專利名稱：一種天然氣液化的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃氣的液化方法及其裝置，尤其涉及對甲烷含量在90％以上的煤層氣、低產(chǎn)量氣井所生產(chǎn)的天然氣進行液化的方法及其裝置。
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(tǒng)一稱為天然氣。
其中，煤層中的天然氣是煤礦發(fā)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(nèi)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(huán)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(jīng)引進了幾臺。目前、由國內(nèi)深冷行業(yè)和科研院校自主研發(fā)、也已生產(chǎn)出多臺了。從液化流程方面講，上述的現(xiàn)有裝置大多采用多級壓縮的級聯(lián)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(huán)。為盡可能地回收可回收的能量，其系統(tǒng)中還使用了膨脹機作為節(jié)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(chǎn)量均在幾十萬～幾百萬Nm3之間，國內(nèi)自主研發(fā)的天然氣液化裝置的日產(chǎn)量也不低于50000Nm3。而單組煤層氣井的產(chǎn)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(nèi)自主研發(fā)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(chǎn)量過低而基本無開采價值的廢棄井也為數(shù)不少(在重慶范圍內(nèi)就有200～300口左右)。同樣也需要適合其相應產(chǎn)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(nèi)外均沒有適合其日產(chǎn)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(huán)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方法及其實用裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是，提供一種能夠?qū)嵤┑倪m合于小產(chǎn)氣量(日產(chǎn)量小于50000Nm3)的天然氣液化方法；本發(fā)明的第二目的是，提供一種適合于小產(chǎn)氣量(日產(chǎn)量小于50000Nm3)的小型天然氣液化裝置。
本發(fā)明的第三目的是，提供一種成本低廉的、能夠在小型天然氣液化裝置中監(jiān)測與調(diào)整混合制冷劑比例的裝置結構。
為達到第一發(fā)明目的，提供這樣一種天然氣液化的方法。它與現(xiàn)有技術相同的方面是，在該方法中采用了壓縮機和制冷劑。其改進之處是，本發(fā)明中的壓縮機僅需要一臺，制冷劑是由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循環(huán)制冷劑。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，本發(fā)明把甲烷單獨提出來與天然氣區(qū)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)。
本發(fā)明的天然氣液化的過程包括a、將除去了雜質(zhì)的原料天然氣和循環(huán)制冷劑一起吸入該壓縮機中、以進行壓縮的步驟。
b、對從該壓縮機輸出的高溫高壓混合氣體進行冷卻，然后將從原料天然氣中帶來的、經(jīng)冷卻而凝結為液體的重烴組份從該混合氣體中分離開、并排除該重烴組份的步驟。
c、對去除了重烴組份的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)丙烷的氣液兩相流的步驟。
d、把液態(tài)丙烷從它所在的氣液兩相流中分離出來，然后對該液態(tài)丙烷進行節(jié)流降壓、讓它按照保持混合比而所需返回丙烷氣的量蒸發(fā)，并借其蒸發(fā)吸熱過程來對余下的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流，接著把吸熱后的丙烷氣回送到壓縮機中去的步驟。
e、把液態(tài)乙烯從它所在的氣液兩相流中分離出來，然后對該液態(tài)乙烯進行節(jié)流降壓、讓它按照保持混合比而需返回的乙烯氣量蒸發(fā)，并借其蒸發(fā)吸熱過程來對余下的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流，接著把吸熱后的乙烯氣回送到壓縮機中去的步驟。
f、對帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流進行節(jié)流降壓而讓甲烷液體部分蒸發(fā)；接著把液態(tài)甲烷分離出來，節(jié)流降壓后作為冷卻介質(zhì)，讓其在后續(xù)過程中進一步冷卻天然氣、使之液化，接著更進一步使液化天然氣過冷的步驟。
g、最后，是把過冷卻的液態(tài)天然氣注入液體天然氣儲存罐中的步驟。
進一步的改進是，在上述步驟f中對天然氣進行過冷卻之前，還有一個從已經(jīng)冷卻為液體的天然氣中分離、并排除不凝性氣體的步驟。
為達到第二發(fā)明目的，提供這樣一種天然氣液化的裝置。與現(xiàn)有技術相同的方面是，該裝置中有壓縮機。其改進之處是，本發(fā)明中的壓縮機僅有一臺，通過這一臺壓縮機來壓縮的是除去了雜質(zhì)的原料天然氣和由丙烷、乙烯、甲烷混合而成的循環(huán)制冷劑。丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比為1.76∶1.27∶1.0。
