一種用于flng天然氣液化系統(tǒng)及液化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣液化系統(tǒng)及液化方法，尤其涉及一種用于FLNG的天然氣液化系統(tǒng)及液化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為FLNG的核心技術(shù)，天然氣液化工藝對裝置的建造運營費用、運行穩(wěn)定性和整個系統(tǒng)的安全性影響巨大，在滿足生產(chǎn)需求、市場需求以及控制成本的前提下，應用于FLNG的天然氣液化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的選擇對于減小投資風險、增強方案的可行性至關(guān)重要?，F(xiàn)有的陸上天然氣液化技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而海上作業(yè)的特殊性如臺風、波浪、作業(yè)空間等的影響，使得海上天然氣液化工藝的設(shè)計標準不同于陸上，海上天然氣液化工藝系統(tǒng)的安全性、簡潔性、緊湊性、占地面積、模塊化設(shè)計、對不同氣田的適應性和對海上環(huán)境的適應性等顯得更為重要。
[0003]現(xiàn)有的天然氣液化工業(yè)成熟的工藝路線主要有3種類型:階式制冷工藝、膨脹制冷工藝和混合冷劑制冷工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在現(xiàn)有的混合冷劑制冷工藝的基礎(chǔ)上提供一種適用于海上作業(yè)的天然氣液化系統(tǒng)及液化方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種用于FLNG天然氣液化系統(tǒng)，包括冷箱，所述冷箱內(nèi)設(shè)置有換熱器a、換熱器b和換熱器c，所述換熱器c中部連接有分離器c，所述分離器c設(shè)置在冷箱外，所述換熱器c頂部連接原料氣輸送管，所述換熱器c底部連接控制閥，所述控制閥連接LNG液艙，所述LNG液艙上部通過管道連接B0G壓縮機，所述B0G壓縮機連接冷卻器a，所述冷卻器a連接原料氣輸送管;還包括吸入罐，所述吸入罐連接壓縮機的低壓缸，所述壓縮機的低壓缸連接冷卻器b，所述冷卻器b連接分離器a，所述分離器a的頂部連接壓縮機的高壓缸，所述壓縮機的高壓缸連接冷卻器c，所述分離器a連接的底部連接制冷劑栗a，所述制冷劑栗a連接冷卻器c，所述冷卻器c連接分離器b，所述分離器b的頂部連接換熱器a頂部，所述分離器b的底部連接制冷劑栗b，所述制冷劑栗b連接換熱器a頂部，所述換熱器a底部分別連接J-T閥和冷卻器a，所述J-T閥連接換熱器b的底部，所述換熱器b的頂部連接吸入罐。
[0006]上述系統(tǒng)主要包括液化模塊和制冷模塊兩個部分，液化模塊中原料氣通過換熱器c的上部輸入，在冷箱中進行降溫處理，再通過分離器c進行分離;再在冷箱中進行進一步降溫處理形成液化LNG，再將液化的LNG進行降溫降壓處理輸送至LNG液艙進行保存;LNG液艙的氣相天然氣進行壓縮后再輸入至換熱器c進行處理。制冷模塊中將冷箱中排出的制冷劑添加氮氣和制冷劑后輸入至吸入罐，吸入罐將制冷劑輸入壓縮機低壓缸進行壓縮處理，處理后通過冷卻輸入至分離器a進行分離，氣相的輸入壓縮機高壓缸壓縮后進行冷卻輸入分離器b進行再次分離，液相的通過制冷劑栗輸入分離器b進行再次分離，分離器b分離后氣相的直接輸送至冷箱，液相的通過制冷劑栗輸送至冷箱。
[0007]本發(fā)明的一種用于FLNG天然氣液化方法，將原料氣輸入至換熱器c中，原料氣從換熱器C頂部進入，在原料氣流經(jīng)換熱器C第一管程時，將原料氣抽入分離器C進行分離，將分離后氣相原料氣返送至換熱器C，將分離后的重烴排出分離器C進行收集，返送至換熱器C的原料氣在換熱器C底部進行液化成LNG，將液化后的LNG進行降溫降壓處理后輸入LNG液艙。
