CN103075869B - 一种天然气的双冷剂液化系统和液化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天然气的双冷剂液化系统和液化方法。该系统包括：液化NG的冷箱；NG输入管；一、二号冷剂外部处理子系统；一、二号冷剂降温子系统；实现重烃与轻烃气液分离的重烃分离罐；脱氮罐；其中的冷箱包括：冷却NG得到液态的重烃组分和气态的轻烃组分的NG预冷通道；将气态的轻烃组分液化的NG深冷通道；冷却高压常温一号冷剂的一号冷剂预冷通道；对二号冷剂进行冷却的二号冷剂一段、二段预冷通道；用低压低温一号冷剂对NG、高压常温一号冷剂、高压常温二号冷剂进行冷却的一号冷剂冷却通道；用低压低温二号冷剂对轻烃组分、二号冷剂进行冷却的二号冷剂冷却通道。本发明能降低系统的复杂度和能耗。

Description

一种天然气的双冷剂液化系统和液化方法
技术领域
本发明涉及一种天然气的双冷剂液化系统和液化方法。
背景技术
天然气(NG)在环境条件下为气态物质，长距离通过管道输送至用户非常不经济，尤其是在需要跨越大洋或无法铺设输送管线时更是无法实现的，因此，要实现天然气的输送和利用，必须将其液化为液化天然气(LNG)。
天然气液化技术的工业化应用始于上世纪60年代，发展至今，成熟的天然气液化工艺可以分为三大类型，分别是阶式制冷工艺、膨胀制冷工艺和混合冷剂制冷工艺，其中，阶式制冷工艺的循环流程机组多、控制复杂、维修不便，目前较少使用；膨胀制冷工艺的工作性能受原料天然气的压力和组成的影响大，液化率低、能耗高，仅适用于产能很小而且特殊的场合；混合冷剂制冷工艺的机组设备相对少，流程简单，适应性强，并且操作容易，目前为大多数天然气液化装置所采用。
现有的混合冷剂制冷工艺所采用的冷箱为绕管式或釜式的，其结构分别如图1和图2所示。在绕管式冷箱中，外壳101内部固定一绕管芯筒102，分别输送常温冷剂和NG的冷剂输送通道103和NG输送通道104密集地交叉缠绕在绕管芯筒102上，外壳101与冷剂输送通道103、NG输送通道104之间的空间为壳侧，低温的冷剂在此壳侧自上而下流动，这样，冷剂输送通道103和NG输送通道104内分别输送的常温冷剂和NG就分别与通道外的低温冷剂进行热量交换，壳侧的低温冷剂将冷量释放并蒸发为常温冷剂，而冷剂输送通道103中常温冷剂和NG输送通道104中的NG被冷却，这样就实现了对NG的冷却液化和对常温冷剂的预冷。在釜式冷箱中，低温冷剂从外壳105底部的低温冷剂输入管106输入到外壳105内部的壳侧，在释放冷量后变为蒸汽从外壳105顶部的低温冷剂输出管107输出。常温冷剂和NG分别沿冷剂输送通道110和NG输送通道111进入外壳105内部，并在外壳105内部变为盘管形式以提高与低温冷剂的接触面积，这样，常温冷剂和NG就与外壳105内部与低温冷剂进行冷量交换，低温冷剂被加热并气化，而常温冷剂被预冷，NG被冷却，分别通过常温冷剂输出管109和NG输出管112输出到外壳105外部。通过调节低温冷剂、常温冷剂以及NG的输入流量，可使液态的低温冷剂在壳侧保持在图2中虚线108的位置(即高于常温冷剂输送盘管和NG输送盘管的位置)，以保证冷量交换的顺利进行。
图1和图2所示的两种冷箱中只能设置一条冷流体的通道(即壳侧)，热流体(如常温冷剂、NG等)可通过在绕管芯筒102上缠绕多个热流体绕管(如冷剂输送通道103、NG输送通道104等)的方式来输送，因而现有技术可安排多种热流体与同一冷流体进行热量交换。但是，当需要有两种以上的冷流体(如混合冷剂制冷工艺中的一号冷剂和二号冷剂)同时与热流体进行换热时，则至少需要两个图1或图2所示结构的冷箱才能完成该工艺。图3为现有的混合冷剂制冷工艺所采用的液化系统的结构图。如图3所示，一号换热器201和二号换热器202可以为图1所示结构的绕管式冷箱，也可以为图2所示的釜式冷箱。一号换热器201利用一号冷剂实现对NG的预冷，这里的一号冷剂可以为丙烷，也可以为混合冷剂(如乙烷、丙烷、戊烷等的混合物)，二号换热器202利用氮气与轻烃(如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等)的混合物作为二号冷剂，实现对NG的深冷和液化，最终得到LNG输出。其工艺流程为：一号换热器201利用一号冷剂冷却系统204送来的冷的一号冷剂的冷量对NG进行预冷后，将热的一号冷剂送到一号冷剂冷却系统204进行冷却降温，将吸收冷量后得到的液态的重烃组分分离出来，将气态的轻烃组分通过轻烃组分输送管203输送到二号换热器202进行深冷，二号换热器202利用二号冷剂冷却系统205送来的冷的二号冷剂的冷量对该气态的轻烃组分进行深冷和液化，从而得到LNG输出，并将热的二号冷剂送到二号冷剂冷却系统205进行冷却降温。
可见，图3所示的现有的混合冷剂液化系统对NG进行液化，至少要有两个冷箱才能满足要求，该技术中的两种冷剂独立工作，且独立进行冷却，因而整个液化系统的复杂程度和能耗都比较高。另外，当一号冷剂采用丙烷时，其物理特性决定了其对NG的预冷所能达到的最低温度为-40℃左右的固定值，因而在NG的组成发生变化时，或者在环境温度随季节变化时，该液化系统的LNG产量就会不稳定，尤其是在环境气温达到-40℃以下时，NG的液化已不需要丙烷的预冷，但如果不启用一号换热器201工作，整个液化系统将无法工作，因而该液化系统的能耗相当得大。
发明内容
本发明的目的是提供一种天然气的双冷剂液化系统和液化方法，能降低系统的复杂度和能耗。
本发明所述的天然气NG的双冷剂液化系统，该系统包括：
对NG进行液化的冷箱；
向所述冷箱输送NG的NG输入管；
将气态的低压常温一号冷剂变为液态的高压常温一号冷剂的一号冷剂外部处理子系统；
将所述高压常温一号冷剂被冷却得到的高压低温一号冷剂进一步降温为低压低温一号冷剂的一号冷剂降温子系统；
将气态的低压常温二号冷剂变为气态的高压常温二号冷剂的二号冷剂外部处理子系统；
将所述高压常温二号冷剂被冷却得到的高压低温二号冷剂进一步降温为低压低温二号冷剂的二号冷剂降温子系统；
储存所述冷箱冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分的重烃分离罐；
储存所述冷箱液化得到的液态的轻烃组分，并使所述轻烃组分中的氮气集中到其气相空间中的脱氮罐；
其中，所述冷箱包括：
与所述NG输入管相连以输送和冷却其送来的NG、并将冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分输送到所述重烃分离罐的NG预冷通道；
与所述重烃分离罐的气相空间相连通以输送其送来的气态的轻烃组分，将其进一步冷却至液化，并将得到的液态的轻烃组分输送到所述脱氮罐的NG深冷通道；
输送和冷却所述一号冷剂外部处理子系统送来的所述高压常温一号冷剂、将得到的所述高压低温一号冷剂送到所述一号冷剂降温子系统的一号冷剂预冷通道；
输送和冷却所述二号冷剂外部处理子系统送来的所述高压常温二号冷剂、将得到的高压中温二号冷剂送到二号冷剂二段预冷通道的二号冷剂一段预冷通道；
输送所述一号冷剂降温子系统送来的所述低压低温一号冷剂以对所述NG预冷通道中的NG、所述一号冷剂预冷通道中的所述高压常温一号冷剂、所述二号冷剂一段预冷通道中的高压常温二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述低压常温一号冷剂送到所述一号冷剂外部处理子系统的一号冷剂冷却通道；
输送和冷却所述二号冷剂一段预冷通道送来的所述高压中温二号冷剂、将得到的所述高压低温二号冷剂送到所述二号冷剂降温子系统的所述二号冷剂二段预冷通道；
输送所述二号冷剂降温子系统送来的所述低压低温二号冷剂以对所述NG深冷通道中气态的轻烃组分、所述二号冷剂二段预冷通道中的所述高压中温二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述低压常温二号冷剂送到所述二号冷剂外部处理子系统的二号冷剂冷却通道。
本发明提供了一种天然气NG的双冷剂液化方法，该方法基于上述的双冷剂液化系统；该方法包括：
步骤1：一号冷剂外部处理子系统将其对气态的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂进行压缩及冷却而得到的液态的压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂输送到所述冷箱中的一号冷剂预冷通道，并在所述一号冷剂预冷通道中将其冷却为压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂；二号冷剂外部处理子系统将其对气态的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂进行压缩及冷却而得到的气态的压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂输送到所述冷箱中的二号冷剂一段预冷通道，并在所述二号冷剂一段预冷通道中将其冷却为压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂；
