[发明专利]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

说明书

本发明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，经过脱水脱硫处理后的天然气进入预冷换热器，回收部分闪蒸汽冷量，在经过混合制冷剂预冷后进入气液分离器，将液化的重烃组分分离除去，气相部分回收剩余闪蒸汽冷量后进入液化换热器降温液化，经固液分离器将液化过程中凝结成固态的二氧化碳杂质除去，之后进入深冷换热器继续降温，最后节流降压至液化天然气存储压力后进入液化天然气储罐。本发明可实现二氧化碳杂质的低成本脱除，免除了常规液化天然气装置中的脱二氧化碳流程，简化了液化工艺、降低能耗、结构更加紧凑，可适用于不同压力和组分的气源。

技术领域

本发明属于化工与低温工程技术领域，具体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。

发明内容

本发明的目的在于实现上述设想，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。该液化系统中，混合制冷剂采用一级气液分离，液化冷箱采用八个钎焊板式换热器，同时将二氧化碳杂质分离模块集成在液化冷箱内部，省去了常规天然气液化流程前脱碳装置，而由于钎焊板式换热器为不锈钢制成，与常规铝制板翅式换热器相比可以抗汞腐蚀，因此还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。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明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，其特征在于，所述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以及附属设备。

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，实现天然气液化；

优选地，所述天然气液化模块包括：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、二级混合制冷剂混合器、液相制冷剂节流阀、制冷剂流量调节阀、二级气相制冷剂预冷换热器、气相制冷剂分流器、气相制冷剂节流阀、天然气液化换热器、重烃组分分离器、天然气深冷换热器和液化天然气节流阀。

优选地，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。

优选地，所述二氧化碳杂质分离模块包括：固液分离器。