CN114812096A - 一种氢气与天然气联合液化系统与工艺 - Google Patents

一种氢气与天然气联合液化系统与工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种氢气与天然气联合液化系统与工艺。该系统包括：DMR预冷单元、制冷单元、J‑B深冷单元、膨胀液化单元、天然气液化管路、氢气液化管路；DMR预冷单元与制冷单元通过一级逆流换热器耦合；DMR预冷单元与J‑B深冷单元通过一级正‑仲氢转化器连接；天然气液化管路依次穿过一级逆流换热器和二级逆流换热器，连接至天然气膨胀机；氢气液化管路依次穿过一级逆流换热器、二级逆流换热器、三级逆流换热器、一级正‑仲氢转化器、四级逆流换热器、二级正‑仲氢转化器、五级逆流换热器、三级正‑仲氢转化器、六级逆流换热器，连接至氢膨胀机。本发明还提供了一种采用上述系统进行的氢气与天然气联合液化工艺。

Description

一种氢气与天然气联合液化系统与工艺
技术领域
本发明属于天然气液化技术领域，具体涉及一种氢气与天然气联合液化系统与工艺。
背景技术
LNG是天然气储运的重要形式，不仅是进口天然气的重要手段，也是开发偏远、零散气田资源必不可少的技术手段。与此同时，氢能产业开始蓬勃发展，储运问题是制约氢能规模化发展的关键。与天然气的发展路线相似，在未来液氢储运也可望占据十分重要的地位。天然气和氢气具有相似的属性，同属于清洁能源，在未来一段时间里二者将并行发展，优势互补，在能源结构调整中共同发挥重要的作用。目前天然气液化和氢的液化通常会分别进行，分别建厂，但事实上两者本身就具有联合液化的内在需求和本质优势。首先天然气制氢成本远低于电解水制氢，又比煤化工清洁，还可以依据碳捕集技术实现零排放，因此联合建厂，部分天然气液化制成LNG，另一部分制氢并液化为液氢，两种型式共同发展并满足不同的能源需求就具有广泛的应用前景。此外很多LNG工厂都用于偏远气田开发，与此同时这些地点也是太阳能资源特别丰富的地区，因此，两者地理上的一致性也会催生很多天然气与太阳能制氢的联合液化应用场景。
尽管天然气和氢气联合液化未来应用场景广泛，发展前景良好，但目前关于天然气和氢气联合液化研究仍然较少，如何将两种液化工艺进行合理高效的融合，同时降低能耗，提高效率是联合液化技术发展需要解决的主要问题。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种氢气与天然气联合液化系统与工艺，该系统和工艺采用先串后并的混合制冷剂循环系统及工艺，实现氢气与天然气的高效联合液化，达到了简化工艺、降低能耗、节省场地及设备投资的目的，能够解决液氢、LNG储运存在的液化效率低、成本高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种氢气与天然气联合液化系统，其中，该系统包括：DMR预冷单元、制冷单元、J-B深冷单元、膨胀液化单元、天然气液化管路、氢气液化管路；其中，
所述DMR预冷单元包括串联的一级逆流换热器、二级逆流换热器、三级逆流换热器；
所述J-B深冷单元包括一级正-仲氢转化器、四级逆流换热器、二级正-仲氢转化器、五级逆流换热器、三级正-仲氢转化器、六级逆流换热器；
所述膨胀液化单元包括天然气膨胀机和氢膨胀机；
所述DMR预冷单元与所述制冷单元通过一级逆流换热器耦合；
所述DMR预冷单元与所述J-B深冷单元通过一级正-仲氢转化器连接；
所述天然气液化管路依次穿过一级逆流换热器和二级逆流换热器，连接至天然气膨胀机；
所述氢气液化管路依次穿过一级逆流换热器、二级逆流换热器、三级逆流换热器、一级正-仲氢转化器、四级逆流换热器、二级正-仲氢转化器、五级逆流换热器、三级正-仲氢转化器、六级逆流换热器，连接至氢膨胀机。
在上述系统中，优选地，所述DMR预冷单元还包括第二膨胀机、气液分离器、第三膨胀机、第三混合器、第四膨胀机；
所述一级逆流换热器设有七条流道，所述二级逆流换热器设有五条流道，所述三级逆流换热器设有三条流道；
所述天然气液化管路依次穿过一级逆流换热器的第一流道和二级逆流换热器的第一流道，连接至天然气膨胀机；
所述氢气液化管路依次穿过一级逆流换热器的第二流道、二级逆流换热器的第二流道、三级逆流换热器的第一流道；
所述一级逆流换热器的第四流道的入口供第一股制冷剂进入、出口与所述第二膨胀机的入口连接，所述第二膨胀机的出口与所述一级逆流换热器的第五流道的入口连接，所述一级逆流换热器的第五流道的出口供所述第一股制冷剂流出；
所述一级逆流换热器的第三流道的入口供第二股制冷剂进入、出口与气液分离器的入口连接，所述气液分离器的气体出口与所述二级逆流换热器的第三流道的入口连接，所述二级逆流换热器的第三流道的出口与所述三级逆流换热器的第二流道的入口连接，所述三级逆流换热器的第二流道的出口与所述第四膨胀机的入口连接，所述第四膨胀机的出口与所述三级逆流换热器的第三流道的入口连接，所述三级逆流换热器的第二流道的出口与所述第三混合器的入口连接，所述第三混合器的出口与所述二级逆流换热器的第五流道的入口连接，所述二级逆流换热器的第五流道的出口与所述一级逆流换热器的第六流道的入口连接，所述一级逆流换热器的第六流道的出口供第二股制冷剂流出；
所述气液分离器的液体出口与所述二级逆流换热器的第四流道的入口连接，所述二级逆流换热器的第四流道的出口与所述第三膨胀机的入口连接，所述第三膨胀机的出口与所述第三混合器的入口连接；
所述一级逆流换热器的第七流道供来自于所述制冷单元的制冷剂通过。
在上述系统中，优选地，所述DMR预冷单元还包括两个独立的布雷顿循环串联组成；更优选地，第一布雷顿循环用于提供第一股制冷剂，其包括依次连接的第一混合器、第一零零压缩机、第一零零后冷器、第一零一压缩机、第一零一后冷器，该第一布雷顿循环的出口连接至所述一级逆流换热器的第四流道的入口；所述第一混合器用于输入第一股制冷剂，其出口与所述第一零零压缩机的入口连接；
第二布雷顿循环用于提供第二股制冷剂，其包括第二混合器、第一零二压缩机、第一零二后冷器、第一零三压缩机、第一零三后冷器，其中，所述第一零二后冷器设有两个流道，其中第一流道与所述第一零二压缩机、所述第一零三压缩机连接；该第二布雷顿循环的出口连接至所述一级逆流换热器的第三流道的入口；所述第二混合器用于输入第二股制冷剂，其出口与所述第一零二压缩机的入口连接。
在上述系统中，优选地，所述四级逆流换热器、五级逆流换热器、六级逆流换热器分别设有两条流道；
所述J-B深冷单元还包括第四混合器、第五混合器、第六混合器；
所述氢气液化管路依次穿过所述一级正-仲氢转化器、第四混合器、四级逆流换热器的第一流道、二级正-仲氢转化器、第五混合器、五级逆流换热器的第一流道、三级正-仲氢转化器、第六混合器、六级逆流换热器的第一流道，连接至氢膨胀机；其中，一级正-仲氢转化器与第四混合器之间、二级正-仲氢转化器与第五混合器之间、三级正-仲氢转化器与第六混合器之间分别设有两路管道；
所述四级逆流换热器的第二流道、五级逆流换热器的第二流道、六级逆流换热器的第二流道分别供第三股制冷剂通过。