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(jīng)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(tài)丙烷的氣液兩相流的第二個后冷卻器；把液態(tài)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(tài)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(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻、以得到帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流，同時讓液態(tài)丙烷通過與丙烷液體分離箱底部相通的一個節(jié)流閥節(jié)流降壓后、在其殼體中部通過若干個噴嘴(本具體實施方式
為十二個)進入其殼體空間內(nèi)按照保持混合比而需返回丙烷氣的量蒸發(fā)，并在把蒸發(fā)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；
把液態(tài)乙烯從它所在的氣液兩相流中分離出來的一個重力式的乙烯液體分離箱；分離出液態(tài)乙烯從該乙烯液體分離箱的底部輸出，余下的混合氣體從該乙烯液體分離箱的頂部輸出；一個讓分離了乙烯的余下混合氣體在其殼體上部進入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻、以得到帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流，同時讓液態(tài)乙烯通過與乙烯液體分離箱底部相通的一個節(jié)流閥節(jié)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(nèi)按照保持混合比而需返回乙烯氣的量蒸發(fā)，并在把蒸發(fā)得到的乙烯氣經(jīng)過丙烷冷卻器而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乙烯冷卻器；把分離了乙烯、且?guī)в幸簯B(tài)甲烷的氣液兩相流輸入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻和液化的一個回氣冷卻器；把液態(tài)甲烷從它所在的氣液兩相流中分離出來的一個重力式的甲烷液體分離箱；分離出液態(tài)甲烷從該甲烷液體分離箱的底部輸出，余下的天然氣從該甲烷液體分離箱的頂部輸出；一個把分離了液態(tài)甲烷的余下天然氣在其殼體上部進入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻，同時讓分離出的液態(tài)甲烷通過與甲烷液體分離箱底部相通的一個節(jié)流閥節(jié)流降壓后、在其殼體下部進入其殼體空間內(nèi)按照保持混合比所需甲烷氣量蒸發(fā)，并把蒸發(fā)得到的甲烷氣作為制冷劑來冷卻和液化該盤形換熱管中的天然氣的甲烷冷卻器；一個其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管的上端與甲烷冷卻器殼體空間內(nèi)的盤形換熱管下端聯(lián)通，其盤形換熱管下端通過一個控制閥與一個液體天然氣儲存罐聯(lián)通的液化天然氣過冷器；在與甲烷液體分離箱底部聯(lián)通的節(jié)流閥和甲烷冷卻器殼體之間，連接有一條分支管。該分支管的另一端與液化天然氣過冷器的殼體聯(lián)通，以讓通過該節(jié)流閥節(jié)流降壓后的甲烷，同時對該液化天然氣過冷器內(nèi)盤形換熱管中的天然氣作進一步過冷卻。在該液化天然氣過冷器的殼體頂部和甲烷冷卻器的殼體中部之間、在該甲烷冷卻器的殼體頂部與回氣冷卻器的殼體底部之間、在該回氣冷卻器的殼體頂部與乙烯冷卻器的殼體中部之間，各連接有一條回氣管。
進一步的改進是，在甲烷冷卻器和液化天然氣過冷器的兩組盤形換熱管之間串聯(lián)進了一個不凝性氣體分離箱。該不凝性氣體分離箱由位于其上部的不凝性氣體分離室和位于其下部的閃蒸室構成。該不凝性氣體分離室與甲烷冷卻器的盤形換熱管聯(lián)通，其頂部有一個不凝性氣體排放管；該閃蒸室的底部與液化天然氣過冷器的盤形換熱管聯(lián)通，其上部通過一個節(jié)流閥與甲烷冷卻器的殼體聯(lián)通。不凝性氣體分離室和閃蒸室之間通過一個節(jié)流閥聯(lián)通。
更進一步的改進是，在上述裝置中，所有的盤形換熱管都是由耐低溫的不銹鋼管或銅管制成的。
為達到第三發(fā)明目的，提供這樣一種能夠在小型天然氣液化裝置中監(jiān)測與調(diào)整混合制冷劑比例的裝置結構。該裝置結構是在丙烷冷卻器和乙烯冷卻器的底部，各連接有一個其內(nèi)充裝有著色冷凍機油的液位計。各個液位計的下端與對應的各個冷卻器的底部液體之間是通過一段呈倒置U字型的液封管聯(lián)通的，各個液位計的上端與對應冷卻器的氣空間聯(lián)通。在該液封管靠近液位計一側有一段中擴大了直徑的著色冷凍機油存儲管。在丙烷冷卻器和乙烯冷卻器底部內(nèi)的液態(tài)丙烷、液態(tài)乙烯液面之下各有一個排液管，在該液面之上各有一個補氣管，在丙烷冷卻器和乙烯冷卻器底部的被冷卻介質(zhì)出口各有一個測溫點。