[0008]本發(fā)明的一種用于FLNG天然氣液化系統(tǒng)及液化方法，實現(xiàn)了在海上的作業(yè)環(huán)境下對天然氣的液化，適合在FLNG存儲裝置上進行匹配。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的液化流程及制冷回路的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0010]結(jié)合圖1可知，天然氣液化系統(tǒng)包含液化工藝回路和制冷劑回路兩部分。
[0011]1.天然氣液化工藝回路
經(jīng)過脫酸脫水等處理的原料氣體進入冷箱1中的制冷劑換熱器C16中，換熱器是釬焊的鋁制板翅式換熱器裝在冷箱中，冷箱1殼體裝填“珍珠巖”絕緣。針對生產(chǎn)LNG的產(chǎn)量規(guī)模，設(shè)置相應數(shù)量的翅片換熱器單排垂直安裝在冷箱1里，原料氣從冷箱1頂部進入，向下流入冷箱1底部。在流程中低溫液體只產(chǎn)生在制冷劑換熱器cl6的底部。原料氣流經(jīng)制冷換熱器cl6第一管程時，原料氣將在“中間溫度區(qū)”被抽出。氣液兩相流被送至分離器c2，經(jīng)過分離，氣相-79°C)直接返送回制冷換熱器cl6，在制冷換熱器cl6底部進行液化成LNG，溫度在-153°C。離開冷箱1的高壓LNG在送至LNG液艙14之前，通過LNG生產(chǎn)控制閥13降壓至可存儲壓力，且最終溫度降至-162.5°C。在LNG液艙14中的氣相液化氣通過B0G壓縮機15進行壓縮，再輸送至冷卻器a8進行冷卻，冷卻后再次被輸入至冷箱1中進行處理。
[0012]2.制冷劑回路
制冷劑經(jīng)壓縮，部分冷凝，冷卻，膨脹，被加熱，制冷循環(huán)完成后返回制冷壓縮機吸入口，這樣就形成一條簡單的閉式制冷回路。制冷劑是一種包含氮，甲烷，乙烯，丙烷和異戊烷的混合物。
[0013]回收的制冷劑在添加了氮氣和制冷劑后進入制冷劑吸入罐3中，制冷劑吸入罐3中的低壓制冷劑首先在制冷壓縮機11的低壓缸中壓縮至中壓，送至制冷劑壓縮機極間冷卻器b6，制冷劑在這里被冷卻和部分冷凝。部分被壓縮的制冷劑被送至分離器a4進行氣液分離，分離后氣相被送至制冷壓縮機11的高壓缸進行第二級壓縮，被壓縮至最終出口壓力。高壓制冷劑氣體由冷卻器c7冷卻。來自分離器a4的液體被極間制冷劑栗9抽送至冷卻器c7前，與高壓制冷劑氣體混合后進入冷卻器c7進行冷卻，冷卻后送入分離器b5，部分冷凝的制冷劑在分離器b5里分離。
[0014]分離器b5的高壓制冷劑氣體和液體分別由單獨的管道送至冷箱1。氣體在自身壓力下流動，液體則通過制冷劑輸送栗10輸送。氣體和液體進入冷箱1中換熱器al7后，在內(nèi)部再次混合。分開處理高壓制冷劑氣體和液體，目的是當兩者流入各自的換熱器al7后確保較好的分布。應確保每個換熱芯內(nèi)部流態(tài)分布均勻，另外也要確保制冷劑能均勻分配到并列的幾個換熱芯中。流出換熱器al7的制冷劑一部分通過J-T閥12減壓后輸入換熱器bl8，從底部流入，頂部流出后再次輸入至制冷劑吸入罐3中；另一部分直接再次輸入至制冷劑吸入罐3中。
[0015]J-T閥12控制流經(jīng)每個換熱芯的制冷劑總量。每道氣流都有流量控制閥用來平衡流進每個換熱芯的高壓制冷器液體流量。
[0016]高壓制冷劑自上而下流經(jīng)制冷換熱器al7，從底部流出，完全被冷凝并過冷，溫度達到-153°C。隨后它流經(jīng)J-T閥12減壓，壓力降至大約0.3MPaA。減壓會引起一些制冷劑蒸發(fā)從而溫度得以進一步降低，溫度降至_156°C。這樣，變得低壓低溫的制冷劑再從冷端進入換熱器bl8往上流動，隨著制冷劑不斷蒸發(fā)而吸收了原料氣和高壓制冷劑的熱量，從換熱器頂部出來的制冷劑溫度為21°C壓力為0.29MPaA。
