門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，包括：主換熱器、高溫膨脹機(jī)、低溫膨脹機(jī)、脫碳裝置和氣液分離裝置；其中，主換熱器包括第一換熱通道、第二換熱通道、第三換熱通道、第四換熱通道和第五換熱通道，高溫膨脹機(jī)包括高溫膨脹端和高溫增壓端，低溫膨脹機(jī)包括低溫膨脹端和低溫增壓端；高溫增壓端與低溫增壓端串聯(lián)后通過(guò)第四換熱通道與低溫膨脹端的進(jìn)口連接，低溫膨脹端包括用于與支線(xiàn)管網(wǎng)連接的出口，且低溫膨脹端的出口通過(guò)第五換熱通道與支線(xiàn)管網(wǎng)連接。本發(fā)明通過(guò)使主換熱器、高溫膨脹機(jī)、低溫膨脹機(jī)、脫碳裝置和氣液分離裝置相應(yīng)地連接，可以利用天然氣調(diào)壓過(guò)程中產(chǎn)生的壓力能來(lái)液化部分天然氣，從而既節(jié)約了能源又具有調(diào)峰的能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣輸送領(lǐng)域，更具體地，涉及一種門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的天然氣管道建設(shè)，已把天然氣主要產(chǎn)地和主要消費(fèi)地連接起來(lái)，形成了以西氣東輸管道為主的輻射性管網(wǎng)。天然氣作為一種清潔燃料，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，逐步用于城市民用燃?xì)夂桶l(fā)電廠(chǎng)，并延伸至汽車(chē)、輪船等交通運(yùn)輸領(lǐng)域。
[0003]然而，由于天然氣經(jīng)過(guò)長(zhǎng)輸管道輸送至分輸站，再由分輸站輸送給終端用戶(hù)，期間須經(jīng)兩次調(diào)壓，在調(diào)壓時(shí)天然氣溫度急劇降低，于是，天然氣在調(diào)壓過(guò)程中不僅會(huì)對(duì)調(diào)壓設(shè)備造成損壞，還會(huì)產(chǎn)生資源的大量浪費(fèi)。
[0004]目前，天然氣在一次能源中的消費(fèi)比例已上升至4%，這一數(shù)字預(yù)計(jì)2015將達(dá)到8%，屆時(shí)我國(guó)天然氣的需求量將達(dá)到2730億立方米，預(yù)計(jì)到2025年，天然氣年需求量達(dá)到近4000億立方米。這樣，在天然氣的調(diào)壓期間會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的壓力能，這部分壓力能若不能及時(shí)回收利用，將會(huì)造成較大的能量損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的天然氣輸送系統(tǒng)在對(duì)天然氣調(diào)壓時(shí)產(chǎn)生較大的能量損失的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，包括:主換熱器、高溫膨脹機(jī)、低溫膨脹機(jī)、脫碳裝置和氣液分離裝置；其中，主換熱器包括第一換熱通道、第二換熱通道、第三換熱通道、第四換熱通道和第五換熱通道，高溫膨脹機(jī)包括高溫膨脹端和高溫增壓端，低溫膨脹機(jī)包括低溫膨脹端和低溫增壓端；脫碳裝置包括用于與干線(xiàn)管網(wǎng)連接的凈化進(jìn)口，且脫碳裝置的凈化出口通過(guò)第二換熱通道與氣液分離裝置連接；第一換熱通道包括用于與干線(xiàn)管網(wǎng)連接的進(jìn)口，第一換熱通道的出口與高溫膨脹端連接，高溫膨脹端的出口通過(guò)第三換熱通道與高溫增壓端的進(jìn)口連接；高溫增壓端與低溫增壓端串聯(lián)后通過(guò)第四換熱通道與低溫膨脹端的進(jìn)口連接，低溫膨脹端包括用于與支線(xiàn)管網(wǎng)連接的出口，且低溫膨脹端的出口通過(guò)第五換熱通道與支線(xiàn)管網(wǎng)連接。
