CN102564057A - 一种应用于基荷型天然气液化工厂的丙烷预冷混合冷剂液化系统 - Google Patents
一种应用于基荷型天然气液化工厂的丙烷预冷混合冷剂液化系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种应用于基荷型天然气液化工厂的丙烷预冷混合冷剂液化系统。该系统包括预冷冷箱、液化冷箱、深冷冷箱、丙烷预冷循环机构和混合冷剂液化深冷循环机构。使用本发明提供的丙烷预冷混合冷剂液化系统，可将预处理合格后的天然气经丙烷预冷循环机构预冷后，进入混合冷剂液化深冷循环机构中由混合冷剂进一步降温，最后经过节流进入LNG储罐即可；丙烷预冷循环机构利用丙烷气液分离罐中液态丙烷与预冷冷箱流道的换热采用热虹吸原理，在预冷冷箱中换热气化后的丙烷返回丙烷压缩机的相应入口进行逐级压缩直到末级出口，完成一个循环；使用本发明提供的系统进行天然气液化时，操作方便、安全可靠，效率高且适应性强，减少了设备投资，提高了流程控制的自动化，减少开车时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于基荷型天然气液化工厂的丙烷预冷混合冷剂液化系统，属于天然气液化技术领域。
背景技术
目前国内常见天然气液化技术多为氮膨胀和单级混合冷剂循环制冷工艺，只能适用于规模较小的LNG装置。国外用于基荷型天然气液化工厂的液化技术中，丙烷预冷较多采用釜式或管壳式换热器，换热性能不佳，造成设备投资浪费，传统三级丙烷预冷系统功耗较大，深冷采用绕管换热器造成设备投资高昂，对进口设备依赖性高。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于基荷型天然气液化工厂的丙烷预冷混合冷剂液化系统。
本发明提供的一种应用于基荷型天然气液化工厂的丙烷预冷混合冷剂液化系统，包括预冷冷箱、液化冷箱、深冷冷箱、丙烷预冷循环机构和混合冷剂液化深冷循环机构；
所述丙烷预冷循环机构包括三级压缩单元，所述三级压缩单元包括依次相连的丙烷压缩机a、丙烷压缩机b和丙烷压缩机c；所述三级压缩单元依次与丙烷气液分离罐a、丙烷气液分离罐b和丙烷气液分离罐c相连通；所述丙烷气液分离罐a、丙烷气液分离罐b和丙烷气液分离罐c的气相出口依次与所述丙烷压缩机a、丙烷压缩机b和丙烷压缩机c相连通，所述丙烷压缩机a、丙烷气液分离罐a、丙烷气液分离罐b和丙烷气液分离罐c之间均设有节流阀；所述丙烷压缩机a的出口与所述丙烷气液分离罐a之间设有丙烷压缩机末级冷凝器，该丙烷压缩机末级冷凝器设于所述节流阀的入口端；所述丙烷气液分离罐a、丙烷气液分离罐b和丙烷气液分离罐c均与所述预冷冷箱相连通；
所述混合冷剂液化深冷循环机构包括二级压缩单元，该二级压缩单元包括依次相连的一级混合冷剂压缩机、一级混合冷剂压缩机冷却器、二级混合冷剂压缩机和二级混合冷剂压缩机冷却器；所述二级混合冷剂压缩机冷却器的出口通过管路a与所述预冷冷箱的顶部相连通，且从所述预冷冷箱的底部引出后与混合冷剂气液分离罐a相连通；所述混合冷剂气液分离罐a的气相出口通过管路b与所述液化冷箱的顶部相连通，且从所述液化冷箱的下部引出后与混合冷剂气液分离器b相连通，该连通处设有所述节流阀；所述混合冷剂气液分离罐a的液相出口通过管路c依次与所述液化冷箱和深冷冷箱相连通，且从所述深冷冷箱的下部引出后与混合冷剂气液分离罐c相连通，该连通处设有所述节流阀；所述混合冷剂气液分离罐c的气相出口和液相出口均通过管路d与所述深冷冷箱的下部相连通，其从所述深冷冷箱的上部引出后与所述混合冷剂气液分离罐b相连通；所述混合冷剂气液分离罐b的气相出口和液相出口均通过管路e与所述液化冷箱的下部相连通，其从所述液化冷箱的上部引出后与所述一级混合冷剂压缩机的入口相连通。
