用于存储天然气的方法和系统技术方案

用于将NG存储到吸附剂存储装置中的方法和系统。该方法包括以下步骤：将液相的NG提供至第一热交换器；利用该第一热交换器使NG气化；以及将气相的NG馈送到吸附剂存储装置中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于存储天然气的方法和系统。
技术介绍
天然气(NG)被认为是诸如运输技术中可替代燃料。其提供更好的燃烧并使废气污染最小化。此外，其低价和丰富的可用性使得其作为车辆燃料更具吸引力。NG包括超过80%的甲烷气体，甲烷气体具有比其他碳氢燃料(例如，丁烷、柴油燃料、汽油等)更高的每单位质量热值(50. lMJ/kg，LHV)。近年来，出于能量存储和运输的目的，已经提出用吸附天然气存储系统作为压缩天然气的替代。在吸附性存储系统中，天然气分子被捕获于固体吸附剂的微小孔中；被吸附·分子在固体吸附剂表面上比在体相上更稳定。因此，天然气的吸附性存储被预期比“纯”压缩存储更有效。例如在第20020023539号专利中已经提出了一种用于吸附和存储机动车辆中的气态碳氢燃料的系统。该系统实现了燃料以高碳数组分和低碳数组分的分离，这增加了系统的复杂性。此外，低碳数组分被加压至约20MPa (约200巴)以用于存储，这仍需要大量压缩开销，其增加了存储的成本。因此，需要提供寻求解决以上问题中的至少一个问题的用于将NG存储到吸附剂存储装置中的方法和系统。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于将NG存储到吸附剂存储装置中的方法，该方法包括以下步骤将液相的NG提供至第一热交换器；利用第一热交换器使NG气化；以及将气相的NG馈送到吸附剂存储装置中。利用所述第一热交换器使NG气化的步骤可包括冷却用于热交换的液体以使NG气化。该方法还可包括利用被冷却的液体以进行进一步处理。可利用第一热交换器使NG气化，以使得气相的NG在低温温度下被馈送到吸附剂存储装置中以用于冷却吸附剂存储装置的吸附剂材料。该方法还可包括对用于馈送到吸附剂存储装置中的气相的NG的压力进行调节。NG可在接近大气压力的压力下被馈送到吸附剂存储装置中。将气态的NG馈送到吸附剂存储装置中的步骤可包括冷却吸附剂存储装置的吸附剂材料。冷却吸附剂存储装置的吸附剂材料可利用第二热交换器进行。第二热交换器可被并入吸附剂存储装置中。该方法还可包括利用压力摆动方法将NG从吸附剂存储装置排出。将NG从吸附剂存储装置排出的步骤还可包括加热吸附剂存储装置的吸附剂材料。加热吸附剂存储装置的吸附剂材料可利用第二热交换器进行。根据本专利技术的第二方面提供了一种用于存储NG的系统，所述系统包括第一热交换器，用于使NG气化；吸附剂存储装置；将液相的NG提供至第一热交换器的装置；以及将气相的NG从第一热交换器馈送到吸附剂存储装置中的装置。该系统还可包括对用于馈送到吸附剂存储装置中的气相的NG的压力进行调节的>J-U ρ α装直。该系统还可包括利用压力摆动方法将NG从吸附剂存储装置排出的装置。该系统还可包括第二热交换器，第二热交换器用于冷却或加热吸附剂存储装置中的吸附剂材料。第二热交换器可被并入吸附剂存储装置中。 附图说明通过下面的书面描述，仅通过举例并结合附图，本专利技术的实施方式将得到更好的理解并对本领域普通技术人员来说是显而易见的，在附图中图I是示出根据示例性实施方式在天然气吸附装置中的先进系统的视图；图2是示出在(a)2000放大率和(b)200000放大率时活性碳的扫描电子显微(SEM)照片的视图；图3是示出在低温温度(120至220K)时甲烷吸收能力与压力之间的关系的视图；图4是示出在接近环境温度的温度(278至338K)下甲烷吸收能力与压力之间的关系的视图；图5是示出在本专利技术的实施方式中的天然气容积存储能力与传统压缩气体的比较的视图；图6是示出示例性实施方式的在低温温度下的先进天然气填充系统的处理通道的视图；图7是示出根据示例性实施方式的在用于10公升ANG汽缸的不同的阀系数值下天然气排放率的模拟结果的视图；以及图8是示出根据示例性实施方式用于将NG存储到吸附剂存储装置中的方法的流程图。