專利名稱：一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
天然氣的液化屬于低溫過程，在低溫狀態(tài)下天然氣中的雜質(zhì)容易對(duì)液化設(shè)備造成 腐蝕并堵塞管路，因此在液化之前，必須對(duì)天然氣進(jìn)行預(yù)處理，脫去其中的水蒸汽、二氧化 碳和硫化氫等組分。一般來說，處理后的天然氣中，水蒸汽的濃度要小于0. lppm，二氧化碳 的濃度要小于50ppm，硫化氫的含量要小于3. 5mg/m3。水和二氧化碳的脫除是天然氣前處 理中最為重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)脫除技術(shù)一般采用物理或者化學(xué)的吸附方式，并且以多套裝置 交替循環(huán)的方式工作，采取加熱方式實(shí)現(xiàn)吸附劑再生。一般吸附劑壽命在數(shù)年范圍，多數(shù)進(jìn) 口。因此，前處理裝置的投資成本和運(yùn)行成本都非常高?，F(xiàn)有的天然氣液化工廠當(dāng)中前處 理系統(tǒng)的成本已經(jīng)占據(jù)整個(gè)成本的相當(dāng)大的比例。另外一個(gè)方面，上述雜質(zhì)的脫除，也可以以低溫冷卻的方式實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)稱為低溫冷 洗。因此，本發(fā)明提供的一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，利用部分冷量實(shí)現(xiàn)原料氣的顯熱冷卻并可 同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷洗，降低了氣體的前處理要求，只需要對(duì)原料氣體進(jìn)行最基本的過濾等處理，無 需吸收塔和再生塔等復(fù)雜設(shè)備，降低了氣體液化的投資成本，且整個(gè)裝置簡(jiǎn)單緊湊，可以進(jìn) 行整體撬裝，便于系統(tǒng)的運(yùn)輸；且不需要額外的再生氣源和再生能源，降低了使用成本，應(yīng) 用更加方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氣體液化循環(huán)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，其包括壓縮機(jī)單元(CU)、冷卻器(AC)、主換熱 器(HXl)、潛熱換熱器(HX2)、第一顯熱換熱器(CSl)、LNG (液化天然氣)儲(chǔ)罐(FL)、主節(jié)流 制冷元件(VI)、輔助節(jié)流制冷元件(V2)、第一制冷控制閥門(V3)、第一原料控制閥門(V5) 和第一再生控制閥門(V6)及管路；所述壓縮機(jī)單元(CU)出口連接冷卻器(AC)入口，冷卻器(AC)出口連接主換熱 器(HXl)高壓入口，主換熱器(HXl)高壓出口通過一個(gè)三通管件分別連接主節(jié)流制冷元 件(Vl)入口和輔助節(jié)流制冷元件(V2)入口 ；主節(jié)流制冷元件(Vl)出口連接潛熱換熱器 (HX2)制冷劑入口，潛熱換熱器(HX2)制冷劑出口連接主換熱器(HXl)低壓入口，主換熱器 (HXl)低壓出口連接壓縮機(jī)單元(CU)入口形成主制冷回路(CL)；所述輔助節(jié)流制冷元件(V2)出口連接第一制冷控制閥門(V3)入口，第一制冷控 制閥門(V3)出口連接第一顯熱換熱器(CSl)制冷劑入口，第一顯熱換熱器(CSl)制冷劑出 口連接壓縮機(jī)單元(⑶)入口形成第一制冷回路(SLl)；經(jīng)過簡(jiǎn)單過濾預(yù)處理的原料氣通過管路連接第一顯熱換熱器(CSl)原料氣入口， 第一顯熱換熱器(CSl)原料氣出口通過一個(gè)三通管件分別連接第一原料控制閥門(V5)入口和第一再生控制閥門(V6)入口 ；第一原料控制閥門(V5)出口連接潛熱換熱器(HX2)原 料氣入口，潛熱換熱器(HX2)原料氣出口連接LNG儲(chǔ)罐(FL)入口以構(gòu)成第一原料氣管路 (GLl)，所述第一再生控制閥門(V6)出口為氣體燃料出口。