液化天然氣混合冷劑怎麼製冷

⑴ 天然氣液化裝置中，三級製冷過程跟二級製冷過程的區別在哪裡請詳細描述！

一、液化天然氣(LiquifiedNaturalGas，簡稱LNG)
主要成分是甲烷,被公認是地球上最干凈的能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態天然氣體積的1/600，液化天然氣的重量僅為同體積水的45%左右。其製造過程是先將氣田生產的天然氣凈化處理，經一連串超低溫液化後，利用液化天然氣船運送。燃燒後對空氣污染非常小，而且放出熱量大，所以液化天然氣好。
它是天然氣經壓縮、冷卻，在-160度下液化而成。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。20世紀70年代以來，世界液化天然氣產量和貿易量迅速增加，2005年LNG國際貿易量達1888.1億立方米，最大出口國是印度尼西亞，出口314.6億立方米；最大進口國是日本763.2億立方米。
二、國內外概況及發展趨勢
1941 年在美國克利夫蘭建成了世界第一套工業規模的 LNG 裝置，液化能力為 8500 m3 /d 。從 60 年代開始， LNG 工業得到了迅猛發展，規模越來越大，基本負荷型液化能力在 2. 5 × 104 m3 /d 。據資料[3]介紹，目前各國投產的 LNG 裝置已達 160 多套， LNG 出口總量已超過 46.1 8 × 106 t/a 。
天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點是 -16 1 ℃ ，臨界溫度為 -84 ℃ ，臨界壓力為 4.1MPa 。 LNG 是液化天然氣的簡稱，它是天然氣經過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）後[4]，採用節流、膨脹和外加冷源製冷的工藝使甲烷變成液體而形成的[5]。
2.1 國外研究現狀
國外的液化裝置規模大、工藝復雜、設備多、投資高，基本都採用階式製冷和混合冷劑製冷工藝，目前兩種類型的裝置都在運行，新投產設計的主要是混合冷劑製冷工藝，研究的主要目的在於降低液化能耗。製冷工藝從階式製冷改進到混合冷劑製冷循環，目前有報道又有 C Ⅱ -2 新工藝[6]，該工藝既具有純組分循環的優點，如簡單、無相分離和易於控制，又有混合冷劑製冷循環的優點，如天然氣和製冷劑製冷溫位配合較好、功效高、設備少等優點。
法國 Axens 公司與法國石油研究所 (IFP) 合作，共同開發的一種先進的天然氣液化新工藝—— Liquefin 首次工業化，該工藝為 LNG 市場奠定了基礎。其生產能力較通用的方法高 15%-20% ，生產成本低 25% 。使用 Liquefin 法之後，每單元液化裝置產量可達 600 × 104 t/y 以上。採用 Liquefin 工藝生產 LNG 的費用每噸可降低 25% [7] 。該工藝的主要優點是使用了翅片式換熱器和熱力學優化後的工藝，可建設超大容量的液化裝置。 Axens 已經給美國、歐洲、亞洲等幾個主要地區提出使用該工藝的建議，並正在進行前期設計和可行性研究。 IFP 和 Axens 開發的 Liquefin 工藝的安全、環保、實用及創新特點最近已被世界認可，該工藝獲得了化學工程師學會授予的「工程優秀獎」 [8] 。
美國德克薩斯大學工程實驗站，開發了一種新型天然氣液化的技術—— GTL 技術已申請專利。該技術比目前開發的 GTL 技術更適用於小規模裝置，可加工 30.5 × 104 m3 /d 的天然氣。該實驗站的 GTL 已許可給合成燃料 (Synfuels) 公司。該公司在 A ＆ M 大學校園附近建立了一套 GTL 中試裝置，目前正在進行經濟性模擬分析。新工藝比現有技術簡單的多，不需要合成氣，除了發電之外，也不需要使用氧氣。其經濟性、規模和生產方面都不同於普通的費托 GTL 工藝。第一套工業裝置可能在 2004 年上半年建成[9]。
2.2 國內研究現狀
早在 60 年代，國家科委就制訂了 LNG 發展規劃， 60 年代中期完成了工業性試驗，四川石油管理局威遠化工廠擁有國內最早的天然氣深冷分離及液化的工業生產裝置，除生產 He 外，還生產 LNG 。 1991 年該廠為航天部提供 30tLNG 作為火箭試驗燃料。與國外情況不同的是，國內天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標，有關這方面的文獻發表較多[10]，以下就國內現有的天然氣液化裝置工藝作簡單介紹。
2.2.1 四川液化天然氣裝置
由中國科學院北京科陽氣體液化技術聯合公司與四川簡陽市科陽低溫設備公司合作研製的 300l/h 天然氣液化裝置，是用 LNG 作為工業和民用氣調峰和以氣代油的示範工程。該裝置於 1992 年建成，為 LNG 汽車研究提供 LNG 。
該裝置充分利用天然氣自身的壓力，採用氣體透平膨脹機製冷使天然氣液化，用於民用天然氣調峰或生產 LNG ，工藝流程合理，採用氣體透平膨脹機，技術較先進。該裝置基本不消耗水、電，屬節能工程，但液化率很低，約 10% 左右，這是與它的設計原則一致的。
