一种组合式天然气回收系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天然气回收技术领域，尤其包含一种组合式天然气回收系统，还涉及吸附法天然气回收方法。
【背景技术】
[0002]油田在采油过程产生的天然气伴生气或天然气管道余气以及其他天然气漏气或排放过程产生的天然气，有时会直接排放至大气中，这些天然气的排放，不仅恶化了环境，对人体健康造成危害，而且还会引起资源浪费和经济损失。近年来，随着国内外对环境问题的重视，对有机气体的排放有着严格的标准，有机气体的回收利用越来越显得重要，对它们的污染控制一直是环保工作者研究的重点课题。
[0003]天然气的储存主要有液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)、吸附天然气(ANG)和天然气水合物(NGH)等方式。由于LNG储存对储罐要求较高、CNG储存压力较大、NGH形成速度非常缓慢，而ANG通常只需要维持在常温、中低压条件下，以CNG1/6的压力(只需单级压缩)就有望实现相当于CNG的天然气储存量，因此ANG储存较为安全节能。影响天然气吸附效果的因素主要包括:(1)吸附剂性能。一般要求吸附剂具有较大的比表面积和平衡吸附量；具有良好的吸附选择性；具有一定的机械强度和耐磨性；性能稳定，较低的床层压降，比热大，传热系数大，电导率高；使用寿命长等。(2)吸附装置的结构。(3)解吸再生工
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[0004]根据本发明的技术特点检索了国内外数据库，中国专利CN102826033A提出一种移动式天然气回收车(包括机动车和储罐)和移动式天然气回收装置及其使用方法。中国专利CN104357118A涉及一种利用变压吸附的方法从液化天然气提纯塔不凝气体中回收甲烷提高液化天然气中甲烷回收效率的方法。中国专利CN103822091A提出了一种压缩天然气加气站天然气回收利用方法，可用于压缩天然气加气站，该几种方法普遍存在压力过高或对设备条件要求过高等不足。本发明提出一种组合式天然气回收系统及方法，将天然气充入缓冲罐内，再将缓冲罐内天然气以中压(不高于4MPa)压缩至吸附式气瓶内储存，当外界压力低于气瓶压力时，气体脱附供应外界。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种组合式天然气回收系统及方法，针对压缩、液化天然气的安全性和经济性的劣势，本发明提出一种安全、高效、经济的组合式天然气回收系统及方法，该系统可以做成车载式，移动、操作方便，本发明将天然气充入缓冲罐内，再将缓冲罐内天然气以中压压缩至吸附式气瓶内储存，当外界压力低于气瓶压力时，气体脱附供应外界可作为能源使用。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007](1) 一种组合式天然气回收系统包括:控制阀、压力传感器、温度计、流量计、换热器A、换热器B、氧气检测探头、温度传感器、缓冲罐、真空栗、真空呼吸阀、天然气压缩机、过滤器、球阀、单向阀、安全阀、压力表、ANG气瓶以及管道等配件。
[0008]①所述的一种组合式天然气回收系统的流量计用来记录天然气的体积流量和累积体积流量。
[0009]②所述的一种组合式天然气回收系统的换热器分换热器A和换热器B。
[0010]进一步，所述的换热器A在系统用于天然气来气温度低于环境温度时配置，其他使用情况下可不配置。换热器A为高效换热器且在温差变化大时热应变小，能够承受^ 5MPa?6MPa压力。换热器A外包裹蓄热材料，主要储存天然气来气的冷量，使来气与换热器B出气换热。
[0011]进一步，所述的换热器B为风冷换热，其主要使天然气压缩机出口天然气温度降低。
[0012]③所述的一种组合式天然气回收系统的缓冲罐顶部设有进气口、出气口、压力传感器、温度传感器、氧气检测探头等。
[0013]进一步，所述的缓冲罐承压彡5MPa?6MPa。
[0014]进一步，所述的氧气检测探头在缓冲罐内氧气浓度过高时，自动切换各种控制阀门、开启真空栗，将缓冲罐中气体外排，提高系统安全性。
[0015]④所述的一种组合式天然气回收系统的真空栗为防爆式真空栗，主要用于对系统缓冲罐、管道的抽真空及应急降低系统氧气浓度。
[0016]⑤所述的一种组合式天然气回收系统的天然气压缩机为变频式天然气压缩机，由缓冲罐内压力大小变频控制天然气压缩机。
[0017]进一步，所述的天然气压缩机出口压力不高于5MPa?6MPa。
[0018]⑥所述的一种组合式天然气回收系统的球阀和安全阀，主要用于泄压，防止系统内部压力过大，引发危险。
[0019]⑦所述的一种组合式天然气回收系统的ANG气瓶内装有天然气专用吸附剂AdsFOV-1V，其比表面积为1500m2/g?2800m2/g，气瓶承压彡5MPa?6MPa。
[0020]进一步，所述天然气专用吸附剂AdsFOV-1V具有大比表面积、丰富的微孔结构，导热性能好，散热性能好，吸附和脱附过程降温迅速等特点，可以吸附解吸重复2000次以上。
