CN103075868A - 一种天然气的液化系统和液化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天然气的液化系统和液化方法。该系统包括：冷箱；向冷箱输送NG的输入管；一、二号冷剂液化子系统；一、二号冷剂降温子系统；对液态重烃和气态轻烃进行气液分离的重烃分离罐；储存液化得到的LNG的LNG储罐；冷箱包括：与重烃分离罐相连、用于输送NG的NG预冷通道；与LNG储罐相连、输送气态轻烃的NG深冷通道；分别输送一、二号冷剂液化子系统送来的高压一、二号冷剂、在其冷却后分别送到一、二号冷剂降温子系统的一、二号冷剂预冷通道；分别输送一、二号冷剂降温子系统送来的低温一、二号冷剂以冷却NG及温度较高的一、二号冷剂的一、二号冷剂冷却通道。本发明能降低系统的复杂度和能耗。

Description

一种天然气的液化系统和液化方法

技术领域

本发明涉及天然气液化技术领域，特别是涉及一种天然气的液化系统和液化方法。

背景技术

现有的混合冷剂制冷工艺所采用的冷箱为绕管式的，其结构如图1所示，在外壳101内部固定一绕管芯筒102，分别输送常温冷剂和NG的冷剂输送通道103和NG输送通道104交叉缠绕在绕管芯筒102上，外壳101与冷剂输送通道103、NG输送通道104之间的空间为壳侧，低温的冷剂在此壳侧自上而下流动，这样，冷剂输送通道103和NG输送通道104内分别输送的常温冷剂和NG就分别与通道外的低温冷剂进行热量交换，壳侧的低温冷剂将冷量释放并蒸发为常温冷剂，而冷剂输送通道103中常温冷剂和NG输送通道104中的NG被冷却，这样就实现了对NG的冷却液化和对常温冷剂的预冷。

图1所示的绕管式冷箱只能设置一条冷流体的通道(即壳侧)，热流体(如常温冷剂、NG等)可通过在绕管芯筒102上缠绕多个热流体绕管(如冷剂输送通道103、NG输送通道104等)的方式来输送，因而现有技术可安排多种热流体与同一冷流体进行热量交换。但是，当需要有两种以上的冷流体(如混合冷剂制冷工艺中的一号冷剂和二号冷剂)同时与热流体进行换热时，则至少需要两个图1所示结构的冷箱才能完成该工艺。图2为现有的混合冷剂制冷工艺所采用的液化系统的结构图。如图2所示，一号换热器201和二号换热器202均为图1所示结构的绕管式冷箱，分别利用一号冷剂和二号冷剂实现对NG的冷却和液化，一号换热器201实现的是对NG的预冷，二号换热器202实现的是对NG的深冷和液化，最终得到LNG输出。一号换热器201利用一号冷剂冷却系统204送来的冷的一号冷剂的冷量对NG进行预冷后，将热的一号冷剂送到一号冷剂冷却系统204进行冷却降温，将吸收冷量后得到的液态的重烃组分分离出来，将气态的轻烃组分通过轻烃组分输送管203输送到二号换热器202进行深冷，二号换热器202利用二号冷剂冷却系统205送来的冷的二号冷剂的冷量对该气态的轻烃组分进行深冷和液化，从而得到LNG输出，并将热的二号冷剂送到二号冷剂冷却系统205进行冷却降温。图2所示的液化系统中，一号冷剂和二号冷剂的选择应满足使NG中的重烃组分在一号换热器201中被冷的一号冷剂降温后变为液态，而轻烃组分则仍为气态，由冷的二号冷剂在二号换热器202中液化为液态的LNG。

可见，图2所示的现有的混合冷剂液化系统对NG进行液化，至少要有两个冷箱才能满足要求，该技术中的两种冷剂独立工作，且独立进行冷却，因而整个液化系统的复杂程度和能耗都比较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气的液化系统和液化方法，能降低系统的复杂度和能耗。

本发明所述的天然气的液化系统：其特征在于，该系统包括：对NG进行液化的冷箱；向所述冷箱输送NG的NG输入管；将气态的压力为0.2MPaG-0.4MPaG的一号冷剂变为液态的2MPaG-4MPaG的一号冷剂的一号冷剂液化子系统；将冷却过的2MPaG-4MPaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂的一号冷剂降温子系统；将气态的压力为0.2MPaG-0.4MPaG的二号冷剂变为气态的3MPaG-5MPaG的二号冷剂的二号冷剂液化子系统；将冷却过的3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-140℃至-160℃二号冷剂的二号冷剂降温子系统；储存所述冷箱冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分的重烃分离罐；储存所述冷箱液化得到的液态的轻烃组分的液化天然气LNG储罐；其中，

所述冷箱包括：

与所述NG输入管相连以输送和冷却其送来的NG、并将冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分输送到所述重烃分离罐的NG预冷通道；

与所述重烃分离罐的气相空间相连通以输送其送来的气态的轻烃组分，将其进一步冷却至液化，并将得到的液态的轻烃组分输送到所述LNG储罐的NG深冷通道；

输送和冷却所述一号冷剂液化子系统送来的所述2MPaG-4MPaG的一号冷剂、将得到的冷却过的2MPaG-4MPaG的一号冷剂送到所述一号冷剂降温子系统的一号冷剂预冷通道；

输送和冷却所述二号冷剂液化子系统送来的所述3MPaG-5MPaG的二号冷剂、将得到的冷却过的3MPaG-5MPaG的二号冷剂送到所述二号冷剂降温子系统的二号冷剂预冷通道；

输送所述一号冷剂降温子系统送来的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂以对所述NG预冷通道中的NG、所述一号冷剂预冷通道中的2MPaG-4MPaG的一号冷剂、所述二号冷剂预冷通道中的3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG的一号冷剂送到所述一号冷剂液化子系统的一号冷剂冷却通道；

输送所述二号冷剂降温子系统送来的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂以对所述NG预冷通道中的NG、所述NG深冷通道中气态的轻烃组分、所述一号冷剂预冷通道中的2MPaG-4MPaG的一号冷剂、所述二号冷剂预冷通道中的3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG-0.4MpaG的二号冷剂送到所述二号冷剂液化子系统的二号冷剂冷却通道。

本发明的有益效果是：本发明只设置了一个冷箱，一号冷剂降温子系统降温得到的低压低温一号冷剂输入到该冷箱中的一号冷剂冷却通道后，可对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的高压一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的高压二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的常温气态的低压一号冷剂送到一号冷剂液化子系统，以进行一号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环预冷做准备；二号冷剂降温子系统降温得到的低压低温二号冷剂输入到二号冷剂冷却通道后，可对NG预冷通道中的NG、NG深冷通道中气态的轻烃组分、一号冷剂预冷通道中的高压一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的高压二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的常温气态的低压二号冷剂送到二号冷剂液化子系统，以进行二号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环深冷做准备。NG在NG预冷通道中被冷却后，其中的重烃组分被液化，在重烃分离罐中处于液相空间而被分离出来，气态的轻烃组分在NG深冷通道中被进一步冷却液化为LNG，输出到LNG储罐中。因此，本发明将一号冷剂和二号冷剂对NG的冷却液化置于一个冷箱中进行，输送NG的NG输入管、一号冷剂液化子系统、二号冷剂液化子系统、一号冷剂降温子系统、二号冷剂降温子系统、重烃分离罐和LNG储罐只需与冷箱上相应通道的入口或出口相连即可，这缩小了冷箱的体积，并极大地降低了液化系统的复杂程度。另外，低压低温一号冷剂和低压低温二号冷剂在对NG进行冷却液化的同时，还对一号冷剂预冷通道中的高压一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的高压二号冷剂进行预冷，从而提高了冷剂的利用效率，进而提高了冷箱的冷却效率，降低了该系统的能耗。

本发明还提供了一种天然气NG的液化方法，该方法基于上述的液化系统；该方法包括：

步骤1：一号冷剂液化子系统将其对气态的压力为0.2MPaG-0.4MPaG的一号冷剂进行压缩及冷却而得到的液态的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂输送到所述冷箱中的一号冷剂预冷通道，并在所述一号冷剂预冷通道中将其冷却为冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂；二号冷剂液化子系统将其对气态的0.2MPaG-0.4MPaG的二号冷剂进行压缩及冷却而得到的气态的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂输送到所述冷箱中的二号冷剂预冷通道，并在所述二号冷剂预冷通道中将其冷却为冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂；

步骤2：一号冷剂预冷通道将所述冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂送到一号冷剂降温子系统；所述一号冷剂降温子系统将所述冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂，送到所述冷箱中的一号冷剂冷却通道；

步骤3：向冷箱中的NG预冷通道输送NG；一号冷剂冷却通道中的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂对所述NG预冷通道中的NG、所述一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、所述二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG的一号冷剂送到所述一号冷剂液化子系统，使其重新被压缩及冷却为所述压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂；

步骤4：所述NG预冷通道将其输送的NG被冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分均输送到重烃分离罐；

