本发明公开了一种用于天然气液化系统的冷箱，包括预冷单元(1)、第一分离罐(2)、第二分离罐(3)、第三分离罐(4)及第四分离罐(5)，在所述原料气出口(1a)与所述第一分离罐气液混合进口(2a)之间的通路上连接有第一引射器(6)，在所述第二分离罐气液混合进口(3b)与所述原料气出口(1a)之间形成连接通道，该连接通道上设置有第二引射器(7)。本发明的目的在于提供针对日处理30万立方米天然气以下的一种结构简单、能耗小的天然气液化系统的冷箱。
1.一种用于天然气液化系统的冷箱，包括预冷单元(1)、第一分离罐(2)、第二分离罐(3)、第三分离罐(4)及第四分离罐(5)，所述预冷单元(1)具有原料气进口(1c)、原料气出口(1a)、循环气进口(1b)及循环气出口(1d)，所述第一分离罐(2)设置在原料气出口(1a)与循环气进口(1b)之间的循环气通路上，其特征在于：在所述原料气出口(1a)与所述第一分离罐气液混合进口(2a)之间的通路上连接有第一引射器(6)，该第一引射器引射端(6a)与所述第二分离罐气相端(3a)连接；所述第二分离罐的液态天然气进口(3c)与第一分离罐的液态天然气出口(2b)相连，在所述第二分离罐气液混合进口(3b)与所述原料气出口(1a)之间形成连接通道，该连接通道上设置有第二引射器(7)，该第二引射器(7)的引射端(7a)与所述第三分离罐气相端(4a)相连；所述第三分离罐的液态天然气进口(4b)与所述第二分离罐的液态天然气出口(3d)相连，所述第三分离罐的循环气进气口(4c)连接到循环气进口(1b)上与所述第一分离罐循环气出口(2c)之间形成的通路上，所述第三分离罐(4)内设置有埋入式换热管(8)，该埋入式换热管(8)将第三分离罐的循环气进气口(4c)及第三分离罐的气液混合出口(4d)连通，该第三分离罐的气液混合出口(4d)连接到所述第四分离罐气液混合进口(5a)上；所述第三分离罐(4)及第四分离罐(5)上分别设置有第三分离罐液态天然气排放口(4e)及第四分离罐液态天然气出口(5b)，其中在第四分离罐(5)的顶部还设置有废气排放口(5c)。
2.根据权利要求1所述的一种用于天然气液化系统的冷箱，其特征在于：所述预冷单元(1)由第一换热器(1e)、制冷机预冷器(1f)及第二换热器(1g)组成，所述第一换热器(1e)与第二换热器(1g)通过流通管路串接并形成循环通道，所述制冷机预冷器(1f)设置在第一换热器(1e)与第二换热器(1g)之间的进气通路上。
3.根据权利要求1所述的一种用于天然气液化系统的冷箱，其特征在于：在所述第三分离罐的液态天然气进口(4b)与所述第二分离罐的液态天然气出口(3d)的相连通道上还设置有液态天然气排放支路，该支路上设置有控制开关(9)。
4.根据权利要求1所述的一种用于天然气液化系统的冷箱，其特征在于：所述第四分离罐液态天然气出口(5b)连接到所述第二分离罐的液态天然气进口(3c)与第一分离罐的液态天然气出口(2b)的通路上。
5.根据权利要求3所述的一种用于天然气液化系统的冷箱，其特征在于：第三分离罐液态天然气排放口(4e)连接到所述液态天然气排放支路上。
6.根据权利要求1所述的一种用于天然气液化系统的冷箱，其特征在于：在第一分离罐的液态天然气出口(2b)、第二分离罐的液态天然气出口(3d)、第三分离罐液态天然气排放口(4e)及第四分离罐液态天然气出口(5b)均连接有事故排放管(10)。
一种用于天然气液化系统的冷箱
技术领域
[0001] 本实用新型属于气体液化系统技术领域，具体的说，涉及一种用于天然气液化系统的冷箱。
背景技术
[0002] 目前世界上的天然气液化装置，其液化循环主要为：阶式制冷循环、混合冷剂制冷循环和膨胀机制冷循环。这些方式多数适用在基地型大处理量液化天然气中，用在日处理30万立方米天然气以下的情况能耗高，国内日处理30万方天然气以下多用膨胀机制冷循环。膨胀机制冷循环是指利用高压制冷剂通过透平膨胀机绝热膨胀的克劳德循环制冷实现天然气液化的流程。在该膨胀机制冷循环通常采用氮气、氮-甲烷、天然气作为制冷剂。
[0003] 在膨胀机制冷循环中送入装置的气流必须全部深度干燥；回流压力低，换热面积大，全液化能耗较高。
[0004] 膨胀机制冷循环存在着以下不足之处：
