图1为闭式混合制冷剂液化流程(ClosedVIixed Refrigerant Cycle)示意图。在闭式液化流程中,制冷剂循环和天然气液化过程分开,自成一个独立的制冷循环。
制冷循环中制冷剂常由N2、CH4、C2H6、C3H8、C4H10和C5H12组成。这些组分都可以从天然气中提取。液化流程中天然气依次流过4个换热器后,温度逐渐降低,大部分天然气被液化,最后节流后在常压下保存,闪蒸分离产生的气体可直接利用,也可同到天然气的入口再进行液化。
液化流程中的制冷剂经过压缩机压缩至高温高压后,首先用水进行冷却,然后进入气液分离器。气液相分别进入换热器1。液体在换热器1中过冷,再经过节流阀节流降温,与后续流程的返流气混合后共同为换热器1提供冷量,冷却天然气、气态制冷剂和需过冷的液态制冷剂。气态制冷剂经换热器1冷却后进入闪蒸分离器分离成气相和液相,分别流人换热器2,节流降压降温后,与返流器混合为换热器2提供冷量,天然气进一步降温,气相流体也被部分冷凝,换热器3中的换热过程同换热器1和换热器2。制冷剂在换热器3中被冷却后,在换热器4中进行过冷,然后节流降压降温后返回该换热器,冷却天然气和制冷剂。
在混合制冷剂液化流程的换热器中,提供冷量的混合工质的液体蒸发温度随组分的不同而不同,在换热器内的热交换是一个变温过程,通过合理选择制冷剂,可使冷热流体间的换热温差保持比较低的水平。