步骤5：所述二号冷剂预冷通道将所述冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂输送到所述二号冷剂降温子系统；所述二号冷剂降温子系统将所述冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂，送到所述冷箱中的二号冷剂冷却通道；

步骤6：将所述重烃分离罐的气相空间中的气态的轻烃组分送到所述冷箱中的NG深冷通道；所述二号冷剂冷却通道中的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂对所述NG预冷通道中的NG、所述NG深冷通道中气态的轻烃组分、所述一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、所述二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG的二号冷剂送到所述二号冷剂液化子系统，使其重新被压缩及冷却为所述压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂；

步骤7：所述NG深冷通道将其输送的气态的轻烃组分被冷却得到的液态的轻烃组分输送到LNG储罐进行储存；

所述步骤2中，所述一号冷剂降温子系统将所述冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂的方法为：开启一号冷剂降温管上的一号冷剂节流阀，使所述一号冷剂降温管输送的所述冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂；

在所述步骤3中，向冷箱中的NG预冷通道输送NG之前，对NG依次进行脱除酸性气体处理、脱水干燥处理、脱汞处理和粉尘过滤，得到不含酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘的NG；

所述步骤5中，所述二号冷剂降温子系统将所述冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂的方法为：开启二号冷剂降温管上的二号冷剂节流阀，使所述二号冷剂降温管输送的所述冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂。

(1)本发明只设置了一个冷箱，一号冷剂降温子系统降温得到的压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂输入到该冷箱中的一号冷剂冷却通道后，可对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的常温气态的压力为0.2MPaG-0.4MpaG的一号冷剂送到一号冷剂液化子系统，以进行一号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环预冷做准备；二号冷剂降温子系统降温得到的压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂输入到二号冷剂冷却通道后，可对NG预冷通道中的NG、NG深冷通道中气态的轻烃组分、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的常温气态的压力为0.2MPaG-0.4MpaG的二号冷剂送到二号冷剂液化子系统，以进行二号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环深冷做准备。NG在NG预冷通道中被冷却后，其中的重烃组分被液化，在重烃分离罐中处于液相空间而被分离出来，气态的轻烃组分在NG深冷通道中被进一步冷却液化为LNG，输出到LNG储罐中。因此，本发明将一号冷剂和二号冷剂对NG的冷却液化置于一个冷箱中进行，输送NG的NG输入管、一号冷剂液化子系统、二号冷剂液化子系统、一号冷剂降温子系统、二号冷剂降温子系统、重烃分离罐和LNG储罐只需与冷箱上相应通道的入口或出口相连即可，这缩小了冷箱的体积，并极大地降低了液化系统的复杂程度。另外，压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂和压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂在对NG进行冷却液化的同时，还对一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行预冷，从而提高了冷剂的利用效率，进而提高了冷箱的冷却效率，降低了该系统的能耗。

(2)本发明对一号冷剂和二号冷剂的液化和冷却均是先利用环境中空气的冷量进行初步冷却，使其接近环境空气的温度，进而利用水(如循环冷却水)的冷量对其进行下一步的冷却和液化，使其变为高压常温液态和高压常温气态，因此，本发明充分利用了环境冷量，减少了能耗。

(3)本发明在依次将NG中的酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘脱除之后，再将其通过NG输入管送到NG预冷通道中，可防止酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘腐蚀和堵塞NG预冷通道、NG深冷通道和后续的管道和阀门，保证该液化系统的正常运行。

(4)本发明中的冷箱可采用真空钎焊铝制板翅式换热器来实现，其内部可同时进行多股冷流体和多股热流体之间的换热，满足了混合冷剂制冷工艺对NG分别在不同温位进行液化的要求，而且对NG分别进行预冷和深冷的一号冷剂和二号冷剂均只进行了一次降温即实现了NG的液化，因而本发明的液化效率比较高，冷箱的体积小，耐用时间长。

(5)本发明中的二号冷剂一段压缩机、二号冷剂二段压缩机和BOG压缩机均采用常温进气，压缩机的制造材料使用普通材料即可，减小了低温进气必须使用低温材料带来的制造难度，降低了系统的成本投资；同时采用压缩BOG与低温BOG进行换热，实现了冷热能之间的利用，进一步降低了系统的能耗。

(6)本发明在一号冷剂液化子系统和二号冷剂液化子系统中均设置了离心式压缩机的防喘振装置，保证了压缩机的工作稳定性和可靠性，延长了其使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

附图说明

图1为现有技术提供的冷箱的结构图；

图2为现有技术提供的天然气的液化系统的结构图；

图3为本发明提供的天然气的液化系统的结构图；

图4为本发明提供的天然气液化前处理系统的结构图；

图5为本发明提供的天然气的液化方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图3为本发明提供的天然气的液化系统的结构图。如图3所示，该系统包括：

冷箱310；NG输入管32；一号冷剂液化子系统；二号冷剂液化子系统；重烃分离罐45；LNG储罐46；

冷箱310包括：NG预冷通道3111、NG深冷通道3112、一号冷剂预冷通道3121、二号冷剂预冷通道3131、一号冷剂冷却通道3122、二号冷剂冷却通道3132；

NG预冷通道3111输入端通过阀320与NG输入管32相连，NG预冷通道3111输出端通过管线451与重烃分离罐45连接；NG深冷通道3112输入端通过气相管线452与重烃分离罐45连接；NG深冷通道3112输出端通过管线47、与液化天然气储罐46连接；一号冷剂预冷通道3121输入端通过高压一号冷剂输入管37、阀370与一号冷剂储罐39连接；一号冷剂预冷通道3121输出端通过管线43、一号冷剂节流阀430与一号冷剂气液分离罐44连接；一号冷剂冷却通道3122输入端通过一号冷剂气态输入管441和一号冷剂液态输入管442与一号冷剂气液分离罐44连接；一号冷剂冷却通道3122输出端通过低压一号冷剂输出管38、低压一号冷剂输出截止阀380与一号冷剂缓冲罐33连接；二号冷剂预冷通道3131输入端通过高压二号冷剂输入管56、截止阀560与二号冷剂二段水冷却器552连接；二号冷剂预冷通道3131输出端通过管线64、阀640与二号冷剂气液分离罐63连接；二号冷剂冷却通道3132输出端通过低压二号冷剂输出管57、截止阀570与二号冷剂缓冲罐52连接；二号冷剂冷却通道3132输入端通过管线631和管线632与二号冷剂气液分离罐63连接；

一号冷剂液化子系统包括：一号冷剂气液分离罐44、一号冷剂缓冲罐33、一号冷剂压缩机34、一号冷剂空气冷却器351、一号冷剂水冷却器352、一号冷剂凝液罐36、一号冷剂储罐39、一号冷剂加热器330、一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41；一号冷剂缓冲罐33、一号冷剂压缩机34、一号冷剂空气冷却器351、一号冷剂水冷却器352、一号冷剂凝液罐36和一号冷剂储罐39依次连接，一号冷剂加热器330与一号冷剂缓冲罐33连接；一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41通过输送高压高温气态一号冷剂的管线40和其上的一号冷剂压缩机防喘振截止阀400与一号冷剂压缩机34连接；一号冷剂水冷却器352设置有一号控制器3522和温度测量仪3521；

二号冷剂液化子系统包括：二号冷剂缓冲罐52、二号冷剂一段压缩机531、二号冷剂一段空气冷却器541、二号冷剂一段水冷却器551、二号冷剂二段水冷却器552、二号冷剂二段压缩机532、二号冷剂二段空气冷却器542和二号冷剂二段压缩机532；二号冷剂二段水冷却器552、二号冷剂二段空气冷却器542、二号冷剂二段压缩机532依次连接；二号冷剂缓冲罐52通过管线62与二号冷剂一段压缩机531连接后依次连接二号冷剂一段空气冷却器541、二号冷剂一段水冷却器551；二号冷剂一段水冷却器551通过管线58依次连接二号冷剂二段压缩机532、二号冷剂二段空气冷却器542和二号冷剂二段水冷却器552；二号冷剂一段水冷却器551和二号冷剂二段水冷却器552分别装有二号温度测量仪5511、三号温度测量仪5521、二号控制器5512、三号控制器5522；二号冷剂一段压缩机531设有二号冷剂一段压缩机防喘振管59，及上面设置的二号冷剂一段压缩机防喘振控制阀590；二号冷剂二段压缩机532设置有二号冷剂二段压缩机防喘振管60及其上面设置的二号冷剂二段压缩机防喘振控制阀600；

LNG储罐46通过管线461与换热器48连接；换热器48依次与BOG缓冲罐49、BOG压缩机50、BOG水冷却器51连接；BOG压缩机50与BOG换热器48通过压缩BOG返回管501相连；换热器48通过连接管481与外输BOG系统连接。

