用于存儲天然氣的方法和系統技術方案

用于將NG存儲到吸附劑存儲裝置中的方法和系統。該方法包括以下步驟：將液相的NG提供至第一熱交換器；利用該第一熱交換器使NG氣化；以及將氣相的NG饋送到吸附劑存儲裝置中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于存儲天然氣的方法和系統。
技術介紹
天然氣(NG)被認為是諸如運輸技術中可替代燃料。其提供更好的燃燒并使廢氣污染最小化。此外，其低價和豐富的可用性使得其作為車輛燃料更具吸引力。NG包括超過80%的甲烷氣體，甲烷氣體具有比其他碳氫燃料(例如，丁烷、柴油燃料、汽油等)更高的每單位質量熱值(50. lMJ/kg，LHV)。近年來，出于能量存儲和運輸的目的，已經提出用吸附天然氣存儲系統作為壓縮天然氣的替代。在吸附性存儲系統中，天然氣分子被捕獲于固體吸附劑的微小孔中；被吸附·分子在固體吸附劑表面上比在體相上更穩定。因此，天然氣的吸附性存儲被預期比“純”壓縮存儲更有效。例如在第20020023539號專利中已經提出了一種用于吸附和存儲機動車輛中的氣態碳氫燃料的系統。該系統實現了燃料以高碳數組分和低碳數組分的分離，這增加了系統的復雜性。此外，低碳數組分被加壓至約20MPa (約200巴)以用于存儲，這仍需要大量壓縮開銷，其增加了存儲的成本。因此，需要提供尋求解決以上問題中的至少一個問題的用于將NG存儲到吸附劑存儲裝置中的方法和系統。
技術實現思路
根據本專利技術的第一方面，提供了一種用于將NG存儲到吸附劑存儲裝置中的方法，該方法包括以下步驟將液相的NG提供至第一熱交換器；利用第一熱交換器使NG氣化；以及將氣相的NG饋送到吸附劑存儲裝置中。利用所述第一熱交換器使NG氣化的步驟可包括冷卻用于熱交換的液體以使NG氣化。該方法還可包括利用被冷卻的液體以進行進一步處理?？衫玫谝粺峤粨Q器使NG氣化，以使得氣相的NG在低溫溫度下被饋送到吸附劑存儲裝置中以用于冷卻吸附劑存儲裝置的吸附劑材料。該方法還可包括對用于饋送到吸附劑存儲裝置中的氣相的NG的壓力進行調節。NG可在接近大氣壓力的壓力下被饋送到吸附劑存儲裝置中。將氣態的NG饋送到吸附劑存儲裝置中的步驟可包括冷卻吸附劑存儲裝置的吸附劑材料。冷卻吸附劑存儲裝置的吸附劑材料可利用第二熱交換器進行。第二熱交換器可被并入吸附劑存儲裝置中。該方法還可包括利用壓力擺動方法將NG從吸附劑存儲裝置排出。將NG從吸附劑存儲裝置排出的步驟還可包括加熱吸附劑存儲裝置的吸附劑材料。加熱吸附劑存儲裝置的吸附劑材料可利用第二熱交換器進行。根據本專利技術的第二方面提供了一種用于存儲NG的系統，所述系統包括第一熱交換器，用于使NG氣化；吸附劑存儲裝置；將液相的NG提供至第一熱交換器的裝置；以及將氣相的NG從第一熱交換器饋送到吸附劑存儲裝置中的裝置。該系統還可包括對用于饋送到吸附劑存儲裝置中的氣相的NG的壓力進行調節的>J-U ρ α裝直。該系統還可包括利用壓力擺動方法將NG從吸附劑存儲裝置排出的裝置。該系統還可包括第二熱交換器，第二熱交換器用于冷卻或加熱吸附劑存儲裝置中的吸附劑材料。第二熱交換器可被并入吸附劑存儲裝置中。 附圖說明通過下面的書面描述，僅通過舉例并結合附圖，本專利技術的實施方式將得到更好的理解并對本領域普通技術人員來說是顯而易見的，在附圖中圖I是示出根據示例性實施方式在天然氣吸附裝置中的先進系統的視圖；圖2是示出在(a)2000放大率和(b)200000放大率時活性碳的掃描電子顯微(SEM)照片的視圖；圖3是示出在低溫溫度(120至220K)時甲烷吸收能力與壓力之間的關系的視圖；圖4是示出在接近環境溫度的溫度(278至338K)下甲烷吸收能力與壓力之間的關系的視圖；圖5是示出在本專利技術的實施方式中的天然氣容積存儲能力與傳統壓縮氣體的比較的視圖；圖6是示出示例性實施方式的在低溫溫度下的先進天然氣填充系統的處理通道的視圖；圖7是示出根據示例性實施方式的在用于10公升ANG汽缸的不同的閥系數值下天然氣排放率的模擬結果的視圖；以及圖8是示出根據示例性實施方式用于將NG存儲到吸附劑存儲裝置中的方法的流程圖。