[发明专利]采用单一混合工质制冷液化天然气的方法和装置

权利要求书

1.采用单一混合工质制冷液化天然气的装置，该装置包括混合冷剂压缩系统和冷箱系统，

其中该压缩系统包括二段式混合工质压缩机、分别与所述二段式混合工质压缩机的第一段和第二段连接的第一台冷却器和第二台冷却器、分别与所述第一台冷却器和第二台冷却器连接的第一台气液分离器和第二台气液分离器和与所述两台气液分离器当中的第一台连接的一台液体泵，

其中冷箱系统包括：

一组板翅式换热器组，它包含至少六个换热通道：第一、第二、第三、第四、第五和第六换热通道，所述第二换热通道和第一换热通道的输入端经由两根管道分别与所述混合冷剂压缩系统中的第二台气液分离器的液相端和气相端连接，和第三换热通道的输出端经由管道连接到第一压缩段；

与所述板翅式换热器组的第二换热通道的输出端连接的第一台节流装置；

与所述板翅式换热器组的第一换热通道的输出端和第四换热通道的输入端连接的第二台节流装置；

和

与所述板翅式换热器组的第三换热通道的输入端、第四换热通道的输出端和第一台节流装置连接的冷剂分离器；

与所述板翅式换热器组的一个独立换热通道即第五换热通道连接的一台天然气重烃分离器，

其中两台气液分离器中的第一台气液分离器的气相端与二段式混合工质压缩机的第二压缩段连接，第一台气液分离器的液相端经由液体泵与第二压缩段的出口管道汇合后连接到所述两台冷却器中的第二台冷却器，第二台气液分离器的气相端和液相端分别与所述一组板翅式换热器组的两个换热通道即第一换热通道和第二换热通道的输入端连接；其中上述第一台节流装置后连接冷剂分离器，冷剂分离器的顶部气相端和底部液相端汇合后连接第三换热通道的输入端，第三换热通道的输出端与二段式混合工质压缩机的第一段连接，上述第二节流装置连接第四换热通道输入端后连接到冷剂分离器，用于输送净化天然气的管道通过换热器组的上述独立换热通道即第五换热通道连接到重烃分离器，重烃分离器的顶部气相端依次通过换热器组的一个换热通道即第六换热通道后连接到液化天然气储罐。

2.根据权利要求1所述的采用单一混合工质制冷液化天然气的装置，特征在于：

重烃分离器的顶部气相端依次通过换热器组的第六换热通道后进一步通过换热器组的另外第七换热通道连接到液化天然气储罐。

3.采用单一混合工质制冷来液化天然气的方法，其特征在于：该方法包括天然气循环和混合冷剂循环：

天然气循环：

净化后的原料天然气首先进入板翅式换热器组进行预冷，被冷却至-30℃～-80℃后进入重烃分离器进行气液分离，由重烃分离器顶部分离出的气相流股继续进入换热器组的其余各级换热器，并在其中被冷却至-130℃～-166℃，得到的液化天然气送入LNG储罐中储存；

混合冷剂循环：

由C1～C5和N₂组成的混合工质进入压缩机的入口，经一段压缩至0.6～1.8MPaA，进入一级冷却器冷却至30℃～40℃，再进入一级气液分离器进行气液分离，一级气液分离器顶部分离出的气体继续进入压缩机的二段入口，经二段压缩至1.2～5.4MPaA，一级气液分离器底部液相端分离出的液体经液体泵加压至1.2～5.4MPaA与二段压缩出口热气体汇合后，再进入二级冷却器冷却至30℃～40℃，冷却后的混合工质随后进入二级气液分离器进行气液分离，二级气液分离器顶部气体随后进入主换热器组的第一换热通道参与换热，二级气液分离器底部分离出的液体进入主换热器组的第二换热通道参与换热；

从混合工质压缩系统二级气液分离器底部引出的液体首先进入换热器组的第二换热通道，在其中被预冷至约-30℃～-80℃，经第一节流阀节流至0.2～0.8MPaA后进入冷剂分离器中部，由二级气液分离器顶部分离出的混合工质的气相流股通过换热器组的气相通道即第一换热通道冷却至-135℃～-169℃，再经第二节流阀节流至0.2～0.8MPaA后反向进入换热器组第四换热通道为换热器提供冷量，复热至-30℃～-80℃后引出换热器组也进入冷剂分离器中部，与出第一节流阀后的同样进入冷剂分离器的流股汇合，出冷剂分离器的气液两相汇合后返回至换热器组第三换热通道中为换热器组提供冷量，然后作为混合冷剂返回到压缩机的一段。

4.根据权利要求3所述的采用单一混合工质制冷来液化天然气的方法，其特征在于，由C1～C5和N₂组成的混合工质为选自C1、C2、C3、C4和C5链烷烃和N₂中的四种、五种或六种，每一种按照任意体积比例或按照大约等同的体积比例。