[发明专利]一种气体液化循环结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体液化循环结构。

背景技术

天然气的液化属于低温过程，在低温状态下天然气中的杂质容易对液化设备造成腐蚀并堵塞管路，因此在液化之前，必须对天然气进行预处理，脱去其中的水蒸汽、二氧化碳和硫化氢等组分。一般来说，处理后的天然气中，水蒸汽的浓度要小于0.1ppm，二氧化碳的浓度要小于50ppm，硫化氢的含量要小于3.5mg/m³。水和二氧化碳的脱除是天然气前处理中最为重要的环节。传统脱除技术一般采用物理或者化学的吸附方式，并且以多套装置交替循环的方式工作，采取加热方式实现吸附剂再生。一般吸附剂寿命在数年范围，多数进口。因此，前处理装置的投资成本和运行成本都非常高。现有的天然气液化工厂当中前处理系统的成本已经占据整个成本的相当大的比例。

另外一个方面，上述杂质的脱除，也可以以低温冷却的方式实现，传统称为低温冷洗。因此，本发明提供的一种气体液化循环结构，利用部分冷量实现原料气的显热冷却并可同时实现冷洗，降低了气体的前处理要求，只需要对原料气体进行最基本的过滤等处理，无需吸收塔和再生塔等复杂设备，降低了气体液化的投资成本，且整个装置简单紧凑，可以进行整体撬装，便于系统的运输；且不需要额外的再生气源和再生能源，降低了使用成本，应用更加方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体液化循环装置。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的气体液化循环结构，其包括：压缩机单元(CU)、冷却器(AC)、主换热器(HX1)、潜热换热器(HX2)、第一显热换热器(CS1)、LNG(液化天然气)储罐(FL)、主节流制冷元件(V1)、辅助节流制冷元件(V2)、第一制冷控制阀门(V3)、第一原料控制阀门(V5)和第一再生控制阀门(V6)及管路；

所述压缩机单元(CU)出口连接冷却器(AC)入口，冷却器(AC)出口连接主换热器(HX1)高压入口，主换热器(HX1)高压出口通过一个三通管件分别连接主节流制冷元件(V1)入口和辅助节流制冷元件(V2)入口；主节流制冷元件(V1)出口连接潜热换热器(HX2)制冷剂入口，潜热换热器(HX2)制冷剂出口连接主换热器(HX1)低压入口，主换热器(HX1)低压出口连接压缩机单元(CU)入口形成主制冷回路(CL)；

所述辅助节流制冷元件(V2)出口连接第一制冷控制阀门(V3)入口，第一制冷控制阀门(V3)出口连接第一显热换热器(CS1)制冷剂入口，第一显热换热器(CS1)制冷剂出口连接压缩机单元(CU)入口形成第一制冷回路(SL1)；

经过简单过滤预处理的原料气通过管路连接第一显热换热器(CS1)原料气入口，第一显热换热器(CS1)原料气出口通过一个三通管件分别连接第一原料控制阀门(V5)入口和第一再生控制阀门(V6)入口；第一原料控制阀门(V5)出口连接潜热换热器(HX2)原料气入口，潜热换热器(HX2)原料气出口连接LNG储罐(FL)入口以构成第一原料气管路(GL1)，所述第一再生控制阀门(V6)出口为气体燃料出口。

其工作模式是：混合制冷剂由压缩机CU压缩后进入冷却器AC，然后进入主换热器HX1，之后被冷却为高压低温制冷剂，按照比例主要制冷剂经主节流制冷元件V1进入潜热换热器HX2提供冷量后进入主换热器HX1逐步提供冷量，然后自身复温，后进入压缩机；另一路制冷剂进入辅助节流元件V2节流后进入第一显热换热器，冷却原料气并且将原料气内杂质如二氧化碳等凝固吸附在显热换热器内。而对于原料气来讲，首先经过第一显热换热器CS1冷却并且进一步提纯后进入潜热换热器液化，然后进入储罐FL。在系统工作一段时间以后，第一显热换热器CS1中会附着二氧化碳等杂质，此时关闭第一制冷控制阀门V3和第一原料控制阀门V5，打开第一再生阀门V6，第一显热换热器CS1在原料气地吹扫下复温再生。吹扫后的原料气可以作为气体燃料。

本发明提供的气体液化循环结构，还可包括第一气体回路(HL1)；

所述第一气体回路(HL1)由LNG储罐(FL)、第一回流控制阀门(V9)、第一显热换热器(CS1)及管路组成；所述LNG储罐(FL)中的低温气体由管路连接第一回流控制阀门(V9)入口，第一回流控制阀门(V9)出口连接第一显热换热器(CS1)气体回流入口，第一显热换热器(CS1)气体回流出口为回流气体燃料出口。

制冷机工作时，LNG储罐FL中的低温原料气蒸汽进入第一显热换热器CS1，并为第一显热换热器CS1提供冷量；从第一显热换热器CS1的气体回流出口出来的原料气可以作为气体燃料。