一种天然气液化的装置制造方法及图纸

一种天然气液化的装置。本实用新型专利技术是仅用一台压缩机来压缩由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循环制冷剂以及原料天然气，进而液化天然气的。整套装置有依次连接的一台压缩机、冷却器、各组份的分离箱、各组份的冷却器、不凝气体分离箱和液体天然气储存罐等。本实用新型专利技术在解决了分级蒸发、回吸循环制冷剂中相应组份，仅让两股气流进行热交换的实际应用问题后，又提出了用液位监测的方式来控制各组份回吸量的装置结构。进一步简化了装置结构及其操作工艺。本实用新型专利技术的装置成本与运行成本低，适合于日产量小于５００００Ｎｍ↑［３］的、从煤层中抽出后不能全部利用的剩余瓦斯气、原本无开采价值的废弃井中的天然气的液化。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及燃气的液化装置，尤其涉及对甲垸含量在90%以上的煤层气、低产量气 井所生产的天然气进行液化的装置。
技术介绍
煤层气(也称瓦斯气)的组份中包括了以甲垸为主的烷烃类可燃气体。从气井中开采出的 天然气也是以甲烷为主的烷烃类可燃气体。故在本案中，把两者统一称为天然气。其中，煤层中的天然气是煤矿发生瓦斯爆炸、造成矿难的元凶。防止瓦斯爆炸的办法之 一是，在煤层开采前通过钻入煤层内的集气管道先将天然气抽出。抽出的天然气都用于附近 居民的日常生活。但在抽出的天然气过多、附近居民用不完时，就不得不将这些用不完的天 然气直接排放、或让其在大气中燃烧掉。这样，不但造成了极大的浪费，而且还影响到了环 境。如能将这些煤层气液化为液体天然气(LNG)，用槽车运送到临近的城市，在供气站中汽 化后，再供给民用或给汽车加气将不失为一个较为可行的方案。在五、六十年代，国外早己 有了天然气液化装置，我国也已经引进了几台。目前、由国内深冷行业和科研院校自主研发、 也已生产出多台了。从液化流程方面讲，上述的现有装置大多采用多级压縮的级联方式，即 采用氟利昂、丙烷、乙烷、氮气等制冷剂各自独立的循环。为尽可能地回收可回收的能量， 其系统中还使用了膨胀机作为节流装置来回收能量。另外，无论以上那一种液化装置,其换 热装置全都采用了铝制板翅式高效换热器。然而，由于国外的天然气液化装置的日产量均在几十万 几百万Nrf之间，国内自主研 发的天然气液化装置的日产量也不低于50000 Nm'。而单组煤层气井的产量一般都不大，通 常仅在5000 20000Nm7日之间。因此，无论是引进国外的，或是购买国内自主研发的，不 但对单组煤层中的天然气液化显得过大，而且运行成本也十分高昂。另外，各地在天然气钻 探过程中，因日产量过低而基本无开采价值的废弃井也为数不少(在重庆范围内就有2()0 300 口左右)。同样也需要适合其相应产气量的天然气液化装置，以使这些废弃井得到利用。 但是，目前在国内外均没有适合其日产量小于50000 Nmi的、运行成本低廉的天然气液化装 置。原因是目前的这些各自独立制冷剂循环的液体装置、需要多台压缩机、多股气流进行换 热，从投资、加工工艺、以及运行管理方面均不适合小型装置。在理论上讲，只用单台压縮机来压縮全混合制冷剂的天然气液化方法是可行的。但到目 前为止，还仅仅停留在理论探讨上，至今还没有一个真正实施的实用装置。
技术实现思路
本技术的第一目的是，提供一种适合于小产气量(日产量小于50000 Nm')的小型天 然气液化装置。本技术的第二目的是，提供一种成本低廉的、能够在小型天然气液化装置中监测与 调整混合制冷剂比例的装置结构。为达到本技术的第一目的，提供这样一种天然气液化的装置。在该装置中，压缩机 仅有一台，通过这一台压縮机来压縮的是除去了杂质的原料天然气和由丙烷、乙烯、甲垸混 合而成的循环制冷剂；其中，丙垸、乙烯和甲烷的重量混合比为1.76: 1.27: l.O(特别说 明天然气本身就是以甲烷含量为主的烷烃类可燃气体，本技术把甲烷单独提出来与天 然气区别表述，是因为这部分甲垸在制备液化天然气的过程中是拿来作为制冷剂利用、且最 终并不与液化天然气一道储存和外运的，而是作为回流返回压縮机)。在该压縮机之后依次连接的设备包括-冷却从压縮机输出的高温高压混合气体的第一个后冷却器；把从原料天然气中带来的、经冷却而凝结为液体的重烃组份从该混合气体中分离开、并把该重烃组份从其底部排除、把该混合气体从其顶部输出的一个重烃分离箱；对除去了重烃组份的混合气体进行冷却，以得到带有液态丙烷的气液两相流的第二个后冷却器；把液态丙烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的丙垸液体分离箱一一分 离出的液态丙烷从该丙烷液体分离箱的底部输出，余下的混合气体从该丙烷液体分离箱的顶部输出；一个让分离了丙烷的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管 中进一步冷却、以得到带有液态乙烯的气液两相流，同时让液态丙烷通过与丙垸液体分离箱 底部相通的一个节流阀节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴进入其壳体空间内按照保 持混合比而需返回丙垸气的量蒸发，并在把蒸发得到的丙垸气回送到压縮机中去之前，先作 为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的丙烷冷却器；把液态乙烯从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的乙烯液体分离箱——分 离出液态乙烯从该乙烯液体分离箱的底部输出，余下的混合气体从该乙烯液体分离箱的顶部 输出；一个让分离了乙烯的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管 中进一步冷却、以得到带有液态甲垸的气液两相流，同时让液态乙烯通过与乙烯液体分离箱 