一種混合制冷劑回收及補(bǔ)充方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然氣低溫液化領(lǐng)域，具體涉及一種混合制冷劑回收及補(bǔ)充方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣液化裝置采用的天然氣液化流程有幾種不同的型式，以制冷方式分，可有以下三種方式:級(jí)聯(lián)式液化流程，混合制冷劑液化流程，帶膨脹機(jī)的液化流程。級(jí)聯(lián)式液化流程能耗最低，但動(dòng)設(shè)備多，操作比較復(fù)雜；帶膨脹機(jī)的液化流程存在能耗大、操作相對(duì)復(fù)雜等缺點(diǎn)；混合制冷劑液化流程優(yōu)點(diǎn)是能耗小，動(dòng)設(shè)備少，在基本負(fù)荷型液化裝置和調(diào)峰型液化裝置中應(yīng)用均較為普遍。但混合制冷劑液化流程存在制冷劑輕組分回收困難、變工況適應(yīng)能力差等問(wèn)題。通常裝置停車時(shí)，無(wú)法回收的制冷劑組分放空送入火炬，造成極大浪費(fèi)，本發(fā)明提出了一種新的制冷劑回收及補(bǔ)充方法，以解決制冷劑輕組分回收困難、變工況適應(yīng)能力差的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種混合制冷劑回收及補(bǔ)充方法，該方法適宜應(yīng)用于采用混合制冷劑液化工藝的天然氣液化流程，用于天然氣液化裝置停車時(shí)制冷劑壓縮系統(tǒng)中氣相混合制冷劑即制冷劑中的輕組分的回收，并在裝置開(kāi)車時(shí)將氣相混合制冷劑補(bǔ)充回制冷劑壓縮系統(tǒng)。
[0004]具體而言，本發(fā)明提供了用于天然氣液化裝置的混合制冷劑回收及補(bǔ)充方法，所述天然氣液化裝置包括制冷劑壓縮系統(tǒng)和冷箱系統(tǒng)，制冷劑壓縮系統(tǒng)通過(guò)第一管道即氣相制冷劑管道和第二管道即液相制冷劑管道和第三管道即制冷劑返回管道與冷箱系統(tǒng)連接，其特征在于:設(shè)置氣相制冷劑儲(chǔ)罐，氣相制冷劑儲(chǔ)罐的入口端通過(guò)管道經(jīng)由第二閥門(mén)連接至制冷劑壓縮系統(tǒng)與氣相制冷劑管道上設(shè)置的第一閥門(mén)之間的氣相制冷劑管道，制冷劑壓縮系統(tǒng)的制冷劑壓縮機(jī)的熱氣出口通過(guò)第五管道經(jīng)由第四閥門(mén)連接于第二閥門(mén)與氣相制冷劑儲(chǔ)罐的入口之間的管道，氣相制冷劑儲(chǔ)罐的出口端通過(guò)第四管道經(jīng)由第三閥門(mén)連接至第三管道即制冷劑返回管道，并且設(shè)置第六管道，第六管道的一端連接于第三閥門(mén)與氣相制冷劑儲(chǔ)罐的出口端之間的管道，另一端經(jīng)由第五閥門(mén)連接至放空系統(tǒng)，在第六管道的一端與第五閥門(mén)之間設(shè)置色譜分析儀Al或手動(dòng)分析取樣點(diǎn)；
[0005]其中
[0006]天然氣液化裝置正常運(yùn)行時(shí)，所述制冷劑壓縮系統(tǒng)出口的氣相制冷劑和液相制冷劑分別經(jīng)第一管道、第一閥門(mén)和第二管道去冷箱系統(tǒng)，為冷箱系統(tǒng)提供冷量，出冷箱的制冷劑即返流制冷劑經(jīng)第三管道返回制冷劑壓縮系統(tǒng)入口；
[0007]天然氣液化裝置停車時(shí)，關(guān)閉第一閥門(mén)，制冷劑壓縮系統(tǒng)出口的氣相混合制冷劑在制冷劑壓縮系統(tǒng)出口與氣相制冷劑儲(chǔ)罐的壓力差作用下，經(jīng)第一管道、第二閥門(mén)、氣相制冷劑儲(chǔ)罐底部入口進(jìn)入氣相制冷劑儲(chǔ)罐；首先進(jìn)入氣相制冷劑儲(chǔ)罐的制冷劑經(jīng)管道、第五閥門(mén)放空(主要為N2及少量CH4，將N2及CH4放空以便提供更多的空間用于儲(chǔ)存回收價(jià)值更高的C2?C5組分)，并通過(guò)第五閥門(mén)維持氣相制冷劑儲(chǔ)罐壓力約為0.4?1.5MPa (優(yōu)選
