[发明专利]天然气液化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体或气体混合物的液化系统，尤其涉及天然气的液化系统。

背景技术

为了满足包括对高效和更大容量的需求在内的多种需求，从20世纪70年代开始开发了对天然气进行液化来生产液化天然气(LNG)的热力学过程。为了满足这样的需求，即为了提高液化工艺的效率和容量，直到现在仍在进行使用不同的制冷剂或者不同的循环来液化天然气的各种尝试，然而，能够实际使用的液化工艺的数量非常少。

丙烷预冷式混合制冷工艺(Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant Process或C3/MR Process)是可正常运行的使用最广泛的液化工艺之一。对于C3/MR工艺，进料气体通过多阶段(multi-stage)的丙烷(C3)焦耳汤姆逊(Joule-Thomson，JT)循环预冷(pre-cooled)至大约238K。被预冷的进料气体在热交换器中通过与混合制冷剂(mixed refrigerant，MR)的热交换，液化(liquefied)并过冷(sub-cooled)至123K。这样的C3/MR工艺由于使用采用了单一制冷剂的制冷循环和采用了混合制冷剂的制冷循环，因此具有液化工艺复杂和液化系统的操作困难的缺点。

正常运行的另一个成功的液化工艺是康菲石油公司(Conoco Phillips)的基于级联过程(Casacade Process)的液化工艺。康菲石油公司的液化工艺由使用作为纯制冷剂(pure-component refrigerant)的甲烷(C1)、乙烷(C2)以及丙烷(C3)的三个焦耳汤姆逊循环组成。由于这样的液化工艺不使用混合制冷剂，因此具有液化工艺的运行安全、简单及可靠的优点。然而，三个循环各自都需要单独的压缩机、热交换机等，因此具有液化系统的尺寸变大的缺点。

正常运行的另一个液化工艺是单一混合制冷工艺(Single Mixed Refrigerant Process或SMR Process)。SMR工艺中，进料气体在热交换区域通过与混合制冷剂的热交换来液化。为此，在SMR工艺中使用采用了混合制冷剂的单一闭环制冷循环。在这样的制冷循环中，将混合制冷剂压缩并预冷后，通过在热交换区域的热交换来凝缩混合制冷剂，然后使其膨胀。膨胀的制冷剂重新流入到热交换区域，凝缩已预冷的混合制冷剂并液化该进料气体。这样的SMR工艺结构简单，因此，虽然具有系统紧凑的优点，但是存在效率不高的缺点。

现有技术文献

专利文献

US 4901533 A1(1990年2月20日)

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种通过天然气与液化天然气相混合的热交换来提高天然气液化工艺的效率的天然气液化系统。

(二)技术方案

本发明的天然气液化系统，包括：天然气储存部，其储存低压高温的天然气；液化天然气储存部；主体，其将从外部供给的作为混合制冷剂的高压低温的液化天然气与从所述天然气储存部移送的低压高温的天然气相混合并进行热交换，从而使其全部转变成中压中温的液化天然气；抽吸部，其将通过所述主体的中压中温的液化天然气压缩抽吸成高压中温的液化天然气；过冷部，其将通过所述抽吸部的高压中温的液化天然气过冷成高压低温的液化天然气；以及第一分配移送部，其将通过所述过冷部的高压低温的液化天然气分配移送至所述液化天然气储存部和所述主体，以便将通过所述过冷部的高压低温的液化天然气中的一部分储存到所述液化天然气储存部，剩余的作为混合制冷剂供给至所述主体。

并且，所述主体，可包括：第一充填部，其形成在所述主体的内部，充填从所述第一分配移送部移送的高压低温的液化天然气；第二充填部，其形成在所述第一充填部的外侧，充填从所述天然气储存部移送的低压高温的天然气；以及喷嘴，其设置在所述第一充填部，将充填在所述第一充填部的高压低温的液化天然气喷射到所述第二充填部。

并且，所述第二充填部，可通过在其内部隔开一定距离而形成的多个导向壁来形成多个热交换区域。

并且，所述导向壁，在所述第二充填部的内部可形成“Z”字形状。

并且，所述第二充填部，可通过在其内部隔开一定距离而形成的多个弯壁来形成流路。

并且，所述第二充填部，可通过在所述第二充填部的内部隔开一定距离而形成的多个弯壁来形成“Z”字形状的流路。

并且，所述第二充填部，可通过在其内部隔开一定距离而形成的多个分离壁来形成多个区划区域，且在所述分离壁上形成至少一个以上的贯穿孔，从而形成流路。