一種組合式天然氣回收系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于天然氣回收技術領域，尤其包含一種組合式天然氣回收系統，還涉及吸附法天然氣回收方法。
【背景技術】
[0002]油田在采油過程產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生的天然氣，有時會直接排放至大氣中，這些天然氣的排放，不僅惡化了環境，對人體健康造成危害，而且還會引起資源浪費和經濟損失。近年來，隨著國內外對環境問題的重視，對有機氣體的排放有著嚴格的標準，有機氣體的回收利用越來越顯得重要，對它們的污染控制一直是環保工作者研究的重點課題。
[0003]天然氣的儲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儲存對儲罐要求較高、CNG儲存壓力較大、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(只需單級壓縮)就有望實現相當于CNG的天然氣儲存量，因此ANG儲存較為安全節能。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；具有一定的機械強度和耐磨性；性能穩定，較低的床層壓降，比熱大，傳熱系數大，電導率高；使用壽命長等。(2)吸附裝置的結構。(3)解吸再生工
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[0004]根據本發明的技術特點檢索了國內外數據庫，中國專利CN102826033A提出一種移動式天然氣回收車(包括機動車和儲罐)和移動式天然氣回收裝置及其使用方法。中國專利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對設備條件要求過高等不足。本發明提出一種組合式天然氣回收系統及方法，將天然氣充入緩沖罐內，再將緩沖罐內天然氣以中壓(不高于4MPa)壓縮至吸附式氣瓶內儲存，當外界壓力低于氣瓶壓力時，氣體脫附供應外界。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種組合式天然氣回收系統及方法，針對壓縮、液化天然氣的安全性和經濟性的劣勢，本發明提出一種安全、高效、經濟的組合式天然氣回收系統及方法，該系統可以做成車載式，移動、操作方便，本發明將天然氣充入緩沖罐內，再將緩沖罐內天然氣以中壓壓縮至吸附式氣瓶內儲存，當外界壓力低于氣瓶壓力時，氣體脫附供應外界可作為能源使用。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007](1) 一種組合式天然氣回收系統包括:控制閥、壓力傳感器、溫度計、流量計、換熱器A、換熱器B、氧氣檢測探頭、溫度傳感器、緩沖罐、真空栗、真空呼吸閥、天然氣壓縮機、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的流量計用來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的換熱器分換熱器A和換熱器B。
[0010]進一步，所述的換熱器A在系統用于天然氣來氣溫度低于環境溫度時配置，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熱應變小，能夠承受^ 5MPa?6MPa壓力。換熱器A外包裹蓄熱材料，主要儲存天然氣來氣的冷量，使來氣與換熱器B出氣換熱。
[0011]進一步，所述的換熱器B為風冷換熱，其主要使天然氣壓縮機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的緩沖罐頂部設有進氣口、出氣口、壓力傳感器、溫度傳感器、氧氣檢測探頭等。
[0013]進一步，所述的緩沖罐承壓彡5MPa?6MPa。
[0014]進一步，所述的氧氣檢測探頭在緩沖罐內氧氣濃度過高時，自動切換各種控制閥門、開啟真空栗，將緩沖罐中氣體外排，提高系統安全性。
[0015]④所述的一種組合式天然氣回收系統的真空栗為防爆式真空栗，主要用于對系統緩沖罐、管道的抽真空及應急降低系統氧氣濃度。
[0016]⑤所述的一種組合式天然氣回收系統的天然氣壓縮機為變頻式天然氣壓縮機，由緩沖罐內壓力大小變頻控制天然氣壓縮機。
[0017]進一步，所述的天然氣壓縮機出口壓力不高于5MPa?6MPa。
[0018]⑥所述的一種組合式天然氣回收系統的球閥和安全閥，主要用于泄壓，防止系統內部壓力過大，引發危險。
[0019]⑦所述的一種組合式天然氣回收系統的ANG氣瓶內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、豐富的微孔結構，導熱性能好，散熱性能好，吸附和脫附過程降溫迅速等特點，可以吸附解吸重復2000次以上。
