CN103383172B - 一种回收利用混合冷剂的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回收利用混合冷剂的方法和系统，特别涉及一种通过输送压缩机和储罐等组成的回收系统对液化天然气装置中循环制冷系统内的混合冷剂回收利用的方法。本发明的系统b包括输送压缩机1、输送压缩机入口缓冲罐3、储罐2、连接管线及附属的第一阀门V1至第六阀门V6等。本发明的方法是在液化天然气装置停车时通过均压和抽吸两步从液化天然气装置中的循环制冷系统a内将混合冷剂回收存入储罐2，而在液化天然气装置开车时通过均压和反抽吸两步将全部混合冷剂从本发明的系统b送回至液化天然气装置中的循环制冷系统a。本发明实现了混合冷剂的回收和利用，大大减少了因液化天然气装置停车造成的冷剂损失，从而具有极好的经济性。本发明工艺简单，可操作性强。

Description

一种回收利用混合冷剂的方法和系统
技术领域
本发明涉及液化天然气生产领域，特别涉及一种利用输送压缩机和储罐组成的回收系统对液化天然气装置中混合冷剂回收利用的方法。
背景技术
天然气作为优质、高效的清洁燃料在能源和交通等领域正得到日益广泛的发展和利用。而开发利用天然气的首要问题是其液化和储存。近年来液化天然气产业在中国得到迅猛的发展，越来越多的液化天然气装置建成投产。在已建或在建的装置中，绝大部分都采用了混合冷剂制冷工艺。混合冷剂一般由氮气、甲烷、乙烯或乙烷、丙烷或丙烯、丁烷和戊烷组成。在液化天然气装置正常运行时，仅需对混合冷剂做少量补充即可。但在装置开车调试和停车检修时，为安全的需要往往要将装置的混合冷剂排净，因而需要将混合冷剂回收和储存。
实际上，目前绝大多数液化天然气装置并没有混合冷剂回收系统而不得不将混合冷剂排空，使得再次正常开车时混合冷剂的补充量与首次开车相同，因而不仅造成资源的浪费，而且会大大地增加生产成本。某些液化天然气工艺中也设置了临时储罐，但这种方法回收效率低，最多只能回收40％的混合冷剂，因而并不为液化天然气生产厂家所接受。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，避免资源浪费，实现液化天然气用混合冷剂的回收和利用，增加经济效益；从而提供一种液化天然气装置中混合冷剂的回收方法，该方法采用均压和抽吸相结合的方式回收利用混合冷剂，回收利用较为彻底。
本发明的方法通过输送压缩机1和储罐2等组成的回收系统实现对液化天然气装置中混合冷剂的回收利用，其工艺包括以下步骤：
(1)回收：当液化天然气装置停车时，开启第一阀门V1至第六阀门V6对混合冷剂回收系统b和液化天然气装置中的循环制冷系统a进行均压，使两系统压力达到平衡；然后关闭第二阀门V2、第三阀门V3、第五阀门V5和第六阀门V6，开启输送压缩机1将混合冷剂压入储罐2中，待输送压缩机1入口压力降至0.1～0.4MPa时，关闭输送压缩机1及第一阀门V1和第四阀门V4；
(2)利用：当液化天然气装置再开车时，开启第一阀门V1至第六阀门V6对混合冷剂回收系统b和液化天然气装置中的循环制冷系统a进行均压，使两系统压力达到平衡；然后关闭第一阀门V1、第四阀门V4至第六阀门V6，使输送压缩机入口缓存罐3与储罐2相通，使输送压缩机1的出口与循环制冷系统中的混合冷剂压缩机4的入口相通，之后开启输送压缩机1将混合冷剂送入循环制冷系统a中，待输送压缩机1入口压力降至0.1～0.4MPa时，关闭输送压缩机1及第二阀门V2和第三阀门V3。
上述的技术方案中，步骤(1)均压操作时系统的平衡压力为0.8～3.0MPa。
上述的技术方案中，步骤(2)均压操作时系统的平衡压力为0.65～2.95MPa。
上述的技术方案中，步骤(1)中输送压缩机1的入口压力为0.1～3.0MPa。
上述的技术方案中，步骤(2)中输送压缩机1的入口压力为0.1～2.95MPa。
上述的技术方案中，步骤(1)中输送压缩机1的出口压力为1.0～5.0MPa。
上述的技术方案中，步骤(2)中输送压缩机1的出口压力为0.8～4.9MPa。
上述的技术方案中，混合冷剂为纯气相或者气、液两相。