底部相通的一个节流阀节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴进入其壳体空间内按照保 持混合比而需返回乙烯气的量蒸发，并在把蒸发得到的乙烯气经过丙烷冷却器而回送到压縮 机中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的乙烯冷却器；把分离了乙烯、且带有液态甲垸的气液两相流输入其壳体空间内设置的盘形换热管中进 一步冷却和液化的一个回气冷却器；通过一个节流阀与该回气冷却器连接的、把液态甲烷从它所在的气液两相流中分离出来 的一个重力式的甲垸液体分离箱——分离出液态甲烷从该甲垸液体分离箱的底部输出，余下 的天然气从该甲烷液体分离箱的顶部输出；一个把分离了液态甲烷的余下天然气在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热 管中进一步冷却，同时让分离出的液态甲烷通过与甲烷液体分离箱底部相通的一个节流阀节 流降压后、在其壳体下部进入其壳体空间内按照保持混合比所需甲烷气量蒸发，并把蒸发得 到的甲烷气作为制冷剂来冷却和液化该盘形换热管中的天然气的甲垸冷却器；一个其壳体空间内设置的盘形换热管的上端与甲烷冷却器壳体空间内的盘形换热管下 端联通，其盘形换热管下端通过一个控制阀与一个液体天然气储存罐联通的液化天然气过冷 器——的回气阀；在与甲烷液体分离箱底部联通的节流阀和甲烷冷却器壳体之间，连接有一条分支管；该 分支管的另一端与液化天然气过冷器的壳体联通，以让通过该节流阀节流降压后的甲烷，同 时对该液化天然气过冷器内盘形换热管中的天然气作进一步过冷却。在该液化天然气过冷器 的壳体顶部和甲烷冷却器的壳体中部之间、在该甲烷冷却器的壳体顶部与回气冷却器的壳体 底部之间、在该回气冷却器的壳体顶部与乙烯冷却器的壳体中部之间，各连接有一条回气管。进一步的改进是，在甲烷冷却器和液化天然气过冷器的两组盘形换热管之间串联进了一 个不凝性气体分离箱，该不凝性气体分离箱由位于其上部的不凝性气体分离室和位于其下部 的闪蒸室构成。该不凝性气体分离室与甲烷冷却器的盘形换热管联通，其顶部有一个不凝性 气体排放管；该闪蒸室的底部与液化天然气过冷器的盘形换热管联通，其上部通过一个节流 阀与甲烷冷却器的壳体联通；不凝性气体分离室和闪蒸室之间通过一个节流阀联通。更进一步的改进是，在上述装置中，所有的盘形换热管由耐低温的不锈钢管或铜管制成。为达到本技术的第二目的，提供这样一种能够在小型天然气液化装置中监测与调整 混合制冷剂比例的装置结构。该装置结构是在丙垸冷却器和乙烯冷却器，各连接有一个其 内充装有着色冷冻机油的液位计。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气液化的装置，该装置中有压缩机，其特征在于，所述压缩机（１）仅有一台，通过这一台压缩机（１）来压缩的是除去了杂质的原料天然气和由丙烷、乙烯、甲烷混合而成的循环制冷剂；其中，丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比为１．７６∶１．２７∶１．０；　　在该压缩机（１）之后依次连接的设备包括：冷却从压缩机（１）输出的高温高压混合气体的第一个后冷却器（２）；把从原料天然气中带来的、经冷却而凝结为液体的重烃组份从该混合气体中分离开、并把该重烃组份从其底部排除、把该混合气体 从其顶部输出的一个重烃分离箱（３）；对除去了重烃组份的混合气体进行冷却，以得到带有液态丙烷的气液两相流的第二个后冷却器（４）；把液态丙烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的丙烷液体分离箱（５）；分离出的液态丙烷从该丙 烷液体分离箱（５）的底部输出，余下的混合气体从该丙烷液体分离箱（５）的顶部输出；一个让分离了丙烷的余下混合气体在其壳体上部进入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却、以得到带有液态乙烯的气液两相流，同时让液态丙烷通过与丙烷液体分离 箱（５）底部相通的一个节流阀（６）节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴进入其壳体空间内按照保持混合比而需返回丙烷气的量蒸发，并在把蒸发得到的丙烷气回送到压缩机（１）中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的丙烷冷却器（７）；　　把液态乙烯从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的乙烯液体分离箱（８）；分离出液态乙烯从该乙烯液体分离箱（８）的底部输出，余下的混合气体从该乙烯液体分离箱（８）的顶部输出；一个让分离了乙烯的余下混合气体在其壳体上部进入其壳 体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却、以得到带有液态甲烷的气液两相流，同时让液态乙烯通过与乙烯液体分离箱（８）底部相通的一个节流阀（９）节流降压后、在其壳体中部通过若干个喷嘴进入其壳体空间内按照保持混合比而需返回乙烯气的量蒸发，并在把蒸发得到的乙烯气经过丙烷冷却器（７）而回送到压缩机（１）中去之前，先作为制冷剂来冷却该盘形换热管中的混合气体的乙烯冷却器（１０）；把分离了乙烯、且带有液态甲烷的气液两相流输入其壳体空间内设置的盘形换热管中进一步冷却和液化的一个回气冷却器（ １１）；通过一个节流阀（１２）与该回气冷却器（１１）连接的、把液态甲烷从它所在的气液两相流中分离出来的一个重力式的甲烷液体分离...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛昌源，巫山，司利民，
申请(专利权)人：重庆大山燃气设备有限公司，重庆川友科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]