一種雙膨脹制冷工藝的天然氣液化系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及天然氣液化系統領域，特別是關于一種雙膨脹制冷工藝的天然氣液化系統。
【背景技術】
[0002]LNG(Liquefied Natural Gas)，即液化天然氣，是將經過處理后的常壓下氣態的天然氣冷卻至_162°C，使之凝結成液體。LNG的體積約為其氣態體積的1/625，大大節約了儲運空間和成本，而且具有熱值大、性能高等特點。因此，LNG是一種清潔、高效的能源。
[0003]天然氣的液化工藝主要有三類，分別是階式液化工藝、混合制冷劑液化工藝和膨脹機制冷液化工藝。階式液化工藝采用多級制冷循環，不同制冷劑在不同溫度下蒸發以獲得不同溫度水平冷量，使得天然氣逐級冷卻，達到液化的目的；階式液化工藝的優點是能耗低，但其工藝復雜，設備多，維護不便。混合制冷劑液化工藝是目前國內外LNG裝置最常采用的工藝，利用混合制冷劑在換熱器內的變溫特性，使其能與混合組分的天然氣相匹配，從而達到降低冷熱流體間換熱溫差的目的；其缺點是混合制冷劑的準確配比較為困難，而且壓縮機等設備容易泄露，進而導致混合制冷劑組分偏離設計參數，造成系統效率下降。膨脹機制冷液化工藝相較前兩種液化工藝，能耗較高，但系統流程簡單、體積小、操作方便、投資成本低，對原料氣組分變化適應性強，在液化量較小的中小型天然氣液化工廠應用較為廣泛。現有的天然氣的液化工藝，包括氮氣膨脹制冷液化工藝、丙烷預冷氮膨脹天然氣液化工藝、無預冷雙級氮膨脹天然氣液化工藝、帶預冷的氮甲烷單膨脹天然氣液化系統、膨脹式可燃氣體液化裝置及流程等，上述現有膨脹機制冷液化工藝存在靈活性差、能耗高、低負荷運行效率低，難于適用氣源參數波動大、操作彈性大的天然氣液化裝置。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種靈活性強、能耗低、易于工程化的雙膨脹制冷工藝的天然氣液化系統。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案:一種雙膨脹制冷工藝的天然氣液化系統，其特征在于:包括預冷模塊、液化模塊和過冷模塊；所述預冷模塊的天然氣出口連接所述液化模塊的天然氣入口，所述液化模塊的天然氣出口連接所述過冷模塊的天然氣入口 ；所述過冷模塊的過冷制冷劑出口連接所述液化模塊的過冷制冷劑入口，所述液化模塊的液化制冷劑出口連接所述預冷模塊的液化制冷劑入口。
[0006]所述預冷模塊由預冷換熱器組成，所述預冷換熱器包括原料預冷段天然氣入口、預冷段天然氣出口、預冷段液化制冷劑入口、預冷段液化制冷劑出口、預冷制冷劑入口和預冷制冷劑出口 ；所述預冷段天然氣入口連接外部天然氣管路，所述預冷段天然氣出口連接所述液化模塊的入口，所述預冷段液化制冷劑入口連接所述液化模塊出口，所述預冷段液化制冷劑出口連接所述液化模塊中的入口，所述預冷制冷劑入口連接外部預冷制冷系統PCR的出口，所述預冷制冷劑出口連接所述預冷制冷系統PCR的入口。
[0007]所述液化模塊包括液化段壓縮機、液化段一級冷卻器、液化段二級冷卻器、液化段止回閥、液化段二級緩沖罐、液化段透平膨脹機、液化段三級冷卻器、分流器、液化段換熱器、混合器、液化段一級緩沖罐和重烴分離器；其中，所述液化段壓縮機設置有液化段一級壓縮機入口、液化段一級壓縮機出口、液化段二級壓縮機入口和液化段二級壓縮機出口 ；所述液化段透平膨脹機設置有液化段壓縮機入口、液化段壓縮機出口、液化段膨脹機入口和液化段膨脹機出口 ；所述液化段換熱器設置有液化段第一天然氣入口、液化段第一天然氣出口、液化段第二天然氣入口、液化段第二天然氣出口、液化段過冷制冷劑入口、液化段過冷制冷劑出口、液化段過冷制冷劑低壓入口、液化段過冷制冷劑低壓出口、液化段液化制冷劑入口、液化段液化制冷劑出口、液化段液化制冷劑低壓入口和液化段液化制冷劑低壓出口 ；所述液化段一級壓縮機入口連接所述液化段一級緩沖罐的出口，所述液化段一級壓縮機出口連接所述液化段一級冷卻器的入口，所述液化段二級壓縮機入口連接所述液化段一級冷卻器的出口，所述液化段二級壓縮機出口連接所述液化段二級冷卻器的入口 ；所述液化段二級冷卻器的出口通過所述液化段第一止回閥連接所述液化段二級緩沖罐的入口，所述液化段二級緩沖罐的出口連接所述液化段透平膨脹機的所述液化段壓縮機入口，所述液化段透平膨脹機的所述液化段壓縮機出口連接所述液化段三級冷卻器的入口，所述液化段三級冷卻器的出口連接所述分流器的入口，所述分流器的其中一出口為所述液化模塊的液化制冷劑高壓出口，連接所述預冷模塊的所述預冷段液化制冷劑入口，另一出口連接所述液化段換熱器的所述液化段液化制冷劑入口，所述液化段換熱器的所述液化段液化制冷劑出口連接所述混合器的入口，所述混合器的出口連接所述液化段透平膨脹機的所述液化段膨脹機入口，所述液化段透平膨脹機的所述液化段膨脹機出口連接所述液化段換熱器的所述液化段液化制冷劑低壓入口，所述液化段換熱器的所述液化段液化制冷劑低壓出口連接所述液化段一級緩沖罐的入口 ；所述液化段換熱器的所述液化段第一天然氣入口連接所述預冷模塊的所述預冷段天然氣出口 ；所述液化段換熱器的所述液化段第一天然氣出口連接所述重烴分離器的入口，所述重烴分離器的其中一出口與外界連通，另一出口連接所述液化段換熱器的所述液化段第二天然氣入口 ；所述液化段換熱器的所述液化段第二天然氣出口連接所述過冷模塊的所述過冷段天然氣入口 ；所述液化段換熱器的所述液化段過冷制冷劑入口為所述液化模塊的過冷制冷劑高壓入口，連接所述過冷模塊出口，所述液化段換熱器的所述液化段過冷制冷劑出口為所述液化模塊的過冷制冷劑高壓出口，連接所述過冷模塊入口 ；所述液化段換熱器的所述液化段過冷制冷劑低壓入口為所述液化模塊的過冷制冷劑低壓入口，連接所述過冷模塊的出口，所述液化段換熱器的所述液化段過冷制冷劑低壓出口為所述液化模塊的過冷制冷劑低壓出口連接所述過冷模塊。
[0008]所述過冷模塊包括過冷段壓縮機、過冷段一級冷卻器、過冷段二級冷卻器、過冷段止回閥、過冷段二級緩沖罐、過冷段透平膨脹機、過冷段三級冷卻器、過冷段換熱器、過冷段第三控制閥門和過冷段一級緩沖罐；其中，所述過冷段壓縮機設置有過冷段一級壓縮機入口、過冷段一級壓縮機出口、過冷段二級壓縮機入口和過冷段二級壓縮機出口 ；所述過冷段透平膨脹機設置有過冷段壓縮機入口、過冷段壓縮機出口、過冷制冷劑高壓入口和過冷制冷劑低壓出口 ；所述過冷段換熱器設置有過冷段天然氣入口、過冷段天然氣出口、過冷段過冷制冷劑低壓入口和過冷段過冷制冷劑低壓出口 ；所述過冷段壓縮機的所述過冷段一級壓縮機入口連接所述過冷段一級緩沖罐的出口，所述過冷段壓縮機的所述過冷段一級壓縮機出口連接所述過冷段一級冷卻器的入口，所述過冷段壓縮機的所述過冷段二級壓縮機入口連接所述過冷段一級冷卻器的出口，所述過冷段壓縮機的所述過冷段二級壓縮機出口連接所述液化段二級冷卻器的入口，所述過冷段二級冷卻器的出口通過所述過冷段止回閥連接所述過冷段二級緩沖罐的入口，所述過冷段二級緩沖罐的出口連接所述過冷段透平膨脹機的所述過冷段壓縮機入口，所述過冷段透平膨脹機的所述過冷段壓縮機出口連接所述過冷段三級冷卻器的入口，所述過冷段三級冷卻器的出口連接所述液化模塊的所述液化段過冷制冷劑入口 ；所述過冷段換熱器的所述過冷段天然氣入口為所述過冷模塊的天然氣高壓入口，連接所述液化模塊的所述液化段第二天然氣出口，所述過冷段換熱器的所述過冷段天然氣出口通過所述過冷段第三控制閥門連接LNG儲罐；所述過冷段透平膨脹機的所述過冷制冷劑高壓入口為所述過冷模塊的過冷制冷劑高壓入口，連接所述液化模塊的所述液化段過冷制冷劑出口 ；所述過冷段透平膨脹機的所述過冷制冷劑低壓出口連接所述過冷段換熱器的所述過冷段過冷制冷劑低壓入口，所述過冷段換熱器的所述過冷段過冷制冷劑低壓出口為所述過冷模塊的過冷制冷劑低壓出口，連接所述液化段換熱器的所述液化段過冷制冷劑低壓入口，所述液化段換熱器的所述液化段過冷制冷劑低壓出口連接所述過冷段一級緩沖罐的入口。
[0009]所述預冷制冷系統PCR采用丙烷、氨、二氧化碳或氟利昂制冷系統。
[0010]本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下