CN108439541A - 一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法 - Google Patents

一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108439541A
CN108439541A CN201810228343.1A CN201810228343A CN108439541A CN 108439541 A CN108439541 A CN 108439541A CN 201810228343 A CN201810228343 A CN 201810228343A CN 108439541 A CN108439541 A CN 108439541A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrate
water
natural gas
heat
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810228343.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108439541B (zh
Inventor
周诗岽
何骋远
李聪
左江伟
饶永超
王树立
吴志敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201810228343.1A priority Critical patent/CN108439541B/zh
Publication of CN108439541A publication Critical patent/CN108439541A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108439541B publication Critical patent/CN108439541B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/02Pipe-line systems for gases or vapours

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法,具有以下步骤:a、通过螺杆压缩机、蒸发器进行制冷产热:b、冷却水进水合物浆液生成釜内:c、天然气通过压缩机调压、换热器调温通入水合物浆液生成釜内,与上述冷却水充分混合,生成水合物浆液;d、分离水合物浆液:水合物浆液通过三相分离器进行三相分离;e、水合物在水合物储罐内分解;f、净化水:通过压力式超滤膜组件过滤,实现水质净化。本发明将具有良好流动性的水合物浆液和具有强大储气量的水合物的优势相结合,实现以固体形式储存富余天然气,储存效率高。用气高峰时段,水合物储罐内水合物颗粒受微波与伴热水共同作用,分解速率快。

Description

一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法
技术领域
本发明涉及天然气水合物应用技术领域,尤其是一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法。
背景技术
天然气是我国城镇燃气的重要组成部分。2017年中国能源大转型高层论坛上指出:天然气是我国推进能源生产和消费革命、实现主体能源绿色低碳更替的重要基础。在实际供应环境下,城镇管输天然气常常需要利用调峰来满足供气平衡,适应不同时间段的用气量变化。为此需要在下游用气量较低时,将富余的天然气储存起来,以备用气量变化带来的供应波动。所以说如何高效、经济地储存天然气成了城镇燃气供应系统的重中之重。
现如今,较为成熟的天然气储存方式有常压储存、高压储存和液化储存。但以上方式各有缺点,常压储存涉及到的设备均较为庞大,带来的问题是保养维修困难;高压储存,即将天然气加压至20MPa,需要的耐高压设备投入成本较高;液化储存,即将天然气常压降温至-162℃,使之液化加以储存,其液化及保温上成本高。