[0021]進一步，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中各設備連接方式如下:
[0023]①天然氣來氣管線與流量計入口連接。
[0024]②流量計出口與換熱器A換熱管道入口連接，換熱器A換熱管道出口與緩沖罐進氣口連接。
[0025]③緩沖罐出氣口與天然氣壓縮機進氣口、真空栗進氣口連接。
[0026]④天然氣壓縮機出氣口與換熱器B入口連接，換熱器B出口與換熱器A進氣口連接。
[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的回收方法
[0029]①系統初次使用前，控制閥門、開啟真空栗，利用真空栗對緩沖罐和管道進行抽真空，抽完真空后，控制閥門。
[0030]②現場來氣(天然氣或液化天然氣，氣體溫度不高于環境溫度)在系統真空度作用下，經過控制閥、壓力傳感器、流量計等進入換熱器A換熱管道，在換熱器A內天然氣來氣的冷量被蓄熱材料儲存。
[0031]③從換熱器A換熱管道出來的天然氣經過控制閥進入緩沖罐。
[0032]④當緩沖罐內氣體壓力高于設定值(-0.0lMPa?_0.02MPa，具體壓力設定值根據實際需求調試時再調整、確定)時，天然氣壓縮機啟動，控制閥開啟，天然氣從緩沖罐出氣口經過控制閥、流量計后被天然氣壓縮機壓縮后于換熱器B內降溫，再通過換熱器A，吸收換熱器A內的冷量。
[0033]⑤從換熱器A出氣口出來的天然氣經過過濾器、控制閥、單向閥，壓縮至ANG氣瓶內。
[0034]⑥當緩沖罐內氣體壓力低于設定值(-0.0lMPa?_0.02MPa，具體壓力設定值根據實際需求調試時再調整、確定)時，關閉天然氣壓縮機，控制閥門，利用緩沖罐儲存來氣。
[0035]⑦當一 ANG氣瓶充滿后，關閉天然氣壓縮機，控制閥門，更換ANG氣瓶后繼續運行系統。
[0036]⑧當緩沖罐內氧氣濃度過高時，自動切換各種控制閥門、開啟真空栗，將緩沖罐中氣體外排，提高系統安全性。
[0037](4)本發明的有益效果
[0038]①本發明利用ANG儲存技術，相對于LNG儲存、CNG儲存、NGH儲存而言ANG儲存通常只需要維持在常溫、中低壓條件下，以CNG1/6的壓力(只需單級壓縮)就有望實現相當于CNG的天然氣儲存量，ANG儲存較為安全節能，，特別是采用高性能吸附劑，大大提高ANG
氣瓶的儲氣量。
[0039]②本發明回收天然氣，并且回收后的天然氣能作為能源繼續使用，起到保護環境和減少資源浪費和經濟損失的作用。
[0040]③本發明設置高效換熱器，充分考慮余冷回收，進一步提高ANG氣瓶的儲氣量。
[0041]④本發明設置換熱器、緩沖罐、變頻式天然氣壓縮機，使系統能耗大大降低，而且使系統操作更加平穩。
[0042]⑤本發明自動化程度高，可以實現無人值守操作，降低操作人員勞動強度，并提高系統運行安全性。
[0043]⑥本發明可以做成車載式，具有便攜、移動、可拆、監控、觸屏控制等優點。
【附圖說明】
[0044]附圖1為一種組合式天然氣回收系統流程圖。
[0045]附圖標記列示如下:
[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；4、
20-流量計；6_換熱器A ;8_換熱器B ;12_氧氣檢測探頭；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；23_過濾器；26_球閥；28_單向閥；29_安全閥；30_壓力表；31-ANG氣瓶。
【具體實施方式】
[0047]以下結合附圖1對本發明的實施例做進一步說明，但本發明不受實施例的限制:
[0048]對液化天然氣余氣回收再利用，氣體流量為200m3/h，氣體溫度低于環境溫度，通過本發明技術方案并結合附圖1進行詳細說明。
[0049](1) 一種組合式天然氣回收系統包括:控制閥(1、10、14、16、17、19、27)，壓力傳感器(2、11、24)，溫度計(3、5、7、9、25)，流量計(4、20)，換熱器A (6)，換熱器B (8)，氧氣檢測探頭(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
(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的流量計(4、20)用來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的換熱器分換熱器A(6)和換熱器B(8)。
[0052]進一步，所述的換熱器A(6)在系統用于天然氣來氣溫度低于環境溫度時配置，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熱應變小，能夠承受彡5MPa壓力。換熱器A(6)外包裹蓄熱材料，主要儲存天然氣來氣的冷量，使來氣與換熱器B(8)出氣換熱。
[0053]進一步，所述的換熱器B (8)為風冷換熱，其主要使天然氣