0.6?1.2MPa，更優(yōu)選0.8?1.0MPa);第六管道上設(shè)置在線混合制冷劑色譜分析儀Al或手動(dòng)分析取樣點(diǎn)，當(dāng)分析結(jié)果顯示第六管道中C2 (乙烷或乙烯或乙烷和乙烯)含量約為2%?8% (優(yōu)選3mol%?6mol%,更優(yōu)選4mol%?5mol%,避免過(guò)多的C2組分被放空造成損失)時(shí)關(guān)閉第五閥門(mén)；所述氣相制冷劑儲(chǔ)罐中裝填吸附劑，用于吸附氣相混合制冷劑，主要用于吸附混合制冷劑中(:2?(:5等組分；當(dāng)氣相制冷劑儲(chǔ)罐的壓力升高至制冷劑壓縮系統(tǒng)出口壓力時(shí)，第二閥門(mén)關(guān)閉，氣相制冷劑的回收停止；
[0008]天然氣液化裝置重新開(kāi)車需要制冷劑補(bǔ)充或裝置調(diào)整負(fù)荷需增加制冷劑循環(huán)中氣相制冷劑的量時(shí)，氣相制冷劑儲(chǔ)罐中裝填的吸附劑吸附的氣相制冷劑自氣相制冷劑儲(chǔ)罐頂部出口經(jīng)第四管道、第三閥門(mén)補(bǔ)充至第三管道，在氣相制冷劑儲(chǔ)罐與制冷劑壓縮系統(tǒng)入口的壓力差下補(bǔ)充至制冷劑壓縮系統(tǒng)中；當(dāng)氣相制冷劑儲(chǔ)罐中壓力降低至與制冷劑壓縮系統(tǒng)入口壓力相同時(shí)，打開(kāi)第四閥門(mén)，自制冷劑壓縮系統(tǒng)引一路熱氣經(jīng)第五管道、第四閥門(mén)進(jìn)入氣相制冷劑儲(chǔ)罐底部入口，對(duì)氣相制冷劑儲(chǔ)罐再生，再生氣經(jīng)第三閥門(mén)返回至第三管道，補(bǔ)充入制冷劑壓縮系統(tǒng)中。
[0009]優(yōu)選地，所述混合制冷劑采用N2及C1?C5鏈狀烷烴和烯烴中的幾種，它們按照任意體積比例或按照大約等同的體積比例混合。
[0010]本發(fā)明所述的氣相制冷劑儲(chǔ)罐中裝填的吸附劑優(yōu)選為活性炭或改性活性炭；當(dāng)壓力為2.0?5.0MPa時(shí)，氣相制冷劑儲(chǔ)罐中裝填改性活性炭時(shí)氣相制冷劑的回收量較不裝填改性活性炭時(shí)的回收量可提高15?30倍。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于實(shí)施上述方法的用于天然氣液化裝置的混合制冷劑回收及補(bǔ)充裝置，所述天然氣液化裝置包括制冷劑壓縮系統(tǒng)和冷箱系統(tǒng)，制冷劑壓縮系統(tǒng)通過(guò)第一管道即氣相制冷劑管道和第二管道即液相制冷劑管道和第三管道即制冷劑返回管道與冷箱系統(tǒng)連接，其特征在于:設(shè)置氣相制冷劑儲(chǔ)罐，氣相制冷劑儲(chǔ)罐的入口端通過(guò)管道經(jīng)由第二閥門(mén)連接至制冷劑壓縮系統(tǒng)與氣相制冷劑管道上設(shè)置的第一閥門(mén)之間的氣相制冷劑管道，制冷劑壓縮系統(tǒng)的制冷劑壓縮機(jī)的熱氣出口通過(guò)第五管道經(jīng)由第四閥門(mén)連接于第二閥門(mén)與氣相制冷劑儲(chǔ)罐的入口之間的管道，氣相制冷劑儲(chǔ)罐的出口端通過(guò)第四管道經(jīng)由第三閥門(mén)連接至第三管道即制冷劑返回管道，并且設(shè)置第六管道，第六管道的一端連接于第三閥門(mén)與氣相制冷劑儲(chǔ)罐的出口端之間的管道，另一端經(jīng)由第五閥門(mén)連接至放空系統(tǒng)，在第六管道的一端與第五閥門(mén)之間設(shè)置色譜分析儀Al或手動(dòng)分析取樣點(diǎn)。
[0012]優(yōu)選地，所述制冷劑壓縮系統(tǒng)包括一臺(tái)制冷劑壓縮機(jī)、兩臺(tái)冷卻器、兩臺(tái)氣液分離器和一臺(tái)液體泵；所述制冷劑壓縮機(jī)采用一級(jí)或二級(jí)壓縮；
[0013]第三管道連接壓縮機(jī)第一壓縮段的入口，壓縮機(jī)第一壓縮段的出口連接到第一級(jí)冷卻器，第一級(jí)冷卻器再與第一級(jí)氣液分離器連接，第一級(jí)氣液分離器的氣相端連接到第二壓縮段，第一級(jí)氣液分離器的底部液相端連接到一臺(tái)液體泵，該液體泵的輸出管道與第二壓縮段的出口管道匯合后連接到第二級(jí)冷卻器，第二級(jí)冷卻器再與第二級(jí)氣液分離器連接，第二級(jí)氣液分離器的氣相出口端和液相出口端分別經(jīng)第一管道和第二管道連接至冷箱系統(tǒng)；
