门站管网天然气处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种门站管网天然气处理系统，包括：主换热器、高温膨胀机、低温膨胀机、脱碳装置和气液分离装置；其中，主换热器包括第一换热通道、第二换热通道、第三换热通道、第四换热通道和第五换热通道，高温膨胀机包括高温膨胀端和高温增压端，低温膨胀机包括低温膨胀端和低温增压端；高温增压端与低温增压端串联后通过第四换热通道与低温膨胀端的进口连接，低温膨胀端包括用于与支线管网连接的出口，且低温膨胀端的出口通过第五换热通道与支线管网连接。本发明通过使主换热器、高温膨胀机、低温膨胀机、脱碳装置和气液分离装置相应地连接，可以利用天然气调压过程中产生的压力能来液化部分天然气，从而既节约了能源又具有调峰的能力。
【专利说明】门站管网天然气处理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及天然气输送领域，更具体地，涉及一种门站管网天然气处理系统。
【背景技术】
[0002]我国经过多年的天然气管道建设，已把天然气主要产地和主要消费地连接起来，形成了以西气东输管道为主的辐射性管网。天然气作为一种清洁燃料，以其独特的优势，逐步用于城市民用燃气和发电厂，并延伸至汽车、轮船等交通运输领域。
[0003]然而，由于天然气经过长输管道输送至分输站，再由分输站输送给终端用户，期间须经两次调压，在调压时天然气温度急剧降低，于是，天然气在调压过程中不仅会对调压设备造成损坏，还会产生资源的大量浪费。
[0004]目前，天然气在一次能源中的消费比例已上升至4%，这一数字预计2015将达到8%，届时我国天然气的需求量将达到2730亿立方米，预计到2025年，天然气年需求量达到近4000亿立方米。这样，在天然气的调压期间会产生相当多的压力能，这部分压力能若不能及时回收利用，将会造成较大的能量损失。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种门站管网天然气处理系统，以解决现有技术的天然气输送系统在对天然气调压时产生较大的能量损失的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种门站管网天然气处理系统，包括:主换热器、高温膨胀机、低温膨胀机、脱碳装置和气液分离装置；其中，主换热器包括第一换热通道、第二换热通道、第三换热通道、第四换热通道和第五换热通道，高温膨胀机包括高温膨胀端和高温增压端，低温膨胀机包括低温膨胀端和低温增压端；脱碳装置包括用于与干线管网连接的净化进口，且脱碳装置的净化出口通过第二换热通道与气液分离装置连接；第一换热通道包括用于与干线管网连接的进口，第一换热通道的出口与高温膨胀端连接，高温膨胀端的出口通过第三换热通道与高温增压端的进口连接；高温增压端与低温增压端串联后通过第四换热通道与低温膨胀端的进口连接，低温膨胀端包括用于与支线管网连接的出口，且低温膨胀端的出口通过第五换热通道与支线管网连接。
[0007]进一步地，门站管网天然气处理系统还包括过冷器，气液分离装置包括第一闪蒸罐，第一闪蒸罐的进口通过过冷器与第二换热通道的出口连接，第一闪蒸罐的出气口通过过冷器与第三换热通道连接。
[0008]进一步地，主换热器还包括第六换热通道，气液分离装置还包括第二闪蒸罐；第二闪蒸罐的进口与第一闪蒸罐的出液口连接，第二闪蒸罐的出气口依次通过过冷器及第六换热通道与高温增压端的进口连接，第二闪蒸罐包括用于与液化天然气收集装置连接的出液□。
[0009]进一步地，门站管网天然气处理系统还包括:压缩机，压缩机的进口与第六换热通道的出口连接，压缩机的出口与高温增压端的进口连接。[0010]进一步地，压缩机的出口还与脱碳装置的再生气进口连接，脱碳装置还包括用于与支线管网连接的再生气出口。
[0011]进一步地，门站管网天然气处理系统还包括:第一液流节流阀，第一液流节流阀的一端与过冷器连接，第一液流节流阀的另一端与第一闪蒸罐的进口连接；第二液流节流阀，第二液流节流阀的一端与第一闪蒸罐的出液口连接，第二液流节流阀的另一端与第二闪蒸罐的进口连接。
[0012]进一步地,脱碳装置将天然气中的C02脱除至IOOOppm至3100ppm。
[0013]进一步地,第一液流节流阀将天然气减压至16bar至25bar ;第二液流节流阀将天然气减压至4bar至6bar。
[0014]进一步地,压缩机将天然气增压至16bar至25bar。
[0015]进一步地,经过高温膨胀端的天然气被膨胀至16bar至25bar。
[0016]本发明通过使主换热器、高温膨胀机、低温膨胀机、脱碳装置和气液分离装置相应地连接，可以利用天然气调压过程中产生的压力能来液化部分天然气，从而既节约了能源又具有调峰的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1示意性示出了本发明中的门站管网天然气处理系统的结构示意图。
