雙循環混合冷劑的天然氣液化系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種雙循環混合冷劑的天然氣液化系統，該系統包括：天然氣輸送管、冷箱、脫重烴裝置、脫氮裝置、LNG輸送泵、LNG儲罐、第一冷循環裝置和第二冷循環裝置，第一冷循環裝置產生的冷量用來冷卻第二冷循環裝置和原料天然氣；第二冷循環裝置產生的冷量用來液化原料天然氣。本實用新型專利技術可以根據原料天然氣的組成、壓力、溫度，以及項目建設地點的環境溫度的變化，合理配置混合冷劑的組成和配比，從而獲得不同的冷卻和液化溫度，使得整個工藝系統的能耗最低，同時在實際操作過程中，由于原料天然氣通常來自地下的氣田，其組成、壓力等條件會發生變化，因而需要合理調節其被冷卻和液化的溫度，以維持天然氣液化裝置的運行效率和能耗。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及液化天然氣領域，具體而言，涉及ー種雙循環混合冷劑的天然氣液化系統。
技術介紹
天然氣液化采用了丙烷預冷和混合冷劑制冷聯合制冷循環進行天然氣的冷卻和液化，其缺點在于丙烷的預冷溫度最低為-40°C左右，且為固定值，不能隨外界環境的溫度變化而變化，因此當原料天然氣的組成變化、外界環境溫度隨季節變化而變化時，會造成天然氣液化裝置的LNG產量不穩定、裝置操作能耗高等缺陷。圖I為現有技術中天然氣液化系統示意圖；圖I中的代號含義如下標號1-4均為丙烷預冷換熱器；5為過冷器；6-9為分離塔；10為氣液分離器；11為緩沖罐；12為水冷·卻器；13為LNG泵。GTl表示燃氣透平；GT2表示發電機;M表示驅動電機；N2表示氮氣；C1表不甲燒；C2表不こ燒；C3表不丙燒。在丙烷預冷循環中，由于冷劑為單ー冷劑，其預冷的溫度在一定壓カ下是ー個固定值，而原料天然氣是混合物，其降溫過程是一條曲線，因此采用丙烷預冷時的傳熱溫差較大，導致傳熱效率降低，從而整體能耗增加，為了減小傳熱溫差，通常采用三級或者四級丙烷減壓段，以提供三至四個預冷溫度級別，從而盡量減小每個溫度級別的傳熱溫差，但是這樣ー來，就需要三至四個不同壓カ的換熱器、三至四次不同壓カ下的丙烷壓縮機進氣配置，同時需要與之配套的各種分離器、管線、控制系統、儀表等一系列設施，使得系統的復雜程度大大增加，從而造成天然氣液化裝置的設備多、占地大、一次投資大、操作運行復雜等弊端。另外，項目建設地點的地理位置不同，其環境溫度變化也很大，尤其是某些非常寒冷的地區，冬季環境溫度達到-40°C以下，采用丙烷預冷的エ藝系統由于環境溫度低于丙烷預冷的溫度，將不需要丙烷預冷循環，但是停運丙烷預冷，將導致整個裝置無法運行，進而導致不能生產LNG產品。
技術實現思路
本技術提供ー種雙循環混合冷劑的天然氣液化系統，用以降低天然氣液化系統的復雜度，并提高液化天然氣生產的穩定性。為達到上述目的，本技術提供了ー種雙循環混合冷劑的天然氣液化系統，其包括天然氣輸送管、冷箱、脫重烴裝置、脫氮裝置、LNG輸送泵、LNG儲罐、第一冷循環裝置和第二冷循環裝置，其中冷箱包括由天然氣預冷管、第一混合冷劑的第一冷卻通道、分別設置在第一混合冷劑的第一冷卻通道的中間位置和末端的第一混合冷劑的第二冷卻通道和第一混合冷劑的第三冷卻通道，以及第二混合冷劑的第一冷卻通道構成的第一換熱單元，由天然氣深冷管、第二混合冷劑的第二冷卻通道、第二混合冷劑的第三冷卻通道、第二混合冷劑的第四冷卻通道和第二混合冷劑的第五冷卻通道構成的第二換熱單元；第一冷循環裝置包括依次相連的第一離心式冷劑壓縮機、第一冷卻器、冷凝器、緩沖罐、過冷器，以及分別與