专利名称：液化、净化天然气的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于低温制冷技术领域，尤其涉及一种液化、净化天然气的装置。
背景技术：
目前，在天然气的液化方面流程复杂，在进行液化前要进行净化(净化工艺非常复杂)，设备投资大。在天然气的净化方面净化主要是脱水、脱轻烃(C3+以上的烃类)、脱酸、脱汞等，目前主要方法有分子筛法，吸收吸附法，这些方法投资大，工艺复杂，且占地面积很大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种流程简单、占地面积小和 投资少的液化、净化天然气的装置。本发明是这样实现的，一种液化、净化天然气的装置，包括依次连通的脱水器、换热器、第一气液分离器、超声速冷凝器和膨胀制冷设备，所述膨胀制冷设备的输出端与所述换热器的输入端连通；所述超声速冷凝器包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述收缩管内设有一旋转机构，所述扩压管内设有一导流片，所述超声速冷凝管上开设有至少一个分离出口，所述分离出口与一分离管连接，所述分离管与一第二气液分离器连接。优选地，所述第二气液分离器的气体输出端与所述超声速冷凝器的收缩管连通。本发明提供的另一种液化、净化天然气的装置，包括依次连通的换热器、第一气液分离器、超声速冷凝器和膨胀制冷设备，所述膨胀制冷设备的输出端与所述换热器的输入端连通；所述超声速冷凝器包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述收缩管内设有一旋转机构，所述扩压管内设有一导流片，所述超声速冷凝管上开设有至少一个分离出口，所述分离出口与一分离管连接，所述分离管与一第二气液分离器连接。优选地，所述第二气液分离器的气体输出端与所述超声速冷凝器的收缩管连通。本发明提供的另一种液化、净化天然气的装置，包括依次连通的换热器、第一气液分离器和超声速冷凝器；所述超声速冷凝器包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述收缩管内设有一旋转机构，所述扩压管内设有一导流片，所述超声速冷凝管上开设有至少一个分离出口，所述分离出口与一分离管连接，所述分离管与一第二气液分离器连接，所述超声速冷凝器的扩压管与所述换热器的输入端连通。
优选地，所述第二气液分离器的气体输出端与所述超声速冷凝器的收缩管连通。与现有的天然气液化、净化装置相比，本发明提供的液化、净化天然气的装置，以超声速冷凝器为核心设备对天然气进行液化、净化，简化了天然气液化、净化的工艺流程，且占地面积小、投资少，因此具有很大的推广应用价值。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明实施例一提供的液化、净化天然气的装置的示意图；图2是本发明实施例一提供的超声速冷凝器的示意图；
图3是本发明实施例一提供的第二气液分离器的气体输出端与超声速冷凝器的收缩管连通的示意图；图4是本发明实施例二提供的液化、净化天然气的装置的示意图；图5是本发明实施例二提供的超声速冷凝器的示意图；图6是本发明实施例二提供的第二气液分离器的气体输出端与超声速冷凝器的收缩管连通的示意图；图7是本发明实施例三提供的液化、净化天然气的装置的示意图；图8是本发明实施例三提供的超声速冷凝器的示意图；图9是本发明实施例三提供的第二气液分离器的气体输出端与超声速冷凝器的收缩管连通的示意图。
具体实施例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。实施例一如图1、2所示，本发明实施例一提供的液化、净化天然气的装置，包括依次连通的脱水器11、换热器12、第一气液分离器13、超声速冷凝器14和膨胀制冷设备15，膨胀制冷设备15的输出端与换热器12的输入端连通；其中，超声速冷凝器14包括从左至右依次同轴连通的收缩管141、超声速冷凝管142和扩压管143，收缩管141的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉144，超声速冷凝管142由窄喉144从左至右延伸且横截面逐渐变大，扩压管143的横截面从左至右逐渐变大，收缩管141内设有一旋转机构145，扩压管143内设有一导流片146，超声速冷凝管142上开设有至少一个分离出口 147，分离出口 147与一分离管148连接，分离管148与一第二气液分离器16连接。本发明实施例一提供的超声速冷凝器14的工作原理为高压天然气通过收缩管141内的旋转机构145产生旋转，根据拉瓦尔喷管的原理，在收缩管141内加速轴向速度并在窄喉144附近加速到声速，同时旋转的强度也会加强，进入超声速冷凝管142后，气体的轴向速度加速到超声速，所以气体加速降温，在降温过程中有一部分气体组分会凝结成液滴，由于气体是旋转的，通过离心力的作用，这些液滴被甩到壁面上，通过液体分离出口 147和分离管148把液体分离出去，没有变成液体的气体，通过扩压管143恢复压力并通过扩压管143内的导流片146使气体的流向变成轴向，进入下游管道(即膨胀制冷设备15)。