上述的丙烷预冷混合冷剂液化系统中，所述丙烷预冷循环机构还可包括依次与所述丙烷压缩机c相连接的丙烷压缩机d和丙烷气液分离罐d，所述丙烷气液分离罐d与丙烷气液分离罐c相连通，该该连通处设有所述节流阀，所述丙烷气液分离罐d与所述预冷冷箱相连通。
上述的丙烷预冷混合冷剂液化系统中，所述混合冷剂液化深冷循环机构还可包括与所述二级混合冷剂压缩机冷却器相连通的三级混合冷剂压缩机，该三级混合冷剂压缩机的出口与三级混合冷剂压缩机冷却器相连通。
上述的丙烷预冷混合冷剂液化系统中，所述节流阀可为J/T阀。
使用本发明提供的丙烷预冷混合冷剂液化系统，可将预处理合格后的天然气经丙烷预冷循环机构预冷后，进入混合冷剂液化深冷循环机构中由混合冷剂进一步降温，最后经过节流进入LNG储罐即可；该丙烷预冷循环机构和混合冷剂液化深冷循环机构各自通过压缩机将丙烷和混合冷剂压缩、冷却后引入预冷和深冷冷箱为天然气提供冷量；丙烷预冷循环机构利用丙烷气液分离罐中液态丙烷与预冷冷箱流道的换热采用热虹吸原理，在预冷冷箱中换热气化后的丙烷返回丙烷压缩机的相应入口进行逐级压缩直到末级出口，完成一个循环；使用本发明提供的系统进行天然气液化时，操作方便、安全可靠，效率高且适应性强，减少了设备投资，提高了流程控制的自动化，减少开车时间。
附图说明
图1为本发明提供的丙烷预冷混合冷剂液化系统的结构示意图。
图中各标记如下：1预冷冷箱、2液化冷箱、3深冷冷箱、41丙烷压缩机a、42丙烷压缩机b、43丙烷压缩机c、44丙烷压缩机d、51丙烷气液分离罐a、52丙烷气液分离罐b、53丙烷气液分离罐c、54丙烷气液分离罐d、6丙烷压缩机末级冷凝器、71，72，73，74，75，76，14J/T阀、81一级混合冷剂压缩机、82二级混合冷剂压缩机、83三级混合冷剂压缩机、91一级混合冷剂压缩机冷却器、92二级混合冷剂压缩机冷却器、93三级混合冷剂压缩机冷却器、101管路a、102管路b、103管路c、104管路d、105管路e、111混合冷剂气液分离罐a、112混合冷剂气液分离罐b、113混合冷剂气液分离罐c、12管路f、13重烃分离罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
本实施例提供的丙烷预冷混合冷剂液化系统包括预冷冷箱1、液化冷箱2、深冷冷箱3、丙烷预冷循环机构和混合冷剂液化深冷循环机构；丙烷预冷循环机构包括依次相连接的丙烷压缩机a41、丙烷压缩机b42、丙烷压缩机c43和丙烷压缩机d44；丙烷压缩机a41的出口依次与丙烷气液分离罐a51、丙烷气液分离罐b52、丙烷气液分离罐c53和丙烷气液分离罐d54相连通；丙烷压缩机a41与丙烷气液分离罐a51之间依次设有丙烷压缩机末级冷凝器6和J/T阀71，丙烷气液分离罐a51、丙烷气液分离罐b52、丙烷气液分离罐c53和丙烷气液分离罐d54之间依次设有J/T阀72、J/T阀73和J/T阀74；丙烷气液分离罐a51、丙烷气液分离罐b52、丙烷气液分离罐c53的气相出口依次与丙烷压缩机a41、丙烷压缩机b42、丙烷压缩机c43和丙烷压