[發明專利]一種LNG輕烴分離耦合超臨界CO2再壓縮布雷頓有機朗肯聯合循環發電系統

有效

• 申請號: 202010427713.1
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111577415B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 潘杰;李默翻;唐凌虹;白俊華;李冉;劉佳倫;翁羽
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: F01K23/02
• 分類號: F01K23/02;F01K7/32;F01K13/00;F01K25/10;F03G6/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

一種LNG輕烴分離耦合超臨界CO2再壓縮布雷頓有機朗肯聯合循環發電系統，包括LNG輕烴分離系統、聚光型太陽能集熱循環系統、超臨界CO₂再壓縮布雷頓循環系統、有機朗肯循環系統和天然氣直接膨脹系統；LNG輕烴分離系統用于C2+輕烴資源的回收；聚光型太陽能集熱循環系統用于光熱轉換；超臨界CO₂再壓縮布雷頓循環系統、有機朗肯循環系統和天然氣直接膨脹系統用于LNG冷能和高溫太陽能耦合發電；本發明白天利用太陽能進行超臨界CO₂再壓縮布雷頓循環發電，并儲存其排出的廢熱，夜晚繼續為有機朗肯循環提供熱量，使系統達到持續發電的狀態，實現了C2+輕烴資源的有效回收以及LNG冷能和太陽能的高效互補利用，具有結構合理緊湊、控制安全靈活、高效節能、實用性強及成本低廉的優點。

技術領域

本發明涉及一種LNG冷能和太陽能互補利用系統，具體涉及一種LNG輕烴分離耦合超臨界CO2再壓縮布雷頓有機朗肯聯合循環發電系統。

背景技術

LNG(liquefied natural gas，液化天然氣)需要氣化至常溫后供給用戶使用。LNG在氣化過程中會釋放大約830～860kWh/kg的冷能，如果能夠對這部分冷能加以利用，會產生巨大的經濟效益。LNG中富含的C2+輕烴組分是非常優質的化工原料，可以用來生產許多具有高附加值的石化產品。將LNG冷能用于分離自身輕烴組分，能夠實現對LNG的高效利用，但對LNG冷能的利用率不高。

超臨界CO₂再壓縮布雷頓循環具有結構緊湊、熱效率高、安全環保等優點，在太陽能熱發電領域具有良好的應用前景，但該技術受到太陽能隨時間分布的不均勻性制約。以低沸點烴類及其混合物為工質的有機朗肯循環在利用低品位熱能方面具有眾多優勢，將LNG作為有機朗肯循環的冷源能夠進一步提高其發電效率，但該技術對LNG冷能的利用率不高。天然氣直接膨脹發電技術具有工藝簡單、成本低廉等優點，但僅能利用LNG的壓力能，同樣存在冷能利用率低的缺點。

綜上所述，LNG輕烴分離、超臨界CO₂再壓縮布雷頓循環發電和有機朗肯循環發電都只是對LNG冷能的單一利用，因此存在LNG冷能利用不充分、用冷溫位與LNG溫度不匹配等問題。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種LNG輕烴分離耦合超臨界CO2再壓縮布雷頓有機朗肯聯合循環發電系統，該系統將LNG輕烴分離工藝、超臨界CO₂再壓縮布雷頓循環、有機朗肯循環、太陽能光熱發電技術和天然氣直接膨脹發電技術相結合，不僅能夠有效回收具有高附加值的C2+輕烴資源，同時實現了LNG冷能和太陽能的高效互補利用；在解決太陽能隨時間分布不均問題的同時，大幅度降低了光熱發電成本；同時對LNG冷能進行了梯級利用，有效提高了發電系統的熱效率和發電效率；具有結構合理緊湊、控制安全靈活、高效節能、實用性強以及成本低廉的優點。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種LNG輕烴分離耦合超臨界CO2再壓縮布雷頓有機朗肯聯合循環發電系統，包括LNG輕烴分離系統、聚光型太陽能集熱循環系統、超臨界CO₂再壓縮布雷頓循環系統、有機朗肯循環系統和天然氣直接膨脹系統；

所述的LNG輕烴分離系統包括LNG泵1，LNG泵1的工質出口側接入第一三通器2的進口側，第一三通器2的出口側分為兩支，其中，一支出口側連入脫甲烷塔6的入料口I，另一支出口側連入第一換熱器3的冷流進口側，第一換熱器3的冷流出口側連入第二換熱器4的冷流進口側，第二換熱器4的冷流出口側連入閃蒸塔5的入料口，閃蒸塔5的釜液口與脫甲烷塔6的入料口II連通，脫甲烷塔6的底部出料口與節流閥7的進口側連通，節流閥7的出口側連入脫乙烷塔8的入料口，脫乙烷塔8的頂部出料口連入第二換熱器4的熱流進口側，閃蒸塔5的頂部出料口與脫甲烷塔6的頂部出料口分別與第一混合器9的兩個進口側連通；