具體實施例方式圖I描繪了本專利技術的一個實施方式并提供了 ANG存儲裝置11連同區域冷卻系統的示意圖，該冷卻系統包括液化天然氣(LNG)雙壁罐I、兩個熱交換器4和12、以及ANG存儲裝置11，ANG存儲裝置11完全填滿了固體吸附劑14。根據示例性實施方式，處理包含將大約-162° C的液化天然氣在高于-150° C的溫度下相變成蒸汽態。所述液相NG被允許經過低溫連接2進入發生相變的熱交換器4。具有諸如在30° C與35° C之間的典型溫度的環境條件下的水從入口 5進入熱交換器4 ;利用來自LNG的冷能產生溫度范圍為18° C至27° C的冷卻水并在出口 3處離開熱交換器4。所產生的冷卻水可用于各種目的，例如建筑物冷卻等。在熱交換器4中的LNG再次氣化之后約_150° C的低溫溫度的天然氣蒸汽通過管道6利用電控壓力調節器7，在約I至I. 5巴的接近大氣壓的壓力下被填充到吸附存儲裝置內。調節器7連接至位于ANG存儲裝置11的填充口處的快速連接器8。再次氣化后的NG蒸汽被調節至適當的填充壓力，適當的填充壓力通常為接近大氣壓的壓力以用于填充。填充過程繼續直至ANG存儲裝置11在預定壓力下完全充滿。接下來，ANG存儲裝置11關閉并開始升溫至環境溫度，通常在10° C至40° C的范圍中，在該范圍中氣體或系統壓力處于其設計壓力，優選40巴。以這種方式，由于在吸附過程中低溫溫度的NG使固體吸附劑14冷卻，所以在吸附期間填充過程無需附加的冷卻。在排放期間，NG蒸汽從出口 9離開ANG存儲裝置11。解吸附過程利用壓力擺動(swing)方法實施，在壓力擺動方法中當ANG存儲裝置11中的壓力下降時NG蒸汽從固體吸附劑14的表面解除吸附?？墒褂昧髁空{節器(未示出)來獲得所需的排放率。優選的實施方式中無需附加的加熱，以使ANG存儲裝置11優選高度便攜并且實現方便。·在吸附階段中，NG蒸汽的填充率可通過冷卻吸附床來增加，而在解吸附階段中，排放率可通過加熱吸附劑來增加。更具體地，在示例性實施方式中，在提高填充率的情況下的冷水、或者在提高排放率的情況下的熱水可通過與ANG存儲裝置11合并的熱交換器12來分配。冷水或熱水從入口 13進入熱交換器12并在出口 10處離開熱交換器12。具有用于此目的所需溫度的冷水或熱水可利用用戶邊界處的再循環系統進行供應和維持。優選地，市場上可購得的薄壁碳鋼可用于所提出的具有高達40巴的設計壓力的ANG存儲裝置11。根據本專利技術的不同實施方式，提出的便攜式存儲裝置可以是氣瓶、汽缸、容器或其媒質。優選地，從LNG的雙壁罐I經由熱交換器4在再次氣化后直接流出的NG蒸汽被調節至約14至20psig (磅/平方英寸)(=0.956至I. 38巴)的接近大氣壓的壓力，NG從該壓力下被填充到ANG存儲裝置11。無需額外的壓縮動力(compression power)就將NG壓縮至使用傳統方法所需的通常在30至40巴之間的存儲壓力。在優選的但非限制性的實施方式中，可在ANG存儲裝置11的填充口和排放口處安裝不銹鋼燒結過濾器以阻止固體吸附劑逸入網狀物。ANG存儲裝置11裝滿了固體吸附劑以作為吸附性存儲裝置操作，在該吸附性存儲裝置中天然氣以低壓即30至40巴存儲。在工業中使用的實際固體吸附劑中，浙青基活性碳為用于天然氣吸收的最有前景的吸附劑之一。這是因為i)其雙峰孔徑分布使被吸附物分子良好地進入內部孔中，以及ii)本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：伍金泉，盧偉順，卡茲·阿夫扎勒·拉曼，彼得玉特·巴蘭·薩哈，
申請(專利權)人：新加坡國立大學，
類型：
國別省市：