一種組合式天然氣回收系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然氣回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其包含一種組合式天然氣回收系統(tǒng)，還涉及吸附法天然氣回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油田在采油過程產(chǎn)生的天然氣伴生氣或天然氣管道余氣以及其他天然氣漏氣或排放過程產(chǎn)生的天然氣，有時(shí)會(huì)直接排放至大氣中，這些天然氣的排放，不僅惡化了環(huán)境，對(duì)人體健康造成危害，而且還會(huì)引起資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)境問題的重視，對(duì)有機(jī)氣體的排放有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)氣體的回收利用越來(lái)越顯得重要，對(duì)它們的污染控制一直是環(huán)保工作者研究的重點(diǎn)課題。
[0003]天然氣的儲(chǔ)存主要有液化天然氣(LNG)、壓縮天然氣(CNG)、吸附天然氣(ANG)和天然氣水合物(NGH)等方式。由于LNG儲(chǔ)存對(duì)儲(chǔ)罐要求較高、CNG儲(chǔ)存壓力較大、NGH形成速度非常緩慢，而ANG通常只需要維持在常溫、中低壓條件下，以CNG1/6的壓力(只需單級(jí)壓縮)就有望實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于CNG的天然氣儲(chǔ)存量，因此ANG儲(chǔ)存較為安全節(jié)能。影響天然氣吸附效果的因素主要包括:(1)吸附劑性能。一般要求吸附劑具有較大的比表面積和平衡吸附量；具有良好的吸附選擇性；具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性；性能穩(wěn)定，較低的床層壓降，比熱大，傳熱系數(shù)大，電導(dǎo)率高；使用壽命長(zhǎng)等。(2)吸附裝置的結(jié)構(gòu)。(3)解吸再生工
Ο
[0004]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)檢索了國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)庫(kù)，中國(guó)專利CN102826033A提出一種移動(dòng)式天然氣回收車(包括機(jī)動(dòng)車和儲(chǔ)罐)和移動(dòng)式天然氣回收裝置及其使用方法。中國(guó)專利CN104357118A涉及一種利用變壓吸附的方法從液化天然氣提純塔不凝氣體中回收甲烷提高液化天然氣中甲烷回收效率的方法。中國(guó)專利CN103822091A提出了一種壓縮天然氣加氣站天然氣回收利用方法，可用于壓縮天然氣加氣站，該幾種方法普遍存在壓力過高或?qū)υO(shè)備條件要求過高等不足。本發(fā)明提出一種組合式天然氣回收系統(tǒng)及方法，將天然氣充入緩沖罐內(nèi)，再將緩沖罐內(nèi)天然氣以中壓(不高于4MPa)壓縮至吸附式氣瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)外界壓力低于氣瓶壓力時(shí)，氣體脫附供應(yīng)外界。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種組合式天然氣回收系統(tǒng)及方法，針對(duì)壓縮、液化天然氣的安全性和經(jīng)濟(jì)性的劣勢(shì)，本發(fā)明提出一種安全、高效、經(jīng)濟(jì)的組合式天然氣回收系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)可以做成車載式，移動(dòng)、操作方便，本發(fā)明將天然氣充入緩沖罐內(nèi)，再將緩沖罐內(nèi)天然氣以中壓壓縮至吸附式氣瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)外界壓力低于氣瓶壓力時(shí)，氣體脫附供應(yīng)外界可作為能源使用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007](1) 一種組合式天然氣回收系統(tǒng)包括:控制閥、壓力傳感器、溫度計(jì)、流量計(jì)、換熱器A、換熱器B、氧氣檢測(cè)探頭、溫度傳感器、緩沖罐、真空栗、真空呼吸閥、天然氣壓縮機(jī)、過濾器、球閥、單向閥、安全閥、壓力表、ANG氣瓶以及管道等配件。
[0008]①所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的流量計(jì)用來(lái)記錄天然氣的體積流量和累積體積流量。