其工作模式是混合制冷劑由壓縮機(jī)⑶壓縮后進(jìn)入冷卻器AC，然后進(jìn)入主換熱器 HX1，之后被冷卻為高壓低溫制冷劑，按照比例主要制冷劑經(jīng)主節(jié)流制冷元件Vl進(jìn)入潛熱 換熱器HX2提供冷量后進(jìn)入主換熱器HXl逐步提供冷量，然后自身復(fù)溫，后進(jìn)入壓縮機(jī)；另 一路制冷劑進(jìn)入輔助節(jié)流元件V2節(jié)流后進(jìn)入第一顯熱換熱器，冷卻原料氣并且將原料氣 內(nèi)雜質(zhì)如二氧化碳等凝固吸附在顯熱換熱器內(nèi)。而對(duì)于原料氣來講，首先經(jīng)過第一顯熱換 熱器CSl冷卻并且進(jìn)一步提純后進(jìn)入潛熱換熱器液化，然后進(jìn)入儲(chǔ)罐FL。在系統(tǒng)工作一段 時(shí)間以后，第一顯熱換熱器CSl中會(huì)附著二氧化碳等雜質(zhì)，此時(shí)關(guān)閉第一制冷控制閥門V3 和第一原料控制閥門V5，打開第一再生閥門V6，第一顯熱換熱器CSl在原料氣地吹掃下復(fù) 溫再生。吹掃后的原料氣可以作為氣體燃料。本發(fā)明提供的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，還可包括第一氣體回路(HLl)；所述第一氣體回路(HLl)由LNG儲(chǔ)罐(FL)、第一回流控制閥門(V9)、第一顯熱換 熱器(CSl)及管路組成；所述LNG儲(chǔ)罐(FL)中的低溫氣體由管路連接第一回流控制閥門 (V9)入口，第一回流控制閥門(V9)出口連接第一顯熱換熱器(CSl)氣體回流入口，第一顯 熱換熱器(CSl)氣體回流出口為回流氣體燃料出口。制冷機(jī)工作時(shí)，LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫原料氣蒸汽進(jìn)入第一顯熱換熱器CSl，并為第 一顯熱換熱器CSl提供冷量；從第一顯熱換熱器CSl的氣體回流出口出來的原料氣可以作 為氣體燃料。本發(fā)明提供的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，還可進(jìn)一步包括第二制冷回路(SL2)和第二原 料氣管路(GL2)；所述第二制冷回路(SL2)由壓縮機(jī)單元(CU)、冷卻器(AC)、主換熱器(HXl)、輔助 節(jié)流制冷元件(V2)、第二制冷控制閥門(V4)、第二顯熱換熱器(CS2)及管路組成；所述輔助 節(jié)流制冷元件(V2)出口連接第二制冷控制閥門(V4)入口，第二制冷控制閥門(V4)出口連 接第二顯熱換熱器(CS2)制冷劑入口，第二顯熱換熱器(CS2)制冷劑出口連接壓縮機(jī)單元 (CU)入口形成第二制冷回路(SL2)；所述的第二原料氣管路(GL2)由第二顯熱換熱器(CS2)、第二原料控制閥門(V7)、 第二再生控制閥門(V8)、潛熱換熱器(HX2)、LNG儲(chǔ)罐(FL)及管路組成；其連接方式為經(jīng) 過簡(jiǎn)單過濾預(yù)處理的原料氣通過管路連接第二顯熱換熱器(CS2)原料氣入口，第二顯熱換 熱器(CS2)原料氣出口通過一個(gè)三通管件分別連接第二原料控制閥門(V7)入口和第二再 生控制閥門(V8)入口 ；第二原料控制閥門(V7)出口連接潛熱換熱器(HX2)原料氣入口，潛 熱換熱器(HX2)原料氣出口連接LNG儲(chǔ)罐(FL)入口以形成第二原料氣管路(GL2)；所述第 二再生控制閥門(V8)出口為氣體燃料出口。制冷機(jī)在工作時(shí)，打開第一制冷控制閥門V3和第一原料控制閥門V5，關(guān)閉第二制 冷控制閥門V4，關(guān)閉第二原料控制閥門V7，關(guān)閉第一再生閥門V6，經(jīng)過簡(jiǎn)單預(yù)處理的原料 氣經(jīng)過第一原料氣管路GLl進(jìn)行液化；在系統(tǒng)工作一段時(shí)間以后，第一顯熱換熱器CSl中 會(huì)附著二氧化碳等雜質(zhì)，此時(shí)關(guān)閉第一制冷控制閥門V3和第一原料控制閥門V5，并打開第 二制冷控制閥門V4、第二原料控制閥門V7和第一再生閥門V6，使原料氣在第二原料氣管路GL2中液化，第一顯熱換熱器CSl在原料氣地吹掃下復(fù)溫再生；一段時(shí)間后，第二顯熱換熱 器CS2中會(huì)存積一定量的雜質(zhì)，此時(shí)第一顯熱換熱器CSl已再生，關(guān)閉第二制冷回路SL2，原 料氣液化在第一原料氣管路GLl中進(jìn)行，第二顯熱換熱器CS2在原料氣地吹掃下復(fù)溫再生； 原料氣液化可在第一原料氣管路GLl和第二原料氣管路GL2中交替進(jìn)行。