CN101625191A - 一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统 - Google Patents

Abstract

一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，包括压缩机模块、冷却分凝分离模块和液化分离模块；其连接为：压缩机模块高压出口连接冷却分凝分离模块制冷剂高压入口；冷却分凝分离模块制冷剂高压出口连接液化分离模块制冷剂高压入口；液化分离模块制冷剂低压出口连接冷却分凝分离模块制冷剂低压入口，冷却分凝分离模块制冷剂低压出口连接压缩机模块低压入口；需分离的混合气体经前处理后由被分离气体入口进入冷却分凝分离模块，再进入液化分离模块；经各级分离出的液体及由末级输出的尾气根据需要进入各自前级并逐级回收冷量或直接输出；本系统使用单台压缩机驱动，运行简单可靠；应用分凝分离，在换热器内部实现分离，系统结构简单，布置灵活。

Description

一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统

技术领域

本发明涉及一种气体低温液化分离系统，特别涉及一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统。

背景技术

天然气、焦炉气、煤层气和一些化工尾气等是非常重要的能源和资源，如果能充分开发利用这些气体，对于缓解日益紧张的能源和环保压力以及提高资源的利用效率均具有重要的意义。通常这些气体成分比较复杂，均为多组分混合物，为了合理利用这些气体、并且方便实现储存和运输，液化和分离成为一种重要的技术手段，尤其是对不适合进行管道输运的气源，如偏远和离散气源。

通常上述气体的主要成分是低温气体，如甲烷等，采取低温液化、分离是最为有效的方法。低温液化、分离技术的核心是低温制冷技术和液化分离流程，而低温制冷的效率、可靠性和技术成本则是其选用的首要考虑因素，而针对液化装置处理气量规模，其他技术要求也会影响最终液化技术的选用。目前来讲，在液化天然气领域占据主导地位的是多元混合工质节流制冷技术，气体透平膨胀制冷循环在空气液化分离中占据了主要位置。

常用的气体分离方法主要有低温精馏法、变压吸附法和薄膜渗透法等。其中低温精馏法广泛应用于空气分离等工业领域，能得到较高纯度的产品，尤其是可以获得液体产品，但是相对来讲设备复杂，初投资成本高；吸附法和薄膜渗透法回收率低，只能获得气体产品。

在低温液化精馏分离方法当中，需要采用精馏塔装置实现气体分离，通过调节精馏分离塔的工作参数可以获取较高纯度的分离产物。例如在含有高碳组分的天然气液化流程当中，为了提取其中丙烷及以上组分，需要在液化装置设置分离塔，在恰当温度处(除甲烷外的其他高碳组分已经大部分成为液体)将原料气流引入气提塔，将其中的液相分离出来。分离后的气相进入液化装置的低温级被继续冷却和液化，此类流程如美国专利US4805413及US4436540等等。但是分离塔装置结构复杂，成本造价高，而且较为重要的一点是能耗较大。

实际上在很多应用场合，往往只需要对原料气进行粗分离，并不要求太高的产品纯度；或者是对这些气体混合物进行前期处理，目的并不在于获得高纯分离产物，而是为下一步的环节做准备。以天然气为例，在较高温区将成为液相的高碳组分分离出来，主要目的是回收此类高碳组元并有效提高液化天然气在贮运过程中的热稳定性，同时也可减小后续低温级的热负荷以及流动阻力进而提高液化分离系统效率和经济性。在这种情况下，完全可以采取简单的分凝分离方式实现其中高碳组元的逐级高效分离。

多元混合物在具有间壁放热的通道内流动时，从换热间壁温度低于某些组份露点温度点以后，这些组份会出现气液相变，通过适当的流道设计，使其中汽液两相流速出现较大滑移，进而使其中冷凝液体依靠重力回流，且在此过程中混合物流体内部形成类似于分离塔中的强力的热、质交换，从而可实现将流体中较高沸点的组分在较高温区分离出来，而在其出口流出的气相具有更低的温度和高沸点组份浓度，这一现象称为分凝分离效应。中国发明专利(ZL00136709.9)利用此效应提出了一种新的分凝分离制冷循环，上述思路完全可以在改进后用于实现多元混合物的高效分离，形成一种新的液化分离流程。这种分离方式与平衡闪蒸分离不同，能够使高沸点组分比较完全的分离出来，而且分离后气液温度不同，气体温度较液体低，同时与精馏分离相比其不需要特殊设计的分离塔，结构简单，而且分凝分离效应还可以实现逆流热交换作用。

针对通常采用的低温液化分离流程存在的结构复杂等问题，本发明专利提出了一种应用分凝分离效应的气体液化分离系统，具有设备简单，运行安全可靠，能耗低，不包含气提塔/精馏塔等大型复杂设备，且分离效果又能满足要求和低成本等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其结构简单，流程布置灵活；原料气中的组分从高沸点到低沸点依次液化分离，而不进入下一级的低温液化过程，可降低下一级的换热负荷，减少流动带来的损失和回热损失，同时可综合利用原料气，提高原料气的使用价值。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，以多元混合工质节流制冷提供该气体低温液化分离系统所需冷量；所述气体低温液化分离系统包括压缩机模块CU、冷却分凝分离模块SU和液化分离模块TU。

如图1所示，所述的压缩机模块CU、冷却分凝分离模块SU和液化分离模块TU按下述顺序相连并形成循环回路：

所述压缩机模块CU的高压出口连接冷却分凝分离模块SU的制冷剂高压入口；冷却分凝分离模块SU的制冷剂高压出口连接液化分离模块TU的制冷剂高压入口；液化分离模块TU的制冷剂低压出口连接冷却分凝分离模块SU的制冷剂低压入口，冷却分凝分离模块SU的制冷剂低压出口连接压缩机模块CU的低压入口；其特征在于：

如图1.1所示，所述的压缩机模块CU包括压缩机CU1、第一前冷却器CU21及管路和阀门，其连接方式为：压缩机CU1的高压出口连接冷却器CU2的进口；冷却器CU2出口为压缩机模块CU的高压出口；压缩机CU1的低压进口为压缩机模块CU的低压进口。

如图1.2所示，所述的压缩机模块CU结构还可为：包括压缩机CU1、第一前冷却器CU21、第二前冷却器CU22和润滑油过滤回油器CU3，其连接方式为：压缩机CU1的高压出口管连接第一前冷却器CU21的进口管，第一前冷却器CU21的出口通过一个三通连接管件同时与第二前冷却器CU22进口及润滑油过滤回油器CU3的进口相连，第二前冷却器CU22的出口作为压缩机模块CU的高压出口，润滑油过滤回油器CU3的出口连接一个三通管件，三通管件的另外两个接口中一个连接压缩机CU1的低压进口，一个作为压缩机模块CU的低压进口。

所述的冷却分凝分离模块SU由1-5级冷却分凝分离子模块组成，所述冷却分凝分离子模块为第一冷却分凝分离子模块S1、第二冷却分凝分离子模块S2、第三冷却分凝分离子模块S3、第四冷却分凝分离子模块S4或它们的任意组合。

如图2.1所示，所述第一冷却分凝分离子模块S1由中间液相分离单元SUi_2、中间换热SUi_4及其连接管路组成；所述中间液相分离单元SUi_2由第一回流罐、第一排出阀门及第一回流阀门组成；所述第一回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第一排出阀门和第一回流阀门相连，所述第一排出阀门用来向外界排出分离产品；第一回流罐进口C3为该中间液相分离单元SUi_2的被分离气体入口，同时也是所述第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第一回流罐汽相出口C4作为返流液体进口与中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5相连，该中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5同时也是返流液体出口；通过管路与所述该中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5相连通的中间换热器SUi_4的被分离气体出口C6同时也是所述第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体入口；中间换热器SUi_4的分离后组份出口Dj4与中间换热器SUi_4的分离后组份入口Dj3之间并联有六根管路，则所述中间换热器SUi_4有六个分离后组份出口Dj4和六个分离后组份入口Dj3；所述中间换热器SUi_4的六个分离后组份出口Dj4同时也是所述第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口；所述中间换热器SUi_4的六个分离后组份入口Dj3同时也是所述第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气入口；所述中间换热器SUi_4的六个分离后组份出口Dj4根据冷却分凝分离模块SU的级数全部用于连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口的六个接口，或一部分连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；所述中间换热器SUi-4的分离后组份入口Dj3用于连接后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气出口的相应接口；第一回流阀门通过连接管路连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5通过管路与中间换热器SUi_4的制冷剂高压出口A6相连通，所述中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5同时也是所述第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂高压入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口；所述中间换热器SUi_4的制冷剂高压出口A6同时也是所述第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；中间换热器SUi_4的制冷剂低压入口B3通过管路与中间换热器SUi_4的制冷剂低压出口B4相连通，所述中间换热器SUi_4的制冷剂低压入口B3同时也是所述第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂低压入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压出口；所述中间换热器SUi_4的制冷剂低压出口B4同时也是所述第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂低压出口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；被分离气体在中间液相分离单元SUi_2及其气相出口至中间换热段SUi_4的被分离气体出口C6间进行分凝分离；中间液相分离单元SUi_2和中间换热段SUi_4为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。

