本实用新型属于天然气预处理及液化用的装置，具体涉及一种一体化移动式天然气液化装置。
背景技术：
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传统LNG液化工厂筹建手续复杂，投资成本高，建设周期长，占地面积大，工艺复杂，整体能耗高，适用范围受限，不适用于偏远山区孤井、单井等地点的用气使用。基于非常规天然气开发难度大、气井所处地理位置复杂、铺设管道遥不可及，目前，现有技术中的设备大部分是按功能将装置分成不同的模块，主要以模块式移动液化装备为主，其中制冷工艺主要采用相对成熟的氮膨胀工艺；吸收塔和再生塔采用单个高塔，设备高度较高，运输存在局限。因此，为解决传统液化工厂占地面积大，减少建设周期长、耗资大、集成化低，不可移动等实际问题，申请人研发出一种采用低塔同时采用多塔串联来实现脱碳及胺液再生的目的对整个循环系统的能量给予平衡的一体化移动式天然气液化装备，既节省设备占地空间，又节约能耗。
技术实现要素：
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为了克服现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于非常规天然气预处理及液化一体化移动式装置，其结构简单、产品纯度高、工艺简单、操作方便、能耗低、系统稳定、体积小，便于运输，实现了高度集成化，一体整装，运输便捷的新突破。
为解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：
一体化移动式天然气液化装置，采用可移动一体化的方式组装而成，其包括脱重烃单元、脱碳单元、脱水单元、液化单元、胺液再生单元、冷却单元、公用工程。
脱重烃单元包括活性炭净化塔A和活性炭净化塔B，即原料气经活性炭净化塔A、活性炭净化塔B脱除重烃；
脱碳单元包括原料气液分离器、脱碳塔组、粉尘过滤器Ⅰ、分离罐，即原料气首先进入原料气液分离器中脱除游离水及部分固体杂质，脱除大部分水的气体先进入脱重烃单元脱除重烃，再进入脱碳塔组脱除CO2后，经粉尘过滤器Ⅰ脱除携带的活性炭固体杂质，然后进入分离罐分离其中夹带的液体，最后去脱水单元脱除水分；
所述脱碳塔组由若干个脱碳塔串联组成，即经脱重烃处理的气体进入脱碳塔是经过若干个塔的串联流动，即从每个塔的中下部位进入塔内，往上升的过程和塔顶下降的胺液逆流接触，其中的CO2被吸收；塔顶出来的气体再依次进入下一个塔继续吸收其中未脱除的CO2。
脱水单元包括分子筛塔Ⅰ、再生气冷却器、燃料气缓冲罐、粉尘过滤器Ⅱ，即从脱碳单元分离罐出来的原料气由分子筛塔Ⅰ的顶部进入塔内，穿过分子筛，其中的水分被分子筛吸收，洁净的原料气从分子筛塔Ⅰ底部流出去往液化单元；当分子筛吸附杂质达到饱和时，进入再生状态，即电加热器的高温气经程控阀由塔底进入分子筛塔Ⅰ，将塔中分子筛上的杂质从塔顶带走，再经再生气冷却器降温至常温后，去往燃料气缓冲罐；分子筛塔Ⅰ底部的原料气经过粉尘过滤器Ⅱ去除粉尘，成为洁净气；
液化单元包括冷箱、R22预冷压缩机、气冷换热器、R22储罐、混合制冷剂压缩机、一级除油器、R22预冷换热器、二级除油器、三级除油器、分子筛塔Ⅱ、LNG储罐，即从脱水单元的分子筛过来的洁净原料气于冷箱中进行冷却的过程是将低温冷剂氟利昂和混合制冷剂冷凝成液体LNG，具体是从脱水单元的分子筛过来的洁净原料气于冷箱中进行冷却，从R22预冷压缩机过来的氟利昂经过R22预冷换热器冷凝成液相，进入R22储罐后，经过节流阀进行节流降温作为R22预冷换热器的冷源；从混合制冷剂压缩机过来的混合制冷剂经过一级除油器分离出混合制冷剂和压缩机油，分别进入气冷换热器中进行冷却；压缩机油从气冷换热器出来返回到混合制冷剂压缩机中，混合制冷剂经过气冷换热器后，依次进入二级除油器、三级除油器、分子筛塔、粉尘过滤器后，进入冷箱中冷却后，进入原料气液分离器，气相和液相分两路作为冷源于冷箱中进一步冷却后，经节流阀进行节流降温后，进入冷箱后，返回到混合制冷剂压缩机中；