步骤2：一号冷剂预冷通道将所述压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂送到一号冷剂降温子系统；所述一号冷剂降温子系统将所述压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂，送到所述冷箱中的一号冷剂冷却通道；
步骤3：向冷箱中的NG预冷通道输送NG；一号冷剂冷却通道中的所述压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂对所述NG预冷通道中的NG、所述一号冷剂预冷通道中的所述压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂、所述二号冷剂一段预冷通道中的所述压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂送到所述一号冷剂外部处理子系统，使其重新被压缩及冷却为所述压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂；
步骤4：所述NG预冷通道将其输送的NG被冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分均输送到重烃分离罐；所述二号冷剂一段预冷通道将所述压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂输送到二号冷剂二段预冷通道，并在所述二号冷剂二段预冷通道中将其冷却为压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂；
步骤5：所述二号冷剂二段预冷通道将所述压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂输送到所述二号冷剂降温子系统；所述二号冷剂降温子系统将所述压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂，送到所述冷箱中的二号冷剂冷却通道；
步骤6：将所述重烃分离罐的气相空间中的气态的轻烃组分送到所述冷箱中的NG深冷通道；所述二号冷剂冷却通道中的所述压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂对所述NG深冷通道中气态的轻烃组分、所述二号冷剂二段预冷通道中的所述压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂送到所述二号冷剂外部处理子系统，使其重新被压缩及冷却为所述压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂；
步骤7：所述NG深冷通道将其输送的气态的轻烃组分被冷却得到的液态的轻烃组分输送到脱氮罐进行储存；
步骤8-1：将所述脱氮罐的气相空间中的蒸发气BOG输送到换热器中；所述换热器利用BOG的冷量对原料NG进行冷却；
步骤8-2：利用LNG输送泵将所述脱氮罐的液相空间中的液态的所述轻烃组分加压输送到LNG储罐中；
步骤8-3：将所述LNG储罐的气相空间中的BOG输送到换热器中；所述换热器利用BOG的冷量对原料NG进行冷却；
在步骤3中，向冷箱中的NG预冷通道输送NG之前，对原料NG依次进行脱除酸性气体处理、脱水干燥处理、脱汞处理和粉尘过滤，得到不含酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘的NG。
本发明具有以下优点：
(1)本发明只设置了一个冷箱，一号冷剂降温子系统降温得到的低压低温一号冷剂输入到该冷箱中的一号冷剂冷却通道后，可对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的高压常温一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道中的高压常温二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的低压常温一号冷剂送到一号冷剂外部处理子系统，以进行一号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环预冷做准备；二号冷剂降温子系统降温得到的低压低温二号冷剂输入到二号冷剂冷却通道后，可对NG深冷通道中气态的轻烃组分、二号冷剂二段预冷通道中的高压中温二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的低压常温二号冷剂送到二号冷剂外部处理子系统，以进行二号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环深冷做准备。NG在NG预冷通道中被冷却后，其中的重烃组分被液化，在重烃分离罐中处于液相空间而被分离出来，气态的轻烃组分在NG深冷通道中被进一步冷却液化为LNG，输出到脱氮罐中。因此，本发明可利用一号冷剂和二号冷剂在一个冷箱中对NG进行冷却液化，输送NG的NG输入管、一号冷剂外部处理子系统、二号冷剂外部处理子系统、一号冷剂降温子系统、二号冷剂降温子系统、重烃分离罐和脱氮罐只需与冷箱上相应通道的入口或出口相连即可，这缩小了冷箱的体积，并极大地降低了该双冷剂液化系统的复杂程度。另外，低压低温一号冷剂和低压低温二号冷剂在对NG进行冷却液化的同时，还对一号冷剂预冷通道中的高压常温一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道中的高压常温二号冷剂、二号冷剂二段预冷通道中的高压中温二号冷剂进行冷却，从而提高了两种冷剂的利用效率，进而提高了冷箱的冷却效率，降低了该系统的能耗。
(2)本发明中的冷箱可采用真空钎焊铝制板翅式换热器来实现，其内部可同时进行多股冷流体和多股热流体之间的换热，满足了混合冷剂制冷工艺对NG分别在不同温位进行冷却和液化的要求，而且对NG分别进行预冷和深冷的一号冷剂和二号冷剂均只进行了一次降温即分别实现了重烃组分和轻烃组分的液化，因而本发明的液化效率比较高，冷箱的体积小，耐用时间长。
(3)本发明中，气态低压低温一号冷剂输入管和液态低压低温一号冷剂输入管在一号冷剂冷却通道的入口处汇合为一条与一号冷剂冷却通道相连的管线，这就保证了二者分别输送的气态的低压低温一号冷剂和液态的低压低温一号冷剂在一号冷剂冷却通道内的充分混合，使一号冷剂冷却通道13内的气液分配合理，能更好地进行冷量交换，这提高了本发明对NG的液化效率。
(4)本发明先后利用空气冷却器和水冷却器对每种冷剂进行冷却，充分利用了大气的冷量，减少了循环冷却水的利用量，也降低了本发明的能耗。
(5)本发明利用该换热器将BOG的冷量释放给需要进行液化的NG，从而降低了进入NG预冷通道的NG的温度，有利于提高液化效率，同时还充分利用了BOG的冷量，实现了能量的综合利用。
(6)本发明中的脱氮罐可以实现脱除NG液化产物中的氮气的功能，满足LNG产品的含氮量低于1％的要求。
附图说明
图1为现有技术提供的绕管式冷箱的结构图；
图2为现有技术提供的釜式冷箱的结构图；
图3为现有技术提供的天然气的液化系统的结构图；
图4为本发明提供的天然气的双冷剂液化系统的结构图；
图5为本发明提供的天然气的双冷剂液化方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所述的天然气双冷剂液化系统的结构进行详细的叙述。
如图4所示，该系统包括：
所述的一种天然气的双冷剂液化系统，该系统包括：
脱酸塔57、干燥器58、汞脱出罐59、粉尘过滤器60、BOG冷却器62、压缩机61、换热器54、一号冷剂外部处理子系统、一号冷剂降温子系统01、二号冷剂外部处理子系统、二号冷剂降温子系统02、重烃分离罐23和脱氮罐41；
其中，一号冷剂降温子系统01包括：NG预冷通道11、一号冷剂预冷通道12、一号冷剂冷却通道13和二号冷剂一段预冷通道14；
二号冷剂降温子系统02包括：NG深冷通道15、二号冷剂二段预冷通道16和二号冷剂冷却通道17；
一号冷剂外部处理子系统包括：一号冷剂缓冲罐63、一号冷剂压缩机64、一号冷剂空气冷却器65、一号冷剂水冷却器66和一号冷剂气液分离罐20；
二号冷剂外部处理子系统包括：二号冷剂缓冲罐67、二号冷剂压缩机68、二号冷剂空气冷却器69、二号冷剂水冷却器70和二号冷剂气液分离罐36；