與現(xiàn)有的天然氣液化的方法及其裝置相比較，本發(fā)明的優(yōu)越性如下1、從實現(xiàn)第一、第二發(fā)明目的的方案中可以看出，由于本發(fā)明根據(jù)小型化的需要，僅采用了一臺壓縮機來壓縮多種制冷劑、并且用節(jié)流閥替代了現(xiàn)有裝置中的膨脹機，這樣，僅在費用比例較高的壓縮機和膨脹機上就節(jié)約了大量的成本。在清楚地了解本發(fā)明的方法及其裝置后，本領域的技術人員完全能夠用公知公用方法(及其儀器)來監(jiān)測與調(diào)整回送到壓縮機中去的混合制冷劑中各組份的比例。如果能結合光譜分析，則其組份比例的控制和調(diào)整將更為方便。這樣，既克服了在現(xiàn)有大型裝置中的那種各自獨立的循環(huán)系統(tǒng)、多股氣流進行換熱，而需要多臺壓縮機、復雜的換熱器設備和復雜工藝的缺陷；又把只用單臺壓縮機來壓縮的全混合制冷劑的天然氣液化方法(即只存在兩股氣流之間在裝置中換熱)提升到可以實際運用的程度了。
2、從實現(xiàn)第二發(fā)明目的中的更進一步改進部分可以看出，由于本裝置中的盤形換熱管由耐低溫的不銹鋼管或銅管制成。于是，對煤層氣、低產(chǎn)量氣井氣這類具有的組份多變，原料氣中雜質(zhì)含量不確定的氣源來講，就不必像對待現(xiàn)有技術中的鋁制板翅式換熱器那樣，對原料氣的凈化要求很高、才能保證設備的長期、可靠的運行。除去原料天然氣中雜質(zhì)(通常包括有H2S、SO2、CO2、H2O，N2、O2及Hg等)的要求降低后，設備成本與運行成本又可節(jié)省許多。
3、為便于理解，實現(xiàn)第三發(fā)明目的裝置結構的監(jiān)測與調(diào)整混合制冷劑比例的原理與操作過程，在帶有附圖標記的“具體實施方式
”中介紹，在本部分僅介紹它的優(yōu)點。其優(yōu)點是，節(jié)省了光譜分析儀等運用在小型天然氣液化裝置中其價格過分顯得昂貴的儀器，節(jié)省了大筆的培訓、管理與維護經(jīng)費。
另外，與現(xiàn)有技術相比較，由于在本發(fā)明中，減少了或簡化了主要設備和相關儀器，于是，整套裝置就可以制造成便于轉場的結構形式，例如撬裝式。這樣，對于煤層氣和低產(chǎn)氣井來說、更具適用性、利用率更高。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1——本發(fā)明天然氣液化裝置的流程系統(tǒng)示意2——本發(fā)明中丙烷(或乙烯)液體分離箱與丙烷(或乙烯)冷卻器組合為一個組件設備的結構示意圖(兩個組件基本相同，只是在乙烯液體分離箱與乙烯冷卻器組合成的組件中沒有由雙點劃線畫出的乙烯氣回氣管)圖3——本發(fā)明中甲烷液體分離箱、甲烷冷卻器、不凝性氣體分離箱、液化天然氣過冷器和液化天然氣過冷器組合為一個組件設備的結構示意圖具體實施方式
一種天然氣液化的方法，在該方法中采用了壓縮機和制冷劑。本發(fā)明方法中的壓縮機僅需要一臺，本發(fā)明的制冷劑是由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循環(huán)制冷劑。丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比為1.76∶1.27∶1.0。
其天然氣液化的過程包括a、將除去了雜質(zhì)的原料天然氣和循環(huán)制冷劑一起吸入該壓縮機中、以進行壓縮的步驟。在該步驟中，其壓縮機出口壓力為3.0Mpa～4.0Mpa，出口溫度為120℃～140℃。
b、對從該壓縮機輸出的高溫高壓混合氣體進行冷卻，然后將從原料天然氣中帶來的、經(jīng)冷卻而凝結為液體的重烴組份從該混合氣體中分離開、并排除該重烴組份的步驟。在該步驟中，混合氣體被冷卻后的溫度為79℃～81℃。
c、對去除了重烴組份的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)丙烷的氣液兩相流的步驟。在該步驟中，混合氣體被冷卻后的溫度為30℃～35℃。
d、把液態(tài)丙烷從它所在的氣液兩相流中分離出來，然后對該液態(tài)丙烷進行節(jié)流降壓、讓它按照保持混合比而所需返回丙烷氣的量蒸發(fā)，并借其蒸發(fā)吸熱過程來對余下的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流，接著把吸熱后的丙烷氣回送到壓縮機中去的步驟。在該步驟中，其液態(tài)丙烷節(jié)流降壓后的壓力為0.102Mpa～0.105Mpa，此時、節(jié)流后已蒸發(fā)和未蒸發(fā)丙烷的氣液兩相流的溫度為-42℃～-40℃。被冷卻后所得到的帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流的溫度為-38℃～-36℃。
e、把液態(tài)乙烯從它所在的氣液兩相流中分離出來，然后對該液態(tài)乙烯進行節(jié)流降壓、讓它按照保持混合比而需返回的乙烯氣量蒸發(fā)，并借其蒸發(fā)吸熱過程來對余下的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流，接著把吸熱后的乙烯氣回送到壓縮機中去的步驟。在該步驟中，其液態(tài)乙烯節(jié)流降壓后的壓力為0.102Mpa～0.105Mpa，節(jié)流后已蒸發(fā)和未蒸發(fā)乙烯的氣液兩相流的溫度為-103℃～-102℃，冷卻后所得到的帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流的溫度為-98℃～-97℃。
f、對帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流進行節(jié)流降壓，將其壓力降到1.25Mpa～1.6Mpa而讓甲烷液體部分蒸發(fā)，使溫度降到-119℃；接著把液態(tài)甲烷分離出來，節(jié)流降壓后作為冷卻介質(zhì)，讓其在后續(xù)過程中進一步冷卻天然氣、使之液化，接著更進一步使液化天然氣過冷的步驟。在該步驟中，液態(tài)甲烷是通過節(jié)流降壓后來作為冷卻介質(zhì)的，其降壓后的壓力為0.102Mpa～0.105Mpa，溫度為-163℃～-162℃。
g、最后，是把過冷卻的液態(tài)天然氣注入液體天然氣儲存罐中的步驟。