2.2.2 吉林油田液化天然氣裝置
由吉林油田、中國石油天然氣總公司和中科院低溫中心聯合開發研製的 500l/h 撬裝式工業試驗裝置於 1996 年 12 月整體試車成功，該裝置採用以氮氣為冷劑的膨脹機循環工藝，整個裝置由 10 個撬塊組成，全部設備國產化 [11]。
該裝置採用氣體軸承透平膨脹機；國產分子篩深度脫除天然氣中的水和 CO2 ，工藝流程簡單，採用撬裝結構，符合小型裝置的特點。採用純氮作為製冷工質，功耗比採用冷劑的膨脹機循環要高。沒有充分利用天然氣自身壓力，將天然氣在中壓下（ 5.0MPa 左右）液化（較高壓力下液化既可提高氮氣的製冷溫度，又可減少製冷負荷），因此該裝置功耗大。
2.2.3 陝北氣田液化天然氣
1999 年 1 月建成投運的 2 × 104 m3 /d 「陝北氣田 LNG 示範工程」是發展我國 LNG 工業的先導工程，也是我國第一座小型 LNG 工業化裝置。該裝置採用天然氣膨脹製冷循環，低溫甲醇洗和分子篩乾燥聯合進行原料氣凈化，氣波製冷機和透平膨脹機聯合進行低溫製冷，燃氣機作為循環壓縮機的動力源，利用燃氣發動機的尾氣作為加熱分子篩再生氣的熱源。該裝置設備全部國產化。裝置的成功投運為我國在邊遠油氣田上利用天然氣生產 LNG 提供了經驗[12]。
2.2.4 中原油田液化天然氣裝置
中原油田曾經建設了我國最大的 LNG 裝置，原料氣規模為 26.6 5 × 104 m3 /d 、液化能力為 1 0 × 104 m3 /d 、儲存能力為 1200 m3 、液化率為 37.5%[13]。目前，在充分吸取國外先進工藝技術的基礎上，結合國內、國外有關設備的情況，主要針對自身氣源特點，又研究出 LNG 工藝技術方案 [14] 。該工藝流程採用常用的分子篩吸附法脫水，液化工藝選用丙烷預冷 + 乙烯預冷 + 節流。
裝置在原料氣量 30× 104 m3 /d 時，收率高達 51.4% ，能耗為 0.13 Kwh/Nm3 。其優點在於各製冷系統相對獨立，可靠性、靈活性好。但是工藝相對較復雜，須兩種製冷介質和循環，設備投資高。由於該廠充分利用了油田氣井天然氣的壓力能，所以液化成本低。
2.2.5 天津大學的小型液化天然氣（ LNG ）裝置
小型 LNG 裝置與大型裝置相比，不僅具有原料優勢、市場優勢而且投資低、可搬遷、靈活性大[15]。 LNG 裝置主要是用胺基溶劑系統對天然氣進行預處理，脫除 CO2 等雜質；分子篩脫水；液化幾個步驟。裝置採用單級混合製冷系統；閉合環路製冷循環用壓縮機壓縮製冷劑。單級混合製冷劑工藝操作簡便、效率高，適用於小型 LNG 裝置。
壓縮機的驅動機可用燃氣輪機或電動馬達。電價低的地區可優先考慮電動馬達（成本低、維修簡單）。在燃料氣價格低的地區，燃氣透平將是更好的選擇方案。經濟評估結果表明，採用燃氣輪機驅動機的液化裝置，投資費要比選用電動馬達高出 200 萬~ 400 萬美元。據對一套 15 × 106ft 3 /d 液化裝置進行的成本估算，調峰用的 LNG 項目儲罐容積為 10 萬 m3 ，而用於車用燃料的 LNG 項目僅需 700m3 儲罐，導致最終調峰用的 LNG 成本為 2.03 ~ 2.11 美元 /1000ft3 ，而車用 LNG 成本僅 0.98 ~ 0.99 美元 /1000 ft3 。
2.2.6 西南石油學院液化新工藝
該工藝日處理 3.0 × 104 m3 天然氣，主要由原料氣 （ CH4 : 95.28% ， CO2 :2.9% ） 脫 CO2 、脫水、丙烷預冷、氣波製冷機製冷和循環壓縮等系統組成。 以 SRK 狀態方程作為基礎模型，開發了天然氣液化工藝軟體。 天然氣壓縮機的動力採用天然氣發動機，小負荷電設備用天然氣發電機組供電，解決了邊遠地區無電或電力緊張的難題。由於邊遠地區無集輸管線可利用，將未能液化的天然氣循環壓縮，以提高整套裝置的天然氣液化率。
裝置採用一乙醇胺法（ MK-4 ）脫除 CO2 。由於處理量小，脫二氧化碳的吸收塔和再生塔應採用高效填料塔 [16] 。由於混合製冷劑，國內沒有成熟的技術和設計、運行管理經驗，儀表控制系統較復雜。同時考慮到原料氣中甲烷含量高，有壓力能可以利用。故採用天然氣直接膨脹製冷作為天然氣液化循環工藝[17]。氣波製冷屬於等熵膨脹過程，氣波製冷機是在熱分離機的基礎上，運用氣體波運動的理論研製的。在結構上吸收了熱分離機的一些優點，同時增加了微波吸收腔這一關鍵裝置，在原理上與熱分離機存在明顯不同，更加有效地利用氣體的壓力，提高了製冷效率。
2.2.7 哈爾濱燃氣工程設計研究院與哈爾濱工業大學
LNG 系統主要包括天然氣預處理、天然氣的低溫液化、天然氣的低溫儲存及天然氣的氣化和輸出等[18]。經過處理的天然氣通過一個多級單混冷凝過程被液化，製冷壓縮機是由天然氣發動機驅動。 LNG 儲罐為一個雙金屬壁的絕熱罐，內罐和外罐分別是由鎳鋼和碳鋼製成 [19] 。
循環氣體壓縮機一般採用天然氣驅動，可節省運行費用而使投資快速收回。壓縮機一般採用非潤滑式特殊設計，以避免天然氣被潤滑油污染[20]。採用裝有電子速度控制系統的透平，而且新型透平的最後幾級葉片用鑽合金製造，改善了機械運轉。安裝於透平壓縮機上的新型離合器是撓性的，它們的可靠性比較高，還可以調整間隙。