脱酸塔57、干燥器58、汞脱出罐59、粉尘过滤器60依次连接后通过NG输送管55与换热器54NG管输入端连接；换热器54NG管输出端通过NG输送管56与一号冷剂降温子系统01的NG预冷通道11输入端连接；NG预冷通道11输出端通过NG输送管24与重烃分离罐23连接；重烃分离罐23底部通过重烃输送管28、重烃输送控制阀29与重烃储罐30连接；重烃储罐30通过重烃输送泵31、重烃输送管33和外输截止阀32与外输重烃系统连接；重烃分离罐23与重烃输送控制阀29之间连接有二号液位检测器26和三号控制器；重烃储罐30与外输截止阀32之间连接有三号液位检测器26和四号控制器；一号冷剂外部处理子系统的一号冷剂缓冲罐63、一号冷剂压缩机64、一号冷剂空气冷却器65和一号冷剂水冷却器66依次连接，通过一号冷剂缓冲罐63与一号冷剂降温子系统01的一号冷剂冷却通道13的输出端连接，通过一号冷剂水冷却器与一号冷剂降温子系统01的一号冷剂预冷通道12输入端连接；一号冷剂预冷通道12输出端通过管线18和截流阀19与一号冷剂气液分离罐20输入端连接，一号冷剂气液分离罐20输出端通过气相管线21和液相管线22与一号冷剂冷却通道13的输入端连接；
二号冷剂降温子系统02的NG深冷通道15输入端通过管线25与重烃分离罐23顶部连接，NG深冷通道15输出端通过管线42和减压阀43与脱氮罐41连接，减压阀43与脱氮罐41之间连接有一号控制器44和压力计45；二号冷剂预冷通道16输入端与一号冷剂降温子系统01的二号冷剂一段预冷通道14连接，二号冷剂预冷通道16输出端通过管线37和阀38与二号冷剂气液分离罐36连接，二号冷剂气液分离罐36通过液相管线39和气相管线40与二号冷剂冷却通道17输入端连接；二号冷剂冷却通道17输出端与二号冷剂外部处理子系统的二号冷剂缓冲罐67输入端连接；二号冷剂外部处理子系统的二号冷剂缓冲罐67、二号冷剂压缩机68、二号冷剂空气冷却器69、二号冷剂水冷却器70依次连接后，通过二号冷剂水冷却器70的输出端与一号冷剂降温子系统01的二号冷剂一段预冷通道14连接；
脱氮罐41底部通过LNG输送泵47、LNG控制阀49、管线48与LNG储罐46连接；LNG储罐46与LNG控制阀49之间连接有一号液位检测器50和二号控制器51；LNG储罐46通过连接管53与冷量输入管523连接；脱氮罐41顶部通过管线52与冷量输入管523连接；冷量输入管523与换热器54连接；换热器54通过压缩机61与BOG冷却器62连接，BOG冷却器62连接燃料系统。
其中的冷箱用于对NG进行液化，NG输入管56用于向冷箱输送NG，一号冷剂外部处理子系统用于将气态的低压常温一号冷剂变为液态的高压常温一号冷剂，一号冷剂降温子系统用于将高压常温一号冷剂被冷却得到的高压低温一号冷剂进一步降温为低压低温一号冷剂，二号冷剂外部处理子系统用于将气态的低压常温二号冷剂变为气态的高压常温二号冷剂，二号冷剂降温子系统用于将高压常温二号冷剂被冷却得到的高压低温二号冷剂进一步降温为低压低温二号冷剂，重烃分离罐23用于储存冷箱冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分，脱氮罐41用于储存冷箱液化得到的液态的轻烃组分，并利用轻烃组分的沸点高于氮气的沸点的原理，使液态的轻烃组分中的氮气集中到脱氮罐41的气相空间中，从而使LNG产品的含氮率低于1％而达标。
本发明中，冷箱是利用两种冷剂(一号冷剂和二号冷剂)对NG进行液化从而得到液态的重烃组分和液态的轻烃组分的装置，这里的液态的轻烃组分就是通常所说的液化天然气(LNG)。冷箱的结构如图4所示，其包括：NG预冷通道11、NG深冷通道15、一号冷剂预冷通道12、二号冷剂一段预冷通道14、二号冷剂二段预冷通道16、一号冷剂冷却通道13以及二号冷剂冷却通道17。
该冷箱中，NG预冷通道11与NG输入管56相连，用于输送和冷却其送来的NG，并将冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分通过图中标号为24的管线输送到重烃分离罐23进行气液分离。这里，NG预冷通道11中的NG被冷却的冷量来源为一号冷剂冷却通道13中的低压低温一号冷剂。
NG深冷通道15与重烃分离罐23的气相空间(其位于重烃分离罐23内的上部，由气态的轻烃组分所构成)通过图4中标号为25的虚线所示的管线相连通，可输送其送来的气态的轻烃组分，将这些气态的轻烃组分进一步冷却至液化，并将得到的液态的轻烃组分(即LNG)输送到脱氮罐41进行暂存。这里，NG深冷通道15中气态的轻烃组分被冷却至液化的冷量来源为二号冷剂冷却通道17中的低压低温二号冷剂。
一号冷剂预冷通道12用于输送和冷却一号冷剂外部处理子系统送来的高压常温一号冷剂，并将得到的高压低温一号冷剂送到一号冷剂降温子系统进行进一步的降温，这里，一号冷剂预冷通道12对其输送的高压常温一号冷剂进行冷却的冷量来源为一号冷剂冷却通道13中的低压低温一号冷剂。
二号冷剂一段预冷通道14用于输送和冷却二号冷剂外部处理子系统送来的高压常温二号冷剂，并将得到的高压中温二号冷剂送到二号冷剂二段预冷通道16，这里，二号冷剂一段预冷通道14对输送的高压常温二号冷剂进行冷却的冷量来源为一号冷剂冷却通道13中的低压低温一号冷剂。
一号冷剂冷却通道13输送的是一号冷剂降温子系统送来的低压低温一号冷剂，由于该低压低温一号冷剂的温度比NG预冷通道11中的NG、一号冷剂预冷通道12中的高压常温一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道14中的高压常温二号冷剂的温度都要低，因而可对NG预冷通道11中的NG、一号冷剂预冷通道12中的高压常温一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道14中的高压常温二号冷剂进行冷却。一号冷剂冷却通道13还将低压低温一号冷剂失去冷量后得到的低压常温一号冷剂送到一号冷剂外部处理子系统，以对这些一号冷剂重新进行压缩和液化，从而使其进入下一个冷却循环。
二号冷剂二段预冷通道16用于输送和冷却二号冷剂一段预冷通道14送来的高压中温二号冷剂，并将得到的高压低温二号冷剂送到二号冷剂降温子系统，这里，二号冷剂二段预冷通道16对输送的高压中温二号冷剂进行冷却的冷量来源为二号冷剂冷却通道17中输送的低压低温二号冷剂。
二号冷剂冷却通道17用于输送二号冷剂降温子系统送来的低压低温二号冷剂，该低压低温二号冷剂的温度要比NG深冷通道15中气态的轻烃组分、二号冷剂二段预冷通道16中的高压中温二号冷剂的温度都要低，因而可对NG深冷通道15中气态的轻烃组分、二号冷剂二段预冷通道16中的高压中温二号冷剂进行冷却。二号冷剂冷却通道17还将低压低温二号冷剂失去冷量后得到的低压常温二号冷剂送到二号冷剂外部处理子系统，以重新对这些二号冷剂进行压缩和冷却，从而进入下一个冷却循环。
这里的任一通道(如NG预冷通道11、NG深冷通道15、一号冷剂预冷通道12、一号冷剂冷却通道13、二号冷剂一段预冷通道14、二号冷剂二段预冷通道16、二号冷剂冷却通道17)均为翅片、导流片、隔板与封条组成的两端开口的流体(如一号冷剂、二号冷剂、NG等)的输送通道，其结构为：在两块隔板中间放置一层翅片，翅片的前后放置导流片，翅片和导流片的左右两侧放置封条，即构成一个两端开口的流体输送通道，多个这样的通道可构成本发明中的冷箱。其中的NG预冷通道11、一号冷剂预冷通道12、二号冷剂一段预冷通道14、一号冷剂冷却通道13构成一号换热器芯体，其位于标号01所示的方框内；NG深冷通道15、二号冷剂二段预冷通道16、二号冷剂冷却通道17构成二号换热器芯体，其位于标号02所示的方框内，但方框01和方框02只是分别表示一号换热器芯体和二号换热器芯体的范围，并不是实际存在的器件。
这里的翅片是进行流体流动和热交换的部件，导流片是使进出的流体流动均匀分布的器件。两个相邻的这种通道之间的冷热流体之间可通过隔板的导热来交换热量。当然，为了增加流体的热交换效率，可将翅片的形状设计为褶皱的形式。
本发明中，将对NG的液化过程分为两段，利用NG预冷通道11实现对重烃组分的液化，并将其输出至重烃分离罐23，而气态的轻烃组分从重烃分离罐23的气相空间进入NG深冷通道15中进行冷却和液化，这可以防止液态的重烃组分在NG深冷通道15的降温过程中冻结，引起设备、管道及阀门的堵塞。
本发明中，重烃分离罐23可以采用罐体的形式，也可以采用重烃分离塔的形式。当原料NG中的重烃组分含量过高，罐体形式的重烃分离罐23不能实现重烃组分与轻烃组分的完全分离时，可将重烃分离罐23设计为重烃分离塔的形式，相对于罐体形式的重烃分离罐，重烃分离塔对重烃组分与轻烃组分的分离效果更完全，这可以满足冷箱对轻烃组份中所混杂的重烃组分的含量要求，防止残留在轻烃组分中的重烃组分在NG深冷通道15的降温过程中冻结，引起设备、管道及阀门的堵塞。
