CN208332858U - 一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，其特征在于，包括天然气液化模块、二氧化碳杂质分离模块、制冷剂压缩模块、闪蒸汽冷量回收模块和附属设备；所述制冷剂压缩模块与天然气液化模块相连构成制冷剂循环回路；所述天然气液化模块与二氧化碳杂质分离模块、闪蒸汽冷量回收模块以及附属设备分别相连构成天然气液化机构。本实用新型结构设计合理，本实用新型采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统将二氧化碳杂质分离模块集成于液化系统中，省去了常规天然气液化系统的脱碳脱汞设备，减少了液化系统的设备数量，大大降低除杂成本。

Description

一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统

技术领域

本实用新型涉及化工与低温工程技术领域，尤其涉及一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统。

背景技术

随着我国经济的不断发展，能源的需要量也在不断增长。为了优化我国的能源结构，同时减轻环境污染，我国在能源中长期计划中大力推广天然气的利用，据估计到2030年天然气在一次能源消费中的占比达到10％。

另一方面，我国存在大量产储量较小的边际气田、伴生气田、煤层气田，单井储量较小，长期以来被点火炬放空。针对这种类型的气田，小型撬装式天然气液化流程与大中型相比具有设备简单紧凑，投资省，尺寸小型化，装置撬装化的优势。

常规天然气液化流程根据制冷方式的不同可以分为混合制冷剂液化流程、带膨胀机液化流程以及级联式液化流程这三类。现有的天然气液化工艺主要是适用于大中型天然气液化工厂的液化流程，如“一种中小型天然气液化工艺”，专利公开号CN102477327A，以及“一种用于零散起源点的沼气液化工艺及装置”，专利公开号 CN102445052A，这些专利内涉及到的设备较多，流程复杂，不适用于小型撬装式天然气液化装置。

现有天然气液化流程目前广泛采用板翅式换热器，板翅式换热器的流道结构狭小，一旦原料天然气中的二氧化碳杂质在低温下凝结成固态就很容易将换热器流道阻塞，因此目前的基于板翅式换热器的常规天然气液化流程对于脱除二氧化碳的净化装置的要求非常高，也造成了净化成本的大幅上升。如果能够降低液化系统对二氧化碳脱除净化系统的严格限制和要求，就能大大降低净化成本，同时也能使液化装置的结构更加紧凑。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，能省去天然气液化流程前的脱汞装置，极大地减少了设备数量，节省了设备投资，同时还能兼顾闪蒸汽的冷量回收。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，其特征在于，包括天然气液化模块、二氧化碳杂质分离模块、制冷剂压缩模块、闪蒸汽冷量回收模块和附属设备；

所述制冷剂压缩模块与天然气液化模块相连构成制冷剂循环回路，所述制冷剂压缩模块包括一级压缩机、一级压缩机冷却器、二级压缩机、二级压缩机冷却器和制冷剂气液分离器，且一级压缩机、一级压缩机冷却器、二级压缩机、二级压缩机冷却器和制冷剂气液分离器从左到右依次单向连通；

所述天然气液化模块与二氧化碳杂质分离模块、闪蒸汽冷量回收模块以及附属设备分别相连构成天然气液化机构。

优选地，上述采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统中，所述制冷剂循环回路包括二级混合制冷剂混合器、一级气相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂预冷换热器、天然气预冷换热器、混合制冷剂分流器、一级混合制冷剂混合器、二级气相制冷剂预冷换热器、气相制冷剂分流器、天然气液化换热器、重烃组分分离器、固液分离器、天然气深冷换热器和液化天然气储罐，所述制冷剂气液分离器的输出端通过天然气导管分别与一级气相制冷剂预冷换热器的输入端和液相制冷剂预冷换热器的输入端相连通，所述一级气相制冷剂预冷换热器的输出端通过天然气导管分别与二级气相制冷剂预冷换热器的输入端和二级混合制冷剂混合器的输入端相连通，且二级混合制冷剂混合器的输出端通过天然气导管与一级压缩机的输入端相连通，所述二级气相制冷剂预冷换热器的输出端通过天然气导管分别与气相制冷剂分流器的输入端和一级混合制冷剂混合器的输入端相连通，所述气相制冷剂分流器的输出端通过天然气导管分别与二级气相制冷剂预冷换热器的输入端和天然气深冷换热器的输入端相连通，所述气相制冷剂分流器与二级气相制冷剂预冷换热器之间的天然气导管上设置有第一气相制冷剂节流阀，所述气相制冷剂分流器与天然气深冷换热器之间的天然气导管上设置有第二气相制冷剂节流阀，所述天然气深冷换热器的输出端分别通过天然气导管与液化天然气储罐的输入端和天然气液化换热器的输入端相连通，所述天然气深冷换热器与液化天然气储罐之间的天然气导管上设置有液化天然气节流阀，所述天然气液化换热器的输出端通过天然气导管分别与固液分离器的输入端和一级混合制冷剂混合器的输入端相连通，所述一级混合制冷剂混合器的输入端通过天然气导管与液相制冷剂预冷换热器的输出端相连通，且一级混合制冷剂混合器与液相制冷剂预冷换热器之间的天然气导管上设置有液相制冷剂节流阀，所述一级混合制冷剂混合器的输出端通过天然气导管与混合制冷剂分流器的输入端相连通，且混合制冷剂分流器的输出端通过天然气导管分别与一级气相制冷剂预冷换热器的输入端、液相制冷剂预冷换热器的输入端和天然气预冷换热器的输入端相连通，且混合制冷剂分流器分别与一级气相制冷剂预冷换热器之间的天然气导管上、液相制冷剂预冷换热器之间的天然气导管上和天然气预冷换热器之间的天然气导管上分别设置有第一流量调节阀、第二流量调节阀和第三流量调节阀，所述天然气预冷换热器的输出端通过天然气导管与重烃组分分离器的输入端相连通。

