一种双膨胀制冷工艺的天然气液化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天然气液化系统领域，特别是关于一种双膨胀制冷工艺的天然气液化系统。
【背景技术】
[0002]LNG(Liquefied Natural Gas)，即液化天然气，是将经过处理后的常压下气态的天然气冷却至_162°C，使之凝结成液体。LNG的体积约为其气态体积的1/625，大大节约了储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。因此，LNG是一种清洁、高效的能源。
[0003]天然气的液化工艺主要有三类，分别是阶式液化工艺、混合制冷剂液化工艺和膨胀机制冷液化工艺。阶式液化工艺采用多级制冷循环，不同制冷剂在不同温度下蒸发以获得不同温度水平冷量，使得天然气逐级冷却，达到液化的目的；阶式液化工艺的优点是能耗低，但其工艺复杂，设备多，维护不便。混合制冷剂液化工艺是目前国内外LNG装置最常采用的工艺，利用混合制冷剂在换热器内的变温特性，使其能与混合组分的天然气相匹配，从而达到降低冷热流体间换热温差的目的；其缺点是混合制冷剂的准确配比较为困难，而且压缩机等设备容易泄露，进而导致混合制冷剂组分偏离设计参数，造成系统效率下降。膨胀机制冷液化工艺相较前两种液化工艺，能耗较高，但系统流程简单、体积小、操作方便、投资成本低，对原料气组分变化适应性强，在液化量较小的中小型天然气液化工厂应用较为广泛。现有的天然气的液化工艺，包括氮气膨胀制冷液化工艺、丙烷预冷氮膨胀天然气液化工艺、无预冷双级氮膨胀天然气液化工艺、带预冷的氮甲烷单膨胀天然气液化系统、膨胀式可燃气体液化装置及流程等，上述现有膨胀机制冷液化工艺存在灵活性差、能耗高、低负荷运行效率低，难于适用气源参数波动大、操作弹性大的天然气液化装置。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种灵活性强、能耗低、易于工程化的双膨胀制冷工艺的天然气液化系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种双膨胀制冷工艺的天然气液化系统，其特征在于:包括预冷模块、液化模块和过冷模块；所述预冷模块的天然气出口连接所述液化模块的天然气入口，所述液化模块的天然气出口连接所述过冷模块的天然气入口 ；所述过冷模块的过冷制冷剂出口连接所述液化模块的过冷制冷剂入口，所述液化模块的液化制冷剂出口连接所述预冷模块的液化制冷剂入口。
[0006]所述预冷模块由预冷换热器组成，所述预冷换热器包括原料预冷段天然气入口、预冷段天然气出口、预冷段液化制冷剂入口、预冷段液化制冷剂出口、预冷制冷剂入口和预冷制冷剂出口 ；所述预冷段天然气入口连接外部天然气管路，所述预冷段天然气出口连接所述液化模块的入口，所述预冷段液化制冷剂入口连接所述液化模块出口，所述预冷段液化制冷剂出口连接所述液化模块中的入口，所述预冷制冷剂入口连接外部预冷制冷系统PCR的出口，所述预冷制冷剂出口连接所述预冷制冷系统PCR的入口。
[0007]所述液化模块包括液化段压缩机、液化段一级冷却器、液化段二级冷却器、液化段止回阀、液化段二级缓冲罐、液化段透平膨胀机、液化段三级冷却器、分流器、液化段换热器、混合器、液化段一级缓冲罐和重烃分离器；其中，所述液化段压缩机设置有液化段一级压缩机入口、液化段一级压缩机出口、液化段二级压缩机入口和液化段二级压缩机出口 ；所述液化段透平膨胀机设置有液化段压缩机入口、液化段压缩机出口、液化段膨胀机入口和液化段膨胀机出口 ；所述液化段换热器设置有液化段第一天然气入口、液化段第一天然气出口、液化段第二天然气入口、液化段第二天然气出口、液化段过冷制冷剂入口、液化段过冷制冷剂出口、液化段过冷制冷剂低压入口、液化段过冷制冷剂低压出口、液化段液化制冷剂入口、液化段液化制冷剂出口、液化段液化制冷剂低压入口和液化段液化制冷剂低压出口 ；所述液化段一级压缩机入口连接所述液化段一级缓冲罐的出口，所述液化段一级压缩机出口连接所述液化段一级冷却器的入口，所述液化段二级压缩机入口连接所述液化段一级冷却器的出口，所述液化段二级压缩机出口连接所述液化段二级冷却器的入口 ；所述液化段二级冷却器的出口通过所述液化段第一止回阀连接所述液化段二级缓冲罐的入口，所述液化段二级缓冲罐的出口连接所述液化段透平膨胀机的所述液化段压缩机入口，所述液化段透平膨胀机的所述液化段压缩机出口连接所述液化段三级冷却器的入口，所述液化段三级冷却器的出口连接所述分流器的入口，所述分流器的其中一出口为所述液化模块的液化制冷剂高压出口，连接所述预冷模块的所述预冷段液化制冷剂入口，另一出口连接所述液化段换热器的所述液化段液化制冷剂入口，所述液化段换热器的所述液化段液化制冷剂出口连接所述混合器的入口，所述混合器的出口连接所述液化段透平膨胀机的所述液化段膨胀机入口，所述液化段透平膨胀机的所述液化段膨胀机出口连接所述液化段换热器的所述液化段液化制冷剂低压入口，所述液化段换热器的所述液化段液化制冷剂低压出口连接所述液化段一级缓冲罐的入口 ；所述液化段换热器的所述液化段第一天然气入口连接所述预冷模块的所述预冷段天然气出口 ；所述液化段换热器的所述液化段第一天然气出口连接所述重烃分离器的入口，所述重烃分离器的其中一出口与外界连通，另一出口连接所述液化段换热器的所述液化段第二天然气入口 ；所述液化段换热器的所述液化段第二天然气出口连接所述过冷模块的所述过冷段天然气入口 ；所述液化段换热器的所述液化段过冷制冷剂入口为所述液化模块的过冷制冷剂高压入口，连接所述过冷模块出口，所述液化段换热器的所述液化段过冷制冷剂出口为所述液化模块的过冷制冷剂高压出口，连接所述过冷模块入口 ；所述液化段换热器的所述液化段过冷制冷剂低压入口为所述液化模块的过冷制冷剂低压入口，连接所述过冷模块的出口，所述液化段换热器的所述液化段过冷制冷剂低压出口为所述液化模块的过冷制冷剂低压出口连接所述过冷模块。
[0008]所述过冷模块包括过冷段压缩机、过冷段一级冷却器、过冷段二级冷却器、过冷段止回阀、过冷段二级缓冲罐、过冷段透平膨胀机、过冷段三级冷却器、过冷段换热器、过冷段第三控制阀门和过冷段一级缓冲罐；其中，所述过冷段压缩机设置有过冷段一级压缩机入口、过冷段一级压缩机出口、过冷段二级压缩机入口和过冷段二级压缩机出口 ；所述过冷段透平膨胀机设置有过冷段压缩机入口、过冷段压缩机出口、过冷制冷剂高压入口和过冷制冷剂低压出口 ；所述过冷段换热器设置有过冷段天然气入口、过冷段天然气出口、过冷段过冷制冷剂低压入口和过冷段过冷制冷剂低压出口 ；所述过冷段压缩机的所述过冷段一级压缩机入口连接所述过冷段一级缓冲罐的出口，所述过冷段压缩机的所述过冷段一级压缩机出口连接所述过冷段一级冷却器的入口，所述过冷段压缩机的所述过冷段二级压缩机入口连接所述过冷段一级冷却器的出口，所述过冷段压缩机的所述过冷段二级压缩机出口连接所述液化段二级冷却器的入口，所述过冷段二级冷却器的出口通过所述过冷段止回阀连接所述过冷段二级缓冲罐的入口，所述过冷段二级缓冲罐的出口连接所述过冷段透平膨胀机的所述过冷段压缩机入口，所述过冷段透平膨胀机的所述过冷段压缩机出口连接所述过冷段三级冷却器的入口，所述过冷段三级冷却器的出口连接所述液化模块的所述液化段过冷制冷剂入口 ；所述过冷段换热器的所述过冷段天然气入口为所述过冷模块的天然气高压入口，连接所述液化模块的所述液化段第二天然气出口，所述过冷段换热器的所述过冷段天然气出口通过所述过冷段第三控制阀门连接LNG储罐；所述过冷段透平膨胀机的所述过冷制冷剂高压入口为所述过冷模块的过冷制冷剂高压入口，连接所述液化模块的所述液化段过冷制冷剂出口 ；所述过冷段透平膨胀机的所述过冷制冷剂低压出口连接所述过冷段换热器的所述过冷段过冷制冷剂低压入口，所述过冷段换热器的所述过冷段过冷制冷剂低压出口为所述过冷模块的过冷制冷剂低压出口，连接所述液化段换热器的所述液化段过冷制冷剂低压入口，所述液化段换热器的所述液化段过冷制冷剂低压出口连接所述过冷段一级缓冲罐的入口。
[0009]所述预冷制冷系统PCR采用丙烷、氨、二氧化碳或氟利昂制冷系统。
[0010]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下