中文名 | 閉式混合制冷劑液化流程 | 外文名 | Closed Mixed Refrigerant Cycle |
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領????域 | 液化天然氣技術 | 特????點 | 制冷劑循環和天然氣液化過程分開 |
出現時間 | 1934年 | 應用實例 | 利比亞伊索工廠天然氣液化裝置 |
圖1為閉式混合制冷劑液化流程(ClosedVIixed Refrigerant Cycle)示意圖。在閉式液化流程中,制冷劑循環和天然氣液化過程分開,自成一個獨立的制冷循環。
制冷循環中制冷劑常由N2、CH4、C2H6、C3H8、C4H10和C5H12組成。這些組分都可以從天然氣中提取。液化流程中天然氣依次流過4個換熱器后,溫度逐漸降低,大部分天然氣被液化,最后節流后在常壓下保存,閃蒸分離產生的氣體可直接利用,也可同到天然氣的入口再進行液化。
液化流程中的制冷劑經過壓縮機壓縮至高溫高壓后,首先用水進行冷卻,然后進入氣液分離器。氣液相分別進入換熱器1。液體在換熱器1中過冷,再經過節流閥節流降溫,與后續流程的返流氣混合后共同為換熱器1提供冷量,冷卻天然氣、氣態制冷劑和需過冷的液態制冷劑。氣態制冷劑經換熱器1冷卻后進入閃蒸分離器分離成氣相和液相,分別流人換熱器2,節流降壓降溫后,與返流器混合為換熱器2提供冷量,天然氣進一步降溫,氣相流體也被部分冷凝,換熱器3中的換熱過程同換熱器1和換熱器2。制冷劑在換熱器3中被冷卻后,在換熱器4中進行過冷,然后節流降壓降溫后返回該換熱器,冷卻天然氣和制冷劑。
在混合制冷劑液化流程的換熱器中,提供冷量的混合工質的液體蒸發溫度隨組分的不同而不同,在換熱器內的熱交換是一個變溫過程,通過合理選擇制冷劑,可使冷熱流體間的換熱溫差保持比較低的水平。
與級聯式液化流程相比,采用混合制冷劑液化流程的液化裝置具有機組設備少、流程筒單、投資較少、操作管理方便等優點。同時,混合制冷劑中各組分一般可部分或全部從天袋氣本身提取和補充,因而沒有提供純制冷劑的困難,且純度要求也沒有級聯式液化流程那檸嚴格。其缺點是能耗比級聯式液化流程高出15%~20%;對混合制冷劑各組分的配比要求嚴格。 2100433B
1934年,美國的波特北尼克提出了混合制冷劑液化流程(Mixed-Refrigerant Cycle,MRC)的概念。之后法國Tecknip公司的佩雷特,詳細描述了混合制冷劑液化流程用于天然氣液化的工藝過程。
MRC是以c1至C5的碳氫化合物,以及N2等五種以上的多組分混合制冷劑為工質,進行逐級冷凝、蒸發、節流膨脹得到不同溫度水平的制冷量,以達到逐步冷卻和液化天然氣的目的。MRC既達到類似級聯式液化流程的目的,又克服了其系統復雜的缺點。
自20世紀70年代以來,對于基本負荷型天然氣液化裝置,廣泛采用了不同類型的混合制冷劑液化流程。
海爾冰箱使用的制冷劑R22/R152a,是一種混合型制冷劑,,屬非共沸混合工質(所謂的環保制冷劑)其工作壓力、各項參數接近R12,是海爾為了直接利用原R12冰箱生產線配制出來的替代品;而絕不是R22或...
海爾冰箱使用的制冷劑R22/R152a,是一種混合型制冷劑,,屬非共沸混合工質(所謂的環保制冷劑)其工作壓力、各項參數接近R12,是海爾為了直接利用原R12冰箱生產線配制出來的替代品;而絕不是R22或...
1、天然氣液化流程的分類目前,天然氣液化流程的類型主要基于其功能與制冷方式來分。(1) 按其功能可分為基本負荷型液化裝置和調峰型液化裝置,小型LNG裝置屬于調峰型液化裝置。(2) 按制冷方式可分為:①...
