余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统，包括脱碳装置和冷箱以及膨胀机发电组件，脱碳装置通过管路连通冷箱，冷箱通过管路连接膨胀机发电组件；冷箱内安装有换热器组、重烃分离器和LNG闪蒸装置，重烃分离器和LNG闪蒸装置分别通过管路连接换热器组；所述换热器组包括依次串联的第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器；所述膨胀机发电组件包括一级膨胀机和二级膨胀机；一级膨胀机通过管路连接重烃分离器和换热器组，二级膨胀机通过管路连接换热器组。二级膨胀机通过管路连接换热器组。二级膨胀机通过管路连接换热器组。

【技术实现步骤摘要】
余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统


[0001]本技术属于化工生产过程节能设备
，涉及一种余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统。

技术介绍

[0002]我国城市管网压力范围：0.05
‑
0.4MPa，经调压到2
‑
3kPa(一般2.8kPa)后进入灶前管道；中游天然气管道压力为2.4MPa，经减压至0.05
‑
0.4MPa后送至城市管网。管道气生产LNG工厂一般先将天然气组分含量在1％
‑
3％的CO2脱除，这部分CO2脱除后直接排放到大气环境中。国内管道气减压的余能总量大，生产LNG时CO2排放量大，管道气若以废能的形式直接减压不但造成巨大的能源浪费，且CO2没有脱除影响燃气热值，生产LNG时又造成碳排放的增加。回收利用这部分管道压力能，脱除天然气中CO2同时生产LNG的系统工艺既有助于解决天然气管道减压过程中的能源浪费问题，又能减少碳排放。
[0003]现有技术中至少存在以下技术缺陷：
[0004]未将管道气压力能回收、未将管道气脱碳提升热值和LNG生产结合起来，造成各生产系统独立运行和大量碳排放。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统，解决现有制造工艺相互割裂的问题。
[0006]本技术所采用的技术方案是，一种余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统，包括脱碳装置和冷箱以及膨胀机发电组件，脱碳装置通过管路连通冷箱，冷箱通过管路连接膨胀机发电组件；冷箱内安装有换热器组、重烃分离器和LNG闪蒸装置，重烃分离器和LNG闪蒸装置分别通过管路连接换热器组；所述换热器组包括依次串联的第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器；所述膨胀机发电组件包括一级膨胀机和二级膨胀机；一级膨胀机通过管路连接重烃分离器和换热器组，二级膨胀机通过管路连接换热器组。
[0007]进一步地，脱碳装置进气端连接未净化天然气管路，排气端分为净化原料气管路和CO2输送管路两条支路；净化原料气管路连接至第一换热器后与重烃分离器进气端连接；CO2输送管路连接CO2压缩机后连接至第一换热器，然后连接至冷箱外的液态CO2储罐。
[0008]进一步地，重烃分离器底部的液相排出冷箱；重烃分离器的排气端分为两条支路；其中一条支路通过管路连接第二换热器进气端，然后连接至LNG闪蒸装置进气端；LNG闪蒸装置的LNG液体排出冷箱；LNG闪蒸装置排气端连通至第二换热器后连接至市政天然气管网。
[0009]进一步地，LNG闪蒸装置进气端与第二换热器之间的管路上安装有节流阀。
[0010]进一步地，重烃分离器的排气端另一条支路路通过管路连接一级膨胀机，然后连接至第三换热器；接着通过第三换热器连接至二级膨胀机；通过二级膨胀机的排气端连接至第四换热器后接通至市政天然气管网。
[0011]本技术的有益效果是：
[0012]本专利技术余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统及工艺流程简洁、实施便利，适用范围广，可适用于天然气调峰站、LNG生产工厂；利用本系统及工艺不仅将天然气减压后送城市管网，同时将天然气中的CO2脱除提升热值，还能生产LNG外售，多余能量用于发电，过程减少碳排放、提高能源利用效率。
附图说明
[0013]图1是本技术余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统流程示意图。