本發(fā)明提供的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，還可再包括第一氣體回路(HLl)和第二氣體回 路(HL2)；所述第一氣體回路(HLl)由LNG儲(chǔ)罐(FL)、第一回流控制閥門(V9)、第一顯熱換 熱器(CSl)及管路組成；其連接方式為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐(FL)中的低溫氣體由管路連接第一回流 控制閥門(V9)入口，第一回流控制閥門(V9)出口連接第一顯熱換熱器(CSl)氣體回流入 口，第一顯熱換熱器(CSl)氣體回流出口為回流氣體燃料出口 ；所述第二氣體回路(HL2)由LNG儲(chǔ)罐(FL)、第二回流控制閥門(VlO)、第二顯熱換 熱器(CS2)及管路組成；其連接方式為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐(FL)中低溫氣體由管路連接第二回流控 制閥門(VlO)入口，第二回流控制閥門(VlO)出口連接第二顯熱換熱器(CS2)氣體回流入 口，第二顯熱換熱器(CS2)氣體回流出口為回流氣體燃料出口。其運(yùn)行工況為運(yùn)行工況1)第一顯熱換熱器CSl液化，第二顯熱換熱器CS2再生工況當(dāng)?shù)诙@熱換熱器CS2工作一段時(shí)間以后，第二顯熱換熱器CS2會(huì)存積一定量的 雜質(zhì)，此時(shí)第一顯熱換熱器CSl已再生；關(guān)閉第二制冷控制閥門V4、第二原料控制閥門V7、 第一再生閥門V6和第二回流控制閥門V10，打開第一制冷控制閥門V3、第一原料控制閥門 V5、第二再生閥門V8和第一回流控制閥門V9，經(jīng)過簡(jiǎn)單預(yù)處理的原料氣經(jīng)過第一原料氣管 路GLl進(jìn)行液化，第二顯熱換熱器CS2在原料氣地吹掃下復(fù)溫再生，LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫 原料氣蒸汽進(jìn)入第一顯熱換熱器CSl，并為第一顯熱換熱器CSl提供冷量；運(yùn)行工況2)第二顯熱換熱器CS2液化，第一顯熱換熱器CSl再生工況在第一顯熱換熱器CSl工作一段時(shí)間以后，第一顯熱換熱器CSl中會(huì)附著雜質(zhì)，此 時(shí)第二顯熱換熱器CS2已再生；關(guān)閉第一制冷控制閥門V3、第二再生閥門V8、第一回流控制 閥門V9和第一原料控制閥門V5，并打開第二制冷控制閥門V4、第二回流控制閥門V10、第 二原料控制閥門V7和第一再生控制閥門V6，使原料氣在第二原料氣管路GL2中液化，第一 顯熱換熱器CSl在原料氣地吹掃下復(fù)溫再生；LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫原料氣蒸汽進(jìn)入第二顯 熱換熱器CS2，并為第二顯熱換熱器CS2提供冷量；上述運(yùn)行工況1)和運(yùn)行工況2)交替進(jìn) 行。其運(yùn)行工況還可為運(yùn)行工況3)第一顯熱換熱器CSl液化，第二顯熱換熱器CS2再生工況當(dāng)?shù)诙@熱換熱器CS2工作一段時(shí)間以后，第二顯熱換熱器CS2會(huì)存積一定量的 雜質(zhì)，此時(shí)第一顯熱換熱器CSl已再生，且在第一氣體回路HLl中低溫原料氣蒸汽的冷卻下 預(yù)冷到所需溫度；關(guān)閉第二制冷控制閥門V4、第二原料控制閥門V7、第一再生閥門V6和第 二回流控制閥門V10，打開第一制冷控制閥門V3、第一原料控制閥門V5和第二再生閥門V8， 經(jīng)過簡(jiǎn)單預(yù)處理的原料氣經(jīng)過第一原料氣管路GLl進(jìn)行液化，第二顯熱換熱器CS2在原料 氣地吹掃下復(fù)溫再生，LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫原料氣蒸汽進(jìn)入第一顯熱換熱器CSl，并為第一 