能否嵌套制造甲烷液化设备

农村存在大量的秸秆、树叶、柴草、木屑、粪便等等生物能源，最近几年环保检查严格，农村中大量的生物能源白白浪费掉，令人可惜。世界要可持续发展，要走向环保，必须使用生物能源。目前把生物能源转化为甲烷气体的技术已经成熟，但是把甲烷运输和液化技术并不成熟，虽然使用大型的制冷设备可以液化甲烷，但是成本非常昂贵，无法在广大农村和小城镇普及。现在急需一种小型液化设备，把甲烷液化成为罐装气体，这样便于携带运输储存，可以实现商品化。

那么如何实现制造这种设备呢？甲烷的液化需要负的161.5摄氏度，而且需要45ATM压力（4.59兆帕），普通的设备无法达到零下161.5摄氏度，只有液化氮气可以达到，但是液化氮气也不是普通设备能够制造出来的。通过液化甲烷气体的体积会缩小600多倍，在普通液化气罐中可以保存和运输。液化甲烷不仅需要负的161.5摄氏度，而且压力必须同步达到45个标准大气压（ATM），液化的时候放出大量热量。普通情况下，一个汽车轮胎的压力超过5个ATM就会爆胎。所以要达到45个ATM这是一个技术难题。

通常冰箱的制冷效果可以达到零下15摄氏度，冷库的制冷压缩机可以达到零下20度。但是要达到零下161.5摄氏度还很遥远。但是不管是冰箱制冷，还是空调制冷，还是冷库制冷，他们的原因是一样的。冰箱的原理就是利用制冷液遇见高温气化，气化是一个吸热过程，把周围空间的热量吸收到制冷液中，然后让制冷液（气体）流动在另外一个地方压缩液化，压缩液化的过程是放热过程，放热液化后制冷气体中的热量被排放到了外界环境，这样内部环境不断地降温，被带走热量，外部环境则不断地加温，被释放热量，由于外部环境在通常情况下和广大的外界相互联系，所以外部也就不断在散热。结果就是，冰箱里面越来越冷，可以结冰，而冰箱外面比较热。空调的在冬天的运转却恰恰相反，它把热量带给了室内，把室外的热量带给了制冷液，让制冷液在室外气化，在室内液化放热。

所以，制冷的关键在于制冷液，它通过不断地气化和液化来吸收和放出热量，从而达到制冷的效果。制冷液的熔点和沸点成为制约制冷成败的关键。现在普通的冰箱、空调、冷库非常常见，所以普通的制冷技术是完全成熟的。那么，我们能不能利用这种普通的制冷技术把甲烷液化呢？如何把甲烷的温度从常温降低到—161.5度呢？

我想到一个办法，不知道行不行？就是把冰箱嵌套在冰箱中，嵌套三次，分三次把温度降到——161.5摄氏度，第一次下降到—60度左右，第二次下降到—105摄氏度左右，第三次下降到—161.5摄氏度左右。甲烷液化器可以分为三层，最外面一层和外界连接，把热量排放到大气中，冷气排放到第一层，这时候第一层的温度可以下降到—20摄氏度，这一层使用普通的制冷设备；然后，里面一层再次隔离，使用另外一套制冷设备，使用一种新的制冷液，例如氨气或者二氧化硫；这时候可以把温度降低到—70摄氏度。里面再隔离第三层，使用第三套制冷设备，使用更低温的制冷液，例如氯气；这时候可以把温度降低到—100摄氏度。再次用高强度隔离班制造第四层空间，也是最里面一层空间，使用第四套制冷设备，使用更低温的制冷液，例如乙烯；这时候可以把温度降低到—169.4摄氏度。而甲烷的液化温度是—161.5度。恰好可以实现甲烷的液化。甲烷气体经过四次制冷，每一层对内是气化层，对外是液化层，在液化过程中都需要一个机械压缩设备，最终把它的温度降到了液化温度。在甲烷的液化中，需要45兆帕的压力，这个压力目前的专业压缩机可以达到要求，所以也许这个设备可以发明出来。

现在，我们来看看在不同的温度段需要什么样的制冷液比较合适。这些制冷液在常温下肯定都是气态的，所以只需要从气体中筛选即可。常温下的气体的熔点和沸点表格如下：

从表格中筛选，氨气和二氧化硫可以把温度降低到—70摄氏度，氯气可以把温度降低到—100摄氏度，而乙烯可以把温度进一步降低到—161.5.但是氯气的熔点是—101摄氏度，氯气的熔点和乙烯的沸点连接不上，这是一个问题。

以上设计是基于分步加压，分步降温，使用四套不同的降温压缩设备，把甲烷气体从外向内降温加压，最后让甲烷完全液化，最后使用罐装设备把甲烷制成液化气。这种设备一旦发明，我相信，给农村发展会带来革命性的影响。