如图2.2所示，所述的第二冷却分凝分离子模块S2由中间液相分离单元SUi_2、制冷系统液相分离单元SUi_3、中间换热器SUi_4、制冷节流元件SUi_5及其连接管路组成；所述中间液相分离单元SUi_2由第一回流罐、第一排出阀门及第一回流阀门组成；所述第一回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第一排出阀门和回流阀门相连，所述第一排出阀门用来向外界排出分离产品；第一回流罐进口C3为中间液相分离单元SUi_2的被分离气体入口，同时也是第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第一回流罐汽相出口C4作为返流液体进口与中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5相连，该中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5同时也是返流液体出口；通过管路与所述该中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5相连通的中间换热器SUi_4的被分离气体出口C6同时也是所述第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体入口；中间换热器SUi_4的分离后组份出口Dj4与中间换热器SUi_4的分离后组份入口Dj3之间并联有六根管路，则所述中间换热器SUi_4有六个分离后组份出口Dj4和六个分离后组份入口Dj3；所述中间换热器SUi_4的六个分离后组份出口Dj4同时也是所述第二冷却分凝分离子模块S2的返流组份及末级尾气出口；所述中间换热器SUi_4的六个分离后组份入口Dj3同时也是所述第二冷却分凝分离子模块S2的返流组份及末级尾气入口；所述中间换热器SUi_4的六个分离后组份出口Dj4根据冷却分凝分离模块SU的级数全部用于连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口的六个接口，或一部分连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；所述中间换热器SUi_4的分离后组份入口Dj3用于连接后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气出口的相应接口；第一回流阀门通过连接管路连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述的制冷系统液相分离单元SUi_3由第二回流罐及其连接管路组成：第二回流罐进口A3为该制冷系统液相分离单元SUi_3进口，同时也是第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂高压入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口；第二回流罐气相出口A4作为制冷系统液相分离单元SUi_3的气相出口连接中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5；所述第二回流罐气相出口A4同时也是返流液体的进口；第二回流罐液相出口经中间换热段SUi_4后连接至制冷节流元件SUi_5的进口，制冷节流元件SUi_5的出口连接中间换热器SUi_4的制冷剂低压入口B3；通过管路与所述中间换热器SUi_4的制冷剂低压入口B3相连通中间换热器SUi_4的制冷剂低压出口B4同时也是所述第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂低压出口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5通过管路与中间换热器SUi_4的制冷剂高压出口A6相连通，所述中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5同时也是所述第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；所述中间换热器SUi_4的制冷剂高压出口A6同时也是所述第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；被分离气体在中间液相分离单元SUi_2及其气相出口至中间换热段SUi_4的被分离气体出口C6间进行分凝分离；制冷剂在制冷系统液相分离单元SUi_3及其气相出口至中间换热段SUi-4的制冷剂高压出口A6间进行分凝分离；中间液相分离单元SUi_2、制冷系统液相分离单元SUi_3和中间换热段SUi_4为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。

如图2.3所示，所述的第三冷却分凝分离子模块S3由中间液相分离单元SUi_2、制冷系统液相分离单元SUi_3、中间换热器SUi_4、制冷节流元件SUi_5、后换热器单元SUi_6及其连接管路组成；所述中间液相分离单元SUi_2由第一回流罐、第一排出阀门及第一回流阀门组成；所述第一回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第一排出阀门和回流阀门相连，所述第一排出阀门用来向外界排出分离产品；第一回流罐进口C3为中间液相分离单元SUi_2的被分离气体入口，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第一回流罐汽相出口C4作为返流液体进口与中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5相连，该中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5同时也是返流液体出口；通过管路与所述中间换热器SUi_4的被分离气体进口C5相连通的中间换热器SUi_4的被分离气体出口C6与后换热器单元SUi_6的被分离气体进口C7连接；通过管路与所述后换热器单元SUi_6的被分离气体进口C7相连通的后换热器单元SUi_6的被分离气体出口C8，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体入口；后换热器单元SUi_6的分离后组份入口Dj1与后换热器单元SUi_6的分离后组份出口Dj2之间并联有六根管路，则所述后换热器单元SUi_6有六个分离后组份出口Dj2和六个分离后组份入口Dj1；所述后换热器单元SUi_6的六个分离后组份入口Dj1同时也是所述第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气出口的相应接口；所述后换热器单元SUi_6的分离后组份出口Dj2根据冷却分凝分离模块SU的级数全部用于连接中间换热器SUi_4的分离后组份入口Dj3的六个接口，或一部分连接中间换热器SUi_4的分离后组份入口Dj3，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；中间换热器SUi-4的分离后组份出口Dj4与中间换热器SUi_4的分离后组份入口Dj3之间并联有六根管路，则所述中间换热器SUi_4有六个分离后组份出口Dj4和六个分离后组份入口Dj3；所述中间换热器SUi_4的六个分离后组份出口Dj4同时也是所述第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气出口，根据冷却分凝分离模块SU的级数全部用于连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口的六个接口，或一部分连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；第一回流阀门通过连接管路连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述的制冷系统液相分离单元SUi_3由第二回流罐及其连接管路组成：第二回流罐进口A3为该制冷系统液相分离单元SUi_3进口，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂高压入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口；第二回流罐气相出口A4作为该制冷系统液相分离单元SUi_3的气相出口连接中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5，所述第二回流罐气相出口A4同时也是返流液体的进口；通过管路与所述中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5相连通的中间换热器SUi_4的制冷剂高压出口A6与后换热器单元SUi_6的制冷剂高压进口A7连接；通过管路与所述与所述后换热器单元SUi_6的制冷剂高压进口A7相连通的后换热器单元SUi_6的制冷剂高压出口A8，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；第二回流罐液相出口经中间换热段SUi_4后连接至制冷节流元件SUi_5的进口，制冷节流元件SUi_5的出口通过一个三通管件分别连接中间换热器SUi_4的制冷剂低压入口B3和后换热器单元SUi_6的制冷剂低压出口B2；通过管路与所述后换热器单元SUi_6的制冷剂低压出口B2相连通的后换热器单元SUi_6的制冷剂低压入口B1，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂低压入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压出口；通过管路与所述中间换热器SUi_4的制冷剂低压入口B3相连通的中间换热器SUi_4的制冷剂低压出口B4，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂低压出口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；被分离气体在中间液相分离单元SUi_2及其气相出口至中间换热段SUi_4的被分离气体出口C6间进行分凝分离；制冷剂在制冷系统液相分离单元SUi_3及其气相出口至中间换热段SUi-4的制冷剂高压出口A6间进行分凝分离；中间液相分离单元SUi_2、制冷系统液相分离单元SUi_3、中间换热段SUi_4和后换热器单元SUi_6为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。

