本发明属于沼气净化及液化技术领域，具体涉及一种沼气净化及液化系统。
背景技术：
大中型液化系统已应用在天然气液化工厂，但由于装置庞大，不便于开发小气田、煤层气、沼气等，小型撬装化液化系统具有流程精简、设备尺寸小、装置撬装化的特点，因此近年来成为国际研究的热点。
为了更好的降低能耗，提高沼气净化及液化的效率，为此我们提出一种沼气净化及液化系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种沼气净化及液化系统，更好的降低能耗，提高沼气净化及液化的效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种沼气净化及液化系统，由二氧化碳分离系统、制冷循环回路和沼气液化回路组成，其中：
二氧化碳分离系统利用低温液化法去除二氧化碳，先用气液分离器把水分去除，气体部分进入压缩机，经过换热器冷却后，再次进入气液分离器分离出液态二氧化碳；
制冷循环回路由两部分组成，即预冷回路和主制冷回路；预冷回路由预冷压缩机c1、c2，冷却器e-100和气液分离器e-103组成，制冷剂主要由丙烷和乙烯组成；预冷回路由两级压缩机组成；
主制冷回路由混合剂压缩机c3、c4，冷却器e-104、e-105和气液分离器v-103组成，制冷剂主要由氮气、甲烷和乙烯组成，采用两级压缩、级间冷却的方式，在压缩、冷却后采用气液分离器分离出液体，混合制冷剂液相部分向气相部分转化，转化过程中，吸收大量的冷量，这些冷量是制冷系统制冷回路工作的冷量来源；
沼气液化回路去除二氧化碳后的沼气，经过冷箱lng-100进一步冷却，进入气液分离器进行分离，分离后的气体成为闪蒸气体，液体为生物质lng。
作为本发明的一种优选的技术方案，使气体流经分子筛，由分子筛去除剩余的二氧化碳，进入到液化系统中。
作为本发明的一种优选的技术方案，预冷回路由两级压缩机组成，采用级间冷却的方法，每个压缩机后面接着用冷却水冷却。
作为本发明的一种优选的技术方案，考虑到冷凝后有液体产生，在第一级压缩以后，采用气液分离器进行分流。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述换热器在制取生物质lng液化流程中采用多冷箱合并原则，制冷采用一个大冷箱设备。
作为本发明的一种优选的技术方案，冷箱分撬设备包括：换热器lng-100，气液分离器v-100和节流阀vlv-100、vlv-101、vlv-102。
作为本发明的一种优选的技术方案，还包括报警模块，该模块用于在系统出现故障时进行报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过二氧化碳分离系统、制冷循环回路和沼气液化回路，有助于提高沼气净化及液化的效率；
(2)采用高效压缩机，采用预冷装置对主混合制冷剂和沼气液化回路进行预冷；利用制冷循环回路的冷量来冷却预处理中沼气；利用液化后沼气冷量与分离co2的沼气进行热交换，达到降低能耗的效果；
(3)通过设计的报警模块，在系统出现故障时，便于派遣工作人员及时检修处理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的冷箱内温度与热流关系曲线图；
图3为本发明的冷箱内温度与换热面积关系曲线图；
图4为本发明的冷箱内冷热温差曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种沼气净化及液化系统，由二氧化碳分离系统、制冷循环回路和沼气液化回路组成，其中：
二氧化碳分离系统利用低温液化法去除二氧化碳，先用气液分离器把水分去除，气体部分进入压缩机，经过换热器冷却后，再次进入气液分离器分离出液态二氧化碳，为了让二氧化碳去除干净，再使气体流经分子筛，由分子筛去除剩余的二氧化碳，进入到液化系统中；
制冷循环回路由预冷回路和主制冷回路组成，预冷回路由预冷压缩机c1、c2，冷却器e-100和气液分离器e-103组成，制冷剂主要由丙烷和乙烯组成；预冷回路由两级压缩机组成，为了节能，采用级间冷却的方法，每个压缩机后面接着用冷却水冷却；考虑到冷凝后有液体产生，在第一级压缩以后，采用气液分离器进行分流；