顯熱換熱器CSl提供冷量；第二顯熱換熱器CS2再生后打開第二回流控制閥門VlO使第二顯熱換熱器CS2預(yù)冷；運(yùn)行工況4)第二顯熱換熱器CS2液化，第一顯熱換熱器CSl再生工況在第一顯熱換熱器CSl工作一段時(shí)間以后，第一顯熱換熱器CSl中會(huì)附著雜質(zhì)，此 時(shí)第二顯熱換熱器CS2已再生，且在第二氣體回路HL2中低溫原料氣蒸汽的冷卻下預(yù)冷到 所需溫度；關(guān)閉第一制冷控制閥門V3、第二再生閥門V8、第一回流控制閥門V9和第一原料 控制閥門V5，并打開第二制冷控制閥門V4、第二原料控制閥門V7和第一再生控制閥門V6， 使原料氣在第二原料氣管路GL2中液化，第一顯熱換熱器CSl在原料氣地吹掃下復(fù)溫再生； LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫原料氣蒸汽進(jìn)入第二顯熱換熱器CS2，并為第二顯熱換熱器CS2提供 冷量；第一顯熱換熱器CSl再生后打開第一回流控制閥門V9使第一顯熱換熱器CSl預(yù)冷； 上述運(yùn)行工況3)和運(yùn)行工況4)交替進(jìn)行。本發(fā)明提供的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，其制冷機(jī)可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不停機(jī)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有 復(fù)雜的吸收塔和再生塔等裝置，使整套系統(tǒng)更加緊湊，極大的降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)技術(shù)型；可以整體撬裝，便于系統(tǒng)的運(yùn)輸；原料氣可以作為再生氣，而不需要額外的 再生氣源，降低了成本，應(yīng)用更加方便。


附圖1為本發(fā)明(實(shí)施例1)氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明(實(shí)施例2)氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本發(fā)明(實(shí)施例3)氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為本發(fā)明(實(shí)施例4和5)氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例1 使用本發(fā)明提供的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)天然氣進(jìn)行液化。如圖1所示，本實(shí)施例1的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，包括壓縮機(jī)單元CU、冷卻器AC、主 換熱器HX1、潛熱換熱器HX2、第一顯熱換熱器CS1、LNG儲(chǔ)罐FL、主節(jié)流制冷元件VI、輔助節(jié) 流制冷元件V2、第一制冷控制閥門V3、第一原料控制閥門V5和第一再生控制閥門V6及管 路；其連接方式為壓縮機(jī)單元⑶出口連接冷卻器AC入口，冷卻器AC出口連接主換熱器 HXl高壓入口，主換熱器HXl高壓出口通過一個(gè)三通管件分別連接主節(jié)流制冷元件Vl入口 和輔助節(jié)流制冷元件V2入口 ；主節(jié)流制冷元件Vl出口連接潛熱換熱器HX2制冷劑入口，潛 熱換熱器HX2制冷劑出口連接主換熱器HXl低壓入口，主換熱器HXl低壓出口連接壓縮機(jī) 單元⑶入口 ；輔助節(jié)流制冷元件V2出口連接第一制冷控制閥門V3入口，第一制冷控制閥 門V3出口連接第一顯熱換熱器CSl的制冷劑入口，第一顯熱換熱器CSl的制冷劑出口連接 壓縮機(jī)單元CU入口 ；經(jīng)過簡(jiǎn)單過濾預(yù)處理的原料氣通過管路連接第一顯熱換熱器CSl原料 氣入口，第一顯熱換熱器CSl原料氣出口通過一個(gè)三通管件分別連接第一原料控制閥門V5 入口和第一再生控制閥門V6入口 ；第一原料控制閥門V5出口連接潛熱換熱器HX2原料氣 入口，潛熱換熱器HX2原料氣出口連接LNG儲(chǔ)罐FL入口 ；第一再生控制閥門V6出口為氣體 燃料出口 ；上述連接形成主制冷回路CL、第一制冷回路SLl和第一原料氣管路GLl。