上述的技术方案中，若混合冷剂为气、液两相时，则在步骤(1)和步骤(2)中均首先打开第五阀门V5和第六阀门V6使用液相的混合冷剂均压，待液相的混合冷剂全部转移后再关闭第五阀门V5和第六阀门V6，然后再进行气相均压。
上述的技术方案中，步骤(1)和步骤(2)进行时，循环制冷系统a中的第七阀门V7和第八阀门V8均处于开启状态。
上述的技术方案中，若液化天然气装置仅是为了检修循环制冷系统a中的混合冷剂压缩机4而停车时，则步骤(1)和步骤(2)进行时，循环制冷系统a中的第八阀门V8和混合冷剂回收系统b中的第六阀门V6均处于关闭状态。
依据上述的技术方案，液化天然气装置内的混合冷剂回收和利用效率为80％～98％摩尔比。
上述的技术方案中，上述的回收是指将混合冷剂从制冷循环系统a转移到本发明的回收系统b，上述的利用是指将混合冷剂从本发明的回收系统b移到制冷循环系统a。
本发明还提供了一种回收利用混合冷剂的系统，该系统包括输送压缩机1、输送压缩机入口缓冲罐3、储罐2、连接管线及附属的第一阀门V1至第六阀门V6，其中，顶部管线进入回收系统后分为两路：一路经第二阀门V2与储罐顶部直接连接，另一路经第一阀门V1依次连接输送压缩机入口缓冲罐3和输送压缩机1后再与储罐2顶部连接；底部管线进入回收系统后经第五阀门V5和第六阀门V6直接与储罐底部连接。
上述的顶部管线由循环制冷系统a中的混合冷剂压缩机入口分离罐5的顶部出口处引出。
上述的底部管线分别由循环制冷系统a中的分布器7和混合冷剂压缩机入口分离罐5的底部引出。
上述的输送压缩机1的形式为往复式、螺杆式或者离心式。
本发明的技术方案采用输送压缩机1和储罐2等组成的回收系统通过均压和抽吸相结合的操作方式，仅通过两步即可将混合冷剂回收利用，工艺简便，可操作性强。
本发明的优点和积极作用在于：
(1)采用输送压缩机1和储罐2等组成的回收系统b，最大可实现回收利用98％摩尔比的混合冷剂，提高了资源利用率，降低了生产成本，从而产生明显的经济效益。
(2)在液化天然气装置正常运行时，回收系统b还可以吸纳部分的混合冷剂，以便于制冷循环系统冷剂组成的调整。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
a.液化天然气装置中的循环制冷系统；b.本发明的混合冷剂回收系统。
图中代号含义如下：
1：输送压缩机；
2：储罐；
3：输送压缩机入口缓冲罐；
4：混合冷剂压缩机；
5：混合冷剂压缩机入口分离罐；
6：冷凝器；
7：分布器；
8：主换热器；
V1～V8：第一阀门至第八阀门。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做详细地说明
实施例1
本实施例的具体工艺流程请参见图1。
当循环制冷系统因停车检修需要将混合冷剂排出时，此时混合冷剂为气、液两相。确认第七阀门V7和第八阀门V8为开启状态后，首先打开第五阀门V5和第六阀门V6进行液相均压，待循环制冷系统中的液相混合冷剂全部进入混合冷剂储罐2后，关闭第五阀门V5、第六阀门V6，打开第一阀门V1、第二阀门V2和第四阀门V4，待两系统压力平衡时，关闭第二阀门V2，此时系统均压后的压力为3.0MPa。开启输送压缩机1，此时其入口压力为3.0MPa，出口压力为4.0MPa。待输送压缩机1入口压力降低至0.1MPa时关闭输送压缩机1、第一阀门V1和第四阀门V4，此时输送压缩机1出口压力为5.0MPa，混合冷剂储罐1的压力为5.0MPa。
当循环制冷系统开车需要将混合冷剂由回收系统排出时，此时混合冷剂依旧为气、液两相。确认第七阀门V7和第八阀门V8为开启状态后，首先打开第五阀门V5使混合冷剂储罐2中的液相全部进入混合冷剂压缩机入口分离罐5中，之后关闭第五阀门V5，打开第二阀门V2至第四阀门V4。待两系统压力平衡时关闭第四阀门V4，此时系统均压后的压力为2.95MPa。开启输送压缩机1，此时其入口压力为2.95MPa，出口压力为4.0MPa。待输送压缩机1入口压力降低至0.4MPa时关闭此压缩机、第二阀门V2和第三阀门V3，此时输送压缩机1出口压力为4.9MPa。按照以上步骤回收利用混合冷剂的效率为98％。