在本
具體實施例方式
中，為了不受從原料天然氣中帶來的不凝性氣體影響，以確保壓縮、液化天然氣的過程能夠持續(xù)地進行下去，在步驟f中對天然氣進行過冷卻之前，還增加一個從已經(jīng)冷卻為液體的天然氣中分離、并排除不凝性氣體的步驟。在該步驟中，分離、并排除不凝性氣體的壓力為1.5Mpa～1.6Mpa，溫度為-120℃～-119℃；在排除不凝性氣體后，液態(tài)天然氣再進一步節(jié)流降壓，壓力從1.5Mpa～1.6Mpa降至0.5Mpa；再經(jīng)過過冷卻后溫度降至-158℃。
本領域的技術人員仔細了解了本發(fā)明的天然氣液化方法及其整個過程的步驟后，一定能夠根據(jù)前面披露的內(nèi)容，設計出實現(xiàn)本發(fā)明的各種裝置來。下面，結合上述天然氣液化的方法，進一步披露本發(fā)明所采用的裝置(參考圖1)。
本發(fā)明所采用的天然氣液化裝置中，壓縮機1僅有一臺(顯然，為了保證有足夠的出口壓力，所選壓縮機應當是雙級壓縮機)，通過這一臺壓縮機1來壓縮的是除去了雜質(zhì)的原料天然氣和由丙烷、乙烯、甲烷混合而成的循環(huán)制冷劑。其中，丙烷、乙烯和甲烷的混合制冷劑重量混合比為1.76∶1.27∶1.0。
在該壓縮機1之后依次連接的設備包括冷卻從壓縮機1輸出的高溫高壓混合氣體的第一個后冷卻器2；把從原料天然氣中帶來的、經(jīng)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3(排除的重烴組份，它可再次汽化，用作燃料；或以液態(tài)狀況出售)；對除去了重烴組份的混合氣體進行冷卻，以得到帶有液態(tài)丙烷的氣液兩相流的第二個后冷卻器4(第一和第二冷卻器購買市售的水冷式冷卻器即可，通常，由壓縮機廠配套提供)；把液態(tài)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5；分離出的液態(tài)丙烷從該丙烷液體分離箱5的底部輸出，余下的混合氣體從該丙烷液體分離箱5的頂部輸出(參考圖2)；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(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻、以得到帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流，同時讓液態(tài)丙烷通過與丙烷液體分離箱5底部相通的一個節(jié)流閥6節(jié)流降壓后、在其殼體中部通過若干個噴嘴(本具體實施方式
為十二個)進入其殼體空間內(nèi)按照保持混合比而需返回丙烷氣的量蒸發(fā)，并在把蒸發(fā)得到的丙烷氣回送到壓縮機1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7(參考圖2)；把液態(tài)乙烯從它所在的氣液兩相流中分離出來的一個重力式的乙烯液體分離箱8；分離出液態(tài)乙烯從該乙烯液體分離箱8的底部輸出，余下的混合氣體從該乙烯液體分離箱8的頂部輸出(參考圖2)；一個讓分離了乙烯的余下混合氣體在其殼體上部進入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻、以得到帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流，同時讓液態(tài)乙烯通過與乙烯液體分離箱8底部相通的一個節(jié)流閥9節(jié)流降壓后、在其殼體中部通過若干個噴嘴(本具體實施方式
為十二個)進入其殼體空間內(nèi)按照保持混合比而需返回乙烯氣的量蒸發(fā)，并在把蒸發(fā)得到的乙烯氣經(jīng)過丙烷冷卻器7而回送到壓縮機1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乙烯冷卻器10(參考圖2)；把分離了乙烯、且?guī)в幸簯B(tài)甲烷的氣液兩相流輸入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻和液化的一個回氣冷卻器11；通過一個節(jié)流閥12與該回氣冷卻器11連接的、把液態(tài)甲烷從它所在的氣液兩相流中分離出來的一個重力式的甲烷液體分離箱13；分離出液態(tài)甲烷從該甲烷液體分離箱13的底部輸出，余下的天然氣從該甲烷液體分離箱13的頂部輸出(參考圖3)；一個把分離了液態(tài)甲烷的余下天然氣在其殼體上部進入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻，同時讓分離出的液態(tài)甲烷通過與甲烷液體分離箱13底部相通的一個節(jié)流閥14節(jié)流降壓后、在其殼體下部進入其殼體空間內(nèi)按照保持混合比所需甲烷氣量蒸發(fā)，并把蒸發(fā)得到的甲烷氣作為制冷劑來冷卻和液化該盤形換熱管中的天然氣的甲烷冷卻器15(參考圖1、圖3)——從前述液化方式的第f步中可以看出，在該甲烷冷卻器15中，天然氣應該已經(jīng)液化，因此，為了確保有足夠的甲烷制冷劑進入該甲烷冷卻器15中，可以通過調(diào)節(jié)設置在下述分支管中的調(diào)節(jié)閥141開度、或者通過在節(jié)流閥14后的進入該甲烷冷卻器15的管道上和下述分支管管道上分別設置其孔徑大小不同的節(jié)流孔板來實現(xiàn)；一個其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管的上端與甲烷冷卻器15殼體空間內(nèi)的盤形換熱管下端聯(lián)通，其盤形換熱管下端通過一個控制閥201與一個液體天然氣儲存罐20聯(lián)通的液化天然氣過冷器19。在該液體天然氣儲存罐20與液化天然氣過冷器19殼體之間接有一個平穩(wěn)壓力的回氣閥191，以便在液體天然氣儲存罐20受熱升壓或加注液體天然氣時，向液化天然氣過冷器19排放超壓的氣態(tài)天然氣。