优选地，上述采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统中，所述二氧化碳杂质分离模块包括固液分离器，且固液分离器的输出端与固体二氧化碳输入端相连通。

优选地，上述采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统中，所述闪蒸汽冷量回收模块包括一级闪蒸汽换热器和二级闪蒸汽换热器，所述一级闪蒸汽换热器的输入端通过天然气导管与重烃组分分离器的输出端和BOG入口相连通，所述一级闪蒸汽换热器和二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与二级闪蒸汽换热器的输入端相连通，所述二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与BOG出口相连通，所述二级闪蒸汽换热器的输入端与天然气进气口相连通，且二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与天然气预冷换热器的输入端相连通。

优选地，上述采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统中，所述闪蒸汽冷量回收模块包括一级闪蒸汽换热器和二级闪蒸汽换热器，所述一级闪蒸汽换热器的输入端通过天然气导管与重烃组分分离器的输出端和BOG入口相连通，所述一级闪蒸汽换热器和二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与二级闪蒸汽换热器的输入端相连通，所述二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与BOG出口相连通，所述二级闪蒸汽换热器的输入端与天然气进气口相连通，且二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与天然气预冷换热器的输入端相连通。

优选地，上述采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统中，所述附属设备包括液化天然气储存单元、LPG储存单元、制冷剂储存与配比单元、制氮单元、脱水脱硫单元、仪控单元以及发电机撬块。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构设计合理，本实用新型采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统将二氧化碳杂质分离模块集成于液化系统中，省去了常规天然气液化系统的脱碳脱汞设备，减少了液化系统的设备数量，大大降低除杂成本。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1为一级压缩机，2为一级压缩机冷却器，3为二级压缩机，4为二级压缩机冷却器，5为制冷剂气液分离器，6为二级闪蒸汽换热器， 7为二级制冷剂混合器，8为气相制冷剂预冷换热器，9为液相制冷剂预冷换热器，10为天然气预冷换热器，11为一级闪蒸汽换热器，12为混合制冷剂分流器，13为一级制冷剂混合器，14为液相制冷剂节流阀， 15为第一流量调节阀，16为第二流量调节阀，17为第三流量调节阀， 18为二级气相制冷剂预冷换热器，19为第一气相制冷剂节流阀，23 为第二气相制冷剂节流阀，20为气相制冷剂分流器，21为天然气液化换热器，22为重烃组分分离器，24为固液分离器，25为天然气深冷换热器，26为液化天然气节流阀，27为液化天然气储罐。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1所示，本实施例为一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，包括天然气液化模块、二氧化碳杂质分离模块、制冷剂压缩模块、闪蒸汽冷量回收模块和附属设备；所述制冷剂压缩模块与天然气液化模块相连构成制冷剂循环回路，所述制冷剂压缩模块包括一级压缩机1、一级压缩机冷却器2、二级压缩机3、二级压缩机冷却器和4制冷剂气液分离器5，且一级压缩机1、一级压缩机冷却器2、二级压缩机3、二级压缩机冷却器4和制冷剂气液分离器 5从左到右依次单向连通；所述天然气液化模块与二氧化碳杂质分离模块、闪蒸汽冷量回收模块以及附属设备分别相连构成天然气液化机构。

使用时，经脱水脱硫单元后得到的净化天然气通过二级闪蒸汽换热器6和天然气预冷换热器10预冷后进入重烃组分分离器22，除去重烃后的天然气进入一级闪蒸汽换热器11继续降温，随后进入天然气液化换热器21液化，经固液分离器24脱除固态二氧化碳杂质，通过天然气深冷换热器25后经液化天然气节流阀26降压至液化天然气储存压力，进入液化天然气储罐27，混合制冷剂经制冷剂压缩模块增压、冷却、气液分离，进入混合制冷剂气液分离器5，分离出的液相制冷剂经液相制冷剂预冷换热器9预冷后通过液相制冷剂节流阀14降压，之后进入一级混合制冷剂混合器13，分离出的气相制冷剂通过一级气相制冷剂预冷换热器8和二级气相制冷剂预冷换热器18预冷后经气相制冷剂分流器20分为两路，一路经过气相制冷剂节流阀19、二级气相制冷剂预冷换热器18后回到一级混合制冷剂混合器13，另一路经过气相制冷剂节流阀23、天然气深冷换热器25、天然气液化换热器21后回到一级混合制冷剂混合器13，混合后的制冷剂经过混合制冷剂分流器 12后分为三路，分别经过制冷剂流量调节阀进入一级气相制冷剂预冷换热器8、液相制冷剂预冷换热器9和天然气预冷换热器10提供冷量，之后三个换热器的制冷剂进入二级混合制冷剂混合器7混合后回制冷剂压缩模块，完成循环。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，其特征在于，包括天然气液化模块、二氧化碳杂质分离模块、制冷剂压缩模块、闪蒸汽冷量回收模块和附属设备；

