本發(fā)明涉及一種制冷工藝，具體涉及一種應(yīng)用于天然氣深冷液化領(lǐng)域的混合制冷工藝。

背景技術(shù)：
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天然氣是一種優(yōu)質(zhì)潔凈的化石能源，天然氣經(jīng)過液化后，體積只有原來的1/625，因而便于儲(chǔ)存與運(yùn)輸、與管道氣相比，液化天然氣在零散氣田、邊際氣田的開發(fā)、煤層氣的利用、海上天然氣的開發(fā)利用和海外天然氣的引進(jìn)等方面，有著不可替代的作用。

現(xiàn)在，主要的的天然氣液化方式有有階式制冷循環(huán)工藝、混合制冷循環(huán)工藝和膨脹制冷循環(huán)工藝等。階式制冷循環(huán)是用丙烷(或丙烯)、乙烷(或乙烯)、甲烷(或氮?dú)?等制冷劑(蒸發(fā)溫度分別為-38℃、-85℃、-160℃)進(jìn)行的三級冷凍；使天然氣在多個(gè)溫度等級的制冷劑中與相應(yīng)的制冷劑換熱，從而使其冷卻和液化；混合制冷劑制冷循環(huán)是采用N2和C1--C5烴類混合物作為循環(huán)制冷劑的工藝；帶膨脹機(jī)制冷循環(huán)是指利用高壓制冷劑通過透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷來實(shí)現(xiàn)天然氣的液化，帶膨脹機(jī)制冷循環(huán)可分為：氮膨脹機(jī)制冷循環(huán)、氮——甲烷膨脹機(jī)制冷循環(huán)。

其中，階式制冷循環(huán)工藝需要三個(gè)大型循環(huán)壓縮機(jī)，以及相當(dāng)數(shù)量的冷換設(shè)備，流程長、設(shè)備多、控制復(fù)雜；混合制冷循環(huán)工藝要使整個(gè)液化過程(從常溫到-162℃)所需的冷量與冷劑所提供的冷量完全匹配是比較困難的，充其量只能局部或部分微到貼近冷卻曲線；而膨脹制冷循環(huán)工藝往往有著工藝復(fù)雜、耗能大、成本高、不易操作等不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于解決已有制冷工藝的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)合理、工藝簡單、能耗低、設(shè)備投資少、制冷效果好，對混合制冷劑進(jìn)行了循環(huán)利用，多個(gè)冷卻環(huán)節(jié)科學(xué)的互相結(jié)合，依次進(jìn)行，較好地實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)過程中的需求的應(yīng)用于天然氣深冷液化領(lǐng)域的混合制冷工藝。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種應(yīng)用于天然氣深冷液化領(lǐng)域的混合制冷工藝，包括以下步驟：二氟一氯甲烷氣體經(jīng)過壓縮機(jī)單元壓縮后，通過節(jié)流閥節(jié)流降溫，作為冷源進(jìn)入到預(yù)冷換熱器上中，對原料天然氣和混合制冷劑進(jìn)行初步冷卻；

混合制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)單元壓縮后，進(jìn)入預(yù)冷換熱器進(jìn)行初步冷卻，之后進(jìn)入主冷換熱器上和主冷換熱器下中進(jìn)一步冷卻，從主冷換熱器下出來之后，通過節(jié)流閥節(jié)流降溫，進(jìn)入到冷劑氣液分離罐，分為氣相和液相兩路分別回到主冷換熱器下中，作為主冷源，為原料天然氣提供冷量；

分別進(jìn)入的兩股混合制冷劑在進(jìn)入后重新匯成一股依次通過到主冷換熱器上和主冷換熱器下，提供冷量，之后返回到混合制冷劑緩沖罐中，并依次按此路循環(huán)；

原料天然氣首先進(jìn)入預(yù)冷換熱器，經(jīng)過初步冷卻后從預(yù)冷換熱器進(jìn)入主冷換熱器上進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，然后進(jìn)入重?zé)N分離罐進(jìn)行重?zé)N分離，經(jīng)過重?zé)N分離的原料天然氣繼續(xù)進(jìn)入到主冷換熱器下中，從主冷換熱器下出來之后進(jìn)入氣液分離器，進(jìn)行氣液分離、液相通過節(jié)流閥節(jié)流降溫，返回到主冷換熱器下中，氣相進(jìn)入過冷換熱器中，從過冷換熱器中出來后得到成品天然氣。

該應(yīng)用于天然氣深冷液化領(lǐng)域的混合制冷工藝，步驟還包括過冷氣從過冷換熱器中產(chǎn)生后，依次通過主冷換熱器下、主冷換熱器上、預(yù)冷換熱器，再通過節(jié)流閥節(jié)流降溫后排出。

該應(yīng)用于天然氣深冷液化領(lǐng)域的混合制冷工藝，步驟還包括閃蒸氣在氣液分離器中產(chǎn)生后，通過節(jié)流閥節(jié)流降溫后依次通過主冷換熱器下、主冷換熱器上、預(yù)冷換熱器，最終進(jìn)入閃蒸氣儲(chǔ)存罐。