所述的 主制冷回路CL由壓縮機(jī)單元⑶、冷卻器AC、主換熱器HXl、潛熱換熱器HX2和主節(jié)流制冷元件Vl及管路組成；所述的第一制冷回路SLl由壓縮機(jī)單元⑶、冷卻器AC、主換熱器HX1、輔 助節(jié)流制冷元件V2、第一顯熱換熱器CSl及管路組成；所述的第一原料氣管路GLl由第一 顯熱換熱器CS1、潛熱換熱器HX2、LNG儲(chǔ)罐FL及管路組成。混合制冷劑由壓縮機(jī)⑶壓縮后進(jìn)入冷卻器AC，然后進(jìn)入主換熱器HXl，之后被冷 卻為高壓低溫制冷劑，按照比例主要制冷劑經(jīng)主節(jié)流閥Vl進(jìn)入潛熱換熱器HX2提供冷量后 進(jìn)入主換熱器HXl逐步提供冷量，然后自身復(fù)溫，后進(jìn)入壓縮機(jī)；另一路制冷劑進(jìn)入輔助節(jié) 流元件V2節(jié)流后進(jìn)入第一顯熱換熱器，冷卻原料氣并且將天然氣內(nèi)雜質(zhì)如二氧化碳等凝 固吸附在顯熱換熱器內(nèi)。而對(duì)于天然氣來講，首先經(jīng)過第一顯熱換熱器CSl冷卻并且進(jìn)一 步提純后進(jìn)入潛熱換熱器液化，然后進(jìn)入儲(chǔ)罐FL。實(shí)施例2 使用本發(fā)明提供的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)天然氣進(jìn)行液化。如圖2所示的一種的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，除實(shí)施例1中列出的回路和原件外，還包 括第一氣體回路HLl ；所述的第一氣體回路HLl由LNG儲(chǔ)罐FL、第一回流控制閥門V9、第一 顯熱換熱器CSl及管路組成；其連接方式為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐FL中低溫氣體由管路連接第一回流 控制閥門V9入口，第一回流控制閥門V9出口連接第一顯熱換熱器CSl氣體回流入口，第一 顯熱換熱器CSl氣體回流出口作為回流氣體燃料出口。制冷機(jī)工作時(shí)，天然氣首先經(jīng)過第 一顯熱換熱器CSl冷卻并且進(jìn)一步提純后進(jìn)入潛熱換熱器液化，然后進(jìn)入儲(chǔ)罐FL ；LNG儲(chǔ) 罐FL中的液化天然氣排出系統(tǒng)，低溫天然氣蒸汽返回進(jìn)入第一顯熱換熱器CS1，并為第一 顯熱換熱器CSl提供冷量；從第一顯熱換熱器CSl的氣體回流出口出來的天然氣可以作為 氣體燃料。實(shí)施例3 使用本發(fā)明提供的一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)煤層氣進(jìn)行液化。如圖3所示的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，除實(shí)施例1中列出的回路和原件外，還包括第二 制冷回路SL2和第二原料氣管路GL2。所述的第二制冷回路SL2由壓縮機(jī)單元CU、冷卻器 AC、主換熱器HX1、輔助節(jié)流制冷元件V2、第二制冷控制閥門V4、第二顯熱換熱器CS2及管路 組成；其連接方式為輔助節(jié)流制冷元件V2出口連接第二制冷控制閥門V4入口，第二制冷 控制閥門V4出口連接第二顯熱換熱器CS2制冷劑入口，第二顯熱換熱器CS2制冷劑出口連 接壓縮機(jī)單元⑶入口 ；所述的第二原料氣通過管路GL2由第二顯熱換熱器CS2、第二原料 控制閥門V7、第二再生控制閥門V8、潛熱換熱器HX2、LNG儲(chǔ)罐FL及管路組成；其連接方式 為經(jīng)過簡(jiǎn)單過濾預(yù)處理的原料氣通過管路連接第二顯熱換熱器CS2原料氣入口，第二顯 熱換熱器CS2原料氣出口通過一個(gè)三通管件分別連接第二原料控制閥門V7入口和第二再 生控制閥門V8入口 ；第二原料控制閥門V7出口連接潛熱換熱器HX2原料氣入口，潛熱換熱 器HX2原料氣出口連接LNG儲(chǔ)罐FL入口 ；第二再生控制閥門V8出口為氣體燃料出口。