[0007]進(jìn)一步地，門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括過(guò)冷器，氣液分離裝置包括第一閃蒸罐，第一閃蒸罐的進(jìn)口通過(guò)過(guò)冷器與第二換熱通道的出口連接，第一閃蒸罐的出氣口通過(guò)過(guò)冷器與第三換熱通道連接。
[0008]進(jìn)一步地，主換熱器還包括第六換熱通道，氣液分離裝置還包括第二閃蒸罐；第二閃蒸罐的進(jìn)口與第一閃蒸罐的出液口連接，第二閃蒸罐的出氣口依次通過(guò)過(guò)冷器及第六換熱通道與高溫增壓端的進(jìn)口連接，第二閃蒸罐包括用于與液化天然氣收集裝置連接的出液□。
[0009]進(jìn)一步地，門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括:壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的進(jìn)口與第六換熱通道的出口連接，壓縮機(jī)的出口與高溫增壓端的進(jìn)口連接。[0010]進(jìn)一步地，壓縮機(jī)的出口還與脫碳裝置的再生氣進(jìn)口連接，脫碳裝置還包括用于與支線(xiàn)管網(wǎng)連接的再生氣出口。
[0011]進(jìn)一步地，門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括:第一液流節(jié)流閥，第一液流節(jié)流閥的一端與過(guò)冷器連接，第一液流節(jié)流閥的另一端與第一閃蒸罐的進(jìn)口連接；第二液流節(jié)流閥，第二液流節(jié)流閥的一端與第一閃蒸罐的出液口連接，第二液流節(jié)流閥的另一端與第二閃蒸罐的進(jìn)口連接。
[0012]進(jìn)一步地,脫碳裝置將天然氣中的C02脫除至IOOOppm至3100ppm。
[0013]進(jìn)一步地,第一液流節(jié)流閥將天然氣減壓至16bar至25bar ;第二液流節(jié)流閥將天然氣減壓至4bar至6bar。
[0014]進(jìn)一步地,壓縮機(jī)將天然氣增壓至16bar至25bar。
[0015]進(jìn)一步地,經(jīng)過(guò)高溫膨脹端的天然氣被膨脹至16bar至25bar。
[0016]本發(fā)明通過(guò)使主換熱器、高溫膨脹機(jī)、低溫膨脹機(jī)、脫碳裝置和氣液分離裝置相應(yīng)地連接，可以利用天然氣調(diào)壓過(guò)程中產(chǎn)生的壓力能來(lái)液化部分天然氣，從而既節(jié)約了能源又具有調(diào)峰的能力。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1示意性示出了本發(fā)明中的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中附圖標(biāo)記:10、脫碳裝置；20、主換熱器；30、高溫膨脹機(jī)；31、高溫膨脹端；32、高溫增壓端；40、低溫膨脹機(jī)；41、低溫膨脹端；42、低溫增壓端；51、第一閃蒸罐；52、第二閃蒸罐；61、第一冷卻器；62、第二冷卻器；63、過(guò)冷器；64、第一液流節(jié)流閥；65、第二液流節(jié)流閥；70、壓縮機(jī)；80、脫水脫重?zé)N裝置；90、脫硫脫汞裝置；100、干線(xiàn)管網(wǎng)；200、支線(xiàn)管網(wǎng)；300、液化天然氣收集裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0021]本發(fā)明提供了一種門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，請(qǐng)參考圖1，包括:主換熱器20、高溫膨脹機(jī)30、低溫膨脹機(jī)40、脫碳裝置10和氣液分離裝置；其中，主換熱器20包括第一換熱通道、第二換熱通道、第三換熱通道、第四換熱通道和第五換熱通道，高溫膨脹機(jī)30包括高溫膨脹端31和高溫增壓端32，低溫膨脹機(jī)40包括低溫膨脹端41和低溫增壓端42 ;脫碳裝置10包括用于與干線(xiàn)管網(wǎng)100連接的凈化進(jìn)口，且脫碳裝置10的凈化出口通過(guò)第二換熱通道與氣液分離裝置連接；第一換熱通道包括用于與干線(xiàn)管網(wǎng)100連接的進(jìn)口，第一換熱通道的出口與高溫膨脹端31連接，高溫膨脹端31的出口通過(guò)第三換熱通道與高溫增壓端32的進(jìn)口連接；高溫增壓端32與低溫增壓端42串聯(lián)后通過(guò)第四換熱通道與低溫膨脹端41的進(jìn)口連接，低溫膨脹端41包括用于與支線(xiàn)管網(wǎng)200連接的出口，且低溫膨脹端41的出口通過(guò)第五換熱通道與支線(xiàn)管網(wǎng)200連接。優(yōu)選地，本發(fā)明應(yīng)用在干線(xiàn)管網(wǎng)100與支線(xiàn)管網(wǎng)200壓力比范圍為3?5，且支線(xiàn)管網(wǎng)200的壓力在16bar至25bar的環(huán)境中時(shí)，此時(shí)，本門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)的液化率為17%至20%。
[0022]本發(fā)明通過(guò)使主換熱器20、高溫膨脹機(jī)30、低溫膨脹機(jī)40、脫碳裝置10和氣液分離裝置相應(yīng)地連接，可以利用天然氣調(diào)壓過(guò)程中產(chǎn)生的壓力能來(lái)液化部分天然氣，從而既節(jié)約了能源又具有調(diào)峰的能力。
[0023]優(yōu)選地，管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)包括過(guò)冷器63，氣液分離裝置包括第一閃蒸罐51，第一閃蒸罐51的進(jìn)口通過(guò)過(guò)冷器63與第二換熱通道的出口連接，第一閃蒸罐51的出氣口通過(guò)過(guò)冷器63與第三換熱通道連接。優(yōu)選地，門(mén)站管道天然氣處理系統(tǒng)還包括第一冷卻器61和第二冷卻器62，其中，高溫增壓端32的出口通過(guò)第一冷卻器61與低溫增壓端42的進(jìn)口連接，低溫增壓端42的出口通過(guò)第二冷卻器62與第四換熱通道連接。
[0024]優(yōu)選地，主換熱器20還包括第六換熱通道，氣液分離裝置還包括第二閃蒸罐52 ；第二閃蒸罐52的進(jìn)口與第一閃蒸罐51的出液口連接，第二閃蒸罐52的出氣口依次通過(guò)過(guò)冷器63和第六換熱通道與高溫增壓端32的進(jìn)口連接，第二閃蒸罐52包括用于與液化天然氣收集裝置300連接的出液口。
[0025]優(yōu)選地，門(mén)站管道天然氣處理系統(tǒng)還包括:壓縮機(jī)70，壓縮機(jī)70的進(jìn)口與第六換熱通道的出口連接，壓縮機(jī)70的出口與高溫增壓端32的進(jìn)口連接。
[0026]優(yōu)選地，壓縮機(jī)70的出口還與脫碳裝置10的再生氣進(jìn)口連接，脫碳裝置10還包括用于與支線(xiàn)管網(wǎng)200連接的再生氣出口。優(yōu)選地，門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理門(mén)站管道天然氣處理系統(tǒng)還包括:脫水脫重?zé)N裝置80，脫水脫重?zé)N裝置80的凈化進(jìn)口與干線(xiàn)管網(wǎng)100連接，脫水脫重?zé)N裝置80的凈化出口與脫碳裝置10的凈化進(jìn)口連接；脫水脫重?zé)N裝置80的再生氣進(jìn)口與壓縮機(jī)70的出口連接，脫水脫重?zé)N裝置80還包括用于與支線(xiàn)管網(wǎng)200連接的再生氣出口。優(yōu)選地，脫水脫重?zé)N裝置80所用的吸附劑為4A分子篩，使得天然氣中的水露點(diǎn)小于_70°C，重?zé)N與芳香烴小于20ppm。優(yōu)選地，門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理門(mén)站管道天然氣處理系統(tǒng)還包括:脫硫脫汞裝置90，脫硫脫汞裝置90的進(jìn)口與脫水脫重?zé)N裝置80的凈化出口連接，脫硫脫汞裝置90的出口與脫碳裝置10的凈化進(jìn)口連接。脫硫脫汞裝置所用的吸附劑為浸硫活性炭，使得天然氣中的汞含量小于0.01 μ g/m3。從脫硫脫汞裝置90流出的原料氣分為兩股，一股作為膨脹氣流，一股作為液化氣流，膨脹氣流通過(guò)主換熱器20后進(jìn)入高溫膨脹端31，液化氣流進(jìn)入脫碳裝置10以脫除C02。