脱酸塔4-1、干燥器4-2、汞脱除罐4-3、粉尘过滤器4-4依次连接后与NG输入管32相连。

NG预冷通道3111、NG深冷通道3112、一号冷剂预冷通道3121、二号冷剂预冷通道3131、一号冷剂冷却通道3122、二号冷剂冷却通道3132均为翅片、导流片、隔板与封条组成的两端开口的流体的输送通道，其结构为两块隔板中间放置一层翅片，翅片的前后放置导流片，翅片和导流片的左右两侧放置封条，许多这样的通道构成本实用新型中的冷箱。翅片的形状为褶皱的形式。

图3中，NG预冷通道3111与NG输入管32相连，用于输送和冷却NG输入管32送来的NG，这里，冷却的冷量来源为一号冷剂冷却通道3122中的低压低温一号冷剂和二号冷剂冷却通道3132中的低压低温二号冷剂所提供的冷量，NG预冷通道3111还将其输送的NG被冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分通过图3中标号为451的虚线所示的管线输送到重烃分离罐45中，并在重烃分离罐45中实现减压闪蒸，这样，重烃分离罐45的气相空间就为气态的轻烃组分所构成，其液相空间就为液态的重烃组分所构成，可通过外输的方式将重烃分离罐45液相空间中的重烃组分输出，避免其在后续的降温过程中冻结引起设备和管道及阀门的堵塞。

NG深冷通道3112与重烃分离罐45的气相空间相连通，可输送重烃分离罐45的气相空间通过图3中标号为452的管线送来的气态的轻烃组分，并使该轻烃组分在其中被二号冷剂冷却通道3132中的低压低温二号冷剂所提供的冷量进一步冷却(相对于NG预冷通道3111中所进行的冷却)至液化，这样，NG深冷通道3112就可以将得到的液态的轻烃组分通过图3中标号为47的管线输送到LNG储罐46中进行储存。

如图3所示，NG输入管32上设有NG输入截止阀320，可控制NG的输入；管线47上具有LNG输出截止阀470，可控制LNG的输出。

一号冷剂预冷通道3121用于输送一号冷剂液化子系统送来的常温液态的高压一号冷剂，该高压一号冷剂在一号冷剂预冷通道3121中可吸收冷量从而被冷却，冷却产物在本发明中称为冷却过的高压一号冷剂(因其温度比一号冷剂液化子系统送来的高压一号冷剂要低一些)，该冷却过的高压一号冷剂被一号冷剂预冷通道3121送到一号冷剂降温子系统，从而降温为温度更低的低压低温一号冷剂。本发明中，高压一号冷剂在一号冷剂预冷通道3121中所吸收的冷量的来源为一号冷剂冷却通道3122中的低压低温一号冷剂和二号冷剂冷却通道3132中的低压低温二号冷剂。

二号冷剂预冷通道3131用于输送二号冷剂液化子系统送来的常温气态的高压二号冷剂，该高压二号冷剂在二号冷剂预冷通道3131中吸收冷量被冷却，冷却产物在本发明中称为冷却过的高压二号冷剂(因其温度比二号冷剂液化子系统送来的高压二号冷剂要低一些，且变为液态)，该冷却过的高压二号冷剂被二号冷剂预冷通道3131送到二号冷剂降温子系统，从而降温为温度更低的低压低温二号冷剂。本发明中，高压二号冷剂在二号冷剂预冷通道3131所吸收的冷量的来源为一号冷剂冷却通道3122中的低压低温一号冷剂、二号冷剂冷却通道3132中的低压低温二号冷剂。

一号冷剂冷却通道3122用于输送一号冷剂降温子系统送来的低压低温一号冷剂，该低压低温一号冷剂的冷量可对NG预冷通道3111中的NG、一号冷剂预冷通道3121中的高压一号冷剂、二号冷剂预冷通道3131中的高压二号冷剂进行冷却，同时，该低压低温一号冷剂释放冷量后变为常温气态的低压一号冷剂，因而一号冷剂冷却通道3122还将失去冷量后得到的低压一号冷剂送到一号冷剂液化子系统，以使其重新被压缩、冷却为常温液态的高压一号冷剂，再次进入冷箱中的一号冷剂预冷通道3121，以开始下一个压缩、冷却及液化的循环流程。

二号冷剂冷却通道3132用于输送二号冷剂降温子系统送来的低压低温二号冷剂，该低压低温二号冷剂的冷量可对NG预冷通道3111中的NG、NG深冷通道3112中气态的轻烃组分、一号冷剂预冷通道3121中的高压一号冷剂、二号冷剂预冷通道3131中的高压二号冷剂进行冷却，自身失去冷量变为常温气态的低压二号冷剂，因而二号冷剂冷却通道3132还将失去冷量后得到的低压二号冷剂送到二号冷剂液化子系统，以使其重新压缩、冷却为常温气态的高压二号冷剂，再次进入冷箱中的二号冷剂预冷通道3131，以开始下一个压缩、冷却及液化的循环流程。

上述的系统结构中，NG输入管32输入到NG预冷通道3111中的NG为低压常温(20℃至50℃)的气态物质，其包括气态的重烃组分和气态的轻烃组分，该NG在NG预冷通道3111中被一号冷剂冷却通道3122中的低压低温一号冷剂、二号冷剂冷却通道3132中的低压低温二号冷剂所提供的冷量冷却到-20℃至-70℃后，其中的重烃组分被液化为液态而输送到重烃分离罐45中而被分离出来，而轻烃组分仍为气态物质，该轻烃组分从重烃分离罐45的气相空间通过图3中的管线452进入NG深冷通道3112后，又吸收二号冷剂冷却通道3132中的低压低温二号冷剂所提供的冷量而被进一步冷却和液化为-160℃以下的LNG输送到LNG储罐46中，从而最终实现了所有NG的液化。在该液化过程中，一号冷剂预冷通道3121输送到一号冷剂降温子系统的冷却过的高压一号冷剂的温度约为-20℃至-70℃或稍高一些，一号冷剂降温子系统输送到一号冷剂冷却通道3122的低压低温一号冷剂的温度比-20℃至-70℃低一些(约低3℃至5℃)；二号冷剂预冷通道3131输送到二号冷剂降温子系统的冷却过的高压二号冷剂的温度约为-160℃或稍高一些，二号冷剂降温子系统输送到二号冷剂冷却通道3132的低压低温二号冷剂的温度比-160℃低一些(约低3℃至5℃)。

由此可见，本发明只设置了一个冷箱，一号冷剂降温子系统降温得到的低压低温一号冷剂输入到该冷箱中的一号冷剂冷却通道后，可对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的高压一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的高压二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的常温气态的低压一号冷剂送到一号冷剂液化子系统，以进行一号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环预冷做准备；二号冷剂降温子系统降温得到的低压低温二号冷剂输入到二号冷剂冷却通道后，可对NG预冷通道中的NG、NG深冷通道中气态的轻烃组分、一号冷剂预冷通道中的高压一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的高压二号冷剂进行冷却，将释放冷量后得到的常温气态的低压二号冷剂送到二号冷剂液化子系统，以进行二号冷剂的压缩和冷却，为下一步的循环深冷做准备。NG在NG预冷通道中被冷却后，其中的重烃组分被液化，在重烃分离罐中处于液相空间而被分离出来，气态的轻烃组分在NG深冷通道中被进一步冷却液化为LNG，输出到LNG储罐中。因此，本发明将一号冷剂和二号冷剂对NG的冷却液化置于一个冷箱中进行，输送NG的NG输入管、一号冷剂液化子系统、二号冷剂液化子系统、一号冷剂降温子系统、二号冷剂降温子系统、重烃分离罐和LNG储罐只需与冷箱上相应通道的入口或出口相连即可，这缩小了冷箱的体积，并极大地降低了液化系统的复杂程度。另外，低压低温一号冷剂和低压低温二号冷剂在对NG进行冷却液化的同时，还对一号冷剂预冷通道中的高压一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的高压二号冷剂进行预冷，从而提高了冷剂的利用效率，进而提高了冷箱的冷却效率，降低了该系统的能耗。

本发明中的冷箱可采用真空钎焊铝制板翅式换热器来实现，其内部可同时进行多股冷流体和多股热流体之间的换热，满足了混合冷剂制冷工艺对NG分别在不同温位进行冷却和液化的要求，而且对NG分别进行预冷和深冷的一号冷剂和二号冷剂均只进行了一次降温即实现了NG的液化，因而本发明的液化效率比较高，冷箱的体积小，耐用时间长。

