器5均 為管殼式雙管程換熱器，預冷預縮機16和混合冷劑壓縮機12均為螺桿式壓縮機。
[0035] 選用丙烷作為預冷劑，將預冷劑儲罐18中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第一減壓閥V3減壓 至475kPa得到溫度為0°C的預冷劑II，將其通入一級預冷器1的殼程Q在恒溫條件下蒸 發(fā)以提供冷量，之后將產生的預冷劑蒸汽I送入預冷壓縮機16的二段入口；預冷劑儲罐18 中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第二減壓閥V4減壓至475kPa得到溫度為0°C的預冷劑III，將預冷劑 III通入預冷經(jīng)濟器19中進行氣液分離，得到的氣相的預冷劑IV和液相的預冷劑V ;預冷 劑V經(jīng)第三減壓閥V5減壓至102kPa得到溫度為-42°C的預冷劑VI，將預冷劑VI通入二級 預冷器5的殼程Q在恒溫條件下蒸發(fā)以提供冷量，同時得到預冷劑蒸汽VII ;將預冷劑蒸汽 VII送入預冷壓縮機16 -段壓縮至475kPa后，使其與預冷劑蒸汽I和預冷劑IV混合一同 進入預冷壓縮機16的二段繼續(xù)壓縮至1600kPa，得到預冷劑VIII，將其在預冷冷凝器17中 冷卻至45°C冷凝成液相后通入預冷劑儲罐18中進入下一預冷循環(huán)。
[0036] 混合冷劑由氮氣、甲烷、乙烯和丙烷組成，將壓力為2200kPa、溫度為45°C的混合 冷劑I通入一級預冷器1的第二管程P預冷至5°C，得到混合冷劑II。將混合冷劑II通入 二級預冷器5的第二管程S預冷至-40°C，得到混合冷劑III。將混合冷劑III通入混合冷 劑分離罐20進行氣液分離，在混合冷劑分離罐20的底部得到液相的混合冷劑IV，頂部得到 氣相的混合冷劑V。將混合冷劑IV通入冷箱6的第一流道A中預冷至-110°C，之后經(jīng)第一 節(jié)流閥VI節(jié)流得到混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入第二分離罐10進行氣液分離，分離出 的氣液兩相物流經(jīng)第二混合器9均勻混合后通入冷箱6的第四流道D ;將混合冷劑V通入 冷箱6的第二流道B中預冷至-135°C，之后經(jīng)第一節(jié)流閥VI節(jié)流得到混合冷劑VII，將混 合冷劑VII通入第一分離罐11進行氣液分離，分離出的氣液兩相物流經(jīng)第一混合器8均勻 混合后通入冷箱6的第三流道C，復熱至-120°C后通入冷箱6的第四流道D與步驟9 一起 繼續(xù)復熱至-42°C引出冷箱得到混合冷劑VIII，其壓力為120kPa ;將混合冷劑VIII通入混 合冷劑壓縮機12經(jīng)一段壓縮、冷卻、分離、二段壓縮和冷卻后得到壓力為2200kPa、溫度為 45°C的混合冷劑I進入下一制冷循環(huán)；
[0037] 將脫酸性氣后壓力為4500kPa、溫度為45°C的天然氣I通入一級預冷器1的第一 管程0預冷至5°C得到天然氣II，將天然氣II通入水分離器2中除去液態(tài)水，氣相依次通 過分子篩干燥器3和脫汞床4進行深度脫水和脫汞，得到天然氣III。將天然氣III通入 二級預冷器5的第一管程R預冷至-40°C得到天然氣IV，將天然氣IV通入冷箱6的第五流 道E冷卻至-65°C得到混合冷劑V。將混合冷劑V通入重烴分離罐7進行氣液分離，在重烴 分離罐7的底部得到液相的重烴I，頂部得到氣相的混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入冷箱 6的第六流道F繼續(xù)深冷至-140°C得到LNG產品。
[0038] 實施例2
[0039] 本實施例的具體工藝流程請參見圖1。