[0019]图中附图标记:10、脱碳装置；20、主换热器；30、高温膨胀机；31、高温膨胀端；32、高温增压端；40、低温膨胀机；41、低温膨胀端；42、低温增压端；51、第一闪蒸罐；52、第二闪蒸罐；61、第一冷却器；62、第二冷却器；63、过冷器；64、第一液流节流阀；65、第二液流节流阀；70、压缩机；80、脱水脱重烃装置；90、脱硫脱汞装置；100、干线管网；200、支线管网；300、液化天然气收集装置。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0021]本发明提供了一种门站管网天然气处理系统，请参考图1，包括:主换热器20、高温膨胀机30、低温膨胀机40、脱碳装置10和气液分离装置；其中，主换热器20包括第一换热通道、第二换热通道、第三换热通道、第四换热通道和第五换热通道，高温膨胀机30包括高温膨胀端31和高温增压端32，低温膨胀机40包括低温膨胀端41和低温增压端42 ;脱碳装置10包括用于与干线管网100连接的净化进口，且脱碳装置10的净化出口通过第二换热通道与气液分离装置连接；第一换热通道包括用于与干线管网100连接的进口，第一换热通道的出口与高温膨胀端31连接，高温膨胀端31的出口通过第三换热通道与高温增压端32的进口连接；高温增压端32与低温增压端42串联后通过第四换热通道与低温膨胀端41的进口连接，低温膨胀端41包括用于与支线管网200连接的出口，且低温膨胀端41的出口通过第五换热通道与支线管网200连接。优选地，本发明应用在干线管网100与支线管网200压力比范围为3?5，且支线管网200的压力在16bar至25bar的环境中时，此时，本门站管网天然气处理系统的液化率为17%至20%。
[0022]本发明通过使主换热器20、高温膨胀机30、低温膨胀机40、脱碳装置10和气液分离装置相应地连接，可以利用天然气调压过程中产生的压力能来液化部分天然气，从而既节约了能源又具有调峰的能力。
[0023]优选地，管网天然气处理系统包括过冷器63，气液分离装置包括第一闪蒸罐51，第一闪蒸罐51的进口通过过冷器63与第二换热通道的出口连接，第一闪蒸罐51的出气口通过过冷器63与第三换热通道连接。优选地，门站管道天然气处理系统还包括第一冷却器61和第二冷却器62，其中，高温增压端32的出口通过第一冷却器61与低温增压端42的进口连接，低温增压端42的出口通过第二冷却器62与第四换热通道连接。
[0024]优选地，主换热器20还包括第六换热通道，气液分离装置还包括第二闪蒸罐52 ；第二闪蒸罐52的进口与第一闪蒸罐51的出液口连接，第二闪蒸罐52的出气口依次通过过冷器63和第六换热通道与高温增压端32的进口连接，第二闪蒸罐52包括用于与液化天然气收集装置300连接的出液口。
[0025]优选地，门站管道天然气处理系统还包括:压缩机70，压缩机70的进口与第六换热通道的出口连接，压缩机70的出口与高温增压端32的进口连接。
[0026]优选地，压缩机70的出口还与脱碳装置10的再生气进口连接，脱碳装置10还包括用于与支线管网200连接的再生气出口。优选地，门站管网天然气处理门站管道天然气处理系统还包括:脱水脱重烃装置80，脱水脱重烃装置80的净化进口与干线管网100连接，脱水脱重烃装置80的净化出口与脱碳装置10的净化进口连接；脱水脱重烃装置80的再生气进口与压缩机70的出口连接，脱水脱重烃装置80还包括用于与支线管网200连接的再生气出口。优选地，脱水脱重烃装置80所用的吸附剂为4A分子筛，使得天然气中的水露点小于_70°C，重烃与芳香烃小于20ppm。优选地，门站管网天然气处理门站管道天然气处理系统还包括:脱硫脱汞装置90，脱硫脱汞装置90的进口与脱水脱重烃装置80的净化出口连接，脱硫脱汞装置90的出口与脱碳装置10的净化进口连接。脱硫脱汞装置所用的吸附剂为浸硫活性炭，使得天然气中的汞含量小于0.01 μ g/m3。从脱硫脱汞装置90流出的原料气分为两股，一股作为膨胀气流，一股作为液化气流，膨胀气流通过主换热器20后进入高温膨胀端31，液化气流进入脱碳装置10以脱除C02。
[0027]优选地，门站管网天然气处理门站管道天然气处理系统还包括:第一液流节流阀64,第一液流节流阀64的一端与过冷器63连接,第一液流节流阀64的另一端与第一闪蒸罐51的进口连接；第二液流节流阀65，第二液流节流阀65的一端与第一闪蒸罐51的出液口连接，第二液流节流阀65的另一端与第二闪蒸罐52的进口连接。
[0028]优选地,脱碳装置10将天然气中的CO2脱除至IOOOppm至3100ppm。优选地,脱碳所用的吸附剂为13X分子筛，其脱出程度与流出第二闪蒸罐52的液化天然气的压力有关。优选地，当流出第二闪蒸罐52的液化天然气的压力为4bar时，脱碳装置10将天然气中的CO2脱除至1500ppm。由于本发明降低了 CO2的脱出程度，于是，本发明在一定程度上降低了脱碳装置10的净化负荷。
[0029]优选地,第一液流节流阀64将天然气减压至16bar至25bar ;第二液流节流阀65将天然气减压至4bar至6bar。
[0030]优选地,压缩机70将天然气增压至16bar至25bar。流出压缩机70的天然气一部分作为再生气进入脱碳装置10和脱水脱重烃装置80中，一部分进入高温膨胀机30的增压端32，为整个系统提供冷量。优选地，经过主换热器20的第一换热通道的天然气被冷却至255K 至 265K。