上述的各通道(NG预冷通道3111、NG深冷通道3112、一号冷剂预冷通道3121、二号冷剂预冷通道3131、一号冷剂冷却通道3122、二号冷剂冷却通道3132)均为实现流体间冷量交换的通道，均要输送低温物质；一号冷剂降温子系统和二号冷剂降温子系统分别是对冷却过的一号冷剂和冷却过的二号冷剂进行进一步的降温，因而其间传输和储存的物质也都为低温物质，这些储存和输送低温物质的通道、管线、设备不能置于外界环境中，必须对其进行绝热处理。因此，本发明所提出的液化系统还包括外壳(如碳钢制成的碳钢外壳)以及外壳内耐低温的绝热材料(如珠光砂等)，使NG预冷通道3111、NG深冷通道3112、一号冷剂预冷通道3121、二号冷剂预冷通道3131、一号冷剂冷却通道3122、二号冷剂冷却通道3132、一号冷剂降温子系统和二号冷剂降温子系统均位于外壳内部，并在外壳与上述通道、设备、管线(即NG预冷通道、NG深冷通道、一号冷剂预冷通道、一号冷剂冷却通道、二号冷剂预冷通道、二号冷剂冷却通道、一号冷剂降温子系统、二号冷剂降温子系统)之间的空间填充绝热材料，从而防止外界热量传入，引起冷量损失。

还可以在外壳内的绝热材料中充氮气，以使外壳内部的气压略大于外壳外部的大气压力(称为微正压)，从而防止空气中的水分进入外壳内部，造成绝热材料因受潮冻结而失去绝热性能。

为了防止大气压力突然下降所造成的外壳内部氮气压力远超大气压的情况引起外壳受损，本发明可以在外壳顶部设置一个以上的超压安全阀，在外壳内部的气压与大气压的差值(即氮气气压减去外界大气压所得的差值)超过预定安全值时，该超压安全阀即自动开启，将外壳内的超量氮气快速排出，从而防止外壳受损。

此外，还可以在外壳上设置一个以上的呼吸阀，并在呼吸阀的内部填充用于吸水的吸附剂。这样，在外界大气压力突然升高，含有水蒸气的空气通过呼吸阀进入外壳内部后，可利用吸附剂吸收这些水蒸气，从而避免水分进入外壳内部。在外壳内部的保护氮气通过呼吸阀向外排气时，被吸附剂所吸收的水分就又被排出呼吸阀，这相当于吸附剂的再生，因而本发明中的吸附剂可长期循环使用。

要实现上述的将冷却过的高压一号冷剂降温为低压低温一号冷剂，一号冷剂降温子系统包括：暂存低压低温一号冷剂的一号冷剂气液分离罐44；连接一号冷剂预冷通道3121与一号冷剂气液分离罐44、将一号冷剂预冷通道3121送来的冷却过的高压一号冷剂降温为低压低温一号冷剂送到一号冷剂气液分离罐44的一号冷剂降温管43；位于一号冷剂降温管43上的一号冷剂节流阀430；连接一号冷剂气液分离罐44与一号冷剂冷却通道3122、将一号冷剂气液分离罐44中的低压低温一号冷剂输送到一号冷剂冷却通道3122的低压低温一号冷剂输入管。

本发明中，对一号冷剂的冷却降温主要是在一号冷剂预冷通道3121中进行的，利用一号冷剂降温子系统可对冷却过的高压一号冷剂进行进一步的降温(温度约降低3℃至5℃)，从而在进入一号冷剂冷却通道3122后除了对NG进行冷却外，还可对一号冷剂预冷通道3121中的一号冷剂进行冷却。

一号冷剂降温子系统对冷却过的高压一号冷剂的降温是通过开启一号冷剂降温管43上的一号冷剂节流阀430实现的，由于冷却过的高压一号冷剂的压力比一号冷剂气液分离罐44中的低压低温一号冷剂的压力高得多，因而在开启一号冷剂节流阀430之后，一号冷剂通过降压降温过程而实现了温度的降低(降温约3℃至5℃)，变为低压低温一号冷剂暂存在一号冷剂气液分离罐44中。

在实际应用中，一号冷剂气液分离罐44中的低压低温一号冷剂可能包括气态的低压低温一号冷剂和液态的低压低温一号冷剂，二者分别位于一号冷剂气液分离罐44内上部的气相空间和下部的液相空间中，二者的冷量都应在该系统中加以利用，否则将造成冷量的损失，而如果将二者分别输入一号冷剂冷却通道3122，则二者在一号冷剂冷却通道3122中将不能充分混合，这又会造成冷量释放的不充分，影响系统的液化效率，因此，上述的低压低温一号冷剂输入管包括：与一号冷剂气液分离罐44的气相空间相连通以输送其中的气态的低压低温一号冷剂的气态低压低温一号冷剂输入管441、与一号冷剂气液分离罐44的液相空间相连通以输送其中的液态的低压低温一号冷剂的液态低压低温一号冷剂输入管442；其中，气态低压低温一号冷剂输入管441和液态低压低温一号冷剂输入管442在一号冷剂冷却通道3122的入口处汇合为一条与一号冷剂冷却通道3122相连的管线，这就保证了二者分别输送的气态的低压低温一号冷剂和液态的低压低温一号冷剂在一号冷剂冷却通道3122内的充分混合，使一号冷剂冷却通道3122内的气液分配合理，能更好地进行冷量交换，这提高了本发明对NG的液化效率。

与一号冷剂降温子系统的结构类似，如图3所示，本发明中的二号冷剂降温子系统包括：暂存低压低温二号冷剂的二号冷剂气液分离罐63；连接二号冷剂预冷通道3131与二号冷剂气液分离罐63、将二号冷剂预冷通道3131送来的冷却过的高压二号冷剂降温为低压低温二号冷剂送到二号冷剂气液分离罐63的二号冷剂降温管64；位于二号冷剂降温管64上的二号冷剂节流阀640；连接二号冷剂气液分离罐63与二号冷剂冷却通道3132、将二号冷剂气液分离罐63中的低压低温二号冷剂输送到二号冷剂冷却通道3132的低压低温二号冷剂输入管。

本发明中，对二号冷剂的冷却降温主要是在二号冷剂预冷通道3131中进行的，利用二号冷剂降温子系统可对冷却过的高压二号冷剂进行进一步的降温(温度约降低3℃-5℃)，从而在进入二号冷剂冷却通道3122后除了对NG进行冷却外，还可对二号冷剂预冷通道3131中的二号冷剂进行冷却。

二号冷剂降温子系统对冷却过的高压二号冷剂的降温，也是通过开启二号冷剂降温管64上的二号冷剂节流阀640来实现的，其原理为二号冷剂节流阀640的开启使二号冷剂经历了降压降温过程。

二号冷剂气液分离罐63中所暂存的低压低温二号冷剂也可能包括气态的低压低温二号冷剂和液态的低压低温二号冷剂，这样，上述的低压低温二号冷剂输入管包括：与二号冷剂气液分离罐63的气相空间相连通以输送其中的气态的低压低温二号冷剂的气态低压低温二号冷剂输入管631、与二号冷剂气液分离罐63的液相空间相连通以输送其中的液态的低压低温二号冷剂的液态低压低温二号冷剂输入管632；其中，气态低压低温二号冷剂输入管631和液态低压低温二号冷剂输入管632在二号冷剂冷却通道3132的入口处汇合为一条与二号冷剂冷却通道3132相连的管线，这样使二号冷剂冷却通道3132内的气液分配更加合理，实现气态和液态的低压低温二号冷剂在二号冷剂冷却通道3132内的充分混合，提高冷却效果。

本发明中，一号冷剂液化子系统实现的是将常温气态的低压一号冷剂压缩和冷却为常温液态的高压一号冷剂，如图3所示，其包括：暂存低压一号冷剂的一号冷剂缓冲罐33；连接一号冷剂冷却通道3122与一号冷剂缓冲罐33、将一号冷剂冷却通道3122送来的低压一号冷剂送到一号冷剂缓冲罐33的低压一号冷剂输出管38；与一号冷剂缓冲罐33的气相空间相连通、以将其中的低压一号冷剂压缩为高压高温气态一号冷剂的一号冷剂压缩机34；与一号冷剂压缩机34相连、将其送来的高压高温气态一号冷剂冷却为高压一号冷剂的一号冷剂液化器；与一号冷剂液化器相连、暂存其送来的高压一号冷剂的一号冷剂凝液罐36；连接一号冷剂凝液罐36和一号冷剂预冷通道3121、以将一号冷剂凝液罐36中的高压一号冷剂送到一号冷剂预冷通道3121的高压一号冷剂输入管37。

可见，一号冷剂液化子系统对气态的低压一号冷剂的处理过程为：由一号冷剂缓冲罐33对其进行暂存，由一号冷剂压缩机34对一号冷剂缓冲罐33送出的低压一号冷剂进行压缩，得到高压高温气态一号冷剂(温度约100℃)，然后由一号冷剂液化器对该高压高温气态一号冷剂进行等压降温，使其冷却和液化为液态的高压一号冷剂，输送到一号冷剂凝液罐36进行暂存，在冷箱需要利用该高压一号冷剂时，将其从一号冷剂凝液罐36输出到一号冷剂预冷通道3121，从而开始一号冷剂对NG的下一个冷却循环。