[0040] 如圖所示裝置，一級預冷器1和二級預冷器5均為板殼式雙管程換熱器，預冷預縮 機16為螺桿式壓縮機、混合冷劑壓縮機12為離心式壓縮機。
[0041] 選用液氨作為預冷劑，將預冷劑儲罐18中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第一減壓閥V3減壓 至610kPa得到溫度為10°C的預冷劑II，將其通入一級預冷器1的殼程Q在恒溫條件下蒸 發(fā)以提供冷量，之后將產生的預冷劑蒸汽I送入預冷壓縮機16的二段入口；預冷劑儲罐18 中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第二減壓閥V4減壓至610kPa得到溫度為10°C的預冷劑III，將預冷 齊IJ III通入預冷經(jīng)濟器19中進行氣液分離，得到的氣相的預冷劑IV和液相的預冷劑V ;預 冷劑V經(jīng)第三減壓閥V5減壓至130kPa得到溫度為-28°C的預冷劑VI，將預冷劑VI通入二 級預冷器5的殼程Q在恒溫條件下蒸發(fā)以提供冷量，同時得到預冷劑蒸汽VII ;將預冷劑蒸 汽VII送入預冷壓縮機16 -段壓縮至610kPa后，使其與預冷劑蒸汽I和預冷劑IV混合一 同進入預冷壓縮機16的二段繼續(xù)壓縮至ISOOkPa，得到預冷劑VIII，將其在預冷冷凝器17 中冷卻至45°C冷凝成液相后通入預冷劑儲罐18中進入下一預冷循環(huán)。
[0042] 混合冷劑由氮氣、甲烷、乙烯、丙烷和丁烷組成，將壓力為4200kPa、溫度為40°C的 混合冷劑I通入一級預冷器1的第二管程P預冷至15°c，得到混合冷劑II。將混合冷劑II 通入二級預冷器5的第二管程S預冷至-23°C，得到混合冷劑III。將混合冷劑III通入混 合冷劑分離罐20進行氣液分離，在混合冷劑分離罐20的底部得到液相的混合冷劑IV，頂 部得到氣相的混合冷劑V。將混合冷劑IV通入冷箱6的第一流道A中預冷至-80°C，之后 經(jīng)第一節(jié)流閥VI節(jié)流得到混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入第二分離罐10進行氣液分離， 分離出的氣液兩相物流經(jīng)第二混合器9均勻混合后通入冷箱6的第四流道D ;將混合冷劑V 通入冷箱6的第二流道B中預冷至-162°C，之后經(jīng)第一節(jié)流閥VI節(jié)流得到混合冷劑VII， 將混合冷劑VII通入第一分離罐11進行氣液分離，分離出的氣液兩相物流經(jīng)第一混合器8 均勻混合后通入冷箱6的第三流道C，復熱至-90°C后通入冷箱6的第四流道D與步驟9 一 起繼續(xù)復熱至-25°C引出冷箱得到混合冷劑VIII，其壓力為350kPa ;將混合冷劑VIII通入 混合冷劑壓縮機12經(jīng)一段壓縮、冷卻、分離、二段壓縮和冷卻后得到壓力為4200kPa、溫度 為40°C的混合冷劑I進入下一制冷循環(huán)；
[0043] 將脫酸性氣后壓力為5500kPa、溫度為40°C的天然氣I通入一級預冷器1的第一 管程0預冷至15°c得到天然氣II，將天然氣II通入水分離器2中除去液態(tài)水，氣相依次通 過分子篩干燥器3和脫汞床4進行深度脫水和脫汞，得到天然氣III。將天然氣III通入 二級預冷器5的第一管程R預冷至-23°C得到天然氣IV，將天然氣IV通入冷箱6的第五流 道E冷卻至-45°C得到混合冷劑V。將混合冷劑V通入重烴分離罐7進行氣液分離，在重烴 分離罐7的底部得到液相的重烴I，頂部得到氣相的混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入冷箱 6的第六流道F繼續(xù)深冷至-162°C得到LNG產品。