所述冷箱包括预冷换热器、主冷换热器一、主冷换热器二和过冷换热器四个换热器，四个换热器封于一个密封的箱体内，填充珠光砂进行保冷。其中，原料气依次经过预冷换热器、主冷换热器一后，进入重烃分离罐，将重烃分离出来，剩下的原料气进入主冷换热器二后，进入气液分离罐，其中气相作为闪蒸气依次经过主冷换热器二、主冷换热器一、预冷换热器回收冷量后，作为反流气去脱水单元；原料气分成两路，一小部分作为过冷气经过节流阀节流降温后，作为冷源进入过冷换热器中，剩余的原料气经过冷换热器和节流阀后，即得过冷的LNG产品，进入LNG储罐中。
胺液再生单元包括再生塔、胺液过滤器、贫液冷却器、贫液泵、胺液储罐、再沸器、CO2排放气冷凝器、排放气液分离器，即从脱碳塔底出来的胺液必须去再生，再生过程是对胺液进行加热，使其中的CO2被解吸出来的物理过程。从脱碳塔底出来的胺液经过再生塔解吸后，经胺液过滤器回收其热量，再经贫液冷却器冷却到常温，最后经贫液泵打回脱碳塔中吸收CO2；再生塔底部出来的胺液进入胺液储罐，胺液储罐的底部与再沸器相联通；从再生塔出来的CO2夹带大量的水蒸气，先经CO2排放气冷凝器将其中的水分冷凝成液态，然后进入排放气液分离器，分离出水分，CO2排出系统，水分再回到系统中；
所述再生塔由再生塔A、再生塔B、再生塔C串联构成，即从脱碳塔底出来的胺液经换热器处理后由再生塔A顶部进入塔内，胺液由塔底经连接泵打入再生塔B塔内，再次和蒸汽逆流接触继续解吸其中的CO2。
冷却单元包括R134a缓冲罐、R134a压缩机、冷凝换热器、储液罐，即冷却单元是采用R134a与风冷相结合的冷却过程，即从R134a缓冲罐过来的R134a进入R134a压缩机，经压缩后进入二次油分进行初步除油后，进入冷凝换热器进行冷凝，冷凝后的R134a进入储液罐经节流后作为冷剂进入排放气冷却器对介质进行冷却，返回来的气相R134a回到R134a缓冲罐；
公用工程包括导热油炉、再生气加热器、空压机，即由导热油炉对导热油进行加热，热的导热油作为热源进入再沸器、再生气加热器A、再生气加热器B对胺液和再生气进行加热；空压机对空气进行净化压缩后，作为气动调节阀的气源。
本实用新型的一体化移动式天然气液化装置采用混合制冷剂和R22作为冷剂为天然气液化提供制冷量，采用R134a与风冷相结合代替了传统的水冷系统，使无水缺水的地区能快捷方便的使用天然气成为可能，并且基本不用地面铺设管道就可以使天然气液化。
本实用新型的一体化移动式天然气液化装置将分机组模式改为一体机模式，使设备占地面积进一步缩小，同时更加灵活，方便移动及组装。在液化工艺上也有所改进，即由原来的水冷革新为R134a冷与风冷相结合的制冷方式，低温段直接采用风冷，高温段先利用风冷，再利用R134a冷却达到工艺要求的制冷量，操作维修简便，节省人力物力；采用新工艺节省能耗，自动化程度大幅度提高。
综上所述，该一体化移动式天然气液化装置的有益效果在于：(1)减少了投资成本，节约用水；(2)占地面积减小；(3)建设周期缩短，节省了三分之一的时间；(4)解决了无水源问题，可适用于各种非常规气体，复杂地形，使非常规气体的利用率大大提升。
附图说明：
图1是本实用新型一体化移动式天然气液化装置的平面布置图；
