[发明专利]一种用于液化天然气的液化系统及其液化方法

说明书

本发明公开了一种用于液化天然气的液化系统及其液化方法，包括混合器、第一换热器、第二换热器、第三换热器、高温级制冷压缩机组、中温级制冷压缩机组、低温级节流阀组、LNG节流阀组、LNG储罐、分流器和天然气压缩机组。本专利申请中的制冷压缩机，可以从普冷领域的制冷压缩机中直接采购使用，换热器采用普冷领域常用的板式换热器，无需特殊定制，大大节约了制冷压缩机和换热器的投资成本。此外，本专利申请中制冷剂为纯物质，添加方便，而且只有高温级和中温级两种制冷剂，减少了泄露隐患。把传统的三阶式LNG特殊制冷工艺，改成两阶+天然气压缩的传统工艺，使特殊设备变成了一般设备，同样无需特殊定制，从而减少了投资成本，简化了控制程序。

技术领域

本发明涉及液化液化天然气技术领域，特别涉及一种用于液化天然气的液化系统及其液化方法。

背景技术

传统液化天然气技术常采用MRC(Mixed Refrigerant Cycle，混合制冷剂循环)工艺，但有以下缺点：MRC压缩机、MRC换热器等制造技术及专利控制在国外厂家或极少数国内厂家手里，其价格高，配套慢，且基本都是根据用户工况进行的非标设计。采用MRC工艺的设备，由于其制冷剂为非共沸的混合物，制冷剂泄露后需要经常用色谱仪质谱仪等检测组分，进行合理配比，故对操作人员要求较高。

传统的级联式液化天然气工艺，能耗低，制冷剂为纯物质，无配比问题，但系统比MRC工艺复杂很多，一次性投资也比MRC工艺高，占地面积也较大。由于其复杂性，其稳定性等也会受到影响。

另外，几乎所有的LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)设备制造厂家都会在设计时考虑设备的液化率，追求进入设备气体的较大液化率是他们的出发点，而忽视天然气的整体合理利用。

本发明旨在解决：

1、能够利用普冷领域中几乎所有现有的标准化材料，如制冷压缩机、传统的板式换热器、膨胀阀等等，极大地降低了一次性投资成本；

2、利用现成的单元化和模块化设备，操作简便，撬装化程度高，自动化程度高，对操作人员的依赖少；

3、制冷剂为纯物质，无配比问题，减少了对操作人员的依赖；

重视天然气的合理利用，而不是单追求进入设备天然气的液化率。例如可以先利用天然气的压力能和冷能后分一部分天然气用于发电。

传统级联式液化天然气技术可见附图1，该流程用9个主换热器实现天然气的液化，第一主换热器～第三主换热器由一个密闭的丙烷制冷系统提供冷量，使丙烷在高、中、低三个压力下蒸发，以获得三个不同的制冷温度，即丙烷制冷系统有三个吸气压力。但是对应的，丙烷压缩机如果不特殊定制，就需要有三台不同进排气压力的压缩机来实现。

对于第二制冷剂循环(对应四、五、六主换热器)，采用乙烯制冷剂组成一个闭合回路，其制冷压缩系统如果不特殊定制，也是需要有三台进排气压力不同的乙烯压缩机来实现。

同样，对于第三制冷剂循环(对应第七、八、九主换热器)，采用甲烷作为制冷剂组成一个闭合回路，其制冷压缩系统如果不特殊定制，也是需要由三台进排气压力不同的甲烷压缩机来实现。

另一方面，对于主换热器一、二、三，每个换热器内都是采用了4种不同压力或种类的介质换热，需要采用特殊的LNG专用多股流换热器；不仅如此，对于主换热器四～九，其换热器虽然为3种介质流股，但是至少冷侧都采用了低温气体和待蒸发液体同时进入换热器的设计，这种LNG专用换热器也不是普冷领域采用的板式换热器可以解决的。

本发明的方案便是针对上述问题对现有液化天然气液化系统进行的改进。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种用于液化天然气的液化系统及其液化方法，具有制冷压缩机和换热器无需特殊定制，投资成本低、稳定性好、换热效果佳等特点。