[發明專利]天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系統

在審

• 申請號: 201610059263.9
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105674057A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 侯奕
• 申請（專利權）人: 侯奕
• 主分類號: F17D1/075
• 分類號: F17D1/075;F01D15/10;C25B1/04;F25J1/00
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 郭亞芳

1.一種天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系統，設置在高壓天然氣 干線(1)和低壓天然氣支線(2)之間，其特征在于，所述天然氣壓力差能量 回收-液氧制備一體化系統包括天然氣壓力差能量回收裝置、發電裝置(5)和 電解水制氧裝置(6)；

所述天然氣壓力差能量回收裝置包括膨脹機單元(3)和換熱裝置(4)；所 述膨脹機單元(3)的進氣端與所述高壓天然氣干線(1)的出氣端連通設置， 以對所述高壓天然氣干線(1)輸出的常溫高壓天然氣進行膨脹降壓形成低溫低 壓天然氣；所述換熱裝置(4)與所述膨脹機單元(3)的出氣端連通設置，以 將所述低溫低壓天然氣進行預熱后形成常溫低壓天然氣，所述常溫低壓天然氣 輸入所述低壓天然氣支線(2)；

所述發電裝置(5)與所述膨脹機單元(3)的動力輸出端連接設置，以將 所述膨脹機單元(3)輸出的機械功轉化為電能；

所述電解水制氧裝置(6)與所述發電裝置(5)連接設置，以利用所述發 電裝置(5)輸出的電能電解水制得高純氧氣。

2.根據權利要求1所述的天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系統， 其特征在于，與所述電解水制氧裝置(6)還依次連接設置用以對制得氧氣進行 第一次預冷的預冷器(7)和用以對第一次預冷后氧氣進行壓縮增壓制得常溫高 壓氧氣的壓縮機(8)，所述高壓氧氣輸入所述換熱裝置(4)，以利用所述低溫 低壓天然氣對所述常溫高壓氧氣進行第二次預冷得到低溫高壓氧氣，所述低溫 高壓氧氣經節流閥(9)節流膨脹后得到液氧。

3.根據權利要求1所述的天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系統， 其特征在于，所述膨脹機單元(3)為單級膨脹機。

4.根據權利要求1所述的天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系統， 其特征在于，所述膨脹機單元(3)包括串聯設置的一級膨脹機(31)和二級膨 脹機(32)。

5.根據權利要求4所述的天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系統， 其特征在于，所述一級膨脹機(31)和所述二級膨脹機(32)之間設置過濾裝 置(33)，所述過濾裝置(33)包括脫水單元和脫二氧化碳單元，先利用所述一 級膨脹機(31)對所述常溫高壓天然氣進行一次膨脹降壓形成降溫降壓天然氣； 再利用所述過濾裝置(33)對所述降溫降壓天然氣進行脫水和脫二氧化碳后形 成干澡凈化的降溫降壓天然氣，之后再將干燥凈化的降溫降壓天然氣輸入所述 二級膨脹機(32)進行二次膨脹降壓形成干燥凈化的低溫低壓天然氣。

6.根據權利要求4或5所述的天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系 統，其特征在于，所述一級膨脹機(31)和二級膨脹機(32)均為向心渦輪膨 脹機。

7.根據權利要求1所述的天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系統， 其特征在于，所述發電裝置(5)為一個發電機或多個串聯設置的發電機組。

8.一種基于權利要求1所述系統的天然氣壓力差能量回收-電解制氧一體 化工藝，其特征在于，包括如下步驟：

S1：先利用所述膨脹機單元(3)對所述高壓天然氣干線(1)輸出的常溫 高壓天然氣進行膨脹降壓，形成低溫低壓天然氣；再利用所述換熱裝置(4)對 所述低溫低壓天然氣進行預熱后形成常溫低壓天然氣，將所述常溫低壓天然氣 輸入所述低壓天然氣支線(2)；

S2：之后利用所述發電裝置(5)將所述膨脹機單元(3)輸出的機械功轉 化為電能；

S3：最后利用所述電解水制氧裝置(6)將所述發電裝置(5)輸出的電能 電解水制得高純氧氣。

9.根據權利要求8所述的天然氣壓力差能量回收-電解制氧一體化工藝， 其特征在于，所述高純氧氣依次進行第一次預冷、壓縮增壓、第二次預冷、節 流膨脹后制得液氧。