⑵ 混合製冷劑原理

主要是按不同的濃度比混合兩種或兩種以上製冷劑，以達到優勢互補的目的，混合製冷劑的熱力性質一般比組成各組分好。

⑶ 那位高手知道天然氣液化混合製冷的原理

混合製冷（MRC）
這種循環採用N2、C1～C5混合物作冷劑，利用混合物部分冷凝(或部分氣化)的特點與原料氣換熱，使其冷卻和液化。通過混合製冷劑不同配比，在換熱過程中混合冷劑的製冷溫度與原料氣的冷卻曲線接近一致。
一般情況下，採用丙烯作為預冷劑，在用混合冷劑來制備LNG，可以大大的降低能耗！

⑷ 常見的製冷方法有哪幾種

實現製冷有兩種方式:天然製冷和人造冷源。

天然製冷:深井水或天然冰冷卻物體，一般能獲得0℃以上的溫度。

人造冷源:有液體汽化法、氣體膨脹法、熱電法、固體絕熱去磁法等，不同製冷方法適用於獲取不同的溫度。人工製冷方式的種類繁多，形式各異。製冷所用的能源也各有不同，有以電能為能源製冷的，如用氨、氟及其他工質實現製冷循環的壓縮式製冷機;有以蒸氣為能源製冷的，如蒸汽型溴化鋰吸收式製冷機等;還有以其他熱能為能源製冷的，如熱水型溴化鋰製冷機、直接燃燒油或天然氣的溴化鋰製冷機以及太陽能吸收式製冷機等。就是消耗一定的能量來換取將低溫物體的熱量向高溫物體傳遞，從而獲得低溫。液體汽化吸熱製冷是目前國內外普遍採用的製冷方式。

⑸ LNG液化問題求助在混合冷劑液化時，冷箱中冷劑J

混合製冷 主要有氮氣 。甲烷 丙烷 乙烯 以及異戊烷 這五種冷劑 通過J-T閥 來實現製冷的

⑹ 製冷劑的工作原理是什麼

製冷劑能夠製冷，它的基本原理就在於它的物理性質。

製冷劑作為空調的「冷量」和「熱量」的載體。我們知道，空調能夠把室內熱量搬到室外，或是把室外搬到室內，從而實現調控室內溫度，營造一個舒適的環境，除了壓縮機、換熱器等多種部件的工作以外，還少不了製冷劑作為空調的工作。