近年来,领域内许多专家学者将目光投向了利用天然气水合物及水合物浆液来储存天然气。天然气水合物有着得天独厚的物理性质,可以在2MPa-6MPa,0℃-20℃下制备;其本身的热导率为18.7W/(m·℃),较一般的隔热材料27.7W/(m·℃)的热导率还要低,这就意味着存储天然气水合物及其浆液的容器不需要特别的绝热措施。另外,天然气水合物及其浆液具有强大的储气能力,1m3水合物可以储存150m3-180m3标准状态下的天然气。
已公布发表的利用水合物及水合物浆液调峰的装置和方法主要包括:
1.中国专利CN103411132A提出了一种水合物法天然气储存和调峰用工艺,利用在天然气中添加少量丙烷或丁烷后生成天然气水合物进而储存调峰。该发明将生成的水合物储存于反应器内,虽避免了固体水合物运输的困难,但大大降低了连续性操作的灵活性。
2.中国专利CN101551060A公开一种天然气管网压力能制冷与水合物的集成利用方法及装置。该发明利用天然气膨胀产生的冷量制备天然气水合物,但是未考虑到水合物的生成相对较慢,不人为地促进其生成,会大大降低制备水合物的效率,导致富余天然气来不及转化为水合物形式存储。
3.中国专利CN104611080A公开一种天然气水合物浆液集成利用装置及方法。该发明通过制备水合物浆液作为天然气储存的介质,且将水合物浆液的各类用途充分考虑,但未考虑生成水合物时的放热问题。同时,该专利大范围使用管输水合物浆液,但未涉及水合物浆液最低安全流量。另外,该方法无法对水合物浆液中液态水的含量加以控制,使得储罐利用率降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术中之不足,本发明提供一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法,以改变常规的天然气储存形式,以一种简洁、经济的方式将富余天然气储存起来。同时总结现有相关技术的劣势,将具有良好流动性的水合物浆液和具有强大储气量的水合物的两大优势相结合,实现以固体形式储存富余天然气,储存效率高。在用气高峰时段,罐内水合物颗粒受微波与伴热水共同作用,分解速率快。此外,本发明将水合物晶体的特性与膜组件相结合,使得净化水质的流程更为经济、高效。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法,具有如下步骤:
a、制冷产热:螺杆压缩机自蒸发器吸收二氟一氯甲烷R22蒸汽,将低温低压的R22蒸汽压缩成高压高温的过热蒸汽后,经热回收装置交换一部分热量,使得蓄热水罐内的水温升高,达到产热的目的;剩余热量带入冷凝器使得高压R22蒸汽冷凝成液体;高压R22液体经过节流阀受阻降压,部分R22制冷液气化,同时吸收气化潜热,其本身温度也降低,成为低温低压湿蒸汽,然后进入蒸发器;低压低温R22在蒸发器内完成沸腾过程,吸收自第一离心泵泵入的被冷却介质的热量,达到制冷的目的;
b、冷却水进釜:冷却水经过滤器初步过滤固体杂质后通过第一离心泵而泵入蒸发器,冷却水在蒸发器内吸收热量后,进入液体缓冲罐;从液体缓冲罐出来的冷却水经液体流量计计量,在加药口加入阻聚剂后,从水合物浆液生成釜顶部通入水合物浆液生成釜内;
c、天然气调压调温:天然气进入管道经第一压缩机将压力调至4MPa,进入第一换热器初步降温后流出,进入第二压缩机,将压力增至8MPa;随后,高压的天然气通过采用液氮的第二换热器,使温度降至-10℃~0℃;高压低温的天然气通过第一气体缓冲罐和涡轮流量计,从水合物浆液生成釜底部通入釜内,与上述步骤b中通入的低温冷却水充分混合,生成水合物浆液;
d、分离水合物浆液:自水合物浆液生成釜上部溢流而出的水合物浆液,通过浆液泵进入三相分离器;三相分离器内的分离气,经过自力式压力调节阀后,通入第一换热器进行循环;三相分离器内的分离水返回水合物浆液生成釜下部继续反应;三相分离器分离所得的水合物颗粒以15°向下倾斜角度进入水合物储罐储存;
e、水合物分解:热水自蓄热水罐内流出,经第三离心泵进入水合物储罐下部的伴热管提供水合物分解所需热量,同时失去热量的水进入循环水池储存;当热水供应不足或需要较高的水合物分解速度时,开启水合物储罐顶部的微波生成装置,微波源发射的微波,在定向耦合器稳幅输出功率后,经过矩圆过渡器转换后,通入水合物储罐;分解所得的天然气经过第二气体缓冲罐稳定后,进入调压撬和干燥器调压脱水后,外输入配气管道;
f、净化水:水合物储罐内的分解水经第二离心泵,通过压力式超滤膜组件过滤,实现水质净化。
其中,步骤a中,热回收装置的出水温度为40~45℃,从蒸发器出来的冷却水的出水温度控制在5℃以下。