实施例2
本实施例的具体工艺流程请参见图1。
当循环制冷系统因调试停车需要将混合冷剂排出时，此时混合冷剂为纯气相。确认第七阀门V7和第八阀门V8为开启状态后，首先打开第一阀门V1、第二阀门V2和第四阀门V4至第六阀门V6进行均压，待两系统压力平衡时，关闭第二阀门V2、第五阀门V5、第六阀门V6，此时系统均压后的压力为0.8MPa。开启输送压缩机1，此时其入口压力为0.8MPa，出口压力为1.0MPa。待输送压缩机1入口压力降低至0.2MPa时关闭输送压缩机、第一阀门V1和第四阀门V4，此时输送压缩机1出口压力为2.0MPa，混合冷剂储罐1的压力为2.0MPa。
当循环制冷系统开车需要将混合冷剂由回收系统排出时，此时混合冷剂依旧为纯气相。确认第七阀门V7和第八阀门V8为开启状态后，首先打开第二阀门V2至第四阀门V4进行均压，待两系统压力平衡时，此时系统均压后的压力为0.65MPa。关闭第四阀门V4，开启输送压缩机1，此时其入口压力为0.65MPa，出口压力为0.8MPa。待输送压缩机1入口压力降低至0.1MPa时关闭此压缩机、第二阀门V2和第三阀门V3，此时输送压缩机1出口压力为1.7MPa。按照以上步骤回收利用混合冷剂的效率为80％。
实施例3
本实施例的具体工艺流程请参见图1。
当循环制冷系统因停车检修需要将混合冷剂排出时，此时混合冷剂为气、液两相。确认第七阀门V7和第八阀门V8为开启状态后，首先打开第五阀门V5和第六阀门V6进行液相均压，待循环制冷系统中的液相混合冷剂全部进入储罐2后，关闭第五阀门V5和第六阀门V6，打开第一阀门V1、第二阀门V2和第四阀门V4，待两系统压力平衡时，关闭第二阀门V2，此时系统均压后的压力为2.0MPa。开启输送压缩机1，此时其入口压力为2.0MPa，出口压力为2.8MPa。待输送压缩机1入口压力降低至0.4MPa时关闭输送压缩机、第一阀门V1和第四阀门V4，此时输送压缩机1出口压力为3.2MPa，混合冷剂储罐1的压力为3.2MPa。
当循环制冷系统开车需要将混合冷剂由回收系统排出时，此时混合冷剂依旧为气、液两相。确认第七阀门V7和第八阀门V8为开启状态后，首先打开第五阀门V5使储罐2中的液相全部进入混合冷剂压缩机入口分离罐5中，之后关闭第五阀门V5，打开阀第二阀门V2至第四阀门V4。待两系统压力平衡时关闭第四阀门V4，此时系统均压后的压力为2.0MPa。开启输送压缩机1，此时其入口压力为2.0MPa，出口压力为3.0MPa。待输送压缩机1入口压力降低至0.2MPa时关闭此压缩机、第二阀门V2和第三阀门V3，此时输送压缩机1出口压力为3.0MPa。按照以上步骤回收利用混合冷剂的效率为90％。

Claims (10)

1.一种通过输送压缩机(1)和储罐(2)等组成的回收系统对液化天然气装置中混合冷剂回收利用的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)回收：当液化天然气装置停车时，开启第一阀门(V1)至第六阀门(V6)对混合冷剂回收系统(b)和液化天然气装置中的循环制冷系统(a)进行均压，使两系统压力达到平衡；然后关闭第二阀门(V2)、第三阀门(V3)、第五阀门(V5)和第六阀门(V6)，开启输送压缩机(1)将混合冷剂压入储罐(2)中，待输送压缩机(1)入口压力降至0.1～0.4MPa时，关闭输送压缩机(1)及第一阀门(V1)和第四阀门(V4)；
(2)利用：当液化天然气装置再开车时，开启第一阀门(V1)至第六阀门(V6)对混合冷剂回收系统(b)和液化天然气装置中的循环制冷系统(a)进行均压，使两系统压力达到平衡；然后关闭第一阀门(V1)、第四阀门(V4)至第六阀门(V6)，使输送压缩机入口缓存罐(3)与储罐(2)相通，使输送压缩机(1)的出口与循环制冷系统中的混合冷剂压缩机(4)的入口相通，之后开启输送压缩机(1)将混合冷剂送入循环制冷系统(a)中，待输送压缩机(1)入口压力降至0.1～0.4MPa时，关闭输送压缩机(1)及第二阀门(V2)和第三阀门(V3)；
