專利名稱：一種天然氣儲存運(yùn)輸方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在中低壓狀態(tài)下，利用吸附劑大量儲運(yùn)天然氣的裝置，特別涉及一種能消除吸附效應(yīng)而不致使吸附和釋放能力降低的天然氣儲運(yùn)裝置，屬于石油化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，天然氣的儲存運(yùn)輸基本上有兩種方式一是采用管道運(yùn)輸(PNG)，二是采用壓縮天然氣罐運(yùn)輸(CNG)。管道運(yùn)輸適于長距離的儲運(yùn)，而對于距天然氣產(chǎn)地中短距離的地區(qū)一般則采用儲氣罐運(yùn)輸。采用儲氣罐運(yùn)輸，當(dāng)其容積一定時(shí)，要增加儲氣量，通常的方法是增加氣體的壓力，但當(dāng)氣體壓力增加后，又會帶來諸多的弊端，例如會降低操作的安全性和導(dǎo)致設(shè)備成本的提高等。
中國發(fā)明專利公開了“一種吸附天然氣儲罐及灌裝工藝”(公開號CN 1236075A)，該技術(shù)是在儲氣灌內(nèi)填充高表面活性炭或活性炭纖維的吸附劑，并在所填充的吸附劑內(nèi)敷設(shè)電熱元件。其優(yōu)點(diǎn)是在同等儲氣壓力的條件下具有儲氣量大，安全性能好。但儲存罐的容量有限，一個(gè)儲氣罐釋放的天然氣量只有16.5標(biāo)準(zhǔn)立方米，只能供家庭生活使用，不能解決由氣田至天然氣儲存站的大量的儲運(yùn)問題。同時(shí)由于吸附劑的吸附特性，即吸附劑在吸附天然氣的過程中，會產(chǎn)生吸附熱，致使吸附劑溫度升高，從而降低吸附劑的吸附能力；當(dāng)快速釋放天然氣時(shí)會使吸附劑溫度降低，從而降低吸附劑的釋放能力。因此，不管吸附能力還是釋放能力的降低都會影響儲運(yùn)效率。為了提高吸附和釋放能力，該技術(shù)方案采用電加熱和氣體冷卻，但均在罐內(nèi)進(jìn)行，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也不適于大規(guī)模儲運(yùn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種天然氣儲存運(yùn)輸方法及裝置，它可以解決對于距天然氣產(chǎn)地中短距離的地區(qū)天然氣的大量儲運(yùn)問題，不僅具有儲氣量大，操作性和安全性好，而且能有效消除吸附效應(yīng)，提高儲運(yùn)效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種天然氣儲存運(yùn)輸裝置，其特征在于該裝置含有固定在運(yùn)輸設(shè)備上的至少一個(gè)儲氣單元，所述的儲氣單元由帶總閥門的充放氣總管，一組豎連接管和儲氣元件組成；每根豎連接管分別通過分閥門與充放氣總管相連，并在其上布置多根儲氣元件；每個(gè)儲氣元件為一筒體結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝有吸附劑，筒體的一端與豎連接管相連接，其另一端由可拆卸的封頭封死。
本發(fā)明所述的每個(gè)儲氣元件的容積為16L-180L之間；所述儲氣單元的管與管之間的距離為30～100mm。
本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置的天然氣儲存運(yùn)輸方法，其特征在于，該方法包括加載和卸載兩個(gè)過程，其具體步驟如下1)加載過程首先打開設(shè)置在運(yùn)輸設(shè)備上儲氣單元的總閥門和設(shè)置在豎連接管與充放氣總管之間的分閥門，利用壓縮機(jī)將壓力為3.5-10Mpa的天然氣充入到各儲氣元件中；在充氣的同時(shí)利用冷風(fēng)系統(tǒng)或冷水噴淋裝置對儲氣單元進(jìn)行冷卻，使儲氣元件中的吸附劑溫度維持在25--35℃，充氣時(shí)間為0.5-1.5小時(shí)；2)卸載過程當(dāng)裝有儲氣單元的運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)抵儲存天然氣站后，對天然氣進(jìn)行釋放，在釋放的同時(shí)采用熱風(fēng)系統(tǒng)或熱水噴淋裝置對儲氣單元進(jìn)行加熱，以維持吸附劑溫度不致降低，直至放完氣為止。
在步驟1)的加載過程中，充氣時(shí)使用冷風(fēng)系統(tǒng)冷卻是利用風(fēng)機(jī)通過布風(fēng)器使空氣吹向儲氣單元使其冷卻；所述的冷水噴淋裝置冷卻是使冷水通過噴淋器向儲氣單元噴撒。