步骤b中,通过加药口往管道内加入阻聚剂,以防止水合物浆液生成釜内生成的水合物产生大范围的聚集。
步骤c中,未反应的天然气自水合物浆液生成釜上部流出而返回第一换热器进行循环,未反应的天然气带有的部分冷量可以对后续进入的天然气进行预冷;同时预先将第一气体缓冲罐的高压天然气通入水合物储罐,将水合物储罐内压力调至7MPa。
优选地,所述步骤b中通入的冷却水与步骤c通入的天然气之间的摩尔比为6:1~53:1。
所述步骤a~c中,水合物浆液生成釜中的压力控制在8MPa,温度控制在4℃;水合物浆液生成釜中内置的上下两块环形永磁铁,与水合物浆液生成釜自带的磁场共同作用在混合液中产生混合、乳化、扩散效果而缩短水合物的诱导时间;在反应进行时,水合物浆液生成釜中预置的冷却盘管内通入冷却水,移除水合物生成时放出的热量;
步骤d中,自力式压力调节阀开启压力为4MPa;若水合物储罐内压力过高时,打开单向阀泄压,将一部分天然气通入第二气体缓冲罐中暂存。
步骤e中,水合物储罐上的微波输入口使用不吸收微波的陶瓷作为密封口;水合物储罐与罐内伴热管接地,防止材料内产生电磁场时电荷在材料表面重新分布,产生电势差,进而可能会产生电弧,形成安全隐患;水合物储罐中水合物颗粒的储存压力控制在7MPa,最高储存温度控制在10℃以下。
所述步骤b、e中,当下游不需要调峰而水合物储罐内温度受外界影响突然升高时,经过蒸发器降温的冷却水进入液体缓冲罐;同时使得低温冷却水进入水合物储罐下部的伴热管中,带走水合物储罐内多余的热量。
若下游用气不需调节,上游来气通过调压撬和干燥器调压脱水,直接外输入配气管道。
本发明的有益效果是:本发明具有如下显著优点:
(1)在天然气进气时,本发明采用多级压缩制冷,避免了压缩终了时气体的温度过高带来的单位制冷量和单位容积制冷量降低。
(2)在促进水合物生成方面,本发明在水合物浆液生成釜中内置两块环形永磁铁,同釜体上下自带的磁场共同作用在混合液中产生混合、乳化、扩散等效果,进而影响水合物的诱导时间、成核速率及晶核的生成。
(3)本发明在水合物浆液生成釜与水合物储罐之间加设三相分离器,利用了水合物浆液流动性使其便于溢流出釜,经三相分离器后,分离所得的水合物颗粒储存于水合物储罐中,比直接储存水合物浆液,空间利用率更高,分离所得的分离水能携带着阻聚剂返回水合物浆液生成釜,如此一来可以降低阻聚剂的加入量。
(4)三相分离器方面,本发明在三相分离器颗粒出口与水合物储罐进口处之间形成15°夹角,便于水合物颗粒的移动。
(5)在水合物颗粒储存方面,本发明将水合物储罐内的压力控制在7MPa,使得储存温度只需在10℃以下,水合物就可以稳定存在,保证了水合物颗粒储存过程中有较为灵活的温度控制范围。
(6)在水合物颗粒分解方面,本发明结合微波技术与传统的热水伴热。需要调峰时,两者可以共同作用加快水合物颗粒的分解。同时两者互为备用,以应对特殊情况的发生。
(7)在净化水方面,实为本发明副产品,利用水合物的特性,即水合物储罐内只存在天然气分子或水分子,水合物分解后,仅残留水分子在水合物储罐内,只需通过超滤级别的压力式膜组件,就可得到纯净水。直接使用膜组件进行净化水处理时,膜组件的选用需要达到纳滤级或反渗透级,才能完成本发明所能达到的净化效果。故本发明的净化水处理更为经济。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工艺流程结构示意图。
图2为本发明中三相分离器与水合物储罐连接结构示意图。
图中:1.截止阀 2.第一压缩机 3.单向阀 4.第一换热器 5.第二压缩机 6.第二换热器 7.单向阀 8.第一气体缓冲罐 9.涡轮流量计 10.截止阀 11.水合物浆液生成釜12.环形永磁铁 13.单向阀 14.截止阀 15.过滤器 16.第一离心泵 17.液体缓冲罐 18.液体流量计 19.加药口 20.截止阀 21.单向阀 22.浆液泵 23.三相分离器 24.自力式压力调节阀 25.单向阀 26.水合物储罐 27.伴热管 28.截止阀 29.第二离心泵 30.压力式超滤膜组件 31.矩圆过渡器 32.定向耦合器 33.微波源 34.截止阀 35.第二气体缓冲罐36.单向阀 37.调压撬 38.干燥器 39.第三离心泵 40.截止阀 41.截止阀 42.截止阀 43.循环水池 44.第四离心泵 45.截止阀 46.蓄热水罐 47.单向阀 48.单向阀 49.第五离心泵 50.热回收装置 51.螺杆压缩机 52.蒸发器 53.冷凝器 54.节流阀 55.截止阀 56.截止阀 57.单向阀 58.单向阀 59.半圆形筛板 60.圆形筛板 61.圆形挡板