[0014]所述第五管道自制冷劑壓縮系統(tǒng)制冷劑壓縮機(jī)的一級(jí)壓縮出口或二級(jí)壓縮出口引出。
[0015]優(yōu)選地，氣相制冷劑儲(chǔ)罐裝填有活性炭或改性活性炭。所述改性活性炭可以是酸改性的活性炭、堿改性的活性炭、金屬離子改性的活性炭的任何一種或兩種以上，這些改性活性炭可以使用市售產(chǎn)品。
[0016]優(yōu)選地，制冷劑壓縮系統(tǒng)采用二級(jí)壓縮時(shí)，所述熱氣出口管道自制冷劑壓縮系統(tǒng)的制冷劑壓縮機(jī)的一級(jí)壓縮出口或二級(jí)壓縮出口引出。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、氣相制冷劑儲(chǔ)罐中裝填有活性炭或改性的活性炭，例如酸改性的活性炭、堿改性的活性炭、金屬離子改性的活性炭，活性炭或改性活性炭對(duì)氣相制冷劑有很強(qiáng)的吸附能力，相對(duì)于相同體積的無(wú)裝填的儲(chǔ)罐，其氣相制冷劑回收能力大幅提升。
[0019]2、通過(guò)適時(shí)地回收或補(bǔ)充部分氣相制冷劑，調(diào)整混合制冷劑中輕組分的比例及流量，可以改善混合制冷劑液化流程的變工況適應(yīng)能力。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是混合制冷劑回收及補(bǔ)充工藝流程圖；
[0021]圖2是其中一種實(shí)施方式的制冷劑壓縮系統(tǒng)工藝流程圖。
[0022]V1、氣相制冷劑儲(chǔ)罐V2、第一級(jí)氣液分離器V3、第二級(jí)氣液分離器E1、第一級(jí)冷卻器E2、第二級(jí)冷卻器P1、液體泵Cl、制冷劑壓縮機(jī)
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供一種混合制冷劑回收及補(bǔ)充裝置，其適宜應(yīng)用于采用混合制冷劑液化工藝的天然氣液化流程，用于天然氣液化裝置停車時(shí)制冷劑壓縮系統(tǒng)中氣相混合制冷劑的回收并在裝置開(kāi)車時(shí)將氣相混合制冷劑補(bǔ)充回制冷劑壓縮系統(tǒng)。
[0024]所述混合制冷劑采用N2及C1?C5鏈狀烷烴和烯烴中的幾種，它們按照任意體積比例或按照大約等同的體積比例混合。
[0025]圖1示出了用于天然氣液化裝置的混合制冷劑回收及補(bǔ)充裝置，所述天然氣液化裝置包括制冷劑壓縮系統(tǒng)和冷箱系統(tǒng)，制冷劑壓縮系統(tǒng)通過(guò)第一管道I即氣相制冷劑管道和第二管道2即液相制冷劑管道和第三管道3即制冷劑返回管道與冷箱系統(tǒng)連接，其中:設(shè)置氣相制冷劑儲(chǔ)罐VI，氣相制冷劑儲(chǔ)罐Vl的入口端通過(guò)管道經(jīng)由第二閥門(mén)V-2連接至制冷劑壓縮系統(tǒng)與氣相制冷劑管道上設(shè)置的第一閥門(mén)v-ι之間的氣相制冷劑管道1，制冷劑壓縮系統(tǒng)的制冷劑壓縮機(jī)Cl的熱氣出口通過(guò)第五管道V-5經(jīng)由第四閥門(mén)V-4連接于第二閥門(mén)V-2與氣相制冷劑儲(chǔ)罐Vl的入口之間的管道，氣相制冷劑儲(chǔ)罐Vl的出口端通過(guò)第四管道4經(jīng)由第三閥門(mén)V-3連接至第三管道3即制冷劑返回管道，并且設(shè)置第六管道6，第六管道6的一端連接于第三閥門(mén)V-3與氣相制冷劑儲(chǔ)罐Vl的出口端之間的管道，另一端經(jīng)由第五閥門(mén)V-5連接至放空系統(tǒng)，在第六管道V-6的一端與第五閥門(mén)V-5之間設(shè)置色譜分析儀Al或手動(dòng)分析取樣點(diǎn)。
[0026]在作為一種實(shí)施方式，如附圖2所示，制冷劑壓縮機(jī)采用二級(jí)壓縮，第三管道3連接壓縮機(jī)第一壓縮段的入口，壓縮機(jī)第一壓縮段的出口連接到第一級(jí)冷卻器El，第一級(jí)冷卻器El再與第一級(jí)氣液分離器V2連接，第一級(jí)氣液分離器V2的氣相端連接到第二壓縮段，第一級(jí)