一种天然气液化节能设备和方法与流程

本公开属于天然气液化，具体涉及一种天然气液化节能设备和方法。

背景技术：

1、天然气液化冷箱是采用一种或多种制冷剂将原料天然气冷却至过冷状态，以便于储存和运输，这个冷却过程主要是靠返流制冷剂来提供冷量，利用换热过程中冷剂的相变产生的潜热冷却正流的热流体，通道间热量分配均匀换热性能良好以及能耗低极为重要。

2、如图1所示的一种天然气液化冷箱的传统的工作流程图，其步骤如下：

3、1、原料气经过预处理后得到相对干净的气源，温度通常在35℃到40℃左右，然后进入到板翅式换热器中经过返流制冷剂的冷却，在换热器中冷却到-50℃到-60℃的温区抽出，进入到重烃分离器中分离出被冷却下来的重烃(液体)，以防在更低温区冻堵换热器通道，分离器分离出来的气相继续返回换热器，被冷却到-160℃到-162℃，从换热器的底端抽出进入下一个工序；

4、2、制冷剂i是第一制冷剂，从换热器的顶端进入，温度也通常在35℃到40℃左右，经过换热器冷却到-160℃到-162℃左右抽出，经过节流阀组节流，温度降低到-163℃到-165℃左右，直接返回到换热器进行复热，在换热器顶端抽出，温度到30℃到35℃(与热流进口温度相比有5-10℃的温差)左右；

5、3、制冷剂ii是第二制冷剂，从换热器的顶端进入，温度也通常在35℃到40℃左右，经过换热器冷却到-50℃到-60℃的温区抽出，经过节流阀节流，温度降低到-55℃到-65℃左右，直接返回到换热器制冷剂i的通道的进行复热，在换热器的顶端抽出，温度约为30℃到35℃(与热流进口温度相比有5-10℃的温差)左右出换热器。

6、然而，经本领域的技术人员研究发现，上述常规天然气液化冷箱工艺中，制冷剂在节流后是气液两种状态并存的情况就直接返回进入到换热器中换热，在换热过程中存在偏流的风险，导致层与层之间负荷分配不均匀、换热不充分热端温差大、冷能回收不足、能耗高、产量少等缺点。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种天然气液化节能设备和方法，其可解决至少部分上述技术问题。

2、本公开实施例的第一个方面提供了一种天然气液化节能设备，所述节能设备包括：

3、主换热器，具有第一进口、第二进口、第三气相进口、第三液相进口、第一出口、第二出口；所述第一进口用于供原料气进入，所述第二进口用于供第一制冷剂进入，所述第一出口用于供经过换热处理的第一制冷剂流出；

4、第一分离器s3，具有与所述第一出口连通的第七进口、与所述第三气相进口连通的第七气相出口和与所述第三液相进口连通的第七液相出口；

5、其中，从第一出口流出的第一制冷剂经所述第七进口进入所述第一分离器s3，在所述第一分离器s3中被分离出气相和液相，由第一制冷剂分离出的气相和液相分别经所述第三气相进口和所述第三液相进口返流进入所述主换热器中，并与所述主换热器中的原料气和/或所述第一制冷剂进行换热。

6、可选的，所述节能设备还包括第一节流阀；所述第一节流阀安装于所述第一出口和所述第七进口之间，并用于对所述第一制冷剂节流。

7、可选的，所述主换热器还具有第四进口、第五气相进口、第五液相进口、第三出口和第四出口，所述第四进口用于供第二制冷剂进入；

8、所述节能设备还包括第二分离器s2，所述第二分离器s2具有与所述第三出口连通的第八进口、与所述第四出口连通的第九进口、与所述第五气相进口连通的第八气相出口和与所述第五液相进口连通的第八液相出口；

9、其中，从所述第三出口流出的第二制冷剂经所述第八进口进入所述第二分离器s2，从所述第四出口流出的反流第一制冷剂经所述第九进口进入所述第二分离器s2，在所述第二分离器s2中，所述反流第一制冷剂和所述第二制冷剂混合后被分离出气相和液相，所述反流第一制冷剂和所述第二制冷剂混合后分离出来的气相和液相分别通过所述第五气相进口和第五液相进口进入所述主换热器中，并与所述主换热器中的原料气和/或所述第一制冷剂和/或所述第二制冷剂进行换热。

