本发明涉及陆上及海上天然气生产领域，特别是关于一种橇装的天然气液化装置。
背景技术：
近年来，随着天然气等清洁能源消费量的日益增长，我国的天然气开采领域已延伸到煤层气田和海上天然气田。然而无论是煤层气资源还是海上天然气资源，都包含相当一部分分散气源，对于这部分天然气资源，若采用传统的开发方式进行开发，很多小气田将因成本限制无法投入开采。采用新型天然气开采技术，可以根据目标气田的生产状况灵活配置液化装置，先将天然气就地液化处理，再运至目的地，这对促进我国陆上及海上小型气田开发，提高能源利用率具有重要意义。为加快小型天然气田开采步伐，需要提供陆上和海上浮动平台上天然气液化生产使用的装置。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是提供一种便于运输和安装的橇装的天然气液化装置。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种橇装的天然气液化装置，其特征在于：它包括一预冷系统撬块、一冷箱撬块、一液化系统撬块和一过冷系统撬块；所述预冷系统撬块通过管路连接所述冷箱撬块，所述冷箱撬块通过管路分别连接所述液化系统撬块和所述过冷系统撬块；其中，所述预冷系统撬块是由预冷循环系统所包含的设备及管路独自组装而成，所述冷箱撬块是由天然气液化系统所包含的设备及管路独自组装而成，所述液化系统撬块是由液化气体膨胀制冷系统所包含的设备及管路独自组装而成，所述过冷系统撬块是由过冷气体膨胀制冷系统所包含的设备及管路独自组装而成。所述预冷循环系统包括冷剂压缩机、第一压缩机后冷却器、第一冷剂入口缓冲罐、第二冷剂入口缓冲罐、第二压缩机后冷却器、冷剂出口缓冲罐、第一冷剂分离器和第二冷剂分离器；所述冷剂压缩机为两级压缩机，所述冷剂压缩机的一级压缩机的出口通过所述第一压缩机后冷却器连接所述第二冷剂入口缓冲罐的入口，所述第二冷剂入口缓冲罐的出口连接所述冷剂压缩机的二级压缩机入口，二级压缩机出口通过所述第二压缩机后冷却器连接所述冷剂出口缓冲罐；所述冷剂出口缓冲罐的冷剂出口管路通过一节流阀连接所述第一冷剂分离器，所述第一冷剂分离器的第一出口管路通过所述天然气液化系统的预冷段换热器后回到所述第一冷剂分离器，管路内的冷剂为所述天然气液化系统提供冷量；所述第一冷剂分离器的第二出口管路通过一节流阀连接所述第二冷剂分离器的入口管路，所述第一冷剂分离器的第三出口管路连接所述第二冷剂入口缓冲罐；所述第二冷剂分离器的冷剂第一出口管路通过所述天然气液化系统的预冷段换热器后回到所述第二冷剂分离器，管路内的冷剂介质为所述天然气液化系统提供冷量；所述第二冷剂分离器的第二出口管路连接所述第一冷剂入口缓冲罐的入口，所述第一冷剂入口缓冲罐的一个出口连接所述冷剂压缩机的一级压缩机入口，另一个出口连接所述第二压缩机后冷却器；所述冷剂出口缓冲罐的顶部设置有用于添加和排放冷剂的一入口管路和一出口管路。所述天然气液化系统包括预冷段换热器、液化换热器、过冷换热器和重烃分离器；所述预冷段换热器的第一天然气入口连接外部的天然气装置，所述预冷段换热器的第一天然气出口连接所述液化换热器的第一天然气入口，所述液化换热器的第一天然气出口通过所述液化换热器的第一出口管路连接所述重烃分离器的入口，所述重烃分离器的第一出口管路连接外界设备，所述重烃分离器的第二出口管路连接所述液化换热器的第二天然气入口，所述液化换热器的第二天然气出口管路连接所述过冷换热器的第一天然气入口，所述过冷换热器的第一天然气出口通过LNG出口管路连接外界的储存设备；所述预冷段换热器的第一入口连接所述液化气体膨胀制冷系统，所述预冷段换热器的第一出口管路连接所述液化气体膨胀制冷系统；所述液化换热器的第一入口连接所述液化气体膨胀制冷系统，所述液化换热器的第一出口管路连接所述液化气体膨胀制冷系统；所述液化换热器的第二入口连接所述液化气体膨胀制冷系统，所述液化换热器的第二出口管路连接所述液化气体膨胀制冷系统；所述液化换热器的第三入口连接所述过冷气体膨胀制冷系统，所述液化换热器的第三出口管路连接所述过冷气体膨胀制冷系统；所述液化换热器的第四入口连接所述过冷换热器，所述液化换热器的第四出口连接所述过冷气体膨胀制冷系统；所述过冷换热器的第一入口连接过所述冷气体膨胀制冷系统，所述过冷换热器的第一出口连接所述液化换热器的第四入口。