图中：1-活性炭净化塔A，2-活性炭净化塔B，3-原料气液分离器，4-脱碳塔组，5-粉尘过滤器，6-分子筛塔ⅠA，7-分子筛塔ⅠB，8-冷箱，9-R22预冷压缩机，10-气冷换热器，11-混合制冷剂压缩机，12-一级除油器，13-R22预冷换热器，14-二级除油器，15-三级除油器，16-分子筛塔Ⅱ，17-胺液过滤器，18-贫液冷却器，19-胺液储罐，20-CO2排放气冷凝器，21-排放气液分离器，22-再生塔A，23-再生塔B，24-再生塔C，25-R134a压缩机，26-再生气加热器。
具体实施方式：
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一体化移动式天然气液化装置，采用可移动一体化的方式由脱重烃单元、脱碳单元、脱水单元、液化单元、胺液再生单元、冷却单元和公用工程构成，其中：
脱重烃单元包括活性炭净化塔A1和活性炭净化塔B2，活性炭净化塔A1与活性炭净化塔B2相连；
脱碳单元包括原料气液分离器3、脱碳塔组4、粉尘过滤器5和分离罐，原料气液分离器3与脱碳塔组4相连，脱碳塔组4的塔底连接于粉尘过滤器5上，粉尘过滤器5与分离罐相连；脱碳塔组4由若干个脱碳塔串联组成；
脱水单元包括分子筛塔Ⅰ、再生气冷却器、燃料气缓冲罐，分子筛塔Ⅰ由分子筛塔ⅠA6和分子筛塔ⅠB7串联组成，分子筛塔ⅠA6和分子筛塔ⅠB7的塔顶依次连接再生气冷却器，再生气冷却器与燃料气缓冲罐相连；分子筛塔ⅠA6和分子筛塔ⅠB7的塔底连接于脱碳单元中的粉尘过滤器5上；
液化单元包括冷箱8、R22预冷压缩机9、气冷换热器10、R22储罐、混合制冷剂压缩机11、一级除油器12、R22预冷换热器13、二级除油器14、三级除油器15、分子筛塔Ⅱ16、LNG储罐，冷箱8与脱水单元中的分子筛塔Ⅰ相连，R22预冷压缩机9与R22预冷换热器13相连，R22预冷换热器13与R22储罐相连；混合制冷剂压缩机11依次连接于一级除油器12、气冷换热器10、二级除油器14、三级除油器15、分子筛塔Ⅱ16和脱碳单元中的粉尘过滤器5上；LNG储罐与冷箱8相连；冷箱8包括预冷换热器、主冷换热器一、主冷换热器二和过冷换热器，预冷换热器、主冷换热器一、主冷换热器二和过冷换热器设置于密封的箱体内，其间隙填充珠光砂进行保冷；预冷换热器和主冷换热器一一端分别连接于重烃分离罐上，主冷换热器二一端连接于气液分离罐上，主冷换热器二、主冷换热器一、预冷换热器的另一端连接于脱水单元中；过冷换热器连接于LNG储罐上；
胺液再生单元包括再生塔、胺液过滤器17、贫液冷却器18、贫液泵、胺液储罐19、再沸器、CO2排放气冷凝器20、排放气液分离器21，再生塔连接于脱碳单元中的脱碳塔塔底，胺液过滤器17与再生塔、贫液冷却器18连接，贫液冷却器18与贫液泵相连；胺液储罐19连接于再生塔的底部，胺液储罐19的底部与再沸器相联通；CO2排放气冷凝器20与再生塔、排放气液分离器21相连；再生塔由再生塔A22、再生塔B23、再生塔C24串联构成；
冷却单元包括R134a缓冲罐、R134a压缩机25、冷凝换热器、储液罐、排放气冷却器，R134a缓冲罐与R134a压缩机25相连，R134a压缩机25与冷凝换热器连接，冷凝换热器连接于储液罐上；储液罐与排放气冷却器相连；
公用工程包括导热油炉、再生气加热器26、空压机，导热油炉依次与胺液再生单元中的再沸器、再生气加热器26连接；空压机对空气进行净化压缩后，作为气动调节阀的气源。
该一体化移动式天然气液化装置用于非常规天然气预处理过程中，每个单元具体操作如下：
脱重烃单元是原料气经此模块去除含有的二氧化碳、水、重烃、汞等杂质，以达到去后续液化模块的指标。即原料气首先经水套炉加热，加热完之后进行节流降压，降到40bar，然后进入原料气液分离器3脱除游离水及一些固体杂质。脱除大部分水的气体进入活性炭净化塔A1和活性炭净化塔B2脱除重烃，再经粉尘过滤器5脱除携带的活性炭固体杂质。