[0005] 1、制冷装置结构复杂、体积大，操作较复杂；
[0006] 2、制冷设备工作时设备需高速运转，造成系统可靠性较差；
[0007] 3、膨胀机制冷循环的一次液化率较低，理论数值在8％-12％之间，通常在9％左右；因此全液化能耗较高。
[0008] 4、膨胀机制冷循环中天然气所含杂质清除通常是通过排放大量天然气来带走杂质；
[0009] 5、膨胀机制冷循环中针对原料天然气的压力大小要求一般为设计压力大小的80％-100％之间，工作弹性区间较小。
[0010] 6、膨胀机制冷循环在开机启动至正常生产时间通常需要1-3天的时间。实用新型内容
[0011] 为解决以上技术问题，本实用新型的目的在于提供日处理30万立方米天然气以下的一种结构简单、能耗小的用于天然气液化系统的冷箱。
[0012] 本实用新型的技术方案如下：
[0013] 一种用于天然气液化系统的冷箱，包括预冷单元、第一分离罐、第二分离罐、第三分离罐及第四分离罐，所述预冷单元具有原料气进口、原料气出口、循环气进口及循环气出口，所述第一分离罐设置在原料气出口与循环气进口之间的循环气通路上在所述原料气出口与所述第一分离罐气液混合进口之间的通路上连接有第一引射器，该第一引射器引射端与所述第二分离罐气相端连接；所述第二分离罐的液态天然气进口与第一分离罐的液态天然气出口相连，在所述第二分离罐气液混合进口与所述原料气出口之间形成连接通道，该连接通道上设置有第二引射器，该第二引射器的引射端与所述第三分离罐气相端相连；所述第三分离罐的液态天然气进口与所述第二分离罐的液态天然气出口相连，所述第三分离罐的循环气进气口连接到循环气进口上与所述第一分离罐循环气出口之间形成的通路上，所述第三分离罐内设置有埋入式换热管，该埋入式换热管将第三分离罐的循环气进气口及第三分离罐的气液混合出口连通，该第三分离罐的气液混合出口连接到所述第四分离罐气液混合进口上；所述第三分离罐及第四分离罐上分别设置有第三分离罐液态天然气排放口及第四分离罐液态天然气出口，其中在第四分离罐的顶部还设置有废气排放口。
[0014] 所述预冷单元由第一换热器、制冷机预冷器及第二换热器组成，所述第一换热器与第二换热器通过流通管路串接并形成循环通道，所述制冷机预冷器设置在第一换热器与第二换热器之间的进气通路上。
[0015] 在所述第三分离罐的液态天然气进口与所述第二分离罐的液态天然气出口的相连通道上还设置有液态天然气排放支路，该支路上设置有控制开关。
[0016] 所述第四分离罐液态天然气出口连接到所述第二分离罐的液态天然气进口与第一分离罐的液态天然气出口的通路上。第三分离罐液态天然气排放口连接到所述液态天然气排放支路上。在第一分离罐的液态天然气出口、第二分离罐的液态天然气出口、第三分离罐液态天然气排放口及第四分离罐液态天然气出口均连接有事故排放管。
[0017] 有益效果：
[0018] 1)、冷箱实现撬装化，结构体积小、安装方便；引射器结构简单、没有运[0019] 动部件，因此系统可靠性高；
[0020] 2)、操作方便、设备维护量少、操作维护人员少；
[0021] 3)、液化率很高，一次液化率达33％，氦气和氢气等绝大部分杂质气体通过第四分离罐中的埋入式换热器分离排出；
[0022] 4)、冷箱的工作弹性大，在设计压力的50％-120％下都能工作。
[0023] 5)、开停机简单、启动时间到正常工作仅20分钟。
附图说明
[0024] 图1为本实用新型的结构原理图；
[0025] 图2为本实用新型中采用相同结构分离罐的结构示意图；
[0026] 图3为本实用新型中换热器的结构示意图；
[0027] 图4为本实用新型中第一引射器的结构示意图；