在步驟2)的卸載過程中，釋放時(shí)采用熱風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行加熱是利用風(fēng)機(jī)、與風(fēng)機(jī)相連的空氣加熱器和布風(fēng)器將熱風(fēng)吹向儲氣單元使其加熱；所述的熱水噴淋裝置加熱是將冷水送入加熱器，經(jīng)噴淋器將熱水向儲氣單元噴撒。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果解決了在中短距離內(nèi)天然氣的大量儲運(yùn)問題(每個(gè)儲氣單元釋放的天然氣量為250～500標(biāo)準(zhǔn)立方米)；所述裝置以儲氣元件為基礎(chǔ)組成儲氣單元，可以根據(jù)運(yùn)輸天然氣的量增加或減少一個(gè)單元中儲氣元件的數(shù)量；也可在運(yùn)輸設(shè)備上設(shè)置多個(gè)儲氣單元；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，儲氣元件內(nèi)除吸附劑外，無其他附件；為吸附劑大規(guī)模的再生提供了條件(吸附劑的吸附能力降低后可以卸出，集中送往再生設(shè)備去再生)，設(shè)備本體的冷卻和加熱方法簡單，而這些設(shè)備設(shè)置在裝載和卸載站，不隨載重車往返運(yùn)輸，減少了車載的重量，相對的增加了天然氣的運(yùn)輸量。


圖1為本發(fā)明提供的儲氣單元的主視圖。
圖2為圖1的側(cè)視圖。
圖3為在裝載站充氣時(shí)采用冷風(fēng)系統(tǒng)對儲氣單元進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為在裝載站充氣時(shí)采用冷水噴淋裝置對儲氣單元進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為在卸載站釋放時(shí)采用熱風(fēng)系統(tǒng)對儲氣單元進(jìn)行加熱的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為在卸載站釋放時(shí)采用熱水噴淋裝置對儲氣單元進(jìn)行加熱的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中符號及部件1-豎連接管，2-儲氣元件，3-分閥門，4-充放氣總管，5-壓力表，6.總閥門，7-安全閥，8-布風(fēng)器，9.-吸附劑，10-可拆卸的封頭，11-風(fēng)機(jī)，12-冷水管，13-噴淋器，14-風(fēng)管，15-空氣加熱器，16-熱風(fēng)管，17-熱水器，18-熱水管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明所提供的天然氣儲存運(yùn)輸裝置，含有固定在運(yùn)輸設(shè)備上的至少一個(gè)儲氣單元，所述的儲氣單元由帶總閥門6的充放氣總管4，一組豎連接管1和儲氣元件2組成；每根豎連接管分別通過分閥門3與充放氣總管4相連，并在其上布置多根儲氣元件2，由若干儲氣元件2組成方陣；每個(gè)儲氣元件為一筒體結(jié)構(gòu)，材料可為鋁合金、30CrMo或20G，內(nèi)裝有吸附劑9，筒體的一端與豎連接管相連接，其另一端由可拆卸的封頭10封死。必要時(shí)可卸下取出吸附劑去再生。每列儲氣元件的豎連接管1均通過分閥門組3與充放氣總管4相連接，當(dāng)充氣總管4充氣時(shí)，氣體即可通過分閥門組3分配至各豎連接管1，進(jìn)而流向各儲氣元件2。裝置本體放置在一載重汽車上，當(dāng)裝置充滿氣后即可運(yùn)至天然氣儲氣站卸載，由儲氣站分配使用。為保證天然氣的充放和運(yùn)輸過程中的安全，在充分總管4上設(shè)置壓力表5和安全閥7。
在天然氣加載時(shí)(參閱圖1)，將總閥門6以及設(shè)置在豎連接管和充放氣總管4之間的分閥門3打開，來自壓縮機(jī)具有壓力3.5-10Mpa壓力的天然氣，則通過總閥門6和分閥門3向儲氣元件充氣，充氣時(shí)間為0.5-1.5小時(shí)。當(dāng)氣體充滿(達(dá)到預(yù)定的壓力)后，將總閥門6和分閥門3關(guān)閉。分閥門的作用是使各列儲氣元件2具有獨(dú)立性，遇有意外可進(jìn)行獨(dú)立控制。
吸附劑在吸附天然氣的過程中，會產(chǎn)生吸附熱，會使吸附劑溫度升高，從而降低吸附劑的吸附能力。為避免吸附劑的溫升，在充氣的同時(shí)可開啟風(fēng)機(jī)11，通過布風(fēng)器8使空氣吹向儲氣單元(如圖3所示)，使吸附劑9的溫度維持在25--35℃。也可以采用冷水噴淋裝置對其進(jìn)行冷卻，即使用冷水通過冷水管12和噴淋器13向儲氣單元噴撒(如圖4所示)。風(fēng)冷系統(tǒng)或水冷系統(tǒng)只要具備其一即可。
為了避免吸附劑的溫升，除對儲氣單元進(jìn)行冷卻外，儲氣單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)也很重要，每個(gè)儲氣元件的容積應(yīng)在16L-180L之間；儲氣單元中管與管之間的距離宜在30～100mm。