上述的系统结构中，NG输入管56输入到NG预冷通道11中的NG为低压常温(20℃至50℃)的气态物质，其包括气态的重烃组分和气态的轻烃组分，该NG在NG预冷通道11中被一号冷剂冷却通道13中的低压低温一号冷剂提供的冷量冷却到-20℃至-70℃后，其中的重烃组分被液化为液态而输送到重烃分离罐23中而被分离出来，而轻烃组分仍为气态物质，该轻烃组分从重烃分离罐23的气相空间通过管线25进入NG深冷通道15后，又吸收二号冷剂冷却通道17中的低压低温二号冷剂所提供的冷量而被进一步冷却和液化为-160℃以下的LNG，通过管线42输送到脱氮罐41中，从而最终实现了所有NG的液化。在该液化过程中，一号冷剂预冷通道12输送到一号冷剂降温子系统的高压低温一号冷剂的温度约为-20℃至-70℃或稍高一些，一号冷剂降温子系统输送到一号冷剂冷却通道13的低压低温一号冷剂的温度比高压低温一号冷剂低一些(约低3℃至5℃)；二号冷剂二段预冷通道16输送到二号冷剂降温子系统的高压低温二号冷剂的温度约为-160℃或稍高一些，二号冷剂降温子系统输送到二号冷剂冷却通道17的低压低温二号冷剂的温度比高压低温二号冷剂低一些(约低3℃至5℃)。
本发明中的冷箱可采用真空钎焊铝制板翅式换热器来实现，其内部可同时进行多股冷流体和多股热流体之间的换热，满足了混合冷剂制冷工艺对NG分别在不同温位进行冷却和液化的要求，而且对NG分别进行预冷和深冷的一号冷剂和二号冷剂均只进行了一次降温即分别实现了重烃组分和轻烃组分的液化，因而本发明的液化效率比较高，冷箱的体积小，耐用时间长。
上述的各通道(如NG预冷通道11、NG深冷通道15、一号冷剂预冷通道12、一号冷剂冷却通道13、二号冷剂一段预冷通道14、二号冷剂二段预冷通道16、二号冷剂冷却通道17)均为实现流体间冷量交换的通道，均要输送低温物质；一号冷剂降温子系统和二号冷剂降温子系统分别对冷却过的一号冷剂和二号冷剂进行进一步的降温，因而其间传输和储存的物质也都为低温物质，这些储存和输送低温物质的通道、管线、设备不能置于外界环境中，必须对其进行绝热处理。因此，本发明所提出的液化系统还包括外壳(如碳钢制成的碳钢外壳)以及外壳内耐低温的绝热材料(如珠光砂等)，使一号换热器芯体、二号换热器芯体、一号冷剂降温子系统和二号冷剂降温子系统均位于外壳内部，并在外壳、一号换热器芯体、二号换热器芯体、设备、管线相互之间的空间填充绝热材料，从而防止外界热量传入，引起冷量损失。
还可以在外壳内部填充绝热材料的空间中充氮气，并使外壳内部的氮气气压大于外界大气压(通常使氮气的气压略大于外界大气压)，从而防止空气中的水分进入外壳内部，造成绝热材料因受潮冻结而失去绝热性能。
为了防止大气压力突然下降所造成的外壳内部氮气压力远超大气压的情况引起外壳受损，本发明可以在外壳顶部设置一个以上的超压安全阀，在外壳内部的气压与大气压的差值(即氮气气压减去外界大气压所得的差值)超过预定安全值时，该超压安全阀即自动开启，将外壳内的超量氮气快速排出，从而防止外壳受损。
此外，还可以在外壳上设置一个以上的呼吸阀，并在呼吸阀的内部填充用于吸水的吸附剂。这样，在外界大气压力突然升高，含有水蒸气的空气通过呼吸阀进入外壳内部后，可利用吸附剂吸收这些水蒸气，从而避免水分进入外壳内部。在外壳内部的保护氮气通过呼吸阀向外排气时，被吸附剂所吸收的水分就又被排出呼吸阀，这相当于吸附剂的再生，因而本发明中的吸附剂可长期循环使用。
由此可见，本发明只设置了一个冷箱，一号冷剂降温子系统降温得到的低压低温一号冷剂输入到该冷箱中的一号冷剂冷却通道后，可对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的高压常温一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道中的高压常温二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的低压常温一号冷剂送到一号冷剂外部处理子系统，以进行一号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环预冷做准备；二号冷剂降温子系统降温得到的低压低温二号冷剂输入到二号冷剂冷却通道后，可对NG深冷通道中气态的轻烃组分、二号冷剂二段预冷通道中的高压中温二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的低压常温二号冷剂送到二号冷剂外部处理子系统，以进行二号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环深冷做准备。NG在NG预冷通道中被冷却后，其中的重烃组分被液化，在重烃分离罐中处于液相空间而被分离出来，气态的轻烃组分在NG深冷通道中被进一步冷却液化为LNG，输出到脱氮罐中。因此，本发明可利用一号冷剂和二号冷剂在一个冷箱中对NG进行冷却液化，输送NG的NG输入管、一号冷剂外部处理子系统、二号冷剂外部处理子系统、一号冷剂降温子系统、二号冷剂降温子系统、重烃分离罐和脱氮罐只需与冷箱上相应通道的入口或出口相连即可，这缩小了冷箱的体积，并极大地降低了该双冷剂液化系统的复杂程度。另外，低压低温一号冷剂和低压低温二号冷剂在对NG进行冷却液化的同时，还对一号冷剂预冷通道中的高压常温一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道中的高压常温二号冷剂、二号冷剂二段预冷通道中的高压中温二号冷剂进行冷却，从而提高了两种冷剂的利用效率，进而提高了冷箱的冷却效率，降低了该系统的能耗。
本发明中的一号冷剂降温子系统可以通过图4所示的如下结构来实现，其包括：
暂存低压低温一号冷剂的一号冷剂气液分离罐20；
连接一号冷剂预冷通道12与一号冷剂气液分离罐20、将一号冷剂预冷通道12送来的高压低温一号冷剂降温为低压低温一号冷剂送到一号冷剂气液分离罐20的一号冷剂降温管18；
位于一号冷剂降温管18上的一号冷剂节流阀19；
连接一号冷剂气液分离罐20与一号冷剂冷却通道13、将一号冷剂气液分离罐20中的低压低温一号冷剂输送到一号冷剂冷却通道13的低压低温一号冷剂输入管。
本发明中，对一号冷剂的冷却降温主要是在一号冷剂预冷通道12中进行的，利用一号冷剂降温子系统可对其送来的高压低温一号冷剂进行进一步的降温，从而在进入一号冷剂冷却通道13后除了对NG预冷通道11中的NG进行冷却外，还可对一号冷剂预冷通道12中的高压常温一号冷剂进行冷却。(温度约降低3℃至5℃)
图4所示的一号冷剂降温子系统对高压低温一号冷剂的降温是通过开启一号冷剂降温管18上的一号冷剂节流阀19实现的，由于高压低温一号冷剂的压力比一号冷剂气液分离罐20中的低压低温一号冷剂的压力高得多，因而在开启一号冷剂节流阀19之后，一号冷剂降温管18中的一号冷剂经历了一次降压降温过程，从而实现了温度的降低(降温约3℃至5℃)，得到的低压低温一号冷剂暂存在一号冷剂气液分离罐20中。
一号冷剂气液分离罐20中的低压低温一号冷剂包括气态的低压低温一号冷剂和液态的低压低温一号冷剂，二者分别构成了一号冷剂气液分离罐20内上部的气相空间和下部的液相空间，无论是气态还是液态的低压低温一号冷剂，其温度都比一号冷剂预冷通道12送来的高压低温一号冷剂要低，因而都属于对NG进行液化以及对高压低温一号冷剂进行冷却的冷量来源，如果只利用其中一种，无疑造成了冷量的损失，增加本系统的能耗，而如果将二者分别输入一号冷剂冷却通道13，则二者在一号冷剂冷却通道13中将不能充分混合，这又会造成冷量释放的不充分，影响系统的液化效率，因此，本发明中的低压低温一号冷剂输入管包括：与一号冷剂气液分离罐20的气相空间相连通以输送其中的气态的低压低温一号冷剂的气态低压低温一号冷剂输入管21、与一号冷剂气液分离罐20的液相空间相连通以输送其中的液态的低压低温一号冷剂的液态低压低温一号冷剂输入管22，如图4所示，这里的气态低压低温一号冷剂输入管21和液态低压低温一号冷剂输入管22在一号冷剂冷却通道13的入口处汇合为一条与一号冷剂冷却通道13相连的管线，这就保证了二者分别输送的气态的低压低温一号冷剂和液态的低压低温一号冷剂在一号冷剂冷却通道13内的充分混合，使一号冷剂冷却通道13内的气液分配合理，能更好地进行冷量交换，这提高了本发明对NG的液化效率。
与一号冷剂降温子系统的结构类似，如图4所示，本发明中的二号冷剂降温子系统包括：
暂存低压低温二号冷剂的二号冷剂气液分离罐36；
连接二号冷剂二段预冷通道16与二号冷剂气液分离罐36、将二号冷剂二段预冷通道16送来的高压低温二号冷剂降温为低压低温二号冷剂送到二号冷剂气液分离罐36的二号冷剂降温管37；
位于二号冷剂降温管37上的二号冷剂节流阀38；以及
连接二号冷剂气液分离罐36与二号冷剂冷却通道17、将二号冷剂气液分离罐36中的低压低温二号冷剂输送到二号冷剂冷却通道17的低压低温二号冷剂输入管。
可见，二号冷剂降温子系统也是通过开启二号冷剂降温管37上的二号冷剂节流阀38的方式，使二号冷剂二段预冷通道16中的高压低温二号冷剂经历一次降压降温过程，从而降温为低压低温二号冷剂的，二号冷剂气液分离罐36中的低压低温二号冷剂的温度比上述的高压低温二号冷剂的温度低约3℃至5℃。