缩机d44相连通；丙烷压缩机a41、丙烷压缩机b42、丙烷压缩机c43和丙烷压缩机d44均预冷冷箱1相连通；混合冷剂液化深冷循环机构包括依次相连接的一级混合冷剂压缩机81、一级混合冷剂压缩机冷却器91、二级混合冷剂压缩机82、二级混合冷剂压缩机冷却器92、三级混合冷剂压缩机83和三级混合冷剂压缩机冷却器93；三级混合冷剂压缩机冷却器93的出口通过管路a101与预冷冷箱1的顶部相连通，且从预冷冷箱1的底部引出后与混合冷剂气液分离罐a111相连通；该混合冷剂气液分离罐a111的气相出口通过管路b102与液化冷箱2的顶部相连通，且从液化冷箱2的下部引出后与混合冷剂气液分离罐b112相连通，该连通处设有J/T阀75；该混合冷剂气液分离罐a111的液相出口通过管路c103依次与液化冷箱2和深冷冷箱3的顶部相连通，且从深冷冷箱3的下部引出后与混合冷剂气液分离罐c113相连通，该连通处设有J/T阀76；混合冷剂气液分离罐c113的气相出口和液相出口均通过管路d104与深冷冷箱3的下部相连通，且从深冷冷箱3的上部引出后与混合冷剂气液分离罐b112相连通；混合冷剂气液分离罐b112的气相出口和液相出口均通过管路e105与液化冷箱2的下部相连通，且从液化冷箱2的上部引出后与一级混合冷剂压缩机81相连通。
使用上述的丙烷预冷混合冷剂液化系统对海外某气田的原料天然气液化，原料气组分为93.5％甲烷，2.46％乙烯，3.1％氮气，0.51％丙烷，丁烷0.13％，异丁烷0.12％，C5+组分0.18％；采用混合冷剂由34.14％甲烷、36.04％乙烯、22.05％丙烷、7.77％氮气组成。主要实施步骤如下：
从预冷冷箱1换热后的丙烷进入丙烷压缩机a41、丙烷压缩机b42、丙烷压缩机c43和丙烷压缩机d44经四段压缩至1.53MPag后，进入丙烷压缩机末级冷凝器6冷凝至41℃，经过第一级J-T阀71节流到约719kPag进入丙烷气液分离罐a51后分成两股，一股进入预冷冷箱1第一段蒸发提供预冷第一段所需的冷量，闪蒸后的丙烷气体返回丙烷压缩机a41入口；另一股经过第二级J-T阀72节流到约375kPag后，进入丙烷气液分离罐b52后又分为两股，一股进入预冷冷箱1第二段蒸发以提供预冷第二段所需的冷量，蒸发后的丙烷返回丙烷压缩机b42，另一股再经过第三级J-T阀73节流到约153kPag后又分为两股，一股进入预冷冷箱1第三段蒸发以提供预冷第三段所需的冷量，蒸发后的丙烷再返回丙烷压缩机c43，另一股液体丙烷再经过第四级J-T阀74节流到约24kPag后，又进入预冷冷箱1第四段蒸发，以提供第四段预冷所需的冷量，蒸发后的丙烷返回到丙烷压缩机d44，完成丙烷循环；该丙烷预冷循环利用四段不同压力的液态丙烷蒸发提供的冷量，将从管路f12通入的原料天然气和混合冷剂降至-33℃后，经重烃分离罐13分离重烃后进入液化冷箱2；出自液化冷箱2的低压混合冷剂温度约为-36.7℃，压力为0.215MPag，进入一级混合冷剂压缩机81、二级混合冷剂压缩机82和三级混合冷剂压缩机83经过三段压缩至3.98MPag并由三级混合冷剂压缩机冷却器93冷却至41℃，然后进入预冷冷箱1预冷至约-32.7℃，再进入混合冷剂气液分离罐a111分离，分离后的液相混合冷剂经液化冷箱2过冷后，通过管路b102引出，并经J/T阀75节流至0.255Mpag，然后通过混合冷剂气液分离罐b112和管路e105返回液化冷箱2提供冷量，气相混合冷剂经