文献综述
1 引言
液化沼气 ,就是沼气经过净化、液化等环节变成液态的。对沼气液化工艺的研究是一项系统工程，主要涉及到三方面的内容，即沼气液化流程设计和模拟、液化装置设计和选型、液化装置调试和改进。目前国内外对液化工艺及装置的研究较多，但对沼气液化工艺的研究则是凤毛麟角，我通过查阅相关文献及期刊报道，简单的介绍一下国内外同类研究概况、沼气液化装置系统组成、工艺设计包内容以及工艺参数研究方法。
2 国内外液化工艺及装置研究概况
四川天然气液化装置[1]充分利用输气管线进出口两端的压差能来实现制冷，以天然气为制冷工质，以气体轴承透平膨胀机为主要制冷部件。其主要特点有：①不需用商用压缩机及其辅助系统，节省了设备投入费用；利用天然气本身的压力能，在运行过程中除极少的仪表用电外，其它几乎不会另消耗电能；②利用天然气本身的压力能，在运行过程中除极少的仪表用电外，其它几乎不会另消耗电能；③采用体积小、重量轻、效率高、能长期可靠运行的气体轴承透平膨胀机。
浙江大学制冷与低温研究所的张爱民,陈光明,王勤[2]研究设计的小型天然气液化装置,在液化环节，他们提出了一种新的带精馏的混合制冷剂液化方法。混合制冷剂可以是氟利昂、烷烃类、氮等组成，以一定比例构成的多组分混合物。该流程结构简单,只需一台压缩机及相应附件就可搭建小型天然气液化实验平台。并且在较低的循环压力下,就能得到- 165.6℃的最低制冷温度,而且能将质量流量为0.54g/s 的氮气冷却到- 157.6℃,如果用来液化压力为0. 14MPa 的天然气,单位能耗为0.69kW.h/kg。在第二十五届苏共大会上，明确指出天然气工业将是一个使用最冷、规模最大制冷设备的系统工程。因此在能源匮乏的今天，必须把天然气液化制冷工序的单位能耗量作为一个重要指标去衡量[3]。
上述文献中介绍的液化装置或液化方法虽能满足实验要求，但存在一些缺点：（1）单纯的从制冷方法上入手，使得制冷温度很低而实现液化，这样既不能方便使用，也增大了能耗；（2）不去钻研新的液化工艺，只寻求在原始的工艺条件基础上，以降低能耗为出发点，不能从根本上改善液化方法；（3）很多装置的工艺流程都不能实现自动控制，这样的生产流程会出现工艺参数不确定，在较大程度上依赖于技术人员的经验，生产效率低下。且不能大规模地规范生产。所以在科技、生产方法日新月异的今天，设备的科技含金量、效率的高低以及质量标准的统一就是企业的生命线。
3.沼气液化装置系统组成及工艺设计的内容
沼气液化的工艺流程为：沼气→气液过滤→分离空气→脱氢、脱硫、脱水→压缩增压→在助溶剂存在条件下深冷液化、灌装→低温贮存。由工艺流程确定了本套实验装置主要由主体罐、制冷循环系统、特殊气体压缩机、泵、工业控制仪表、计算机采集控制系统、阀及相关工艺接管等组成。工艺设计包应提交的内容包括：设计基础、工艺说明、工艺流程图、物料平衡和能量平衡、管道及仪表流程图、工艺设备表、主要工艺设备的工艺规格书、自动控制和仪表、管道设计、电气设计、泄放阀和安全阀、分析手册、工艺操作手册[4]。
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