考虑到二号冷剂气液分离罐36中的低压低温二号冷剂也包括气态的低压低温二号冷剂和液态的低压低温二号冷剂，因而上述的低压低温二号冷剂输入管也包括：与二号冷剂气液分离罐36的气相空间相连通以输送其中的气态的低压低温二号冷剂的气态低压低温二号冷剂输入管40、与二号冷剂气液分离罐36的液相空间相连通以输送其中的液态的低压低温二号冷剂的液态低压低温二号冷剂输入管39。图4中，气态低压低温二号冷剂输入管40和液态低压低温二号冷剂输入管39在二号冷剂冷却通道17的入口处汇合为一条与二号冷剂冷却通道17相连的管线，从而使二号冷剂冷却通道17内的气液分配合理，更好地进行冷量交换，提高本发明对NG的液化效率。
如图4所示，本发明中的一号冷剂外部处理子系统实现的是将气态的低压常温一号冷剂变为液态的高压常温一号冷剂，其包括：
暂存低压常温一号冷剂的一号冷剂缓冲罐63；
连接一号冷剂冷却通道13与一号冷剂缓冲罐63、将一号冷剂冷却通道13送来的低压常温一号冷剂送到一号冷剂缓冲罐63的低压一号冷剂输出管；
与一号冷剂缓冲罐63的气相空间相连通、以将其中的低压常温一号冷剂压缩为高压高温气态一号冷剂的一号冷剂压缩机64；
与一号冷剂压缩机64相连、将其送来的高压高温气态一号冷剂冷却为高压常温一号冷剂的一号冷剂液化器；
连接一号冷剂液化器和一号冷剂预冷通道12、以将一号冷剂液化器得到的高压常温一号冷剂送到一号冷剂预冷通道12的高压一号冷剂输入管。
在图4所示的实施例中，一号冷剂液化器包括：与一号冷剂压缩机64相连、利用空气的冷量对其送来的高压高温气态一号冷剂进行冷却的一号冷剂空气冷却器65；与一号冷剂空气冷却器65相连、利用水的冷量将其冷却产物冷却为高压常温一号冷剂的一号冷剂水冷却器66；并且这里的一号冷剂水冷却器66通过高压一号冷剂输入管与一号冷剂预冷通道12相连。
可见，本发明是利用一号冷剂压缩机64对一号冷剂冷却通道13输出并暂存在一号冷剂缓冲罐63中的低压常温一号冷剂进行压缩、然后依次利用一号冷剂空气冷却器65和一号冷剂水冷却器66对压缩得到的高压高温气态一号冷剂(约100℃)进行冷却，从而将气态的低压常温一号冷剂变为液态的高压常温一号冷剂的，利用一号冷剂压缩机64对低压常温一号冷剂进行压缩，是为了提高该一号冷剂外部处理子系统的液化效率，而先后利用一号冷剂空气冷却器65和一号冷剂水冷却器66对高压高温气态一号冷剂进行冷却，则充分利用了大气的冷量，减少了循环冷却水的利用量，这也降低了本发明的能耗。
与一号冷剂外部处理子系统类似，为了将气态的低压常温二号冷剂变为气态的高压常温二号冷剂，本发明中的二号冷剂外部处理子系统包括：
暂存低压常温二号冷剂的二号冷剂缓冲罐67；
连接二号冷剂冷却通道17与二号冷剂缓冲罐67、将二号冷剂冷却通道17送来的低压常温二号冷剂送到二号冷剂缓冲罐67的低压二号冷剂输出管；
与二号冷剂缓冲罐67的气相空间相连通、以将其中的低压常温二号冷剂压缩为高压高温气态二号冷剂的二号冷剂压缩机68；
与二号冷剂压缩机68相连、将其送来的高压高温气态二号冷剂冷却为高压常温二号冷剂的二号冷剂冷却器；
连接二号冷剂冷却器和二号冷剂一段预冷通道14、以将二号冷剂冷却器得到的高压常温二号冷剂送到二号冷剂一段预冷通道14的高压二号冷剂输入管。
其中的二号冷剂冷却器包括：与二号冷剂压缩机67相连、利用空气的冷量对其送来的高压高温气态二号冷剂进行冷却的二号冷剂空气冷却器69；与二号冷剂空气冷却器69相连、利用水的冷量将二号冷剂空气冷却器69的冷却产物进一步冷却为高压常温二号冷剂的二号冷剂水冷却器70；这里的二号冷剂水冷却器70通过高压二号冷剂输入管与二号冷剂一段预冷通道14相连。
可见，与一号冷剂外部处理子系统相似，本发明是利用二号冷剂压缩机68对二号冷剂冷却通道17输出并暂存在二号冷剂缓冲罐67中的低压常温二号冷剂进行压缩、然后依次利用二号冷剂空气冷却器69和二号冷剂水冷却器70对压缩得到的高压高温气态二号冷剂(约100℃)进行冷却，从而将气态的低压常温二号冷剂变为气态的高压常温二号冷剂的。二号冷剂压缩机68对低压常温二号冷剂进行的压缩可提高该二号冷剂外部处理子系统的液化效率，而先后利用二号冷剂空气冷却器69和二号冷剂水冷却器70对高压高温气态二号冷剂进行冷却，则充分利用了大气的冷量，减少了循环冷却水的利用量，这也降低了本发明的能耗。
重烃分离罐23的容积通常不大，不能作为液态的重烃组分的长期储存装置，因而本发明还需要设置专门的装置(如图4中的重烃储罐30、重烃外输泵31)来实现对液态的重烃组分的大量储存和外输。如图4所示，该系统还包括：重烃储罐30、重烃输送管28、重烃外输泵31以及重烃外输管33。其中的重烃储罐30用于储存液态的重烃组分，重烃输送管28分别与重烃分离罐23的液相空间和重烃储罐30相连，可将重烃分离罐23中的液态的重烃组分输送到重烃储罐30中；重烃外输泵31与重烃储罐30的液相空间相连，可对其中的液态的重烃组分加压以实现外输；重烃外输管33与重烃外输泵31相连，是外输重烃储罐30中的液态的重烃组分的管线。
重烃分离罐23内液态的重烃组分的量不能过多，否则将造成其内部的气相空间的气压过大，对重烃分离罐23以及通过管线24与其相连的NG预冷通道11造成损坏，因此，本发明提供的液化系统还包括：
位于重烃输送管28上的重烃输送控制阀29；
检测重烃分离罐23内液态的重烃组分的液面高度的二号液位检测器26；
分别与二号液位检测器26和重烃输送控制阀29相连，以根据二号液位检测器26的检测结果来控制重烃输送控制阀29的开度的三号控制器27。
利用二号液位检测器26来检测重烃分离罐23内液态的重烃组分的液面高度，由三号控制器27根据其检测结果来控制重烃输送控制阀29的开度，从而防止重烃分离罐23内的液态重烃组分的量超过预定最大值。
此外，重烃储罐30中液态的重烃组分的量不能过少，否则，因其内部气压过低，外界空气将会沿管线(如连接重烃外输泵31与重烃储罐30的未标号的管线)进入重烃储罐30内，对重烃储罐30的安全造成威胁(因其储存的重烃为易燃物质)。因此，本发明所提出的液化系统还包括：
位于重烃外输管33上的重烃外输截止阀32；
检测重烃储罐30内液态的重烃组分的液面高度的三号液位检测器35；
分别与三号液位检测器35和重烃外输截止阀32相连，以根据三号液位检测器35的检测结果来控制重烃外输截止阀32的开闭的四号控制器34。
这样，本发明利用三号液位检测器35来检测重烃储罐30内液态的重烃组分的液面高度，四号控制器34根据其检测结果来控制重烃外输截止阀32的开闭，可保证重烃储罐30内的液面保持在预定的高度范围内，从而保持重烃储罐30内的气压，防止外界大气进入。
如图4所示，NG深冷通道15通过轻烃输送管42将液态的轻烃组分输送到脱氮罐41进行暂存，而脱氮罐41内液态的轻烃组分(即LNG)为常压状态，而NG深冷通道15中液态的轻烃组分的压力要高一些，因此，本发明还在上述的轻烃输送管42上设置了LNG减压阀43，以实现液态的轻烃组分的减压。该LNG减压阀43的开度大小是根据脱氮罐41内的气压来调节的，如图4所示，该系统还包括：检测脱氮罐41内的气压的气压检测器45；分别与气压检测器45和LNG减压阀43相连，以根据气压检测器45的检测结果来调节LNG减压阀43的开度的一号控制器44。这样，可在脱氮罐41内的气压低于其标准范围时，增大LNG减压阀43的开度，从而增大NG深冷通道15输出液态的轻烃组分的流量，快速提高脱氮罐41内的气压；在脱氮罐41内的气压高于其标准范围时，减小LNG减压阀43的开度，从而减小NG深冷通道15输出液态的轻烃组分的流量，使脱氮罐41内的气压降低。
脱氮罐41的容积通常不大，不能大量储存液态的轻烃组分，因而本发明还设置了储存液态的轻烃组分的LNG储罐46、以及与脱氮罐41的液相空间相连的LNG输送泵47；其中，LNG输送泵47通过LNG输送管48与LNG储罐46相连，以将脱氮罐41中液态的轻烃组分加压输送到LNG储罐46。
此外，还在LNG输送管48上设置了LNG输送控制阀49，可通过其开度大小来控制LNG输送泵47加压输送到LNG储罐46内的液态的轻烃组分的流量，防止脱氮罐41内的液态的轻烃组分过多而损坏相应设备管线。
本发明还设置了检测脱氮罐41内液态的轻烃组分的液面高度的一号液位检测器50以及二号控制器51，其中的二号控制器51分别与一号液位检测器50和LNG输送控制阀49相连，以根据一号液位检测器51的检测结果来控制LNG输送控制阀49的开度，从而保证脱氮罐41内的液态的轻烃组分不会过多。
本发明中，脱氮罐41除了罐体实现形式外，还可以用脱氮塔的形式来实现。当原料NG中的氮气含量过高，罐体形式的脱氮罐41不能将大量氮气从液化得到的LNG中分离出来，从而使产品LNG中的氮含量低于1％时，可以将脱氮罐41设计为脱氮塔，该脱氮塔的分离效果优于脱氮罐，可以很好地实现LNG与氮气的分离，满足产品LNG中的氮含量低于1％的要求。