本发明实施例一提供的液化、净化天然气的装置的工作原理为天然气首先经过脱水器11脱水，然后由管路101进入换热器12预冷，接着由管路102进入第一气液分离器13分离出一部分轻烃和二氧化碳等，再接着由管路103进入超声速冷凝器14深度降温，这样会有一部分天然气被液化，液化的天然气和一小部分气态天然气通过分离出口 147和分离管148进入第二气液分离器16进行气液分离，另一部分没有被液化的天然气通过超声速冷凝器14的扩压管143恢复压力后由管路105进入膨胀制冷设备15，经膨胀制冷设备15膨胀后的冷的天然气由管路106进入换热器12，作为换热器12的冷源给由管路101输入的天然气预冷。与现有的天然气液化、净化装置相比，本发明提供的液化、净化天然气的装置，以超声速冷凝器14为核心设备对天然气进行液化、净化，简化了天然气液化、净化的工艺流程，且占地面积小、投资少，因此具有很大的推广应用价值。如图3所示，经过第二气液分离器16分离出的液化天然气可以储存起来，经过第二气液分离器16分离出的气态天然气可以由管路104直接引入到超声速冷凝器14的收缩管141内。当然，经过第二气液分离器16分离出气态天然气也可以由管路104引到管路105或管路106。本实施例一的液化工艺中的典型数据如下在管路102换热器12把天然气预冷到-60° C到-69° C，6MPa，进入超声速冷凝器14深度降温到-140° C到-145° C，压力为O. 25MPa，这时有一部分天然气被液化，没被液化的天然气在管路105的压力恢复到I. 8MPa，温度回升到-18° C到-20° C，进入膨胀制冷设备15，管路106的压力为O. 6MPa，温度为-73° C到-75° C。天然气净化数据(脱轻烃(C3+)示例):
权利要求
1.一种液化、净化天然气的装置，其特征在于，包括依次连通的脱水器、换热器、第一气液分离器、超声速冷凝器和膨胀制冷设备，所述膨胀制冷设备的输出端与所述换热器的输入端连通；所述超声速冷凝器包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述收缩管内设有一旋转机构，所述扩压管内设有一导流片，所述超声速冷凝管上开设有至少一个分离出口，所述分离出口与一分离管连接，所述分离管与一第二气液分离器连接。
2.根据权利要求I所述的液化、净化天然气的装置，其特征在于，所述第二气液分离器的气体输出端与所述超声速冷凝器的收缩管连通。
3.一种液化、净化天然气的装置，其特征在于，包括依次连通的换热器、第一气液分离器、超声速冷凝器和膨胀制冷设备，所述膨胀制冷设备的输出端与所述换热器的输入端连通； 所述超声速冷凝器包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述收缩管内设有一旋转机构，所述扩压管内设有一导流片，所述超声速冷凝管上开设有至少一个分离出口，所述分离出口与一分离管连接，所述分离管与一第二气液分离器连接。
4.根据权利要求3所述的液化、净化天然气的装置，其特征在于，所述第二气液分离器的气体输出端与所述超声速冷凝器的收缩管连通。
5.一种液化、净化天然气的装置，其特征在于，包括依次连通的换热器、第一气液分离器和超声速冷凝器； 所述超声速冷凝器包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述收缩管内设有一旋转机构，所述扩压管内设有一导流片，所述超声速冷凝管上开设有至少一个分离出口，所述分离出口与一分离管连接，所述分离管与一第二气液分离器连接，所述超声速冷凝器的扩压管与所述换热器的输入端连通。
6.根据权利要求5所述的液化、净化天然气的装置，其特征在于，所述第二气液分离器的气体输出端与所述超声速冷凝器的收缩管连通。
全文摘要
一种液化、净化天然气的装置，包括依次连通的脱水器、换热器、第一气液分离器、超声速冷凝器和膨胀制冷设备，膨胀制冷设备的输出端与换热器的输入端连通；超声速冷凝器包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，超声速冷凝管由窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，扩压管的横截面从左至右逐渐变大，收缩管内设有一旋转机构，扩压管内设有一导流片，超声速冷凝管上开设有至少一个分离出口，分离出口与一分离管连接，分离管与一第二气液分离器连接。本发明以超声速冷凝器为核心设备对天然气进行液化、净化，简化了天然气液化、净化的工艺流程，且占地面积小、投资少。
文档编号C10L3/10GK102863995SQ20121029582
公开日2013年1月9日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者邢小月, 杜岳 申请人:深圳市力科气动科技有限公司