第一離心式冷劑壓縮機相連通的用于儲存第一混合冷劑的第一氣液分離罐和第二氣液分離器；過冷器與第一混合冷劑的第一冷卻通道相連通，將攜帶冷量的第一混合冷劑輸送至第一混合冷劑的第一冷卻通道；第一混合冷劑的第二冷卻通道和第一混合冷劑的第三冷卻通道分別與第二氣液分離罐和第一氣液分離罐相連通，將失去冷量的第二混合冷劑輸送至第二氣液分離罐和第ー氣液分離罐；第二冷循環裝置包括依次相連的第二離心式冷劑壓縮機、第二冷卻器、第三離心式冷劑壓縮機、第三冷卻器，與第二離心式冷劑壓縮機相連通的用于儲存第二混合冷劑的第三氣液分離罐，以及與第二混合冷劑的第一冷卻通道相連將初歩失去部分冷量的第二混合冷劑進行氣液分離的第四氣液分離罐，并將分離的氣態的第二混合冷劑輸送至與其頂端·相連通的第二混合冷劑的第二冷卻通道，將分離的液態的第二混合冷劑輸送至與其底端相連通的第二混合冷劑的第三冷卻通道；第二混合冷劑的第四冷卻通道連通在第二冷劑的第二冷卻通道與第二混合冷劑的第五冷卻通道之間，第二混合冷劑的第三冷卻通道與第二混合冷劑的第五冷卻通道連通；第三冷卻器與第二混合冷劑的第一冷卻通道相連通，將攜帶冷量的第二混合冷劑輸送至第二混合冷劑的第一冷卻通道；第二混合冷劑的第五冷卻通道與第三氣液分離罐連通，將失去冷量的第二混合冷劑輸送至第三氣液分離罐；天然氣預冷管與天然氣輸送管相連通，對流過的天然氣進行預冷；脫重烴裝置與天然氣預冷管相連通，將經過預冷的天然氣分離為液態的重烴組分和氣態的輕烴組分；天然氣深冷管與脫重烴裝置的氣相空間相連通，將輸送來的氣態的輕烴組分冷卻液化為液態的輕烴組分；脫氮裝置與天然氣深冷管相連通，將輸送來的液態的輕烴組分進行脫氮處理，得到液化天然氣；LNG泵連通在LNG儲罐與脫氮裝置之間，將液化天然氣輸送到LNG儲罐進行儲存。為達到上述目的，本技術還提供了ー種雙循環混合冷劑的天然氣液化系統，用第一冷箱和第二冷箱取代上述實施例中的冷箱，其中，第一換熱單元構成第一冷箱的換熱芯體，第二換熱單元構成第二冷箱的繞管式換熱器。上述實施例中，第一冷卻循環裝置采用了兩級減壓、一次補氣的方式，提高了壓縮效率；而第二冷卻循環裝置兩級減壓、一次氣液分離和的方式，提高了壓縮效率。上述實施例可以根據原料天然氣的組成、壓カ、溫度，以及項目建設地點的環境溫度的變化，合理配置混合冷劑的組成和配比，從而獲得不同的冷卻和液化溫度，使得整個エ藝系統的能耗最低，同時在實際操作過程中，由于原料天然氣通常來自地下的氣田，其組成、壓カ等條件會發生變化，因而需要合理調節其被冷卻和液化的溫度，以維持天然氣液化裝置的運行效率和能耗。應用上述實施例的方法，在冬季環境溫度較低時，可以通過改變混合冷劑的組成和配比，實現天然氣冷卻溫度的進ー步降低，從而合理分配預冷和液化兩個制冷循環的熱負荷，維持裝置的穩定運行，連續生產合格的LNG產品。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描 述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現有技術中天然氣液化系統示意圖；圖2為本技術一實施例的雙循環混合冷劑的天然氣液化系統示意圖；圖3為本技術一較佳實施例的雙循環混合冷劑的天然氣液化系統示意圖。具體實施方式下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。