[0028] 图5为本实用新型中第二引射器的结构示意图。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0030] 实施例，如图1、2、3、4、5所示：一种用于天然气液化系统的冷箱，包括预冷单元1、第一分离罐2、第二分离罐3、第三分离罐4及第四分离罐5，所述预冷单元1具有原料气进口1c、原料气出口1a、循环气进口1b及循环气出口1d，所述第一分离罐2设置在原料气出口1a与循环气进口1b之间的循环气通路上，在所述原料气出口1a与所述第一分离罐气液混合进口2a之间的通路上连接有第一引射器6，该第一引射器的进气口6b与原料气出口1a相连，出气口6c与第一分离罐气液混合进口2a相连，引射端6a与所述第二分离罐气相端3a连接；所述第二分离罐的液态天然气进口3c与第一分离罐的液态天然气出口2b相连，在所述第二分离罐气液混合进口3b与所述原料气出口1a之间形成连接通道，该连接通道上设置有第二引射器7，该第二引射器7的引射端7a与所述第三分离罐气相端4a相连，第二引射器的进气口7b与原料气出口1a相连，出气口7c与第二分离罐气液混合进口3b相连，与所述第三分离罐的液态天然气进口4b与所述第二分离罐的液态天然气出口3d相连，所述第三分离罐的循环气进气口4c连接到循环气进口1b上与所述第一分离罐循环气出口2c之间形成的通路上，所述第三分离罐4内设置有埋入式换热管8，该埋入式换热管8将第三分离罐的循环气进气口4c及第三分离罐的气液混合出口4d连通，该第三分离罐的气液混合出口4d连接到所述第四分离罐气液混合进口5a上；所述第三分离罐4及第四分离罐5上分别设置有第三分离罐液态天然气排放口4e及第四分离罐液态天然气出口5b，其中在第四分离罐5的顶部还设置有废气排放口5c。
[0031] 所述预冷单元1由第一换热器1e、制冷机预冷器1f及第二换热器1g组成，所述第一换热器1e与第二换热器1g通过流通管路串接并形成循环通道，所述制冷机预冷器1f设置在第一换热器1e与第二换热器1g之间的进气通路上。
[0032] 在所述第三分离罐的液态天然气进口4b与所述第二分离罐的液态天然气出口3d的相连通道上还设置有液态天然气排放支路，该支路上设置有控制开关9。
[0033] 所述第四分离罐液态天然气出口5b连接到所述第二分离罐的液态天然气进口3c与第一分离罐的液态天然气出口2b的通路上。第三分离罐液态天然气排放口4e连接到所述液态天然气排放支路上。在第一分离罐的液态天然气出口2b、第二分离罐的液态天然气出口3d、第三分离罐液态天然气排放口4e及第四分离罐液态天然气出口5b均连接有事故排放管10。
[0034] 上述四个分离罐均采用的是相同结构的分离罐，根据具体情况各个分离罐应用到了不同的接口。
[0035] 本实用新型的工作原理为：
[0036] 经过压缩单元将天然气压缩到10-20MPa，该天然气从预冷单元的原料进气口进入预冷单元，使压缩气体温度从30℃左右降低至-70℃左右并进入第一引射器的腔室，通过第一引射器的作用使高压气体迅速降温到-120℃左右，压力降低至0.6-1.5Mpa左右后部分液化并进入第一分离罐，未液化的气体则从第一分离罐循环气出口返回预冷单元，利用该返回的较冷气体对进入气体进行换热，以达到换热的作用。未液化的气体回到压缩单元后经过压缩再次进入预冷单元形成一循环过程。
[0037] 其中，引射器的作用原理是：利用进入腔室的高压气体10-25MPa作为主动流与第二分离罐提供的低压气体0.5-1MPa作为被动流混合，低压气体引射高压气体在引射器的腔室内迅速膨胀降温，温度降至-110℃至-130℃左右，压力降至0.6-1.5Mpa，使进入的高压气体部分液化。
[0038] 储存在第一分离罐的液态天然气会通过与第二分离罐之间的管道流入第二分离罐，而第二分离罐中储存的液态天然气则可通过与第三分离罐之间的管道进入第三分离罐或直接通过排出支路进入储罐。
[0039] 同样原理：利用第二引射器的引射作用使压缩气体可在第二分离罐中部分直接被液化，液态气体直接排入储罐或进入第三分离罐。
[0040] 在第三分离罐中设置有埋入式换热管，该埋入式换热管是与前述循环气通道中已经经过第一分离罐流出的未液化的气体可通过开关的控制进入埋入式换热管，由于本身第三分离罐中储备有较冷的液态天然气，且埋入式换热管处于其中，流过该埋入式换热管未被液化的气体在较冷液态天然气的作用下被液化，并进入第四分离罐。而那些需要更冷温度才能被液化的杂质，如氢、氦、氮气则进入第四分离罐并通过废气口排出。
[0041] 同样在第三分离罐、第四分离管均设置有液态天然气排出口，以便排入储罐。
[0042] 另外，在四个分离罐的排出口端设置有事故排放管，由开关控制。
