一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统的利记博彩app

专利名称：一种应用分凝分离效应的气体低温液化分离系统的利记博彩app
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，为了提取其中丙垸及以上组分，需要在液化装置设置分离塔，在 恰当温度处(除甲垸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 括压縮机模块CU、冷却分凝分离模块SU和液化分离模块TU。如图1所示，所述的压縮机模块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縮机模块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縮机模块CU的低压入口 ；其特征在于如图1.1所示，所述的压縮机模块CU包括压縮机CU1、第一前冷却器CU21及 管路和阀门，其连接方式为压縮机CU1的高压出口连接冷却器CU2的进口；冷却器cm出口为压縮机模块cu的高压出口；压縮机cm的低压进口为压縮机模块 cu的低压进口。如图1.2所示，所述的压縮机模块CU结构还可为包括压縮机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，其连接方式为压縮机 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的出口作为压縮机模块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縮机 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l-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Sl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Sl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一4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 Sl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Sl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一4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Sl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一4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一4、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一5的出口连接中间换热器SUi一4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 Djl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一6有六个分离后组份出口 Dj2和六个分离后 组份入口 Djl;所述后换热器单元SUi—6的六个分离后组份入口 Djl同时也凝分离模块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一3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一4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一5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 B^2;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 Bl，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一4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一3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一l的被分离气体入口 Cl， 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一4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一6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一6的分离后组份入口 Djl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 Djl;所述后换热器单元SUi—6的六个分离后组份入口 Djl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一4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一4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_l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一3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 Al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 Bl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一4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一l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一4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一3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一3、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阔门相连，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 II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 12作为返流液体入口与 蒸发冷凝段TU3的被分离气体入口 15相连，该蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口 15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 15 相连通的蒸发冷凝段TU3的被分离气体出口 16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 Hl;通过管路与所述蒸发冷凝段TU3的 制冷剂低压入口 Hl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 12至蒸发冷 凝段TU3的被分离气体出口 16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 16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 16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 16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 16连接冷量回收换热段TU5的被分 离气体入口 17，该冷量回收换热段TU5的被分离气体入口 17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 18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 Jl，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 12至冷量回收换热段TU5 的被分离气体尾气出口 18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 Gl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 Hl， 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 12作为返流液体入口与换热冷凝段TU2的被分离气体入口 13相连， 该换热冷凝段TU2的被分离气体入口 13同时也是返流液体出口；换热冷凝段TU2 的被分离气体出口 14作为返流液体入口连接蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口 15， 该蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口 15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 12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 Gl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 Hl，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 12作为返流液体入口与换热冷凝段TU2的被分离气体入口 13 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 14作为返流液体入口连接蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口 15，该蒸发冷凝段TU3的被分离气体进口 15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 12至冷量回收换热段TU5的 被分离气体尾气出口 18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縮、温度逐歩上升，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。


图1为本发明的结构示意框图； 图1.1为一种压縮机模块CU结构示意图； 图L2为另一种压縮机模块CU结构示意图； 图2.1为第一冷却分凝分离子模块Sl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l:制备一个l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Cs+碳氢化合物的回收。该分离系统的总连接方式参见图1，其中压縮机模块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si、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200910090844.9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縮机模块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 卩。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，其中压縮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，其中压縮机模块同实施例l，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Sl、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縮机模块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縮机模块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，其中压縮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，其中压縮机模块CU采用图1.2所示结构，液化 分离模块TU釆用图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Sl、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縮机模块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Sl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縮机模块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Sl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 Sl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Sl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，得到甲垸和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 ，其中压縮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24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Sl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，在这里甲垸和C2组分被液化分离出来， 一部分液体产品通过第三排出阔 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，得到甲垸和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Sl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，其中压縮机模块同实施例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Sl、 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Sl (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 式为压縮机模块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Sl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Sl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Sl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縮机模块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Sl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Sl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Sl的返 流组份及末级尾气入口，第一冷却分凝分离子模块Sl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Sl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Sl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Sl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，甲垸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垸组分的气体产品，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Sl 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，其中压縮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。
权利要求
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 在于所述的压縮机模块(CU)还包括第二前冷却器(CU22)和润滑油过滤回油器 (CU3)，其连接方式为压縮机(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) 的出口作为压縮机模块(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縮机(CU1)的低压进口， 一个作为压縮机模块(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 (16)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诉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 (16)连接冷量回收换热段(TU5)的被分离气体入口 (17)，该冷量回收换 热段(TU5)的被分离气体入口( 17)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 (12)至冷量回收换热段(TU5)的被分离气体尾气出口 (18) 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 (Gl)，换热冷凝段(TU2)的制冷剂高压进口 (Gl)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(12)作为返流液体入口与换热冷凝段(TU2)的被分离气体入口 (13)相连，该换热冷凝段(TU2)的被分离气体入口 (13)同时也是返流液 体出口；换热冷凝段(TU2)的被分离气体出口 (14)作为返流液体入口连接蒸发冷 凝段(TU3)的被分离气体进口 (15)，该蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体进口 (15)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 (12译蒸发冷凝段(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、第四排出阔门及其管路组成；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 (Gl)，换热冷凝段(TU2)的制冷剂高压进口 (Gl)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(12)作为返流液体入口与换热冷凝段(TU2)的被分离 气体入口 (D)相连，该换热冷凝段(TU2)的被分离气体入口 (13)同时也是返流 液体出口；换热冷凝段(TU2)的被分离气体出口 (14)作为返流液体入口连接蒸发 冷凝段(TU3)的被分离气体进口 (15)，该蒸发冷凝段(TU3)的被分离气体进口 (15)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。
全文摘要
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。
文档编号F25J3/00GK101625191SQ20091009084
公开日2010年1月13日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年8月10日
发明者公茂琼, 吴剑峰, 董学强 申请人:中国科学院理化技术研究所