在上述系统中，优选地，所述J-B深冷单元还包括依次连接的第一零四压缩机、第一零四后冷器、第一零五压缩机、第一零五后冷器、第一零六压缩机、第一零六后冷器、第一零七压缩机、第一零七后冷器、第一流股分离器、第七混合器、七级逆流换热器、八级逆流换热器、九级逆流换热器、第五膨胀机、第六膨胀机、第七膨胀机；
其中，所述第一零四后冷器、第一零五后冷器、第一零六后冷器、第一零七后冷器分别设有两条流道，并且，各自的第二条流道用于前后连接；
所述七级逆流换热器、八级逆流换热器、九级逆流换热器分别设有两条流道；
所述第一流股分离器的出口分别与所述七级逆流换热器的第二流道的入口、八级逆流换热器的第二流道的入口、九级逆流换热器的第二流道的入口连接；
所述七级逆流换热器的第二流道的出口与所述第五膨胀机的入口连接，所述第五膨胀机的出口与所述四级逆流换热器的第二流道的入口连接，所述四级逆流换热器的第二流道的出口与所述七级逆流换热器的第一流道的入口连接，所述七级逆流换热器的第一流道的出口与所述第七混合器的入口连接；
所述八级逆流换热器的第二流道的出口与所述第六膨胀机的入口连接，所述第六膨胀机的出口与所述五级逆流换热器的第二流道的入口连接，所述五级逆流换热器的第二流道的出口与所述八级逆流换热器的第一流道的入口连接，所述八级逆流换热器的第一流道的出口与所述第七混合器的入口连接；
所述九级逆流换热器的第二流道的出口与所述第七膨胀机的入口连接，所述第七膨胀机的出口与所述六级逆流换热器的第二流道的入口连接，所述六级逆流换热器的第二流道的出口与所述九级逆流换热器的第一流道的入口连接，所述九级逆流换热器的第一流道的出口与所述第七混合器的入口连接；
所述第七混合器的出口与所述的第一零四压缩机的入口连接。
在上述系统中，优选地，所述J-B深冷单元还包括第十混合器、第三流股分离器；其中，
所述第十混合器的出口与所述第三流股分离器的入口连接，并且二者的连接管路通过所述制冷单元；
所述第三流股分离器的出口分别与所述第一零二后冷器的第一流道的入口、所述第一零五后冷器的第一流道的入口、所述第一零四后冷器的第一流道的入口、所述第一零六后冷器的第一流道的入口、所述第一零七后冷器的第一流道的入口连接；
所述第一零二后冷器的第一流道的出口、所述第一零五后冷器的第一流道的出口、所述第一零四后冷器的第一流道的出口、所述第一零六后冷器的第一流道的出口、所述第一零七后冷器的第一流道的出口分别与所述第十混合器的入口连接。
在上述系统中，制冷单元主要用于提供-30℃以上的冷量，主要用以冷却压缩机入口物流，优选地，所述制冷单元为太阳能吸收式制冷单元，采用太阳能吸收式制冷的方式来获取这部分的冷量，可以取得最佳的效果，一方面能够以最合适的方式利用太阳能，而且制冷效率高且与本发明的液化工艺匹配性好，综合能量利用效率高，而且具有清洁环保的优点。该太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热器、蓄能装置、泵、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、设有两条流道的回热换热器、溶液泵、第一膨胀阀、第二膨胀阀、第八混合器、第九混合器、设有两条流道的十级逆流换热器、第二流股分离器；
其中，所述太阳能集热器的出口与所述蓄能装置的入口连接，所述蓄能装置的出口经过泵与所述发生器的第一入口连接，所述发生器的第三出口与所述太阳能集热器的入口连接；
所述发生器的第一出口与所述冷凝器的制冷剂通道入口连接，所述冷凝器的制冷剂通道出口与所述十级逆流换热器的第二流道的入口连接，所述十级逆流换热器的第二流道的出口与所述第二流股分离器的入口连接、并且二者的连接管路上设有所述第一膨胀阀；
所述第二流股分离器的第一出口与所述第一逆流换热器的第七流道的入口连接，所述第一逆流换热器的第七流道的出口与所述第八混合器的入口连接；
所述第二流股分离器的第二出口与所述蒸发器的制冷剂通道入口连接，所述蒸发器的制冷剂通道出口与所述第八混合器的入口连接；
所述第八混合器的出口与所述十级逆流换热器的第一流道的入口连接，所述十级逆流换热器的第一流道的出口与所述第九混合器的入口连接；
所述第九混合器的出口与所述吸收器的制冷剂通道入口连接，所述吸收器的制冷剂通道出口与所述回热换热器的第一流道的入口连接并且二者的连接管路上设有溶液泵，所述回热换热器的第一流道的出口与所述发生器的第二入口连接；
所述发生器的第二出口与所述回热换热器的第二流道入口连接，所述会热换热器的第二流道出口与所述第九混合器的入口连接，并且二者的连接管路上设有第二膨胀阀；
所述冷凝器设有用于换热的水流通道；
所述吸收器设有用于换热的水流通道；
更优选地，所述太阳能吸收式制冷单元的吸收式制冷循环采用的制冷剂为氨-水工质对；
更优选地，所述第十混合器的出口与所述第三流股分离器的入口连接，并且二者的连接管路通过所述蒸发器进行换热。
本发明还提供了一种氢气与天然气联合液化工艺，其中，该工艺是采用上述系统进行的，该工艺包括以下步骤：
经压缩净化处理后的天然气原料首先进入DMR预冷单元的一级逆流换热器，温度被预冷到-28℃至-32℃，然后进入二级逆流换热器，温度进一步降到-155℃至-160℃，随后过冷天然气进入天然气膨胀机进行膨胀降压并液化，压力从55bar降到1.1bar，获得符合储存条件的LNG产品；
经压缩净化处理后的氢气原料首先进入DMR预冷单元的一级逆流换热器，温度被预冷到-28℃至-32℃，然后进入二级逆流换热器，温度进一步降到-155℃至-160℃，最后进入三级逆流换热器，温度进一步降到-190℃至-195℃，完成预冷过程；预冷氢气首先进入一级正-仲转换器将仲氢浓度提高至45％～55％，转化升温后的氢气进入J-B深冷单元的四级逆流换热器降温至-220℃至-225℃，之后进入二级正-仲氢转化器将仲氢浓度提高至70％～75％，转化升温后的氢气进入五级逆流换热器降温至-240℃至-245℃，之后进入三级正-仲氢转化器将仲氢浓度提高至95％以上，转化升温后的氢气进入六级逆流换热器进行深冷降温至-253℃，最后过冷氢气进入氢膨胀机，压力从21bar降低到1.1bar并同时实现液化，得到液氢产品。
在上述工艺中，优选地，所述制冷单元为太阳能吸收式制冷单元，该太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热系统和吸收式制冷循环，其中，所述吸收式制冷循环将氮气冷却至-25℃至-30℃，随后低温氮气分离成若干股，分别为DMR预冷单元外循环的二级压缩机、J-B深冷单元的压缩机后冷器提供冷量，将此部分压缩机出口物流冷却至-10℃至-25℃。
在上述工艺中，优选地，所述DMR预冷单元还包括两个独立的布雷顿循环串联组成，分别用于提供第一股制冷剂和第二股制冷剂，其中，过第一股制冷剂为一级逆流换热器提供冷量，第二股制冷剂为一级逆流换热器和二级逆流换热器提供冷量；
所述J-B深冷单元通过第三股制冷剂为四级逆流换热器、五级逆流换热器、六级逆流换热器提供冷量。
