一种mrc制冷循环用复合冷剂的填充方法

文档序号:8940492阅读:1839来源:国知局
一种mrc制冷循环用复合冷剂的填充方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷剂补充方法,具体涉及的是一种MRC制冷循环用复合冷剂的填充方法。
【背景技术】
[0002]MRC制冷循环,是指制冷循环中的制冷剂由多种成分组成的循环,用来液化天然气的应用。天然气液化是一个温度逐渐降低的过程,需要将天然气的温度降低到零下160°C左右。采用不同的制冷方法对天然气进行液化,其能耗也是各不相同的。通常有以下几种制冷方法对天然气进行液化:
1、阶式制冷(液化I标方天然气的设计能耗约:0.30KW.h);
2、MRC制冷(液化I标方天然气的设计能耗约:0.35KW.h);
3、氮膨胀制冷(液化I标方天然气的设计能耗约:0.50KW.h);
4、天然气射流制冷(液化I标方天然气的计算能耗约:0.65KW.h)。
[0003]在超大型(处理量大于100万标方/天)的天然气液化装置中通常采用的制冷方法为阶式制冷。在大中型(处理量30-100万标方/天)的天然气液化装置中通常采用的制冷方法为MRC制冷。在小微型(处理量1-3万标方/天)的天然气液化装置中通常采用的制冷方法为MRC制冷、氮膨胀制冷、或天然气射流制冷。
[0004]MRC制冷中采用的冷剂是复合冷剂,既由多种组分混合而成。在天然气的组分与设计值相同的情况下,复合冷剂的各组分实际比例越接近复合冷剂的各组分设计比例,其液化I标方天然气的实际能耗越接近设计能耗。
[0005]对于大中型的天然气液化装置而言,以一个日处理量为30万标方/天的天然气液化装置为例,采用MRC制冷的方式对天然气液化,日设计耗电量约10.5万KW.ho制冷能耗每高于设计能耗1%,则日实际耗电量就多消耗1050KW.ho故需要将复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例。因为在制冷剂循环的过程中,制冷剂会发生泄漏,故在运行的过程中,需要补充制冷剂。为了保证复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例,需要设置冷剂在线分析仪对冷剂的组分进行实时检测,而且在填充冷剂的过程中也需要各组分分别填充,以方便对各组分的实际比例进行调整,在调整复合冷剂的各组分实际比例的过程中,需要多次连续的调整,因从填充冷剂完成到循环系统中的冷剂组分平衡有一个滞后过程(滞后时间从3-8小时不等),故每次填充冷剂的时间较长。且在每次填充冷剂的过程中,在单次调整的过程中需要操作人员结合复合冷剂的各组分实际比例和复合冷剂的各组分设计比例等相关工况进行计算,故要求操作人员的职业水平较高。在大中型天然气液化装置中,冷剂在线分析仪的价格(约50万左右)对整体投资(约2个亿左右)是极小的,而且在大中型天然气液化装置回配置专业的工程师,故操作人员的职业水平较高。所以在大中型天然气液化装置中将复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例是有益的,而且是容易实现的。
[0006]对于小微型的天然气液化装置,以一个日处理量为3万标方/天的天然气液化装置为例,采用MRC制冷的方式对天然气液化,日设计耗电量约1.05万KW.h,采用氮膨胀制冷的方式对天然气液化,日设计耗电量约1.5万KW.h,采用天然气射流制冷的方式对天然气液化,日设计耗电量约1.95万KW.ho因冷剂在线分析仪的价格(约50万左右)对整体投资(约2000万左右)略有影响,且小微型的天然气液化装置通常不会配置专业的工程师,故在小微型的天然气液化装置中采用MRC制冷将复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例是很困难的。因操作人员的水平不高,在采用现有MRC制冷循环操作方法时,即使操作人员不追求复合冷剂的各组分实际比例尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例,而是保证复合冷剂的各组分实际比例不偏离复合冷剂的各组分设计比例,该操作也是不容易的。故在小微型的天然气液化装置中,业主出于实际情况,通常会选用操作更加简单,但能耗较高的氮膨胀制冷或天然气射流制冷的方式。

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于克服现有制冷剂填充方法过于复杂、对操作人员要求极高的问题;提供一种设备投入成本低、操作简便且普通人员也能操作的MRC制冷循环用复合冷剂的填充方法。
[0008]现有技术中MRC制冷循环的具体工艺流程如下:
制冷剂经过循环压缩机加压后降温进入分离器,分离出的液态和气态分别进入换热系统(冷箱)中进行节流、换热、分离等过程对外提供冷量。节流后的制冷剂(状态为气态)又重新返回到循环压缩机入口进行加压。在制冷循环的过程中,制冷剂会发生泄漏,故在运行过程中需要向制冷循环系统补充制冷剂。
[0009]为了使MRC制冷方法更加的适应小微型的天然气液化装置,需要将MRC制冷的冷剂填充的方法变得更加简单,对人员的操作水平要求更低。为达到该目的。故对于复合冷剂的各组分实际比例不再要求尽最大的可能接近复合冷剂的各组分设计比例,而是保证各组分实际比例不偏离复合冷剂的各组分设计比例。这样虽然MRC制冷方法的实际能耗高于设计能耗,但操作更加简便,对操作人员的操作水平要求较低,故对于小微型天然气液化装置这样做是有益的。
[0010]为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种MRC制冷循环用复合冷剂的填充方法,包括:
往MRC制冷循环中填充复合冷剂,该复合冷剂的各组分通过部分或全部混合的方式填充到MRC制冷循环中。即往MRC制冷循环填充复合冷剂,该复合冷剂通过各组分部分混合、其余组分按单一组分,或各组分分组混合,或各组分全部混合的方式添加到MRC制冷循环中。
[0011]MRC制冷循环中损耗的制冷剂中各组成成分的比例与制冷剂的设计比例差距不大,因而本发明的复合冷剂采用按照设计比例将需要添加的制冷剂各组分部分或全部混合后添加到MRC制冷循环中即可,该填充方法无需操作人员在单次调整的过程中结合复合冷剂的各组分实际比例和复合冷剂的各组分设计比例等相关工况进行计算,降低了操作人员水平要求,任何人员只需根据操作要求即可完成操作,无需具有丰富的操作经验,降低操作人员的要求,极大地减少操作人员的投入成本;同时该方法简化了制冷剂的填充步骤,使操作更加简单。
[0012]由于无需对复合冷剂的各组分实际比例进行检测,因而无需利用在线分析仪对冷剂的组分进行实时检测,可节省现有MRC制冷循环系统中的在线分析仪,节约投入成本。且复合冷剂的各组分是混合后再补充到MRC制冷循环中,因而可以有效取消丙烷储罐、戊烷储罐、乙烯储罐等设备,使冷剂配比系统更加简单,设备更加优化,极大地节约设备投入成本。
[0013]通过对小型冷循环系统进行实验,经过大量实验证明:采用设计比例的复合冷剂填充后,其冷剂比例偏差也在允许范围内,其能耗仅仅只比采用单一制冷剂填充的方法高出3~5%,但其能耗依然远低于氮膨胀制冷及天然气射流制冷,因而本发明的复合冷剂的填充依然能在较小能耗的情况下达到液化天然气的目的。同时,采用多种组分混合后添加到MRC制冷循环中时,还极大地减少了单一组分添加时冷剂组分平衡的滞后时间,减少每次填充冷剂的时间;且由于单一组分添加后,复合冷剂中各组分之间的比例偏离设计比例更大,进而导致能耗在单一组分添加时更高,而采用复合冷剂各组分部分或全部混合后添加的方式,该复合冷剂的添加过程所用时间更短、能耗更低。
[0014]进一步,在填充制冷剂时,制冷剂按照状态分为气态冷剂和液态冷剂两组,液态冷剂的组分为混合组分。
[0015]作为最优的添加方式,固定分离器中液态的循环量,当制冷循环系统中制冷剂发生泄漏时,分离器的液位会下降,根据分离器液位,向MRC制冷循环中填充液态冷剂。
[0016]作为一种优选,在填充制冷剂时,气态冷剂的组分为混合组分。
[0017]作为最优的添加方式,所述当制冷循环系统中制冷剂发生泄漏时,循环压缩机入口压力会发生下降,根据循环压缩机入口压力,向MRC制冷循环中填充气态冷剂。
[0018]进一步,所述MRC制冷循环的工作过程如下:
(O制冷剂经过循环压缩机加压后降温进入分离器,分离成液态和气态;
(2)分尚出的液态和气态分别进入换热系统对外提供冷量;
(3)经过换热系统的制冷剂重新返回到循环压缩机入口进行加压。在MRC制冷循环过程中混合制冷剂会发生泄漏,需要补充,因混合制冷剂为多组分组成,现有填充方法为单一组分分别填充,本发明则采用混合组分进行填充;该液态冷剂中各组分从分离器位置处填充到MRC制冷循环中,该气态冷剂中各组分从压缩机入口位置处填充到MRC制冷循环中。
[0019]作为一种优选设置方式,所述液态冷剂存储于混合液罐中,混合液罐中液态冷剂再从分离器位置处填充到MRC制冷循环中。
[0020]进一步,所述液态冷剂采用< 200L的混合液罐储存,需要时直接填充。
[0021]本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
1、本发明采用本发明的
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