10、可选的，所述第一制冷剂为气相制冷剂，所述第二制冷剂为液相制冷剂；所述第三气相进口和第三液相进口位于所述主换热器的底部；所述第四出口位于所述主换热器的中部。

11、可选的，所述节能设备还包括第二节流阀；所述第二节流阀安装于所述第三出口和所述第八进口之间，并用于对所述第二制冷剂节流。

12、可选的，所述主换热器还具有第六进口和第五出口：所述第五出口用于供经过换热处理的原料气流出；

13、所述节能设备还包括重烃分离器s1，所述重烃分离器s1具有与所述第五出口连通的第九进口和与所述第六进口连通的第十出口；所述重烃分离器s1将所述第五出口流出的原料气分离成重烃和气相，其中原料气分离出的气相经过所述第六进口再进入所述主换热器。

14、本公开实施例的第二个方面提供了一种天然气液化节能方法，所述节能方法采用如上所述天然气液化节能设备。

15、可选的，经所述第二进口进入主换热器内的第一制冷剂的温度区间为35到40℃；

16、经所述第七进口进入所述第一分离器s3的第一制冷剂的温度区间为-163到-165℃。

17、可选的，经所述第四出口流出的返流的所述第一分离器s3的第一制冷剂的温度区间为-50到-60℃。

18、可选的，经所述第四进口进入主换热器内的第二制冷剂的温度区间为35到40℃；

19、经所述第八进口进入所述第二分离器s2的第二制冷剂的温度区间为-55到-65℃。

20、本公开实施例所达到的主要技术效果是：本设备中第一制冷剂在主换热器中换热后再进入第一分离器，经第一分离器分流成气相和液相后再返流进入主换热器进行换热，如此设置，因为返流的第一制冷剂是提供冷源的唯一媒介，采用气液分离然后再分配进入到换热器中进行传热，让流体在换热器通道中分配更均匀，换热更充分效率更高，热端温差更小，能耗低，产量高等优点。

技术特征：

1.一种天然气液化节能设备，其特征在于，所述节能设备包括：

2.根据权利要求1所述的一种天然气液化节能设备，其特征在于，所述节能设备还包括第一节流阀；所述第一节流阀安装于所述第一出口和所述第七进口之间，并用于对所述第一制冷剂节流。

3.根据权利要求1所述的一种天然气液化节能设备，其特征在于，所述主换热器还具有第四进口、第五气相进口、第五液相进口、第三出口和第四出口，所述第四进口用于供第二制冷剂进入；

4.根据权利要求3所述的一种天然气液化节能设备，其特征在于，所述第一制冷剂为气相制冷剂，所述第二制冷剂为液相制冷剂；所述第三气相进口和第三液相进口位于所述主换热器的底部；所述第四出口位于所述主换热器的中部。

5.根据权利要求3所述的一种天然气液化节能设备，其特征在于，所述节能设备还包括第二节流阀；所述第二节流阀安装于所述第三出口和所述第八进口之间，并用于对所述第二制冷剂节流。

6.根据权利要求1所述的一种天然气液化节能设备，其特征在于，所述主换热器还具有第六进口和第五出口：所述第五出口用于供经过换热处理的原料气流出；

7.一种天然气液化节能方法，其特征在于，所述节能方法采用如权利要求1-6中任一项所述天然气液化节能设备。

8.根据权利要求7所述的一种节能方法，其特征在于，经所述第二进口进入主换热器内的第一制冷剂的温度区间为35到40℃；

9.根据权利要求7所述的一种节能方法，其特征在于，经所述第四出口流出的返流的所述第一分离器s3的第一制冷剂的温度区间为-50到-60℃。

10.根据权利要求7所述的一种节能方法，其特征在于，经所述第四进口进入主换热器内的第二制冷剂的温度区间为35到40℃；

技术总结本公开了一种天然气液化节能设备和方法。节能设备包括主换热器和第一分离器S3；主换热器具有第一进口、第二进口、第三气相进口、第三液相进口、第一出口、第二出口；第一进口用于供原料气进入，第二进口用于供第一制冷剂进入，第一出口用于供经过换热处理的第一制冷剂流出；第一分离器S3具有与第一出口连通的第七进口、与第三气相进口连通的第七气相出口和与第三液相进口连通的第七液相出口；其中，从第一出口流出的第一制冷剂经第七进口进入第一分离器S3，在第一分离器S3中被分离出气相和液相，由第一制冷剂分离出的气相和液相分别经第三气相进口和第三液相进口返流进入主换热器中，并与主换热器中的原料气和/或第一制冷剂进行换热。本公开解决了现有天然气液化节能设备换热效率低，能耗高的技术问题。技术研发人员：田剑锋,杨飞,周博文,王兵侠,冯玲受保护的技术使用者：无锡众博深冷工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5