主制冷回路由混合剂压缩机c3、c4，冷却器e-104、e-105和气液分离器v-103组成，制冷剂主要由氮气、甲烷和乙烯组成，采用两级压缩、级间冷却的方式，在压缩、冷却后采用气液分离器分离出液体，以免进入下一级压缩机中；混合制冷剂液相部分向气相部分转化，转化过程中，吸收大量的冷量，这些冷量是制冷系统制冷回路工作的冷量来源；
沼气液化回路用于去除二氧化碳后的沼气，经过冷箱lng-100进一步冷却，进入气液分离器进行分离，分离后的气体成为闪蒸气体，液体为生物质lng。
本实施例中，优选的，换热器是流程中的重要设备，对于流程的能耗影响较大，因此在制取生物质lng液化流程中采用多冷箱合并原则，制冷采用一个大冷箱设备。
本实施例中，优选的，冷箱分撬设备包括：换热器lng-100，气液分离器v-100和节流阀vlv-100、vlv-101、vlv-102。
本实施例中，优选的，还包括报警模块，该模块用于在系统出现故障时进行报警，便于派遣工作人员及时检修处理。
流程参数初始化：
沼气成分：w(n2)％:0.48；w(ch4)％:75.68；w(co2)％:20.61；w(h2o)％:3.23；沼气入口压力：200kpa；沼气入口温度：25℃；
沼气流量：69.5nm3/h；沼气储存压力：200kpa。
系统性能参数
采用aspenhysys软件、pr方程对表1的沼气液化系统模拟计算，得出设备性能参数数据；沼气液化制取生物质lng装置日处理量为2000nm3；预冷压缩机c1的入口压力为200kpa，出口压力为780kpa，流量为72.68nm3/h；预处理压缩机c2的入口压力为780kpa，出口压力为3950kpa,流量为72.01nm3/h；压缩机c3的入口压力为200kpa，出口压力为850kpa；压缩机c4的入口压力为840kpa，出口压力为3990kpa；压缩机c5的入口压力为200kpa，出口压力为780kpa；压缩机c6的入口压力为850kpa，出口压力为3000kpa。
表1流程主要性能参数表
由表可见，整个流程的比能耗为0.455，液化率为0.9242，甲烷含量为99.37％；液化后沼气成分：w(n2)％：0.63,w(ch4)％：99.37；计算结果表明：沼气液化制取生物质lng比能耗较低，设备能正常运行，为选取设备、液化系统正常运行提供了理论依据。
冷箱性能分析
由aspenhysys软件、pr方程进行模拟的冷箱的温度、冷热流、换热面积进行，模拟结果如说明书附图图2、图3；
由说明书附图图2、图3所得，曲冷箱内换热面积和热负荷是随着温度的升高而增加，冷热曲线类似两条平行线，表明冷热流程的温差在近似相等情况下变动，减小了损失。
说明书附图图4中，冷箱内冷热温差随着温度的上下波动，表明主制冷剂、沼气、预冷制冷剂之间进行热交换时，存在温度的波动，冷热温差的越小，液化系统的冷能损失就越小。
系统降低能耗方法
在流程中主要采取下面的方法进行系统节能：
1)采用高效压缩机，并且压缩机级间加冷却是节能措施之一；
2)采用预冷装置对主混合制冷剂和沼气液化回路进行预冷；
3)冷量的循环利用，一是利用制冷循环回路的冷量来冷却预处理中沼气；二是利用液化后沼气冷量与分离co2的沼气进行热交换，节省了冷却水的能耗。
系统各节点参数
优化后，沼气液化流程节点工艺参数如表2所示，节点数据为压缩机、换热器和节流阀的选型提供依据：
表2沼气液化流程中节点的参数值
生物质lng与压缩罐装cng比较
沼气压缩罐装需要3-4级压缩机压缩，压力达到20mpa,本装置产生的液化沼气与沼气压缩罐沼气cng(compressednaturalgas)比较，如表3所示：
表3沼气液化lng与压缩罐装cng比较
由表3可见，模拟计算结果表明：沼气经过液化后，沼气中甲烷的含量远高出压缩罐装气体的26.7％，二氧化碳的含量及氮气含量远低于压缩罐装沼气。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。