[發明專利]一種利用液化天然氣冷能輔助水合物法碳捕集的方法

在審

• 申請號: 201710151503.2
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106948888A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 張麗;潘振;商麗艷;劉寶玉;佟偉偉
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K27/00;F01K25/08;F01K23/18;C01B32/50
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技術領域

本發明涉及油氣儲存與運輸工程技術領域，具體涉及一種利用液化天然氣冷能輔助水合物法碳捕集的方法。

背景技術

根據國家發展改革委員會公布的能源發展“十三五”規劃，我國對減少煤炭污染和推進“煤改氣”的要求日益提高，能源消費結構將更加倚重天然氣和可再生能源的利用。大量的冷能產生于LNG氣化過程中，不僅造成能源的浪費，還將會造成冷污染，與此同時LNG所攜帶的冷能具有重大的經濟價值。近年來，CO₂等溫室氣體引發的全球變暖等問題越來越嚴重，大氣中的污染物主要來自于工業排放，如燃煤鍋爐、采暖鍋爐、石油化工廠、鋼鐵廠等。因此，利用清潔能源對工業煙氣中的CO₂進行捕集封存成為了節能減排的重點所在。

水合物法碳捕集方法作為一種新興技術，有著對設備無腐蝕，對環境無污染，又能實現捕集與封存為一體的優點。在保證反應低溫高壓的條件下，根據氣體形成水合物的壓力不同，可以在水合物生成反應釜中對混合氣體進行分類捕集。

發明內容

本發明是一種利用液化天然氣冷能輔助水合物法碳捕集的方法。利用LNG冷能對電廠燃煤發電和燒氣供暖鍋爐所產生的煙氣進行捕集與封存，實現了LNG冷能的回收利用和CO₂的零排放，同時為水合物的生成提供了一種節能新方法。

本發明技術方案如下：從LNG衛星站輸送的LNG由LNG泵依次經過第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器，升溫后的天然氣再注入到第二透平膨脹機驅動第三發電機發電，經膨脹做功降溫后，一部分天然氣進入管網或用戶；另一部分天然氣進入燃氣輪發電機，排出的高溫煙氣通入余熱鍋爐進行補燃，放出的煙氣進入第三換熱器與水換熱，得到的熱水用于衛星站內部供暖系統；冷媒工質在第一冷凝器中冷凝為低壓液態，然后經工質泵加壓為高壓液態后進入第一換熱器，在第一換熱器中吸收鍋爐水蒸氣的熱量蒸發為高壓氣態，該高壓氣態冷媒工質進入第一透平膨脹機，膨脹做功降壓為低壓氣態，該低壓氣態冷媒工質進入第一冷凝器再次冷凝為低壓液態繼續下一次循環；由鍋爐產生的水蒸氣經過過熱器進入汽輪機驅動第二發電機發電，從汽輪機出來的水蒸氣經過第一換熱器由水泵注入鍋爐中；乙二醇溶液由乙二醇泵注入第三冷凝器和節流閥后進入第二換熱器，換熱后的水為水合物生成提供低溫水浴；由鍋爐和第三換熱器產生的廢氣，經過干燥器，CO₂壓縮機和第二冷凝器升壓降溫后，通入真空的水合物生成反應釜，最后由壓力和溫度傳感器進行數據采集。

所述的一種利用液化天然氣冷能輔助水合物法碳捕集的方法，方法中涉及的裝置包括：LNG衛星站(1)，LNG泵(2)，第一冷凝器(3)，工質泵(4)，第一換熱器(5)，第一透平膨脹機(6)，第一發電機(7)，水泵(8)，鍋爐(9)，過熱器(10)，汽輪機(11)，第二發電機(12)，干燥器(13)，第二冷凝器(14)，CO₂壓縮機(15)，閥門(16)，真空泵(17)，反應釜(18)，水浴(19)，磁力攪拌器(20)，壓力傳感器(21)，溫度傳感器(22)，數據采集器(23)，第三冷凝器(24)，節流閥(25)，第二換熱器(26)，乙二醇泵(27)，第二透平膨脹機(28)，第三發電機(29)，燃氣輪發電機(30)，余熱鍋爐(31)，第三換熱器(32)；

所述的一種利用液化天然氣冷能輔助水合物法碳捕集的方法，方法中將LNG冷能用于多種回收途徑，包括LNG冷能用于汽化升溫膨脹流程、用于有機朗肯循環系統、用于冷卻蒸汽動力循環流程和低溫制冷供暖系統，實現了LNG冷能的回收利用。

所述的一種利用液化天然氣冷能輔助水合物法碳捕集的方法，方法中所用到的冷媒工質分別為水和乙二醇，保證了冷卻溫度在0℃以上防止水蒸氣凝結。

所述的一種利用液化天然氣冷能輔助水合物法碳捕集的方法，方法中由第二換熱器(26)出來的水溫保持在2℃(±0.1℃)。

所述的一種利用液化天然氣冷能輔助水合物法碳捕集的方法，方法中由LNG冷能為水浴(19)制冷，由有機朗肯循環發電和LNG膨脹做功發電為CO₂壓縮機(15)供能，由鍋爐(9)和第三換熱器(32)產生的廢氣經過干燥器(13)后進入CO₂壓縮機(15)和第二冷凝器(14)，進入水合物生成實驗裝置中，最終以CO₂水合物的形式封存在反應釜(18)中，實現了CO₂的零排放，減少了發電和供暖過程中產生的廢氣對環境的污染。