脱碳单元是经脱重烃处理的气体去六塔串联的脱碳塔组4脱除二氧化碳。采用MDEA胺液去吸收CO2，原料气流量2100Nm3/h，胺液流量12m3/h，即原料气从每个塔的中下部位进入塔内，往上升的过程和塔顶下降的胺液逆流接触，其中的CO2被吸收；塔顶出来的气体再依次进入下一个塔继续吸收其中未脱除的CO2。整个过程气体经过六个塔是串联流动，但每个塔顶流进去的胺液是从总管上通过六根支管分别流进每个塔中，然后经每个塔底流出后，汇集到总管，去往再生单元脱除其中的二氧化碳后，再循环回来继续吸收。从最后一个脱碳塔顶部出来的原料气去分离罐，分离其中夹带的液体，然后去脱水单元脱除水分，脱除二氧化碳的过程也将原料气中的硫化氢等酸性气体一并脱除。
脱水单元是采用分子筛吸附原料气中的水分。主要设备由分子筛塔ⅠA6和分子筛塔ⅠB7构成。从脱碳单元分离罐过来的40bar，常温的原料气由分子筛塔Ⅰ的顶部进入塔内，穿过分子筛，其中的水分被分子筛吸收，洁净的原料气从分子筛塔底部流出去往液化单元。
当分子筛吸附杂质达到饱和后，就无法再继续吸附，必须进入再生环节将其中的杂质脱去，方可再次投入使用。再生采用后续液化工序返回回来的洁净原料气(需要被加热到260℃)去吹除里面的杂质。脱除杂质的分子筛由于被260℃高温气吹了一段时间，处于高温状态，不能直接拿去再次吸附水分，必须要降温到常温，降温采用的是后续液化模块返回的洁净原料气(常温)通入塔内将分子筛吹冷。因此，分子筛塔有三种工作状态，分别是：工作、再生、吹冷。
常温的原料气从分子筛塔ⅠA6底部进入塔内，从塔顶流出。此时分子筛塔ⅠA6处于工作状态；当分子筛塔ⅠA6吸附饱和后，随即进入再生状态；此时从电加热器过来的260℃、2bar的高温气经程控阀由塔底进入分子筛塔ⅠA6，将塔中分子筛上的水分等杂质从塔顶带走，这股气经再生气冷却器将到常温后，去往燃料气缓冲罐做锅炉、燃气发电机等设备的燃料。分子筛塔ⅠA再生结束后需要降到常温，由液化单元返回的2bar，常温洁净原料气由塔底进入塔内，对分子筛进行吹冷。从塔顶出来的热的洁净原料气再进入电加热器被加热到260℃后进入分子筛塔ⅠB7对分子筛塔ⅠB7进行再生，此时分子筛塔ⅠA6处于工作状态，通过程控阀控制塔状态的切换，使每两个塔为一组在工作——>再生——>吹冷——>工作间不断循环。从分子筛塔底部出来前往液化冷箱的洁净气，需要经过粉尘过滤器5去除可能夹带的分子筛粉尘，防止后面冷箱被堵。至此，原料气已完成净化过程，成为洁净气，达到入冷箱要求。
胺液再生单元从脱碳塔底出来的胺液(因富含CO2被称为富液)，必须去再生。再生过程是对胺液进行加热，使其中的CO2被解吸出来的物理过程。富液经CO2排放气冷凝器20和贫液冷却器18获得一部分来自热贫液的热量，后由再生塔A22顶部进入塔内，被塔底部上来的蒸汽加热，其中的CO2和部分水分从塔顶蒸出。胺液由塔底经连接泵再打入再生塔B23内，再次和蒸汽逆流接触继续解吸其中的CO2。依次经过三个塔三次解吸，其中的CO2被脱除到要求精度以下后，由于含CO2含量很低，被称为贫液。此时的贫液温度尚有约100℃，不适合直接做吸收剂，必须去CO2排放气冷凝器20回收其热量，离开CO2排放气冷凝器20，温度降到约60℃，再经贫液冷却器18冷却到常温，最后经贫液泵打回脱碳塔组4中吸收CO2。再生塔C24底部出来的贫液经再生塔胺液泵进入胺液储罐19，再生过程所需的所有热量皆由此蒸汽提供。8bar的蒸汽加热胺液产生大量蒸汽，由总管经三根支管分别从塔底侧部进入三个再生塔中，对塔内下降胺液进行加热，促使其中的胺液解吸出来。从三个再生塔出来的CO2夹带大量的水蒸气，先经贫液冷却器18将其中的水分冷凝成液态，后进入分离罐分离出水分，CO2排出系统，水分再回到系统中。
