[實用新型]天然氣超音速深冷液化實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420675403.1
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN204251575U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寧虎;龍學(xué)淵;田園
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶科技學(xué)院
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 王玉芝

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及天然氣分離領(lǐng)域，特別是涉及一種天然氣超音速深冷液化實驗裝置。

背景技術(shù)

近年來，出現(xiàn)了一種新的混合氣體分離技術(shù)-超音速旋流分離技術(shù)。該項技術(shù)利用超音速流動條件下氣體的低溫凝結(jié)效應(yīng)結(jié)合旋流分離技術(shù)實現(xiàn)多組分氣體中凝點較高組分的冷凝分離，其熱力過程類似于以透平膨脹機為制冷機的膨脹、冷凝與分離過程，具有如下優(yōu)點：系統(tǒng)集制冷、冷凝和分離過程于一體、結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小；過程的制冷單元無轉(zhuǎn)動件，完全是利用氣體在超音速旋流分離系統(tǒng)中的高速流動產(chǎn)生低溫；氣體在超音速段的最低壓力低于出氣口壓力，溫度低于在同一壓比下透平膨脹機所能達到的制冷溫度，等熵效率高。

因為超音速分離技術(shù)的以上優(yōu)點，它從首次提出就受到研究者的極大關(guān)注。目前國外針對該技術(shù)的研究報道很少，國內(nèi)的研究主要停留在氣體超音速流動過程中的流動特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和該過程中水的相變行為及水相變和天然氣流動的相互作用上，而超音速分離技術(shù)應(yīng)用于天然氣液化領(lǐng)域，甲烷復(fù)雜的液化行為及甲烷液化和天然氣流動的相互作用方面的研究還未見報道。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于基于超音速分離管提供一種天然氣超音速深冷液化實驗裝置，它為研究天然氣的旋轉(zhuǎn)超音速液化流動過程、氣體自旋及其他因素對甲烷液化的影響規(guī)律提供實驗平臺，以實現(xiàn)預(yù)測天然氣流動和液化行為、提高系統(tǒng)液化性能、實現(xiàn)天然氣超音速液化技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用。

本實用新型的目的是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種天然氣超音速深冷液化實驗裝置，包括通過管道依次串聯(lián)的供氣瓶、儲氣罐、增壓泵、超音速分離管,超音速分離管的出氣口與儲氣罐連接，超音速分離管的出液口連接一個兩相分離器，兩相分離器的出液口連接一LNG低溫鋼瓶，兩相分離器的出氣口連接于超音速分離管的出氣口與儲氣罐之間，形成一個三岔口；

所述供氣瓶、儲氣罐之間設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥；

所述增壓泵、超音速分離管進氣口之間設(shè)置天然氣處理裝置，所述天然氣處理裝置包括通過管道串聯(lián)的緩沖罐、空氣加濕罐、制冷器以及雜質(zhì)過濾裝置，所述緩沖罐的出氣口、超音速分離管進氣口之間設(shè)置第一調(diào)壓閥，所述三岔口與儲氣罐之間設(shè)置第二調(diào)壓閥，所述增壓泵、超音速分離管進氣口之間還設(shè)有第一截止閥與空氣加濕罐并聯(lián)，空氣加濕罐的進氣口端、出氣口端分別設(shè)置第二截止閥與第一截止閥并聯(lián)；

所述超音速分離管的出氣口與三叉口之間，以及超音速分離管的進氣口與天然氣處理裝置之間分別串聯(lián)一組變送器，各組變速器分別包括流量變送器、壓力變送器、溫濕度變送器，各變送器均與一數(shù)據(jù)采集裝置連接。

所述緩沖罐、空氣加濕罐、制冷器沿天然氣的氣流方向依次設(shè)置。

所述雜質(zhì)過濾裝置包括若干相互串聯(lián)的過濾器，沿天然氣的氣流方向排列的過濾器的過濾能力依次增強。

所述過濾器的數(shù)量為六個，每兩個過濾器為一組分為共三組，第一組過濾器位于增壓泵與緩沖罐之間，第二組過濾器位于緩沖罐與空氣加濕罐之間，第三組過濾器位于空氣加濕罐與制冷器之間。

所述第一組過濾器分別通過球閥與增壓泵、緩沖罐連接，所述第二組過濾器通過第一調(diào)壓閥與緩沖罐連接，并通過球閥與空氣加濕罐連接，第三組過濾器通過球閥與制冷器連接。

所述每組過濾器的兩個過濾器之間通過球閥連接。

所述超音速分離管進氣口方向的流量變送器、壓力變送器、溫濕度變送器沿天然氣的氣流方向依次設(shè)置，超音速分離管出氣口方向的流量變送器、壓力變送器、溫濕度變送器相對于超音速分離管進氣口方向的流量變送器、壓力變送器、溫濕度變送器對稱設(shè)置。

所述超音速分離管包括外套管，外套管的管孔中插入一內(nèi)管，內(nèi)管的進氣口、出氣口均呈喇叭口狀，內(nèi)管的進氣口、出氣口之間為內(nèi)管孔徑較小的喉部，內(nèi)管喉部的內(nèi)壁上設(shè)置超音速翼，內(nèi)管的出氣口端設(shè)有一擴壓管，擴壓管的進氣口呈喇叭口狀，擴壓管的進氣口的外壁與內(nèi)管的出氣口的內(nèi)壁之間形成一喇叭狀的液體收集空間，內(nèi)管的壁上設(shè)有一徑向延伸的出液口與液體收集空間連通。

所述超音速分離管的出液口與LNG低溫鋼瓶之間的管道均為低溫LNG管道。

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括粒子成像測速場儀、計算機系統(tǒng)，以及用于對超音速分離管內(nèi)部流場和液滴分布規(guī)律進行觀測的變送器，用于對超音速分離管內(nèi)部流場和液滴分布規(guī)律進行觀測的變送器與粒子成像測速場儀電連接。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有如下技術(shù)效果：