[发明专利]多级压缩混合工质制冷/液化系统

权利要求书

1.一种多级压缩混合工质制冷/液化系统，其特征在于，包括：多级压缩机单元、回热单元、蒸发器单元，所述多级压缩机单元的高压制冷剂出口连接所述回热单元的制冷剂高压入口，所述回热单元的制冷剂高压出口连接所述蒸发器单元的高压入口，所述蒸发器单元的低压出口连接所述回热单元的制冷剂低压入口，所述回热单元的制冷剂低压出口连接所述多级压缩机单元的低压制冷剂入口；其中：

所述多级压缩机单元包括第一子压缩机模块、第二子压缩机模块……及第N子压缩机模块，N为大于或等于2的自然数，所述第一子压缩机模块包括第一级压缩机模块、第一级级间冷却器和第一级气液分离器，所述第二子压缩机模块包括第二级压缩机模块、第二级级间冷却器和第二级气液分离器，所述第N子压缩机模块包括第N级压缩机模块、第N级级间冷却器和第N级气液分离器，所述第一级压缩机模块的高压出口连接第一级级间冷却器的高压入口、所述第一级级间冷却器的高压出口连接第一级气液分离器的入口，所述第一级气液分离器的液相出口进入所述回热单元形成第一压力级高压液相入口，所述第一级气液分离器的气相出口连接所述第二级压缩机模块的吸气口；第二级压缩机模块的高压出口连接所述第二级级间冷却器的高压入口、所述第二级级间冷却器的高压出口连接所述第二级气液分离器的入口，所述第二级气液分离器的液相出口进入所述回热单元形成第二级高压液相入口，所述第二级气液分离器的气相出口连接下一级压缩机模块的吸气口；以此类推，第i级压缩机模块的高压出口连接第i级级间冷却器的高压入口，第i级级间冷却器的高压出口连接第i级气液分离器的入口，第i级气液分离器的液相出口进入所述回热单元形成第i压力级高压液相入口，第i级气液分离器的气相出口进入所述回热单元形成第i压力级高压气相入口；

所述回热单元包括主换热器及N个压力级子模块构成，所述N＝1,2，···，i-1，i,···，N；第i压力级子模块包括：一个第i级节流元件和一个第i级回热换热器，第i压力级子模块的出口连接第i-1级回热换热器的第i压力级入口，第i-1级回热换热器的第i压力级出口连接下一级压力级子模块的第i压力级入口；第i级压力级子模块中第N-i级高压入口经第i级回热换热器的出口连接第i级节流元件并与第i-1级回热换热器返流入口汇合，进入第i级回热换热器形成第i级回热换热器返流，形成上一级回热换热器返流入口；且相邻2级回热换热器第i级和第i-1级，后一级回热换热器比前一级回热换热器的流道少一；

所述蒸发器单元包括：主节流元件及蒸发器，所述回热单元的主换热器的出口连接所述主节流元件的高压入口，所述主节流元件的低压出口连接蒸发器的制冷剂入口，蒸发器的制冷剂出口连接所述回热单元的主换热器的入口。

2.根据权利要求1所述的多级压缩混合工质制冷/液化系统，其特征在于，还包括气体液化单元，所述气体液化单元包括若干个气液分离罐及其连接管路；

原料气连接第N级压力级子模块中第N级回热换热器进入第N级气液分离罐，第N级气液分离罐的液相出口为第N级分离的液相重烃，第N级气体分离罐的气相出口连接下一级压力级子模块的原料气入口，依次类推，第2级压力级子模块中第2级回热换热器进入第2级气体分离罐，第2级气体分离罐液相出口为第2级分离的液相重烃，第2级气体分离罐的气相出口连接第1级压力级子模块的原料气入口，经第1级回热换热器预冷直接流入蒸发器单元。

3.根据权利要求1所述的多级压缩混合工质制冷/液化系统，其特征在于，所述级间冷却器由顺次连接的冷却器和预冷器组成，所述预冷器由预冷模块提供冷量，所述预冷模块为单压缩机蒸汽压缩式制冷或混合工质制冷。

4.根据权利要求1所述的多级压缩混合工质制冷/液化系统，其特征在于，所述第i级回热换热器有i+3个流体通道，包括i个不同压力级别的高压制冷剂液相通道，1个第i级高压制冷剂气相通道，1个低压制冷剂回气通道和1个气体液化预冷通道。

5.根据权利要求1所述的多级压缩混合工质制冷/液化系统，其特征在于，所述第i级回热换热器有i+2个流体通道，包括i个不同压力级别的高压制冷剂液相通道，1个第i级高压制冷剂气相通道和1个低压制冷剂回气通道。