[0021]进一步，所述的ANG气瓶充满后可更换ANG气瓶，充满后的ANG气瓶可以作为能源正常使用。
[0022](2) 一种组合式天然气回收系统中各设备连接方式如下:
[0023]①天然气来气管线与流量计入口连接。
[0024]②流量计出口与换热器A换热管道入口连接，换热器A换热管道出口与缓冲罐进气口连接。
[0025]③缓冲罐出气口与天然气压缩机进气口、真空栗进气口连接。
[0026]④天然气压缩机出气口与换热器B入口连接，换热器B出口与换热器A进气口连接。
[0027]⑤换热器A出气口与过滤器入口连接，过滤器出口与ANG气瓶连接。
[0028](3) —种组合式天然气回收系统的回收方法
[0029]①系统初次使用前，控制阀门、开启真空栗，利用真空栗对缓冲罐和管道进行抽真空，抽完真空后，控制阀门。
[0030]②现场来气(天然气或液化天然气，气体温度不高于环境温度)在系统真空度作用下，经过控制阀、压力传感器、流量计等进入换热器A换热管道，在换热器A内天然气来气的冷量被蓄热材料储存。
[0031]③从换热器A换热管道出来的天然气经过控制阀进入缓冲罐。
[0032]④当缓冲罐内气体压力高于设定值(-0.0lMPa?_0.02MPa，具体压力设定值根据实际需求调试时再调整、确定)时，天然气压缩机启动，控制阀开启，天然气从缓冲罐出气口经过控制阀、流量计后被天然气压缩机压缩后于换热器B内降温，再通过换热器A，吸收换热器A内的冷量。
[0033]⑤从换热器A出气口出来的天然气经过过滤器、控制阀、单向阀，压缩至ANG气瓶内。
[0034]⑥当缓冲罐内气体压力低于设定值(-0.0lMPa?_0.02MPa，具体压力设定值根据实际需求调试时再调整、确定)时，关闭天然气压缩机，控制阀门，利用缓冲罐储存来气。
[0035]⑦当一 ANG气瓶充满后，关闭天然气压缩机，控制阀门，更换ANG气瓶后继续运行系统。
[0036]⑧当缓冲罐内氧气浓度过高时，自动切换各种控制阀门、开启真空栗，将缓冲罐中气体外排，提高系统安全性。
[0037](4)本发明的有益效果
[0038]①本发明利用ANG储存技术，相对于LNG储存、CNG储存、NGH储存而言ANG储存通常只需要维持在常温、中低压条件下，以CNG1/6的压力(只需单级压缩)就有望实现相当于CNG的天然气储存量，ANG储存较为安全节能，，特别是采用高性能吸附剂，大大提高ANG
气瓶的储气量。
[0039]②本发明回收天然气，并且回收后的天然气能作为能源继续使用，起到保护环境和减少资源浪费和经济损失的作用。
[0040]③本发明设置高效换热器，充分考虑余冷回收，进一步提高ANG气瓶的储气量。
[0041]④本发明设置换热器、缓冲罐、变频式天然气压缩机，使系统能耗大大降低，而且使系统操作更加平稳。
[0042]⑤本发明自动化程度高，可以实现无人值守操作，降低操作人员劳动强度，并提高系统运行安全性。
[0043]⑥本发明可以做成车载式，具有便携、移动、可拆、监控、触屏控制等优点。
【附图说明】
[0044]附图1为一种组合式天然气回收系统流程图。
[0045]附图标记列示如下:
[0046]1、10、14、16、17、19、27_ 控制阀;2、11、24_ 压力传感器;3、5、7、9、25_ 温度计；4、
20-流量计；6_换热器A ;8_换热器B ;12_氧气检测探头；13_温度传感器；15_缓冲罐；18-真空栗；21_真空呼吸阀；22_天然气压缩机；23_过滤器；26_球阀；28_单向阀；29_安全阀；30_压力表；31-ANG气瓶。
【具体实施方式】
[0047]以下结合附图1对本发明的实施例做进一步说明，但本发明不受实施例的限制:
[0048]对液化天然气余气回收再利用，气体流量为200m3/h，气体温度低于环境温度，通过本发明技术方案并结合附图1进行详细说明。
[0049](1) 一种组合式天然气回收系统包括:控制阀(1、10、14、16、17、19、27)，压力传感器(2、11、24)，温度计(3、5、7、9、25)，流量计(4、20)，换热器A (6)，换热器B (8)，氧气检测探头(12)，温度传感器(13)，缓冲罐(15)，真空栗(18)，真空呼吸阀(21)，天然气压缩机
(22)，过滤器(23)，球阀(26)，单向阀(28)，安全阀(29)，压力表(30)，ANG气瓶(31)以及管道等配件。
[0050]①所述的一种组合式天然气回收系统的流量计(4、20)用来记录天然气的体积流量和累积体积流量。
[0051]②所述的一种组合式天然气回收系统的换热器分换热器A(6)和换热器B(8)。
[0052]进一步，所述的换热器A(6)在系统用于天然气来气温度低于环境温度时配置，其他使用情况下可不配置。换热器A(6)为高效换热器且在温差变化大时热应变小，能够承受彡5MPa压力。换热器A(6)外包裹蓄热材料，主要储存天然气来气的冷量，使来气与换热器B(8)出气换热。
[0053]进一步，所述的换热器B (8)为风冷换热，其主要使天然气