师少杰
（山西沃能化工科技有限公司，山西 临汾 043400）
［摘 要］山西某150 kt/a焦炉气制LNG装置采用混合制冷剂循环（MRC）工艺，天然气液化所需的冷量主要由MRC制冷压缩机提供。LNG装置2020年7月10日开始试运行，2021年2月开始逐步提升负荷，但负荷只能提升至95%左右。Aspen Plus模拟计算发现，MRC压缩机主要存在流量与压比达不到设计值、机组效率低于设计值等问题，造成其制冷量不足，导致LNG装置不能满负荷生产；其后排查发现，MRC压缩机二段入口过滤器内有部分丝网破损并有大量丝网缺失，压缩机缸体拆检发现二段叶轮中有大量的丝网残留。组织人员清理MRC压缩机二段叶轮中的丝网，之后回装，2021年4月LNG装置重启，MRC压缩机达到了额定运行工况，LNG装置实现了满负荷生产。
［关键词］LNG装置；MRC混合制冷系统；MRC压缩机；制冷量不足；Aspen Plus模拟计算；问题分析；解决措施
［中图分类号］TQ025.3 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）04-0078-03
0 引 言
液化天然气（LNG）主要成分为甲烷，是目前天然气管道没有抵达地区输送天然气的重要方式，更是远洋运输天然气的唯一方式。LNG是利用制冷工艺在常压下将天然气冷却至-162 ℃变为液体，液化后天然气体积仅为同质量常规天然气体积的1/625，为其远距离运输及存储提供了极大的便利，故发展天然气液化工业具有极为重要的实用价值［1-4］。
山西某150 kt/a焦炉气制LNG装置采用混合制冷剂循环（Mixed Refrigerant Cycle，简称MRC）工艺，天然气液化所需的冷量主要由MRC制冷压缩机提供；混合制冷剂由氮气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、异戊烷组成，利用混合制冷剂中各组分沸点的不同实现阶梯式制冷。该150 kt/a焦炉气制LNG装置试运行期间，MRC压缩机制冷量不足，导致LNG装置不能满负荷生产，通过对MRC混合制冷系统进行分析及模拟计算，找到了LNG装置不能满负荷生产的原因，成功解决了系统存在的瓶颈问题。以下对有关情况作一介绍。
1 MRC混合制冷系统工艺流程与设备简况
1.1 工艺流程简述
自冷箱返流的低压气相冷剂（0.28 MPa）进入MRC压缩机一段入口平衡罐进行气液分离，分离出的气相冷剂经MRC压缩机一段压缩至0.82 MPa后进入一级冷却器，冷却至40 ℃后的气液两相进入一级分离器进行气液分离，分离出的气相冷剂经MRC压缩机二段压缩至4.2 MPa后进入二级冷却器，冷却至40 ℃后的气液两相进入二级分离器，分离出的液相冷剂进入冷箱主换热器上部过冷至-72 ℃左右，经液相节流阀节流降温至-145 ℃、降压至0.28 MPa并提供冷量后，返回主换热器的返流通道；二级分离器分离出的气相冷剂则进入主换热器节流降压制冷，温度达到-168 ℃左右；节流后的气相、液相混合后，复温至35 ℃，出冷箱返回MRC压缩机入口循环利用。
1.2 设备简况
MRC混合制冷系统主要由压缩机及配套电机、一级冷却器、二级冷却器、一级分离器、二级分离器及配套管线、电仪控制系统等组成。主要设备参数为：① MRC压缩机主电机（1台），额定电压10 kV，额定电流1 204 A，额定功率18 300 kW；② 离心式压缩机（1台），入口流量130 000 m3/h（标态，下同），一段进气压力0.25 MPa，一段排气压力0.82 MPa，二段排气压力4.22 MPa；③ 一级冷却器（1台，卧式），φ1 600 mm×8 924 mm，换热面积856 m2；④ 二级冷却器（1台,卧式），φ1 600 mm×11 449 mm，换热面积1 304 m2；⑤ 一段入口平衡罐（1台，立式），φ2 200×6 356 mm，容积19 m3；⑥ 一级分离器（1台，立式），φ1 900 mm×6 272 mm，容积14.2 m3；⑦ 二级分离器（1台，卧式），φ2 600 mm×11 470 mm，容积58.2 m3。
2 运行问题及解决措施
更多内容详见《中氮肥》2023年第4期