[发明专利]一种多级压缩丙烷预冷天然气液化系统及其液化方法

说明书

本发明提出一种多级压缩丙烷预冷天然气液化系统及其液化方法，包括丙烷预冷循环模块、混合制冷剂循环模块以及天然气液化模块；丙烷预冷循环模块即制冷剂丙烷经压缩、冷凝、节流后产生气液分离，液态冷剂节流降压进入预冷换热器提供冷量，再经压缩机增压至产生气液分离时的压力，与气液分离时的气态冷剂混合后进入压缩机；混合制冷剂循环模块即多组分混合制冷剂经逐级蒸发、冷凝、节流，使不同组分的冷剂在不同温区蒸发吸热，为天然气降温提供冷量；天然气液化模块即天然气经多级换热器降温至‑162℃成为液态。本发明采用多级压缩来改进丙烷预冷循环，降低了设备的运行功耗，结构简单、流程紧凑，对天然气液化过程的节能有重要意义。

技术领域

本发明涉及天然气液化，特别是指一种多级压缩丙烷预冷天然气液化系统及其液化方法。

背景技术

天然气液化工艺发展到今天，种类已增加至数十种，但应用最为广泛的当属丙烷预冷混合制冷剂流程。天然气液化工艺是一种能量高度密集、成本高度密集的生产活动，其能耗占天然气开采、净化、液化、运输产业链总能耗的40%左右，对其进行系统能耗的优化，对节能减排、减轻设备运负荷等方面大有裨益。现有制冷流程中，节流后的丙烷制冷剂产生气液分离，而气态丙烷制冷剂在换热器中无相变，因此换热效果较差。

发明内容

本发明提出一种多级压缩丙烷预冷天然气液化系统及其液化方法，解决了现有丙烷预冷混合制冷剂流程换热效果差的问题。本发明主要针对预冷流程进行设，在预冷循环节流阀之后加上气液分离器，节流后的丙烷制冷剂产生气液分离，考虑到气态丙烷制冷剂在换热器中无相变因此换热效果略差，于是将这部分气态冷剂直接通入压缩机，以降低压缩机的吸气温度，液态丙烷制冷剂经节流降温后与混合冷剂、天然气换热后返回压缩机。本发明对传统的C3MR天然气液化流程进行分析，对系统中㶲损较大的丙烷预冷循环进行优化设计，降低压缩机排气温度。设计的新流程系统功耗小，改动成本低，经济可行性分析合理，具有较强的应用价值。

本发明的技术方案是这样实现的：一种多级压缩丙烷预冷天然气液化系统，包括丙烷预冷循环模块和天然气液化模块，所述的丙烷预冷循环模块包括压缩机II，压缩机II出口与冷却器II连通，冷却器II与节流阀IV连通，节流阀IV与分离罐IV连通，分离罐IV一出口与节流阀V连通，节流阀V经过预冷换热器后与压缩机III连通，压缩机III与缓冲罐连通，分离罐IV另一出口与缓冲罐连通，缓冲罐与压缩机II进口连通。

所述的压缩机III与止回阀连通，止回阀与缓冲罐连通。

所述的分离罐IV另一出口与温度控制阀连通，温度控制阀感应压缩机II出口温度，温度控制阀与缓冲罐连通。

还包括混合制冷剂循环模块，混合制冷剂循环模块包括压缩机I，压缩机I与冷却器I连通，冷却器I经过预冷换热器后与分离罐I连通，分离罐I一出口经过中冷换热器后与节流阀II连通，节流阀II与分离罐II连通，分离罐I另一出口经过中冷换热器、深冷换热器后与节流阀III连通，节流阀III经过深冷换热器后与分离罐III连通，分离罐II的一出口与分离罐III的一出口合并，再与分离罐II的另一出口与分离罐III的另一出口合并后经过中冷换热器、预冷换热器的部分合并，然后与压缩机I连通。

所述的天然气液化模块包括液化管，液化管经过预冷换热器、中冷换热器和深冷换热器后与节流阀I连通。

一种多级压缩丙烷预冷天然气液化系统的液化方法，包括丙烷预冷循环模块和天然气液化模块，所述的丙烷预冷循环模块包括压缩机II，丙烷制冷剂经过压缩机II压缩后，经冷却器II冷却至全液态，经节流阀IV节流降压降温后变为气液两相，在分离罐IV内进行气液分离，液态丙烷制冷剂经节流阀V节流降温降压后进入预冷换热器进行制冷，变为过热状态进入压缩机III，压缩至过热状态后进入缓冲罐，分离罐IV分离出的气态丙烷制冷剂等压、焓增分离，然后进入缓冲罐，两股丙烷制冷剂在缓冲罐中混合，返回压缩机II，循环完成。