該應(yīng)用于天然氣深冷液化領(lǐng)域的混合制冷工藝，其設(shè)備包括節(jié)流閥、預(yù)冷換熱器、主冷換熱器上、重?zé)N分離罐、主冷換熱器下、氣液分離器、冷劑氣液分離罐、過冷換熱器；其中，預(yù)冷換熱器和主冷換熱器上通過管道連接；主冷換熱器上和重?zé)N分離罐、主冷換熱器下通過管道連接；重?zé)N分離罐和主冷換熱器下通過管道連接；主冷換熱器下和氣液分離器、冷劑氣液分離罐通過管道連接；氣液分離器和過冷換熱器通過管道連接。

本發(fā)明的有益效果在于：結(jié)構(gòu)合理、工藝簡單、能耗低、設(shè)備投資少、制冷效果好，對混合制冷劑進(jìn)行了循環(huán)利用，多個(gè)冷卻環(huán)節(jié)有效地互相結(jié)合，依次進(jìn)行，較好地實(shí)現(xiàn)了實(shí)際生產(chǎn)過程中的需求。

附圖說明：

圖1：本發(fā)明的工藝流程示意圖；

圖中：1-節(jié)流閥、2-預(yù)冷換熱器、3-主冷換熱器上、4-重?zé)N分離罐、5-主冷換熱器下、6-氣液分離器、7-冷劑氣液分離罐、8-過冷換熱器、A-原料天然氣、B-閃蒸氣、C-過冷氣、D-混合制冷劑、E-二氟一氯甲烷。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

實(shí)施例：本實(shí)施例提供了一種應(yīng)用于天然氣深冷液化領(lǐng)域的混合制冷工藝，其具體實(shí)施步驟如下：

首先，二氟一氯甲烷E制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后通過管道通入預(yù)冷換熱器2，該管道上安裝有節(jié)流閥1，對二氟一氯甲烷E制冷劑進(jìn)行節(jié)流降溫，這樣就為預(yù)冷換熱器2提供了冷量，對原料天然氣A和混合制冷劑D進(jìn)行初步冷卻；在預(yù)冷換熱器2中經(jīng)過熱交換的二氟一氯甲烷E制冷劑直接排出，不再通入下一級制冷步驟；

混合制冷劑D則是直接通過管道通入預(yù)冷換熱器2中，與二氟一氯甲烷E制冷劑進(jìn)行熱交換，進(jìn)行初步冷卻；然后再通過管道通入住冷換熱器上3中，該管道上設(shè)置有節(jié)流閥1，對其進(jìn)行節(jié)流降溫；在主冷換熱器上3中經(jīng)過熱交換的混合制冷劑D再次通過管道通入主冷換熱器下5，該管道同樣設(shè)置有節(jié)流閥1，對其進(jìn)行節(jié)流降溫；從主冷換熱器下5中出來的混合制冷劑D再次經(jīng)過節(jié)流閥1節(jié)流降溫后通入冷劑氣液分離罐7；在冷劑氣液分離罐7中，混合制冷劑D被分離成氣相和液相兩個(gè)狀態(tài)，分成兩路返回到主冷換熱器下5中，形成了主冷源，為整個(gè)工藝提供主要冷量；氣相和液相兩個(gè)狀態(tài)的混合制冷劑D在主冷換熱器下5中重新匯聚成一股，通過管道通入主冷換熱器上3中，再次提供冷量；最后從主冷換熱器上3中排出后，回到混合制冷劑緩沖罐中，并按照這個(gè)過程依次循環(huán)。

原料天然氣A則是通過管道通入預(yù)冷換熱器2中進(jìn)行被二氟一氯甲烷E制冷劑初步冷卻后；再通過管道通入主冷換熱器上3，從主冷換熱器上3出來后通入重?zé)N分離罐4中進(jìn)行重?zé)N分離；經(jīng)過重?zé)N分離后的原料天然氣A繼續(xù)前行，通過管道后通入主冷換熱器下5中進(jìn)行主要冷卻；在主冷換熱器下5中被冷卻的原料天然氣A再次經(jīng)過節(jié)流閥1的節(jié)流降溫，通入氣液分離器6；在氣液分離器6中，原料天然氣A的分離成氣相和液相兩種狀態(tài)，分兩路進(jìn)入到過冷換熱器8中，從過冷換熱器8中排出后再次經(jīng)過節(jié)流閥1的節(jié)流降溫最終的到成品天然氣LNG。

在以上步驟進(jìn)行的過程中，同時(shí)在過冷換熱器8中產(chǎn)生的過冷氣C依次按照主冷換熱器下5、主冷換熱器上3、預(yù)冷換熱器2、節(jié)流閥1的順序排出冷卻系統(tǒng)；在氣液分離器6中產(chǎn)生的閃蒸器B依次按照節(jié)流閥1、主冷換熱器下5、主冷換熱器上3、預(yù)冷換熱器2的順序通入閃蒸器儲(chǔ)存罐中。