所述液化气体膨胀制冷系统包括冷剂气体压缩机入口缓冲罐、冷剂气体压缩机、第三压缩机后冷却器、第四压缩机后冷却器、入口缓冲罐、透平膨胀机、后冷却器；其中，所述冷剂气体压缩机为两级压缩机，所述冷剂气体压缩机的一级压缩机的出口通过所述第三压缩机后冷却器连接所述冷剂气体压缩机的二级压缩机的入口，所述冷剂气体压缩机的二级压缩机的出口连接所述第四压缩机后冷却器入口，所述第四压缩机后冷却器的出口管路连接所述入口缓冲罐的入口，所述入口缓冲罐的出口连接所述透平膨胀机的第一入口，所述透平膨胀机的第一出口管路连接所述后冷却器的入口，所述后冷却器的第一出口管路连接所述预冷段换热器的第一入口，所述后冷却器的第二出口管路连接所述液化换热器的第一入口，所述液化换热器的第一出口管路连接所述透平膨胀机的第二入口，同时所述透平膨胀机的第二入口并联连接所述预冷段换热器的第一出口管路；所述透平膨胀机的第二出口管路连接所述液化换热器的第二入口，所述液化换热器的第二出口管路连接所述冷剂气体压缩机入口缓冲罐的入口。所述过冷气体膨胀制冷系统包括过冷段冷剂气体压缩机入口缓冲罐、过冷段冷剂气体压缩机、第五压缩机后冷却器、第六压缩机后冷却器、过冷段入口缓冲罐、过冷段透平膨胀机、过冷段后冷却器；其中，所述过冷段冷剂气体压缩机为两级压缩机，所述过冷段冷剂气体压缩机的一级压缩机的出口通过所述第五压缩机后冷却器连接所述过冷段冷剂气体压缩机的二级压缩机的入口，所述过冷段冷剂气体压缩机的二级压缩机的出口连接所述第六压缩机后冷却器的入口，所述第六压缩机后冷却器的出口管路连接所述过冷段入口缓冲罐的入口，所述过冷段入口缓冲罐的出口连接所述过冷段透平膨胀机的第一入口，所述过冷段透平膨胀机的第一出口管路连接所述过冷段后冷却器的入口，所述过冷段后冷却器的出口连接所述液化换热器的第三入口，所述液化换热器的第三出口管路连接所述过冷段透平膨胀机的第二入口，所述过冷段透平膨胀机的第二出口管路连接所述过冷换热器的第一入口；所述过冷段冷剂气体压缩机入口缓冲罐的入口连接所述液化换热器的第四出口，所述过冷段冷剂气体压缩机入口缓冲罐的出口连接所述过冷段冷剂气体压缩机的一级压缩机的入口。所述预冷循环系统内的冷剂采用丙烷或二氧化碳或氟利昂。所述预冷段换热器、液化换热器和过冷换热器采用板翅式换热器或绕管式换热器。所述液化气体膨胀制冷系统和所述过冷气体膨胀制冷系统内的冷剂气体采用氮气或氮气与甲烷混合物。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括预冷系统撬块、冷箱撬块、液化系统撬块和过冷系统撬块，将预冷循环系统、天然气液化系统、液化气体膨胀制冷系统及过冷气体膨胀制冷系统所包含的设备单独组装成橇块，各单独橇块再组装成为整套橇装装置，因此该橇装装置便于运输和安装。2、本发明包括预冷循环系统、液化气体膨胀制冷系统和过冷气体膨胀制冷系统三套制冷系统，且三套制冷系统之间相互独立，互不影响，因此本发明具有适应能力强，液化效率高的特点。3、本发明包括预冷段换热器、液化换热器和过冷换热器，因此换热面积更大，制冷系统的制冷效率更高。因此本发明可以广泛应用于海上及陆上小型气田天然气的液化生产过程中。附图说明图1是本发明的橇装天然气液化装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明的橇装的天然气液化装置包括一预冷系统撬块、一冷箱撬块、一液化系统撬块和一过冷系统撬块；预冷系统撬块通过管路连接冷箱撬块，冷箱撬块通过管路分别连接液化系统撬块和过冷系统撬块；其中，预冷系统撬块是由预冷循环系统A所包含的设备及管路独自组装而成，冷箱撬块是由天然气液化系统B所包含的设备及管路独自组装而成，液化系统撬块是由液化气体膨胀制冷系统C所包含的设备及管路独自组装而成，过冷系统撬块是由过冷气体膨胀制冷系统D所包含的设备及管路独自组装而成。