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的是一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的工艺流程装置示意图,气源天然气自截止阀1进入,截止阀1的输出端与第一压缩机2的输入端连接;第一压缩机2的输出端与单向阀3的输入端连接;单向阀3的输出端与第一换热器4的第一输入端连接;第一换热器4的输出端与第二压缩机5的输入端连接;第二压缩机5的输出端与第二换热器6的输入端连接;第二换热器6的输出端与单向阀7的输入端连接;单向阀7的输出端与第一气体缓冲罐8的输入端连接;第一气体缓冲罐8的第一输出端与涡轮流量计9的输入端连接;涡轮流量计9的输出端与截止阀10的输入端连接;截止阀10的输出端与水合物浆液生成釜11的第一输入端连接;水合物浆液生成釜11的第一输出端与单向阀13的输入端连接;单向阀13的输出端与第一换热器4的第二输入端连接。
原料水自截止阀14进入,截止阀14的输出端与过滤器15的输入端连接;过滤器15的输出端与第一离心泵16的输入端连接;第一离心泵16的输出端与蒸发器52的第一输入端连接;蒸发器52的第一输出端与液体缓冲罐17的输入端连接;液体缓冲罐17的第一输出端与液体流量计18的输入端连接;液体流量计18的输出端与加药口19的输入端连接;加药口19的输出端与截止阀20的输入端连接;截止阀20的输出端与水合物浆液生成釜11的第二输入端连接;水合物浆液生成釜11的第二输出端与单向阀21的输入端连接;单向阀21的输出端与浆液泵22的输入端连接;浆液泵22的输出端与三相分离器23的输入端连接;三相分离器23的第一输出端与自力式压力调节阀24的输入端连接;自力式压力调节阀24的输出端与第一换热器4的第三输入端连接;三相分离器23的第二输出端与水合物浆液生成釜11的第三输入端连接;三相分离器23的第三输出端与单向阀25的输入端连接;单向阀25的输出端与水合物储罐26的第一输入端连接;水合物储罐26的第一输出端与截止阀28的输入端连接;截止阀28的输出端与第二离心泵29的输入端连接;第二离心泵29的输出端与压力式超滤膜组件30的输入端连接;水合物储罐26的第二输出端与单向阀58的输入端连接;单向阀58的输出端与第二气体缓冲罐35的输入端连接;第二气体缓冲罐35的输出端与单向阀36的输入端连接;单向阀36的输出端与调压撬37的第一输入端连接;
气源天然气自截止阀55进入,截止阀55的输出端与调压撬37的第二输入端连接;调压撬37的输出端与干燥器38的输入端连接;微波自微波源33发射,微波源33的输出端与定向耦合器32的输入端连接;定向耦合器32的输出端与矩圆过渡器31的输入端连接;矩圆过渡器31的输出端与水合物储罐26的第二输入端连接;
所述第一气体缓冲罐8的第二输出端与单向阀57的输入端连接,单向阀57的输出端与水合物储罐26的第三输入端连接,热水自蓄热水罐46流出,蓄热水罐46的第一输出端与截止阀42的输入端连,;截止阀42的输出端与第三离心泵39的第一输入端连接,液体缓冲罐17的第二输出端与第三离心泵39的第二输入端连接,第三离心泵39的输出端与截止阀34的输入端连接;截止阀34的输出端与伴热管27的输入端连接;伴热管27的输出端与截止阀41的输入端连接;截止阀41的输出端与循环水池43的输入端连接;循环水池43的输出端与第四离心泵44的输入端连接;第四离心泵44的输出端与截止阀45的输入端连接;截止阀45的输出端与蓄热水罐46的第一输入端连接;蓄热水罐46的第二输出端与单向阀48的输入端连接;单向阀48的输出端与第五离心泵49的输入端连接;第五离心泵49的输出端与热回收装置50的第一输入端连接;热回收装置50的第一输出端与单向阀47的输入端连接;单向阀47的输出端与蓄热水罐46的第二输入端连接;螺杆压缩机51的输出端与热回收装置50的第二输入端连接;热回收装置50的第二输出端与冷凝器53的输入端连接;冷凝器53的输出端与节流阀54的输入端连接;节流阀54的输出端与蒸发器52的第二输入端连接;蒸发器52的第二输出端与螺杆压缩机51的输入端连接。
一种使用上述流程装置进行天然气调峰并净化水质的方法,具有如下步骤:
a、制冷产热:螺杆压缩机51自蒸发器52吸收二氟一氯甲烷R22蒸汽,将低温低压的R22蒸汽压缩成高压高温的过热蒸汽后,经热回收装置50交换一部分热量后,使得蓄热水罐46内的水温升高,达到产热的目的;剩余热量带入冷凝器53使得高压R22蒸汽冷凝成液体;高压R22液体经过节流阀54受阻降压,导致部分R22制冷液气化,同时吸收气化潜热,其本身温度也降低,成为低温低压湿蒸汽,然后进入蒸发器52;低压低温R22在蒸发器52内完成沸腾过程,吸收自第一离心泵16泵入的被冷却介质的热量,达到制冷的目的,在此过程中,热回收装置50的出水温度为40~45℃,冷却水的出水温度控制在5℃以下。
b:冷却水进釜:冷却水通过截止阀14进入流程,经过过滤器15初步过滤固体杂质后进入第一离心泵16后,泵送入蒸发器52;冷却水在其内被吸收热量后,温度降至5℃以下;通过液体缓冲罐17的冷却水经液体流量计18计量后,通过加药口19往管道内加入阻聚剂,自截止阀20从水合物浆液生成釜11顶部通入釜内,加入阻聚剂的目的是防止水合物浆液生成釜11内生成的水合物产生大范围的聚集。
c:天然气调压调温:气源天然气通过截止阀1进入管道经第一压缩机2,将压力调至4MPa;通过单向阀3后,进入第一换热器4初步降温后流出,进入第二压缩机5,将压力增至8MPa;随后,高压的天然气通过采用液氮作为冷却介质的第二换热器6,使温度降至-10℃~0℃;高压低温的天然气通过单向阀7、第一气体缓冲罐8和涡轮流量计9,自截止阀10从水合物浆液生成釜11底部通入釜内,与上述步骤b中通入的低温冷却水充分混合,生成水合物浆液。未反应的天然气自水合物浆液生成釜11上部流出而返回第一换热器4进行循环,未反应的天然气带有的部分冷量可以对后续进入的天然气进行预冷;同时预先将第一气体缓冲罐8的高压天然气通入水合物储罐26内,将水合物储罐26内压力调至7MPa。
特别地,上述步骤b中通入水合物浆液生成釜11的冷却水与步骤c中通入水合物浆液生成釜11的天然气之间的摩尔比为6:1~53:1。
水合物浆液生成釜11中的压力控制在8MPa,温度控制在4℃;水合物浆液生成釜11中内置的上下两块环形永磁铁12,与水合物浆液生成釜11内自带的磁场共同作用在混合液中产生混合、乳化、扩散效果而缩短水合物的诱导时间;在反应进行时,水合物浆液生成釜11中预置的冷却盘管内通入冷却水,移除水合物生成时放出的热量;
d:分离水合物浆液:自水合物浆液生成釜11上部溢流而出的水合物浆液,通过单向阀21和浆液泵22,进入三相分离器23;三相分离器23内的分离气,经过自力式压力调节阀24后,通入第一换热器4进行循环;三相分离器23内的分离水返回水合物浆液生成釜11下部继续反应;三相分离器23分离所得的水合物颗粒,经过单向阀25,进入水合物储罐26储存。
自力式压力调节阀24的开启压力为4MPa,若水合物储罐26内压力过高时,打开单向阀58泄压,将一部分天然气通入第二气体缓冲罐35中暂存。
e、水合物分解:当下游需要天然气时,热水自蓄热水罐46内流出,经过截止阀42、第三离心泵39和截止阀34后,进入水合物储罐26内下部的伴热管27提供水合物分解所需热量,同时失去热量的水经过截止阀41,进入循环水池43储存;为提高水合物分解速度,加大流程灵活性,热水供应不足或需要较高的水合物分解速度时,开启水合物储罐26顶部的微波生成装置,微波源33发射的微波,在定向耦合器32稳幅输出功率后,经过矩圆过渡器31转换后,通入水合物储罐26;分解所得的天然气经过第二气体缓冲罐35稳压后,通过单向阀36,进入调压撬37和干燥器38调压脱水后,外输入配气管道;
水合物储罐26上的微波输入口使用不吸收微波的陶瓷作为密封口,水合物储罐26与安装在其内部的伴热管27接地,防止材料内产生电磁场时电荷在材料表面重新分布,产生电势差,进而可能会产生电弧,形成安全隐患;水合物储罐26中水合物颗粒的储存压力控制在7MPa,最高储存温度控制在10℃以下。
f、净化水:由于水合物储罐26内只允许水分子及天然气分子进入,分解后所得的分解水,相对较为纯净,分解水经截止阀28、第二离心泵29后,通过压力式超滤膜组件30过滤,以达到净化水质的目的;
在应急措施方面,当下游不需要调峰,但水合物储罐26内温度受外界影响突然升高时,打开截止阀14,使得经过蒸发器52降温的冷却水进入液体缓冲罐17,同时关闭截止阀20、42,打开截止阀40,使得低温冷却水通过第三离心泵39及截止阀43,到达水合物储罐26下部的伴热管27中,带走水合物储罐26内多余的热量。
