[发明专利]一种采用混合冷剂级联的天然气液化装置及方法

权利要求书

1.一种采用混合冷剂级联的天然气液化装置，其特征在于，包括天然气液化回路装置、预冷混合冷剂循环装置、液化混合冷剂循环装置和深冷混合冷剂循环装置；

所述的天然气液化回路装置包括预冷板翅式换热器ET-101(17)、分离器V-101(9)、液化板翅式换热器ET-201(16)、深冷板翅式换热器ET-301(15)、节流阀S-101(11)、分离器V-102(12)和LNG储罐V-103(13)；预冷板翅式换热器ET-101(17)的天然气入口与预处理后的天然气管线连通，预冷板翅式换热器ET-101(17)的天然气出口与分离器V-101(9)的入口连通，分离器V-101(9)的气相出口与液化板翅式换热器ET-201(16)的天然气入口连通，液化板翅式换热器ET-201(16)的天然气出口与深冷板翅式换热器ET-301(15)的天然气入口连通，深冷板翅式换热器ET-301(15)的天然气出口经节流阀S-101(11)与分离器V-102(12)的入口连通，分离器V-102(12)的液相出口与LNG储罐V-103(13)的入口连通；

所述的预冷混合冷剂循环装置包括节流阀S-201(8)、压缩机C-201(7)、空冷器AC-201(6)、水冷器E-201(5)、分离器V-201(4)、压缩机C-202(3)、离心泵P-201(24)、空冷器AC-202(2)和水冷器E-202(1)；水冷器E-202(1)的出口与预冷板翅式换热器ET-101(17)的预冷混合冷剂入口连通，预冷板翅式换热器ET-101(17)的预冷混合冷剂出口经节流阀S-201(8)与预冷板翅式换热器ET-101(17)的预冷混合冷剂反流入口连通，预冷板翅式换热器ET-101(17)的预冷混合冷剂反流出口与压缩机C-201(7)的入口连通，压缩机C-201(7)的出口与空冷器AC-201(6)的入口连通，空冷器AC-201(6)的出口与水冷器E-201(5)的入口连通，水冷器E-201(5)的出口与分离器V-201(4)的入口连通，分离器V-201(4)的气相出口与压缩机C-202(3)的入口连通，分离器V-201(4)的液相出口与离心泵P-201(24)的入口连通，压缩机C-202(3)的出口和离心泵P-201(24)的出口与空冷器AC-202(2)的入口连通，空冷器AC-202(2)的出口与水冷器E-202(1)的入口连通；

所述的液化混合冷剂循环装置包括液化板翅式换热器ET-201(16)、节流阀S-301(10)、压缩机C-301(21)、空冷器AC-301(22)和水冷器E-301(23)；水冷器E-301(23)的出口与预冷板翅式换热器ET-101(17)的液化混合冷剂入口连通，预冷板翅式换热器ET-101(17)的液化混合冷剂出口与液化板翅式换热器ET-201(16)的液化混合冷剂入口连通，液化板翅式换热器ET-201(16)的液化混合冷剂出口经节流阀S-301(10)与液化板翅式换热器ET-201(16)的液化混合冷剂反流入口连通，液化板翅式换热器ET-201(16)的液化混合冷剂反流出口与预冷板翅式换热器ET-101(17)的液化混合冷剂反流入口连通，预冷板翅式换热器ET-101(17)的液化混合冷剂反流出口与压缩机C-301(21)的入口连通，压缩机C-301(21)的出口与空冷器AC-301(22)的入口连通，空冷器AC-301(22)的出口与水冷器E-301(23)的入口连通；

