螺杆式天然气液化机组装置简介

天然气液化装置是我公司为满足天然气液化行业中天然气液化工艺的需要而开发的。它包括螺杆压缩冷凝机组、天然气液化器组和天然气液分离器三个独立部件，并组成完整的系统。

该装置采用R22制冷剂直接冷却天然气，与载冷剂间接冷却方式相比，简化了系统，提高了系统的运行经济性。

天然气液化装置工作原理

天然气(煤层气)液化是一个低温过程。净化后原料气，进入换热器进行低温冷却、冷凝和过冷，在-160℃的温度下节流降压，进入 LNG 贮槽。

为使天然气(煤层气)液化，就必须将天然气(煤层气)的冷却、冷凝和过冷等过程中的热量进行脱除，即需要相应的冷量来与之交换。液化工艺中配备的制冷系统就是要使得换热器达到最小的冷、热流之温差，并因此获得极高的制冷效率。

液化的制冷系统已非常成熟，常用的工艺有：

(1) 阶式制冷循环

(2) 混合冷剂制冷循环

(3) 带预冷的混合冷剂制冷循环

(4) 膨胀机制冷循环

1、阶式制冷循环 （三级复叠系统）

该循环由若干个不同低温下操作的制冷循环复迭组成。一般由用 C 3 H 8 、C 2 H 4 和 CH 4 三个制冷循环复叠而成，为装置提供液化所需的冷量。其制冷温度分别为-40℃、-100℃和-160℃。净化后的天然气进入换热器与 C 3 H 8 、C 2 H 4 和 CH 4 制冷剂进行热交换，经过冷却、冷凝，并节流后送入液化天然气储罐储存。

优点：能耗低。

缺点：机组多、流程复杂、维护不便、投资大。

2、混合制冷循环 （自复叠系统）

混合冷剂制冷循环克服了阶式制冷循环的某些缺点。采用混合式制冷剂、一台制冷剂压缩机。制冷剂是根据要液化的天然气组分而配制的，经充分混合，内有 N2、C1～C5 碳氢化合物。

与阶式制冷循环相比：

优点：机组少、流程简单、投资较省；制冷剂可从原料气中提取和补充。

缺点：能耗较阶式循环高；

3、 带丙烷预冷的混合制冷循环

为了降低混合制冷剂制冷循环的能耗，减少混合制冷剂的组分，发展了带丙烷预冷的混合冷剂制冷循环,简称 C3/MRC 工艺。该工艺使用丙烷制冷循环和混合制冷剂循环串联，高压丙烷在膨胀和部分汽化前线经冷却水（或空气）冷却和冷凝，随后丙烷被输送至不同压力工作状态下的蒸发器。用丙烷在-30℃的温度对原料气进行第一步冷却，并对 MR 循环中的高压制冷剂进行冷凝。蒸发器出来的丙烷完全汽化后又被重新压缩。

混合制冷剂组分根据原料气组分以及其他条件的不同而变化，但一般都会包括氮气、甲烷、乙烷和丙烷。高压混合制冷剂首先经冷却水进行冷却，随后由丙烷进一步冷却，在离开最后一个丙烷交换器时被部分冷凝，并分成气流（轻 MR）和液流（重 MR）分别被送到绕管式深冷换热器中，气态流和液态流均流经绕管束。

液化天然气冷量计算所需参数 ：

天然气进口温度；天然气出口温度；天然气流量；进口压力；出口压力；天然气组成（摩尔百分比）。

液化天然气冷冻方案案例 ：

某深冷设备工程有限公司天然气冷却项目，配套一套天然气冷却机组， 该套机组的作用是将天然气里面的重烃进行分离，剩余纯净的甲烷气体通过加压送入到各加气站或进一步液化，液化成液体输送到各用气站。

1 、技术条件：

制冷剂 R22， 天然气进口温度：-15℃，天然气出口温度：-35℃，蒸发温度：-40℃，最大处理量 3360Nm3 /h，压力为 5.5MPa（G），压损为 20KPa，冷量计算：45kw。

天然气进口温度：45℃，天然气出口温度：20℃，蒸发温度：10℃，最大处理量 3360Nm3 /h，压力为 5.5MPa（G），压损为 20KPa，冷量计算：60kw。

选择螺杆制冷机组， 整体防爆要求 ExdIICT4，电机防护等级要求 IP55，仪表防护等级要求 IP65，

制冷控制系统采用 PLC，机组采用风冷冷却，调节高温蒸发器以满足低温蒸发器负荷。

2、机组选型

（1）设计工况：-40℃/50℃。

（2）自动型天然气冷却机组 LQJZ100TF 一台，单台在设计工况下的制冷量为：103.4kw，轴功率为：106.6kw，电机功率为：132kw，电压为：380V。

（3）双蒸发器分高温蒸发器和低温蒸发器，用同一台机组制冷，高温蒸发器出气口需要增加恒压阀 PM1+CVP+EVM。