制冷機(jī)在工作時(shí)，打開第一制冷控制閥門V3和第一原料控制閥門V5，關(guān)閉第二制 冷控制閥門V4，關(guān)閉第二原料控制閥門V7，關(guān)閉第一再生閥門V6，經(jīng)過簡(jiǎn)單預(yù)處理的煤層 氣經(jīng)過第一原料氣管路GLl進(jìn)行液化；在系統(tǒng)工作一段時(shí)間以后，第一顯熱換熱器CSl中 會(huì)附著二氧化碳等雜質(zhì)，此時(shí)關(guān)閉第一制冷控制閥門V3和第一原料控制閥門V5，并打開第 二制冷控制閥門V4、第二原料控制閥門V7和第一再生閥門V6，使煤層氣在第二原料氣管路 GL2中液化，第一顯熱換熱器CSl在煤層氣地吹掃下復(fù)溫再生；一段時(shí)間后，第二顯熱換熱 器CS2中會(huì)存積一定量的雜質(zhì)，此時(shí)第一顯熱換熱器CSl已再生，關(guān)閉第二制冷回路SL2，煤 層氣液化在第一原料氣管路GLl中進(jìn)行，第二顯熱換熱器CS2在煤層氣地吹掃下復(fù)溫再生；煤層氣液化在第一原料氣管路GLl和第二原料氣管路GL2交替進(jìn)行。實(shí)施例4 使用本發(fā)明提供的一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)煤層氣進(jìn)行液化。采用圖4所示的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，除實(shí)施例3中列出的回路和原件外，還包括第 一氣體回路HLl和第二氣體回路HL2。所述的第一氣體回路HLl由LNG儲(chǔ)罐FL、第一回流 控制閥門V9、第一顯熱換熱器CSl及管路組成；其連接方式為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐FL中低溫氣體由管 路連接第一回流控制閥門V9入口，第一回流控制閥門V9出口連接第一顯熱換熱器CSl氣 體回流入口，第一顯熱換熱器CSl氣體回流出口作為回流氣體出口 ；所述第二氣體回路HL2 由LNG儲(chǔ)罐FL、第二回流控制閥門V10、第二顯熱換熱器CS2及管路組成；其連接方式為 LNG儲(chǔ)罐FL中低溫氣體由管路連接第二回流控制閥門VlO入口，第二回流控制閥門VlO出 口連接第二顯熱換熱器CS2氣體回流入口，第二顯熱換熱器CS2氣體回流出口作為回流氣 體出口。其運(yùn)行工況為1)第一顯熱換熱器CSl液化，第二顯熱換熱器CS2再生工況當(dāng)?shù)诙@熱換熱器CS2工作一段時(shí)間以后，第二顯熱換熱器CS2會(huì)存積一定量的 雜質(zhì)，此時(shí)第一顯熱換熱器CSl已再生；關(guān)閉第二制冷控制閥門V4、第二原料控制閥門V7、 第一再生閥門V6和第二回流控制閥門V10，打開第一制冷控制閥門V3、第一原料控制閥門 V5、第二再生閥門V8和第一回流控制閥門V9，經(jīng)過簡(jiǎn)單預(yù)處理的煤層氣經(jīng)過第一原料氣管 路GLl進(jìn)行液化，第二顯熱換熱器CS2在煤層氣地吹掃下復(fù)溫再生，LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫 原料氣蒸汽進(jìn)入第一顯熱換熱器CSl，并為第一顯熱換熱器CSl提供冷量；2)第二顯熱換熱器CS2液化，第一顯熱換熱器CSl再生工況 在第一顯熱換熱器CSl工作一段時(shí)間以后，第一顯熱換熱器CSl中會(huì)附著雜質(zhì)，此 時(shí)第二顯熱換熱器CS2已再生；關(guān)閉第一制冷控制閥門V3、第二再生閥門V8、第一回流控制 閥門V9和第一原料控制閥門V5，并打開第二制冷控制閥門V4、第二回流控制閥門V10、第二 原料控制閥門V7和第一再生控制閥門V6，使煤層氣在第二原料氣管路GL2中液化，第一顯 熱換熱器CSl在煤層氣地吹掃下復(fù)溫再生；LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫原料氣蒸汽進(jìn)入第二顯熱 換熱器CS2，并為第二顯熱換熱器CS2提供冷量；工況1)和工況2)交替進(jìn)行。實(shí)施例5 使用本發(fā)明提供的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)天然氣進(jìn)行液化。