[0044] 實施例3
[0045] 本實施例的具體工藝流程請參見圖1。
[0046] 如圖所示裝置，一級預冷器1為板式換熱器、二級預冷器5為管殼式換熱器，預冷 預縮機16為往復式壓縮機、混合冷劑壓縮機12為離心式壓縮機。
[0047] 選用R410A作為預冷劑，將預冷劑儲罐18中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第一減壓閥V3減 壓至1135kPa得到溫度為28°C的預冷劑II，將其通入一級預冷器1的殼程Q在恒溫條件下 蒸發(fā)以提供冷量，之后將產生的預冷劑蒸汽I送入預冷壓縮機16的二段入口；預冷劑儲罐 18中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第二減壓閥V4減壓至1135kPa得到溫度為28°C的預冷劑III，將預 冷劑III通入預冷經(jīng)濟器19中進行氣液分離，得到的氣相的預冷劑IV和液相的預冷劑V ; 預冷劑V經(jīng)第三減壓閥V5減壓至468kPa得到溫度為-2°C的預冷劑VI，將預冷劑VI通入 二級預冷器5的殼程Q在恒溫條件下蒸發(fā)以提供冷量，同時得到預冷劑蒸汽VII ;將預冷劑 蒸汽VII送入預冷壓縮機16 -段壓縮至1135kPa后，使其與預冷劑蒸汽I和預冷劑IV混 合一同進入預冷壓縮機16的二段繼續(xù)壓縮至1550kPa，得到預冷劑VIII，將其在預冷冷凝 器17中冷卻至40°C冷凝成液相后通入預冷劑儲罐18中進入下一預冷循環(huán)。
[0048] 混合冷劑由氮氣、甲烷、乙烯和丙烷組成，將壓力為3700kPa、溫度為40°C的混合 冷劑I通入一級預冷器1的第二管程P預冷至30°C，得到混合冷劑II。將混合冷劑II通 入二級預冷器5的第二管程S預冷至0°C，得到混合冷劑III。將混合冷劑III通入混合冷 劑分離罐20進行氣液分離，在混合冷劑分離罐20的底部得到液相的混合冷劑IV，頂部得到 氣相的混合冷劑V。將混合冷劑IV通入冷箱6的第一流道A中預冷至-45°C，之后經(jīng)第一 節(jié)流閥VI節(jié)流得到混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入第二分離罐10進行氣液分離，分離出 的氣液兩相物流經(jīng)第二混合器9均勻混合后通入冷箱6的第四流道D ;將混合冷劑V通入冷 箱6的第二流道B中預冷至-145°C，之后經(jīng)第一節(jié)流閥VI節(jié)流得到混合冷劑VII，將混合 冷劑VII通入第一分離罐11進行氣液分離，分離出的氣液兩相物流經(jīng)第一混合器8均勻混 合后通入冷箱6的第三流道C，復熱至-45°C后通入冷箱6的第四流道D與步驟9 一起繼續(xù) 復熱至-2°C引出冷箱得到混合冷劑VIII，其壓力為550kPa ;將混合冷劑VIII通入混合冷 劑壓縮機12經(jīng)一段壓縮、冷卻、分離、二段壓縮和冷卻后得到壓力為3700kPa、溫度為40°C 的混合冷劑I進入下一制冷循環(huán)；
[0049] 將脫酸性氣后壓力為4500kPa、溫度為45°C的天然氣I通入一級預冷器1的第一 管程0預冷至30°C得到天然氣II，將天然氣II通入水分離器2中除去液態(tài)水，氣相依次通 過分子篩干燥器3和脫汞床4進行深度脫水和脫汞，得到天然氣III。將天然氣III通入二 級預冷器5的第一管程R預冷至0°C得到天然氣IV，將天然氣IV通入冷箱6的第五流道E 冷卻至-55°C得到混合冷劑V。將混合冷劑V通入重烴分離罐7進行氣液分離，在重烴分離 罐7的底部得到液相的重烴I，頂部得到氣相的混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入冷箱6的 第六流道F繼續(xù)深冷至-146°C得到LNG產品。