液化单元从分子筛过来的洁净原料气进入冷箱中，被冷箱中的低温冷剂(氟利昂和混合制冷剂)冷凝成液体LNG。从R22预冷压缩机9过来的氟利昂经过气冷换热器10之后，完全冷凝成液相进入R22储罐后，经过节流阀进行节流降温后，作为R22预冷换热器13的冷源，对混合制冷剂和原料气进行冷却。从混合制冷剂压缩机11过来的混合制冷剂经过一级除油器12，分离出混合制冷剂和压缩机油，分别进入相应的换热器中进行冷却，压缩机油从R22预冷换热器13出来之后，返回到R22预冷压缩机9中，而混合制冷剂经过气冷换热器10后，依次进入二级除油器14，三级除油器15，分子筛塔Ⅱ16，粉尘过滤器5后，进入预冷换热器进行预冷，主冷换热器进一步冷却之后，经节流阀进行节流降温，之后进入气液分离器，气相和液相分两路作为冷源进入主冷换热器二，主冷换热器一后，返回到混合制冷剂压缩机11中。
原料气则依次经过预冷换热器，主冷换热器一后，进入重烃分离罐，将重烃分离出来，剩下的原料气进入主冷换热器二后，进入气液分离罐，其中气相作为闪蒸气依次经过主冷换热器二，主冷换热器一，预冷换热器回收冷量之后，作为反流气去脱水单元。原料气分成两路，一小部分作为过冷气经过节流阀节流降温后，作为冷源进入过冷换热器中，而剩余的原料气经过过冷换热器，和节流阀后，得到过冷的LNG产品，进入LNG储罐中。
冷却单元采用R134a与风冷相结合的冷却工艺，即从R134a缓冲罐过来的R134a进入R134a压缩机25，经压缩之后，进入二次油分进行初步除油，后进入冷凝换热器进行冷凝。冷凝后的R134a进入储液罐，经节流后作为冷剂进入排放气冷却器对介质进行冷却，返回来的气相R134a回到R134缓冲罐。
公用工程导热油炉对导热油进行加热，热的导热油作为热源进入再沸器、再生气加热器26、再生气加热器26对胺液和再生气进行加热；空压机对空气进行净化压缩后，作为气动调节阀的气源。
该一体化移动式天然气液化装置设备组成多而复杂，仅仅主体设备就有87台之多，其中动设备包括R22压缩机、R134a压缩机、混合制冷剂压缩机、贫液泵、胺液连接泵、空压机、真空泵等等，而静设备包括各类精馏塔、储罐、反应器、再沸器等等。虽然设备多、复杂，但一体化移动液化装备在设备如此之多的情况下，高度集成化，一体整装，运输便捷，使天然气液化装置走上一个新高度。整套装备只有一个撬装机组，长30米、宽13米、高3.2米。占地面积更小，投资建设周期更短，无论是能耗还是水耗都是大大的降低了。该装备采用混合制冷剂和R22作为冷剂为天然气液化提供制冷量，采用R134a与风冷相结合代替了传统的水冷系统，使无水缺水的地区能快捷方便的使用天然气成为可能，并且基本不用地面铺设管道就可以使天然气液化。
本发明一体化移动式天然气液化装置的特性：
(1)灵活性：可随时移动，通过汽车运输搬迁至不同气源地方生产；
(2)稳定性：工艺成熟可靠，设备标准化生产；
(3)便捷性：装置都在工厂内完成生产调试，气源现场只需要简单连接即可投运；
(4)空间省：整体装置占地面积小，只需要180平方米；
(5)经济性：投资大大低于同产能的固定工厂，节约投资可达30％；
(6)工期短：装置3个月交付使用，相对于建设固定工厂，缩短约三分之二的周期。
其优势在于：
(1)装置高度智能化和集成化；
(2)创新的净化工艺，能耗更低，设备更小型化；
(3)公用工程模块化，集装箱式控制；
(4)每个模块由PLC控制，PLC与通过TCP/IP协议与上位机通信，减少仪表接线；
(5)完善的控制方案，操作简便，性能稳定；
(6)实现各种非常规气体综合回收利用；
(7)采用现场液化方式避免了大量地面设施及管道投资，
(8)采用新型净化方法对原料气进行净化处理，净化过程操作简单，能耗低，适用范围广，能用适用于各种常见的天然气气源，也可适用于各种非常规气体，复杂地形，使非常规气体的利用率大大提升。