[實用新型]一種天然氣液化的裝置

無效

• 申請號: 200720124160.2
• 申請日: 2007-04-28
• 公開（公告）號: CN201028930Y
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 盛昌源;巫山;司利民
• 申請（專利權）人: 重慶大山燃氣設備有限公司重慶川友科技發展有限公司
• 主分類號: F25J3/00
• 分類號: F25J3/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 袁慶民

技術領域

本實用新型涉及燃氣的液化裝置，尤其涉及對甲烷含量在90％以上的煤層氣、低產量氣井所生產的天然氣進行液化的裝置。

背景技術

煤層氣(也稱瓦斯氣)的組份中包括了以甲烷為主的烷烴類可燃氣體。從氣井中開采出的天然氣也是以甲烷為主的烷烴類可燃氣體。故在本案中，把兩者統一稱為天然氣。

其中，煤層中的天然氣是煤礦發生瓦斯爆炸、造成礦難的元兇。防止瓦斯爆炸的辦法之一是，在煤層開采前通過鉆入煤層內的集氣管道先將天然氣抽出。抽出的天然氣都用于附近居民的日常生活。但在抽出的天然氣過多、附近居民用不完時，就不得不將這些用不完的天然氣直接排放、或讓其在大氣中燃燒掉。這樣，不但造成了極大的浪費，而且還影響到了環境。如能將這些煤層氣液化為液體天然氣(LNG)，用槽車運送到臨近的城市，在供氣站中汽化后，再供給民用或給汽車加氣將不失為一個較為可行的方案。在五、六十年代，國外早已有了天然氣液化裝置，我國也已經引進了幾臺。目前、由國內深冷行業和科研院校自主研發、也已生產出多臺了。從液化流程方面講，上述的現有裝置大多采用多級壓縮的級聯方式，即采用氟利昂、丙烷、乙烷、氮氣等制冷劑各自獨立的循環。為盡可能地回收可回收的能量，其系統中還使用了膨脹機作為節流裝置來回收能量。另外，無論以上那一種液化裝置，其換熱裝置全都采用了鋁制板翅式高效換熱器。

然而，由于國外的天然氣液化裝置的日產量均在幾十萬～幾百萬Nm³之間，國內自主研發的天然氣液化裝置的日產量也不低于50000Nm³。而單組煤層氣井的產量一般都不大，通常僅在5000～20000Nm³/日之間。因此，無論是引進國外的，或是購買國內自主研發的，不但對單組煤層中的天然氣液化顯得過大，而且運行成本也十分高昂。另外，各地在天然氣鉆探過程中，因日產量過低而基本無開采價值的廢棄井也為數不少(在重慶范圍內就有200～300口左右)。同樣也需要適合其相應產氣量的天然氣液化裝置，以使這些廢棄井得到利用。但是，目前在國內外均沒有適合其日產量小于50000Nm³的、運行成本低廉的天然氣液化裝置。原因是目前的這些各自獨立制冷劑循環的液體裝置、需要多臺壓縮機、多股氣流進行換熱，從投資、加工工藝、以及運行管理方面均不適合小型裝置。

在理論上講，只用單臺壓縮機來壓縮全混合制冷劑的天然氣液化方法是可行的。但到目前為止，還僅僅停留在理論探討上，至今還沒有一個真正實施的實用裝置。

實用新型內容

本實用新型的第一目的是，提供一種適合于小產氣量(日產量小于50000Nm³)的小型天然氣液化裝置。

本實用新型的第二目的是，提供一種成本低廉的、能夠在小型天然氣液化裝置中監測與調整混合制冷劑比例的裝置結構。

為達到本實用新型的第一目的，提供這樣一種天然氣液化的裝置。在該裝置中，壓縮機僅有一臺，通過這一臺壓縮機來壓縮的是除去了雜質的原料天然氣和由丙烷、乙烯、甲烷混合而成的循環制冷劑；其中，丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比為1.76∶1.27∶1.0(特別說明：天然氣本身就是以甲烷含量為主的烷烴類可燃氣體，本實用新型把甲烷單獨提出來與天然氣區別表述，是因為這部分甲烷在制備液化天然氣的過程中是拿來作為制冷劑利用、且最終并不與液化天然氣一道儲存和外運的，而是作為回流返回壓縮機)。

在該壓縮機之后依次連接的設備包括：

冷卻從壓縮機輸出的高溫高壓混合氣體的第一個后冷卻器；

把從原料天然氣中帶來的、經冷卻而凝結為液體的重烴組份從該混合氣體中分離開、并把該重烴組份從其底部排除、把該混合氣體從其頂部輸出的一個重烴分離箱；

對除去了重烴組份的混合氣體進行冷卻，以得到帶有液態丙烷的氣液兩相流的第二個后冷卻器；

把液態丙烷從它所在的氣液兩相流中分離出來的一個重力式的丙烷液體分離箱——分離出的液態丙烷從該丙烷液體分離箱的底部輸出，余下的混合氣體從該丙烷液體分離箱的頂部輸出；

一個讓分離了丙烷的余下混合氣體在其殼體上部進入其殼體空間內設置的盤形換熱管中進一步冷卻、以得到帶有液態乙烯的氣液兩相流，同時讓液態丙烷通過與丙烷液體分離箱底部相通的一個節流閥節流降壓后、在其殼體中部通過若干個噴嘴進入其殼體空間內按照保持混合比而需返回丙烷氣的量蒸發，并在把蒸發得到的丙烷氣回送到壓縮機中去之前，先作為制冷劑來冷卻該盤形換熱管中的混合氣體的丙烷冷卻器；