该处理过程中，在冷箱需要利用该高压一号冷剂时，才将其输送到一号冷剂预冷通道3121，不需要时，高压一号冷剂暂存在一号冷剂凝液罐36中，该控制可以通过位于高压一号冷剂输入管37上的一号冷剂入口截止阀370开闭和调节开度来实现。但是，一号冷剂凝液罐36的容积是有限的，其内部储存的高压一号冷剂的量较多时，需要输出一部分以防损坏一号冷剂凝液罐36，影响本发明液化的进行，因此，一号冷剂液化子系统还包括与一号冷剂凝液罐36相连以储存其送来的高压一号冷剂的一号冷剂储罐39，这样，就可以将过量的高压一号冷剂输送到容积较大的一号冷剂储罐39中进行储存。当然，在一号冷剂凝液罐36中的高压一号冷剂的量不足以满足冷箱的需求时，还可以将一号冷剂储罐39中的高压一号冷剂送回一号冷剂凝液罐36中，以满足冷箱液化的需要。

一号冷剂缓冲罐33设置的本意是用来储存常温气态的低压一号冷剂的，但是，一号冷剂冷却通道3122中的低压低温一号冷剂在冷量释放不充分的情况下，也会有一部分仍保持为液态通过低压一号冷剂输出管38输送到一号冷剂缓冲罐33中，这部分一号冷剂也要加以利用，否则将造成冷剂的浪费。因此，本发明中的一号冷剂液化子系统还包括与一号冷剂缓冲罐33相连、对其中的低压一号冷剂进行加热的加热器330，利用加热器330提供的热量，可使一号冷剂缓冲罐33中的液体的一号冷剂变为气态，从而通过一号冷剂液化子系统的压缩与液化，重新回到一号冷剂对NG的液化过程中。

上述的一号冷剂液化器是将一号冷剂压缩机34送来的高压高温气态一号冷剂冷却为高压一号冷剂的装置，其可以为实现该功能的任一种液化器结构，较优的，如图3所示，其包括：与一号冷剂压缩机34相连、利用空气的冷量对其送来的高压高温气态一号冷剂进行冷却的一号冷剂空气冷却器351，其冷却产物在本发明中称为“冷却过的高压高温气态一号冷剂”，该冷却产物的温度在50℃左右，实际为高压常温气态的一号冷剂；与一号冷剂空气冷却器351相连、利用水的冷量将一号冷剂空气冷却器351的冷却产物(即上述的“冷却过的高压高温气态一号冷剂”)进一步冷却降温为40℃左右的高压一号冷剂的一号冷剂水冷却器352；其中，一号冷剂水冷却器352还与一号冷剂凝液罐36相连，以将冷却得到的高压一号冷剂输送到一号冷剂凝液罐36。

可见，本发明可以利用环境中空气的冷量对100℃左右的高压高温气态一号冷剂进行初步冷却，使其接近环境空气的温度，进而利用水(如循环冷却水)的冷量对其进行进一步的冷却液化，使其变为液态的高压一号冷剂，这样可以充分利用环境冷量，减少本发明的能耗。

上述的一号冷剂液化器结构中，水是将一号冷剂完全液化的终极介质，因而一号冷剂水冷却器352的入水量关系到一号冷剂的液化效果，如果入水量不足，则部分一号冷剂可能仍为气态，这不符合本发明对输入到一号冷剂预冷通道3121中的一号冷剂的要求，如果入水量过大，将造成冷却用水的浪费。因此，一号冷剂液化子系统中需要设置一定的控制装置来控制一号冷剂水冷却器352的入水量，使其在满足液化需求的同时，尽可能地节约用水。有鉴于此，如图3所示，一号冷剂液化子系统还包括：检测一号冷剂水冷却器352输送到一号冷剂凝液罐36的高压一号冷剂的温度的一号温度检测器3521；与一号温度检测器3521和一号冷剂水冷却器352分别相连、根据一号温度检测器3521的检测结果来控制一号冷剂水冷却器352的入水量的一号控制器3522。利用该控制装置，可在输送到一号冷剂凝液罐36的高压一号冷剂的温度高于其标准温度范围时加大一号冷剂水冷却器352的入水量，以提高液化质量，而在输送到一号冷剂凝液罐36的高压一号冷剂的温度低于其标准温度范围时减小一号冷剂水冷却器352的入水量，以节约用水。

上述的一号冷剂压缩机34为离心式气体压缩机，其在输入的低压一号冷剂的流量不足时会发生喘振现象，这严重影响一号冷剂压缩机34的工作与寿命，因此，如图3所示，本发明中的一号冷剂液化子系统还包括：与一号冷剂压缩机34相连、利用空气的冷量将一号冷剂压缩机34输出的高压高温气态一号冷剂冷却为常温气态一号冷剂的一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41，该一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41还与一号冷剂缓冲罐33相连，以将其得到的常温气态一号冷剂输送到一号冷剂缓冲罐33。

可见，本发明中，一号冷剂压缩机34压缩得到的高压高温气态一号冷剂(约100℃)经过一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41的冷却(得到的仍为气态物质)，作为临时的补充气输送到一号冷剂缓冲罐33中，提高其储存的气体量，进而由一号冷剂缓冲罐33将其暂存的低压一号冷剂输送到一号冷剂压缩机34中进行压缩，从而满足一号冷剂压缩机34对入气量的要求，防止其发生喘振，提高其工作稳定性和使用寿命。

如图3所示，本发明将一号冷剂压缩机34压缩得到的高压高温气态一号冷剂利用另设的一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41进行冷却，而不是利用一号冷剂液化器(如图3中的一号冷剂空气冷却器351和一号冷剂水冷却器352)冷却液化得到的一号冷剂，是因为一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41的输出物质为气态，不会引入如一号冷剂液化器所得到的液态的一号冷剂，从而避免了将液态一号冷剂输入到一号冷剂压缩机34中而使其受到损坏的问题，保证了一号冷剂压缩机的正常运行和使用寿命。

图3中，在低压一号冷剂输出管38上设有低压一号冷剂输出截止阀380，可控制一号冷剂冷却通道3122输出低压一号冷剂的开闭和流量。在一号冷剂压缩机34向一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41输送高压高温气态一号冷剂的管线40上设有一号冷剂压缩机防喘振截止阀，可控制管线40的开闭，从而控制一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器41的工作状态，使其在一号冷剂压缩机34的入气量不足时才开启工作，在入气量足够时不工作。

如图3所示，本发明中的二号冷剂液化子系统包括：暂存常温气态的低压二号冷剂的二号冷剂缓冲罐52；连接二号冷剂冷却通道3132与二号冷剂缓冲罐52、将二号冷剂冷却通道3132送来的低压二号冷剂送到二号冷剂缓冲罐52的低压二号冷剂输出管57；通过管线62与二号冷剂缓冲罐52的气相空间相连通、以将其中的低压二号冷剂压缩为中压高温气态二号冷剂的二号冷剂一段压缩机531；与二号冷剂一段压缩机531相连、利用空气的冷量对其送来的中压高温气态二号冷剂进行冷却的二号冷剂一段空气冷却器541；与二号冷剂一段空气冷却器541相连、利用水的冷量将其冷却过的中压高温气态二号冷剂进一步冷却为中压常温气态二号冷剂的二号冷剂一段水冷却器551；与二号冷剂一段水冷却器551相连，将其通过管线58送来的中压常温气态二号冷剂压缩为高压高温气态二号冷剂的二号冷剂二段压缩机532；与二号冷剂二段压缩机532相连、利用空气的冷量对其送来的高压高温气态二号冷剂进行冷却的二号冷剂二段空气冷却器542；与二号冷剂二段空气冷却器542相连、利用水的冷量将其进一步冷却过的高压高温气态二号冷剂冷却为常温气态的高压二号冷剂的二号冷剂二段水冷却器552；连接二号冷剂二段水冷却器552和二号冷剂预冷通道3131、以将二号冷剂二段水冷却器552送来的高压二号冷剂输送到二号冷剂预冷通道3131的高压二号冷剂输入管56。

可见，二号冷剂缓冲罐52中的低压二号冷剂经过二号冷剂一段压缩机531、二号冷剂二段压缩机532这两级压缩机的压缩，由低压变为高压，在每一级压缩机压缩后，还分别先后用空气冷却器和水冷却器对压缩后的气体进行冷却，以在充分利用环境冷量、节约用水的基础上对气体进行降温冷却，最终由二号冷剂二段水冷却器552将冷却得到的常温气态的高压二号冷剂送到二号冷剂预冷通道3131中，以进入二号冷剂对NG冷却的新的循环过程。之所以设置两级压缩机，是因为对二号冷剂的压缩比的要求很高，如果只用一级压缩机，将因压缩比过高而影响压缩机的使用寿命。之所以在每级压缩后都进行冷却，是因为如果在最后一级压缩后才进行冷却，二号冷剂将因经过如此高的压缩比的压缩而有过大的温升，对冷却器也会有很高的要求，这将提高该液化系统的能耗。

上述的二号冷剂一段压缩机和二号冷剂二段压缩机均采用采用常温进气，压缩机的制造材料使用普通材料即可，减小了低温进气必须使用低温材料带来的制造难度，降低了系统的成本投资。

