閉式混合製冷劑液化流程是混合製冷劑液化流程的一種，與開式系統相對應，1934年，由美國的波特北尼克提出。閉式混合製冷劑液化流程是指製冷劑循環與天然氣液化過程彼此分開的液化流程。
基本介紹
- 中文名：閉式混合製冷劑液化流程
- 外文名：Closed Mixed Refrigerant Cycle
- 領域：液化天然氣技術
- 特點：製冷劑循環和天然氣液化過程分開
- 出現時間：1934年
- 套用實例：利比亞伊索工廠天然氣液化裝置
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介紹
1934年，美國的波特北尼克提出了混合製冷劑液化流程(Mixed-Refrigerant Cycle，MRC)的概念。之後法國Tecknip公司的佩雷特，詳細描述了混合製冷劑液化流程用於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製冷劑為工質，進行逐級冷凝、蒸發、節流膨脹得到不同溫度水平的製冷量，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，又克服了其系統複雜的缺點。
自20世紀70年代以來，對於基本負荷型天然氣液化裝置，廣泛採用了不同類型的混合製冷劑液化流程。
循環流程
下圖為閉式混合製冷劑液化流程(ClosedVIixed Refrigerant Cycle)示意圖。在閉式液化流程中，製冷劑循環和天然氣液化過程分開，自成一個獨立的製冷循環。
製冷循環中製冷劑常由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個換熱器後，溫度逐漸降低，大部分天然氣被液化，最後節流後在常壓下保存，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。
液化流程中的製冷劑經過壓縮機壓縮至高溫高壓後，首先用水進行冷卻，然後進入氣液分離器。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，與後續流程的返流氣混合後共同為換熱器1提供冷量，冷卻天然氣、氣態製冷劑和需過冷的液態製冷劑。氣態製冷劑經換熱器1冷卻後進入閃蒸分離器分離成氣相和液相，分別流人換熱器2，節流降壓降溫後，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。製冷劑在換熱器3中被冷卻後，在換熱器4中進行過冷，然後節流降壓降溫後返回該換熱器，冷卻天然氣和製冷劑。
在混合製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，通過合理選擇製冷劑，可使冷熱流體間的換熱溫差保持比較低的水平。
液化裝置實例
混合製冷劑液化流程有開式和閉式兩種。閉式混合製冷劑液化流程是指製冷劑循環與天然氣液化過程彼此分開的液化流程。下圖為採用閉式混合製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。
兩台並聯布置的壓縮機將原料氣從起始壓力2.84MPa壓縮到4.64MPa。壓縮後的原私氣用熱鉀鹼法脫除二氧化碳與硫化氫；用分子篩脫水乾燥，並藉助吸附過程脫除高碳氫化合物。淨化後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台離心式製冷壓縮機及兩台繞管式鋁製換熱器組成。因此整個液化系統共有8台製冷壓縮機，均用蒸汽透平驅動：4台低溫繞管式換熱器，每台占徑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，內殼採用含9%Ni的鋼板，蒸發率為0.1%。
優缺點
與級聯式液化流程相比，採用混合製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，混合製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，因而沒有提供純製冷劑的困難，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%；對混合製冷劑各組分的配比要求嚴格。
