門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，包括：主換熱器、高溫膨脹機、低溫膨脹機、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，高溫膨脹機包括高溫膨脹端和高溫增壓端，低溫膨脹機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)后通過第四換熱通道與低溫膨脹端的進口連接，低溫膨脹端包括用于與支線管網(wǎng)連接的出口，且低溫膨脹端的出口通過第五換熱通道與支線管網(wǎng)連接。本發(fā)明通過使主換熱器、高溫膨脹機、低溫膨脹機、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)壓過程中產(chǎn)生的壓力能來液化部分天然氣，從而既節(jié)約了能源又具有調(diào)峰的能力。
【專利說明】門站管網(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，涉及一種門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國經(jīng)過多年的天然氣管道建設(shè)，已把天然氣主要產(chǎn)地和主要消費地連接起來，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，以其獨特的優(yōu)勢，逐步用于城市民用燃氣和發(fā)電廠，并延伸至汽車、輪船等交通運輸領(lǐng)域。
[0003]然而，由于天然氣經(jīng)過長輸管道輸送至分輸站，再由分輸站輸送給終端用戶，期間須經(jīng)兩次調(diào)壓，在調(diào)壓時天然氣溫度急劇降低，于是，天然氣在調(diào)壓過程中不僅會對調(diào)壓設(shè)備造成損壞，還會產(chǎn)生資源的大量浪費。
[0004]目前，天然氣在一次能源中的消費比例已上升至4%，這一數(shù)字預(yù)計2015將達到8%，屆時我國天然氣的需求量將達到2730億立方米，預(yù)計到2025年，天然氣年需求量達到近4000億立方米。這樣，在天然氣的調(diào)壓期間會產(chǎn)生相當(dāng)多的壓力能，這部分壓力能若不能及時回收利用，將會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)在對天然氣調(diào)壓時產(chǎn)生較大的能量損失的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，包括:主換熱器、高溫膨脹機、低溫膨脹機、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，高溫膨脹機包括高溫膨脹端和高溫增壓端，低溫膨脹機包括低溫膨脹端和低溫增壓端；脫碳裝置包括用于與干線管網(wǎng)連接的凈化進口，且脫碳裝置的凈化出口通過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管網(wǎng)連接的進口，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第三換熱通道與高溫增壓端的進口連接；高溫增壓端與低溫增壓端串聯(lián)后通過第四換熱通道與低溫膨脹端的進口連接，低溫膨脹端包括用于與支線管網(wǎng)連接的出口，且低溫膨脹端的出口通過第五換熱通道與支線管網(wǎng)連接。
[0007]進一步地，門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括過冷器，氣液分離裝置包括第一閃蒸罐，第一閃蒸罐的進口通過過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過冷器與第三換熱通道連接。
[0008]進一步地，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過冷器及第六換熱通道與高溫增壓端的進口連接，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]進一步地，門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括:壓縮機，壓縮機的進口與第六換熱通道的出口連接，壓縮機的出口與高溫增壓端的進口連接。[0010]進一步地，壓縮機的出口還與脫碳裝置的再生氣進口連接，脫碳裝置還包括用于與支線管網(wǎng)連接的再生氣出口。
[0011]進一步地，門站管網(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)流閥的一端與過冷器連接，第一液流節(jié)流閥的另一端與第一閃蒸罐的進口連接；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口連接。
[0012]進一步地,脫碳裝置將天然氣中的C02脫除至IOOOppm至3100ppm。
[0013]進一步地,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]進一步地,壓縮機將天然氣增壓至16bar至25bar。
[0015]進一步地,經(jīng)過高溫膨脹端的天然氣被膨脹至16bar至25bar。
[0016]本發(fā)明通過使主換熱器、高溫膨脹機、低溫膨脹機、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)壓過程中產(chǎn)生的壓力能來液化部分天然氣，從而既節(jié)約了能源又具有調(diào)峰的能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(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；31、高溫膨脹端；32、高溫增壓端；40、低溫膨脹機；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、過冷器；64、第一液流節(jié)流閥；65、第二液流節(jié)流閥；70、壓縮機；80、脫水脫重?zé)N裝置；90、脫硫脫汞裝置；100、干線管網(wǎng)；200、支線管網(wǎng)；300、液化天然氣收集裝置。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，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施。
[0021]本發(fā)明提供了一種門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，請參考圖1，包括:主換熱器20、高溫膨脹機30、低溫膨脹機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30包括高溫膨脹端31和高溫增壓端32，低溫膨脹機40包括低溫膨脹端41和低溫增壓端42 ;脫碳裝置10包括用于與干線管網(wǎng)100連接的凈化進口，且脫碳裝置10的凈化出口通過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管網(wǎng)100連接的進口，第一換熱通道的出口與高溫膨脹端31連接，高溫膨脹端31的出口通過第三換熱通道與高溫增壓端32的進口連接；高溫增壓端32與低溫增壓端42串聯(lián)后通過第四換熱通道與低溫膨脹端41的進口連接，低溫膨脹端41包括用于與支線管網(wǎng)200連接的出口，且低溫膨脹端41的出口通過第五換熱通道與支線管網(wǎng)200連接。優(yōu)選地，本發(fā)明應(yīng)用在干線管網(wǎng)100與支線管網(wǎng)200壓力比范圍為3?5，且支線管網(wǎng)200的壓力在16bar至25bar的環(huán)境中時，此時，本門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)的液化率為17%至20%。
[0022]本發(fā)明通過使主換熱器20、高溫膨脹機30、低溫膨脹機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)壓過程中產(chǎn)生的壓力能來液化部分天然氣，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的進口通過過冷器63與第二換熱通道的出口連接，第一閃蒸罐51的出氣口通過過冷器63與第三換熱通道連接。優(yōu)選地，門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的出口通過第一冷卻器61與低溫增壓端42的進口連接，低溫增壓端42的出口通過第二冷卻器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的出氣口依次通過過冷器63和第六換熱通道與高溫增壓端32的進口連接，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，門站管道天然氣處理系統(tǒng)還包括:壓縮機70，壓縮機70的進口與第六換熱通道的出口連接，壓縮機70的出口與高溫增壓端32的進口連接。
[0026]優(yōu)選地，壓縮機70的出口還與脫碳裝置10的再生氣進口連接，脫碳裝置10還包括用于與支線管網(wǎng)200連接的再生氣出口。優(yōu)選地，門站管網(wǎng)天然氣處理門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的凈化進口與干線管網(wǎng)100連接，脫水脫重?zé)N裝置80的凈化出口與脫碳裝置10的凈化進口連接；脫水脫重?zé)N裝置80的再生氣進口與壓縮機70的出口連接，脫水脫重?zé)N裝置80還包括用于與支線管網(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小于_70°C，重?zé)N與芳香烴小于20ppm。優(yōu)選地，門站管網(wǎng)天然氣處理門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，膨脹氣流通過主換熱器20后進入高溫膨脹端31，液化氣流進入脫碳裝置10以脫除C02。
[0027]優(yōu)選地，門站管網(wǎng)天然氣處理門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，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70將天然氣增壓至16bar至25bar。流出壓縮機70的天然氣一部分作為再生氣進入脫碳裝置10和脫水脫重?zé)N裝置80中，一部分進入高溫膨脹機30的增壓端32，為整個系統(tǒng)提供冷量。優(yōu)選地，經(jīng)過主換熱器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)過高溫膨脹端31的天然氣被膨脹至16bar至25bar。優(yōu)選地，經(jīng)過低溫增壓端42的天然氣被增壓至26bar至40bar。優(yōu)選地，本發(fā)明使通過高溫膨脹機30和低溫膨脹機40后的天然氣的壓力與中壓城市管網(wǎng)保持一致，進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，可以使得液化率達到17?20%。優(yōu)選地，經(jīng)過主換熱器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的天然氣可直接進入城市管網(wǎng)，進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)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種門站管網(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(30)、低溫膨脹機(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(30)包括高溫膨脹端(31)和高溫增壓端(32)，所述低溫膨脹機(40)包括低溫膨脹端(41)和低溫增壓端(42)； 所述脫碳裝置(10)包括用于與干線管網(wǎng)(100)連接的凈化進口，且所述脫碳裝置(10)的凈化出口通過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管網(wǎng)(100)連接的進口，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)的出口通過所述第三換熱通道與所述高溫增壓端(32)的進口連接； 所述高溫增壓端(32)與所述低溫增壓端(42)串聯(lián)后通過所述第四換熱通道與所述低溫膨脹端(41)的進口連接，所述低溫膨脹端(41)包括用于與支線管網(wǎng)(200)連接的出口，且所述低溫膨脹端(41)的出口通過所述第五換熱通道與所述支線管網(wǎng)(200 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括過冷器(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)的進口通過所述過冷器(63)與所述第二換熱通道的出口連接，所述第一閃蒸罐(51)的出氣口通過所述過冷 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)的出氣口依次通過所述過冷器(63)及所述第六換熱通道與所述高溫增壓端(32)的進口連接，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所述的門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)還包括: 壓縮機(70)，所述壓縮機(70)的進口與所述第六換熱通道的出口連接，所述壓縮機(70 )的出口與所述高溫增壓端(32 )的進口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(70)的出口還與所述脫碳裝置(10)的再生氣進口連接，所述脫碳裝置(10)還包括用于與所述支線管網(wǎng)(200)連接的再生氣出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述門站管網(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)的進口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的門站管網(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所述的門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(70)將天然氣增壓至16bar至25bar。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門站管網(wǎng)天然氣處理系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)過所述高溫膨脹端(31)的天然氣被 膨脹至16bar至25bar。
【文檔編號】F17D3/01GK103742792SQ201410013990
【公開日】2014年4月23日 申請日期: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, 曹運兵 申請人:開封黃河空分集團有限公司