LNG储罐46中的液态的轻烃组分会逐渐吸收环境热量，从而变为蒸发气(BOG)，聚集于LNG储罐46内上部的空间(称为其气相空间)中，这些BOG也属于本发明液化得到的产物，因而应将其重新液化为液态，以充分利用资源。同时，这部分BOG的温度与液态的轻烃组分的温度相同，都是低温物质，在对其进行液化时不可避免要进行压缩，该过程中伴随着升温，如果不对BOG的冷量加以利用，将造成冷量的浪费，因此，本发明提出的液化系统还包括利用液态的轻烃组分气化而成的BOG的冷量对NG进行冷却的换热器54，该换热器54接收BOG的冷量输入端523通过一号冷量输入管53与LNG储罐46的气相空间相连通，其接收待冷却的NG的NG输入端与输送原料NG的原料NG输入管相连，其输出冷却过的NG的NG输出端与NG输入管56相连。这样，利用该换热器54，就将BOG的冷量释放给需要进行液化的NG，从而降低了进入NG预冷通道11的NG的温度，这有利于提高液化效率，同时还充分利用了BOG的冷量，实现了能量的综合利用。
此外，在脱氮罐41中的液态的轻烃组分也会吸热气化为BOG，因而本发明中换热器54的冷量输入端523还通过二号冷量输入管52与脱氮罐41的气相空间相连通，从而将脱氮罐41中的BOG输送到换热器54中，提高能量利用率。
脱氮罐41的气相空间中除了含有液态的轻烃组分气化而成的BOG之外，还包含一小部分氮气，这些氮气来自于开采自地下的原料NG，利用该液化系统并不能使这些氮气全部被液化为液态，因而其仍存在于脱氮罐41的气相空间中，该液化系统中，NG深冷通道15将液化产物输出到脱氮罐41中后，这些氮气就存在于其气相空间中，或因减压而重新气化为气态进入其气相空间中，因此，利用这里的脱氮罐41还可以实现脱除NG液化产物中的氮气的功能，满足LNG(即液态的轻烃组分)产品的含氮量要求。
换热器54利用BOG的冷量对需要进行液化的NG进行预冷，而失去冷量的BOG则从其冷量输出端输出。如图4所示，该液化系统还包括：将失去冷量的BOG压缩为高压高温BOG的BOG压缩机64和对高压高温BOG进行冷却的BOG冷却器62；其中，换热器54输出失去冷量的BOG的冷量输出端与BOG压缩机61的输入端相连，BOG压缩机61的输出端与BOG冷却器62的输入端相连。
被BOG冷却器62冷却后的BOG仍为气态，其本质上仍为NG(如来自脱氮罐41，还包含氮气)，为可燃性气体，因而可以作为燃料气输送到燃料气系统用于燃烧，其燃烧产生的热量可应用在脱酸塔57、干燥器58等装置中，当然，也可以用于城市供暖等。
开采自地层的原料NG中通常含有多种杂质，如硫化氢、二氧化碳等酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘(如来自脱酸他4-1、干燥器4-2、汞脱除罐4-3的粉尘)等，这些杂质如果进入该液化系统，将因预冷而堵塞管道、设备，造成整个系统的损坏，因此，需要利用专门的设备对这些杂质进行脱除，从而使进入该液化系统的NG为比较纯净的气体。因此，该液化系统还包括：
脱除原料NG中的酸性气体的脱酸塔57，用于将NG中的二氧化碳的含量降低到50ppm以下，将NG中的硫化氢的含量降低到3.5mg/m3以下；
与脱酸塔57相连、对其输出的气体进行脱水干燥处理的干燥器58，用于将NG中的水蒸汽含量降低到0.1ppm以下；
与干燥器58相连、对其输出的气体进行脱汞处理的汞脱除罐59，用于将NG中的汞微粒的含量降低到10ng/m3以下；
与汞脱除罐59相连、对其输出的气体进行粉尘过滤的粉尘过滤器60；其中，
粉尘过滤器60可以与NG输入管56相连，以将其输出的气体(不含上述的酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘等)通过NG输入管56输送到NG预冷通道11。
当然，还可以将上述的换热器54装置与这里的脱除杂质的装置进行结合，以综合二者的优点，该结合起来的实施例如图4所示，粉尘过滤器60所输出的不含杂质的NG气体通过管线55连接到换热器54的NG输入端，这些NG被BOG的冷量冷却后，通过与换热器54的NG输出端相连的NG输入管56输送到NG预冷通道11内，以进行冷却和液化。
此外，上述的BOG冷却器62所输出的NG可以作为燃料气输出到燃料气系统中进行燃烧。
利用上述的双冷剂液化系统，本发明还提出了一种NG的双冷剂液化方法，如图5所示，该方法包括：
步骤401：一号冷剂外部处理子系统将其对气态的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂进行压缩及冷却而得到的液态的压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂输送到冷箱中的一号冷剂预冷通道，并在一号冷剂预冷通道中将其冷却为压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂；二号冷剂外部处理子系统将其对气态的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂进行压缩及冷却而得到的气态的压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂输送到冷箱中的二号冷剂一段预冷通道，并在二号冷剂一段预冷通道中将其冷却为压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂。
这里，一号冷剂外部处理子系统是将一号冷剂由压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为20℃至50℃的气态通过压缩和冷却变为压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的液态的系统，二号冷剂外部处理子系统是将二号冷剂由压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的气态通过压缩和冷却变为压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的气态的系统，二者的结构可为上述的液化系统中的相应结构。
冷箱中的一号冷剂预冷通道和二号冷剂一段预冷通道可分别实现对压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂和压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂的冷却，其冷量来源均为上述液化系统中的一号冷剂冷却通道13中的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂。
步骤402：一号冷剂预冷通道将压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂送到一号冷剂降温子系统；一号冷剂降温子系统将压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂，送到冷箱中的一号冷剂冷却通道。
本步骤中，一号冷剂预冷通道中冷却得到的压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂被送到一号冷剂降温子系统，从而可由一号冷剂降温子系统将其进一步降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂，以在步骤403中对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道中的压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂的冷却。
该步骤中，一号冷剂降温子系统将压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂的方法可以为：开启上述液化系统中一号冷剂降温管18上的一号冷剂节流阀19，使一号冷剂降温管18中的压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂经历一次降压降温过程，从而降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂。
步骤403：向冷箱中的NG预冷通道输送NG；一号冷剂冷却通道中的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道中的压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂送到一号冷剂外部处理子系统，使其重新被压缩及冷却为压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂。