在與甲烷液體分離箱13底部聯(lián)通的節(jié)流閥14和甲烷冷卻器15殼體之間，連接有一條分支管。該分支管的另一端與液化天然氣過冷器19的殼體聯(lián)通，以讓通過該節(jié)流閥14節(jié)流降壓后的甲烷，同時對該液化天然氣過冷器19內(nèi)盤形換熱管中的天然氣作進一步過冷卻(目的是減少液化天然氣在儲存和運輸過程中的蒸發(fā)損失)。在該液化天然氣過冷器19的殼體頂部和甲烷冷卻器15的殼體中部之間、在該甲烷冷卻器15的殼體頂部與回氣冷卻器11的殼體底部之間、在該回氣冷卻器11的殼體頂部與乙烯冷卻器10的殼體中部之間，各連接有一條回氣管。
如在前述液化方法中所說，為了不受從原料天然氣中帶來的不凝性氣體影響，以確保壓縮、液化天然氣的過程能夠持續(xù)地進行下去。本具體實施方式
中，在甲烷冷卻器15和液化天然氣過冷器19的兩組盤形換熱管之間串聯(lián)進了一個不凝性氣體分離箱17(參考圖3)。該不凝性氣體分離箱17由位于其上部的不凝性氣體分離室和位于其下部的閃蒸室構成。該不凝性氣體分離室與甲烷冷卻器15的盤形換熱管聯(lián)通，其頂部有一個不凝性氣體排放管21；該閃蒸室的底部與液化天然氣過冷器19的盤形換熱管聯(lián)通，其上部通過一個節(jié)流閥16與甲烷冷卻器15的殼體聯(lián)通。不凝性氣體分離室和閃蒸室之間通過一個節(jié)流閥18聯(lián)通。
在本具體實施方式
中，丙烷液體分離箱5與丙烷冷卻器7，乙烯液體分離箱8與乙烯冷卻器10，均以各自的分離箱在上、各自的冷卻器在下的形式組合為各一個組件設備；其中的盤形換熱管由耐低溫的不銹鋼管或銅管制成(參考圖2)。
在本具體實施方式
中，按照從上到下的順序，所述甲烷液體分離箱13、甲烷冷卻器15、不凝性氣體分離箱17和液化天然氣過冷器19組合為一個組件設備；其中的盤形換熱管也由耐低溫的不銹鋼管或銅管制成(參考圖3)。
本發(fā)明裝置中的其他部分、如殼體、接管、法蘭等均采用耐低溫的不銹鋼制造。進一步講，為了本發(fā)明的裝置能夠非?？煽康剡\行，在丙烷液體分離箱5、乙烯液體分離箱8和甲烷液體分離箱13的箱體內(nèi)，均設置了一個煙囪狀的余下混合氣體或余下天然氣的排出管。該排出管的外側空間是分離室，連接在該丙烷液體分離箱5、乙烯液體分離箱8和甲烷液體分離箱13底部的各節(jié)流閥(6、9、14)是連接在該分離室底部的。在該排出管內(nèi)的底部有一個與它們各自聯(lián)通的盤形換熱管上端相通的余下混合氣體或余下天然氣的匯集區(qū)B。在丙烷冷卻器7、乙烯冷卻器10和液化天然氣過冷器19的底部，各有其上部與盤形換熱管的下端相通、其最底部有一個接有出液管的匯集區(qū)A(參考圖2、圖3)。
如前所述，回送到壓縮機中去的混合制冷劑中各組份的比例，應當監(jiān)測與調(diào)整、且完全可以用公知公用方法來監(jiān)測與調(diào)整。在本具體實施方式
中，則采用了一種適合本發(fā)明的小型天然氣液化裝置的監(jiān)測與調(diào)整結構(參考圖2)。其結構特征是，在丙烷冷卻器7和乙烯冷卻器10，各連接有一個其內(nèi)充裝有著色冷凍機油的液位計23。各個液位計23的下端與對應的各個冷卻器的底部液體之間通過一段呈倒置U字型的液封管聯(lián)通，各個液位計23的上端與對應冷卻器的氣空間聯(lián)通。在該液封管靠近液位計23一側有一段中擴大了直徑的著色冷凍機油存儲管，該液封管的最高處一般應高于對應的各個冷卻器底部內(nèi)的液態(tài)丙烷、液態(tài)乙烯的液面。在丙烷冷卻器7和乙烯冷卻器10底部內(nèi)的液態(tài)丙烷、液態(tài)乙烯液面之下各有一個排液管24，在該液面之上各有一個補氣管22，在丙烷冷卻器7和乙烯冷卻器10底部的被冷卻介質(zhì)出口各有一個測溫點25。顯然，所述“丙烷冷卻器7和乙烯冷卻器10底部的被冷卻介質(zhì)出口”，對前者而言是指帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流，對后者而言是指帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流。
下面以丙烷液體分離箱5與丙烷冷卻器7為例，結合在該組件設備中的整個工作過程，來說明監(jiān)測原理及其調(diào)整過程在丙烷液體分離箱5中分離出的丙烷液體，經(jīng)節(jié)流閥6節(jié)流降壓后，進入丙烷冷卻器7的殼體空間(最好是，通過圍繞丙烷冷卻器7布置的若干個噴咀噴入，以強化傳熱)，受盤形換熱管中自上而下流動的天然氣、甲烷和乙烯氣體的加熱而部分蒸發(fā)，未蒸發(fā)的丙烷液體則下降到殼體空間的底部，形成液面，繼續(xù)被盤形換熱管中的天然氣、甲烷和乙烯介質(zhì)加熱，并連續(xù)不斷地沸騰蒸發(fā)。蒸發(fā)出來的丙烷氣體、匯合來自乙烯冷卻器10的甲烷和乙烯氣體，一起被加熱后從上部流出、并返回壓縮機1。盤管中被冷卻的天然氣、甲烷和乙烯氣體，在下降過程中，其中的乙烯開始凝結成液體，最終成為乙烯液體、天然氣和甲烷蒸汽的混合物、從丙烷冷卻器7底部排出，進入乙烯液體分離箱8。
分析丙烷冷卻器7中盤管內(nèi)外的傳熱過程，其上部是天然氣、乙烯和甲烷氣體對于丙烷氣體和回流氣的傳熱過程，稱為氣相與氣相的傳熱過程。在中部、當盤管內(nèi)乙烯開始冷凝時起，盤管外部主要仍然是丙烷氣和回流氣(噴淋的作用只起到強化傳熱的效果)，因此，中部是冷凝和氣相的傳熱過程；在下部、當盤管進入丙烷液面以下時，就成為冷凝和沸騰蒸發(fā)的傳熱過程。通過對不同傳熱過程的計算表明，中部冷凝與氣相的傳熱系數(shù)的大小、屬百位數(shù)等級；而下部冷凝與沸騰蒸發(fā)的傳熱系數(shù)、其大小屬千位數(shù)等級，兩者相差一個數(shù)量級。因此，如果改變丙烷冷卻器7殼體中丙烷的液位，就能顯著地改變丙烷的蒸發(fā)量。換句話說，控制了液位也就能控制丙烷的蒸發(fā)量，也即返回壓縮機1的丙烷回流量。