过液化冷箱2和深冷冷箱3过冷后，通过管路c103引出，并经J/T阀76节流至0.285MPag，然后经混合冷剂气液分离罐c113和管路d104返回深冷冷箱3为深冷冷箱3提供冷量，然后与之前节流后的液相混合冷剂汇合，进入液化冷箱3为液化冷箱3提供冷量，从液化冷箱3换热返回的气态混合冷剂进入混合冷剂液化深冷循环机构压缩，完成一个循环；则混合冷剂液化深冷循环机构环将预冷后的天然气降至-157℃，再经过J/T阀14节流降温至约-162℃的液化天然气进入储罐。
Claims (4)
1.一种应用于基荷型天然气液化工厂的丙烷预冷混合冷剂液化系统，其特征在于：所述系统包括预冷冷箱、液化冷箱、深冷冷箱、丙烷预冷循环机构和混合冷剂液化深冷循环机构；
所述丙烷预冷循环机构包括三级压缩单元，所述三级压缩单元包括依次相连的丙烷压缩机a、丙烷压缩机b和丙烷压缩机c；所述三级压缩单元依次与丙烷气液分离罐a、丙烷气液分离罐b和丙烷气液分离罐c相连通；所述丙烷气液分离罐a、丙烷气液分离罐b和丙烷气液分离罐c的气相出口依次与所述丙烷压缩机a、丙烷压缩机b和丙烷压缩机c相连通，所述丙烷压缩机a、丙烷气液分离罐a、丙烷气液分离罐b和丙烷气液分离罐c之间均设有节流阀；所述丙烷压缩机a的出口与所述丙烷气液分离罐a之间设有丙烷压缩机末级冷凝器，该丙烷压缩机末级冷凝器设于所述节流阀的入口端；所述丙烷气液分离罐a、丙烷气液分离罐b和丙烷气液分离罐c均与所述预冷冷箱相连通；
所述混合冷剂液化深冷循环机构包括二级压缩单元，该二级压缩单元包括依次相连的一级混合冷剂压缩机、一级混合冷剂压缩机冷却器、二级混合冷剂压缩机和二级混合冷剂压缩机冷却器；所述二级混合冷剂压缩机冷却器的出口通过管路a与所述预冷冷箱的顶部相连通，且从所述预冷冷箱的底部引出后与混合冷剂气液分离罐a相连通；所述混合冷剂气液分离罐a的气相出口通过管路b与所述液化冷箱的顶部相连通，且从所述液化冷箱的下部引出后与混合冷剂气液分离器b相连通，该连通处设有所述节流阀；所述混合冷剂气液分离罐a的液相出口通过管路c依次与所述液化冷箱和深冷冷箱相连通，且从所述深冷冷箱的下部引出后与混合冷剂气液分离罐c相连通，该连通处设有所述节流阀；所述混合冷剂气液分离罐c的气相出口和液相出口均通过管路d与所述深冷冷箱的下部相连通，其从所述深冷冷箱的上部引出后与所述混合冷剂气液分离罐b相连通；所述混合冷剂气液分离罐b的气相出口和液相出口均通过管路e与所述液化冷箱的下部相连通，其从所述液化冷箱的上部引出后与所述一级混合冷剂压缩机的入口相连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述丙烷预冷循环机构还包括依次与所述丙烷压缩机c相连接的丙烷压缩机d和丙烷气液分离罐d，所述丙烷气液分离罐d与丙烷气液分离罐c相连通，该该连通处设有所述节流阀，所述丙烷气液分离罐d与所述预冷冷箱相连通。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述混合冷剂液化深冷循环机构还包括与所述二级混合冷剂压缩机冷却器相连通的三级混合冷剂压缩机，该三级混合冷剂压缩机的出口与三级混合冷剂压缩机冷却器相连通。
4.根据权利要求1-3中任一所述的系统，其特征在于：所述节流阀为J/T阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120711 |