【權利要求】
1. 一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的方法，其特征在于，該方法包括以下步 驟： 1) 將預冷劑儲罐（18)中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第一減壓閥（V3)減壓得到溫度為0?28°C 的預冷劑II，將其通入一級預冷器（1)的殼程（Q)在恒溫條件下蒸發(fā)以提供冷量，同時得到 預冷劑蒸汽I ; 2) 預冷劑儲罐（18)中的液態(tài)預冷劑I經(jīng)第二減壓閥（V4)減壓得到溫度為0?28°C 的預冷劑III，將預冷劑III通入預冷經(jīng)濟器（19)中進行氣液分離，得到的氣相的預冷劑 IV和液相的預冷劑V ; 3) 預冷劑V經(jīng)第三減壓閥（V5)減壓得到溫度為-42?-2°C的預冷劑VI，將預冷劑VI 通入二級預冷器（5)的殼程（Q)在恒溫條件下蒸發(fā)以提供冷量，同時得到預冷劑蒸汽VII ; 4) 將預冷劑蒸汽VII送入預冷壓縮機（16) -段壓縮后，使其與步驟1)得到的預冷劑 蒸汽I和步驟2)得到的預冷劑IV混合一同進入預冷壓縮機（16)的二段繼續(xù)壓縮，得到預 冷劑VIII，將其在預冷冷凝器（17)中冷凝成液相后通入預冷劑儲罐（18)中進入下一預冷 循環(huán)； 5) 將脫酸性氣后的天然氣I通入一級預冷器（1)的第一管程（0)預冷至5?30°C得 到天然氣II，將加壓后的混合冷劑I通入一級預冷器（1)的第二管程（P)預冷至5?30°C， 得到混合冷劑II ; 6) 將天然氣II通入水分離器（2)中除去液態(tài)水，氣相依次通過分子篩干燥器（3)和脫 汞床（4)進行深度脫水和脫汞，得到天然氣III ; 7) 將天然氣III通入二級預冷器（5)的第一管程（R)預冷至-40?0°C得到天然氣 IV，將混合冷劑II通入二級預冷器（5)的第二管程（S)預冷至-40?0°C，得到混合冷劑 III ; 8) 將混合冷劑III通入混合冷劑分離罐（20)進行氣液分離，在混合冷劑分離罐（20) 的底部得到液相的混合冷劑IV，頂部得到氣相的混合冷劑V ; 9) 將混合冷劑IV通入冷箱（6)的第一流道（A)中預冷至-110?-45°C，之后經(jīng)第一 節(jié)流閥（VI)節(jié)流得到混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入第二分離罐（10)進行氣液分離，分 離出的氣液兩相物流經(jīng)第二混合器（9)均勻混合后通入冷箱（6)的第四流道（D); 10) 將混合冷劑V通入冷箱（6)的第二流道（B)中預冷至-162?-135°C，之后經(jīng)第一 節(jié)流閥（VI)節(jié)流得到混合冷劑VII，將混合冷劑VII通入第一分離罐（11)進行氣液分離， 分離出的氣液兩相物流經(jīng)第一混合器（8)均勻混合后通入冷箱（6)的第三流道（C)，復熱 至-120?-45°C后通入冷箱（6)的第四流道（D)與步驟9) 一起繼續(xù)復熱至-42?-2°C引 出冷箱得到混合冷劑VIII ; 11) 將混合冷劑VIII通入混合冷劑壓縮機（12)經(jīng)一段壓縮、冷卻、分離、二段壓縮和在 冷卻后得到混合冷劑I進入下一制冷循環(huán)； 12) 將步驟7)得到天然氣IV通入冷箱￠)的第五流道（E)冷卻至-45?-65°C得到 混合冷劑V，將混合冷劑V通入重烴分離罐（7)進行氣液分離，在重烴分離罐（7)的底部得 到液相的重烴I，頂部得到氣相的混合冷劑VI，將混合冷劑VI通入冷箱（6)的第六流道（F) 繼續(xù)深冷至-140?_162°C得到LNG產品。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟10)中得到混合冷劑VIII的壓力為 120 ?550kPa。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟11)中得到混合冷劑I的壓力為 2200 ?4200kPa。