当下游用气不需调节时,上游来气通过截止阀55,经调压撬37和干燥器38调压脱水,直接外输入配气管道而实现天然气的越站输送。
图2显示的是三相分离器23与水合物储罐26连接结构示意图,三相分离器23的水合物颗粒出口管线与水合物储罐26进口处,形成15°夹角,使得水合物颗粒移动顺畅,三相分离器23内部同时设计与水平面夹角为15°的半圆形筛板59和与水平面夹角为15°的圆形筛板60;半圆形筛板59的交错分布为分离气离开三相分离器23提供通道;三相分离器23底部设计有与水平面夹角为15°的圆形挡板61,为分离水离开三相分离器23提供便利。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:具有如下步骤:
a、制冷产热:螺杆压缩机自蒸发器吸收二氟一氯甲烷R22蒸汽,将低温低压的R22蒸汽压缩成高压高温的过热蒸汽后,经热回收装置交换一部分热量,使得蓄热水罐内的水温升高,达到产热的目的;剩余热量带入冷凝器使得高压R22蒸汽冷凝成液体;高压R22液体经过节流阀受阻降压,部分R22制冷液气化,同时吸收气化潜热,其本身温度也降低,成为低温低压湿蒸汽,然后进入蒸发器;低压低温R22在蒸发器内完成沸腾过程,吸收自第一离心泵泵入的冷却水的热量,达到制冷的目的;
b、冷却水进釜:冷却水经过滤器初步过滤固体杂质后通过第一离心泵而泵入蒸发器,冷却水在蒸发器内吸收热量后,进入液体缓冲罐;从液体缓冲罐出来的冷却水经液体流量计计量,在加药口加入阻聚剂后,从水合物浆液生成釜顶部通入水合物浆液生成釜内;
c、天然气调压调温:天然气进入管道经第一压缩机将压力调至4MPa,进入第一换热器初步降温后流出,进入第二压缩机,将压力增至8MPa;随后,高压的天然气通过采用液氮的第二换热器,使温度降至-10℃~0℃;高压低温的天然气通过第一气体缓冲罐和涡轮流量计,从水合物浆液生成釜底部通入釜内,与上述步骤2中通入的低温冷却水充分混合,生成水合物浆液;
d、分离水合物浆液:自水合物浆液生成釜上部溢流而出的水合物浆液,通过浆液泵进入三相分离器;三相分离器内的分离气,经过自力式压力调节阀后,通入第一换热器进行循环;三相分离器内的分离水返回水合物浆液生成釜下部继续反应;三相分离器分离所得的水合物颗粒进入水合物储罐储存;
e、水合物分解:热水自蓄热水罐内流出,经第三离心泵进入水合物储罐下部的伴热管提供水合物分解所需热量,同时失去热量的水进入循环水池储存;当热水供应不足或需要较高的水合物分解速度时,开启水合物储罐顶部的微波生成装置,微波源发射的微波,在定向耦合器稳幅输出功率后,经过矩圆过渡器转换后,通入水合物储罐;分解所得的天然气经过第二气体缓冲罐稳定后,进入调压撬和干燥器调压脱水后,外输入配气管道;
f、净化水:水合物储罐内的分解水经第二离心泵,通过压力式超滤膜组件过滤,实现水质净化。
2.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:步骤a中,热回收装置的出水温度为40~45℃,从蒸发器出来的冷却水的出水温度控制在5℃以下。
3.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:步骤b中,通过加药口往管道内加入阻聚剂,以防止水合物浆液生成釜内生成的水合物产生大范围的聚集。
4.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:步骤c中,未反应的天然气自水合物浆液生成釜上部流出而返回第一换热器进行循环,未反应的天然气带有的部分冷量可以对后续进入的天然气进行预冷;同时预先将第一气体缓冲罐的高压天然气通入水合物储罐,将水合物储罐内压力调至7MPa。
5.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:所述步骤b中通入的冷却水与步骤c通入的天然气之间的摩尔比为6:1~53:1。
6.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:所述步骤a~c中,水合物浆液生成釜中的压力控制在8MPa,温度控制在4℃;水合物浆液生成釜中内置的上下两块环形永磁铁,与水合物浆液生成釜自带的磁场共同作用在混合液中产生混合、乳化、扩散效果而缩短水合物的诱导时间;在反应进行时,水合物浆液生成釜中预置的冷却盘管内通入冷却水,移除水合物生成时放出的热量。