如图3所示，该二号冷剂液化子系统还包括：检测二号冷剂一段水冷却器551输送到二号冷剂二段压缩机532的中压常温气态二号冷剂的温度的二号温度检测器5511；与二号温度检测器5511和二号冷剂一段水冷却器551分别相连、根据二号温度检测器5511的检测结果来控制二号冷剂一段水冷却器551的入水量的二号控制器5512；检测二号冷剂二段水冷却器552输送到二号冷剂预冷通道3131的高压二号冷剂的温度的三号温度检测器5521；与三号温度检测器5521和二号冷剂二段水冷却器552分别相连、根据三号温度检测器5521的检测结果来控制二号冷剂二段水冷却器552的入水量的三号控制器5522。

可见，本发明还对二号冷剂一段水冷却器551和二号冷剂二段水冷却器552分别设置了由温度检测器和控制器相连的控制装置，利用二者输出的二号冷剂的温度来控制各自的入水量，使输出的二号冷剂的温度满足NG的液化需求。

图3中，该二号冷剂液化子系统还包括：连接二号冷剂一段空气冷却器541与二号冷剂缓冲罐52、以将二号冷剂一段空气冷却器541冷却得到的冷却过的中压高温气态二号冷剂(虽然称之为“冷却过的中压高温气态二号冷剂”，但该二号冷剂此时已为中压常温的气态物质)送到二号冷剂缓冲罐52的二号冷剂一段压缩机防喘振管59及其上面所设置的二号冷剂一段压缩机防喘振控制阀590；连接二号冷剂二段空气冷却器542与二号冷剂二段压缩机532、以将二号冷剂二段空气冷却器542冷却得到的冷却过的高压高温气态二号冷剂(虽然称之为“冷却过的高压高温气态二号冷剂”，但该二号冷剂此时已为高压常温的气态物质)送到二号冷剂二段压缩机532的二号冷剂二段压缩机防喘振管60及其上面所设置的二号冷剂二段压缩机防喘振控制阀600。

可见，本发明为二号冷剂一段压缩机531和二号冷剂二段压缩机532设置了防喘振装置，分别将二号冷剂一段空气冷却器541冷却得到的二号冷剂输送到二号冷剂缓冲罐52中，将二号冷剂二段空气冷却器542冷却得到的二号冷剂输送到二号冷剂二段压缩机532中，并通过相应管线上设置的控制阀来控制该管线的通断，从而控制相应防喘振装置的工作与否。

图3中，在低压二号冷剂输出管57设有控制二号冷剂冷却管3132向二号冷剂缓冲罐52输送低压二号冷剂的通断的截止阀570，在高压二号冷剂输入管56也设有控制二号冷剂二段水冷却器552向二号冷剂预冷通道3131输送常温液态的高压二号冷剂的通断的截止阀560。

另外，图3所示的液化系统还包括：通过管线461与LNG储罐46的气态空间相连通、以利用其中的蒸发气(BOG)的冷量对(BOG压缩机50输出的)压缩BOG进行降温、并将吸收冷量而降温后的压缩BOG进行外输的BOG换热器48；暂存BOG换热器48输出的因BOG失去冷量而得到的常温BOG(最初来自LNG储罐46的气相空间)的BOG缓冲罐49；与BOG缓冲罐49的气相空间相连、以将其输出的失去冷量的常温BOG压缩为压缩BOG(温度高于LNG储罐46气相空间中的BOG)的BOG压缩机50；与BOG压缩机50相连、利用水的冷量对其输出的压缩BOG进行冷却并外输的BOG水冷却器51；其中，BOG压缩机50与BOG换热器48通过压缩BOG返回管501相连，以将BOG压缩机50压缩得到的压缩BOG输送到BOG换热器48。

利用上述的结构，可利用LNG储罐46气相空间(由BOG构成)中BOG的冷量来对BOG压缩机50压缩得到的压缩BOG进行降温，从而得到符合一定温度和压力要求的压缩BOG，其可用于燃料气等工艺流程中。另外，由于本发明设置了换热器48，因而输入BOG压缩机50的BOG为常温气体，实现了BOG压缩机50的常温进气，这样，BOG压缩机50的制造材料使用普通材料即可，这减小了其采用低温进气时必须使用低温材料制造所带来的制造难度，降低了系统的成本投资。同时，由于使压缩BOG与来自LNG储罐46的低温的BOG进行换热，本发明实现了冷热量的综合利用，进一步降低了系统的能耗。

图4为本发明提供的天然气液化前处理系统的结构图。如图4所示，在NG通过NG输入管32输入冷箱的NG预冷通道3111之前，还可以通过一系列的装置来对NG进行净化处理，这些净化处理装置包括：对输入的NG进行脱除酸性气体处理的脱酸塔4-1；与脱酸塔4-1相连、对其输出的气体进行脱水干燥处理的干燥器4-2；与干燥器4-2相连、对其输出的气体进行脱汞处理的汞脱除罐4-3；与汞脱除罐4-3相连、对其输出的气体进行粉尘过滤的粉尘过滤器4-4；其中，粉尘过滤器4-4还与图3所示的NG输入管32相连，以将其输出的气体通过NG输入管32输送到冷箱中的NG预冷通道3111。当然，在NG输入管32上还有NG输入截止阀320来控制NG的输入。

利用图4的结构，本发明在依次将NG中的酸性气体(如二氧化硫、二氧化碳等)、水蒸汽、汞微粒以及粉尘(如来自脱酸他4-1、干燥器4-2、汞脱除罐4-3的粉尘)脱除之后，再将其通过NG输入管32送到NG预冷通道3111中，可防止酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘堵塞NG预冷通道和NG深冷通道，保证该液化系统的正常运行。

上述的脱酸塔4-1可利用添加活性后的N-甲基二乙醇胺(MDEA)为吸收剂来去除酸性气体，NG从胺吸收塔下部进入，自下而上在内部通过胺吸收塔，MDEA液从胺吸收塔上部进入，自上而下在内部通过胺吸收塔，这样逆向流动的MDEA液和NG在胺吸收塔内充分接触，NG中的酸性气体被充分吸收，吸收了酸性气体的MDEA液最终汇到塔底，送至胺液闪蒸塔进行酸性物质的脱除，以实现MDEA液的重复利用。该结构的吸收性能好，吸收效率高，工艺过程稳定，设备和管道腐蚀程度低，运行可靠，溶剂循环量低，溶剂化学性能稳定，不易发泡，溶剂来源广泛，再生能耗低。

上述的干燥器4-2可通过一组程控阀组与三个干燥塔连接来实现，其利用4A(0.4nm)分子筛(如碱金属硅铝酸盐等)来吸附脱水，可以实现深度、稳定、高效脱水，且不会污染原材料。

从干燥器4-2输出的脱水的NG进入汞脱除罐4-3，从而利用吸附法脱出其中的含汞物质(汞微粒)，降低NG中的汞含量使其达标，然后再经过粉尘过滤器4-4(如过滤网、滤布等)的过滤后送至冷箱。

本发明所使用的一号冷剂主要用于液化NG中的重烃组分，可用含碳量相对较高的烃类(如乙烯、丙烷、异戊烷等)来实现，二号冷剂用于液化NG中的重烃组分和轻烃组分，可用在低温位具有较高冷却效率的氮气与含碳量较低的烃类(如甲烷、乙烷、丁烷等)的混合物来实现。

另外，一号冷剂和二号冷剂的组成与配比还可以根据NG的组成、压力、温度以及液化系统所在地的环境温度变化做出调整，从而获得不同的冷却和液化温度，使整个工艺系统的能耗最低。例如，在冬季环境温度低时，可以通过改变一号冷剂和二号冷剂的组成和配比，实现NG冷却温度进一步降低，从而合理分配一号冷剂的预冷和二号冷剂的液化这两个制冷循环的热负荷，维持装置的稳定运行，连续生产合格的LNG产品。

本发明还提供了一种天然气的液化方法，该方法基于图3、图4所示的液化系统，图5为该方法的流程图。如图5所示，该方法包括：

步骤5-1：一号冷剂液化子系统将其对常温气态的压力为0.2MPaG-0.4MPaG的一号冷剂进行压缩及冷却而得到的常温液态的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂输送到冷箱中的一号冷剂预冷通道，并在一号冷剂预冷通道中将其冷却为冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂(仍为液态)；二号冷剂液化子系统将其对常温气态的压力为0.2MPaG-0.4MPaG的二号冷剂进行压缩及冷却而得到的常温气态的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂输送到冷箱中的二号冷剂预冷通道，并在二号冷剂预冷通道中将其冷却为冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂(液态)。