在上述工艺中，优选地，以摩尔百分比计，所述第一股制冷剂由17.3％C2、39.2％C3、20.97％iC4和22.53％nC4组成。
在上述工艺中，优选地，以摩尔百分比计，所述第二股制冷剂由39.17％C1、23.94％C2、19.67％C3、10.24％N2和6.98％H2组成。
在上述工艺中，优选地，以摩尔百分比计，所述第三股制冷剂由7％Ne、12％H2和81％He组成。
本发明提供的氢气与天然气联合液化系统包括DMR预冷单元、制冷单元(例如太阳能吸收式制冷单元)、焦耳-布雷顿深冷单元及膨胀液化单元。所述DMR预冷单元采用两级混合制冷剂布雷顿循环串联；所述太阳能吸收式制冷单元采用太阳能集热器及蓄热装置提供发生器热能，使用氨-水工质对进行制冷循环，与DMR预冷单元共同提供天然气预冷及深冷段和氢气预冷段冷量，同时采用附加冷媒冷却压缩机出口物流；天然气降低到一定温度后膨胀液化，得到符合储存条件的LNG产品；氢气预冷至一定温度后，进入三段并联J-B制冷循环和级间正-仲氢转化器，深冷降温后膨胀液化，得到满足储存条件，仲氢浓度95％以上的液氢产品。本发明采用先串后并的混合制冷剂循环体系，并且能够与太阳能吸收式制冷相结合实现了氢气和天然气的联合液化，节省了设备投资，有效降低能耗，大大提高了工作效率，与可再生能源相融合的液化工艺对降低碳排放，改善环境具有一定积极作用。
本发明的技术方案将天然气液化设备和氢气液化设备高度耦合，结构紧凑，设备精简，实现天然气与氢气的低能耗高效率联合液化，且所得产品均符合储存条件，液氢中仲氢组分大于95％。
本发明的技术方案提出的是一种全新的联合液化工艺，预冷段与深冷段均为混合制冷剂循环，并使用不同的制冷剂组合，有效降低能耗，改善了液化过程的换热特性，大大提高换热效率。
本发明的技术方案还能够采用太阳能吸收式制冷系统，大大降低压缩能耗的同时实现了剩余太阳能的有效利用，对之后可再生能源系统与传统的液化工艺的融合有一定借鉴意义。
本发明的优选技术方案依托LNG的发展经验，探索天然气和氢气联合液化，能够实现同址建厂，共用码头、槽车区、公用工程等，进一步提高系统集成度，节省建设用地和设备投资。
附图说明
图1为实施例1的提供的氢气与天然气联合液化系统示意图。
主要附图标号说明：
一级逆流换热器～十级逆流换热器HX1～HX10
一级正-仲氢转化器～三级正-仲氢转化器CRV1～CRV3
第一混合器～第九混合器MIX1～MIX9
天然气膨胀机EX1
氢膨胀机EX8
第二膨胀机～第七膨胀机EX2～EX7
第一流股分离器～第三流股分离器TEE1～TEE3
第一零零压缩机～第一零七压缩机K100～K107
第一零零后冷器～第一零七后冷器E100～E107
气液分离器SEP1
液化气储罐TANK1
氢气储罐TANK2
太阳能集热器1 蓄能装置2 泵PUMP1 发生器3 冷凝器4
蒸发器5 吸收器6 回热换热器7 溶液泵PUMP2
第一膨胀阀VLV1 第二膨胀阀VLV2
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种氢气与天然气联合液化系统，其结构如图1所示。
该系统包括：DMR预冷单元、太阳能吸收式制冷单元、J-B深冷单元、膨胀液化单元、天然气液化管路、氢气液化管路；其中，
所述DMR预冷单元包括串联的一级逆流换热器HX1、二级逆流换热器HX2、三级逆流换热器HX3、第二膨胀机EX2、气液分离器SEP1、第三膨胀机EX3、第三混合器MIX3、第四膨胀机EX4、相互串联的第一布雷顿循环和第二布雷顿循环；
所述一级逆流换热器HX1设有七条流道，所述二级逆流换热器HX2设有五条流道，所述三级逆流换热器HX3设有三条流道；需要说明的是，在图1中，流道的序号均按照由左向右或由上向下的顺序进行命名，但是这仅为了便于描述，并不因此而对流道产生额外的限制；
所述一级逆流换热器HX1的第四流道的入口供第一股制冷剂进入、出口与所述第二膨胀机EX2的入口连接，所述第二膨胀机EX2的出口与所述一级逆流换热器HX1的第五流道的入口连接，所述一级逆流换热器HX1的第五流道的出口供所述第一股制冷剂流出；
所述一级逆流换热器HX1的第三流道的入口供第二股制冷剂进入、出口与气液分离器SEP1的入口连接，所述气液分离器SEP1的气体出口与所述二级逆流换热器HX2的第三流道的入口连接，所述二级逆流换热器HX2的第三流道的出口与所述三级逆流换热器HX3的第二流道的入口连接，所述三级逆流换热器HX3的第二流道的出口与所述第四膨胀机EX4的入口连接，所述第四膨胀机EX4的出口与所述三级逆流换热器HX3的第三流道的入口连接，所述三级逆流换热器HX3的第二流道的出口与所述第三混合器MIX3的入口连接，所述第三混合器MIX3的出口与所述二级逆流换热器HX2的第五流道的入口连接，所述二级逆流换热器HX2的第五流道的出口与所述一级逆流换热器HX1的第六流道的入口连接，所述一级逆流换热器HX1的第六流道的出口供第二股制冷剂流出；
所述气液分离器SEP1的液体出口与所述二级逆流换热器HX2的第四流道的入口连接，所述二级逆流换热器HX2的第四流道的出口与所述第三膨胀机EX3的入口连接，所述第三膨胀机EX3的出口与所述第三混合器MIX3的入口连接；
第一布雷顿循环用于提供第一股制冷剂，其包括依次连接的第一混合器MIX1、第一零零压缩机K100、第一零零后冷器E100、第一零一压缩机K101、第一零一后冷器E101，该第一布雷顿循环的出口连接至所述一级逆流换热器HX1的第四流道的入口；所述第一混合器(MIX1)用于输入第一股制冷剂，其出口与所述第一零零压缩机(K100)的入口连接；
第二布雷顿循环用于提供第二股制冷剂，其包括第二混合器MIX2、第一零二压缩机K102、第一零二后冷器E102、第一零三压缩机K103、第一零三后冷器E103，其中，所述第一零二后冷器E102设有两个流道，其中第二流道与所述第一零二压缩机K102、所述第一零三压缩机K103连接；该第二布雷顿循环的出口连接至所述一级逆流换热器HX1的第三流道的入口；所述第二混合器(MIX2)用于输入第二股制冷剂，其出口与所述第一零二压缩机(K102)的入口连接；
所述J-B深冷单元包括一级正-仲氢转化器CRV1、四级逆流换热器HX4、二级正-仲氢转化器CRV2、五级逆流换热器HX5、三级正-仲氢转化器CRV3、六级逆流换热器HX6、第四混合器MIX4、第五混合器MIX5、第六混合器MIX6、第一零四压缩机K104、第一零四后冷器E104、第一零五压缩机K105、第一零五后冷器E105、第一零六压缩机K106、第一零六后冷器E106、第一零七压缩机K107、第一零七后冷器E107、第一流股分离器TEE1、第七混合器MIX7、第十混合器MIX10、第三流股分离器TEE3、七级逆流换热器HX7、八级逆流换热器HX8、九级逆流换热器HX9、第五膨胀机EX5、第六膨胀机EX6、第七膨胀机EX7；
所述四级逆流换热器HX4、五级逆流换热器HX5、六级逆流换热器HX6、七级逆流换热器HX7、八级逆流换热器HX8、九级逆流换热器HX9分别设有两条流道；
