[发明专利]多组分制冷剂循环制冷液化天然气的系统及方法

说明书

技术领域

本申请属于天然气液化技术领域，具体涉及一种多组分制冷剂循环制冷液化天然气的系统及方法。

背景技术

天然气或煤层气、页岩气的主要成分是甲烷，常压情况下的甲烷在温度低于-161.5℃时成为液态甲烷(可称为液化天然气，Liquefied Natural Gas，即LNG)，在常温下无法通过增压进行液化，需采用天然气液化工艺。液化天然气的体积只为原气体状态的1/625，密度为标准状态下甲烷的600余倍、水的42.5％，体积能量密度为汽油的75％。因其清洁的燃烧质量、使用方便和便于输送及储存，液化天然气现成为优质的工业和民用燃料。

天然气液化制冷流程包括单组分和多组分混合制冷剂循环制冷，目前常用的为五种组分制冷剂循环制冷液化天然气。申请号为201220052707.3的中国专利文献公开了一种双级多组分混合冷剂制冷天然气液化系统，该系统包括预冷段制冷系统和液化及过冷段制冷系统；所述预冷段制冷系统包括依次连接的预冷压缩机、预冷压缩机出口冷却器和预冷压缩机出口分离器，所述预冷压缩机出口分离器的液相和气相均接入预冷段换热器，且出预冷段换热器后进入预冷压缩机进行循环；所述液化及过冷段制冷系统包括依次连接的高压混合冷剂分离罐、液化及过冷段换热器、高压混合冷剂压缩机和高压混合冷剂压缩机出口冷却器，所述高压混合冷剂分离罐的液相和气相均接入液化及过冷段换热器，且出液化及过冷段换热器后进入高压混合冷剂压缩机进行循环。

上述天然气液化系统分段制冷效率高，有利于关键设备的国产化和液化装置的大型化，但是，上述系统占地面积大，操作和维护的要求较高，费用较高。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种多组分制冷剂循环制冷液化天然气的系统及方法，本申请提供的液化天然气的系统及方法节省占地面积，性能稳定，操作和维护方便，能降低运行成本和投资，利于应用。

本申请提供一种多组分制冷剂循环制冷液化天然气的系统，包括：

通过管道依次连接的喷油螺杆压缩机、润滑油分离装置、润滑油过滤装置、制冷剂冷却装置、制冷剂分离装置和换热装置；

所述喷油螺杆压缩机用于对多组分制冷剂增压，所述润滑油分离装置和润滑油过滤装置用于对增压后含油的多组分制冷剂除油，所述制冷剂冷却装置用于冷却除油后的多组分制冷剂，所述制冷剂分离装置用于将冷却后的多组分制冷剂分离出气相制冷剂和液相制冷剂；

所述换热装置设有天然气进口、天然气出口、制冷剂气相通道和制冷剂液相通道；所述制冷剂气相通道的进口与制冷剂分离装置的气相出口相连通，所述制冷剂气相通道的出口与喷油螺杆压缩机的进口相连通，所述制冷剂气相通道上设有J-T阀；所述制冷剂液相通道的进口与制冷剂分离装置的液相出口相连通，所述制冷剂液相通道的出口位于换热装置的中部、且与气相通道相通，所述制冷剂液相通道上设有J-T阀；所述换热装置用于将混合的液态多组分制冷剂与原料天然气换热、且使原料天然气液化。

优选的，所述换热装置为冷箱。

优选的，所述换热装置的天然气出口端设有J-T阀。

优选的，所述系统还包括重烃分离装置，所述重烃分离装置的进口和出口均与换热装置的中部相连通，用于分离除去原料天然气中的重烃。

本申请还提供一种多组分制冷剂循环制冷液化天然气的方法，包括以下步骤：

a)将多组分制冷剂经过喷油螺杆压缩机进行增压，得到增压后含油的多组分制冷剂；

b)将所述增压后含油的多组分制冷剂依次经过润滑油分离装置和润滑油过滤装置，进行除油，得到除油后的多组分制冷剂；

c)将所述除油后的多组分制冷剂经过制冷剂冷却装置进行冷却，得到冷却后的多组分制冷剂；

d)将所述冷却后的多组分制冷剂经过制冷剂分离装置，得到气相制冷剂和液相制冷剂；

e)将所述气相制冷剂和液相制冷剂在换热装置中进行降压和降温，得到混合的液态多组分制冷剂；

f)将原料天然气与所述混合的液态多组分制冷剂在所述换热装置中进行换热，得到液化天然气和混合的气态多组分制冷剂；所述混合的气态多组分制冷剂返回至所述喷油螺杆压缩机；

所述步骤a)～f)循环进行。

优选的，所述步骤a)中增压后含油的多组分制冷剂的压力为1.5MPa～3.5MPa，温度为60℃～120℃。

优选的，所述步骤b)中除油后的多组分制冷剂的润滑油含量≤10mg/L。

优选的，所述步骤c)中冷却后的多组分制冷剂的温度为20℃～45℃。