[0009]②所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的換熱器分換熱器A和換熱器B。
[0010]進(jìn)一步，所述的換熱器A在系統(tǒng)用于天然氣來(lái)氣溫度低于環(huán)境溫度時(shí)配置，其他使用情況下可不配置。換熱器A為高效換熱器且在溫差變化大時(shí)熱應(yīng)變小，能夠承受^ 5MPa?6MPa壓力。換熱器A外包裹蓄熱材料，主要儲(chǔ)存天然氣來(lái)氣的冷量，使來(lái)氣與換熱器B出氣換熱。
[0011]進(jìn)一步，所述的換熱器B為風(fēng)冷換熱，其主要使天然氣壓縮機(jī)出口天然氣溫度降低。
[0012]③所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的緩沖罐頂部設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、壓力傳感器、溫度傳感器、氧氣檢測(cè)探頭等。
[0013]進(jìn)一步，所述的緩沖罐承壓彡5MPa?6MPa。
[0014]進(jìn)一步，所述的氧氣檢測(cè)探頭在緩沖罐內(nèi)氧氣濃度過高時(shí)，自動(dòng)切換各種控制閥門、開啟真空栗，將緩沖罐中氣體外排，提高系統(tǒng)安全性。
[0015]④所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的真空栗為防爆式真空栗，主要用于對(duì)系統(tǒng)緩沖罐、管道的抽真空及應(yīng)急降低系統(tǒng)氧氣濃度。
[0016]⑤所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的天然氣壓縮機(jī)為變頻式天然氣壓縮機(jī)，由緩沖罐內(nèi)壓力大小變頻控制天然氣壓縮機(jī)。
[0017]進(jìn)一步，所述的天然氣壓縮機(jī)出口壓力不高于5MPa?6MPa。
[0018]⑥所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的球閥和安全閥，主要用于泄壓，防止系統(tǒng)內(nèi)部壓力過大，引發(fā)危險(xiǎn)。
[0019]⑦所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的ANG氣瓶?jī)?nèi)裝有天然氣專用吸附劑AdsFOV-1V，其比表面積為1500m2/g?2800m2/g，氣瓶承壓彡5MPa?6MPa。
[0020]進(jìn)一步，所述天然氣專用吸附劑AdsFOV-1V具有大比表面積、豐富的微孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱性能好，散熱性能好，吸附和脫附過程降溫迅速等特點(diǎn)，可以吸附解吸重復(fù)2000次以上。
[0021]進(jìn)一步，所述的ANG氣瓶充滿后可更換ANG氣瓶，充滿后的ANG氣瓶可以作為能源正常使用。
[0022](2) 一種組合式天然氣回收系統(tǒng)中各設(shè)備連接方式如下:
[0023]①天然氣來(lái)氣管線與流量計(jì)入口連接。
[0024]②流量計(jì)出口與換熱器A換熱管道入口連接，換熱器A換熱管道出口與緩沖罐進(jìn)氣口連接。
[0025]③緩沖罐出氣口與天然氣壓縮機(jī)進(jìn)氣口、真空栗進(jìn)氣口連接。
[0026]④天然氣壓縮機(jī)出氣口與換熱器B入口連接，換熱器B出口與換熱器A進(jìn)氣口連接。
[0027]⑤換熱器A出氣口與過濾器入口連接，過濾器出口與ANG氣瓶連接。
[0028](3) —種組合式天然氣回收系統(tǒng)的回收方法
[0029]①系統(tǒng)初次使用前，控制閥門、開啟真空栗，利用真空栗對(duì)緩沖罐和管道進(jìn)行抽真空，抽完真空后，控制閥門。
[0030]②現(xiàn)場(chǎng)來(lái)氣(天然氣或液化天然氣，氣體溫度不高于環(huán)境溫度)在系統(tǒng)真空度作用下，經(jīng)過控制閥、壓力傳感器、流量計(jì)等進(jìn)入換熱器A換熱管道，在換熱器A內(nèi)天然氣來(lái)氣的冷量被蓄熱材料儲(chǔ)存。
[0031]③從換熱器A換熱管道出來(lái)的天然氣經(jīng)過控制閥進(jìn)入緩沖罐。
[0032]④當(dāng)緩沖罐內(nèi)氣體壓力高于設(shè)定值(-0.0lMPa?_0.02MPa，具體壓力設(shè)定值根據(jù)實(shí)際需求調(diào)試時(shí)再調(diào)整、確定)時(shí)，天然氣壓縮機(jī)啟動(dòng)，控制閥開啟，天然氣從緩沖罐出氣口經(jīng)過控制閥、流量計(jì)后被天然氣壓縮機(jī)壓縮后于換熱器B內(nèi)降溫，再通過換熱器A，吸收換熱器A內(nèi)的冷量。
[0033]⑤從換熱器A出氣口出來(lái)的天然氣經(jīng)過過濾器、控制閥、單向閥，壓縮至ANG氣瓶?jī)?nèi)。
