[发明专利]一种两段式单循环混合制冷剂天然气液化工艺及设备

权利要求书

1.一种两段式单循环混合制冷剂天然气液化工艺，其包括以下步骤：

对混合制冷剂进行两段压缩冷却之后，进行一次气液分离，得到气相制冷剂和液相制冷剂，其中，第一段压缩冷却之后，混合制冷剂为气态；

使液相制冷剂进入冷箱冷却后节流降温，并返回冷箱提供高温位的冷量；

使气相制冷剂进入冷箱冷却至低温后节流降温，返回冷箱首先提供低温位的冷量，然后与节流后返回冷箱的液相制冷剂汇合，共同提供高温位的冷量；

对提供了高温位的冷量之后的混合制冷剂进行两段压缩冷却，进行下一个循环；

天然气进入冷箱冷却后，再经过节流得到液化天然气产品；

其中，所述混合制冷剂的摩尔百分比组成为：甲烷、16-22％，乙烯或乙烷、33-39％，丙烷、15-21％，异戊烷、12-18％，氮、8-14％，所有组分的摩尔百分比之和满足100％；

所述两段压缩冷却是指：将混合制冷剂压缩至600-1000kPa，再冷却至25℃-45℃或室温，然后二次压缩至3500-4500kPa，再冷却至25℃-45℃或室温。

2.根据权利要求1所述的天然气液化工艺，其中，该工艺包括以下步骤：

对混合制冷剂进行两段压缩冷却后，进行一次气液分离，得到气相制冷剂和液相制冷剂，其中，第一段压缩冷却之后，混合制冷剂为气态；

使液相制冷剂进入冷箱冷却至-50℃至-65℃后节流降温，并返回冷箱，与节流后返回的气相制冷剂混合后，一起提供高温位段的冷量；

使气相制冷剂进入冷箱冷却至-151℃至-162℃后节流降温，返回冷箱首先提供低温位的冷量，其被复温至-50℃至-65℃后，与节流后返回的液相制冷剂汇合，共同提供高温位的冷量；

对提供了高温位的冷量之后的混合制冷剂进行两段压缩冷却，进行下一个循环；

天然气进入冷箱冷却到-151℃或者更低的温度，再经过节流得到液化天然气产品。

3.根据权利要求1或2所述的天然气液化工艺，其中，所述气相制冷剂在节流后的压力控制为350-450kPa。

4.根据权利要求1或2所述的天然气液化工艺，其中，所述天然气、所述气相制冷剂和所述液相制冷剂均从所述冷箱的顶部进入，在所述冷箱中由上向下流动并且温度逐渐降低。

5.一种天然气液化设备，其包括第一吸入罐、第一压缩机、第一冷却器、第二吸入罐、第二压缩机、第二冷却器、气液分离罐、冷箱、第一节流阀、第二节流阀，其中，

所述冷箱具有四个流道，分别为第一流道、第二流道、第三流道和第四流道；

所述第一吸入罐的出口与所述第一压缩机的入口通过管道连接；

所述第一压缩机的出口与所述第一冷却器的入口通过管道连接；

所述第一冷却器的出口与所述第二吸入罐的入口通过管道连接；

所述第二吸入罐的出口与所述第二压缩机的入口通过管道连接；

所述第二压缩机的出口与所述第二冷却器的入口通过管道连接；

所述第二冷却器的出口与所述气液分离罐的入口通过管道连接；

所述气液分离罐的气体出口与所述冷箱的第二流道的入口通过管道连接，所述气液分离罐的液体出口与所述冷箱的第三流道的入口通过管道连接；

所述第二流道的出口与所述第四流道末端的入口通过管道连接，并且二者之间的管道上设有第一节流阀，所述第一节流阀位于所述冷箱的外部；

所述第三流道的出口与所述第四流道中部的入口通过管道连接，并且二者之间的管道上设有第二节流阀，所述第二节流阀位于所述冷箱的外部；

所述第四流道的出口与所述第一吸入罐的入口通过管道连接；

所述冷箱的第一流道为天然气输送管道。

6.根据权利要求5所述的天然气液化设备，其中，所述冷箱的第一流道的入口处连接有天然气输入管道，并且，该天然气输入管道上设有天然气净化装置和第三节流阀，所述冷箱的第一流道的出口处连接有天然气输出管道，并且，该天然气输出管道上设有产品阀。

7.根据权利要求5所述的天然气液化设备，其中，所述冷箱分为高温位段和低温位段，所述第一流道、第二流道和第四流道在所述高温位段和低温位段均有分布，所述第三流道仅分布于所述高温位段，所述第四流道的末端出口位于低温位段末端，所述第四流道的中部入口位于所述低温位段和高温位段之间。