[发明专利]一种小型撬装式煤层气液化系统和方法

权利要求书

1.一种小型撬装式煤层气液化系统，其特征在于，包括：原料气纯化机构、一级压缩机、一级压缩机冷却器、二级压缩机、二级压缩机冷却器、一级换热器、一级透平膨胀机、二级换热器、气液分离器、三级换热器、二级透平膨胀机、节流阀、产品储罐；

其中所述原料气纯化机构、一级压缩机、一级压缩机冷却器、二级压缩机、二级压缩机冷却器依次串联，以将原料气经过原料气纯化机构进行纯化以滤除杂质；然后经过一级压缩机、一级压缩机冷却器、二级压缩机、二级压缩机冷却器以进行压缩和冷却；

其中所述二级压缩机冷却器依次连接一级换热器、一级透平膨胀机、二级换热器、气液分离器；以将二级压缩机冷却器输送来的纯化、压缩、冷却后的原料气经过一级换热器进行换热降温后，经过一级透平膨胀机进行绝热膨胀；然后输送到二级换热器以降低膨胀后流体温度以使得原料气进入两相状态，再输送到气液分离器将其中的液相和气相进行分离；

其中所述气液分离器分别连接所述三级换热器、二级透平膨胀机，以将分离后的气相进入二级透平膨胀机进行两相膨胀，液相在三级换热器中进一步降温后进入节流阀进行节流；

其中二级透平膨胀机和节流阀都连接产品储罐以将节流后的两相流体和膨胀后的两相流体进行混合输送到产品储罐；其中所述产品储罐的气体放空通道连接三级换热器、二级换热器、一级换热器，以将产品储罐放空气体时依次经过各换热器释放冷量；

一级透平膨胀机还与二级压缩机连接，二级透平膨胀机还与一级压缩机连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型撬装式煤层气液化系统，其特征在于，所述二级透平膨胀机的压比和流量是根据气液分离器中分离出的气液相的流体比以及一级透平膨胀机的工况确定的。

3.根据权利要求1所述的一种小型撬装式煤层气液化系统，其特征在于，该节流阀前端的液体过冷度和流量是根据系统工况确定。

4.一种利用如权利要求1-3任一项所述小型撬装式煤层气液化系统的煤层气液化方法，其特征在于，包括：

将原料气经过原料气纯化机构进行纯化以滤除杂质；然后经过一级压缩机、一级压缩机冷却器、二级压缩机、二级压缩机冷却器以进行压缩和冷却；然后将纯化、压缩、冷却后的原料气经过一级换热器进行换热降温后，经过一级透平膨胀机进行绝热膨胀，一级透平膨胀机还将绝热膨胀能量传递至二级压缩机；一级压缩机在来自二级透平膨胀机的两相膨胀能量驱动下运行，二级压缩机在来自一级透平膨胀机的绝热膨胀能量驱动下运行；

输送到二级换热器以降低膨胀后流体温度以使得原料气进入两相状态，再输送到气液分离器将其中的液相和气相进行分离；然后将分离出的气相进入二级透平膨胀机进行两相膨胀，液相在三级换热器中进一步降温后进入节流阀进行节流；二级透平膨胀机还将两相膨胀能量传递至一级压缩机；

将节流后的两相流体和膨胀后的两相流体进行混合后输送到产品储罐；其中所述产品储罐的气体放空通道连接三级换热器、二级换热器、一级换热器，以在产品储罐放空气体时依次经过各换热器释放冷量。