所述制冷剂压缩模块与天然气液化模块相连构成制冷剂循环回路，所述制冷剂压缩模块包括一级压缩机、一级压缩机冷却器、二级压缩机、二级压缩机冷却器和制冷剂气液分离器，且一级压缩机、一级压缩机冷却器、二级压缩机、二级压缩机冷却器和制冷剂气液分离器从左到右依次单向连通；

所述天然气液化模块与二氧化碳杂质分离模块、闪蒸汽冷量回收模块以及附属设备分别相连构成天然气液化机构。

2.根据权利要求1所述的一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，其特征在于：所述制冷剂循环回路包括二级混合制冷剂混合器、一级气相制冷剂预冷换热器、液相制冷剂预冷换热器、天然气预冷换热器、混合制冷剂分流器、一级混合制冷剂混合器、二级气相制冷剂预冷换热器、气相制冷剂分流器、天然气液化换热器、重烃组分分离器、固液分离器、天然气深冷换热器和液化天然气储罐，所述制冷剂气液分离器的输出端通过天然气导管分别与与一级气相制冷剂预冷换热器的输入端和液相制冷剂预冷换热器的输入端相连通，所述一级气相制冷剂预冷换热器的输出端通过天然气导管分别与二级气相制冷剂预冷换热器的输入端和二级混合制冷剂混合器的输入端相连通，且二级混合制冷剂混合器的输出端通过天然气导管与一级压缩机的输入端相连通，所述二级气相制冷剂预冷换热器的输出端通过天然气导管分别与与气相制冷剂分流器的输入端和一级混合制冷剂混合器的输入端相连通，所述气相制冷剂分流器的输出端通过天然气导管分别与二级气相制冷剂预冷换热器的输入端和天然气深冷换热器的输入端相连通，所述气相制冷剂分流器与二级气相制冷剂预冷换热器之间的天然气导管上设置有第一气相制冷剂节流阀，所述气相制冷剂分流器与天然气深冷换热器之间的天然气导管上设置有第二气相制冷剂节流阀，所述天然气深冷换热器的输出端分别通过天然气导管与液化天然气储罐的输入端和天然气液化换热器的输入端相连通，所述天然气深冷换热器与液化天然气储罐之间的天然气导管上设置有液化天然气节流阀，所述天然气液化换热器的输出端通过天然气导管分别与固液分离器的输入端和一级混合制冷剂混合器的输入端相连通，所述一级混合制冷剂混合器的输入端通过天然气导管与液相制冷剂预冷换热器的输出端相连通，且一级混合制冷剂混合器与液相制冷剂预冷换热器之间的天然气导管上设置有液相制冷剂节流阀，所述一级混合制冷剂混合器的输出端通过天然气导管与混合制冷剂分流器的输入端相连通，且混合制冷剂分流器的输出端通过天然气导管分别与一级气相制冷剂预冷换热器的输入端、液相制冷剂预冷换热器的输入端和天然气预冷换热器的输入端相连通，且混合制冷剂分流器分别与一级气相制冷剂预冷换热器之间的天然气导管上、液相制冷剂预冷换热器之间的天然气导管上和天然气预冷换热器之间的天然气导管上分别设置有第一流量调节阀、第二流量调节阀和第三流量调节阀，所述天然气预冷换热器的输出端通过天然气导管与重烃组分分离器的输入端相连通。

3.根据权利要求1所述的一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，其特征在于：所述二氧化碳杂质分离模块包括固液分离器，且固液分离器的输出端与固体二氧化碳输入端相连通。

4.根据权利要求1所述的一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，其特征在于：所述闪蒸汽冷量回收模块包括一级闪蒸汽换热器和二级闪蒸汽换热器，所述一级闪蒸汽换热器的输入端通过天然气导管与重烃组分分离器的输出端和BOG入口相连通，所述一级闪蒸汽换热器和二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与二级闪蒸汽换热器的输入端相连通，所述二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与BOG出口相连通，所述二级闪蒸汽换热器的输入端与天然气进气口相连通，且二级闪蒸汽换热器的输出端通过天然气导管与天然气预冷换热器的输入端相连通。

5.根据权利要求1所述的一种采用混合制冷剂循环的钎焊板式换热器天然气液化系统，其特征在于：所述附属设备包括液化天然气储存单元、LPG储存单元、制冷剂储存与配比单元、制氮单元、脱水脱硫单元、仪控单元以及发电机撬块。