采用圖4所示的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，其管路和連接方式同實(shí)施例4。其運(yùn)行工況為1)第一顯熱換熱器CSl液化，第二顯熱換熱器CS2再生工況當(dāng)?shù)诙@熱換熱器CS2工作一段時(shí)間以后，第二顯熱換熱器CS2會(huì)存積一定量的 雜質(zhì)，此時(shí)第一顯熱換熱器CSl已再生，且在第一氣體回路HLl中低溫天然氣蒸汽的冷卻下 預(yù)冷到所需溫度；關(guān)閉第二制冷控制閥門V4、第二原料控制閥門V7、第一再生閥門V6和第 二回流控制閥門V10，打開第一制冷控制閥門V3、第一原料控制閥門V5和第二再生閥門V8， 經(jīng)過簡(jiǎn)單預(yù)處理的天然氣經(jīng)過第一原料氣管路GLl進(jìn)行液化，第二顯熱換熱器CS2在天然 氣地吹掃下復(fù)溫再生，LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫天然氣蒸汽進(jìn)入第一顯熱換熱器CSl，并為第一 顯熱換熱器CSl提供冷量；第二顯熱換熱器CS2再生后打開第二回流控制閥門VlO使第二 顯熱換熱器CS2預(yù)冷；2)第二顯熱換熱器CS2液化，第一顯熱換熱器CSl再生工況
在第一顯熱換熱器CSl工作一段時(shí)間以后，第一顯熱換熱器CSl中會(huì)附著雜質(zhì)，此 時(shí)第二顯熱換熱器CS2已再生，且在第二氣體回路HL2中低溫天然氣蒸汽的冷卻下預(yù)冷到 所需溫度；關(guān)閉第一制冷控制閥門V3、第二再生閥門V8、第一回流控制閥門V9和第一原料 控制閥門V5，并打開第二制冷控制閥門V4、第二原料控制閥門V7和第一再生控制閥門V6， 使原料氣在第二原料氣管路GL2中液化，第一顯熱換熱器CSl在天然氣地吹掃下復(fù)溫再生； LNG儲(chǔ)罐FL中的低溫天然氣蒸汽進(jìn)入第二顯熱換熱器CS2，并為第二顯熱換熱器CS2提供 冷量；第一顯熱換熱器CSl再生后打開第一回流控制閥門V9使第一顯熱換熱器CSl預(yù)冷； 工況1)和工況2)交替進(jìn)行。
權(quán)利要求
一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括壓縮機(jī)單元(CU)、冷卻器(AC)、主換熱器(HX1)、潛熱換熱器(HX2)、第一顯熱換熱器(CS1)、LNG儲(chǔ)罐(FL)、主節(jié)流制冷元件(V1)、輔助節(jié)流制冷元件(V2)、第一制冷控制閥門(V3)、第一原料控制閥門(V5)和第一再生控制閥門(V6)及管路；所述壓縮機(jī)單元(CU)出口連接冷卻器(AC)入口，冷卻器(AC)出口連接主換熱器(HX1)高壓入口，主換熱器(HX1)高壓出口通過一個(gè)三通管件分別連接主節(jié)流制冷元件(V1)入口和輔助節(jié)流制冷元件(V2)入口；主節(jié)流制冷元件(V1)出口連接潛熱換熱器(HX2)制冷劑入口，潛熱換熱器(HX2)制冷劑出口連接主換熱器(HX1)低壓入口，主換熱器(HX1)低壓出口連接壓縮機(jī)單元(CU)入口形成主制冷回路(CL)；所述輔助節(jié)流制冷元件(V2)出口連接第一制冷控制閥門(V3)入口，第一制冷控制閥門(V3)出口連接第一顯熱換熱器(CS1)制冷劑入口，第一顯熱換熱器(CS1)制冷劑出口連接壓縮機(jī)單元(CU)入口形成第一制冷回路(SL1)；經(jīng)過簡(jiǎn)單過濾預(yù)處理的原料氣通過管路連接第一顯熱換熱器(CS1)原料氣入口，第一顯熱換熱器(CS1)原料氣出口通過一個(gè)三通管件分別連接第一原料控制閥門(V5)入口和第一再生控制閥門(V6)入口；第一原料控制閥門(V5)出口連接潛熱換熱器(HX2)原料氣入口，潛熱換熱器(HX2)原料氣出口連接LNG儲(chǔ)罐(FL)入口以構(gòu)成第一原料氣管路(GL1)，所述第一再生控制閥門(V6)出口為氣體燃料出口。
2.按權(quán)利要求1所述的氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括第一氣體回路(HLl)；所述第一氣體回路(HLl)由LNG儲(chǔ)罐(FL)、第一回流控制閥門(V9)、第一顯熱換熱器(CSl)及管路組成；所述LNG儲(chǔ)罐(FL)中的低溫氣體由管路連接第一回流控制閥門(V9)入 口，第一回流控制閥門(V9)出口連接第一顯熱換熱器(CSl)氣體回流入口，第一顯熱換熱 器(CSl)氣體回流出口為回流氣體燃料出口。