所述四级逆流换热器HX4的第二流道、五级逆流换热器HX5的第二流道、六级逆流换热器HX6的第二流道分别供第三股制冷剂通过；
所述第一零四后冷器E104、第一零五后冷器E105、第一零六后冷器E106、第一零七后冷器E107分别设有两条流道；其中，第一零四压缩机K104、第一零四后冷器E104的第二流道、第一零五压缩机K105、第一零五后冷器E105的第二流道、第一零六压缩机K106、第一零六后冷器E106的第二流道、第一零七压缩机K107、第一零七后冷器E107的第二流道、第一流股分离器TEE1的入口依次连接；
所述第一流股分离器TEE1的出口分别与所述七级逆流换热器HX7的第二流道的入口、八级逆流换热器HX8的第二流道的入口、九级逆流换热器HX9的第二流道的入口连接；
所述七级逆流换热器HX7的第二流道的出口与所述第五膨胀机EX5的入口连接，所述第五膨胀机EX5的出口与所述四级逆流换热器HX4的第二流道的入口连接，所述四级逆流换热器HX4的第二流道的出口与所述七级逆流换热器HX7的第一流道的入口连接，所述七级逆流换热器HX7的第一流道的出口与所述第七混合器MIX7的入口连接；
所述八级逆流换热器HX8的第二流道的出口与所述第六膨胀机EX6的入口连接，所述第六膨胀机EX6的出口与所述五级逆流换热器HX5的第二流道的入口连接，所述五级逆流换热器HX5的第二流道的出口与所述八级逆流换热器HX8的第一流道的入口连接，所述八级逆流换热器HX8的第一流道的出口与所述第七混合器MIX7的入口连接；
所述九级逆流换热器HX9的第二流道的出口与所述第七膨胀机EX7的入口连接，所述第七膨胀机EX7的出口与所述六级逆流换热器HX6的第二流道的入口连接，所述六级逆流换热器HX6的第二流道的出口与所述九级逆流换热器HX9的第一流道的入口连接，所述九级逆流换热器HX9的第一流道的出口与所述第七混合器MIX7的入口连接；
所述第七混合器MIX7的出口与所述的第一零四压缩机K104的入口连接；
所述第十混合器MIX10的出口与所述第三流股分离器TEE3的入口连接，并且二者的连接管路通过太阳能吸收式制冷单元；
所述第三流股分离器TEE3的出口分别与所述第一零二后冷器E102的第一流道的入口、所述第一零五后冷器E105的第一流道的入口、所述第一零四后冷器E104的第一流道的入口、所述第一零六后冷器E106的第一流道的入口、所述第一零七后冷器E107的第一流道的入口连接；
所述第一零二后冷器E102的第一流道的出口、所述第一零五后冷器E105的第一流道的出口、所述第一零四后冷器E104的第一流道的出口、所述第一零六后冷器E106的第一流道的出口、所述第一零七后冷器E107的第一流道的出口分别与所述第十混合器MIX10的入口连接；
所述膨胀液化单元包括天然气膨胀机EX1和氢膨胀机EX8，分别与液化气储罐TANK1、氢气储罐TANK2连接；
所述天然气液化管路依次穿过一级逆流换热器HX1的第一流道、二级逆流换热器HX2的第一流道，连接至天然气膨胀机EX1，最终连接至天然气储罐TANK1；
所述氢气液化管路依次穿过一级逆流换热器HX1的第二流道、二级逆流换热器HX2的第二流道、三级逆流换热器HX3的第一流道、一级正-仲氢转化器CRV1、第四混合器MIX4、四级逆流换热器HX4的第一流道、二级正-仲氢转化器CRV2、第五混合器MIX5、五级逆流换热器HX5的第一流道、三级正-仲氢转化器CRV3、第六混合器MIX6、六级逆流换热器HX6的第一流道，连接至氢膨胀机EX8，最终连接至氢气储罐TANK2；其中，一级正-仲氢转化器CRV1与第四混合器MIX4之间、二级正-仲氢转化器CRV2与第五混合器MIX5之间、三级正-仲氢转化器CRV3与第六混合器MIX6之间分别设有两路管道，其中，一级正-仲氢转化器CRV1与第四混合器MIX4之间的管道分别用于输送经过一级正-仲氢转化器CRV1转化后的液相氢H5L和汽相氢H5V，二级正-仲氢转化器CRV2与第五混合器MIX5之间的管道分别用于输送经过二级正-仲氢转化器CRV2转化后的液相氢H8L和汽相氢H8V，三级正-仲氢转化器CRV3与第六混合器MIX6之间的管道分别用于输送经过三级正-仲氢转化器CRV3转化后的液相氢H11L和汽相氢H11V；
所述太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热器1、蓄能装置2、泵PUMP1、发生器3、冷凝器4、蒸发器5、吸收器6、设有两条流道的回热换热器7、溶液泵PUMP2、第一膨胀阀VLV1、第二膨胀阀VLV2、第八混合器MIX8、第九混合器MIX9、设有两条流道的十级逆流换热器HX10、第二流股分离器TEE2；
其中，所述太阳能集热器1的出口与所述蓄能装置2的入口连接，所述蓄能装置2的出口经过泵PUMP1与所述发生器3的第一入口连接，所述发生器3的第三出口与所述太阳能集热器1的入口连接；
所述发生器3的第一出口与所述冷凝器4的制冷剂通道入口连接，所述冷凝器4的制冷剂通道出口与所述十级逆流换热器HX10的第二流道的入口连接，所述十级逆流换热器HX10的第二流道的出口与所述第二流股分离器TEE2的入口连接、并且二者的连接管路上设有所述第一膨胀阀VLV1；
所述第二流股分离器TEE2的第一出口与所述第一逆流换热器HX1的第七流道的入口连接，所述第一逆流换热器HX1的第七流道的出口与所述第八混合器MIX8的入口连接；
所述第二流股分离器TEE2的第二出口与所述蒸发器5的制冷剂通道入口连接，所述蒸发器5的制冷剂通道出口与所述第八混合器MIX8的入口连接；
所述第八混合器MIX8的出口与所述十级逆流换热器HX10的第一流道的入口连接，所述十级逆流换热器HX10的第一流道的出口与所述第九混合器MIX9的入口连接；
所述第九混合器MIX9的出口与所述吸收器6的制冷剂通道入口连接，所述吸收器6的制冷剂通道出口与所述回热换热器7的第一流道的入口连接并且二者的连接管路上设有溶液泵PUMP2，所述回热换热器7的第一流道的出口与所述发生器3的第二入口连接；所述发生器3的第二出口与所述回热换热器7的第二流道入口连接，所述会热换热器7的第二流道出口与所述第九混合器MIX9的入口连接，并且二者的连接管路上设有第二膨胀阀VLV2；
所述冷凝器4设有用于换热的水流通道，即水流water1到水流water2；
所述吸收器6设有用于换热的水流通道，即水流water3到水流water4；
所述太阳能吸收式制冷单元的吸收式制冷循环采用的制冷剂为氨-水工质对；
所述第十混合器MIX10的出口与所述第三流股分离器TEE3的入口连接，并且二者的连接管路通过所述蒸发器5进行换热。
其中，在天然气液化管路中：经压缩净化处理后的天然气原料NG1首先进入DMR预冷单元的一级逆流换热器HX1，温度被预冷到-28℃至-32℃，然后进入DMR制冷循环的过冷二级逆流换热器HX2，温度进一步降到-155℃至-160℃，随后过冷天然气进入天然气膨胀机EX1进行膨胀降压并液化，压力从55bar降到1.1bar，最后获得符合储存条件的LNG产品进入天然气储罐TANK1。