[0027]優(yōu)選地，門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理門(mén)站管道天然氣處理系統(tǒng)還包括:第一液流節(jié)流閥64,第一液流節(jié)流閥64的一端與過(guò)冷器63連接,第一液流節(jié)流閥64的另一端與第一閃蒸罐51的進(jìn)口連接；第二液流節(jié)流閥65，第二液流節(jié)流閥65的一端與第一閃蒸罐51的出液口連接，第二液流節(jié)流閥65的另一端與第二閃蒸罐52的進(jìn)口連接。
[0028]優(yōu)選地,脫碳裝置10將天然氣中的CO2脫除至IOOOppm至3100ppm。優(yōu)選地,脫碳所用的吸附劑為13X分子篩，其脫出程度與流出第二閃蒸罐52的液化天然氣的壓力有關(guān)。優(yōu)選地，當(dāng)流出第二閃蒸罐52的液化天然氣的壓力為4bar時(shí)，脫碳裝置10將天然氣中的CO2脫除至1500ppm。由于本發(fā)明降低了 CO2的脫出程度，于是，本發(fā)明在一定程度上降低了脫碳裝置10的凈化負(fù)荷。
[0029]優(yōu)選地,第一液流節(jié)流閥64將天然氣減壓至16bar至25bar ;第二液流節(jié)流閥65將天然氣減壓至4bar至6bar。
[0030]優(yōu)選地,壓縮機(jī)70將天然氣增壓至16bar至25bar。流出壓縮機(jī)70的天然氣一部分作為再生氣進(jìn)入脫碳裝置10和脫水脫重?zé)N裝置80中，一部分進(jìn)入高溫膨脹機(jī)30的增壓端32，為整個(gè)系統(tǒng)提供冷量。優(yōu)選地，經(jīng)過(guò)主換熱器20的第一換熱通道的天然氣被冷卻至255K 至 265K。
[0031]優(yōu)選地，經(jīng)過(guò)高溫膨脹端31的天然氣被膨脹至16bar至25bar。優(yōu)選地，經(jīng)過(guò)低溫增壓端42的天然氣被增壓至26bar至40bar。優(yōu)選地，本發(fā)明使通過(guò)高溫膨脹機(jī)30和低溫膨脹機(jī)40后的天然氣的壓力與中壓城市管網(wǎng)保持一致，進(jìn)而可以減少能量的不可逆損失、增大液化率，還可以提高裝置的靈活性。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用到中壓城市管網(wǎng)時(shí)，可以使得液化率達(dá)到17?20%。優(yōu)選地，經(jīng)過(guò)主換熱器20的第四換熱通道的天然氣被冷卻至195K至205K。優(yōu)選地，經(jīng)過(guò)低溫膨脹端41的天然氣被冷卻至178K至188K，且膨脹后的天然氣的含濕量小于5%。優(yōu)選地，經(jīng)過(guò)低溫膨脹端41的天然氣的氣體壓力與中壓管網(wǎng)的壓力相同，這樣，流出低溫膨脹端41的天然氣可直接進(jìn)入城市管網(wǎng)，進(jìn)而可以減少不可逆損失，提高液化率。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，包括:主換熱器(20)、高溫膨脹機(jī)(30)、低溫膨脹機(jī)(40)、脫碳裝置(10)和氣液分離裝置；其中，所述主換熱器(20)包括第一換熱通道、第二換熱通道、第三換熱通道、第四換熱通道和第五換熱通道，所述高溫膨脹機(jī)(30)包括高溫膨脹端(31)和高溫增壓端(32)，所述低溫膨脹機(jī)(40)包括低溫膨脹端(41)和低溫增壓端(42)； 所述脫碳裝置(10)包括用于與干線(xiàn)管網(wǎng)(100)連接的凈化進(jìn)口，且所述脫碳裝置(10)的凈化出口通過(guò)所述第二換熱通道與所述氣液分離裝置連接； 