如图2.4所示，所述的第四冷却分凝分离子模块S4由前换热器单元SUi_1、中间液相分离单元SUi_2、制冷系统液相分离单元SUi_3、中间换热器SUi_4、制冷节流元件SUi_5、后换热器单元SUi_6及其连接管路组成；所述中间液相分离单元SUi_2由第一回流罐、第一排出阀门及第一回流阀门组成；所述第一回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第一排出阀门和回流阀门相连，所述第一排出阀门用来向外界排出分离产品；第一回流罐进口C3作为中间液相分离单元SUi_2的被分离气体入口与前换热器单元SUi_1的被分离气体出口C2连接；通过管路与所述前换热器单元SUi_1的被分离气体出口C2相连通的前换热器单元SUi_1的被分离气体入口C1，同时也是所述第四冷却分凝分离子模块S4的被分离气体入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第一回流罐汽相出口C4作为返流液体进口与中间换热器SUi_4的被分离气体入口C5相连，该中间换热器SUi_4的被分离气体入口C5同时也是返流液体出口；通过管路与所述中间换热器SUi_4的被分离气体入口C5相连通的中间换热器SUi_4的被分离气体出口C6与后换热器单元SUi_6的被分离气体入口C7连接；通过管路与所述后换热器单元SUi_6的被分离气体入口C7相连通的后换热器单元SUi_6的被分离气体出口C8，同时也是所述第四冷却分凝分离子模块S4的被分离气体出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体入口；后换热器单元SUi_6的分离后组份入口Dj1与后换热器单元SUi_6的分离后组份出口Dj2之间并联有六根管路，则所述后换热器单元SUi_6有六个分离后组份出口Dj2和六个分离后组份入口Dj1；所述后换热器单元SUi_6的六个分离后组份入口Dj1同时也是所述第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气出口的相应接口；所述后换热器单元SUi_6的分离后组份出口Dj2根据冷却分凝分离模块SU的级数全部用于连接中间换热器SUi_4的分离后组份入口Dj3的六个接口，或一部分连接中间换热器SUi-_4的分离后组份入口Dj3，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；中间换热器SUi_4的分离后组份出口Dj4与中间换热器SUi_4的分离后组份入口Dj3之间并联有六根管路，则所述中间换热器SUi_4有六个分离后组份出口Dj4和六个分离后组份入口Dj3；所述中间换热器SUi_4的六个分离后组份出口Dj4根据冷却分凝分离模块SU的级数全部用于连接前换热器单元SUi_1的分离后组份入口Dj5的六个接口，或一部分连接前换热器单元SUi_1的分离后组份入口Dj5，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；前换热器单元SUi_1的分离后组份出口Dj6与前换热器单元SUi_1的分离后组份入口Dj5之间并联有六根管路，则所述前换热器单元SUi_1有六个分离后组份出口Dj6和六个分离后组份入口Dj5；所述前换热器单元SUi_1的六个分离后组份出口Dj6同时也是所述第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气出口，根据冷却分凝分离模块SU的级数全部用于连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口的六个接口，或一部分连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；第一回流阀门通过连接管路连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述的制冷系统液相分离单元SUi_3由第二回流罐及其连接管路组成：第二回流罐进口A3与前换热器单元SUi_1的制冷剂高压出口A2连接；通过管路与所述前换热器单元SUi_1的制冷剂高压出口A2相连通的前换热器单元SUi_1的制冷剂高压入口A1同时也是所述第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂高压入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口；第二回流罐气相出口A4作为该制冷系统液相分离单元SUi_3的气相出口连接中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5，所述第二回流罐气相出口A4同时也是返流液体的进口；通过管路与所述中间换热器SUi_4的制冷剂高压入口A5相连通的中间换热器SUi_4的制冷剂高压出口A6与后换热器单元SUi_6的制冷剂高压进口A7连接；通过管路与所述后换热器单元SUi_6的制冷剂高压进口A7相连通的后换热器单元SUi_6的制冷剂高压出口A8，同时也是所述第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；第二回流罐液相出口经中间换热段SUi_4后连接至制冷节流元件SUi_5的进口，制冷节流元件SUi_5的出口通过一个三通管件分别连接中间换热器SUi_4的制冷剂低压入口B3和后换热器单元SUi_6的制冷剂低压出口B2；通过管路与所述后换热器单元SUi_6的制冷剂低压出口B2相连通的后换热器单元SUi_6的制冷剂低压入口B1同时也是所述第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂低压入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压出口；通过管路与所述中间换热器SUi_4的制冷剂低压入口B3相连通的中间换热器SUi_4的制冷剂低压出口B4与前换热器单元SUi_1的制冷剂低压入口B5连接；通过管路与所述前换热器单元SUi_1的制冷剂低压入口B5相连通的前换热器单元SUi_1的制冷剂低压出口B6同时也是所述第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂低压出口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；被分离气体在中间液相分离单元SUi_2及其气相出口至中间换热段SUi_4的被分离气体出口C6间进行分凝分离；制冷剂在制冷系统液相分离单元SUi_3及其气相出口至中间换热段SUi-_4的制冷剂高压出口A6间进行分凝分离；前换热器单元SUi_1、中间液相分离单元SUi_2、制冷系统液相分离和回流罐SUi_3、中间换热段SUi_4和后换热器单元SUi_6为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。所述的第四冷却分凝分离子模块(S4)的前换热器单元(SUi_1)还附加有外补冷装置。

如图3.1所示，所述的液化分离模块TU包括液相分离回流单元TU1、蒸发冷凝段TU3、节流元件TU4及其管路；所述液相分离回流单元TU1由第三回流罐、第三排出阀门、第三回流阀门及其管路组成；所述第三回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第三排出阀门和第三回流阀门相连，所述第三排出阀门用来向外界排出分离产品；第三回流罐的入口I1为液相分离回流单元TU1的被分离气体入口，同时也是该液化分离模块的被分离气体入口，用于连接冷却分凝分离模块SU最后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第三回流罐的气相出口I2作为返流液体入口与蒸发冷凝段TU3的被分离气体入口I5相连，该蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口I5同时也是返流液体出口；通过管路与所述蒸发冷凝段TU3的被分离气体入口I5相连通的蒸发冷凝段TU3的被分离气体出口I6为液化分离模块TU的被分离气体出口，用于排出未被液化的气体；所述第三回流阀门通过连接管路连接冷却分凝分离模块SU最后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；冷却分离模块SU的最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口连接节流元件TU4的入口，节流元件TU4的入口为所述液化分离模块TU的制冷剂高压入口；节流元件TU4的出口连接蒸发冷凝段TU3的制冷剂低压入口H1；通过管路与所述蒸发冷凝段TU3的制冷剂低压入口H1相连通的蒸发冷凝段TU3的制冷剂低压出口H2作为所述液化分离模块TU的制冷剂低压出口连接冷却分离模块SU的最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；被分离气体在液相分离回流单元TU1及其气相出口I2至蒸发冷凝段TU3的被分离气体出口I6间进行分凝分离；液相分离回流单元TU1和蒸发冷凝段TU3为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。

以图3.1所示的液化分离模块TU为基础，液化分离模块TU的结构还可为：所述的蒸发冷凝段TU3的被分离气体出口I6连接蒸发冷凝段TU3的返流尾气入口J3；蒸发冷凝段TU3的返流尾气出口J4用于连接冷却分离模块SU最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述第三回流阀门通过连接管路连接冷却分离模块SU最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；如图3.2所示。

以图3.2所示的液化分离模块TU为基础，在所述的蒸发冷凝段TU3的被分离气体出口I6和蒸发冷凝段TU3的返流尾气入口J3之间的管路上连接一尾气膨胀降压模块TU6；所述的尾气膨胀降压模块TU6可以为节流元件、膨胀机或其他节流元件的一种；如图3.3所示。

以图3.1所示的液化分离模块TU为基础，在所述蒸发冷凝段TU3的被分离气体出口I6至所述第三排出阀门的排出管路上依次串连有尾气膨胀降阀TU6和过冷换热器TU7；所述过冷换热器TU7的返流气体出口连接冷却分离模块SU最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述第三回流阀门通过连接管路连接冷却分离模块SU最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；如图3.4所示。

以图3.3所示的液化分离模块TU为基础，液化分离模块TU还包括冷量回收换热段TU5；蒸发冷凝段TU3的被分离气体出口I6连接冷量回收换热段TU5的被分离气体入口I7，该冷量回收换热段TU5的被分离气体入口I7同时也是返流液体出口；冷量回收换热段TU5的被分离气体出口I8连接尾气膨胀降压模块TU6的入口，尾气膨胀降压模块TU6的出口连接冷量回收换热段TU5的返流尾气入口J1，冷量回收换热段TU5的返流尾气出口J2连接蒸发冷凝段TU3的返流尾气入口J3；被分离气体在液相分离回流单元TU1及第三回流罐的气相出口I2至冷量回收换热段TU5的被分离气体尾气出口I8间进行分凝分离；液相分离回流单元TU1、蒸发冷凝段TU3和冷量回收换热段TU5为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块；如图3.5所示。

以图3.4所示的液化分离模块TU为基础，液化分离模块TU还包括换热冷凝段TU2；冷却分凝分离模块SU最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口连接换热冷凝段TU2的制冷剂高压进口G1，换热冷凝段TU2的制冷剂高压进口G1为液化分离模块TU的制冷剂高压入口；换热冷凝段TU2的制冷剂高压出口G2连接节流元件TU4的进口，节流元件TU4的出口连接蒸发冷凝段TU3的制冷剂低压进口H1，蒸发冷凝段TU3的制冷剂低压出口H2连接换热冷凝段TU2的制冷剂低压进口H3，换热冷凝段TU2的制冷剂低压出口H4作为液化分离模块TU的制冷剂低压出口连接冷却分凝分离模块SU最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；第三回流罐的气相出口I2作为返流液体入口与换热冷凝段TU2的被分离气体入口I3相连，该换热冷凝段TU2的被分离气体入口I3同时也是返流液体出口；换热冷凝段TU2的被分离气体出口I4作为返流液体入口连接蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口I5，该蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口I5同时也是返流液体出口；被分离气体在液相分离回流单元TU1及第三回流罐的气相出口I2至蒸发冷凝段TU3的被分离气体尾气出口I6间进行分凝分离；液相分离回流单元TU1、换热冷凝段TU2和蒸发冷凝段TU3为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块；如图3.6所示。

以图3.6所示的液化分离模块TU为基础，液化分离模块TU还包括低压尾气气液分离器TU8，所述的低压尾气气液分离器TU8由第四回流罐、第四排出阀门及其管路组成；第四回流罐的入口连接尾气膨胀降压模块TU6的出口，第四回流罐的气相出口连接过冷换热器TU7的入口，第四回流罐的液相出口连接第四排出阀门；如图3.7所示。