作為空調的「冷量」和「熱量」的載體，製冷劑的工作基本原理是這樣的：

1、空調能搬到熱量，靠的是製冷劑狀態的變化，具體來講是「氣態」和「液態」的轉換。根據物理學基本知識：物質從氣態變為液態，會放出熱量；反之，就會吸收熱量。
 
2、製冷劑從液態變為氣態，需要從外界吸收熱量，我們就設計了一個叫做「蒸發器」的部件，讓製冷劑在裡面盡情蒸發（從液態變為氣態），從而從外界環境（通常是房間內的空氣）吸取熱量，達到製冷目的。

3、製冷劑從氣態變為液態，需要向外界排出熱量，我們就設計了一個叫做「冷凝器」的部件，讓製冷劑在裡面盡情冷凝（從氣態變為液態），從而向外界環境（通常是室外的空氣）排放熱量，達到散熱的目的（這也是為什麼我們把室外的冷凝器叫做「散熱器」）。

在製冷系統裡面，驅動製冷劑運動的是壓縮機。使得製冷劑發生氣態和液態狀態發生改變的，還有一個重要部件，就是膨脹閥。它能使製冷劑從液態變為氣態和液態的混合物。

壓縮機向製冷劑做功，使得製冷劑的熱量升高，把低壓氣態製冷劑變為高壓高溫製冷劑，在冷凝器內發生凝結後，經過膨脹閥，變為低溫低壓的製冷劑氣液混合物，再經蒸發器徹底蒸發，再回到壓縮機吸氣，至此，一個完整的製冷循環就完成了，周而復始。

空調能工作，製冷劑的工作原理大概就是這樣的。

⑺ 天然氣的製冷方法有哪些

方法是使天然氣的製冷工作狀態為汽液混合狀態。設備是有由一級製冷裝置、二級製冷裝置構成的雙級復迭式製冷裝置，與二級製冷裝置中的蒸發冷凝器（１）相連接有以天然氣為製冷劑的三級製冷裝置。克服了現有技術所存在的必須將製冷劑全部液化後才能進行蒸發製冷的技術偏見，將汽液混合狀態的天然氣作為蒸發製冷時的工作製冷劑。因此，只用現有的蒸發冷凝器對其冷凝，即可使其達到所需要的溫度，從而能夠產生超低溫製冷的效果。天然氣資源豐富、成本低廉，可降低整個超低溫製冷的成本，解決了用天然氣不能超低溫製冷的難題，具有較高的經濟效益和社會效益。

⑻ 常見的製冷方法有哪些

蒸汽壓縮式製冷，蒸汽吸收式製冷，蒸汽噴射式製冷，吸附式製冷，熱電製冷，磁製冷，氣體膨脹式製冷，渦流管製冷，脈管製冷

⑼ LNG液化天然氣是怎樣液化的

常溫加壓——換熱降溫——常溫膨脹——低溫換熱——製冷

液化天然氣(Liquefied Natural Gas，簡稱LNG)，主要成分是甲烷，被公認是地球上最干凈的能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態天然氣體積的1/625，液化天然氣的重量僅為同體積水的45%左右。其製造過程是先將氣田生產的天然氣凈化處理，經一連串超低溫液化後，利用液化天然氣船運送。液化天然氣燃燒後對空氣污染非常小，而且放出的熱量大，所以液化天然氣是一種比較先進的能源。
液化天然氣是天然氣經壓縮、冷卻至其沸點（-161.5攝氏度）溫度後變成液體，通常液化天然氣儲存在-161.5攝氏度、0.1MPa左右的低溫儲存罐內。

⑽ 混合製冷原理

眾所周知，在一定條件下，將一種製冷工質壓縮至一定壓力，再節流膨脹，產生焦耳-湯姆遜效應（J-T效應）即可進行製冷。科學實踐已經證明：「將一種氣體在足夠高的壓力下與另一種氣體混合，這種氣體也能製冷」。這是因為在系統總壓力不變的情況下，氣體在摻入混合物中後分壓是降低的，相互混合氣體的主要組分（如H2與N2、CO、CH4、Ar等）的沸點至少平均相差33℃，最好相差57℃，這樣更有利於低沸點組分H2的提純和低、高沸點組份的分離，並且消耗也低。