氢气液化管路中：经压缩净化处理后的氢气原料H1首先进入DMR预冷单元的一级逆流换热器HX1，温度被预冷到-28℃至-32℃，然后进入DMR预冷单元的二级逆流换热器HX2，温度进一步降到-155℃至-160℃，最后进入DMR预冷单元的三级逆流换热器HX3，温度进一步降到-190℃至-195℃，完成预冷过程。预冷氢气首先进入一级正-仲氢转化器CRV1将仲氢浓度提高至45％～55％，转化升温后的氢气进入J-B深冷单元的四级逆流换热器HX4降温至-220℃至-225℃，之后进入二级正-仲氢转化器CRV2将仲氢浓度提高至70％～75％，转化升温后的氢气进入五级逆流换热器HX5降温至-240℃至-245℃，之后进入三级正-仲氢转化器CRV3将仲氢浓度提高至95％以上，转化升温后的氢气进入六级逆流换热器HX6进行深冷降温至-253℃，最后过冷氢气进入氢膨胀机EX8，压力从21bar降低到1.1bar并同时实现液化，液氢产品进入氢气储罐TANK2。
DMR预冷单元制冷循环包括如下工艺步骤：
DMR预冷单元由两个独立的混合制冷剂(MR1和MR2)布雷顿循环串联组成，共同为预冷和过冷天然气及预冷氢气提供冷能。内循环MR1和外循环MR2分别采用不同的混合制冷剂，MR1制冷剂(即第一股制冷剂)由17.3％C2、39.2％C3、20.97％iC4和22.53％nC4组成(摩尔百分比)，MR2制冷剂(即第二股制冷剂)为由39.17％C1、23.94％C2、19.67％C3、10.24％N2和6.98％H2组成(摩尔百分比)；
MR1循环制冷剂(MR100)首先被第一零零压缩机K100和第一零一压缩机K101增压到8～10bar，然后高压流MR104进入一级逆流换热器HX1，温度降低到-28℃至-32℃，随后以流MR105进入第二膨胀机EX2膨胀降压到1～3bar，温度被进一步降低后，以流MR106返回一级逆流换热器HX1为冷却天然气、氢气、MR2和自身提供冷能，一级逆流换热器HX1出口流MR107则再次进入压缩单元完成制冷循环；
MR2循环制冷剂(流MR200)首先被第一零二压缩机K102和第一零三压缩机K103增压到20～25bar，随后高压流MR204流入一级逆流换热器HX1，温度降低到-28℃至-32℃后以流MR205进入气液分离器SEP1，分离成气相制冷剂MR207和液相制冷剂MR206，并同时进入二级逆流换热器HX2中进一步降温到-155℃至-160℃；随后液相流MR208进入第三膨胀机EX3进行膨胀，而气相流MR210则继续进入三级逆流换热器HX3温度被降低到-190℃至-195℃，然后经第四膨胀机EX4降压到1～3bar后回流到三级逆流换热器HX3冷却氢气和自身，最后与第三膨胀机EX3出口流MR209混合作为流MR214进入二级逆流换热器HX2和一级逆流换热器HX1为循环提供冷量，一级逆流换热器HX1出口流MR216则再次进入压缩单元完成制冷循环。
J-B深冷单元包括如下工艺步骤：
所述J-B深冷单元由三组混合制冷剂焦耳-布雷顿循环并联构成，混合制冷剂MR3(流MR300，即第三股制冷剂)由7％Ne、12％H2和81％He(体积比)组成，循环为液化和过冷氢气提供冷量。
制冷剂(流MR300)首先被第一零四压缩机K104、第一零五压缩机K105、第一零六压缩机K106和第一零七压缩机K107从压力1bar增压到8～10bar；然后高压流MR308进入第一流股分离器TEE1被分成三股流：MR309、MR310和MR311，每股流分别进入七级逆流换热器HX7、八级逆流换热器HX8和九级逆流换热器HX9，并被各自的返回流(流MR314、MR318和MR322)冷却到约-180℃至-190℃、-215℃至-225℃、-235℃至-245℃；随后它们分别进入第五膨胀机EX5、第六膨胀机EX6和第七膨胀机EX7膨胀降压降到1bar，以更低的温度进入深冷段的四级逆流换热器HX4、五级逆流换热器HX5和六级逆流换热器HX6为冷却氢气提供冷量，膨胀升温后的返回流MR314、MR318和MR322进入第六混合器MIX106混合成流MR300进入压缩单元完成制冷循环。
太阳能吸收式制冷单元包括如下工艺步骤：
所述太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热系统和吸收式制冷循环。
所述太阳能集热系统包括太阳能集热器1和蓄能装置2，太阳能集热器1吸收太阳能并将太阳能转化为热能进入蓄能装置2储存，热能给水加热，使水温升高，温度升高的热媒水经泵PUMP1进入发生器3，并对发生器3里的氨-水工质对溶液加热；
吸收式制冷循环包括制冷剂正循环和吸收剂逆循环，其中，正循环中热媒水对发生器3里的工质对溶液加热后，工质对里的制冷剂由于温度不断升高，达到其饱和点后蒸发成气态；气态制冷剂(流A1)经过冷凝器4冷却成常温的液态制冷剂；液态制冷剂(流A2)进入十级逆流换热器HX10温度被自身的返回流A9冷却至-20℃至-25℃，之后通过第一膨胀阀VLV1，经历减压及降温的节流过程之后，进入第二流股分离器TEE2分为A5、A6两股物流，流A6进入一级逆流换热器HX1中，为天然气及氢气的预冷提供部分冷量，流A5进入蒸发器5中将氮气冷却至-25℃至-30℃，随后两股出口流A7和A8经第八混合器MIX8汇合后返回十级逆流换热器HX10为自身提供冷量，升温后进入第九混合器MIX9；逆循环中吸收剂溶液S1首先进入回热换热器7冷却降温，随后经第二膨胀阀VLV2节流降压后以流S3进入第九混合器MIX9，与提供冷量后的制冷剂A10混合后进入吸收器6，在吸收器6中升温后再由溶液泵PUMP2输送至发生器3开始下一次制冷循环。
所述吸收式制冷循环在蒸发器5中将氮气(流N1)冷却至-25℃至-30℃，随后低温氮气通过第三流股分离器TEE3分离成五股，分别为N3～N7，并依次为DMR预冷单元外循环的二级压缩机和J-B深冷单元的压缩机后冷器提供冷量，将此部分压缩机出口物流冷却至-10℃至-25℃，从而有效降低压缩能耗。
实施例2
本实施例提供了一种氢气与天然气的联合液化工艺，其是采用实施例1提供的系统进行的，具体包括如下步骤：
DMR预冷单元制冷循环包括如下工艺步骤：
DMR预冷单元由两个独立的混合制冷剂(MR1和MR2)布雷顿循环串联组成，共同为预冷和过冷天然气及预冷氢气提供冷能。内循环MR1和外循环MR2分别采用不同的混合制冷剂，MR1制冷剂(即第一股制冷剂)由17.3％C2、39.2％C3、20.97％iC4和22.53％nC4组成(摩尔百分比)，MR2制冷剂(即第二股制冷剂)由39.17％C1、23.94％C2、19.67％C3、10.24％N2和6.98％H2组成(摩尔百分比)；
MR1循环制冷剂(MR100)首先被第一零零压缩机K100和第一零一压缩机K101增压到9.057bar，然后高压流MR104进入一级逆流换热器HX1，温度降低到-30℃，随后以流MR105进入第二膨胀机EX2膨胀降压到2.18bar，温度被进一步降低后，以流MR106返回一级逆流换热器HX1为冷却天然气、氢气、MR2和自身提供冷能，一级逆流换热器HX1出口流MR107则再次进入压缩单元完成制冷循环；
