经典级联流程优化方案

图3-21为经典级联液化流程示意图^[19]。该液化流程由三级独立的制冷循环组成,制冷剂分别为丙烷、乙烯和甲烷。每个制冷循环中均含有3个换热器。

经典级联流程中较低温度级的循环,将热量转移给相邻的较高温度级的循环。第一级丙烷制冷循环为天然气、乙烯和甲烷提供冷量;第二级乙烯制冷循环为天然气和甲烷提供冷量;第三级甲烷制冷循环为天然气提供冷量。通过9个换热器的冷却,天然气的温度逐步降低直至液化。

图3-21 经典级联流程CCP^[19]

丙烷预冷循环中,丙烷经压缩机压缩后,用空气或水冷却后节流、降压、降温,经分离器分离后产生的气相返回压缩机,产生的液相一部分进换热器吸收乙烯、甲烷和天然气的热量后气化,进入丙烷第三级压缩机的入口。余下的液态丙烷再经过节流、降温、降压,经分离器分离后产生的气相返回压缩机,产生的液相一部分进换热器吸收乙烯、甲烷和天然气的热量后气化,进入丙烷第二级压缩机的入口。余下的液态丙烷再节流、降温、降压,全部进换热器吸收乙烯、甲烷和天然气的热量后气化,进入丙烷第一级压缩机的入口。(www.xing528.com)

乙烯制冷循环与丙烷制冷循环的不同之处就是经压缩机压缩并水冷后,先流经丙烷的3个换热器进行预冷,再进行节流降温为甲烷和天然气提供冷量。在经典级联流程中,乙烷可替代乙烯作为第二级制冷循环的制冷剂。

甲烷制冷循环中,甲烷压缩并水冷后,先流经丙烷和乙烯的6个换热器进行预冷,再进行节流、降温,为天然气提供冷量。

一个典型的配置是天然气被丙烷冷却到大约-40℃,被乙烯冷却至约-90℃,最终被甲烷制冷剂冷却凝结至-163℃^[24]。

在阿尔及利亚建造的世界上第一座天然气液化装置(CAMEL)中,采用了丙烷、乙烯和甲烷组成的经典级联式液化流程。于1965年在阿尔及利亚Arzew交付使用。该液化工厂共有三套相同的液化装置,每套产能为0.9Mt/年,合计产能2.7Mt/年^[9]。