该步骤中，一号冷剂冷却通道中的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂、二号冷剂一段预冷通道中的压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂进行冷却后，失去冷量后得到的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂被一号冷剂外部处理子系统重新压缩和冷却，可重新变为液态的压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂，返回步骤401以进行下一个冷却的循环。
步骤404：NG预冷通道将其输送的NG被冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分均输送到重烃分离罐；二号冷剂一段预冷通道将压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂输送到二号冷剂二段预冷通道，并在二号冷剂二段预冷通道中将其冷却为压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂。
该步骤中，NG预冷通道中的气态的重烃组分已被液化，而轻烃组分则仍处于气态，如果不将重烃组分输出，这些重烃组分将在后续的步骤中被冻结，从而造成设备、管道的堵塞和损坏。因此，本发明将这些重烃组分输出到重烃分离罐中，以实现重烃组分与轻烃组分的分离。
二号冷剂二段预冷通道将压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂冷却为压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂的冷量来源，可以为图4所示的二号冷剂冷却通道17中的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂。
步骤405：二号冷剂二段预冷通道将压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂输送到二号冷剂降温子系统；二号冷剂降温子系统将压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂，送到冷箱中的二号冷剂冷却通道。
该步骤中，二号冷剂降温子系统将压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂的方法可以为：开启上述液化系统中二号冷剂降温管37上的二号冷剂节流阀38，使二号冷剂降温管37中的压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂经历一次降压降温过程，从而降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂。
步骤406：将重烃分离罐的气相空间中的气态的轻烃组分送到冷箱中的NG深冷通道；二号冷剂冷却通道中的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂对NG深冷通道中气态的轻烃组分、二号冷剂二段预冷通道中的压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂送到二号冷剂外部处理子系统，使其重新被压缩及冷却为压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂。
步骤405中，二号冷剂降温子系统对压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂降温得到的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂在该步骤中作为NG深冷通道中气态的轻烃组分、二号冷剂二段预冷通道中的压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂的冷量来源，而压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂失去冷量后得到的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂则被送到二号冷剂外部处理子系统，从而被重新压缩和冷却，得到的气态的压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂返回步骤401以进行下一个冷却的循环。
步骤407：NG深冷通道将其输送的气态的轻烃组分被冷却得到的液态的轻烃组分输送到脱氮罐进行储存。
在步骤406中，NG深冷通道中的气态的轻烃组分吸收二号冷剂冷却通道中压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂的冷量，被液化为液态的轻烃组分，该液态的轻烃组分即为LNG，其被送到脱氮罐中进行暂存。
在上述的步骤403中，在向冷箱中的NG预冷通道输送NG之前，还可以对包括对原料NG进行脱除杂质处理的如下步骤：对原料NG依次进行脱除酸性气体处理、脱水干燥处理、脱汞处理和粉尘过滤，得到不含酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘的NG，然后，这些NG在步骤403中被输送到冷箱中的NG预冷通道中。
步骤407得到的液态的轻烃组分被输送到脱氮罐中进行储存，这些液态的轻烃组分在吸收环境热量后，可气化为BOG聚集于脱氮罐内上部的气相空间中，这些BOG是优质的冷量来源，因而在步骤407之后，还可以包括步骤408-1：将脱氮罐的气相空间中的BOG输送到换热器中，由换热器利用这些BOG的冷量对上述的原料NG或要输入到NG预冷通道中的NG(已被脱除了酸性气体、水蒸气、汞微粒以及粉尘等杂质)进行冷却。
考虑到脱氮罐的容积通常不大，因而在步骤407之后，还可以包括如下步骤：
步骤408-2：利用LNG输送泵将脱氮罐的液相空间中的液态的轻烃组分加压输送到LNG储罐中；
步骤408-3：将LNG储罐的气相空间中的BOG输送到换热器中，由换热器利用这些BOG的冷量对原料NG或要输入到NG预冷通道中的NG(已被脱除了酸性气体、水蒸气、汞微粒以及粉尘等杂质)进行冷却。
上述的步骤408-2与步骤408-3的执行是有先后顺序的，但是，步骤408-1和步骤408-2的执行却没有先后顺序，二者可同步执行，也可先后执行，而执行的先后顺序则是任意的。
本发明中的一号冷剂和二号冷剂的组成成分及其配比并不固定，可以随NG组成成分及其配比的不同而发生变化，从而保证对NG中的重烃组分和轻烃组分的有效分离，并尽可能地降低该液化系统的能耗。同时，这有效克服了现有技术中使用丙烷作为一号冷剂所带来的NG预冷后的温度固定的问题，因而本发明的LNG产量稳定，不受NG组成以及环境温度的变化影响，在冬夏两季环境温度偏低或偏低时，可通过改变一号冷剂和二号冷剂的组成及其配比的方式来适应环境温度的变化，保证本发明的稳定工作，降低其能耗。
以下为本发明提出的液化系统所采用的一号冷剂和二号冷剂的组成和配比的实施例，该实施例用于说明本发明所提供的液化系统和液化方法，但并不用于限制本发明的保护范围：
一号冷剂主要用于液化NG中的重烃组分，可用含碳量相对较高的烃类或其组合来实现，这些烃类包括乙烯或乙烷、丙烷、异丁烷、异戊烷等。一号冷剂的一个较佳组合实施例为乙烷、丙烷和异丁烷的组合，其对重烃组分的冷却效果最好而且液化后得到的重烃不会在重烃分离罐底部沉积，该一号冷剂实施例的体积百分配比的一个实施例为：乙烷占35％-45％，丙烷占50％-60％，异丁烷占0-2％。
二号冷剂用于液化NG中的轻烃组分，可使用在低温位具有较高冷却效率的氮气与含碳量较低的烃类的组合来实现，这些烃类包括甲烷、乙烷或乙烯、丁烷等。二号冷剂的一个较佳组合实施例为氮气、甲烷、乙烷和丙烷的组合，其对NG中的轻烃组分的冷却效果最好，该二号冷剂的体积百分配比的一个实施例为：氮气占0-6％，甲烷占40％-55％，乙烷占30％-45％，丙烷占10％-20％。
由于一号冷剂和二号冷剂为多种烃类或烃类与氮的混合冷剂，压缩压力越高，其本身更易被冷却和液化，并且在节流降压后温度降低的更多，这样也就更有利于提供冷量。然而，压缩压力的提高必然导致压缩机做功的增多，造成整体能耗的增大，这不一定有利于整个液化流程的能耗与产出的消耗比。因此，本发明对一号冷剂和二号冷剂的外部处理子系统中的压缩机具有一定的要求，其较佳实施例如下：一号冷剂压缩机64的入口压力为0.2MPaG-0.4MPaG，出口压力为2MPaG-4MPaG；二号冷剂压缩机68的入口压力为0.2MPaG-0.4MPaG，出口压力为3MPaG-5MPaG。在该实施例中，整个液化流程的压缩机能耗与LNG产出的消耗比可达到最低。