MR2循环制冷剂(流MR200)首先被带有后冷器(E102和E103)的两级压缩机(K102和K103)增压到21.14bar，随后高压流MR204流入一级逆流换热器HX1，温度降低到-30℃后以流MR205进入气液分离器SEP1，分离成气相制冷剂MR207和液相制冷剂MR206，并同时进入二级逆流换热器HX2中进一步降温到-157℃；随后液相流MR208进入第三膨胀机EX3进行膨胀至2.206bar，而气相流MR210则继续进入三级逆流换热器HX3温度被降低到-193℃，然后经第四膨胀机EX4降压到2.206bar后回流到三级逆流换热器HX3冷却氢气和自身，最后与第三膨胀机EX3出口流MR209混合作为流MR214进入二级逆流换热器HX2和一级逆流换热器HX1为循环提供冷量，一级逆流换热器HX1出口流MR216则再次进入压缩单元完成制冷循环。
J-B深冷单元包括如下工艺步骤：
所述J-B深冷单元由三组混合制冷剂焦耳-布雷顿循环并联构成，混合制冷剂MR3(流MR300，即第三股制冷剂)由7％Ne、12％H2和81％He(体积比)组成，循环为液化和过冷氢气提供冷量。
制冷剂(流MR300)首先被第一零四压缩机K104、第一零五压缩机K105、第一零六压缩机K106和第一零七压缩机K107从压力1bar增压到8.381bar；然后高压流MR308进入第一流股分离器TEE1被分成三股流：MR309、MR310和MR311，每股流分别进入七级逆流换热器HX7、八级逆流换热器HX8和九级逆流换热器HX9，并被各自的返回流(流MR314、MR318和MR322)冷却到约-184.7℃、-220.1℃和-240.8℃；随后它们分别进入第四膨胀机EX4、第五膨胀机EX5和第六膨胀机EX6膨胀降压降到1.0bar，以更低的温度进入深冷段的四级逆流换热器HX4、五级逆流换热器HX5和六级逆流换热器HX6为冷却氢气提供冷量，膨胀升温后的返回流MR314、MR318和MR322进入第六混合器MIX106混合成流MR300进入压缩单元完成制冷循环。
太阳能吸收式制冷单元包括如下工艺步骤：
所述太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热系统和吸收式制冷循环。
所述太阳能集热系统包括太阳能集热器1和蓄能装置2，太阳能集热器1吸收太阳能并将太阳能转化为热能进入蓄能装置2储存，热能给水加热，使水温升高，温度升高的热媒水经泵PUMP1进入发生器3，并对发生器3里的氨-水工质对溶液加热；
吸收式制冷循环包括制冷剂正循环和吸收剂逆循环，其中，正循环中热媒水对发生器3里的工质对溶液加热后，工质对里的制冷剂由于温度不断升高，达到其饱和点后蒸发成气态；气态制冷剂(流A1)经过冷凝器4冷却成常温的液态制冷剂；液态制冷剂(流A2)进入十级逆流换热器HX10温度被自身的返回流A9冷却至-24.5℃，之后通过第一膨胀阀VLV1，经历减压及降温的节流过程之后，进入第二流股分离器TEE2分为A5、A6两股物流，流A6进入一级逆流换热器HX1中，为天然气及氢气的预冷提供部分冷量，流A5进入蒸发器5中将氮气冷却至-25℃，随后两股出口流A7和A8经第八混合器MIX8汇合后返回十级逆流换热器HX10为自身提供冷量，升温后进入第九混合器MIX9；逆循环中吸收剂溶液S1首先进入回热换热器7冷却降温，随后经第二膨胀阀VLV2节流降压后以流S3进入第九混合器MIX9，与提供冷量后的制冷剂A10混合后进入吸收器6，在吸收器6中升温后再由溶液泵PUMP2输送至发生器3开始下一次制冷循环。
所述吸收式制冷循环在蒸发器5中将氮气(流N1)冷却至-25℃，随后低温氮气通过第三流股分离器TEE3分离成五股，分别为N3～N7，并依次为DMR预冷单元外循环的二级压缩机和J-B深冷单元的压缩机后冷器提供冷量，将此部分压缩机出口物流冷却至-24℃，从而有效降低压缩能耗。
在天然气液化管路中：经压缩净化处理后的天然气原料NG1首先进入DMR预冷单元的一级逆流换热器HX1，温度被预冷到-30℃，然后进入DMR制冷循环的过冷二级逆流换热器HX2，温度进一步降到-157℃，随后过冷天然气进入天然气膨胀机EX1进行膨胀降压并液化，压力从55bar降到1.1bar，最后获得符合储存条件的LNG产品进入天然气储罐TANK1。
氢气液化管路中：经压缩净化处理后的氢气原料H1首先进入DMR预冷单元的一级逆流换热器HX1，温度被预冷到-30℃，然后进入DMR预冷单元的二级逆流换热器HX2，温度进一步降到-157℃，最后进入DMR预冷单元的三级逆流换热器HX3，温度进一步降到-193℃，完成预冷过程。预冷氢气首先进入一级正-仲氢转化器CRV1将仲氢浓度提高至48.09％，转化升温后的氢气进入J-B深冷单元的四级逆流换热器HX4降温至-221℃，之后进入二级正-仲氢转化器CRV2将仲氢浓度提高至73.38％，转化升温后的氢气进入五级逆流换热器HX5降温至-242℃，之后进入三级正-仲氢转化器CRV3将仲氢浓度提高至96.48％，转化升温后的氢气进入六级逆流换热器HX6进行深冷降温至-253℃，最后过冷氢气进入氢膨胀机EX8，压力从21bar降低到1.1bar并同时实现液化，液氢产品进入氢气储罐TANK2。
本实施例中的各种物流节点的相应参数如表1所示。
表1
Figure BDA0003657083100000181
Figure BDA0003657083100000191
Figure BDA0003657083100000201
Figure BDA0003657083100000211
本实施例用到的原料、制冷剂等的成分组成如表2所示。
表2物料组分
Figure BDA0003657083100000212
Figure BDA0003657083100000221
本实施例所能够达到的系统性能如表3所示。
表3
Figure BDA0003657083100000222
由表3的数据可以看出：本发明的技术方案能够很好地实现天然气和氢气的液化，能够节约能量。

Claims (10)

1.一种氢气与天然气联合液化系统，其特征在于，该系统包括：DMR预冷单元、制冷单元、J-B深冷单元、膨胀液化单元、天然气液化管路、氢气液化管路；其中，
所述DMR预冷单元包括串联的一级逆流换热器(HX1)、二级逆流换热器(HX2)、三级逆流换热器(HX3)；
所述J-B深冷单元包括一级正-仲氢转化器(CRV1)、四级逆流换热器(HX4)、二级正-仲氢转化器(CRV2)、五级逆流换热器(HX5)、三级正-仲氢转化器(CRV3)、六级逆流换热器(HX6)；
所述膨胀液化单元包括天然气膨胀机(EX1)和氢膨胀机(EX8)；
所述DMR预冷单元与所述制冷单元通过一级逆流换热器(HX1)耦合；
所述DMR预冷单元与所述J-B深冷单元通过一级正-仲氢转化器(CRV1)连接；
所述天然气液化管路依次穿过一级逆流换热器(HX1)和二级逆流换热器(HX2)，连接至天然气膨胀机(EX1)；