混合制冷劑液化流程有開式和閉式兩種。閉式混合制冷劑液化流程是指制冷劑循環與天然氣液化過程彼此分開的液化流程。圖2為采用閉式混合制冷劑液化循環的天然氣液化裝置示意圖。這套裝置是1970年恢復運轉的利比亞伊索工廠的液化裝置。
該廠共有四條液化生產線,每兩條液化線組成一套裝置。每套裝置設有單獨的原料氣預處理、壓縮機及換熱器等。總液化能力為1075×104m3/d。
兩臺并聯布置的壓縮機將原料氣從起始壓力2.84MPa壓縮到4.64MPa。壓縮后的原私氣用熱鉀堿法脫除二氧化碳與硫化氫;用分子篩脫水干燥,并借助吸附過程脫除高碳氫化合物。凈化后的天然氣進入低溫換熱器冷卻和液化,其液化壓力為3.94MPa。
每套液化裝置由4臺離心式制冷壓縮機及兩臺繞管式鋁制換熱器組成。因此整個液化系統共有8臺制冷壓縮機,均用蒸汽透平驅動:4臺低溫繞管式換熱器,每臺占徑4.5m,高61m,換熱器而積93000m2。
液化天然氣產品在大氣壓下,儲存在兩個容量為47700m3的地面雙層隔熱合金鋼儲槽中,儲槽直徑42.7m、高36.6m,內殼采用含9%Ni的鋼板,蒸發率為0.1%。
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混合冷劑天然氣液化工藝是常用的天然氣液化工藝流程,我國LNG技術起步較晚,仍缺乏對于該流程的優化設計和模擬計算研究。針對進廠原料天然氣組分在不同溫度、壓力下進行液化率計算,篩選配比冷劑組成,完成了閉式冷劑天然氣液化工藝的模擬,實現了進廠天然氣的凈化和液化,并計算分析了冷劑壓縮前后壓力和LNG產品儲存壓力對收率和能耗的影響。
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丙烷預冷混合制冷劑液化流程中原料氣與制冷劑匹配研究——針對高、中、低3種壓力和2種成分組合而成的6種原料天然氣進行研究!
混合制冷劑循環流程主要有以下幾種:
單循環流程:SMR——單混合制冷劑流程;
雙循環流程:C3MR——丙烷預冷混合制冷劑流程;DMR——雙混合制冷劑流程;
三循環流程:AP-XTM——C3MR N2膨脹流程;MFC——混合制冷劑級聯流程;PMR——并聯混合制冷劑流程。
混合制冷劑循環流程主要有以下幾種:
單循環流程:SMR--單混合制冷劑流程;雙循環流程:C3MR--丙烷預冷混合制冷劑流程;DMR--雙混合制冷劑流程;三循環流程:AP-X--C3MR+N2膨脹流程;MFC--混合制冷劑級聯流程;PMR--并聯混合制冷劑流程。閉式循環適用蒸汽式汽輪發電機,更適用蒸汽式其它裝置和蒸汽式動力裝置。閉式循環是以朗肯循環為基礎,將朗肯循環中的凝汽器不用,而是用蒸汽泵代換凝汽器,也就是:“閉式循環的蒸汽泵,代換朗肯循環中凝汽器;因朗肯循環中,蒸汽進入汽輪機做完功排汽到凝冷器冷卻,蒸汽在凝冷器冷卻咸水丟失大部分蒸發熱,而閉式循環中,蒸汽進入汽輪機做完功排汽時,被蒸汽泵回到鍋爐繼續加熱,這樣就節約凝冷器冷卻時丟失的大部分蒸發熱”。
當工質與外界隔絕而被循環使用時,就形成了閉式循環。這時就不能用燃燒室來直接加熱壓縮后的工質,而要用氣體鍋爐或加熱器來間接加熱工質,同時還需用冷卻器來冷卻透平中膨脹做功后的工質。具體如《圖1:閉式循環燃氣輪機的方案示意圖》所示。顯然,它的循環圖應與簡單開式循環的一樣,因而兩者循環的性能也就相同。
為了提高循環的效率,閉式循環往往采用回熱,這時雖然增加了一個體積較大的回熱器,但由于氣體鍋爐中的加熱量減少,減小了該鍋爐的尺寸,因而使回熱后機組的尺寸增加得不太多。