控制殼體中丙烷液位的方法十分簡易，只需改變節(jié)流閥6的開度就能達到。當節(jié)流閥6開大時，液位就會上升；反之當節(jié)流閥6關小時液位下降。這個操作過程，所需的節(jié)流閥6和液位計23都安置在實際裝置中的保溫箱(亦稱冷箱)箱體的面板上。必須指出的是、液位計23連接管中的丙烷液體在長期停留后，都會蒸發(fā)成氣體，不能反映出實際的液位。因此，液位計23中必須充裝其他不會蒸發(fā)的液體，本具體實施方式
是著色的冷凍機油，丙烷的液位是通過倒置的U字型液封管中的丙烷氣壓力變化傳遞的。
在調(diào)節(jié)節(jié)流閥6的開度時，必須注意以下兩點(1)節(jié)流閥6的開度不能過大，否則丙烷液體分離箱5中的丙烷液位將低于丙烷引出管的管口，使甲烷、天然氣和乙烯氣體大量進入丙烷冷卻器7殼體，并回流至壓縮機1入口，造成上述氣體的無效循環(huán)，大大降低天然氣液化產(chǎn)量。為此，丙烷液體分離箱5也安裝了液位計，以防止丙烷液位過低(乙烯液體分離箱8亦然)。
(2)開大節(jié)流閥6雖然能提高盤管中天然氣、乙烯和甲烷的冷卻效果，有利于天然氣的液化。但節(jié)流閥6開度過大，必然增大丙烷的蒸發(fā)量，擠占其他制冷劑的分額，造成比例失調(diào)。因此、節(jié)流閥6的開度應保持合適的位置，其標誌就是使丙烷冷卻器7的乙烯液體和天然氣(即所述帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流)的出口溫度保持在-38℃～-36℃以內(nèi)，不得低于-38℃[圖2中，測量出口溫度的測溫點25在該丙烷冷卻器7殼體(下封頭)的底部]。
在上述溫度范圍內(nèi)、冷卻器殼體內(nèi)的丙烷液位即為控制液位。但這個液位會在運行過程中不斷升高，這是因為原料天然氣中含有丙烷組分、在液化循環(huán)過程中不斷液化、并在這里不斷積聚的原因。為此，應調(diào)節(jié)排液管24上的節(jié)流閥開度進行連續(xù)排放，以保持丙烷液位的基本恒定。一般來說，進行修正操作的頻度是很小的。必要時、排放過程可通過液位調(diào)節(jié)閥來實施。
利用同樣的方法，即可調(diào)節(jié)乙烯冷卻器中乙烯液體的蒸發(fā)量。需注意的是，由于原料天然氣中乙烯的含量極低，在天然氣液化過程中、會有少量乙烯溶解入液化天然氣中而不斷被帶走，故在一般情況下，這里以從補氣管22向內(nèi)補氣操作為主。
對于甲烷冷卻器15殼體中甲烷液位的控制，其方法與兩個冷卻器的相同。其區(qū)別只是因為原料天然氣中的主要成分是甲烷，補液和排液的操作已不再重要，故可不設液位計，只需調(diào)節(jié)甲烷液體分離箱13后、甲烷液體引出管上的節(jié)流閥開度，控制甲烷冷卻器15底部甲烷液體的出口溫度、使其保持在-120℃～-119℃之間就可以了。
由于整個液化流程中三個冷卻器(即丙烷冷卻器7、乙烯冷卻器10和甲烷冷卻器15)之間的殼體液位是相互關聯(lián)的，調(diào)節(jié)任何一個冷卻器的液位都會引起其他冷卻器的中液位的變化，因此，各個節(jié)流閥開度的調(diào)整需要反復的進行2～3次才能完成。
下面，對不凝性氣體的分離與排放操作作進一步的說明。
所謂不凝性氣體是指原料天然氣中含有的N2、O2及微量的He、Ar等氣體，它們的液化溫度都比天然氣本身的液化溫度低很多。因此、在天然氣液化過程中，他們都以氣體的形式存在于循環(huán)系統(tǒng)中，如果不將其排出系統(tǒng)，則這類氣體不斷地在系統(tǒng)中積累，擠占壓縮機1的容量份額，使液化裝置的出力下降。更有甚者，不凝性氣體的存在，大大惡化液化裝置中各個換熱器的傳熱過程，因而進一步降低了液化裝置的出力。這種情況已在不少國產(chǎn)的液化裝置中出現(xiàn)過。幾個液化裝置達不到出力，這可能是一個主要原因之一。
在本液化裝置中，位于1.25Mpa～1.3Mpa的甲烷冷卻器15底部、天然氣(其中主要成分是甲烷)已大部分得到液化，液體的溫度約在-120℃～-119℃之間，液面上的甲烷蒸汽分壓力應該也是1.25Mpa～1.3Mpa之間。但在這里不斷有不凝性氣體積累，假定這些氣體的分壓力為P，這個分壓力P值，隨著這些氣體的不斷積累而升高、使總壓力超過1.25Mpa～1.3Mpa，而且也在不斷上升。如果假定原料天然氣中這些不凝性氣體(主要是N2)的含量在5％左右，為了排除這部分氣體，同時必然要一起排走有用的天然氣。根據(jù)計算，如果要控制天然氣有用成分的排放量在總液化天然氣量的1％以內(nèi)，應控制排氣室內(nèi)的壓力在1.5Mpa～1.6Mpa之間；這可以調(diào)節(jié)甲烷液體分離箱前的節(jié)流閥12和不凝性氣體排放管上的節(jié)流閥211來達到。此時、排氣量約為原料氣總進氣量的6％左右，其中1％為有效成分。
實現(xiàn)以上措施應注意的事項是不管排氣室壓力已超過1.25Mpa～1.3Mpa、并達到1.5Mpa～1.6Mpa，但排氣室底部液體的溫度仍應保持在-120℃～-119℃以內(nèi)，不能因為壓力的升高而升高。為了達到這個目的、可以調(diào)節(jié)甲烷液體分離箱13底部節(jié)流閥14來達到。
在本發(fā)明裝置中各箱體(罐體)中的壓力通過設置在各對應測壓點26處的壓力計來測量(參考圖3，其余測壓點省略未畫)，各箱體(罐體)中的溫度通過設置在各對應測溫點(25、27)處的溫度計測量(參考圖2、3，其余測溫點省略未畫)。
權利要求
