[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及节能与环保技术领域，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。

背景技术

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。故本发明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。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明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，本发明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。

作为本发明的进一步改进，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；