具体实施例方式图I描绘了本专利技术的一个实施方式并提供了 ANG存储装置11连同区域冷却系统的示意图，该冷却系统包括液化天然气(LNG)双壁罐I、两个热交换器4和12、以及ANG存储装置11，ANG存储装置11完全填满了固体吸附剂14。根据示例性实施方式，处理包含将大约-162° C的液化天然气在高于-150° C的温度下相变成蒸汽态。所述液相NG被允许经过低温连接2进入发生相变的热交换器4。具有诸如在30° C与35° C之间的典型温度的环境条件下的水从入口 5进入热交换器4 ;利用来自LNG的冷能产生温度范围为18° C至27° C的冷却水并在出口 3处离开热交换器4。所产生的冷却水可用于各种目的，例如建筑物冷却等。在热交换器4中的LNG再次气化之后约_150° C的低温温度的天然气蒸汽通过管道6利用电控压力调节器7，在约I至I. 5巴的接近大气压的压力下被填充到吸附存储装置内。调节器7连接至位于ANG存储装置11的填充口处的快速连接器8。再次气化后的NG蒸汽被调节至适当的填充压力，适当的填充压力通常为接近大气压的压力以用于填充。填充过程继续直至ANG存储装置11在预定压力下完全充满。接下来，ANG存储装置11关闭并开始升温至环境温度，通常在10° C至40° C的范围中，在该范围中气体或系统压力处于其设计压力，优选40巴。以这种方式，由于在吸附过程中低温温度的NG使固体吸附剂14冷却，所以在吸附期间填充过程无需附加的冷却。在排放期间，NG蒸汽从出口 9离开ANG存储装置11。解吸附过程利用压力摆动(swing)方法实施，在压力摆动方法中当ANG存储装置11中的压力下降时NG蒸汽从固体吸附剂14的表面解除吸附。可使用流量调节器(未示出)来获得所需的排放率。优选的实施方式中无需附加的加热，以使ANG存储装置11优选高度便携并且实现方便。·在吸附阶段中，NG蒸汽的填充率可通过冷却吸附床来增加，而在解吸附阶段中，排放率可通过加热吸附剂来增加。更具体地，在示例性实施方式中，在提高填充率的情况下的冷水、或者在提高排放率的情况下的热水可通过与ANG存储装置11合并的热交换器12来分配。冷水或热水从入口 13进入热交换器12并在出口 10处离开热交换器12。具有用于此目的所需温度的冷水或热水可利用用户边界处的再循环系统进行供应和维持。优选地，市场上可购得的薄壁碳钢可用于所提出的具有高达40巴的设计压力的ANG存储装置11。根据本专利技术的不同实施方式，提出的便携式存储装置可以是气瓶、汽缸、容器或其媒质。优选地，从LNG的双壁罐I经由热交换器4在再次气化后直接流出的NG蒸汽被调节至约14至20psig (磅/平方英寸)(=0.956至I. 38巴)的接近大气压的压力，NG从该压力下被填充到ANG存储装置11。无需额外的压缩动力(compression power)就将NG压缩至使用传统方法所需的通常在30至40巴之间的存储压力。在优选的但非限制性的实施方式中，可在ANG存储装置11的填充口和排放口处安装不锈钢烧结过滤器以阻止固体吸附剂逸入网状物。ANG存储装置11装满了固体吸附剂以作为吸附性存储装置操作，在该吸附性存储装置中天然气以低压即30至40巴存储。在工业中使用的实际固体吸附剂中，浙青基活性碳为用于天然气吸收的最有前景的吸附剂之一。这是因为i)其双峰孔径分布使被吸附物分子良好地进入内部孔中，以及ii)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍金泉，卢伟顺，卡兹·阿夫扎勒·拉曼，彼得玉特·巴兰·萨哈，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：
国别省市：