CN105698005A - 天然气压力差能量回收-制备lng 系统及工艺 - Google Patents

天然气压力差能量回收-制备lng 系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种天然气压力差能量回收-制备LNG系统，设置在高压天然气干线和低压天然气支线之间并包括依次连接设置的换热装置、膨胀机单元和气液分离装置，从而先利用换热装置对高压天然气进行换热预冷后形成低温高压天然气，再利用所述膨胀机单元对所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物，之后利用所述气液分离装置对所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离后分别得到液化天然气和低温低压天然气，最后将所述低温低压天然气进行预热后通入所述低压天然气支线；能够实现对天然气压力差能量进行充分回收的同时，还直接在管网中制备得到液化天然气和低压天然气。

Description

天然气压力差能量回收-制备LNG 系统及工艺
技术领域
本发明属于能量转换与回收技术领域，具体涉及一种天然气压力差能量回收-制备LNG系统及工艺。
背景技术
天然气由地下开采出以后具有较高压力，通常在数MPa到数十MPa之间。天然气管道是目前天然气应用过程中输送天然气的最主要手段。天然气管道包括高压天然气干线和低压天然气支线，传统高压天然气干线、低压天然气支线间的输送供气过程具体如下：高压天然气经过高压天然气干线进入调压装置进行节流压力调节，将高压天然气降压变成低压天然气，当压力符合低压天然气支线的天然气压力输送工艺要求时，该天然气进入低压天然气支线，从而完成天然气管网间的输送供气。
然而，在上述过程中高压天然气与低压天然气间的压力能量差被白白损失，而没有得到回收利用，从而造成巨大的能量浪费。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种能有效回收高压天然气与低压天然气间的压力能量差的天然气压力差能量回收-制备LNG系统及工艺。
本发明所采用的技术方案为：
一种天然气压力差能量回收-制备LNG系统，设置在高压天然气干线和低压天然气支线之间，其特征在于，包括换热装置、膨胀机单元和气液分离装置；
所述换热装置的进气端与所述高压天然气干线的出气端连通设置，用以对高压天然气进行换热预冷后形成低温高压天然气；
所述膨胀机单元的进气端与所述换热装置的出气端连通设置，用以对所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物；
所述气液分离装置的进气端与所述膨胀机单元的出气端连通设置，用以将所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离后分别得到液化天然气和低温低压天然气；
所述低温低压天然气经预热后通入所述低压天然气支线。
在所述高压天然气干线和所述换热装置之间还连通设置净化装置，所述净化装置包括脱水单元和脱二氧化碳单元，用以对高压天然气进行脱水和脱二氧化碳后形成干澡净化的高压天然气，之后再将干燥净化的高压天然气通入所述换热装置。
所述低温低压天然气通入所述换热装置，以利用所述高压天然气对所述低温低压天然气进行预热。
所述膨胀机单元为单级膨胀机。
所述膨胀机单元包括串联设置的一级膨胀机和二级膨胀机。
所述一级膨胀机和二级膨胀机均为向心涡轮膨胀机。
与所述气液分离装置的液化天然气输出端连接设置冷能回收单元。
与所述膨胀机单元的动力输出端连接设置发电机组。
一种基于所述系统的天然气压力差能量回收工艺，包括如下步骤：
S1：先利用所述换热装置对高压天然气进行换热预冷，形成低温高压天然气；
S2：再利用所述膨胀机单元对步骤S1所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物；
S3：之后利用所述气液分离装置将步骤S2所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离，分别得到液化天然气和低温低压天然气；
S4：将步骤S3所述低温低压天然气进行预热后得到低压天然气。
本发明的有益效果为：
本发明所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统，设置在高压天然气干线和低压天然气支线之间，并包括依次连接设置的换热装置、膨胀机单元和气液分离装置，从而先利用换热装置对高压天然气进行换热预冷后形成低温高压天然气，再利用所述膨胀机单元对所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物，之后利用所述气液分离装置对所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离后分别得到液化天然气和低温低压天然气，最后将所述低温低压天然气进行预热后通入所述低压天然气支线；由此可见，本发明所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统能够实现对天然气压力差能量进行充分回收的同时，还直接在管网中制备得到液化天然气(LNG)和低压天然气，有效解决现有技术中必须借助外界压缩制冷功耗才能制备得到LNG，存在功耗较大的问题，从而本发明提供了一种直接、简单、低成本的制备LNG的系统。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的天然气压力差能量回收-制备LNG系统的结构示意图；