其中，第一阀门(V1)位于混合冷剂压缩机入口分离罐(5)和输送压缩机入口缓冲罐(3)之间的管线上，第二阀门(V2)位于混合冷剂压缩机入口分离罐(5)和输送压缩机(1)之间的管线上，第三阀门(V3)位于储罐(2)和输送压缩机入口缓冲罐(3)之间的管线上，第四阀门(V4)位于储罐(2)和输送压缩机(1)之间的管线上，第五阀门(V5)位于混合冷剂压缩机入口分离罐(5)和储罐(2)之间的管线上，第六阀门(V6)位于混合冷剂压缩机入口分离罐(5)和分布器(7)的管线上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)均压操作时系统的平衡压力为0.8～3.0MPa；步骤(2)均压操作时系统的平衡压力为0.65～2.95MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中输送压缩机(1)的入口压力为0.1～3.0MPa；步骤(2)中输送压缩机(1)的入口压力为0.1～2.95MPa。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中输送压缩机(1)的出口压力为1.0～5.0MPa；步骤(2)中输送压缩机(1)的出口压力为0.8～4.9MPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合冷剂为纯气相或者气、液两相；当混合冷剂为气、液两相时，步骤(1)和步骤(2)中均首先打开第五阀门(V5)和第六阀门(V6)使液相的混合冷剂均压，待液相的混合冷剂全部转移后再关闭第五阀门(V5)和第六阀门(V6)，然后再进行气相均压。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)进行时，循环制冷系统(a)中的第七阀门(V7)和第八阀门(V8)均处于开启状态；
其中，第七阀门(V7)位于混合冷剂压缩机(4)的旁路管线上，第八阀门(V8)位于主换热器(8)的混合冷剂侧高压流道和低压流道的连接管道上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若液化天然气装置仅是为了检修循环制冷系统(a)中的混合冷剂压缩机(4)而停车时，则步骤(1)和步骤(2)进行时，循环制冷系统(a)中的第八阀门(V8)和混合冷剂回收系统(b)中的第六阀门(V6)均处于关闭状态。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液化天然气装置内混合冷剂回收和利用的效率为80％～98％。
9.一种回收利用混合冷剂的系统，其特征在于，该系统包括输送压缩机(1)、输送压缩机入口缓冲罐(3)、储罐(2)、连接管线及附属的第一阀门(V1)至第六阀门(V6)，其中，顶部管线进入回收系统后分为两路：一路经第二阀门(V2)与储罐顶部直接连接，另一路经第一阀门(V1)依次连接输送压缩机入口缓冲罐(3)和输送压缩机(1)后再与储罐(2)顶部连接；底部管线进入回收系统后经第五阀门(V5)和第六阀门(V6)直接与储罐(2)底部连接；
其中，第一阀门(V1)位于混合冷剂压缩机入口分离罐(5)和输送压缩机入口缓冲罐(3)之间的管线上，第二阀门(V2)位于混合冷剂压缩机入口分离罐(5)和输送压缩机(1)之间的管线上，第三阀门(V3)位于储罐(2)和输送压缩机入口缓冲罐(3)之间的管线上，第四阀门(V4)位于储罐(2)和输送压缩机(1)之间的管线上，第五阀门(V5)位于混合冷剂压缩机入口分离罐(5)和储罐(2)之间的管线上，第六阀门(V6)位于混合冷剂压缩机入口分离罐(5)和分布器(7)的管线上；
其中，顶部管线由循环制冷系统(a)中的混合冷剂压缩机入口分离罐(5)的顶部出口处引出；底部管线分别由循环制冷系统(a)中的分布器(7)和混合冷剂压缩机入口分离罐(5)的底部引出。
10.根据权利要求9所述的回收利用混合冷剂的系统，其特征在于，输送压缩机(1)的形式为往复式、螺杆式或者离心式。
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