一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置及使用方法，制冷剂净化预处理单元、制冷剂压缩单元、多股流换热器、制冷剂膨胀单元依次通过进出口首尾相连组成制冷剂回路，可燃气体净化预处理单元、多股流换热器、可燃气体储罐依次通过进出口首尾相连组成可燃气液化回路，制冷剂压缩单元由多台制冷剂压缩机连接组成，每台制冷剂压缩机上带有油冷却循环回路；制冷剂膨胀单元由多台膨胀机连接组成，每台膨胀机上带有油润滑循环回路。本发明专利技术可实现可燃气的液化，将大量存在于我国边远地区的常规或非常规天然气田中的可燃气资源液化，减少运输成本；同时对一次能源的充分利用，减少了目前因直接燃烧或排放而造成的大气环境污染。

A flammable gas liquefying device for volumetric compression expansion refrigeration and method of use

The invention discloses a volume type combustible gas compression expansion refrigeration liquefying device and method of use, refrigerant purification pretreatment unit, refrigerant compression unit, multi stream heat exchangers, refrigerant expansion units sequentially through import and export composition of end to end the refrigerant circuit, combustible gas purification pretreatment unit, multi stream heat exchanger combustible gas tanks followed by the import and export of liquefied gas can be composed of end to end loop refrigerant compression unit is connected by a plurality of refrigerant compressor, a refrigerant compressor with oil cooling circuit; refrigerant expansion unit consisting of a plurality of expander connected components, each expander with oil lubrication loop. The invention can realize the liquefied gas, conventional or unconventional natural gas will exist in the remote areas of our country in the liquefied gas resources, reduce transportation costs; at the same time make full use of primary energy, reduce air pollution due to emissions caused by direct combustion or.

【技术实现步骤摘要】
一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置及使用方法
本专利技术涉及节能与环保
，尤其涉及一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置及使用方法，其利用制冷剂压缩、预冷膨胀过程，为可燃气体液化提供冷量，达到回收有用资源和节能减排的目的。
技术介绍
我国的能源消费结构中煤炭占70.4％，而石油和天然气分别只占19.7％和3.3％，这与煤炭占28.6％、石油占35.6％、天然气占23.8％的世界能源消费结构相比存在很大的差距。我国以煤炭为主的能源消费结构(技术装备、能源政策等都是以煤炭为主)导致环境的严重污染,部分地区酸雨严重,雾霾天气时有发生(特别是北方供暖季节)，这些已经威胁到人类的健康，也极大地威胁到经济和社会的可持续发展。近年来国家下大力气以降低碳排放、实现低碳发展为目标调整能源结构，正在逐步实现由以煤为主的单一结构向以煤为主、多能互补结构的转变。我国能源中长期发展规划明确指出：“十二五”期间能源供给选择：“一降(煤炭)、一稳(石油)、多升(天然气、水电、核电、风电等)”。