图2是本发明实施例2提供的天然气压力差能量回收-制备LNG系统的结构示意图；
图3是本发明实施例3提供的天然气压力差能量回收-制备LNG系统的结构示意图。
图中：1-高压天然气干线，2-低压天然气支线，3-净化装置，4-换热装置，5-膨胀机单元，51-一级膨胀机，52-二级膨胀机，6-气液分离装置，7-发电机组，8-冷能回收单元，9-节流阀。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种天然气压力差能量回收-制备LNG系统，设置在高压天然气干线1和低压天然气支线2之间，所述天然气压力差能量回收-制备LNG系统包括依次连接设置的换热装置4、膨胀机单元5和气液分离装置6。
所述换热装置4的进气端与所述高压天然气干线1的出气端连通设置，用以对高压天然气进行换热预冷后形成低温高压天然气。
所述膨胀机单元5为单级膨胀机，作为可以选择的实施方式，本实施例所述单级膨胀机为单级向心涡轮膨胀机。所述单级膨胀机的进气端与所述换热装置4的出气端连通设置，用以将所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物。
所述气液分离装置6的进气端与所述单级膨胀机的出气端连通设置，用以将所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离后分别得到液化天然气和低温低压天然气；所述低温低压天然气经预热后通入所述低压天然气支线2。
基于所述系统的天然气压力差能量回收工艺，包括如下步骤：
S1：先利用所述换热装置4对高压天然气进行换热预冷，形成低温高压天然气；
S2：再利用所述单级膨胀机对步骤S1所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物；
S3：之后利用所述气液分离装置6将步骤S2所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离，分别得到液化天然气和低温低压天然气；
S4：将所述低温低压天然气进行预热后得到低压天然气。
实施例2
如图2所示，本实施例提供另一种天然气压力差能量回收-制备LNG系统，在实施例1所述天然气压力差能量回收-制备LNG系统的基础上还设置净化装置3。
所述净化装置3设置在所述高压天然气干线1和所述换热装置4之间，所述净化装置3包括脱水单元和脱二氧化碳单元，用以对高压天然气进行脱水和脱二氧化碳后形成干澡净化的高压天然气，之后再将干燥净化的高压天然气通入所述换热装置4。
所述膨胀机包括串联设置的一级膨胀机51和二级膨胀机52，作为可以选择的实施方式，本实施例所述一级膨胀机51和二级膨胀机52均为单级向心涡轮膨胀机。所述一级膨胀机51的进气端与所述换热装置4的出气端连通设置，依次利用所述一级膨胀机51和二级膨胀机52对所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物。
所述气液分离装置6的进气端与所述二级膨胀机52的出气端连通设置，用以将所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离后分别得到液化天然气和低温低压天然气；所述低温低压天然气通入所述换热装置4，以利用所述高压天然气对所述低温低压天然气进行预热后通入所述低压天然气支线2。
基于所述系统的天然气压力差能量回收工艺，包括如下步骤：
S1：先利用所述净化装置3对高压天然气进行脱水和脱二氧化碳后形成干澡净化的高压天然气；
S2：再利用所述换热装置4对步骤S1干澡净化的高压天然气进行换热预冷，形成低温高压天然气；
S3：再先后利用所述一级膨胀机51和二级膨胀机52对步骤S2所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物；
S4：之后利用所述气液分离装置6将步骤S3所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离，分别得到液化天然气和低温低压天然气；
S5：将步骤S4所述低温低压天然气通入所述换热装置4，以利用所述高压天然气对所述低温低压天然气进行预热后形成低压天然气，之后将所述低压天然气直接通入所述低压天然气支线2。
实施例3
