[發(fā)明專利]吸附天然氣儲存設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380022174.1
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN104350323A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設計）人: Y·王;杰馬爾·埃爾詹;穆罕默德·加利卜·阿勒-哈希姆;安瓦爾·H·阿爾克哈瓦賈;拉什德·M·奧斯曼
• 申請（專利權）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: F17C11/00
• 分類號: F17C11/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業(yè)平;高釗

發(fā)明背景

技術領域

本發(fā)明的領域涉及天然氣的儲存。更具體而言，該領域涉及用于在不同的需求期間儲存和釋放天然氣的系統和方法。

背景技術

天然氣是全世界的輕便和優(yōu)選的燃料選擇。天然氣比其他傳統燃料(包括石油和煤)燃燒更完全；因此，天然氣的燃燒對環(huán)境的危害相對較小。天然氣和類似的產物(包括LNG、丙烷和其它壓縮氣體燃料)在發(fā)動機和渦輪機燃燒系統中更高效。

用燃氣渦輪機發(fā)電是眾所周知的且相對便宜。熱的、壓縮的廢氣的再循環(huán)可以帶來超過90％的熱轉化效率。渦輪機聯產設備不僅產生對提高采油率和其它化學工藝有用的電和二氧化碳，還產生熱水和蒸汽。商業(yè)用戶和個人消費者都能使用這些產品。

由于天然氣作為燃料的廣泛可用性，用燃氣渦輪機發(fā)電的技術越來越多。天然氣資源的位置并不僅限于幾個地理區(qū)域。壓裂深層頁巖儲藏在歐洲、日本和美國的進展顯示天然氣正在并且將持續(xù)作為工業(yè)化社會未來幾年的主要燃料。電的聯產是為用戶市場提供烴類燃料的最大利益的最佳途徑。

當為非商業(yè)用戶提供電力或天然氣時，天然氣輸送網絡出現明顯的問題：日常需求。人類不同于制造工廠或設施，往往不是全天穩(wěn)定的能量用戶。人們在白天和進入夜間的早期消耗較大量的電力而在夜間和進入上午的早期消耗較少的電力。較高的消耗比率形成“需求高峰期”而較低的消耗比率產生“非需求高峰期”。該日常情形往往在全年都發(fā)生。然而，在不同的季節(jié)，各周期的長度(分別是自然光較長的周期需要較少的人造光，而自然光較短的周期需要較多的人造光)和該周期的幅度(例如，相對于更溫和的溫度，較高或較低溫度下的需求量更大)能夠改變在該日常周期中的需求的波動幅度。需求的位置也對日常需求的情況有影響。在較冷的環(huán)境中，由于用戶使用加熱設備，日常用電和天然氣的整體需求在夏季月份中較低且在冬季月份中較高。在較溫暖的環(huán)境中，由于用戶使用空調裝置來保持涼爽，日常需求有相反的趨勢。

電力和天然氣消耗的波動——不僅在日常使用中而且也在季節(jié)差異上——導致天然氣輸送和生產系統的整體變動。天然氣生產幾乎是恒定的。天然氣生產和總消費之間的供需缺口導致了“氣體需求滯后”。在未干涉的情況下，該滯后本身表現為天然氣輸送系統整體的系統壓力升高和降低(“波動”)。

發(fā)電設備優(yōu)選使用恒定、高壓的天然氣作為原料。由于突然的不適當進料-燃料比會導致設備在負荷未滿時減速，天然氣進料的壓力波動會破壞發(fā)電設備，尤其是旋轉的設備(包括燃氣渦輪機)。

過去減輕壓力波動的方案包括在輸送系統中的在線壓縮機。試圖在需求高峰期運行CNG(壓縮天然氣)增壓壓縮機以維持輸送系統壓力。天然氣進料壓力的損失會導致發(fā)電機的停機和公共客戶的不滿。

由于壓縮設備在CNG輸送系統壓力下運行，使用壓縮設備增加了輸送系統的運行費用。壓縮設備的運行還必須能夠承受日常運行溫度的變化。在線壓縮機的維護是昂貴的，因為它們無法穩(wěn)定地運行：它們在系統壓力為低閾值時開始運行并在系統壓力為高閾值時停止運行。

即使是實行最好的保養(yǎng)操作，壓縮機也無法避免出現故障。旋轉設備的故障有時是災難性的，運送和調試新的裝置需要數周的停機。由于故障導致天然氣進料壓力的突然損失(sudden?loss)會導致下游發(fā)電機的立即停機以及公眾消費者的長期不滿。

發(fā)明內容

用于減少日常需求對天然氣源的影響的天然氣儲存設備包括防護床系統(guard?bed?system)和吸附床系統。所述防護床系統具有重天然氣組分儲存容量并且能夠有效地從引入的天然氣中除去雜質，選擇性地將引入的天然氣分離為重天然氣組分和輕天然氣組分，保留所述重天然氣組分和釋放所述重天然氣組分。所述吸附床系統流體連接到所述防護床系統。所述吸附床系統具有輕天然氣組分儲存容量，含有微孔材料形式的輕天然氣吸附劑，并且能夠有效地使用所述輕天然氣吸附劑來保留所述輕天然氣組分和從所述輕天然氣吸附劑釋放所述輕天然氣組分。所述天然氣儲存設備連接到天然氣儲存設備使得引入的天然氣進入所述防護床系統。所述天然氣儲存設備任選地包括溫度控制系統和壓縮機系統。

使用天然氣儲存設備來減少日常需求對天然氣源的影響的方法包括在非需求高峰期將天然氣引入所述天然氣儲存設備的步驟。所述引入的天然氣具有一定的天然氣熱值。