天然气是当今世界能源消耗中的重要组成部分，它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。天然气作为一种清洁优质能源，既可以补充我国的能源短缺问题，又有突出的环境效益。我国是一个多煤少气的国家，2014年天然气生产总量为17280万吨标准煤，消费总量为24282万吨标准煤，依靠大中型常规天然气资源的开发利用已不能满足我国经济和社会长期稳定发展的需要。我国煤层气储量与常规天然气资源相当，在30～35×1012m3左右，开采和充分利用煤层气资源，一方面可为缓解我国部分地区的“用气荒”现象，另一方面也可以有效减少煤矿瓦斯爆炸事故。此外，我国常规天然气约超过50％分布在西部地区。在非常规天然气资源中，分布在西部地区的煤层气资源量约占总资源量的30％，因此，开展天然气开发利用技术的研究和推动后续产业的发展，对于加快西部地区的发展也具有重要意义。常规天然气中小型天然气田分布较分散；非常规天然气田的单井产量低，稳产期短，气源分散，以上原因导致常规的集中式的天然气液化装置建厂方案和管道集输方案的经济效益差。小型可移动式天然气液化装置由于具有组装简便、部署机动的特点，可以实现小型天然气气源和非常规天然气的液化，天然气液化后其体积是原来的1/625，利用天然气罐车运输可以大大降低天然气的运输成本，所以开发小型可移动式天然气液化装置对我国天然气的开采具有战略价值和重要意义。我国对小型可移动式天然气液化技术的研究起步晚，国外的天然气液化技术对外进行技术封锁，因此很有必要深入开展天然气液化技术的研究，为我国边远常规小型天然气田和非常规天然气的液化提供技术支持。基本天然气液化流程有级联式、混合制冷剂式、带膨胀机的天然气液化流程。级联式天然气液化流程比较复杂，设备多，很难实现小型撬装化的要求，且因维修不便，目前已很少采用这种液化流程。混合制冷剂天然气液化流程中混合制冷剂的配比与原料气的压力和成分相关，制配工作比较繁琐，且混合制冷剂的泄露会对系统产生较大影响，使液化效率降低；环境温度也会对混合制冷剂组成也有较大影响。带膨胀机的天然气液化流程中制冷剂一般多含有N2，需要通过其他途径制取。故本专利技术提出采用其他制冷剂(比如空气)的膨胀式可燃气体液化装置及流程。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置及使用方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置，包括：制冷剂净化预处理单元，制冷剂压缩单元，多股流换热器，制冷剂膨胀单元，可燃气体净化预处理单元和可燃气体储罐；所述制冷剂净化预处理单元、制冷剂压缩单元、多股流换热器、制冷剂膨胀单元依次通过进出口首尾相连，所述制冷剂膨胀单元的出口与所述多股流换热器相连，组成制冷剂回路；所述可燃气体净化预处理单元、多股流换热器、可燃气体储罐依次通过进出口首尾相连，组成可燃气液化回路；所述制冷剂压缩单元由多台制冷剂压缩机依次连接组成，每台所述制冷剂压缩机上带有由第一油气分离器、第一油气冷却器组成的油冷却循环回路；所述制冷剂膨胀单元由多台膨胀机依次连接组成，每台所述膨胀机上带有由第二油气分离器、油加热器组成的油润滑循环回路。作为本专利技术的进一步改进，还包括：可燃气体压缩单元；所述可燃气体压缩单元连接在所述可燃气体净化预处理单元与多股流换热器之间；所述可燃气体压缩单元由一台可燃气体压缩机或多台可燃气体压缩机依次连接组成，每台所述可燃气体压缩机带有由第三油气分离器、第二油气冷却器组成的油冷却循环回路。作为本专利技术的进一步改进，所述制冷剂压缩机和可燃气体压缩机的驱动动力为燃气发电机或电动机。作为本专利技术的进一步改进，还包括：节流装置；所述节流装置连接在所述多股流换热器与可燃气体储罐之间。作为本专利技术的进一步改进，所述制冷剂压缩机和可燃气体压缩机为容积式螺杆压缩机，容积式螺杆压缩机的压比为3～20。作为本专利技术的进一步改进，所述膨胀机为容积式螺杆膨胀机。作为本专利技术的进一步改进，所述制冷剂净化预处理单元采用吸附剂实现制冷剂中除去水分、CO2的净化功能，所述吸附剂包括分子筛、硅胶、活性氧化铝中的一种。作为本专利技术的进一步改进，所述可燃气体净化预处理单元采用吸附剂实现可燃气体的脱水、脱硫和脱酸净化功能，所述吸附剂包括分子筛、硅胶、活性氧化铝中的一种。作为本专利技术的进一步改进，所述多股流换热器为绕管式换热器、管壳式换热器或板翅式换热器。本专利技术还提供一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置的使用方法，包括：待液化的可燃气体经过可燃气体净化预处理单元的脱水、脱硫、脱酸处理后流入可燃气体压缩单元，之后流入多股流换热器吸收冷量液化，再经过节流装置降压，最后液化的可燃气体流入可燃气体储罐；制冷工质制冷剂先流入制冷剂净化预处理单元除去水、CO2杂质，其次流入制冷剂压缩单元进行压缩，再次流入多股流换热器进行预冷，然后流入制冷剂膨胀单元进行膨胀降温降压，最后流入多股流换热器为液化可燃气体提供冷量。