3.按權(quán)利要求1所述的一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括第二制冷回路 (SL2)和第二原料氣管路(GL2)；所述第二制冷回路(SL2)由壓縮機(jī)單元(CU)、冷卻器(AC)、主換熱器(HXl)、輔助節(jié)流 制冷元件(V2)、第二制冷控制閥門(V4)、第二顯熱換熱器(CS2)及管路組成；所述輔助節(jié)流 制冷元件(V2)出口連接第二制冷控制閥門(V4)入口，第二制冷控制閥門(V4)出口連接第 二顯熱換熱器(CS2)制冷劑入口，第二顯熱換熱器(CS2)制冷劑出口連接壓縮機(jī)單元(⑶) 入口形成第二制冷回路(SL2)；所述的第二原料氣管路(GL2)由第二顯熱換熱器(CS2)、第二原料控制閥門(V7)、第二 再生控制閥門(V8)、潛熱換熱器(HX2)、LNG儲(chǔ)罐(FL)及管路組成；其連接方式為經(jīng)過簡(jiǎn) 單過濾預(yù)處理的原料氣通過管路連接第二顯熱換熱器(CS2)原料氣入口，第二顯熱換熱器 (CS2)原料氣出口通過一個(gè)三通管件分別連接第二原料控制閥門(V7)入口和第二再生控 制閥門(V8)入口 ；第二原料控制閥門(V7)出口連接潛熱換熱器(HX2)原料氣入口，潛熱換 熱器(HX2)原料氣出口連接LNG儲(chǔ)罐(FL)入口以形成第二原料氣管路(GL2)；所述第二再 生控制閥門(V8)出口為氣體燃料出口。
4.按權(quán)利要求3所述的一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征還在于還包括第一氣體回路 (HLl)和第二氣體回路(HL2)；所述第一氣體回路(HLl)由LNG儲(chǔ)罐(FL)、第一回流控制閥門(V9)、第一顯熱換熱器(CSl)及管路組成；其連接方式為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐(FL)中的低溫氣體由管路連接第一回流控制 閥門(V9)入口，第一回流控制閥門(V9)出口連接第一顯熱換熱器(CSl)氣體回流入口，第 一顯熱換熱器(CSl)氣體回流出口為回流氣體燃料出口 ；所述第二氣體回路(HL2)由LNG儲(chǔ)罐(FL)、第二回流控制閥門(VlO)、第二顯熱換熱器 (CS2)及管路組成；其連接方式為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐(FL)中低溫氣體由管路連接第二回流控制閥 門(VlO)入口，第二回流控制閥門(VlO)出口連接第二顯熱換熱器(CS2)氣體回流入口，第 二顯熱換熱器(CS2)氣體回流出口為回流氣體燃料出口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)，其包括主制冷回路、第一制冷回路和原料氣管路；所述主制冷回路為由壓縮機(jī)單元、冷卻器、主換熱器、潛熱換熱器和主節(jié)流制冷元件及管路相連并形成的回路；所述第一制冷回路為由壓縮機(jī)單元、冷卻器、主換熱器、輔助節(jié)流制冷元件、第一顯熱換熱器及管路相連形成的回路；所述第一原料氣管路由第一顯熱換熱器、潛熱換熱器、LNG儲(chǔ)罐及管路相連并形成的回路；本氣體液化循環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有復(fù)雜的吸收塔和再生塔等裝置，使整套系統(tǒng)更加緊湊，極大的降低成本。
文檔編號(hào)F25J3/08GK101900474SQ20101021811
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者公茂瓊, 劉加永, 吳劍峰, 吳建光, 杜木新, 胡勤國(guó), 董學(xué)強(qiáng), 陳仕林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所;中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司