[发明专利]一种MRC制冷循环用复合冷剂的填充方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷剂补充方法，具体涉及的是一种MRC制冷循环用复合冷剂的填充方法。

背景技术

MRC制冷循环，是指制冷循环中的制冷剂由多种成分组成的循环，用来液化天然气的应用。天然气液化是一个温度逐渐降低的过程，需要将天然气的温度降低到零下160℃左右。采用不同的制冷方法对天然气进行液化，其能耗也是各不相同的。通常有以下几种制冷方法对天然气进行液化：

1、阶式制冷（液化1标方天然气的设计能耗约：0.30KW.h）；

2、MRC制冷（液化1标方天然气的设计能耗约：0.35KW.h）；

3、氮膨胀制冷（液化1标方天然气的设计能耗约：0.50KW.h）；

4、天然气射流制冷（液化1标方天然气的计算能耗约：0.65KW.h）。

在超大型（处理量大于100万标方/天）的天然气液化装置中通常采用的制冷方法为阶式制冷。在大中型（处理量30-100万标方/天）的天然气液化装置中通常采用的制冷方法为MRC制冷。在小微型（处理量1-3万标方/天）的天然气液化装置中通常采用的制冷方法为MRC制冷、氮膨胀制冷、或天然气射流制冷。

MRC制冷中采用的冷剂是复合冷剂，既由多种组分混合而成。在天然气的组分与设计值相同的情况下，复合冷剂的各组分实际比例越接近复合冷剂的各组分设计比例，其液化1标方天然气的实际能耗越接近设计能耗。

对于大中型的天然气液化装置而言，以一个日处理量为30万标方/天的天然气液化装置为例，采用MRC制冷的方式对天然气液化，日设计耗电量约10.5万KW.h。制冷能耗每高于设计能耗1%，则日实际耗电量就多消耗1050KW.h。故需要将复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例。因为在制冷剂循环的过程中，制冷剂会发生泄漏，故在运行的过程中，需要补充制冷剂。为了保证复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例，需要设置冷剂在线分析仪对冷剂的组分进行实时检测，而且在填充冷剂的过程中也需要各组分分别填充，以方便对各组分的实际比例进行调整，在调整复合冷剂的各组分实际比例的过程中，需要多次连续的调整，因从填充冷剂完成到循环系统中的冷剂组分平衡有一个滞后过程（滞后时间从3-8小时不等），故每次填充冷剂的时间较长。且在每次填充冷剂的过程中，在单次调整的过程中需要操作人员结合复合冷剂的各组分实际比例和复合冷剂的各组分设计比例等相关工况进行计算，故要求操作人员的职业水平较高。在大中型天然气液化装置中，冷剂在线分析仪的价格（约50万左右）对整体投资（约2个亿左右）是极小的，而且在大中型天然气液化装置回配置专业的工程师，故操作人员的职业水平较高。所以在大中型天然气液化装置中将复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例是有益的，而且是容易实现的。

对于小微型的天然气液化装置，以一个日处理量为3万标方/天的天然气液化装置为例，采用MRC制冷的方式对天然气液化，日设计耗电量约1.05万KW.h，采用氮膨胀制冷的方式对天然气液化，日设计耗电量约1.5万KW.h，采用天然气射流制冷的方式对天然气液化，日设计耗电量约1.95万KW.h。因冷剂在线分析仪的价格（约50万左右）对整体投资（约2000万左右）略有影响，且小微型的天然气液化装置通常不会配置专业的工程师，故在小微型的天然气液化装置中采用MRC制冷将复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例是很困难的。因操作人员的水平不高，在采用现有MRC制冷循环操作方法时，即使操作人员不追求复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例，而是保证复合冷剂的各组分实际比例不偏离复合冷剂的各组分设计比例，该操作也是不容易的。故在小微型的天然气液化装置中，业主出于实际情况，通常会选用操作更加简单，但能耗较高的氮膨胀制冷或天然气射流制冷的方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有制冷剂填充方法过于复杂、对操作人员要求极高的问题；提供一种设备投入成本低、操作简便且普通人员也能操作的MRC制冷循环用复合冷剂的填充方法。

现有技术中MRC制冷循环的具体工艺流程如下：

制冷剂经过循环压缩机加压后降温进入分离器，分离出的液态和气态分别进入换热系统（冷箱）中进行节流、换热、分离等过程对外提供冷量。节流后的制冷剂（状态为气态）又重新返回到循环压缩机入口进行加压。在制冷循环的过程中，制冷剂会发生泄漏，故在运行过程中需要向制冷循环系统补充制冷剂。