[发明专利]带有预冷却的混合制冷剂液化系统和方法

权利要求书

1.一种用于用预冷却制冷剂和混合制冷剂冷却气体的系统，包括：

a.预冷却换热器，所述预冷却换热器具有适于接收进料气流的进料气体入口和进料气体出口，预冷却制冷剂入口和预冷却制冷剂出口，以及液化混合制冷剂入口和液化混合制冷剂出口，所述预冷却换热器被配置为使用预冷却制冷剂来冷却在进料气体入口和出口之间通过预冷却换热器的进料气体，并冷却在液化混合制冷剂入口和出口之间通过预冷却换热器的液化混合制冷剂；

b.预冷却压缩机系统，包括：

i)预冷却压缩机，所述预冷却压缩机具有与预冷却换热器的预冷却制冷剂出口流体连通的入口；

ii)预冷却冷凝器，所述预冷却冷凝器具有与预冷却压缩机的出口流体连通的入口，所述预冷却冷凝器还具有与预冷却换热器的预冷却制冷剂入口流体连通的出口；

c.液化换热器，所述液化换热器包括与预冷却换热器的进料气体出口流体连通的液化通道、主制冷通道、高压蒸气冷却通道和冷分离器蒸气冷却通道，其中，该冷分离器蒸气冷却通道具有与主制冷通道流体连通的出口；

d.混合制冷剂压缩系统，包括：

i)混合制冷剂压缩机，所述混合制冷剂压缩机具有与主制冷通道的出口流体连通的入口；

ii)混合制冷剂冷却器，所述混合制冷剂冷却器具有与混合制冷剂压缩机的出口流体连通的入口，所述混合制冷剂冷却器还具有与预冷却换热器的液化混合制冷剂入口流体连通的出口，

iii)高压蓄积器，所述高压蓄积器具有与预冷却换热器的液化混合制冷剂出口流体连通的入口和与液化换热器的高压蒸气冷却通道的入口流体连通的蒸气出口；

e.冷蒸气分离器，所述冷蒸气分离器具有与液化换热器的高压蒸气冷却通道的出口流体连通的入口，与液化换热器的冷分离器蒸气冷却通道的入口流体连通的蒸气出口，和与液化换热器的主制冷通道流体连通的液体出口。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述预冷却换热器包括热预冷却换热器和冷预冷却换热器。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述热预冷却换热器和所述冷预冷却换热器中的每个均包括接收预冷却制冷剂的壳体，以及所述热预冷却换热器和所述冷预冷却换热器中的至少一个包括接收进料气体的进料气体芯部。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述热预冷却换热器和所述冷预冷却换热器中的每个包括液化混合制冷剂芯部，所述液化混合制冷剂芯部被配置为冷却在液化混合制冷剂入口和出口之间通过预冷却换热器的液化混合制冷剂。

5.根据权利要求4所述的系统，其中单个液化混合制冷剂芯部在热和冷预冷却换热器两者的壳体内延伸，并且被配置为冷却在液化混合制冷剂入口和出口之间通过预冷却换热器的液化混合制冷剂。

6.根据权利要求5所述的系统，其中内部头部在热和冷预冷却换热器的壳体的内部空间之间延伸，并且所述单个液化混合制冷剂芯部延伸穿过所述内部头部。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合制冷剂压缩系统还包括混合制冷剂第二压缩机或压缩级，所述第二压缩机或压缩级具有与混合制冷剂冷却器的出口流体连通的入口，如果第二混合制冷剂冷却器与所述混合制冷剂第二压缩机或压缩级的出口流体连通则具有入口，所述第二冷却器的出口与预冷却换热器的液化混合制冷剂入口流体连通。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述预冷却换热器包括级间混合制冷剂入口和级间混合制冷剂出口，并且其中所述混合制冷剂压缩机具有与预冷却换热器的级间混合制冷剂入口流体连通的出口，且预冷却换热器的级间混合制冷剂出口与级间蓄积器流体连通，所述级间蓄积器具有与第二压缩机或第二压缩级的入口流体连通的蒸气出口和与液化换热器的主制冷通道流体连通的液体出口。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述高压蓄积器包括液体出口，并且所述液化换热器还包括高压液体冷却通道，所述高压液体冷却通道具有与所述高压蓄积器的液体出口流体连通的入口和与所述液化换热器的主制冷通道流体连通的出口。