以图3.5所示的液化分离模块TU为基础，液化分离模块TU还包括换热冷凝段TU2；冷却分凝分离模块SU的最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口连接换热冷凝段TU2的制冷剂高压进口G1，换热冷凝段TU2的制冷剂高压进口G1为液化分离模块TU的制冷剂高压入口；换热冷凝段TU2的制冷剂高压出口G2连接节流元件TU4的进口，节流元件TU4的出口连接蒸发冷凝段TU3的制冷剂低压进口H1，蒸发冷凝段TU3的制冷剂低压出口H2连接换热冷凝段TU2的制冷剂低压进口H3，换热冷凝段TU2的制冷剂低压出口H4作为液化分离模块TU的制冷剂低压出口连接冷却分凝分离模块SU的最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；第三回流罐的气相出口I2作为返流液体入口与换热冷凝段TU2的被分离气体入口I3相连，该换热冷凝段TU2的被分离气体入口I3同时也是返流液体出口；换热冷凝段TU2的被分离气体出口I4作为返流液体入口连接蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口I5，该蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口I5同时也是返流液体出口；蒸发冷凝段TU3的返流尾气出口J4连接换热冷凝段TU2的返流尾气入口J5，换热冷凝段TU2的返流尾气出口J6连接冷却分凝分离模块SU的最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；；所述第三回流阀门通过连接管路连接冷却分凝分离模块(SU)的最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；被分离气体在被分离气体气液分离器TU1及第三回流罐的气相出口I2至冷量回收换热段TU5的被分离气体尾气出口I8间进行分凝分离；液相分离回流单元TU1、换热冷凝段TU2、蒸发冷凝段TU3和冷量回收换热段TU5为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块；如图3.8所示。

本发明提供的应用分凝分离效应的气体液化分离流程系统，其优点在于：应用分凝分离效应，利用返流低温流体提高冷凝分离驱动力，在重力的作用下使高沸点组份液相物料自动下行且逐步浓缩、温度逐步上升，气相上行且使其中的高沸点组份随其温度下降而逐步下降，在换热器内部就实现满足要求的分离效果，而无需专门的精馏塔等复杂的分离设备，提高了系统的效率，并使得整个系统结构简单，流程布置灵活；采用多级冷却分凝分离模块，原料气中的组分从高沸点到低沸点依次液化分离，而不进入下一级的低温液化过程，从而降低了下一级的换热负荷，减少了流动带来的损失和回热损失，同时能综合利用原料，提高产品价值；可以在主制冷冷量不足时使用额外补冷，使各级分离子模块之间形成有效的温度梯度，有利于原料气体更有效的液化分离；本发明提供的应用分凝分离效应的气体液化分离流程系统，可以广泛应用于天然气、油田伴生气和煤层气等气体的液化分离。

附图说明：

图1为本发明的结构示意框图；

图1.1为一种压缩机模块CU结构示意图；

图1.2为另一种压缩机模块CU结构示意图；

图2.1为第一冷却分凝分离子模块S1的结构示意图；

图2.2为第二冷却分凝分离子模块S2结构示意图；

图2.3为第三冷却分凝分离子模块S3结构示意图；

图2.4为第四冷却分凝分离子模块S4结构示意图；

图3.1为第一种液化分离模块TU的结构示意图；

图3.2为第二种液化分离模块TU的结构示意图；

图3.3为第三种液化分离模块TU的结构示意图；

图3.4为第四种液化分离模块TU的结构示意图；

图3.5为第五种液化分离模块TU的结构示意图；

图3.6为第六种液化分离模块TU的结构示意图；

图3.7为第七种液化分离模块TU的结构示意图；

图3.8为第八种液化分离模块TU的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：制备一个1级分离的气体低温液化分离系统，用于含乙烯(C₂H₄)和C₃₊碳氢化合物的化工尾气中乙烯气体和C₃₊碳氢化合物的回收。

该分离系统的总连接方式参见图1，其中压缩机模块CU采用图1.1所示结构；冷却分凝分离模块可以采用第一冷却分凝分离子模块S1、第二冷却分凝分离子模块S2、第三冷却分凝分离子模块S3或第四冷却分凝分离子模块S4，本实施例采用第四冷却分凝分离子模块S4(见图2.4)；液化分离模块TU采用图3.5所示结构；制冷系统连接方式为：压缩机模块CU的高压出口连接第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂高压入口；第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂高压出口连接液化分离模块TU的制冷剂高压入口；液化分离模块TU的制冷剂低压出口连接第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂低压入口，第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂低压出口连接压缩机模块CU的低压入口；被分离气体管路连接方式为：被分离气体由第四冷却分凝分离子模块S4的被分离气体入口进入系统；第四冷却分凝分离子模块S4的被分离气体出口连接液化分离模块TU的被分离气体入口，液化分离模块TU的返流尾气出口和第三回流阀门连接第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气入口。

在系统的冷却分凝分离模块中，化工尾气中含有三个和三个以上碳原子的组分被低温冷却成为液体排出，未被液化气体进入液化分离模块TU；在TU中乙烯被液化分离，未被分离的尾气经过降压膨胀后和一部分乙烯液体经过第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气入口返回第四冷却分凝分离子模块S4进行冷量回收；经过冷量回收后，返流的部分乙烯液体以气体形式经第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气出口的相应接口排出储存，尾气经第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气出口的相应接口排出，从而实现了对化工尾气中乙烯气体和C₃₊碳氢化合物的分离和回收。

实施例2：制备一个1级分离的气体低温液化分离系统，用于含乙烯(C₂H₄)和C₃₊碳氢化合物的化工尾气中乙烯气体和C₃₊碳氢化合物的回收。该分离系统的总连接方式参见图1，其中压缩机模块和冷却分凝分离模块同实施例1，液化分离模块TU采用图3.6所示结构，制冷系统及被分离气体管路的连接方式同实施例1。

在系统的冷却分凝分离模块中，化工尾气中含有三个和三个以上碳原子的组分被低温冷却成为液体排出，未被液化气体进入液化分离模块TU；在TU中乙烯被液化分离，未被液化的尾气经过膨胀降压后在过冷换热器TU7中对液体产品进行过冷处理，然后同一部分乙烯液体经过第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气入口返回第四冷却分凝分离子模块S4，进行冷量回收，最后以气体形式由第四冷却分凝分离子模块S4返流组份及末级尾气出口的相应接口排出储存；尾气经第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气出口排出，从而实现了对化工尾气中乙烯气体和C₃₊碳氢化合物的分离和回收。

实施例3：制备一个2级分离的气体低温液化分离系统，用于煤层气的液化。该系统的总连接方式参见图1，其中压缩机模块同实施例1，液化分离模块TU采用图3.1所示结构。冷却分凝分离模块SU由2级冷却分凝分离子模块SU1和SU2组成，这2级冷却分凝分离子模块为第一冷却分凝分离子模块S1、第二冷却分凝分离子模块S2、第三冷却分凝分离子模块S3、第四冷却分凝分离子模块S4或它们的任意组合。本例中冷却分凝分离子模块SU1采用第二冷却分凝分离子模块S2(见图2.2)；冷却分凝分离子模块SU2采用第三冷却分凝分离子模块S3(见图2.3)。制冷系统连接方式为：压缩机模块CU的高压出口连接第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂高压入口；第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂高压出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂高压入口，第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂高压出口连接液化分离模块TU的制冷剂高压入口；液化分离模块TU的制冷剂低压出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂低压入口，第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂低压出口连接第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂低压入口，第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂低压出口连接压缩机模块CU的低压入口。被分离气体管路连接方式为：被分离气体由第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体入口进入系统；第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体入口，第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体出口连接液化分离模块TU的被分离气体入口。由于只需要得到煤层气的液体产品，因此本实施例中液体产品不需要返流。

煤层气由第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体入口进入系统，在冷却分凝分离模块中，煤层气不断的被低温冷却，温度接近沸点温度；在液化分离模块TU中，煤层气被继续冷却到沸点温度以下，最终以液体形态被引出系统，从而实现了对煤层气的液化。

实施例4：制备一个2级分离的气体低温液化分离系统，用于煤层气的液化。该系统的总连接方式参见图1，其中压缩机模块和冷却分凝分离模块同实施例3，液化分离模块TU采用图3.2所示结构。制冷系统的连接方式同实施例3；被分离气体管路连接方式为：被分离气体由第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体入口进入系统；第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体入口，第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体出口连接液化分离模块TU的被分离气体入口；液化分离模块TU的返流尾气出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气入口，第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气出口连接第二冷却分凝分离子模块S2的返流组份及末级尾气入口。由于只需要得到煤层气的液体产品，因此本实施例中液体产品不需要返流。

