用于加熱天然氣的方法和裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】用于加熱天然氣的方法和裝置
[0001] 本發(fā)明涉及用于加熱天然氣的方法和裝置。
[0002] 天然氣借助供應(yīng)管線（長(zhǎng)距離管線）通常以大于40巴的壓力從輸送和加工裝置 輸送至天然氣供應(yīng)商和其它主要消費(fèi)者，例如化學(xué)工業(yè)中。在這種情況下，取決于壓力、供 應(yīng)長(zhǎng)度和外部溫度，天然氣具有〇°C至25°C的溫度。
[0003] 天然氣供應(yīng)商和化學(xué)工業(yè)所關(guān)心的，必須將加壓天然氣中間膨脹至較低壓力使得 它可用于各種意欲用途。由于在膨脹期間，氣體由于焦耳-湯姆孫效應(yīng)而冷卻，在膨脹以前 和/或以后必須將它加熱以便恢復(fù)初始溫度，因此防止不理想的次生效應(yīng)，例如冷凝。
[0004] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，加壓氣體的加熱在換熱器中進(jìn)行，其中使氣體與加熱介質(zhì)直接或 間接接觸，其中將氣體加熱，同時(shí)將加熱介質(zhì)冷卻。廣泛使用的換熱器類型為管束式換熱 器，其中將待加熱氣體輸送通過(guò)周圍由加熱介質(zhì)洗滌的一束換熱器管。然而管束式換熱器 的缺點(diǎn)是它們要求大量空間。
[0005] 相反，板式換熱器是更加空間節(jié)省的且具有較高的效率。
[0006] 為利用板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)以及提高現(xiàn)有裝置的效率，WO 2009/152830 Al例如公 開了用于管束式換熱器的轉(zhuǎn)換套件，其中將管束從常規(guī)圓柱形換熱器中除去并用一堆換熱 器板替代。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)已知的板式換熱器的問題是通常它們不適于加熱壓力為至少30巴的天 然氣或者對(duì)于該用途沒有描述。
[0008] 依賴于該背景，本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置使得可可靠且有效地加熱經(jīng) 加壓的天然氣。
[0009] 在本發(fā)明第一方面中，該目的通過(guò)加熱天然氣的方法實(shí)現(xiàn)，所述方法包括方法步 驟：
[0010] a)將具有-KTC至50°C范圍內(nèi)的溫度且在至少30巴的壓力下的天然氣從天然氣 供應(yīng)管線輸送至換熱器的第一空穴系統(tǒng)中，
[0011] b)將具有30°C至160°C范圍內(nèi)的溫度的加熱介質(zhì)輸送至換熱器的第二空穴系統(tǒng) 中，其中第一和第二空穴系統(tǒng)相對(duì)于彼此以及相對(duì)于環(huán)境密封，
[0012] c)通過(guò)第二空穴系統(tǒng)中的加熱介質(zhì)將第一空穴系統(tǒng)中的天然氣加熱至20°C至 150°C范圍內(nèi)的溫度，和
[0013] d)將經(jīng)加熱的天然氣從第一空穴系統(tǒng)排放到至少一個(gè)其它處理階段中。
[0014] 在這種情況下，所用換熱器為包含至少兩對(duì)換熱器板的板式換熱器，其中各對(duì)換 熱器板的換熱器板至少在其外緣上完全焊接在一起。
[0015] 關(guān)于本發(fā)明板式換熱器，各對(duì)換熱器板形成待加熱介質(zhì)（此處，天然氣）或加熱介 質(zhì)在其中流動(dòng)的空穴。通過(guò)將兩對(duì)或更多對(duì)換熱器板連接，提供空穴系統(tǒng)用于一種介質(zhì)。換 熱器板對(duì)在這種情況下排列并相互連接，使得待加熱介質(zhì)和加熱介質(zhì)每種情況下交替地流 過(guò)連續(xù)空穴。包含兩對(duì)或更多對(duì)換熱器板的構(gòu)造向外部以及在兩個(gè)介質(zhì)之間密封。在這種 情況下，單獨(dú)的板可適當(dāng)?shù)貥?gòu)成以容許最佳的熱傳遞。