4. 一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：一級 預冷器（1)、二級預冷器（5)、預冷壓縮機（16)、混合冷劑壓縮機（12)、水分離器（2)、分子篩 干燥器（3)、脫汞床（4)、冷箱（6)、重烴分離罐（7)、第一分離罐（11)、第二分離罐（10)、第 一混合器（8)、第二混合器（9)、第一冷卻器（13)、第一緩沖罐（14)、第二冷卻器（15)、混合 冷劑分離罐（20)、預冷冷凝器（17)、預冷劑儲罐（18)、預冷經(jīng)濟器（19)、第一節(jié)流閥（VI)、 第二節(jié)流閥（V2)、第一減壓閥（V3)、第二減壓閥（V4)以及第三減壓閥（V5)，其中，天然氣管 線依次連接一級預冷器（1)的第一管程（〇)、水分離器（2)、分子篩干燥器（3)、脫汞床（4)、 二級分離器（5)的第一管程（R)、冷量（6)的第五流道（E)、重烴分離罐（7)和冷量（6)的 第六流道（F)，最終連接LNG管道；來自冷箱（6)的第四流道（D)的混合冷劑管線依次連接 混合冷劑壓縮機（12)的一段、第一冷卻器（13)、第一緩沖罐（14)、混合冷劑壓縮機（12)的 二段、第二冷卻器（15)、一級預冷器（1)的第二管程（P)、二級預冷器（5)的第二管程（S) 以及混合冷劑分離罐（20)的入口，混合冷劑分離罐（20)的底部液相出口依次連接冷箱（6) 的第一流道（A)、第一節(jié)流閥（VI)、第二分離器（10)、第二混合器（9)以及冷箱（6)的第四 流道（D)，混合冷劑分離罐（20)的頂部氣相出口依次連接冷箱（6)的第二流道（B)、第二節(jié) 流閥（V2)、第一分離器（11)、第一混合器（8)、冷箱（6)的第三流道（C)以及第四流道（D); 來自二級預冷器（5)殼程（T)的管線依次連接預冷壓縮機（16)的一段、預冷壓縮機（16) 的二段、預冷冷凝器（17)和預冷劑儲罐（18)，預冷劑儲罐（18)的底部液相管線一路經(jīng)第二 減壓閥（V4)與預冷經(jīng)濟器（19)的入口連接，預冷經(jīng)濟器（19)的底部液相管線經(jīng)第三減壓 閥（V5)與二級預冷器（5)的殼程（T)連接，預冷劑儲罐（18)的底部液相管線另一路經(jīng)第 一減壓閥（V3)與一級預冷器（1)的殼程（Q)連接。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在 于，預冷經(jīng)濟器（19)的頂部氣相管線和一級預冷器（1)的殼程（Q)出口氣相管線均與預冷 壓縮機（16)的二段入口管線相連接。
6. 根據(jù)權利要求4所述的一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在 于，一級預冷器（1)和二級預冷器（5)為管殼式雙管程換熱器、板殼式雙管程換熱器或板式 換熱器。
7. 根據(jù)權利要求4所述的一種兩級預冷式混合冷劑制冷液化天然氣的系統(tǒng)，其特征在 于，預冷預縮機（16)和混合冷劑壓縮機（12)為螺桿式、往復式或者離心式壓縮機。
【文檔編號】F25J3/08GK104089462SQ201410339084
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】張會軍, 王道廣, 王英軍 申請人:北京安珂羅工程技術有限公司