[0017]來自冷箱的低壓制冷劑流至制冷劑吸入罐3，之后返回制冷劑壓縮機11。離開冷箱的制冷劑溫度高于露點，不會是有液體存在。制冷劑吸入罐3的作用是:在跳車和啟動時，確保沒有液體霧沫進入壓縮機。制冷劑吸入罐3分離出來的液體將被來自壓縮機出口的一小股高溫制冷劑加熱蒸發(fā)重新回到循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)。這樣，由制冷劑壓縮機進行的制冷劑壓縮完成制冷劑循環(huán)。
【主權(quán)項】
1.一種用于FLNG天然氣液化系統(tǒng)，其特征在于:包括冷箱，所述冷箱內(nèi)設(shè)置有換熱器a、換熱器b和換熱器c，所述換熱器c中部連接有分離器c，所述分離器c設(shè)置在冷箱外，所述換熱器c頂部連接原料氣輸送管，所述換熱器c底部連接控制閥，所述控制閥連接LNG液艙，所述LNG液艙上部通過管道連接BOG壓縮機，所述BOG壓縮機連接冷卻器a，所述冷卻器a連接原料氣輸送管;還包括吸入罐，所述吸入罐連接壓縮機的低壓缸，所述壓縮機的低壓缸連接冷卻器b，所述冷卻器b連接分離器a，所述分離器a的頂部連接壓縮機的高壓缸，所述壓縮機的高壓缸連接冷卻器c,所述分離器a連接的底部連接制冷劑栗a，所述制冷劑栗a連接冷卻器c，所述冷卻器c連接分離器b，所述分離器b的頂部連接換熱器a頂部，所述分離器b的底部連接制冷劑栗b，所述制冷劑栗b連接換熱器a頂部，所述換熱器a底部分別連接J-T閥和冷卻器a，所述J-T閥連接換熱器b的底部，所述換熱器b的頂部連接吸入罐。2.如權(quán)利要求1所述一種用于FLNG天然氣液化系統(tǒng)，其特征在于:所述冷箱殼體填充有珍珠巖。3.一種用于FLNG天然氣液化方法，其特征在于:將原料氣輸入至換熱器c中，原料氣從換熱器C頂部進入，在原料氣流經(jīng)換熱器C第一管程時，將原料氣抽入分離器C進行分離，將分離后氣相原料氣返送至換熱器C，將分離后的重烴排出分離器C進行收集，返送至換熱器C的原料氣在換熱器C底部進行液化成LNG，將液化后的LNG進行降溫降壓處理后輸入LNG液艙。4.如權(quán)利要求3所述的一種用于FLNG天然氣液化方法，其特征在于:所述LNG液艙中的氣相天然氣經(jīng)過BOG壓縮機進行壓縮處理后，再通過冷卻器a冷卻后輸入至換熱器c。5.如權(quán)利要求4所述的一種用于FLNG天然氣液化方法，其特征在于:所述分離后氣相原料氣為_79°C。6.如權(quán)利要求3或4所述的一種用于FLNG天然氣液化方法，其特征在于:所述在換熱器c底部進行液化成LNG的溫度為-153°C。7.如權(quán)利要求6所述的一種用于FLNG天然氣液化方法，其特征在于:所述液化后的LNG進行降溫降壓處理后溫度為-162.5°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于FLNG天然氣液化系統(tǒng)及液化方法，該系統(tǒng)主要包含液化工藝回路和制冷劑回路兩部分，液化工藝回路負責對天然氣進行液化處理，制冷劑回路負責對制冷劑的循環(huán)。本發(fā)明的一種用于FLNG天然氣液化系統(tǒng)及液化方法，實現(xiàn)了在海上的作業(yè)環(huán)境下對天然氣的液化，適合在FLNG存儲裝置上進行匹配。
【IPC分類】F25J1/02
【公開號】CN105486031
【申請?zhí)枴緾N201610007420
【發(fā)明人】趙海晶, 王安民, 袁鵬, 王志峰, 袁輝, 安文新, 魏華清, 沈建榮, 劉悅民
【申請人】惠生（南通）重工有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月7日