[发明专利]天然气压力差能量回收-液氧制备一体化系统

说明书

技术领域

本发明属于能量转换与回收技术领域，具体涉及一种天然气压力差能量回 收-液氧制备一体化系统。

背景技术

天然气由地下开采出以后具有较高压力，通常在数MPa到数十MPa之间。 天然气管道是目前天然气应用过程中输送天然气的最主要手段。天然气管道包 括高压天然气干线和低压天然气支线，传统高压天然气干线、低压天然气支线 间的输送供气过程具体如下：高压天然气经过高压天然气干线进入调压装置进 行节流压力调节，将高压天然气降压变成低压天然气，当压力符合低压天然气 支线的天然气压力输送工艺要求时，该天然气进入低压天然气支线，从而完成 天然气管网间的输送供气。

然而，在上述过程中高压天然气与低压天然气间的压力差能量被白白损失， 而没有得到回收利用，从而造成巨大的能量浪费。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种能有效回收高压天 然气与低压天然气间的压力差能量并利用该压力差能量电解水制备高纯氧气的 天然气压力差能量回收-液氧制备一体化系统。

本发明所采用的技术方案为：

一种天然气压力差能量回收-液氧制备一体化系统，设置在高压天然气干线 和低压天然气支线之间，所述天然气压力差能量回收-液氧制备一体化系统包括 天然气压力差能量回收装置、发电装置和电解水制氧装置；

所述天然气压力差能量回收装置包括膨胀机单元和换热装置；所述膨胀机 单元的进气端与所述高压天然气干线的出气端连通设置，以对所述高压天然气 干线输出的常温高压天然气进行膨胀降压形成低温低压天然气；所述换热装置 与所述膨胀机单元的出气端连通设置，以将所述低温低压天然气进行预热后形 成常温低压天然气，所述常温低压天然气输入所述低压天然气支线；

所述发电装置与所述膨胀机单元的动力输出端连接设置，以将所述膨胀机 单元输出的机械功转化为电能；

所述电解水制氧装置与所述发电装置连接设置，以利用所述发电装置输出 的电能电解水制得高纯氧气。

与所述电解水制氧装置还依次连接设置用以对制得氧气进行第一次预冷的 预冷器和用以对第一次预冷后氧气进行压缩增压制得常温高压氧气的压缩机， 所述高压氧气输入所述换热装置，以利用所述低温低压天然气对所述常温高压 氧气进行第二次预冷得到低温高压氧气，所述低温高压氧气经节流阀节流膨胀 后得到液氧。

所述膨胀机单元为单级膨胀机。

所述膨胀机单元包括串联设置的一级膨胀机和二级膨胀机。

所述一级膨胀机和所述二级膨胀机之间设置过滤装置，所述过滤装置包括 脱水单元和脱二氧化碳单元，先利用所述一级膨胀机对所述常温高压天然气进 行一次膨胀降压形成降温降压天然气；再利用所述过滤装置对所述降温降压天 然气进行脱水和脱二氧化碳后形成干澡净化的降温降压天然气，之后再将干燥 净化的降温降压天然气输入所述二级膨胀机进行二次膨胀降压形成低温低压天 然气。

所述一级膨胀机和二级膨胀机均为向心涡轮膨胀机。

所述发电装置为一个发电机或多个串联设置的发电机组。

一种基于所述系统的天然气压力差能量回收-液氧制备一体化工艺，包括如 下步骤：

S1：先利用所述膨胀机单元对所述高压天然气干线输出的常温高压天然气 进行膨胀降压，形成低温低压天然气；再利用所述换热装置对所述低温低压天 然气进行预热后形成常温低压天然气，将所述常温低压天然气输入所述低压天 然气支线；

S2：之后利用所述发电装置将所述膨胀机单元输出的机械功转化为电能；

S3：最后利用所述电解水制氧装置将所述发电装置输出的电能电解水制得 高纯氧气。

所述高纯氧气依次进行第一次预冷、压缩增压、第二次预冷、节流膨胀后 制得液氧。

本发明的有益效果为：