所述氢气液化管路依次穿过一级逆流换热器(HX1)、二级逆流换热器(HX2)、三级逆流换热器(HX3)、一级正-仲氢转化器(CRV1)、四级逆流换热器(HX4)、二级正-仲氢转化器(CRV2)、五级逆流换热器(HX5)、三级正-仲氢转化器(CRV3)、六级逆流换热器(HX6)，连接至氢膨胀机(EX8)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述DMR预冷单元还包括第二膨胀机(EX2)、气液分离器(SEP1)、第三膨胀机(EX3)、第三混合器(MIX3)、第四膨胀机(EX4)；
所述一级逆流换热器(HX1)设有七条流道，所述二级逆流换热器(HX2)设有五条流道，所述三级逆流换热器(HX3)设有三条流道；
所述天然气液化管路依次穿过一级逆流换热器(HX1)的第一流道和二级逆流换热器(HX2)的第一流道，连接至天然气膨胀机(EX1)；
所述氢气液化管路依次穿过一级逆流换热器(HX1)的第二流道、二级逆流换热器(HX2)的第二流道、三级逆流换热器(HX3)的第一流道；
所述一级逆流换热器(HX1)的第四流道的入口供第一股制冷剂进入、出口与所述第二膨胀机(EX2)的入口连接，所述第二膨胀机(EX2)的出口与所述一级逆流换热器(HX1)的第五流道的入口连接，所述一级逆流换热器(HX1)的第五流道的出口供所述第一股制冷剂流出；
所述一级逆流换热器(HX1)的第三流道的入口供第二股制冷剂进入、出口与气液分离器(SEP1)的入口连接，所述气液分离器(SEP1)的气体出口与所述二级逆流换热器(HX2)的第三流道的入口连接，所述二级逆流换热器(HX2)的第三流道的出口与所述三级逆流换热器(HX3)的第二流道的入口连接，所述三级逆流换热器(HX3)的第二流道的出口与所述第四膨胀机(EX4)的入口连接，所述第四膨胀机(EX4)的出口与所述三级逆流换热器(HX3)的第三流道的入口连接，所述三级逆流换热器(HX3)的第二流道的出口与所述第三混合器(MIX3)的入口连接，所述第三混合器(MIX3)的出口与所述二级逆流换热器(HX2)的第五流道的入口连接，所述二级逆流换热器(HX2)的第五流道的出口与所述一级逆流换热器(HX1)的第六流道的入口连接，所述一级逆流换热器(HX1)的第六流道的出口供第二股制冷剂流出；
所述气液分离器(SEP1)的液体出口与所述二级逆流换热器(HX2)的第四流道的入口连接，所述二级逆流换热器(HX2)的第四流道的出口与所述第三膨胀机(EX3)的入口连接，所述第三膨胀机(EX3)的出口与所述第三混合器(MIX3)的入口连接；
所述一级逆流换热器(HX1)的第七流道供来自于所述制冷单元的制冷剂通过。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述DMR预冷单元还包括两个独立的布雷顿循环串联组成；
优选地，第一布雷顿循环用于提供第一股制冷剂，其包括依次连接的第一混合器(MIX1)、第一零零压缩机(K100)、第一零零后冷器(E100)、第一零一压缩机(K101)、第一零一后冷器(E101)，该第一布雷顿循环的出口连接至所述一级逆流换热器(HX1)的第四流道的入口；所述第一混合器(MIX1)用于输入第一股制冷剂，其出口与所述第一零零压缩机(K100)的入口连接；
第二布雷顿循环用于提供第二股制冷剂，其包括第二混合器(MIX2)、第一零二压缩机(K102)、第一零二后冷器(E102)、第一零三压缩机(K103)、第一零三后冷器(E103)，其中，所述第一零二后冷器(E102)设有两个流道，其中第二流道与所述第一零二压缩机(K102)、所述第一零三压缩机(K103)连接；该第二布雷顿循环的出口连接至所述一级逆流换热器(HX1)的第三流道的入口；所述第二混合器(MIX2)用于输入第二股制冷剂，其出口与所述第一零二压缩机(K102)的入口连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述四级逆流换热器(HX4)、五级逆流换热器(HX5)、六级逆流换热器(HX6)分别设有两条流道；
所述J-B深冷单元还包括第四混合器(MIX4)、第五混合器(MIX5)、第六混合器(MIX6)；
所述氢气液化管路依次穿过所述一级正-仲氢转化器(CRV1)、第四混合器(MIX4)、四级逆流换热器(HX4)的第一流道、二级正-仲氢转化器(CRV2)、第五混合器(MIX5)、五级逆流换热器(HX5)的第一流道、三级正-仲氢转化器(CRV3)、第六混合器(MIX6)、六级逆流换热器(HX6)的第一流道，连接至氢膨胀机(EX8)；
所述四级逆流换热器(HX4)的第二流道、五级逆流换热器(HX5)的第二流道、六级逆流换热器(HX6)的第二流道分别供第三股制冷剂通过。
5.根据权利要求2-4任一项所述的系统，其特征在于，所述J-B深冷单元还包括依次连接的第一零四压缩机(K104)、第一零四后冷器(E104)、第一零五压缩机(K105)、第一零五后冷器(E105)、第一零六压缩机(K106)、第一零六后冷器(E106)、第一零七压缩机(K107)、第一零七后冷器(E107)、第一流股分离器(TEE1)、第七混合器(MIX7)、七级逆流换热器(HX7)、八级逆流换热器(HX8)、九级逆流换热器(HX9)、第五膨胀机(EX5)、第六膨胀机(EX6)、第七膨胀机(EX7)；
其中，所述第一零四后冷器(E104)、第一零五后冷器(E105)、第一零六后冷器(E106)、第一零七后冷器(E107)分别设有两条流道，并且，各自的第二条流道用于前后连接；
所述七级逆流换热器(HX7)、八级逆流换热器(HX8)、九级逆流换热器(HX9)分别设有两条流道；
所述第一流股分离器(TEE1)的出口分别与所述七级逆流换热器(HX7)的第二流道的入口、八级逆流换热器(HX8)的第二流道的入口、九级逆流换热器(HX9)的第二流道的入口连接；
所述七级逆流换热器(HX7)的第二流道的出口与所述第五膨胀机(EX5)的入口连接，所述第五膨胀机(EX5)的出口与所述四级逆流换热器(HX4)的第二流道的入口连接，所述四级逆流换热器(HX4)的第二流道的出口与所述七级逆流换热器(HX7)的第一流道的入口连接，所述七级逆流换热器(HX7)的第一流道的出口与所述第七混合器(MIX7)的入口连接；
所述八级逆流换热器(HX8)的第二流道的出口与所述第六膨胀机(EX6)的入口连接，所述第六膨胀机(EX6)的出口与所述五级逆流换热器(HX5)的第二流道的入口连接，所述五级逆流换热器(HX5)的第二流道的出口与所述八级逆流换热器(HX8)的第一流道的入口连接，所述八级逆流换热器(HX8)的第一流道的出口与所述第七混合器(MIX7)的入口连接；
所述九级逆流换热器(HX9)的第二流道的出口与所述第七膨胀机(EX7)的入口连接，所述第七膨胀机(EX7)的出口与所述六级逆流换热器(HX6)的第二流道的入口连接，所述六级逆流换热器(HX6)的第二流道的出口与所述九级逆流换热器(HX9)的第一流道的入口连接，所述九级逆流换热器(HX9)的第一流道的出口与所述第七混合器(MIX7)的入口连接；