所述的深冷混合冷剂循环装置包括液化板翅式换热器ET-201(16)、深冷板翅式换热器ET-301(15)、节流阀S-401(14)、压缩机C-401(18)、空冷器AC-401(19)和水冷器E-401(20)；水冷器E-401(20)的出口与预冷板翅式换热器ET-101(17)的深冷混合冷剂入口连通，预冷板翅式换热器ET-101(17)的深冷混合冷剂出口与液化板翅式换热器ET-201(16)的深冷混合冷剂入口连通，液化板翅式换热器ET-201(16)的深冷混合冷剂出口与深冷板翅式换热器ET-301(15)的深冷混合冷剂入口连通，深冷板翅式换热器ET-301(15)的深冷混合冷剂出口与节流阀S-401(14)的入口连通，节流阀S-401(14)的出口与深冷板翅式换热器ET-301(15)的深冷混合冷剂反流入口连通，深冷板翅式换热器ET-301(15)的深冷混合冷剂反流出口与液化板翅式换热器ET-201(16)的深冷混合冷剂反流入口连通，液化板翅式换热器ET-201(16)的深冷混合冷剂反流出口与预冷板翅式换热器ET-101(17)的深冷混合冷剂反流入口连通，预冷板翅式换热器ET-101(17)的深冷混合冷剂反流出口与压缩机C-401(18)的入口连通，压缩机C-401(18)的出口与空冷器AC-401(19)的入口连通，空冷器AC-401(19)的出口与水冷器E-401(20)的入口连通。

2.基于上述装置的一种采用混合冷剂级联的天然气液化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)天然气液化回路：

首先将通过预处理单元的高压天然气NG进入预冷板翅式换热器ET-101(17)，冷却至-50℃～-55℃；

再进入重烃分离罐V-101(9)，脱出天然气中的重烃组分；

再进入液化板翅式换热器ET-201(16)，冷却至-118℃～-122℃；

再进入深冷板翅式换热器ET-301(15)，冷却至-155℃～-160℃；

再经节流阀S-101(11)节流降压至150KPa，进入分离器V-102(12)，气相作为厂区的燃料气，液相为液化天然气LNG产品进入LNG储罐V-103(13)。

(2)预冷混合冷剂循环：

1.8MPa～2.2MPa高压的预冷剂进入预冷板翅式换热器ET-101(17)预冷到-50℃～-55℃；

再经过节流阀S-201(8)节流降压至0.17MPa～0.24MPa，重新进入预冷板翅式换热器ET-101(17)汽化为冷却天然气、预冷剂高压部分、液化冷剂和深冷剂提供冷量；

然后预冷剂经低压压缩机C-201(7)压缩后依次进入级间空冷器AC-201(6)和水冷器E-201(5)冷却，此时会凝析出部分液相，需要经分离器V-201(4)分离，气相部分进入高压压缩机C-202(3)加压，液相部分进入液体离心泵P-201(24)加压，再将气、液两相混合后，最后再依次进入级间空冷器AC-202(2)和水冷器E-202(1)冷却，恢复为至初始状态的预冷剂，完成预冷循环。

(3)液化混合制冷剂循环：

2.1MPa～2.5MPa的高压的液化混合制冷剂进入预冷板翅式换热器ET-101(17)预冷到-50℃～-55℃；

再进入液化板翅式换热器ET-201(16)冷却至-118℃～-122℃；

通过节流阀S-301(10)节流降压至0.22MPa～0.27MPa，重新依次进入液化板翅式换热器ET-201(16)和预冷板翅式换热器ET-101(17)汽化为液化天然气、液化冷剂高压部分和深冷剂提供冷量；

然后液化冷剂经压缩机C-301(21)压缩后依次进入空冷器AC-301(22)和水冷器E-301(23)冷却，恢复为至初始状态的液化冷剂，完成液化循环。

(4)深冷混合制冷剂循环：

2.8MPa～3.2MPa高压的深冷混合制冷剂进入预冷板翅式换热器ET-101(17)预冷到-50℃～-55℃；

再进入液化板翅式换热器ET-201(16)冷却至-118℃～-122℃；

再进入深冷板翅式换热器ET-301(15)冷却至-155℃～-160℃；

通过节流阀S-401(14)节流降压0.35MPa～0.42MPa，重新依次进入深冷板翅式换热器ET-301(15)、液化板翅式换热器ET-201(16)和预冷板翅式换热器ET-101(17)汽化为深冷天然气、深冷剂高压部分和液化冷剂提供冷量；

然后深冷剂经压缩机C-401(18)压缩后依次进入空冷器AC-401(19)和水冷器E-401(20)冷却，恢复为至初始状态的深冷剂，完成深冷循环。