當(dāng)充滿天然氣的儲氣裝置運(yùn)抵儲存天然氣站后，即可卸載，由天然氣站分配使用。卸載過程與加載過程類似但操作相反。儲氣元件2中的吸附劑9由于釋放氣體而溫度降低，此時(shí)，可采用熱風(fēng)系統(tǒng)或熱水噴淋裝置使其升溫。空氣通過風(fēng)機(jī)11、與風(fēng)機(jī)出口和空氣加熱器15入口相連的空氣管道14進(jìn)入空氣加熱器15、變成熱風(fēng)后，通過與加熱器15出口和布風(fēng)器8相連的熱風(fēng)管16，再經(jīng)布風(fēng)器8對儲氣單元進(jìn)行加熱(如圖5所示)，以維持吸附劑9溫度不致降低，提高釋放能力。熱水噴淋裝置由冷水管12將冷水送入加熱器17，熱水經(jīng)加熱器出口和噴淋器13相連的熱水管道18送入噴淋器13，撒向儲氣單元(如圖6所示)。實(shí)際上，具備上述一個(gè)加熱系統(tǒng)即可。
權(quán)利要求
1.一種天然氣儲存運(yùn)輸裝置，其特征在于該裝置含有固定在運(yùn)輸設(shè)備上的至少一個(gè)儲氣單元，所述的儲氣單元由帶總閥門的充放氣總管，一組豎連接管和儲氣元件組成；每根豎連接管分別通過分閥門與充放氣總管相連，并在其上布置多根儲氣元件；每個(gè)儲氣元件為一筒體，內(nèi)裝有吸附劑，筒體的一端與豎連接管相連接，其另一端由可拆卸的封頭10封死。
2.按照權(quán)利要求1所述的天然氣儲存運(yùn)輸裝置，其特征在于所述每個(gè)儲氣元件的容積為16L-180L之間。
3.按照權(quán)利要求1所述的天然氣儲存運(yùn)輸裝置，其特征在于所述儲氣單元中管與管之間的距離為30～100mm。
4.一種利用如權(quán)利要求1所述裝置的天然氣儲存運(yùn)輸方法，其特征在于，所述的方法包括加載和卸載過程，其具體步驟如下1)加載過程首先打開設(shè)置在運(yùn)輸設(shè)備上儲氣單元的總閥門(6)和設(shè)置在豎連接管(1)與充放氣總管(4)之間的分閥門(3)，利用壓縮機(jī)將壓力為3.5-10Mpa的天然氣充入到各儲氣元件中；在充氣的同時(shí)利用冷風(fēng)或冷水噴淋裝置對儲氣單元進(jìn)行冷卻，使儲氣元件中的吸附劑溫度維持在25-35℃，充氣時(shí)間為0.5-1.5小時(shí)；2)卸載過程當(dāng)裝有儲氣單元的運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)抵儲存天然氣站后，對天然氣進(jìn)行釋放，在釋放過程中，同時(shí)采用熱風(fēng)系統(tǒng)或熱水噴淋裝置對儲氣單元進(jìn)行加熱，以維持吸附劑9溫度不致降低，直至放完氣為止。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在步驟1)的加載過程中，充氣時(shí)使用冷風(fēng)系統(tǒng)冷卻是利用風(fēng)機(jī)通過布風(fēng)器使空氣吹向儲氣單元使其冷卻；所述的冷水噴淋裝置冷卻是使冷水通過噴淋器(13)向儲氣單元噴撒。
6.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在步驟2)的卸載過程中，釋放時(shí)采用熱風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行加熱是利用風(fēng)機(jī)、與風(fēng)機(jī)相連的空氣加熱器和布風(fēng)器將熱風(fēng)吹向儲氣單元使其加熱；所述的熱水噴淋裝置加熱是將冷水送入加熱器，經(jīng)噴淋器將熱水向儲氣單元噴撒。
全文摘要
一種天然氣儲存運(yùn)輸方法及裝置，涉及一種利用吸附劑大量儲運(yùn)天然氣的方法及裝置。本發(fā)明所述裝置含有固定在運(yùn)輸設(shè)備上的至少一個(gè)儲氣單元，該儲氣單元由充放氣總管，一組豎連接管和儲氣元件組成；每個(gè)儲氣元件為一筒體，內(nèi)裝有吸附劑，筒體的一端與豎連接管相連接，另一端由可拆卸的封頭封死。該裝置本體以儲氣元件為基礎(chǔ)組成儲氣單元，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，可根據(jù)運(yùn)輸天然氣的量加以增減。充氣時(shí)利用冷風(fēng)或冷水噴淋對儲氣單元進(jìn)行冷卻，在放氣時(shí)則利用熱風(fēng)或熱水進(jìn)行加熱，冷卻和加熱設(shè)備分別設(shè)置在裝載和卸載站，不隨載重車往返運(yùn)輸，減少了車載的重量，相對的增加了天然氣的運(yùn)輸量，從而有效解決了中短距離內(nèi)天然氣的大量儲運(yùn)問題。
文檔編號F17C5/00GK1529084SQ20031010046
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者吳占松, 馬潤田, 郭亮, 朱琳 申請人:清華大學(xué)