煤层气由第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体入口进入系统，在冷却分凝分离模块中，煤层气不断的被低温冷却，温度接近沸点温度；在液化分离模块TU中，煤层气被继续冷却到沸点温度以下，最终以液体形态被引出系统，从而实现了对煤层气的液化；未被液化的尾气通过液化分离模块TU的返流尾气出口返流回冷却分凝分离模块进行冷量回收，为分凝分离提供部分冷量。

实施例5：制备一个2级分离的气体低温液化分离系统，用于天然气的液化分离。该分离系统的总连接方式参见图1，其中压缩机模块CU采用图1.2所示结构，液化分离模块TU采用图3.3所示结构。冷却分凝分离模块SU由2级冷却分凝分离子模块SU1和SU2组成，这2级冷却分凝分离子模块为第一冷却分凝分离子模块S1、第二冷却分凝分离子模块S2、第三冷却分凝分离子模块S3、第四冷却分凝分离子模块S4或它们的任意组合。本例中冷却分凝分离子模块SU1采用第一冷却分凝分离子模块S1(见图2.1)；冷却分凝分离子模块SU2采用第三冷却分凝分离子模块S3(见图2.3)。制冷系统连接方式为：压缩机模块CU的高压出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂高压入口；第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂高压出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂高压入口，第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂高压出口连接液化分离模块TU的制冷剂高压入口；液化分离模块TU的制冷剂低压出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂低压入口，第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂低压出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂低压入口，第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂低压出口连接压缩机模块CU的低压入口；被分离气体管路连接方式为：被分离气体由第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体入口进入系统；第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体入口，第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体出口连接液化分离模块TU的被分离气体入口；液化分离模块TU的返流尾气出口和第三回流阀门连接第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气入口的相应接口，第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气入口。

被分离气体由第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体入口进入系统；在冷却分凝分离子模块SU1中，含有四个及四个以上碳原子的天然气组分首先被液化分离出来，未被液化的天然气组分进入冷却分凝分离子模块SU2；在冷却分凝分离子模块SU2中，含有三个碳原子的天然气组分被液化分离出来，一部分液体通过第一排出阀门排出系统得到液体产品，一部分液体通过第一回流阀门和第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气出口进入第一冷却分凝分离子模块S1进行冷量回收，最后由第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口排出系统，得到含有三个碳原子组份的气体产品；未被液化的天然气组分进入液化分离模块TU，在这里甲烷和C₂组分被液化分离出来，一部分液体产品通过第三排出阀门被排出系统，一部分液体产品通过第三回流阀门返流，经过冷却分凝分离子模块SU2和SU1，最后由第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口排出，得到甲烷和C₂组分的气体产品；未被液化的尾气经过膨胀降压后通过液化分离模块TU的返流尾气出口进入冷却分凝分离模块SU进行冷量回收，为分凝分离提供部分冷量，最后由第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口排出系统。

实施例6：制备一个2级分离的气体低温液化分离系统，用于天然气的液化分离。该分离系统的总连接方式参见图1，其中压缩机模块和冷却分凝分离模块同实施例5，液化分离模块TU采用图3.4所示结构。制冷系统和被分离气体管路的连接方式同实施例5。

被分离气体由第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体入口进入系统；在冷却分凝分离子模块SU1中，含有四个及四个以上碳原子的天然气组分首先被液化分离出来，未被液化的天然气组分进入冷却分凝分离子模块SU2；在冷却分凝分离子模块SU2中，含有三个碳原子的天然气组分被液化分离出来，一部分液体通过第一排出阀门排出系统得到液体产品，一部分液体通过第一回流阀门和第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气出口进入第一冷却分凝分离子模块S1进行冷量回收，最后由第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口排出系统，得到含有三个碳原子组份的气体产品；未被液化的天然气组分进入液化分离模块TU，在这里甲烷和C₂组分被液化分离出来，一部分液体产品通过第三排出阀门被排出系统，一部分液体产品通过第三回流阀门返流，经过冷却分凝分离子模块SU2和SU1，最后由第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口排出，得到甲烷和C₂组分的气体产品；未被液化的尾气经过膨胀降压后在过冷换热器TU7中对液体产品进行过冷处理，然后通过液化分离模块TU的返流尾气出口进入冷却分凝分离模块SU进行冷量回收，为分凝分离提供部分冷量，最后由第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口排出系统。

实施例7：制备一个5级分离的气体低温液化分离系统，用于焦炉气的液化分离。该分离系统的总连接方式参见图1，其中压缩机模块同实施例1，液化分离模块TU采用图3.8所示结构。冷却分凝分离模块SU由冷却分凝分离子模块SU1、冷却分凝分离子模块SU2、冷却分凝分离子模块SU3、冷却分凝分离子模块SU4和冷却分凝分离子模块SU5组成，这5级冷却分凝分离子模块为第一冷却分凝分离子模块S1、第二冷却分凝分离子模块S2、第三冷却分凝分离子模块S3、第四冷却分凝分离子模块S4或它们的任意组合。在本实施例中，冷却分凝分离子模块SU1采用第一冷却分凝分离子模块S1(见图2.1)；冷却分凝分离子模块SU2采用第二冷却分凝分离子模块S2(图2.2)；冷却分凝分离子模块SU3采用第一冷却分凝分离子模块S1(见图2.1)；冷却分凝分离子模块SU4采用第三冷却分凝分离子模块S3(见图2.3)；冷却分凝分离子模块SU5采用第四冷却分凝分离子模块S4(见图2.4)。制冷系统连接方式为：压缩机模块CU的高压出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂高压入口；第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂高压出口连接第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂高压入口，第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂高压出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂高压入口；第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂高压出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂高压入口，第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂高压出口连接第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂高压入口，第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂高压出口连接液化分离模块TU的制冷剂高压入口；液化分离模块TU的制冷剂低压出口连接第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂低压入口，第四冷却分凝分离子模块S4的制冷剂低压出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂低压入口，第三冷却分凝分离子模块S3的制冷剂低压出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂低压入口，第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂低压出口连接第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂低压入口，第二冷却分凝分离子模块S2的制冷剂低压出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂低压入口，第一冷却分凝分离子模块S1的制冷剂低压出口连接压缩机模块CU的低压入口。被分离气体管路连接方式为：被分离气体由第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体入口进入系统；第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体出口连接第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体入口，第二冷却分凝分离子模块S2的被分离气体出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体入口，第一冷却分凝分离子模块S1的被分离气体出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体入口，第三冷却分凝分离子模块S3的被分离气体出口连接第四冷却分凝分离子模块S4的被分离气体入口，第四冷却分凝分离子模块S4的被分离气体出口连接液化分离模块TU的被分离气体入口；液化分离模块TU的返流尾气出口和第三回流阀门连接第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气入口的相应接口，第四冷却分凝分离子模块S4的返流组份及末级尾气出口连接第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气入口，第三冷却分凝分离子模块S3的返流组份及末级尾气出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气入口，第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口连接第二冷却分凝分离子模块S2的返流组份及末级尾气入口，第二冷却分凝分离子模块S2的返流组份及末级尾气出口连接第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气入口。

在冷却分凝分离子模块SU1中，含有五个及五个以上碳原子的焦炉气组分首先被液化分离出来，经第一排出阀门排出系统，未被液化的焦炉气组分进入冷却分凝分离子模块SU2；在冷却分凝分离子模块SU2中，含有四个碳原子的焦炉气组分被液化分离出来，一部分液体产品经第一排出阀门被排出系统，一部分液体经第二冷却分凝分离子模块S2的返流组份及末级尾气出口进入冷却分凝分离子模块SU1进行冷量回收，最后在第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口得到含有四个碳原子的焦炉气组分的气体产品，而未被液化的焦炉气组分进入冷却分凝分离子模块SU3；在冷却分凝分离子模块SU3中，含有三个碳原子的焦炉气组分液化分离出来，液体产品一部分被排出，一部分依次通过冷却分凝分离子模块SU2和SU1进行冷量回收，最后在第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口得到含有三个碳原子的焦炉气组分的气体产品，剩余组分进入冷却分凝分离子模块SU4；在冷却分凝分离子模块SU4中，含有两个碳原子的组分被液化分离出来，液体产品一部分被排出，一部分依次通过冷却分凝分离子模块SU3、SU2和SU1进行冷量回收，最后在第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口得到含有两个碳原子的焦炉气组分的气体产品，剩余组分进入冷却分凝分离子模块SU5；在冷却分凝分离子模块SU5中，甲烷组分在主制冷设备和补冷设备的作用下被液化分离出来，液体产品一部分被排出，一部分依次通过冷却分凝分离子模块SU4、SU3、SU2和SU1进行冷量回收，最后在第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口得到含有甲烷组分的气体产品，剩余组分进入液化分离模块TU；在液化分离模块TU中，氮气和一氧化碳被液化分离，液体产品一部分被排出，一部分依次通过冷却分凝分离子模块SU5、SU4、SU3、SU2和SU1进行冷量回收，剩余尾气组分主要为氢气，经液化分离模块TU的返流尾气出口进入冷却分凝分离模块SU进行冷量回收，最后由第一冷却分凝分离子模块S1的返流组份及末级尾气出口的相应接口排出系统。