在一个优选的实施例中，预冷循环系统A包括冷剂压缩机1、第一压缩机后冷却器2、第一冷剂入口缓冲罐3、第二冷剂入口缓冲罐4、第二压缩机后冷却器5、冷剂出口缓冲罐6、第一冷剂分离器7和第二冷剂分离器8；冷剂压缩机1为两级压缩机，冷剂压缩机1的一级压缩机的出口通过第一压缩机后冷却器2连接第二冷剂入口缓冲罐4的入口，第二冷剂入口缓冲罐4的出口连接冷剂压缩机1的二级压缩机入口，二级压缩机出口通过第二压缩机后冷却器5连接冷剂出口缓冲罐6；冷剂出口缓冲罐6的冷剂出口管路a通过一节流阀连接第一冷剂分离器7，第一冷剂分离器7的第一出口管路b通过天然气液化系统B的预冷段换热器9后回到第一冷剂分离器7，管路内的冷剂为天然气液化系统B提供冷量；第一冷剂分离器7的第二出口管路c通过一节流阀连接第二冷剂分离器8的入口管路，第一冷剂分离器7的第三出口管路d连接第二冷剂入口缓冲罐4；第二冷剂分离器8的冷剂第一出口管路e通过天然气液化系统B的预冷段换热器9后回到第二冷剂分离器8，管路内的冷剂介质为天然气液化系统B提供冷量；第二冷剂分离器8的第二出口管路f连接第一冷剂入口缓冲罐3的入口，第一冷剂入口缓冲罐3的一个出口连接冷剂压缩机1的一级压缩机入口，另一个出口连接第二压缩机后冷却器5；冷剂出口缓冲罐6的顶部设置有用于添加和排放冷剂的一入口管路和一出口管路；其中，冷剂压缩机1用于压缩预冷冷剂，第一压缩机后冷却器2和第二压缩机后冷却器5用于冷却压缩后的高温冷剂，第一冷剂分离器7的第一出口管路b和第二冷剂分离器8冷剂第一出口管路e用于为天然气液化系统B提供冷量，预冷天然气液化系统B内部的天然气和冷剂气体。在一个优选的实施例中，天然气液化系统B包括预冷段换热器9、液化换热器10、过冷换热器11和重烃分离器12；预冷段换热器9的第一天然气入口连接外部的天然气装置，预冷段换热器9的第一天然气出口连接液化换热器10的第一天然气入口，液化换热器10的第一天然气出口通过液化换热器10的第一出口管路g连接重烃分离器12的入口，重烃分离器12的第一出口管路i连接外界设备，重烃分离器12的第二出口管路h连接液化换热器10的第二天然气入口，液化换热器10的第二天然气出口管路l连接过冷换热器11的第一天然气入口，过冷换热器11的第一天然气出口通过LNG出口管路连接外界的储存设备；预冷段换热器9的第一入口连接液化气体膨胀制冷系统C，预冷段换热器9的第一出口管路n连接液化气体膨胀制冷系统C；液化换热器10的第一入口连接液化气体膨胀制冷系统C，液化换热器10的第一出口管路m连接液化气体膨胀制冷系统C；液化换热器10的第二入口连接液化气体膨胀制冷系统C，液化换热器10的第二出口管路o连接液化气体膨胀制冷系统C；液化换热器10的第三入口连接过冷气体膨胀制冷系统D，液化换热器10的第三出口管路p连接过冷气体膨胀制冷系统；液化换热器10的第四入口连接过冷换热器11，液化换热器10的第四出口连接过冷气体膨胀制冷系统；过冷换热器11的第一入口连接过冷气体膨胀制冷系统D，过冷换热器11的第一出口连接液化换热器10的第四入口；其中，重烃分离器12用于分离掉天然气内重烃成分，防止其堵塞后续的换热器流道。在一个优选的实施例中，液化气体膨胀制冷系统C包括冷剂气体压缩机入口缓冲罐13、冷剂气体压缩机14、第三压缩机后冷却器15、第四压缩机后冷却器16、入口缓冲罐17、透平膨胀机18、后冷却器19；其中，冷剂气体压缩机14为两级压缩机，冷剂气体压缩机14的一级压缩机的出口通过第三压缩机后冷却器15连接冷剂气体压缩机14的二级压缩机的入口，冷剂气体压缩机14的二级压缩机的出口连接第四压缩机后冷却器16入口，第四压缩机后冷却器16的出口管路q连接入口缓冲罐17的入口，入口缓冲罐17的出口连接透平膨胀机18的第一入口，透平膨胀机18的第一出口管路r连接后冷却器19的入口，后冷却器19的第一出口管路t连接预冷段换热器9的第一入口，后冷却器19的第二出口管路u连接液化换热器10的第一入口，液化换热器10的第一出口管路m连接透平膨胀机18的第二入口，同时透平膨胀机18的第二入口并联连接预冷段换热器9的第一出口管路n；透平膨胀机18的第二出口管路s连接液化换热器10的第二入口，液化换热器10的第二出口管路o连接冷剂气体压缩机入口缓冲罐13的入口；其中，透平膨胀机18为增压透平膨胀机，内部制冷元件是透平膨胀机，内部压缩机是增压机，透平膨胀机18的压缩功来自于内部膨胀机，可以节约系统能耗，透平膨胀机18出口管路s内的冷剂气体为液化换热器10内天然气、液化气体膨胀制冷系统C及过冷气体膨胀制冷系统D内的冷剂气体提供冷量。