[发明专利]混合制冷剂压缩机组余热利用及循环制冷装置

说明书

本发明公开了一种混合制冷剂压缩机组余热利用及循环制冷装置，包括高温制冷剂冷却模块、热能回收模块、原料气冷却模块和高压制冷剂冷却模块；高温制冷剂冷却模块用于通过中温热水将混合制冷剂进行冷却，输出常温高压制冷剂；热能回收模块用于回收热量，输出冷冻水和中温热水；原料气冷却模块用于输入原料气和冷冻水并将原料气进行换热降温；高压制冷剂冷却模块用于将冷冻水与常温高压气相制冷剂进行换热降温得到制冷后的高压制冷剂，并进行冷量平衡输出后液化天然气。本发明通过有效的冷热量转化和匹配，能有效的回收工艺气余热中的高品位部分，大幅降低液化装置的压缩功耗和分子筛系统的吸附再生能耗，提高装置的能源效率。

技术领域

本发明属于天然气液化和焦炉气深冷分离领域，具体涉及一种混合制冷剂压缩机组余热利用及循环制冷装置。

背景技术

近年来过高的煤炭消费量导致环境污染日益严重，使用天然气等清洁能源逐步代替煤炭是改善环境质量的有力举措之一。进入2017年之后，受到全国自上而下“煤改气”政策的推动，国内天然气消费量大幅增长，2018年更是达到了2803亿m³。LNG(液化天然气)作为天然气的一种有效补充，在生产过程中需要将焦炉煤气、煤层气、天然气等原料进行充分净化、循环制冷分离制得LNG产品。

在LNG生产过程中，制冷液化所需的能量几乎占了整个装置的70％～85％，制冷剂压缩过程中会产生大量的余热被废弃掉，这些热量排放入空气中不仅无法产生有效价值还需要额外花费能源(闭式循环水冷或空冷)进行降温。当进入制冷剂压缩机的气体温度越高，制冷压缩机功耗也越大，排放出的气体温度也越高，这将对生产造成很大的影响。实际生产中，主要采用循环水冷却，不仅消耗大量的循环水和动力，而且造成余热能、水资源的大量浪费和对环境的污染，这是造成当前能源效率低下的一项重要原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合制冷剂压缩机组余热利用及循环制冷装置，用以解决现有技术中的LNG生产过程中资源浪费且能量损失严重的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种混合制冷剂压缩机组余热利用及循环制冷装置，包括高温制冷剂冷却模块、热能回收模块、原料气冷却模块和高压制冷剂冷却模块；

所述高温制冷剂冷却模块用于通过中温热水将混合制冷剂进行冷却，输出常温高压制冷剂，所述高温制冷剂冷却模块内还包含气液分离单元，所述气液分离单元用于将高温制冷剂冷却模块输出的常温高压制冷剂分离为常温高压液相制冷剂和常温高压气相制冷剂，所述混合制冷剂包括压缩机压缩后的高温高压制冷剂和高压制冷剂冷却模块得到的低压气相制冷剂；

所述热能回收模块用于回收原料气冷却模块换热过后冷冻水的冷量、高压制冷剂冷却模块换热过后冷冻水的冷量和高温制冷剂冷却模块中换热过后高温热水的热量，输出冷冻水和中温热水；

所述原料气冷却模块用于输入原料气并将热能回收模块产生的冷冻水和原料气进行换热降温，得到制冷后的原料气；

所述高压制冷剂冷却模块用于将热能回收模块产生的冷冻水与高温制冷剂冷却模块获得的常温高压气相制冷剂进行换热降温得到制冷后的高压制冷剂，并将原料气冷却模块产生的制冷后的原料气和制冷后的高压制冷剂进行冷量平衡，节流得到低压气相制冷剂和液化天然气，输出液化天然气。

进一步的，所述高温制冷剂冷却模块包括第一混合冷剂压缩机和第二混合冷剂压缩机，所述第一混合冷剂压缩机的输出端依次连接第一热水换热器和第一冷却水换热器，所述第二混合冷剂压缩机的输入端连接第一冷却水换热器，所述第二混合冷剂压缩机的输出端依次连接第二热水换热器和第二冷却水换热器。

更进一步的，所述气液分离单元包括设置在第一冷却水换热器与第二混合冷剂压缩机之间的第一气液分离器，还包括设置在第二冷却水换热器与高压制冷剂冷却模块之间的第二气液分离器。