实施例8：制备一个5级分离的气体低温液化分离系统，用于焦炉气的液化分离。该分离系统的总连接方式参见图1，其中压缩机模块和冷却分凝分离模块同实施例7，液化分离模块TU采用图3.7所示结构，制冷系统和被分离气体管路连接方式同实施例7，焦炉气的分离流程同实施例7。

Claims (10)

1.一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，以多元混合工质节流制冷提供该气体低温液化分离系统所需冷量；所述气体低温液化分离系统包括压缩机模块(CU)、冷却分凝分离模块(SU)和液化分离模块(TU)；

所述压缩机模块(CU)、冷却分凝分离模块(SU)和液化分离模块(TU)按下述顺序相连并形成循环回路：

所述压缩机模块(CU)的高压出口连接冷却分凝分离模块(SU)的制冷剂高压入口；冷却分凝分离模块(SU)的制冷剂高压出口连接液化分离模块(TU)的制冷剂高压入口；液化分离模块(TU)的制冷剂低压出口连接冷却分凝分离模块(SU)的制冷剂低压入口，冷却分凝分离模块(SU)的制冷剂低压出口连接压缩机模块(CU)的低压入口；其特征在于：

所述的压缩机模块(CU)包括压缩机(CU1)、第一前冷却器(CU21)及管路和阀门，其连接方式为：压缩机(CU1)的高压出口连接冷却器(CU2)的进口；冷却器(CU2)出口为压缩机模块(CU)的高压出口；压缩机(CU1)的低压进口为压缩机模块(CU)的低压进口；

所述的冷却分凝分离模块(SU)由1-5级冷却分凝分离子模块组成，所述冷却分凝分离子模块为第一冷却分凝分离子模块(S1)、第二冷却分凝分离子模块(S2)、第三冷却分凝分离子模块(S3)、第四冷却分凝分离子模块(S4)或它们的任意组合；

所述第一冷却分凝分离子模块(S1)由中间液相分离单元(SUi_2)、中间换热器(SUi_4)及其连接管路组成；所述中间液相分离单元(SUi_2)由第一回流罐、第一排出阀门及第一回流阀门组成；所述第一回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第一排出阀门和第一回流阀门相连，所述第一排出阀门用来向外界排出分离产品；第一回流罐进口(C3)为该中间液相分离单元(SUi_2)的被分离气体入口，同时也是所述第一冷却分凝分离子模块(S1)的被分离气体入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第一回流罐汽相出口(C4)作为返流液体进口与中间换热器(SUi_4)的被分离气体进口(C5)相连，该中间换热器(SUi_4)的被分离气体进口(C5)同时也是返流液体出口；通过管路与所述该中间换热器(SUi-4)的被分离气体进口(C5)相连通的中间换热器(SUi_4)的被分离气体出口(C6)同时也是所述第一冷却分凝分离子模块(S1)的被分离气体出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体入口；中间换热器(SUi_4)的分离后组份出口(Dj4)与中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)之间并联有六根管路，则所述中间换热器(SUi_4)有六个分离后组份出口(Dj4)和六个分离后组份入口(Dj3)；所述中间换热器(SUi_4)的六个分离后组份出口(Dj4)同时也是所述第一冷却分凝分离子模块(S1)的返流组份及末级尾气出口；所述中间换热器(SUi_4)的六个分离后组份入口(Dj3)同时也是所述第一冷却分凝分离子模块(S1)的返流组份及末级尾气入口；所述中间换热器(SUi_4)的六个分离后组份出口(Dj4)根据冷却分凝分离模块(SU)的级数全部用于连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口的六个接口，或一部分连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；所述中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口Dj3用于连接后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气出口的相应接口；第一回流阀门通过连接管路连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压入口(A5)通过管路与中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)相连通，所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压入口(A5)同时也是所述第一冷却分凝分离子模块(S1)的制冷剂高压入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口；所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)同时也是所述第一冷却分凝分离子模块(S1)的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压入口(B3)通过管路与中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压出口(B4)相连通，所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压入口(B3)同时也是所述第一冷却分凝分离子模块(S1)的制冷剂低压入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压出口；所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压出口(B4)同时也是所述第一冷却分凝分离子模块(S1)的制冷剂低压出口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；被分离气体在中间液相分离单元(SUi_2)及其气相出口至中间换热段(SUi_4)的被分离气体出口(C6)间进行分凝分离；中间液相分离单元(SUi_2)和中间换热段(SUi_4)为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块；

所述的第二冷却分凝分离子模块(S2)由中间液相分离单元(SUi_2)、制冷系统液相分离单元(SUi_3)、中间换热器(SUi_4)、制冷节流元件(SUi_5)及其连接管路组成；所述中间液相分离单元(SUi_2)由第一回流罐、第一排出阀门及第一回流阀门组成；所述第一回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第一排出阀门和回流阀门相连，所述第一排出阀门用来向外界排出分离产品；第一回流罐进口(C3)为中间液相分离单元(SUi_2)的被分离气体入口，同时也是第二冷却分凝分离子模块(S2)的被分离气体入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第一回流罐汽相出口(C4)作为返流液体进口与中间换热器(SUi_4)的被分离气体进口(C5)相连，该中间换热器(SUi_4)的被分离气体进口(C5)同时也是返流液体出口；通过管路与所述该中间换热器(SUi_4)的被分离气体进口(C5)相连通的中间换热器(SUi_4)的被分离气体出口(C6)同时也是所述第二冷却分凝分离子模块(S2)的被分离气体出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体入口；中间换热器(SUi_4)的分离后组份出口(Dj4)与中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)之间并联有六根管路，则所述中间换热器(SUi_4)有六个分离后组份出口(Dj4)和六个分离后组份入口(Dj3)；所述中间换热器(SUi_4)的六个分离后组份出口(Dj4)同时也是所述第二冷却分凝分离子模块(S2)的返流组份及末级尾气出口；所述中间换热器(SUi_4)的六个分离后组份入口(Dj3)同时也是所述第二冷却分凝分离子模块(S2)的返流组份及末级尾气入口；所述中间换热器(SUi_4)的六个分离后组份出口(Dj4)根据冷却分凝分离模块(SU)的级数全部用于连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口的六个接口，或一部分连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；所述中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)用于连接后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气出口的相应接口；第一回流阀门通过连接管路连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述的制冷系统液相分离单元(SUi_3)由第二回流罐及其连接管路组成：第二回流罐进口(A3)为该制冷系统液相分离单元(SUi_3)进口，同时也是第二冷却分凝分离子模块(S2)的制冷剂高压入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口；第二回流罐气相出口(A4)作为制冷系统液相分离单元(SUi_3)的气相出口连接中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压入口(A5)；所述第二回流罐气相出口(A4)同时也是返流液体的进口；第二回流罐液相出口经中间换热段(SUi_4)后连接至制冷节流元件(SUi_5)的进口，制冷节流元件(SUi_5)的出口连接中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压入口(B3)；通过管路与所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压入口(B3)相连通中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压出口(B4)同时也是所述第二冷却分凝分离子模块(S2)的制冷剂低压出口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压入口(A5)通过管路与中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)相连通，所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压入口(A5)同时也是所述第二冷却分凝分离子模块(S2)的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)同时也是所述第二冷却分凝分离子模块(S2)的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；被分离气体在中间液相分离单元(SUi_2)及其气相出口至中间换热段(SUi_4)的被分离气体出口(C6)间进行分凝分离；制冷剂在制冷系统液相分离单元(SUi_3)及其气相出口至中间换热段(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)间进行分凝分离；中间液相分离单元(SUi_2)、制冷系统液相分离单元(SUi_3)和中间换热段(SUi_4)为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块；