这里，一号冷剂液化子系统和二号冷剂液化子系统分别是实现将一号冷剂由压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为20℃至50℃的气态压缩、冷却为压力为2MPaG-4MPaG温度为20℃至50℃的液态、将二号冷剂由压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为20℃至50℃的气态压缩、冷却为压力为3MPaG-5MPaG温度为23℃至50℃的气态的系统，二者分别将常温液态的压力为2MPaG-4MpaG的一号冷剂和常温气态的压力为3MPaG-5MPaG二号冷剂输送到冷箱中的一号冷剂预冷通道和二号冷剂预冷通道中，可使常温液态的压力为2MPaG-4MpaG的一号冷剂和常温气态的压力为3MPaG-5MPaG二号冷剂在步骤5-3中被压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂冷却，在步骤5-6中被压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂冷却，从而提高本发明的能量利用率。

步骤5-2：一号冷剂预冷通道将冷却过的高压一号冷剂送到一号冷剂降温子系统；一号冷剂降温子系统将冷却过的高压一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂，送到冷箱中的一号冷剂冷却通道。

这里，一号冷剂降温子系统是对冷却过的压力为2MPaG-4MpaG的一号冷剂进行降温的子系统，其将降温后得到的压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂送回冷箱中的一号冷剂冷却通道，可对NG进行预冷而分离出其中的重烃组分，并冷却一号冷剂预冷通道中的一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的二号冷剂，从而提高本发明的能量利用率。

该步骤中，一号冷剂降温子系统将冷却过的压力为2MPaG-4MpaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂的方法可以为：开启图3中一号冷剂降温管43上的一号冷剂节流阀430，使一号冷剂降温管43输送的冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂；其中，该步骤所述的一号冷剂降温子系统包括暂存压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂的一号冷剂气液分离罐(图3中标号44所示)，以及连接一号冷剂预冷通道3121与一号冷剂气液分离罐44的一号冷剂降温管43。可见，该降温方法是利用一号冷剂节流阀430的开启，使冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂经历降压降温过程，从而得到温度更低的压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂。

步骤5-3：向冷箱中的NG预冷通道输送NG；一号冷剂冷却通道中的压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的压力为0.2MPaG-0.4MPaG一号冷剂(常温气态)送到一号冷剂液化子系统，使其重新被压缩及冷却为常温液态的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂。

本发明所提供的液化系统中，一号冷剂冷却通道所输送的温度较低的压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂可同时对NG预冷通道中的NG、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，从而将NG中的重烃组分液化而与气态的轻烃组分分离开来。

压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂释放冷量后变为压力为0.2MPaG-0.4MpaG的一号冷剂，一号冷剂冷却通道可将其送到一号冷剂液化子系统中，使其重新被压缩、冷却及液化为液态的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂，从而重新返回一号冷剂预冷通道，进行对NG液化的下一个循环。

本步骤中，向冷箱中的NG预冷通道输送NG之前，还可以对待输送的NG进行一系列的净化处理，以防NG中的杂质对本发明提供的液化系统造成损坏。该净化处理的步骤包括：对NG依次进行脱除酸性气体处理、脱水干燥处理、脱汞处理和粉尘过滤，得到不含酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘的NG，进而执行本步骤，将脱除了酸性气体、水蒸汽、汞微粒和粉尘的NG送到NG预冷通道中。

步骤5-4：NG预冷通道将其输送的NG被冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分均输送到重烃分离罐。

由于压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂的冷却液化作用，NG预冷通道中的重烃组分被液化，而轻烃组分仍为气态，将二者输送到重烃分离罐中，可对二者进行分离。

步骤5-5：二号冷剂预冷通道将冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂输送到二号冷剂降温子系统；二号冷剂降温子系统将冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂，送到冷箱中的二号冷剂冷却通道。

这里，二号冷剂降温子系统是对冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行降温的子系统，其将降温后得到的压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂送回冷箱中的二号冷剂冷却通道，可对步骤5-4在重烃分离罐中分离出来气态的轻烃组分进行进一步的冷却(本发明称为深冷)，从而使其也化为LNG。

本步骤中，二号冷剂降温子系统将冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂的方法可以为：开启图3中二号冷剂降温管64上的二号冷剂节流阀640，使二号冷剂降温管64输送的冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂；其中，二号冷剂降温子系统包括暂存压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂的二号冷剂气液分离罐63，以及连接二号冷剂预冷通道3131与二号冷剂气液分离罐63的二号冷剂降温管64。

可见，二号冷剂降温子系统对冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂的降温，是通过开启二号冷剂降温管64上的二号冷剂节流阀640来实现的，其原理为二号冷剂节流阀640的开启使二号冷剂经历了降压降温过程。

步骤5-6：将重烃分离罐的气相空间中的气态的轻烃组分送到冷箱中的NG深冷通道；二号冷剂冷却通道中的压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂对NG预冷通道中的NG、NG深冷通道中气态的轻烃组分、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的常温气态的压力为0.2MPaG-0.4MPaG的二号冷剂送到二号冷剂液化子系统，使其重新被压缩和冷却为常温气态的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂。

本步骤是利用压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂的冷量实现对NG中气态的轻烃组分的液化步骤。该步骤中，由于压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂的温度很低，因而可对温度较高的NG预冷通道中的NG、NG深冷通道中气态的轻烃组分、一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，从而提高本发明的能量利用率。

压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂因失去冷量会变为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为常温的二号冷剂，被二号冷剂冷却通道送到二号冷剂液化子系统中进行压缩和冷却，重新变为气态的压力为3MPaG-5MPaG的常温二号冷剂返回冷箱，从而进行NG液化的下一个循环。

步骤5-7：NG深冷通道将其输送的气态的轻烃组分被冷却得到的液态的轻烃组分输送到LNG储罐进行储存。

步骤5-6将NG中的轻烃组分液化为LNG，本步骤将其送到LNG储罐中进行储存，以便在有外部需求时将其输出。

以下为本发明提出的液化系统所采用的一号冷剂和二号冷剂的组成和配比的实施例，该实施例用于说明本发明所提供的液化系统和液化方法，但并不用于限制本发明的保护范围：

一号冷剂主要用于液化NG中的重烃组分，可用含碳量相对较高的烃类或其组合来实现，这些烃类包括乙烯或乙烷、丙烷、异丁烷、异戊烷等。一号冷剂的一个较佳组合实施例为乙烷、丙烷和异丁烷的组合，其对重烃的冷却效果最好而且液化后得到的重烃不会在重烃分离罐底部沉积，该一号冷剂实施例的体积百分配比的一个实施例为：乙烷占35％-45％，丙烷占50％-60％，异丁烷占0-2％。

二号冷剂用于液化NG中的重烃组分和轻烃组分，可使用在低温位具有较高冷却效率的氮气与含碳量较低的烃类的组合来实现，这些烃类包括甲烷、乙烷、丁烷等。二号冷剂的一个较佳组合实施例为氮气、甲烷、乙烷或乙烯、以及丙烷的组合，其对NG的冷却效果最好，该二号冷剂的体积百分配比的一个实施例为：氮气占0-6％，甲烷占40％-55％，乙烷占30％-45％，丙烷占10％-20％。

由于一号冷剂和二号冷剂均为多种烃类或烃类与氮的混合冷剂，压缩压力越高，其本身更易被冷却和液化，并且在节流降压后温度降低的更多，这样也就更有利于提供冷量。然而，压缩压力的提高必然导致压缩机做功的增多，造成整体能耗的增大，这不一定有利于整个液化流程的能耗与产出的消耗比。因此，本发明对一号冷剂和二号冷剂的液化子系统中的压缩机具有一定的要求，其较佳实施例如下：一号冷剂压缩机的入口压力为0.2MPaG-0.4MPaG，出口压力为2MPaG-4MpaG；二号冷剂压缩机的入口压力为0.2MPaG-0.4MPaG，出口压力为3MPaG-5MPaG。在该实施例中，整个液化流程的压缩机能耗与LNG产出的消耗比可达到最低。

Claims (8)

1.一种天然气的液化系统，其特征在于，该系统包括：冷箱(310)、NG输入管(32)、一号冷剂液化子系统、二号冷剂液化子系统、重烃分离罐(45)和LNG储罐(46)；

冷箱(310)包括：NG预冷通道(3111)、NG深冷通道(3112)、一号冷剂预冷通道(3121)、二号冷剂预冷通道(3131)、一号冷剂冷却通道(3122)和二号冷剂冷却通道(3132)；

NG预冷通道(3111)输入端通过阀(320)与NG输入管(32)相连，NG预冷通道(3111)输出端通过管线(451)与重烃分离罐(45)连接；NG深冷通道(3112)输入端通过气相管线(452)与重烃分离罐(45)连接；NG深冷通道(3112)输出端通过管线(47)、与LNG储罐(46)连接；一号冷剂预冷通道(3121)输入端通过高压一号冷剂输入管(37)、阀(370)与一号冷剂储罐(39)连接；一号冷剂预冷通道(3121)输出端通过管线(43)、一号冷剂节流阀(430)与一号冷剂气液分离罐(44)连接；一号冷剂冷却通道(3122)输入端通过一号冷剂气态输入管(441)和一号冷剂液态输入管(442)与一号冷剂气液分离罐(44)连接；一号冷剂冷却通道(3122)输出端通过低压一号冷剂输出管(38)、低压一号冷剂输出截止阀(380)与一号冷剂缓冲罐(33)连接；二号冷剂预冷通道(3131)输入端通过高压二号冷剂输入管(56)、截止阀(560)与二号冷剂二段水冷却器(552)连接；二号冷剂预冷通道(3131)输出端通过管线(64)、阀(640)与二号冷剂气液分离罐(63)连接；二号冷剂冷却通道(3132)输出端通过低压二号冷剂输出管(57)、截止阀(570)与二号冷剂缓冲罐(52)连接；二号冷剂冷却通道(3132)输入端通过管线(631)和管线(632)与二号冷剂气液分离罐(63)连接；