1.一種天然氣液化的方法，在該方法中采用了壓縮機和制冷劑，其特征在于，所述壓縮機僅需用了一臺，所述制冷劑是由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循環(huán)制冷劑；丙烷、乙烯和甲烷的重量混合比為1.76∶1.27∶1.0；所述天然氣液化的過程包括a、將除去了雜質(zhì)的原料天然氣和循環(huán)制冷劑一起吸入該壓縮機中、以進行壓縮的步驟；b、對從該壓縮機輸出的高溫高壓混合氣體進行冷卻，然后將從原料天然氣中帶來的、經(jīng)冷卻而凝結為液體的重烴組份從該混合氣體中分離開、并排除該重烴組份的步驟；c、對去除了重烴組份的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)丙烷的氣液兩相流的步驟；d、把液態(tài)丙烷從它所在的氣液兩相流中分離出來，然后對該液態(tài)丙烷進行節(jié)流降壓、讓它按照保持混合比而所需返回丙烷氣的量蒸發(fā)，并借其蒸發(fā)吸熱過程來對余下的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流，接著把吸熱后的丙烷氣回送到壓縮機中去的步驟；e、把液態(tài)乙烯從它所在的氣液兩相流中分離出來，然后對該液態(tài)乙烯進行節(jié)流降壓、讓它按照保持混合比而需返回的乙烯氣量蒸發(fā)，并借其蒸發(fā)吸熱過程來對余下的混合氣體進一步冷卻，以得到帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流，接著把吸熱后的乙烯氣回送到壓縮機中去的步驟；f、對帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流進行節(jié)流降壓，而讓甲烷液體部分蒸發(fā)；接著把液態(tài)甲烷分離出來，節(jié)流降壓后作為冷卻介質(zhì)，讓其在后續(xù)過程中進一步冷卻天然氣、使之液化，接著更進一步使液化天然氣過冷的步驟；g、最后，是把過冷卻的液態(tài)天然氣注入液體天然氣儲存罐中的步驟。
2.根據(jù)權利要求1所述天然氣液化的方法，其特征在于，在步驟f中對天然氣進行過冷卻之前，還有一個從已經(jīng)冷卻為液體的天然氣中分離、并排除不凝性氣體的步驟。
3.根據(jù)權利要求1或2所述天然氣液化的方法，其特征在于，在步驟a中，其壓縮機出口壓力為3.0Mpa～4.0Mpa，出口溫度為120℃～140℃；在步驟b中，混合氣體被冷卻后的溫度為79℃～81℃；在步驟c中，混合氣體被冷卻后的溫度為30℃～35℃；在步驟d中，其液態(tài)丙烷節(jié)流降壓后的壓力為0.102Mpa～0.105Mpa，已蒸發(fā)和未蒸發(fā)丙烷的氣液兩相流的溫度為-42℃～-40℃；被冷卻后所得到的帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流的溫度為-38℃～-36℃；在步驟e中，其液態(tài)乙烯節(jié)流降壓后的壓力為0.102Mpa～0.105Mpa，已蒸發(fā)和未蒸發(fā)乙烯的氣液兩相流的溫度為-103℃～-102℃，冷卻后所得到的帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流的溫度為-98℃～-97℃；在步驟f中，對帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流進行節(jié)流降壓后的壓力值為1.25Mpa～1.6Mpa，部分甲烷液體蒸發(fā)后溫度為-119℃；分離出來后液態(tài)甲烷是通過節(jié)流降壓后來作為冷卻介質(zhì)的，其降壓后的壓力為0.102Mpa～0.105Mpa，其溫度為-163℃～-162℃。
4.根據(jù)權利要求2所述天然氣液化的方法，其特征在于，分離、并排除不凝性氣體的壓力為1.5Mpa～1.6Mpa，溫度為-120℃～-119℃；在排除不凝性氣體后，液態(tài)天然氣再進一步節(jié)流降壓，壓力降至0.5Mpa；然后，再進一步過冷到-158℃。
5.一種天然氣液化的裝置，該裝置中有壓縮機，其特征在于，所述壓縮機(1)僅有一臺，通過這一臺壓縮機(1)來壓縮的是除去了雜質(zhì)的原料天然氣和由丙烷、乙烯、甲烷混合而成的循環(huán)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，在該壓縮機(1)之后依次連接的設備包括冷卻從壓縮機(1)輸出的高溫高壓混合氣體的第一個后冷卻器(2)；把從原料天然氣中帶來的、經(jīng)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(3)；對除去了重烴組份的混合氣體進行冷卻，以得到帶有液態(tài)丙烷的氣液兩相流的第二個后冷卻器(4)；把液態(tài)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(5)；分離出的液態(tài)丙烷從該丙烷液體分離箱(5)的底部輸出，余下的混合氣體從該丙烷液體分離箱(5)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(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻、以得到帶有液態(tài)乙烯的氣液兩相流，同時讓液態(tài)丙烷通過與丙烷液體分離箱(5)底部相通的一個節(jié)流閥(6)節(jié)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(nèi)按照保持混合比而需返回丙烷氣的量蒸發(fā)，并在把蒸發(fā)得到的丙烷氣回送到壓縮機(1)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(7)；把液態(tài)乙烯從它所在的氣液兩相流中分離出來的一個重力式的乙烯液體分離箱(8)；分離出液態(tài)乙烯從該乙烯液體分離箱(8)的底部輸出，余下的混合氣體從該乙烯液體分離箱(8)的頂部輸出；一個讓分離了乙烯的余下混合氣體在其殼體上部進入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻、以得到帶有液態(tài)甲烷的氣液兩相流，同時讓液態(tài)乙烯通過與乙烯液體分離箱(8)底部相通的一個節(jié)流閥(9)節(jié)