在一个优选的实施例中，过冷气体膨胀制冷系统D包括过冷段冷剂气体压缩机入口缓冲罐20、过冷段冷剂气体压缩机21、第五压缩机后冷却器22、第六压缩机后冷却器23、过冷段入口缓冲罐24、过冷段透平膨胀机25、过冷段后冷却器26；其中，过冷段冷剂气体压缩机21为两级压缩机，过冷段冷剂气体压缩机21的一级压缩机的出口通过第五压缩机后冷却器22连接过冷段冷剂气体压缩机21的二级压缩机的入口，过冷段冷剂气体压缩机21的二级压缩机的出口连接第六压缩机后冷却器23的入口，第六压缩机后冷却器23的出口管路v连接过冷段入口缓冲罐24的入口，过冷段入口缓冲罐24的出口连接过冷段透平膨胀机25的第一入口，过冷段透平膨胀机25的第一出口管路w连接过冷段后冷却器26的入口，过冷段后冷却器26的出口连接液化换热器10的第三入口，液化换热器10的第三出口管路p连接过冷段透平膨胀机25的第二入口，过冷段透平膨胀机25的第二出口管路x连接过冷换热器11的第一入口；过冷段冷剂气体压缩机入口缓冲罐20的入口连接液化换热器10的第四出口，过冷段冷剂气体压缩机入口缓冲罐20的出口连接过冷段冷剂气体压缩机21的一级压缩机的入口；其中，过冷段透平膨胀机25的压缩功来自于内部膨胀机，可节约系统能耗。在一个优选的实施例中，预冷循环系统A内的冷剂可以采用丙烷或二氧化碳或氟利昂类物质。在一个优选的实施例中，预冷段换热器9、液化换热器10和过冷换热器11可以采用板翅式换热器或绕管式换热器。在一个优选的实施例中，液化气体膨胀制冷系统C和过冷气体膨胀制冷系统D内的冷剂气体可以采用氮气或氮气与甲烷混合物。管路管路管路下面对本发明的橇装的天然气液化装置工作原理进行详细说明，具体过程为：使用前通过管路将预冷系统撬块、冷箱撬块、液化系统撬块和过冷系统撬块组装为整套天然气液化装置。天然气通过预冷段换热器9的第一天然气入口进入天然气液化系统B，在预冷段换热器9内进行预冷，预冷后的天然气进入液化换热器10内进行进一步降温，降温后的天然气进入重烃分离器12分离掉重烃得到轻组分的天然气，轻组分天然气重新回到液化换热器10内进行进一步冷却液化，冷却液化的天然气进入过冷换热器11进行过冷处理后进入后续的储罐。预冷循环系统A为两级节流制冷系统，冷剂经冷剂压缩机1压缩以及第一压缩机后冷却器2和第二压缩机后冷却器5的冷却并节流制冷后，进入第一冷剂分离器7和第二冷剂分离器8，并通过第一冷剂分离器7第一出口管路b和第二冷剂分离器8的第一出口管路e为天然气液化系统B的预冷段换热器9提供冷量；液化气体膨胀制冷系统C内的冷剂气体经冷剂气体压缩机14和透平膨胀机18内的增压机压缩并由第三压缩机后冷却器15、第四压缩机后冷却器16和后冷却器19冷却后，一部分经后冷却器19的第一出口管路t进入预冷段换热器9进行冷却，另一部分经后冷却器19的第二出口管路u进入液化换热器10进行冷却，冷却后的两部分冷剂气体分别经过预冷段换热器9的第一出口管路n和液化换热器10的第一出口管路m进入透平膨胀机18进行膨胀降温，降温后的冷剂气体进入液化换热器10为液化换热器10内的天然气和冷剂气体提供冷量。过冷气体膨胀制冷系统D内的冷剂气体经过冷段冷剂气体压缩机21和过冷段透平膨胀机25内的压缩机压缩并经第五压缩机后冷却器22、第六压缩机后冷却器23和过冷段后冷却器26冷却后，进入液化换热器10进行冷却，冷却后的冷剂气体经过冷段透平膨胀机25膨胀降温后经过冷段透平膨胀机25的第二出口管路x先后进入过冷换热器11和液化换热器10为其内部冷剂气体提供冷量。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。