[0016] 在本發(fā)明方法中，首先，板式換熱器用于加熱天然氣。該用途與常用管束式換熱器 相比首先具有顯著更高效率的優(yōu)點(diǎn)，特別是由于更高的傳熱系數(shù)，因此對(duì)于具有相同的性 能，明顯更緊湊且更輕。
[0017] 這對(duì)空間要求和成本具有正面影響。
[0018] 在本發(fā)明方法的開發(fā)中，由于換熱器板對(duì)完全焊接在一起，在方法步驟a)中，天 然氣可以以至多達(dá)150巴的壓力輸送至換熱器中。
[0019] 優(yōu)選，天然氣為工藝天然氣，這在本發(fā)明上下文中應(yīng)當(dāng)理解意指不經(jīng)任何進(jìn)一步 材料加工步驟而用于化學(xué)反應(yīng)中的天然氣。
[0020] 優(yōu)選其中至少一個(gè)其它處理階段為進(jìn)一步加熱和/或減壓和/或化學(xué)反應(yīng)和/或 燃燒的方法。
[0021] 在本發(fā)明第二方面中，上述目的通過(guò)用于加熱天然氣的裝置實(shí)現(xiàn)，所述裝置包 括：
[0022] -換熱器，其具有用于天然氣的第一空穴系統(tǒng)和用于加熱介質(zhì)的第二空穴系統(tǒng)，其 中第一和第二空穴系統(tǒng)相對(duì)于彼此以及相對(duì)于環(huán)境密封，
[0023] -從天然氣供應(yīng)管線至換熱器的第一空穴系統(tǒng)的天然氣輸送，和
[0024] -從第一空穴系統(tǒng)至至少一個(gè)其它處理階段的經(jīng)加熱的天然氣的排放，
[0025] 該裝置的特征在于換熱器為包含至少兩對(duì)換熱器板的板式換熱器，其中各對(duì)換熱 器板的換熱器板至少在其外緣上完全焊接在一起。
[0026] 由于換熱器板對(duì)完全焊接在一起，板式換熱器可直接用加壓天然氣作用，因此導(dǎo) 致更高的效率。此外，借助改進(jìn)的效率，板式換熱器可具有與常規(guī)管束式換熱器相比更小的 尺寸，這對(duì)本發(fā)明裝置的成本具有正面影響。
[0027] 優(yōu)選，通過(guò)換熱器板對(duì)完全焊接在一起，板式換熱器可以以至多達(dá)150巴的壓力 作用。
[0028] 在本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，至少一個(gè)其它處理階段具有另外換熱器， 特別是板式換熱器，或者用于經(jīng)加壓的天然氣的膨脹裝置，因此可提供用于將天然氣加熱 和膨脹的聯(lián)合裝置。
[0029] 本發(fā)明裝置特別適于執(zhí)行上述本發(fā)明方法。
[0030] 此外，本發(fā)明涉及包含至少兩對(duì)換熱器板的板式換熱器在加熱壓力為至少30巴 的天然氣中的用途，其中各對(duì)換熱器板的換熱器板至少在其外緣上完全焊接在一起。該用 途是現(xiàn)有技術(shù)迄今為止未知的。
[0031] 在這種情況下，優(yōu)選板式換熱器用于加熱工藝天然氣，特別是具有至多達(dá)150巴 的壓力的工藝天然氣。
[0032] 其它特征、優(yōu)點(diǎn)和使用可能性從對(duì)優(yōu)選示例實(shí)施方案的以下描述中獲得，然而，所 述實(shí)施方案不限制本發(fā)明。在這種情況下，所有所述特征本身或者以任何所需組合，也獨(dú)立 于權(quán)利要求書或者其回溯引用中對(duì)這些的匯總而形成本發(fā)明的主題。
[0033] 使用加壓天然氣的裝置在德國(guó)服從DVGW(Deutscher Verein des Gas-und Wasserfaches e. V.)指令[German Association of the Gas and Water Trade R.A