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《大眾科技雜志》2015年第三期

1混合制冷劑的選擇

制冷劑的選擇主要依據其本身的基礎熱物性及節流特性，其中常壓沸點、臨界參數等是選擇制冷劑最為基礎的數據，然后還要考慮如三相點溫度等，以避免因三相點溫度過高，導致制冷劑在低溫下出現固相析出而堵塞管道。通常混合制冷劑由氮氣、甲烷、乙烷、丙烷等組成。為了把天然氣液化，必須用低沸點工質，才能獲得液化甲烷等級的溫度。沸點較高的重組分在預冷和液化循環中使用；而沸點較低的輕組分則在液化和深冷循環中使用。由表1可知，丙烷、異戊烷和乙烷可用于天然氣的預冷，甲烷、乙烯和氮氣用于天然氣的液化。根據氣源組分不同、地域不同，選擇不同的制冷劑，由物料和熱量平衡計算確定制冷劑以一定比例混合來滿足工藝要求。

2混合制冷劑的高效利用

制冷劑的冷量利用大多都是通過節流制冷和回熱獲得。節流制冷是高溫高壓氣體通過節流元件后焓不變而壓力降低伴隨著溫度下降。結合回熱措施，天然氣液化單元現在常用帶氣液分離器的內復疊循環。在內復疊循環系統內出現兩相流動，基本氣液相流速不同，會導致液相或氣相積存，由于非共沸混合物氣液相濃度不同會造成循環濃度變化，在節流元件處相變潛熱產生不同溫度等級的冷量，由表1、2知甲烷的氣化潛熱最大，但絕熱指數大，壓縮功耗也大，因此甲烷含量對循環系統提供深冷量很關鍵。采用高沸點的制冷劑可以減小因工質壓力差而造成相變區間的差異，并充分利用低壓相變潛熱大于高壓相變潛熱，從而改善兩相區回熱換熱器內的熱當量匹配，進而減小回熱換熱器內固有換熱器溫差，最終減小換熱器固有換熱㶲損失；換熱程度好，節流前溫度低，節流過程的㶲損也小，因此丙烷、異戊烷可以達到這個效果。

每一個制冷劑在內復疊循環系統內都很重要，有效的配比可以提高制冷循環系統的熱力學效率。

混合制冷劑液化流程運行時，原料氣的壓力、溫度、組分，混合制冷劑組分和循環壓力，LNG的儲存溫度、壓力等都會影響比功耗，運行成本。而這些參數又是相互關聯、互為影響的，因此在組織液化流程、確定工藝參數時需要借助工藝模擬反復計算調整、不斷優化參數、在流程合理可行的基礎上，調整混合制冷劑的最佳配比，實現高液化、低功耗。

作者：鄭華賈菁王天將單位：河南中原綠能高科有限公司