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(nèi)按照保持混合比而需返回乙烯氣的量蒸發(fā)，并在把蒸發(fā)得到的乙烯氣經(jīng)過丙烷冷卻器(7)而回送到壓縮機(1)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乙烯冷卻器(10)；把分離了乙烯、且?guī)в幸簯B(tài)甲烷的氣液兩相流輸入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻和液化的一個回氣冷卻器(11)；通過一個節(jié)流閥(12)與該回氣冷卻器(11)連接的、把液態(tài)甲烷從它所在的氣液兩相流中分離出來的一個重力式的甲烷液體分離箱(13)；分離出液態(tài)甲烷從該甲烷液體分離箱(13)的底部輸出，余下的天然氣從該甲烷液體分離箱(13)的頂部輸出；一個把分離了液態(tài)甲烷的余下天然氣在其殼體上部進入其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管中進一步冷卻，同時讓分離出的液態(tài)甲烷通過與甲烷液體分離箱(13)底部相通的一個節(jié)流閥(14)節(jié)流降壓后、在其殼體下部進入其殼體空間內(nèi)按照保持混合比所需甲烷氣量蒸發(fā)，并把蒸發(fā)得到的甲烷氣作為制冷劑來冷卻和液化該盤形換熱管中的天然氣的甲烷冷卻器(15)；一個其殼體空間內(nèi)設置的盤形換熱管的上端與甲烷冷卻器(15)殼體空間內(nèi)的盤形換熱管下端聯(lián)通，其盤形換熱管下端通過一個控制閥(201)與一個液體天然氣儲存罐(20)聯(lián)通的液化天然氣過冷器(19)；在該液體天然氣儲存罐(20)與液化天然氣過冷器(19)殼體之間接有一個平穩(wěn)壓力的回氣閥(191)；在與甲烷液體分離箱(13)底部聯(lián)通的節(jié)流閥(14)和甲烷冷卻器(15)殼體之間，連接有一條分支管；該分支管的另一端與液化天然氣過冷器(19)的殼體聯(lián)通，以讓通過該節(jié)流閥(14)節(jié)流降壓后的甲烷，同時對該液化天然氣過冷器(19)內(nèi)盤形換熱管中的天然氣作進一步過冷卻；在該液化天然氣過冷器(19)的殼體頂部和甲烷冷卻器(15)的殼體中部之間、在該甲烷冷卻器(15)的殼體頂部與回氣冷卻器(11)的殼體底部之間、在該回氣冷卻器(11)的殼體頂部與乙烯冷卻器(10)的殼體中部之間，各連接有一條回氣管。
6.根據(jù)權利要求5所述天然氣液化的裝置，其特征在于，在所述甲烷冷卻器(15)和液化天然氣過冷器(19)的兩組盤形換熱管之間串聯(lián)進了一個不凝性氣體分離箱(17)；該不凝性氣體分離箱(17)由位于其上部的不凝性氣體分離室和位于其下部的閃蒸室構成；該不凝性氣體分離室與甲烷冷卻器(15)的盤形換熱管聯(lián)通，其頂部有一個不凝性氣體排放管(21)；該閃蒸室的底部與液化天然氣過冷器(19)的盤形換熱管聯(lián)通，其上部通過一個節(jié)流閥(16)與甲烷冷卻器(15)的殼體聯(lián)通；不凝性氣體分離室和閃蒸室之間通過一個節(jié)流閥(18)聯(lián)通。
7.根據(jù)權利要求5或6所述天然氣液化的裝置，其特征在于，在所述丙烷冷卻器(7)和乙烯冷卻器(10)，各連接有一個其內(nèi)充裝有著色冷凍機油的液位計(23)；各個液位計(23)的下端與對應的各個冷卻器的底部液體之間通過一段呈倒置U字型的液封管聯(lián)通，各個液位計(23)的上端與對應冷卻器的氣空間聯(lián)通；在該液封管靠近液位計(23)一側有一段中擴大了直徑的著色冷凍機油存儲管；在丙烷冷卻器(7)和乙烯冷卻器(10)底部內(nèi)的液態(tài)丙烷、液態(tài)乙烯液面之下各有一個排液管24，在該液面之上各有一個補氣管22，在丙烷冷卻器(7)和乙烯冷卻器(10)底部的被冷卻介質(zhì)出口各有一個測溫點(25)。
8.根據(jù)權利要求5或6所述天然氣液化的裝置，其特征在于，所述丙烷液體分離箱(5)與丙烷冷卻器(7)、乙烯液體分離箱(8)與乙烯冷卻器(10)，均以各自的分離箱在上、各自的冷卻器在下的形式組合為各一個組件設備；其中的盤形換熱管均由耐低溫的不銹鋼管或銅管制成。
9.根據(jù)權利要求6所述天然氣液化裝置，其特征在于，按照從上到下的順序，所述甲烷液體分離箱(13)、甲烷冷卻器(15)、不凝性氣體分離箱(17)和液化天然氣過冷器(19)組合為一個組件設備；其中的盤形換熱管均由耐低溫的不銹鋼管或銅管制成。
10.根據(jù)權利要求7所述天然氣液化的裝置，其特征在于，所述丙烷液體分離箱(5)與丙烷冷卻器(7)、乙烯液體分離箱(8)與乙烯冷卻器(10)，均以各自的分離箱在上、各自的冷卻器在下的形式組合為各一個組件設備；按照從上到下的順序，所述甲烷液體分離箱(13)、甲烷冷卻器(15)、不凝性氣體分離箱(17)和液化天然氣過冷器(19)組合為一個組件設備；其中的盤形換熱管均由耐低溫的不銹鋼管或銅管制成。
全文摘要
一種天然氣液化的方法及其裝置。本發(fā)明是僅用一臺壓縮機來壓縮由丙烷、乙烯和甲烷混合而成的循環(huán)制冷劑以及原料天然氣，進而液化天然氣的。整套裝置有依次連接的一臺壓縮機、冷卻器、各組份的分離箱、各組份的冷卻器、不凝氣體分離箱和液體天然氣儲存罐等。本發(fā)明在解決了分級蒸發(fā)、回吸循環(huán)制冷劑中相應組份，僅讓兩股氣流進行熱交換的實際應用問題后，又提出了用液位監(jiān)測的方式來控制各組份回吸量的方法及其裝置結構。進一步簡化了裝置結構及其操作工藝。本發(fā)明的裝置成本與運行成本低，適合于日產(chǎn)量小于50000Nm
文檔編號C10L3/00GK101033428SQ20071007844
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權日2007年4月28日
發(fā)明者盛昌源 申請人:重慶川友科技發(fā)展有限公司