圖2為本技術一實施例的雙循環混合冷劑的天然氣液化系統示意圖；如圖2所示，該天然氣液化系統包括天然氣輸送管21、冷箱22、脫重烴裝置23、脫氮裝置24、LNG輸送泵25、LNG儲罐26、第一冷循環裝置和第二冷循環裝置，其中冷箱22包括由天然氣預冷管221、第一混合冷劑的第一冷卻通道222、分別設置在第一混合冷劑的第一冷卻通道的中間位置和末端的第一混合冷劑的第二冷卻通道223和第一混合冷劑的第三冷卻通道224，以及第二混合冷劑的第一冷卻通道225構成的第一換熱單元，由天然氣深冷管226、第二混合冷劑的第二冷卻通道227、第二混合冷劑的第三冷卻通道228、第二混合冷劑的第四冷卻通道229和第二混合冷劑的第五冷卻通道220構成的第二換熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙循環混合冷劑的天然氣液化系統，其特征在于，包括：天然氣輸送管、冷箱、脫重烴裝置、脫氮裝置、LNG輸送泵、LNG儲罐、第一冷循環裝置和第二冷循環裝置，其中所述冷箱包括：由天然氣預冷管、第一混合冷劑的第一冷卻通道、分別設置在所述第一混合冷劑的第一冷卻通道的中間位置和末端的第一混合冷劑的第二冷卻通道和第一混合冷劑的第三冷卻通道，以及第二混合冷劑的第一冷卻通道構成的第一換熱單元，由天然氣深冷管、第二混合冷劑的第二冷卻通道、第二混合冷劑的第三冷卻通道、第二混合冷劑的第四冷卻通道和第二混合冷劑的第五冷卻通道構成的第二換熱單元；所述第一冷循環裝置包括依次相連的第一離心式冷劑壓縮機、第一冷卻器、冷凝器、緩沖罐、過冷器，以及分別與所述第一離心式冷劑壓縮機相連通的用于儲存第一混合冷劑的第一氣液分離罐和第二氣液分離器；所述過冷器與所述第一混合冷劑的第一冷卻通道相連通，將攜帶冷量的第一混合冷劑輸送至所述第一混合冷劑的第一冷卻通道；所述第一混合冷劑的第二冷卻通道和所述第一混合冷劑的第三冷卻通道分別與所述第二氣液分離罐和所述第一氣液分離罐相連通，將失去冷量的第一混合冷劑輸送至所述第二氣液分離罐和所述第一氣液分離罐；所述第二冷循環裝置包括依次相連的第二離心式冷劑壓縮機、第二冷卻器、第三離心式冷劑壓縮機、第三冷卻器，與所述第二離心式冷劑壓縮機相連通的用于儲存第二混合冷劑的第三氣液分離罐，以及與所述第二混合冷劑的第一冷卻通道相連將初步失去部分冷量的第二混合冷劑進行氣液分離的第四氣液分離罐，并將分離的氣態的第二混合冷劑輸送至與其頂端相連通的所述第二混合冷劑的第二冷卻通道，將分離的液態的第二混合冷劑輸送至與其？底端相連通的所述第二混合冷劑的第三冷卻通道；所述第二混合冷劑的第四冷卻通道連通在所述第二冷劑的第二冷卻通道與所述第二混合冷劑的第五冷卻通道之間，所述第二混合冷劑的第三冷卻通道與所述第二混合冷劑的第五冷卻通道連通；所述第三冷卻器與所述第二混合冷劑的第一冷卻通道相連通，將攜帶冷量的第二混合冷劑輸送至所述第二混合冷劑的第一冷卻通道；所述第二混合冷劑的第五冷卻通道與所述第三氣液分離罐連通，將失去冷量的第二混合冷劑輸送至所述第三氣液分離罐；所述天然氣預冷管與所述天然氣輸送管相連通，對流過的天然氣進行預冷；所述脫重烴裝置與所述天然氣預冷管相連通，將經過預冷的天然氣分離為液態的重烴組分和氣態的輕烴組分；所述天然氣深冷管與所述脫重烴裝置的氣相空間相連通，將輸送來的氣態的輕烴組分冷卻液化為液態的輕烴組分；所述脫氮裝置與所述天然氣深冷管相連通，將輸送來的液態的輕烴組分進行脫氮處理，得到液化天然氣；所述LNG泵連通在所述LNG儲罐與所述脫氮裝置之間，將液化天然氣輸送到所述LNG儲罐進行儲存。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王紅，白改玲，宋媛玲，吳笛，林暢，程喜慶，
申請(專利權)人：中國寰球工程公司，
類型：實用新型
國別省市：