[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

技術領域

本發明屬于能量轉換與回收技術領域，具體涉及一種天然氣壓力差能量回 收-液氧制備一體化系統。

背景技術

天然氣由地下開采出以后具有較高壓力，通常在數MPa到數十MPa之間。 天然氣管道是目前天然氣應用過程中輸送天然氣的最主要手段。天然氣管道包 括高壓天然氣干線和低壓天然氣支線，傳統高壓天然氣干線、低壓天然氣支線 間的輸送供氣過程具體如下：高壓天然氣經過高壓天然氣干線進入調壓裝置進 行節流壓力調節，將高壓天然氣降壓變成低壓天然氣，當壓力符合低壓天然氣 支線的天然氣壓力輸送工藝要求時，該天然氣進入低壓天然氣支線，從而完成 天然氣管網間的輸送供氣。

然而，在上述過程中高壓天然氣與低壓天然氣間的壓力差能量被白白損失， 而沒有得到回收利用，從而造成巨大的能量浪費。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種能有效回收高壓天 然氣與低壓天然氣間的壓力差能量并利用該壓力差能量電解水制備高純氧氣的 天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化系統。

本發明所采用的技術方案為：

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 和低壓天然氣支線之間，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、發電裝置和電解水制氧裝置；

所述天然氣壓力差能量回收裝置包括膨脹機單元和換熱裝置；所述膨脹機 單元的進氣端與所述高壓天然氣干線的出氣端連通設置，以對所述高壓天然氣 干線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 與所述膨脹機單元的出氣端連通設置，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；

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

所述電解水制氧裝置與所述發電裝置連接設置，以利用所述發電裝置輸出 的電能電解水制得高純氧氣。

與所述電解水制氧裝置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， 所述高壓氧氣輸入所述換熱裝置，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節流膨脹 后得到液氧。

所述膨脹機單元為單級膨脹機。

所述膨脹機單元包括串聯設置的一級膨脹機和二級膨脹機。

所述一級膨脹機和所述二級膨脹機之間設置過濾裝置，所述過濾裝置包括 脫水單元和脫二氧化碳單元，先利用所述一級膨脹機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進行二次膨脹降壓形成低溫低壓天 然氣。

所述一級膨脹機和二級膨脹機均為向心渦輪膨脹機。

所述發電裝置為一個發電機或多個串聯設置的發電機組。

一種基于所述系統的天然氣壓力差能量回收-液氧制備一體化工藝，包括如 下步驟：

S1：先利用所述膨脹機單元對所述高壓天然氣干線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；

S2：之后利用所述發電裝置將所述膨脹機單元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將所述發電裝置輸出的電能電解水制得 高純氧氣。

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。

本發明的有益效果為：