所述第一換熱通道包括用于與所述干線(xiàn)管網(wǎng)(100)連接的進(jìn)口，所述第一換熱通道的出口與所述高溫膨脹端(31)連接，所述高溫膨脹端(31)的出口通過(guò)所述第三換熱通道與所述高溫增壓端(32)的進(jìn)口連接； 所述高溫增壓端(32)與所述低溫增壓端(42)串聯(lián)后通過(guò)所述第四換熱通道與所述低溫膨脹端(41)的進(jìn)口連接，所述低溫膨脹端(41)包括用于與支線(xiàn)管網(wǎng)(200)連接的出口，且所述低溫膨脹端(41)的出口通過(guò)所述第五換熱通道與所述支線(xiàn)管網(wǎng)(200 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括過(guò)冷器(63)，所述氣液分離裝置包括第一閃蒸罐(51)，所述第一閃蒸罐(51)的進(jìn)口通過(guò)所述過(guò)冷器(63)與所述第二換熱通道的出口連接，所述第一閃蒸罐(51)的出氣口通過(guò)所述過(guò)冷 器(63)與所述第三換熱通道連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述主換熱器(20)還包括第六換熱通道，所述氣液分離裝置還包括第二閃蒸罐(52);所述第二閃蒸罐(52)的進(jìn)口與所述第一閃蒸罐(51)的出液口連接，所述第二閃蒸罐(52)的出氣口依次通過(guò)所述過(guò)冷器(63)及所述第六換熱通道與所述高溫增壓端(32)的進(jìn)口連接，所述第二閃蒸罐(52)包括用于與液化天然氣收集裝置(300)連接的出液口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括: 壓縮機(jī)(70)，所述壓縮機(jī)(70)的進(jìn)口與所述第六換熱通道的出口連接，所述壓縮機(jī)(70 )的出口與所述高溫增壓端(32 )的進(jìn)口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(70)的出口還與所述脫碳裝置(10)的再生氣進(jìn)口連接，所述脫碳裝置(10)還包括用于與所述支線(xiàn)管網(wǎng)(200)連接的再生氣出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括: 第一液流節(jié)流閥(64)，所述第一液流節(jié)流閥(64)的一端與所述過(guò)冷器(63)連接，所述第一液流節(jié)流閥(64)的另一端與所述第一閃蒸罐(51)的進(jìn)口連接； 第二液流節(jié)流閥(65)，所述第二液流節(jié)流閥(65)的一端與所述第一閃蒸罐(51)的出液口連接，所述第二液流節(jié)流閥(65)的另一端與所述第二閃蒸罐(52)的進(jìn)口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述脫碳裝置(10)將天然氣中的CO2脫除至1000ppm至3100ppm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一液流節(jié)流閥(64)將天然氣減壓至16bar至25bar ;所述第二液流節(jié)流閥(65)將天然氣減壓至4bar至 6bar0
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(70)將天然氣增壓至16bar至25bar。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門(mén)站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)過(guò)所述高溫膨脹端(31)的天然氣被 膨脹至16bar至25bar。
【文檔編號(hào)】F17D3/01GK103742792SQ201410013990
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】陳秋艷, 王好民, 董妍妍, 彭輝, 劉中杰, 曹運(yùn)兵 申請(qǐng)人:開(kāi)封黃河空分集團(tuán)有限公司