如图2所示，本实施例提供另一种天然气压力差能量回收-制备LNG系统，在实施例2所述天然气压力差能量回收-制备LNG系统基础上，与所述气液分离装置6的液化天然气输出端连通设置冷能回收单元8，用以储存所述液化天然气进行冷能回收；在所述冷能回收单元8与所述气液分离装置6之间设置节流阀9，从而节流阀9能够对所述气液分离装置6输出的液化天然气中混有的未被液化的天然气气体进行节流膨胀，使未被液化的天然气气体温度迅速降低，进而获得更多的液化天然气，提高液化天然气的收率。
进一步，本实施例中，与所述第二膨胀机的动力输出端还连接设置发电机组7，用以将膨胀机单元5输出的机械功进行发电。
基于所述系统的天然气压力差能量回收工艺，包括如下步骤：
S1：先利用所述净化装置3对高压天然气进行脱水和脱二氧化碳后形成干澡净化的高压天然气；
S2：再利用所述换热装置4对步骤S1干澡净化的高压天然气进行换热预冷，形成低温高压天然气；
S3：再先后利用所述一级膨胀机51和二级膨胀机52对步骤S2所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物；
与所述第二膨胀机的动力输出端连接设置发电机组7，用以将膨胀机单元5输出的机械功进行发电；
S4：之后利用所述气液分离装置6将步骤S3所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离，分别得到液化天然气和低温低压天然气；
S5：将步骤S4所述液化天然气输入所述冷能回收单元8，进行冷能回收；
S6：将步骤S4所述低温低压天然气通入所述换热装置4，以利用所述高压天然气对所述低温低压天然气进行预热后形成低压天然气，之后将所述低压天然气直接通入所述低压天然气支线2。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种天然气压力差能量回收-制备LNG系统，设置在高压天然气干线(1)和低压天然气支线(2)之间，其特征在于，包括换热装置(4)、膨胀机单元(5)和气液分离装置(6)；
所述换热装置(4)的进气端与所述高压天然气干线(1)的出气端连通设置，用以对高压天然气进行换热预冷后形成低温高压天然气；
所述膨胀机单元(5)的进气端与所述换热装置(4)的出气端连通设置，用以对所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物；
所述气液分离装置(6)的进气端与所述膨胀机单元(5)的出气端连通设置，用以将所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离后分别得到液化天然气和低温低压天然气；
所述低温低压天然气经预热后通入所述低压天然气支线(2)。
2.根据权利要求1所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统，其特征在于，在所述高压天然气干线(1)和所述换热装置(4)之间还连通设置净化装置(3)，所述净化装置(3)包括脱水单元和脱二氧化碳单元，用以对高压天然气进行脱水和脱二氧化碳后形成干澡净化的高压天然气，之后再将干燥净化的高压天然气通入所述换热装置(4)。
3.根据权利要求1所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统，其特征在于，所述低温低压天然气通入所述换热装置(4)，以利用所述高压天然气对所述低温低压天然气进行预热。
4.根据权利要求1所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统，其特征在于，所述膨胀机单元(5)为单级膨胀机。
5.根据权利要求1所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统，其特征在于，所述膨胀机单元(5)包括串联设置的一级膨胀机(51)和二级膨胀机(52)。
6.根据权利要求5所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统，其特征在于，所述一级膨胀机(51)和二级膨胀机(52)均为向心涡轮膨胀机。
7.根据权利要求1所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统，其特征在于，与所述气液分离装置(6)的液化天然气输出端连通设置冷能回收单元(8)。
8.根据权利要求1所述的天然气压力差能量回收-制备LNG系统，其特征在于，与所述膨胀机单元(5)的动力输出端连接设置发电机组(7)。
9.一种基于权利要求1所述系统的天然气压力差能量回收工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：先利用所述换热装置(4)对高压天然气进行换热预冷，形成低温高压天然气；
S2：再利用所述膨胀机单元(5)对步骤S1所述低温高压天然气进行膨胀降压后形成液化天然气和低温低压天然气的混合物；
S3：之后利用所述气液分离装置(6)将步骤S2所述液化天然气和低温低压天然气的混合物进行分离，分别得到液化天然气和低温低压天然气；
S4：将步骤S3所述低温低压天然气进行预热后得到低压天然气。
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