[0034]⑥當(dāng)緩沖罐內(nèi)氣體壓力低于設(shè)定值(-0.0lMPa?_0.02MPa，具體壓力設(shè)定值根據(jù)實(shí)際需求調(diào)試時(shí)再調(diào)整、確定)時(shí)，關(guān)閉天然氣壓縮機(jī)，控制閥門，利用緩沖罐儲(chǔ)存來(lái)氣。
[0035]⑦當(dāng)一 ANG氣瓶充滿后，關(guān)閉天然氣壓縮機(jī)，控制閥門，更換ANG氣瓶后繼續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)。
[0036]⑧當(dāng)緩沖罐內(nèi)氧氣濃度過高時(shí)，自動(dòng)切換各種控制閥門、開啟真空栗，將緩沖罐中氣體外排，提高系統(tǒng)安全性。
[0037](4)本發(fā)明的有益效果
[0038]①本發(fā)明利用ANG儲(chǔ)存技術(shù)，相對(duì)于LNG儲(chǔ)存、CNG儲(chǔ)存、NGH儲(chǔ)存而言ANG儲(chǔ)存通常只需要維持在常溫、中低壓條件下，以CNG1/6的壓力(只需單級(jí)壓縮)就有望實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于CNG的天然氣儲(chǔ)存量，ANG儲(chǔ)存較為安全節(jié)能，，特別是采用高性能吸附劑，大大提高ANG
氣瓶的儲(chǔ)氣量。
[0039]②本發(fā)明回收天然氣，并且回收后的天然氣能作為能源繼續(xù)使用，起到保護(hù)環(huán)境和減少資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失的作用。
[0040]③本發(fā)明設(shè)置高效換熱器，充分考慮余冷回收，進(jìn)一步提高ANG氣瓶的儲(chǔ)氣量。
[0041]④本發(fā)明設(shè)置換熱器、緩沖罐、變頻式天然氣壓縮機(jī)，使系統(tǒng)能耗大大降低，而且使系統(tǒng)操作更加平穩(wěn)。
[0042]⑤本發(fā)明自動(dòng)化程度高，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守操作，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性。
[0043]⑥本發(fā)明可以做成車載式，具有便攜、移動(dòng)、可拆、監(jiān)控、觸屏控制等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0044]附圖1為一種組合式天然氣回收系統(tǒng)流程圖。
[0045]附圖標(biāo)記列示如下:
[0046]1、10、14、16、17、19、27_ 控制閥;2、11、24_ 壓力傳感器;3、5、7、9、25_ 溫度計(jì)；4、
20-流量計(jì)；6_換熱器A ;8_換熱器B ;12_氧氣檢測(cè)探頭；13_溫度傳感器；15_緩沖罐；18-真空栗；21_真空呼吸閥；22_天然氣壓縮機(jī)；23_過濾器；26_球閥；28_單向閥；29_安全閥；30_壓力表；31-ANG氣瓶。
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制:
[0048]對(duì)液化天然氣余氣回收再利用，氣體流量為200m3/h，氣體溫度低于環(huán)境溫度，通過本發(fā)明技術(shù)方案并結(jié)合附圖1進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0049](1) 一種組合式天然氣回收系統(tǒng)包括:控制閥(1、10、14、16、17、19、27)，壓力傳感器(2、11、24)，溫度計(jì)(3、5、7、9、25)，流量計(jì)(4、20)，換熱器A (6)，換熱器B (8)，氧氣檢測(cè)探頭(12)，溫度傳感器(13)，緩沖罐(15)，真空栗(18)，真空呼吸閥(21)，天然氣壓縮機(jī)
(22)，過濾器(23)，球閥(26)，單向閥(28)，安全閥(29)，壓力表(30)，ANG氣瓶(31)以及管道等配件。
[0050]①所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的流量計(jì)(4、20)用來(lái)記錄天然氣的體積流量和累積體積流量。
[0051]②所述的一種組合式天然氣回收系統(tǒng)的換熱器分換熱器A(6)和換熱器B(8)。
[0052]進(jìn)一步，所述的換熱器A(6)在系統(tǒng)用于天然氣來(lái)氣溫度低于環(huán)境溫度時(shí)配置，其他使用情況下可不配置。換熱器A(6)為高效換熱器且在溫差變化大時(shí)熱應(yīng)變小，能夠承受彡5MPa壓力。換熱器A(6)外包裹蓄熱材料，主要儲(chǔ)存天然氣來(lái)氣的冷量，使來(lái)氣與換熱器B(8)出氣換熱。
[0053]進(jìn)一步，所述的換熱器B (8)為風(fēng)冷換熱，其主要使天然氣