所述第七混合器(MIX7)的出口与所述的第一零四压缩机(K104)的入口连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述J-B深冷单元还包括第十混合器(MIX10)、第三流股分离器(TEE3)；其中，
所述第十混合器(MIX10)的出口与所述第三流股分离器(TEE3)的入口连接，并且二者的连接管路通过所述制冷单元；
所述第三流股分离器(TEE3)的出口分别与所述第一零二后冷器(E102)的第一流道的入口、所述第一零五后冷器(E105)的第一流道的入口、所述第一零四后冷器(E104)的第一流道的入口、所述第一零六后冷器(E106)的第一流道的入口、所述第一零七后冷器(E107)的第一流道的入口连接；
所述第一零二后冷器(E102)的第一流道的出口、所述第一零五后冷器(E105)的第一流道的出口、所述第一零四后冷器(E104)的第一流道的出口、所述第一零六后冷器(E106)的第一流道的出口、所述第一零七后冷器(E107)的第一流道的出口分别与所述第十混合器(MIX10)的入口连接。
7.根据权利要求2或6所述的系统，其特征在于，所述制冷单元为太阳能吸收式制冷单元，该太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热器(1)、蓄能装置(2)、泵(PUMP1)、发生器(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、吸收器(6)、设有两条流道的回热换热器(7)、溶液泵(PUMP2)、第一膨胀阀(VLV1)、第二膨胀阀(VLV2)、第八混合器(MIX8)、第九混合器(MIX9)、设有两条流道的十级逆流换热器(HX10)、第二流股分离器(TEE2)；
其中，所述太阳能集热器(1)的出口与所述蓄能装置(2)的入口连接，所述蓄能装置(2)的出口经过泵(PUMP1)与所述发生器(3)的第一入口连接，所述发生器(3)的第三出口与所述太阳能集热器(1)的入口连接；
所述发生器(3)的第一出口与所述冷凝器(4)的制冷剂通道入口连接，所述冷凝器(4)的制冷剂通道出口与所述十级逆流换热器(HX10)的第二流道的入口连接，所述十级逆流换热器(HX10)的第二流道的出口与所述第二流股分离器(TEE2)的入口连接、并且二者的连接管路上设有所述第一膨胀阀(VLV1)；
所述第二流股分离器(TEE2)的第一出口与所述一级逆流换热器(HX1)的第七流道的入口连接，所述一级逆流换热器(HX1)的第七流道的出口与所述第八混合器(MIX8)的入口连接；
所述第二流股分离器(TEE2)的第二出口与所述蒸发器(5)的制冷剂通道入口连接，所述蒸发器(5)的制冷剂通道出口与所述第八混合器(MIX8)的入口连接；
所述第八混合器(MIX8)的出口与所述十级逆流换热器(HX10)的第一流道的入口连接，所述十级逆流换热器(HX10)的第一流道的出口与所述第九混合器(MIX9)的入口连接；
所述第九混合器(MIX9)的出口与所述吸收器(6)的制冷剂通道入口连接，所述吸收器(6)的制冷剂通道出口与所述回热换热器(7)的第一流道的入口连接并且二者的连接管路上设有溶液泵(PUMP2)，所述回热换热器(7)的第一流道的出口与所述发生器(3)的第二入口连接；
所述发生器(3)的第二出口与所述回热换热器(7)的第二流道入口连接，所述回热换热器(7)的第二流道出口与所述第九混合器(MIX9)的入口连接，并且二者的连接管路上设有第二膨胀阀(VLV2)；
所述冷凝器(4)设有用于换热的水流通道；
所述吸收器(6)设有用于换热的水流通道；
优选地，所述太阳能吸收式制冷单元的吸收式制冷循环采用的制冷剂为氨-水工质对；
优选地，所述第十混合器(MIX10)的出口与所述第三流股分离器(TEE3)的入口连接，并且二者的连接管路通过所述蒸发器进行换热。
8.一种氢气与天然气联合液化工艺，其特征在于，该工艺是采用权利要求1-7任一项所述的系统进行的，该工艺包括以下步骤：
经压缩净化处理后的天然气原料首先进入DMR预冷单元的一级逆流换热器(HX1)，温度被预冷到-28℃至-32℃，然后进入二级逆流换热器(HX2)，温度进一步降到-155℃至-160℃，随后过冷天然气进入天然气膨胀机(EX1)进行膨胀降压并液化，压力从55bar降到1.1bar，获得符合储存条件的LNG产品；
经压缩净化处理后的氢气原料首先进入DMR预冷单元的一级逆流换热器(HX1)，温度被预冷到-28℃至-32℃，然后进入二级逆流换热器(HX2)，温度进一步降到-155℃至-160℃，最后进入三级逆流换热器(HX3)，温度进一步降到-190℃至-195℃，完成预冷过程；预冷氢气首先进入一级正-仲转换器(CRV1)将仲氢浓度提高至45％～55％，转化升温后的氢气进入J-B深冷单元的四级逆流换热器(HX4)降温至-220℃至-225℃，之后进入二级正-仲氢转化器(CRV2)将仲氢浓度提高至70％～75％，转化升温后的氢气进入五级逆流换热器(HX5)降温至-240℃至-245℃，之后进入三级正-仲氢转化器(CRV3)将仲氢浓度提高至95％以上，转化升温后的氢气进入六级逆流换热器(HX6)进行深冷降温至-253℃，最后过冷氢气进入氢膨胀机(EX8)，压力从21bar降低到1.1bar并同时实现液化，得到液氢产品。
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述制冷单元为太阳能吸收式制冷单元，该太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热系统和吸收式制冷循环，其中，所述吸收式制冷循环将氮气冷却至-25℃至-30℃，随后低温氮气分离成若干股，分别为DMR预冷单元外循环的二级压缩机、J-B深冷单元的压缩机后冷器提供冷量，将此部分压缩机出口物流冷却至-10℃至-25℃。
10.根据权利要求8或9所述的工艺，其特征在于，所述DMR预冷单元还包括两个独立的布雷顿循环串联组成，分别用于提供第一股制冷剂和第二股制冷剂，其中，过第一股制冷剂为一级逆流换热器(HX1)提供冷量，第二股制冷剂为一级逆流换热器(HX1)和二级逆流换热器(HX2)提供冷量；
所述J-B深冷单元通过第三股制冷剂为四级逆流换热器(HX4)、五级逆流换热器(HX5)、六级逆流换热器(HX6)提供冷量；
优选地，以摩尔百分比计，所述第一股制冷剂由17.3％C2、39.2％C3、20.97％iC4和22.53％nC4组成；
优选地，以摩尔百分比计，所述第二股制冷剂由39.17％C1、23.94％C2、19.67％C3、10.24％N2和6.98％H2组成；
优选地，以摩尔百分比计，所述第三股制冷剂由7％Ne、12％H2和81％He组成。
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