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置及使用方法，该装置可以实现可燃气的液化，将大量存在于我国边远地区的常规小型天然气田和非常规天然气田(煤层气、油田伴生气、页岩气、致密气、垃圾填埋气)中的可燃气资源液化，减少运输成本；同时对一次能源的充分利用，减少了目前因直接燃烧或排放而造成的大气环境污染。附图说明图1为本专利技术两级压缩两级膨胀可燃气体两级压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图2为本专利技术两级压缩两级膨胀可燃气体一级压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图3为本专利技术两级压缩三级膨胀可燃气体一级压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图4为本专利技术两级压缩三级膨胀可燃气体两级压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图5为本专利技术三级压缩三级膨胀可燃气体两级压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图6为本专利技术三级压缩两级膨胀可燃气体两级压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图7为本专利技术三级压缩两级膨胀可燃气体一级压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图8为本专利技术三级压缩三级膨胀可燃气体一级压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图9为本专利技术两级压缩两级膨胀可燃气体无压缩的膨胀式液化装置及流程示意图；图10为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置，其特征在于，包括：制冷剂净化预处理单元，制冷剂压缩单元，多股流换热器，制冷剂膨胀单元，可燃气体净化预处理单元和可燃气体储罐；所述制冷剂净化预处理单元、制冷剂压缩单元、多股流换热器、制冷剂膨胀单元依次通过进出口首尾相连，所述制冷剂膨胀单元的出口与所述多股流换热器相连，组成制冷剂回路；所述可燃气体净化预处理单元、多股流换热器、可燃气体储罐依次通过进出口首尾相连，组成可燃气液化回路；所述制冷剂压缩单元由多台制冷剂压缩机依次连接组成，每台所述制冷剂压缩机上带有由第一油气分离器、第一油气冷却器组成的油冷却循环回路；所述制冷剂膨胀单元由多台膨胀机依次连接组成，每台所述膨胀机上带有由第二油气分离器、油加热器组成的油润滑循环回路。

【技术特征摘要】
1.一种容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置，其特征在于，包括：制冷剂净化预处理单元，制冷剂压缩单元，多股流换热器，制冷剂膨胀单元，可燃气体净化预处理单元和可燃气体储罐；所述制冷剂净化预处理单元、制冷剂压缩单元、多股流换热器、制冷剂膨胀单元依次通过进出口首尾相连，所述制冷剂膨胀单元的出口与所述多股流换热器相连，组成制冷剂回路；所述可燃气体净化预处理单元、多股流换热器、可燃气体储罐依次通过进出口首尾相连，组成可燃气液化回路；所述制冷剂压缩单元由多台制冷剂压缩机依次连接组成，每台所述制冷剂压缩机上带有由第一油气分离器、第一油气冷却器组成的油冷却循环回路；所述制冷剂膨胀单元由多台膨胀机依次连接组成，每台所述膨胀机上带有由第二油气分离器、油加热器组成的油润滑循环回路。2.如权利要求1所述的容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置，其特征在于，还包括：可燃气体压缩单元；所述可燃气体压缩单元连接在所述可燃气体净化预处理单元与多股流换热器之间；所述可燃气体压缩单元由一台可燃气体压缩机或多台可燃气体压缩机依次连接组成，每台所述可燃气体压缩机带有由第三油气分离器、第二油气冷却器组成的油冷却循环回路。3.如权利要求2所述的容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置，其特征在于，所述制冷剂压缩机和可燃气体压缩机的驱动动力为燃气发电机或电动机。4.如权利要求1所述的容积式压缩膨胀制冷的可燃气体液化装置，其特征在于，还包括：节流装置；所述节流装置连接在所述多股流换热器与可燃气体储罐之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹿院卫，李勇，郭亚伟，吴玉庭，马重芳，王景甫，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11