[0014]图中，1.换热器组，2.重烃分离器，3.一级膨胀机，4.二级膨胀机，5.LNG闪蒸装置，6.脱碳装置，7.节流阀，8.液态CO2储罐，9.CO2压缩机。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。
[0016]如图1所示，一种余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统，包括脱碳装置6和冷箱以及膨胀机发电组件，脱碳装置6通过管路连通冷箱，冷箱通过管路连接膨胀机发电组件；所述冷箱内安装有换热器组1、重烃分离器2和LNG闪蒸装置5，重烃分离器2和LNG闪蒸装置5分别通过管路连接换热器组1；所述换热器组1包括依次串联的第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器；所述膨胀机发电组件包括一级膨胀机3和二级膨胀机4；一级膨胀机3通过管路连接重烃分离器2和换热器组1，二级膨胀机4通过管路连接换热器组1。
[0017]脱碳装置6进气端连接未净化天然气管路，排气端分为净化原料气管路和CO2输送管路两条支路；净化原料气管路连接至第一换热器后与重烃分离器2进气端连接；CO2输送管路连接CO2压缩机9后连接至第一换热器，然后连接至冷箱外的液态CO2储罐8。
[0018]重烃分离器2底部的液相排出冷箱；重烃分离器2的排气端分为两条支路；其中一条支路通过管路连接第二换热器进气端，然后连接至LNG闪蒸装置5进气端；LNG闪蒸装置5的LNG液体排出冷箱；LNG闪蒸装置5排气端连通至第二换热器后连接至市政天然气管网。
[0019]LNG闪蒸装置5进气端与第二换热器之间的管路上安装有节流阀7。
[0020]重烃分离器2的排气端另一条支路路通过管路连接一级膨胀机3，然后连接至第三换热器；接着通过第三换热器连接至二级膨胀机4；通过二级膨胀机4的排气端连接至第四换热器后接通至市政天然气管网。
[0021]未净化天然气管路引入的天然气温度为常温，压力约为2.4MPa(G)，进入脱碳装置6进行脱碳，采用活化MDEA脱除原理，利用MDEA溶液对CO2吸附剂高选择吸附的特性，脱除气体中的微量高沸点杂质气体CO2，以提升天然气热值和满足LNG液化要求；脱碳后的纯CO2气体为微正压，经CO2压缩机9压缩后为2.3MPa，进入换热器组1的第一换热器降温至
‑
20℃，气体液化后进入液态CO2储罐8储存。
[0022]脱碳后的净化天然气进入换热器组1的第一换热器降温至
‑
50℃后进入重烃分离器2，经分离后的底部的液相产品送出冷箱，经重烃分离器2分离后的气相分为两股，其中一股返回换热器组1的第二换热器继续降温至
‑
120℃，经节流阀7减压至0.1MPa(G)后进入LNG闪蒸装置5进行闪蒸操作；闪蒸后得到的LNG液体排出冷箱。闪蒸后得到的BOG返回换热器组1的第二换热器提供冷量后输送至市政天然气管网。
[0023]另一股进入一级膨胀机3，膨胀做功发电后，压力变为1.1MPa(G)后返回至换热器组1的第三换热器提供冷量，复温后进入二级膨胀机4膨胀做功发电，压力变为0.4MPa(G)后返回至换热器组1的第四换热器提供冷量，复温至常温后输送至市政天然气管网。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统，其特征在于，包括脱碳装置(6)和冷箱以及膨胀机发电组件，脱碳装置(6)通过管路连通冷箱，冷箱通过管路连接膨胀机发电组件；所述冷箱内安装有换热器组(1)、重烃分离器(2)和LNG闪蒸装置(5)，重烃分离器(2)和LNG闪蒸装置(5)分别通过管路连接换热器组(1)；所述换热器组(1)包括依次串联的第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器；所述膨胀机发电组件包括一级膨胀机(3)和二级膨胀机(4)；一级膨胀机(3)通过管路连接重烃分离器(2)和换热器组(1)，二级膨胀机(4)通过管路连接换热器组(1)。2.根据权利要求1所述的一种余压利用进行液态CO2、LNG生产和发电的系统，其特征在于，所述脱碳装置(6)进气端连接未净化天然气管路，排气端分为净化原料气管路和CO2输送管路两条支路；净化原料气管路连接至第一换热器后与重烃分离器(2)进气端连接；CO2输送管路连接CO2压缩机(9)后连接至第一换热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：高旭俊，周烨，沈斌，苟重阳，梁威，张鹏飞，
申请(专利权)人：西安陕鼓动力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：