Claims (5)

1.一种天然气的双冷剂液化方法，其特征在于：该方法包括：
步骤1：一号冷剂外部处理子系统将其对气态的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂进行压缩及冷却而得到的液态的压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂输送到所述冷箱中的一号冷剂预冷通道，并在所述一号冷剂预冷通道中将其冷却为压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂；二号冷剂外部处理子系统将其对气态的压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂进行压缩及冷却而得到的气态的压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂输送到冷箱中的二号冷剂一段预冷通道，并在所述二号冷剂一段预冷通道中将其冷却为压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂；
步骤2：一号冷剂预冷通道将所述压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂送到一号冷剂降温子系统；所述一号冷剂降温子系统将所述压力为2MPaG至4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂，送到所述冷箱中的一号冷剂冷却通道；
步骤3：向冷箱中的NG预冷通道输送NG；一号冷剂冷却通道中的所述压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂对所述NG预冷通道中的NG、所述一号冷剂预冷通道中的所述压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂、所述二号冷剂一段预冷通道中的所述压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂送到所述一号冷剂外部处理子系统，使其重新被压缩及冷却为所述压力为2MPaG至4MPaG温度为20℃至50℃的一号冷剂；
步骤4：所述NG预冷通道将其输送的NG被冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分均输送到重烃分离罐；所述二号冷剂一段预冷通道将所述压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂输送到二号冷剂二段预冷通道，并在所述二号冷剂二段预冷通道中将其冷却为压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂；
步骤5：所述二号冷剂二段预冷通道将所述压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂输送到二号冷剂降温子系统；所述二号冷剂降温子系统将所述压力为3MPaG至5MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂，送到所述冷箱中的二号冷剂冷却通道；
步骤6：将所述重烃分离罐的气相空间中的气态的轻烃组分送到所述冷箱中的NG深冷通道；所述二号冷剂冷却通道中的所述压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂对所述NG深冷通道中气态的轻烃组分、所述二号冷剂二段预冷通道中的所述压力为3MPaG至5MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG至0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的二号冷剂送到所述二号冷剂外部处理子系统，使其重新被压缩及冷却为所述压力为3MPaG至5MPaG温度为20℃至50℃的二号冷剂；
步骤7：所述NG深冷通道将其输送的气态的轻烃组分被冷却得到的液态的轻烃组分输送到脱氮罐进行储存；
步骤8-1：将所述脱氮罐的气相空间中的蒸发气BOG输送到换热器中；所述换热器利用BOG的冷量对原料NG进行冷却；
步骤8-2：利用LNG输送泵将所述脱氮罐的液相空间中的液态的所述轻烃组分加压输送到LNG储罐中；
步骤8-3：将所述LNG储罐的气相空间中的BOG输送到换热器中；所述换热器利用BOG的冷量对原料NG进行冷却；
在步骤3中，向冷箱中的NG预冷通道输送NG之前，对原料NG依次进行脱除酸性气体处理、脱水干燥处理、脱汞处理和粉尘过滤，得到不含酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘的NG。
2.根据权利要求1所述的天然气的双冷剂液化方法，其特征在于，一号冷剂包括乙烯或乙烷、丙烷、异丁烷或异戊烷一种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的天然气的双冷剂液化方法，其特征在于，一号冷剂为乙烷或乙烯、丙烷和异丁烷的组合，体积百分配比为：乙烷或乙烯占35％-45％，丙烷占余量，异丁烷占0-2％。
4.根据权利要求1所述的天然气的双冷剂液化方法，其特征在于，二号冷剂为氮气、甲烷、乙烷或乙烯、以及丙烷的组合，体积百分配比为：氮气占0-6％，甲烷占余量,乙烷或乙烯占30％-45％,丙烷占10％-20％。
5.根据权利要求1所述的天然气的双冷剂液化方法，其特征在于，一号冷剂压缩机64的入口压力为0.2MPaG-0.4MPaG,出口压力为2MPaG-4MPaG；二号冷剂压缩机68的入口压力为0.2MPaG-0.4MPaG,出口压力为3MPaG-5MPaG。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103953848A (zh) * 2014-05-04 2014-07-30 国鸿液化气机械工程（大连）有限公司 一种自平衡式再液化系统及其工作方法
JP6920328B2 (ja) * 2016-02-26 2021-08-18 バブコック アイピー マネジメント（ナンバーワン）リミテッド ボイルオフガス冷却方法及び装置
CN107556969B (zh) * 2016-06-30 2020-09-08 中石化洛阳工程有限公司 一种用于液化天然气冷能有机朗肯循环发电的工质
CN108751299B (zh) * 2018-05-30 2021-04-30 江苏科技大学 一种fsru上lng冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法
CN109237978A (zh) * 2018-07-24 2019-01-18 北京宏科庆能科技有限公司 Bog发电机锅炉烟气余热回收再利用系统
CN111481055A (zh) * 2020-03-25 2020-08-04 张文丞 一种饮料制造机

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4057972A (en) * 1973-09-14 1977-11-15 Exxon Research & Engineering Co. Fractional condensation of an NG feed with two independent refrigeration cycles
US7143606B2 (en) * 2002-11-01 2006-12-05 L'air Liquide-Societe Anonyme A'directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etide Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Combined air separation natural gas liquefaction plant
CN100513954C (zh) * 2003-03-27 2009-07-15 Bp北美公司 将天然气加工成液体产品的集成处理工艺
US20080141711A1 (en) * 2006-12-18 2008-06-19 Mark Julian Roberts Hybrid cycle liquefaction of natural gas with propane pre-cooling
CN202339064U (zh) * 2011-10-25 2012-07-18 中国石油天然气股份有限公司 一种天然气的双冷剂液化系统

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