所述的第三冷却分凝分离子模块(S3)由中间液相分离单元(SUi_2)、制冷系统液相分离单元(SUi_3)、中间换热器(SUi_4)、制冷节流元件(SUi_5)、后换热器单元(SUi_6)及其连接管路组成；所述中间液相分离单元(SUi_2)由第一回流罐、第一排出阀门及第一回流阀门组成；所述第一回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第一排出阀门和回流阀门相连，所述第一排出阀门用来向外界排出分离产品；第一回流罐进口(C3)为中间液相分离单元(SUi_2)的被分离气体入口，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块(S3)的被分离气体入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第一回流罐汽相出口(C4)作为返流液体进口与中间换热器(SUi_4)的被分离气体进口(C5)相连，该中间换热器(SUi_4)的被分离气体进口(C5)同时也是返流液体出口；通过管路与所述中间换热器(SUi_4)的被分离气体进口(C5)相连通的中间换热器(SUi_4)的被分离气体出口(C6)与后换热器单元(SUi_6)的被分离气体进口(C7)连接；通过管路与所述后换热器单元(SUi_6)的被分离气体进口(C7)相连通的后换热器单元(SUi_6)的被分离气体出口(C8)，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块(S3)的被分离气体出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体入口；后换热器单元(SUi_6)的分离后组份入口(Dj1)与后换热器单元(SUi_6)的分离后组份出口(Dj2)之间并联有六根管路，则所述后换热器单元(SUi_6)有六个分离后组份出口(Dj2)和六个分离后组份入口(Dj1)；所述后换热器单元(SUi_6)的六个分离后组份入口(Dj1)同时也是所述第三冷却分凝分离子模块(S3)的返流组份及末级尾气入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气出口的相应接口；所述后换热器单元(SUi_6)的分离后组份出口(Dj2)根据冷却分凝分离模块(SU)的级数全部用于连接中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)的六个接口，或一部分连接中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；中间换热器(SUi_4)的分离后组份出口(Dj4)与中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)之间并联有六根管路，则所述中间换热器(SUi_4)有六个分离后组份出口(Dj4)和六个分离后组份入口(Dj3)；所述中间换热器(SUi_4)的六个分离后组份出口(Dj4)同时也是所述第三冷却分凝分离子模块(S3)的返流组份及末级尾气出口，根据冷却分凝分离模块(SU)的级数全部用于连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口的六个接口，或一部分连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；第一回流阀门通过连接管路连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述的制冷系统液相分离单元(SUi_3)由第二回流罐及其连接管路组成：第二回流罐进口(A3)为该制冷系统液相分离单元(SUi_3)进口，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块(S3)的制冷剂高压入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口；第二回流罐气相出口(A4)作为该制冷系统液相分离单元(SUi_3)的气相出口连接中间换热器(SUi-4)的制冷剂高压入口(A5)，所述第二回流罐气相出口(A4)同时也是返流液体的进口；通过管路与所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压入口(A5)相连通的中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)与后换热器单元(SUi_6)的制冷剂高压进口(A7)连接；通过管路与所述与所述后换热器单元(SUi_6)的制冷剂高压进口(A7)相连通的后换热器单元(SUi_6)的制冷剂高压出口(A8)，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块(S3)的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；第二回流罐液相出口经中间换热段(SUi_4)后连接至制冷节流元件(SUi_5)的进口，制冷节流元件(SUi_5)的出口通过一个三通管件分别连接中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压入口(B3)和后换热器单元(SUi_6)的制冷剂低压出口(B2)；通过管路与所述后换热器单元(SUi_6)的制冷剂低压出口(B2)相连通的后换热器单元(SUi_6)的制冷剂低压入口(B1)，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块(S3)的制冷剂低压入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压出口；通过管路与所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压入口(B3)相连通的中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压出口(B4)，同时也是所述第三冷却分凝分离子模块(S3)的制冷剂低压出口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；被分离气体在中间液相分离单元(SUi_2)及其气相出口至中间换热段(SUi_4)的被分离气体出口(C6)间进行分凝分离；制冷剂在制冷系统液相分离单元(SUi_3)及其气相出口至中间换热段(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)间进行分凝分离；中间液相分离单元(SUi_2)、制冷系统液相分离单元(SUi_3)、中间换热段(SUi_4)和后换热器单元(SUi_6)为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块；

所述的第四冷却分凝分离子模块(S4)由前换热器单元(SUi_1)、中间液相分离单元(SUi_2)、制冷系统液相分离单元(SUi_3)、中间换热器(SUi_4)、制冷节流元件(SUi_5)、后换热器单元(SUi_6)及其连接管路组成；所述中间液相分离单元(SUi_2)由第一回流罐、第一排出阀门及第一回流阀门组成；所述第一回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第一排出阀门和回流阀门相连，所述第一排出阀门用来向外界排出分离产品；第一回流罐进口(C3)作为中间液相分离单元(SUi_2)的被分离气体入口与前换热器单元(SUi_1)的被分离气体出口(C2)连接；通过管路与所述前换热器单元(SUi_1)的被分离气体出口(C2)相连通的前换热器单元(SUi-_1)的被分离气体入口(C1)，同时也是所述第四冷却分凝分离子模块(S4)的被分离气体入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第一回流罐汽相出口(C4)作为返流液体进口与中间换热器(SUi_4)的被分离气体入口(C5)相连，该中间换热器(SUi_4)的被分离气体入口(C5)同时也是返流液体出口；通过管路与所述中间换热器(SUi_4)的被分离气体入口(C5)相连通的中间换热器(SUi-_4)的被分离气体出口(C6)与后换热器单元(SUi_6)的被分离气体入口(C7)连接；通过管路与所述后换热器单元(SUi_6)的被分离气体入口(C7)相连通的后换热器单元(SUi_6)的被分离气体出口(C8)，同时也是所述第四冷却分凝分离子模块(S4)的被分离气体出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体入口；后换热器单元(SUi_6)的分离后组份入口(Dj1)与后换热器单元(SUi_6)的分离后组份出口(Dj2)之间并联有六根管路，则所述后换热器单元(SUi_6)有六个分离后组份出口(Dj2)和六个分离后组份入口(Dj1)；所述后换热器单元(SUi_6)的六个分离后组份入口(Dj1)同时也是所述第四冷却分凝分离子模块(S4)的返流组份及末级尾气入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气出口的相应接口；所述后换热器单元(SUi_6)的分离后组份出口(Dj2)根据冷却分凝分离模块(SU)的级数全部用于连接中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)的六个接口，或一部分连接中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；中间换热器(SUi_4)的分离后组份出口(Dj4)与中间换热器(SUi_4)的分离后组份入口(Dj3)之间并联有六根管路，则所述中间换热器(SUi_4)有六个分离后组份出口(Dj4)和六个分离后组份入口(Dj3)；所述中间换热器(SUi_4)的六个分离后组份出口(Dj4)根据冷却分凝分离模块(SU)的级数全部用于连接前换热器单元(SUi_1)的分离后组份入口(Dj5)的六个接口，或一部分连接前换热器单元(SUi_1)的分离后组份入口(Dj5)，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；前换热器单元(SUi_1)的分离后组份出口(Dj6)与前换热器单元(SUi_1)的分离后组份入口(Dj5)之间并联有六根管路，则所述前换热器单元(SUi_1)有六个分离后组份出口(Dj6)和六个分离后组份入口(Dj5)；所述前换热器单元(SUi_1)的六个分离后组份出口(Dj6)同时也是所述第四冷却分凝分离子模块(S4)的返流组份及末级尾气出口，根据冷却分凝分离模块(SU)的级数全部用于连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口的六个接口，或一部分连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口，一部分连出应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统；第一回流阀门通过连接管路连接前一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述的制冷系统液相分离单元(SUi_3)由第二回流罐及其连接管路组成：第二回流罐进口(A3)与前换热器单元(SUi_1)的制冷剂高压出口(A2)连接；通过管路与所述前换热器单元(SUi_1)的制冷剂高压出口(A2)相连通的前换热器单元(SUi-_1)的制冷剂高压入口(A1)同时也是所述第四冷却分凝分离子模块(S4)的制冷剂高压入口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口；第二回流罐气相出口(A4)作为该制冷系统液相分离单元(SUi_3)的气相出口连接中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压入口(A5)，所述第二回流罐气相出口(A4)同时也是返流液体的进口；通过管路与所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压入口(A5)相连通的中间换热器(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)与后换热器单元(SUi_6)的制冷剂高压进口(A7)连接；通过管路与所述后换热器单元(SUi_6)的制冷剂高压进口(A7)相连通的后换热器单元(SUi_6)的制冷剂高压出口(A8)，同时也是所述第四冷却分凝分离子模块(S4)的制冷剂高压出口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压入口；第二回流罐液相出口经中间换热段(SUi_4)后连接至制冷节流元件(SUi_5)的进口，制冷节流元件(SUi_5)的出口通过一个三通管件分别连接中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压入口(B3)和后换热器单元(SUi_6)的制冷剂低压出口(B2)；通过管路与所述后换热器单元(SUi_6)的制冷剂低压出口(B2)相连通的后换热器单元(SUi_6)的制冷剂低压入口(B1)同时也是所述第四冷却分凝分离子模块(S4)的制冷剂低压入口，用于连接后一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压出口；通过管路与所述中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压入口(B3)相连通的中间换热器(SUi_4)的制冷剂低压出口(B4)与前换热器单元(SUi_1)的制冷剂低压入口(B5)连接；通过管路与所述前换热器单元(SUi_1)的制冷剂低压入口(B5)相连通的前换热器单元(SUi_1)的制冷剂低压出口(B6)同时也是所述第四冷却分凝分离子模块(S4)的制冷剂低压出口，用于连接前一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；被分离气体在中间液相分离单元(SUi_2)及其气相出口至中间换热段(SUi_4)的被分离气体出口(C6)间进行分凝分离；制冷剂在制冷系统液相分离单元(SUi_3)及其气相出口至中间换热段(SUi_4)的制冷剂高压出口(A6)间进行分凝分离；前换热器单元(SUi_1)、中间液相分离单元(SUi_2)、制冷系统液相分离和回流罐(SUi_3)、中间换热段(SUi_4)和后换热器单元(SUi_6)为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块；

所述的液化分离模块(TU)包括液相分离回流单元(TU1)、蒸发冷凝段(TU3)、节流元件(TU4)及其管路；所述液相分离回流单元(TU1)由第三回流罐、第三排出阀门、第三回流阀门及其管路组成；所述第三回流罐液相出口通过一个三通管件分别与第三排出阀门和第三回流阀门相连，所述第三排出阀门用来向外界排出分离产品；第三回流罐的入口(I1)为液相分离回流单元(TU1)的被分离气体入口，同时也是该液化分离模块的被分离气体入口，用于连接冷却分凝分离模块(SU)最后一级冷却分凝分离子模块的被分离气体出口；第三回流罐的气相出口(I2)作为返流液体入口与蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体入口(I5)相连，该蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体进口(I5)同时也是返流液体出口；通过管路与所述蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体入口(I5)相连通的蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体出口(I6)为液化分离模块(TU)的被分离气体出口，用于排出未被液化的气体；所述第三回流阀门通过连接管路连接冷却分凝分离模块(SU)最后一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；冷却分离模块(SU)的最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口连接节流元件(TU4)的入口，节流元件(TU4)的入口为所述液化分离模块(TU)的制冷剂高压入口；节流元件(TU4)的出口连接蒸发冷凝段(TU3)的制冷剂低压入口(H1)；通过管路与所述蒸发冷凝段(TU3)的制冷剂低压入口(H1)相连通的蒸发冷凝段(TU3)的制冷剂低压出口(H2)作为所述液化分离模块(TU)的制冷剂低压出口连接冷却分离模块(SU)的最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；被分离气体在液相分离回流单元(TU1)及其气相出口(I2)至蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体出口(I6)间进行分凝分离；液相分离回流单元(TU1)和蒸发冷凝段(TU3)为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。

2.按权利要求1所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征还在于：所述的压缩机模块(CU)还包括第二前冷却器(CU22)和润滑油过滤回油器(CU3)，其连接方式为：压缩机(CU1)的高压出口管连接第一前冷却器(CU21)的进口管，第一前冷却器(CU21)的出口通过一个三通连接管件同时与第二前冷却器(CU22)进口及润滑油过滤回油器(CU3)的进口相连，第二前冷却器(CU22)的出口作为压缩机模块(CU)的高压出口，润滑油过滤回油器(CU3)的出口连接一个三通管件，三通管件的另外两个接口中一个连接压缩机(CU1)的低压进口，一个作为压缩机模块(CU)的低压进口。

3.按权利要求1所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征在于：所述的蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体出口(I6)连接蒸发冷凝段(TU3)的返流尾气入口(J3)；蒸发冷凝段(TU3)的返流尾气出口(J4)用于连接冷却分离模块(SU)最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述第三回流阀门通过连接管路连接冷却分离模块(SU)最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口。

4.按权利要求3所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征还在于：在所述的蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体出口(I6)和蒸发冷凝段(TU3)的返流尾气入口(J3)之间的管路上连接一尾气膨胀降压模块(TU6)；所述的尾气膨胀降压模块(TU6)可以为节流元件、膨胀机或其他节流元件的一种。

5.按权利要求1所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征还在于：在所述蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体出口(I6)至所述第三排出阀门的排出管路上依次串连有尾气膨胀降阀(TU6)和过冷换热器(TU7)；所述过冷换热器(TU7)的返流气体出口连接冷却分离模块(SU)最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述第三回流阀门通过连接管路连接冷却分离模块(SU)最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口。

6.按权利要求4所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征还在于：所述的液化分离模块(TU)还包括冷量回收换热段(TU5)；蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体出口(I6)连接冷量回收换热段(TU5)的被分离气体入口(I7)，该冷量回收换热段(TU5)的被分离气体入口(I7)同时也是返流液体出口；冷量回收换热段(TU5)的被分离气体出口(I8)连接尾气膨胀降压模块(TU6)的入口，尾气膨胀降压模块(TU6)的出口连接冷量回收换热段(TU5)的返流尾气入口(J1)，冷量回收换热段(TU5)的返流尾气出口(J2)连接蒸发冷凝段(TU3)的返流尾气入口(J3)；被分离气体在液相分离回流单元(TU1)及第三回流罐的气相出口(I2)至冷量回收换热段(TU5)的被分离气体尾气出口(I8)间进行分凝分离；液相分离回流单元(TU1)、蒸发冷凝段(TU3)和冷量回收换热段(TU5)为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。

7.按权利要求5所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征还在于：所述的液化分离模块(TU)还包括换热冷凝段(TU2)；冷却分凝分离模块(SU)最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口连接换热冷凝段(TU2)的制冷剂高压进口(G1)，换热冷凝段(TU2)的制冷剂高压进口(G1)为液化分离模块(TU)的制冷剂高压入口；换热冷凝段(TU2)的制冷剂高压出口(G2)连接节流元件(TU4)的进口，节流元件(TU4)的出口连接蒸发冷凝段(TU3)的制冷剂低压进口(H1)，蒸发冷凝段(TU3)的制冷剂低压出口(H2)连接换热冷凝段(TU2)的制冷剂低压进口(H3)，换热冷凝段(TU2)的制冷剂低压出口(H4)作为液化分离模块(TU)的制冷剂低压出口连接冷却分凝分离模块(SU)最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；第三回流罐的气相出口(I2)作为返流液体入口与换热冷凝段(TU2)的被分离气体入口(I3)相连，该换热冷凝段(TU2)的被分离气体入口(I3)同时也是返流液体出口；换热冷凝段(TU2)的被分离气体出口(I4)作为返流液体入口连接蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体进口(I5)，该蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体进口(I5)同时也是返流液体出口；被分离气体在液相分离回流单元(TU1)及第三回流罐的气相出口(I2)至蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体尾气出口(I6)间进行分凝分离；液相分离回流单元(TU1)、换热冷凝段(TU2)和蒸发冷凝段(TU3)为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。

8.按权利要求7所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征还在于：所述的液化分离模块(TU)还包括低压尾气气液分离器(TU8)，所述的低压尾气气液分离器(TU8)由第四回流罐、第四排出阀门及其管路组成；第四回流罐的入口连接尾气膨胀降压模块(TU6)的出口，第四回流罐的气相出口连接过冷换热器(TU7)的入口，第四回流罐的液相出口连接第四排出阀门。

9.按权利要求6所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征还在于：所述的液化分离模块(TU)还包括换热冷凝段TU2；冷却分凝分离模块(SU)的最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂高压出口连接换热冷凝段(TU2)的制冷剂高压进口(G1)，换热冷凝段(TU2)的制冷剂高压进口(G1)为液化分离模块(TU)的制冷剂高压入口；换热冷凝段(TU2)的制冷剂高压出口(G2)连接节流元件(TU4)的进口，节流元件(TU4)的出口连接蒸发冷凝段(TU3)的制冷剂低压进口(H1)，蒸发冷凝段(TU3)的制冷剂低压出口(H2)连接换热冷凝段(TU2)的制冷剂低压进口(H3)，换热冷凝段(TU2)的制冷剂低压出口(H4)作为液化分离模块(TU)的制冷剂低压出口连接冷却分凝分离模块(SU)的最末一级冷却分凝分离子模块的制冷剂低压入口；第三回流罐的气相出口(I2)作为返流液体入口与换热冷凝段(TU2)的被分离气体入口(I3)相连，该换热冷凝段(TU2)的被分离气体入口(I3)同时也是返流液体出口；换热冷凝段(TU2)的被分离气体出口(I4)作为返流液体入口连接蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体进口(I5)，该蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体进口(I5)同时也是返流液体出口；蒸发冷凝段(TU3)的返流尾气出口(J4)连接换热冷凝段(TU2)的返流尾气入口(J5)，换热冷凝段(TU2)的返流尾气出口(J6)连接冷却分凝分离模块(SU)的最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；所述第三回流阀门通过连接管路连接冷却分凝分离模块(SU)的最末一级冷却分凝分离子模块的返流组份及末级尾气入口；被分离气体在被分离气体气液分离器(TU1)及第三回流罐的气相出口(I2)至冷量回收换热段(TU5)的被分离气体尾气出口(I8)间进行分凝分离；液相分离回流单元(TU1)、换热冷凝段(TU2)、蒸发冷凝段(TU3)和冷量回收换热段(TU5)为由管道连接的多个相对独立组件或为直接结合在一起的一个组合模块。

10.按权利要求1所述的应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统，其特征还在于：所述的第四冷却分凝分离子模块(S4)的前换热器单元(SUi_1)还附加有外补冷装置。

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