[0031]优选地，经过高温膨胀端31的天然气被膨胀至16bar至25bar。优选地，经过低温增压端42的天然气被增压至26bar至40bar。优选地，本发明使通过高温膨胀机30和低温膨胀机40后的天然气的压力与中压城市管网保持一致，进而可以减少能量的不可逆损失、增大液化率，还可以提高装置的灵活性。当将本发明应用到中压城市管网时，可以使得液化率达到17?20%。优选地，经过主换热器20的第四换热通道的天然气被冷却至195K至205K。优选地，经过低温膨胀端41的天然气被冷却至178K至188K，且膨胀后的天然气的含湿量小于5%。优选地，经过低温膨胀端41的天然气的气体压力与中压管网的压力相同，这样，流出低温膨胀端41的天然气可直接进入城市管网，进而可以减少不可逆损失，提高液化率。
[0032]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种门站管网天然气处理系统，其特征在于，包括:主换热器(20)、高温膨胀机(30)、低温膨胀机(40)、脱碳装置(10)和气液分离装置；其中，所述主换热器(20)包括第一换热通道、第二换热通道、第三换热通道、第四换热通道和第五换热通道，所述高温膨胀机(30)包括高温膨胀端(31)和高温增压端(32)，所述低温膨胀机(40)包括低温膨胀端(41)和低温增压端(42)； 所述脱碳装置(10)包括用于与干线管网(100)连接的净化进口，且所述脱碳装置(10)的净化出口通过所述第二换热通道与所述气液分离装置连接； 所述第一换热通道包括用于与所述干线管网(100)连接的进口，所述第一换热通道的出口与所述高温膨胀端(31)连接，所述高温膨胀端(31)的出口通过所述第三换热通道与所述高温增压端(32)的进口连接； 所述高温增压端(32)与所述低温增压端(42)串联后通过所述第四换热通道与所述低温膨胀端(41)的进口连接，所述低温膨胀端(41)包括用于与支线管网(200)连接的出口，且所述低温膨胀端(41)的出口通过所述第五换热通道与所述支线管网(200 )连接。
2.根据权利要求1所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，所述门站管网天然气处理系统还包括过冷器(63)，所述气液分离装置包括第一闪蒸罐(51)，所述第一闪蒸罐(51)的进口通过所述过冷器(63)与所述第二换热通道的出口连接，所述第一闪蒸罐(51)的出气口通过所述过冷 器(63)与所述第三换热通道连接。
3.根据权利要求2所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，所述主换热器(20)还包括第六换热通道，所述气液分离装置还包括第二闪蒸罐(52);所述第二闪蒸罐(52)的进口与所述第一闪蒸罐(51)的出液口连接，所述第二闪蒸罐(52)的出气口依次通过所述过冷器(63)及所述第六换热通道与所述高温增压端(32)的进口连接，所述第二闪蒸罐(52)包括用于与液化天然气收集装置(300)连接的出液口。
4.根据权利要求3所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，所述门站管网天然气处理系统还包括: 压缩机(70)，所述压缩机(70)的进口与所述第六换热通道的出口连接，所述压缩机(70 )的出口与所述高温增压端(32 )的进口连接。
5.根据权利要求4所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，所述压缩机(70)的出口还与所述脱碳装置(10)的再生气进口连接，所述脱碳装置(10)还包括用于与所述支线管网(200)连接的再生气出口。
6.根据权利要求3所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，所述门站管网天然气处理系统还包括: 第一液流节流阀(64)，所述第一液流节流阀(64)的一端与所述过冷器(63)连接，所述第一液流节流阀(64)的另一端与所述第一闪蒸罐(51)的进口连接； 第二液流节流阀(65)，所述第二液流节流阀(65)的一端与所述第一闪蒸罐(51)的出液口连接，所述第二液流节流阀(65)的另一端与所述第二闪蒸罐(52)的进口连接。
7.根据权利要求4所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，所述脱碳装置(10)将天然气中的CO2脱除至1000ppm至3100ppm。
8.根据权利要求6所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，所述第一液流节流阀(64)将天然气减压至16bar至25bar ;所述第二液流节流阀(65)将天然气减压至4bar至 6bar0
9.根据权利要求4所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，所述压缩机(70)将天然气增压至16bar至25bar。
10.根据权利要求1所述的门站管网天然气处理系统，其特征在于，经过所述高温膨胀端(31)的天然气被 膨胀至16bar至25bar。
【文档编号】F17D3/01GK103742792SQ201410013990
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】陈秋艳, 王好民, 董妍妍, 彭辉, 刘中杰, 曹运兵 申请人:开封黄河空分集团有限公司