一号冷剂液化子系统包括：一号冷剂气液分离罐(44)、一号冷剂缓冲罐(33)、一号冷剂压缩机(34)、一号冷剂空气冷却器(351)、一号冷剂水冷却器(352)、一号冷剂凝液罐(36)、一号冷剂储罐(39)、一号冷剂加热器(330)、一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器(41)；一号冷剂缓冲罐(33)、一号冷剂压缩机(34)、一号冷剂空气冷却器(351)、一号冷剂水冷却器(352)、一号冷剂凝液罐(36)和一号冷剂储罐(39)依次连接，一号冷剂加热器(330)与一号冷剂缓冲罐(33)连接；一号冷剂压缩机防喘振空气冷却器(41)通过输送高压高温气态一号冷剂的管线(40)和其上的一号冷剂压缩机防喘振截止阀(400)与一号冷剂压缩机(34)连接；一号冷剂水冷却器(352)设置有一号控制器3522和温度测量仪(3521)；

二号冷剂液化子系统包括：二号冷剂缓冲罐(52)、二号冷剂一段压缩机(531)、二号冷剂一段空气冷却器(541)、二号冷剂一段水冷却器(551)、二号冷剂二段水冷却器(552)、二号冷剂二段压缩机(532)、二号冷剂二段空气冷却器(542)和二号冷剂二段压缩机(532)；二号冷剂二段水冷却器(552)、二号冷剂二段空气冷却器(542)、二号冷剂二段压缩机(532)依次连接；二号冷剂缓冲罐(52)通过管线(62)与二号冷剂一段压缩机(531)连接后依次连接二号冷剂一段空气冷却器(541)、二号冷剂一段水冷却器(551)；二号冷剂一段水冷却器(551)通过管线(58)依次连接二号冷剂二段压缩机(532)、二号冷剂二段空气冷却器(542)和二号冷剂二段水冷却器(552)；二号冷剂一段水冷却器(551)和二号冷剂二段水冷却器(552)分别装有二号温度测量仪(5511)、三号温度测量仪(5521)、二号控制器(5512)、三号控制器(5522)；二号冷剂一段压缩机(531)设有二号冷剂一段压缩机防喘振管(59)，及上面设置的二号冷剂一段压缩机防喘振控制阀(590)；二号冷剂二段压缩机(532)设置有二号冷剂二段压缩机防喘振管(60)及其上面设置的二号冷剂二段压缩机防喘振控制阀(600)；

LNG储罐(46)通过管线(461)与换热器(48)连接；换热器(48)依次与BOG缓冲罐(49)、BOG压缩机(50)、BOG水冷却器(51)连接；BOG压缩机(50)与BOG换热器(48)通过压缩BOG返回管(501)相连；换热器(48)通过连接管(481)与外输BOG系统连接；

脱酸塔(4-1)、干燥器(4-2)、汞脱除罐(4-3)、粉尘过滤器(4-4)依次连接后与NG输入管(32)相连。

2.根据权利要求1所述的天然气的液化系统，其特征在于，NG预冷通道(3111)、NG深冷通道(3112)、一号冷剂预冷通道(3121)、二号冷剂预冷通道(3131)、一号冷剂冷却通道(3122)、二号冷剂冷却通道(3132)均为翅片、导流片、隔板与封条组成的两端开口的流体的输送通道，其结构为两块隔板中间放置一层翅片，翅片的前后放置导流片，翅片和导流片的左右两侧放置封条，多个这样的通道构成冷箱(310)，翅片的形状为褶皱的形式。

3.根据权利要求1所述的天然气的液化系统，其特征在于，所述NG预冷通道、NG深冷通道、一号冷剂预冷通道、一号冷剂冷却通道、二号冷剂预冷通道、二号冷剂冷却通道、一号冷剂降温子系统和二号冷剂降温子系统均位于所述的冷箱(310)的外壳内部；

所述外壳与NG预冷通道、NG深冷通道、一号冷剂预冷通道、一号冷剂冷却通道、二号冷剂预冷通道、二号冷剂冷却通道、一号冷剂降温子系统、二号冷剂降温子系统之间的空间填充有绝热材料。

4.根据权利要求3所述的天然气的液化系统，其特征在于，所述外壳上装有呼吸阀；所述呼吸阀的内部填充用于吸水的吸附剂。

5.一种天然气的液化方法，该方法基于权利要求1所述的液化系统；其特征在于，该方法包括：

步骤1：一号冷剂液化子系统将其对气态的压力为0.2MPaG-0.4MPaG的一号冷剂进行压缩及冷却而得到的液态的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂输送到所述冷箱中的一号冷剂预冷通道，并在所述一号冷剂预冷通道中将其冷却为冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂；二号冷剂液化子系统将其对气态的0.2MPaG-0.4MPaG的二号冷剂进行压缩及冷却而得到的气态的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂输送到所述冷箱中的二号冷剂预冷通道，并在所述二号冷剂预冷通道中将其冷却为冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂；

步骤2：一号冷剂预冷通道将所述冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂送到一号冷剂降温子系统；所述一号冷剂降温子系统将所述冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂，送到所述冷箱中的一号冷剂冷却通道；

步骤3：向冷箱中的NG预冷通道输送NG；一号冷剂冷却通道中的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-20℃至-70℃的一号冷剂对所述NG预冷通道中的NG、所述一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、所述二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG的一号冷剂送到所述一号冷剂液化子系统，使其重新被压缩及冷却为所述压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂；

步骤4：所述NG预冷通道将其输送的NG被冷却得到的液态的重烃组分和气态的轻烃组分均输送到重烃分离罐；

步骤5：所述二号冷剂预冷通道将所述冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂输送到所述二号冷剂降温子系统；所述二号冷剂降温子系统将所述冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂，送到所述冷箱中的二号冷剂冷却通道；

步骤6：将所述重烃分离罐的气相空间中的气态的轻烃组分送到所述冷箱中的NG深冷通道；所述二号冷剂冷却通道中的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-140℃至-160℃的二号冷剂对所述NG预冷通道中的NG、所述NG深冷通道中气态的轻烃组分、所述一号冷剂预冷通道中的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂、所述二号冷剂预冷通道中的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂进行冷却，并将失去冷量后得到的所述压力为0.2MPaG-0.4MPaG的二号冷剂送到所述二号冷剂液化子系统，使其重新被压缩及冷却为所述压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂；

步骤7：所述NG深冷通道将其输送的气态的轻烃组分被冷却得到的液态的轻烃组分输送到LNG储罐进行储存；

所述步骤2中，所述一号冷剂降温子系统将所述冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂的方法为：开启一号冷剂降温管上的一号冷剂节流阀，使所述一号冷剂降温管输送的所述冷却过的压力为2MPaG-4MPaG的一号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-23℃至-75℃的一号冷剂；

在所述步骤3中，向冷箱中的NG预冷通道输送NG之前，对NG依次进行脱除酸性气体处理、脱水干燥处理、脱汞处理和粉尘过滤，得到不含酸性气体、水蒸汽、汞微粒以及粉尘的NG；

所述步骤5中，所述二号冷剂降温子系统将所述冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂的方法为：开启二号冷剂降温管上的二号冷剂节流阀，使所述二号冷剂降温管输送的所述冷却过的压力为3MPaG-5MPaG的二号冷剂降温为压力为0.2MPaG-0.4MPaG温度为-145℃至-165℃的二号冷剂。

6.根据权利要求5所述的天然气的液化方法，其特征在于，一号冷剂为乙烷或乙烯、丙烷和异丁烷的组合，体积百分配比为：乙烷或乙烯占35％-45％，丙烷占余量，异丁烷占0-2％。

7.根据权利要求5所述的天然气的液化方法，其特征在于，二号冷剂为氮气、甲烷、乙烷和丙烷的组合体积百分配比为：氮气占0-6％，甲烷占余量，乙烷或乙烯占30％-45％，丙烷占10％-20％。

8.根据权利要求5所述的天然气的液化方法，其特征在于，一号冷剂压缩机的入口压力为0.2MPaG-0.4MPaG，出口压力为2MPaG-4MPaG；二号冷剂压缩机的入口压力为0.2MPaG-0.4MPaG，出口压力为3MPaG-5MPaG。

Images