7.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:步骤d中,自力式压力调节阀开启压力为4MPa;若水合物储罐内压力过高时,打开单向阀泄压,将一部分天然气通入第二气体缓冲罐中暂存。
8.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:步骤e中,水合物储罐上的微波输入口使用不吸收微波的陶瓷作为密封口;水合物储罐中水合物颗粒的储存压力控制在7MPa,最高储存温度控制在10℃以下。
9.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:所述步骤b和e中,当下游不需要调峰而水合物储罐内温度受外界影响突然升高时,经过蒸发器降温的冷却水进入液体缓冲罐,同时使得低温冷却水进入水合物储罐下部的伴热管中,带走水合物储罐内多余的热量。
10.如权利要求1所述天然气调峰并净化水质的方法,其特征是:若下游用气不需调节,上游来气通过调压撬和干燥器调压脱水,直接外输入配气管道。
CN201810228343.1A 2018-03-20 2018-03-20 一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法 Active CN108439541B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810228343.1A CN108439541B (zh) 2018-03-20 2018-03-20 一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810228343.1A CN108439541B (zh) 2018-03-20 2018-03-20 一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108439541A true CN108439541A (zh) 2018-08-24
CN108439541B CN108439541B (zh) 2020-10-09

Family

ID=63195886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810228343.1A Active CN108439541B (zh) 2018-03-20 2018-03-20 一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108439541B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110345384A (zh) * 2019-08-20 2019-10-18 西南石油大学 一种页岩气水合物浆液快速转运卸载装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755200A (en) * 1987-02-27 1988-07-05 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas drier precooling in mixed refrigerant natural gas liquefaction processes
CN1467268A (zh) * 2003-04-22 2004-01-14 西南石油学院 一种连续制备固体天然气的方法
CN1537667A (zh) * 2003-04-14 2004-10-20 石油大学(北京) 利用水合物法分离低沸点气体混合物方法及其系统
CN101551060A (zh) * 2009-04-30 2009-10-07 华南理工大学 天然气管网压力能制冷与水合物的集成利用方法及装置
CN104611080A (zh) * 2014-12-19 2015-05-13 西南石油大学 一种天然气水合物浆液集成利用装置及方法
CN105257985A (zh) * 2015-09-23 2016-01-20 辽宁石油化工大学 一种管道输送天然气水合物的方法和装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755200A (en) * 1987-02-27 1988-07-05 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas drier precooling in mixed refrigerant natural gas liquefaction processes
CN1537667A (zh) * 2003-04-14 2004-10-20 石油大学(北京) 利用水合物法分离低沸点气体混合物方法及其系统
CN1467268A (zh) * 2003-04-22 2004-01-14 西南石油学院 一种连续制备固体天然气的方法
CN101551060A (zh) * 2009-04-30 2009-10-07 华南理工大学 天然气管网压力能制冷与水合物的集成利用方法及装置
CN104611080A (zh) * 2014-12-19 2015-05-13 西南石油大学 一种天然气水合物浆液集成利用装置及方法
CN105257985A (zh) * 2015-09-23 2016-01-20 辽宁石油化工大学 一种管道输送天然气水合物的方法和装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110345384A (zh) * 2019-08-20 2019-10-18 西南石油大学 一种页岩气水合物浆液快速转运卸载装置及方法
CN110345384B (zh) * 2019-08-20 2024-03-26 西南石油大学 一种页岩气水合物浆液快速转运卸载装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108439541B (zh) 2020-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103571557B (zh) 一种制造天然气水合物的方法
CN204301358U (zh) 相变蓄冷式lng冷能利用装置
CN105865149B (zh) 一种利用液化天然气冷能生产液态空气的方法
CN102408910B (zh) 复合冷剂制冷二次脱烃轻烃回收方法及装置
CN108661732A (zh) 一种燃气-超临界二氧化碳联合动力的液化天然气生产系统
CN204285888U (zh) 一种lng卫星站冷能利用装置
CN101008545A (zh) 一种用于天然气液化的新型ⅱ阶混合制冷工艺
CN204704606U (zh) 一种基于液氮冷量调节的液化天然气储罐
CN104154416A (zh) 一种具有常压塔的利用液化天然气冷能的蓄冰方法及装置
CN109059419A (zh) 氢气液化预冷工艺
CN104033727A (zh) 一种lng接收站回收冷量用于处理bog的工艺及装置
CN104807287A (zh) 一种小型天然气液化制冷系统及方法
CN109579432A (zh) 利用低温液化储能的天然气和电力互联调峰系统
CN108439541A (zh) 一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法
CN106839486A (zh) Lng冷能制冷循环系统
CN201555392U (zh) 一种复叠式制冷系统
CN107560321A (zh) Bog回收与氮气液化系统及工艺方法
CN104251600A (zh) 液氮洗涤装置
CN110017628A (zh) 一种基于氩循环的lng冷能利用系统及方法
CN203349591U (zh) 一种利用lng卫星站冷能制冰的装置
CN208398489U (zh) 液氮预冷装置
CN105507969B (zh) 一种用于lng液化工厂的能量回收利用系统及使用方法
CN206291622U (zh) 利用液氮洗制取合成氨原料气和lng的系统
CN110185506A (zh) 一种天然气调压站压力能综合利用系统
CN207379164U (zh) Bog回收与氮气液化系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant