[发明专利]一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法

说明书

本发明涉及一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法，具有以下步骤：a、通过螺杆压缩机、蒸发器进行制冷产热：b、冷却水进水合物浆液生成釜内：c、天然气通过压缩机调压、换热器调温通入水合物浆液生成釜内，与上述冷却水充分混合，生成水合物浆液；d、分离水合物浆液：水合物浆液通过三相分离器进行三相分离；e、水合物在水合物储罐内分解；f、净化水：通过压力式超滤膜组件过滤，实现水质净化。本发明将具有良好流动性的水合物浆液和具有强大储气量的水合物的优势相结合，实现以固体形式储存富余天然气，储存效率高。用气高峰时段，水合物储罐内水合物颗粒受微波与伴热水共同作用，分解速率快。

技术领域

本发明涉及天然气水合物应用技术领域，尤其是一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法。

背景技术

天然气是我国城镇燃气的重要组成部分。2017年中国能源大转型高层论坛上指出：天然气是我国推进能源生产和消费革命、实现主体能源绿色低碳更替的重要基础。在实际供应环境下，城镇管输天然气常常需要利用调峰来满足供气平衡，适应不同时间段的用气量变化。为此需要在下游用气量较低时，将富余的天然气储存起来，以备用气量变化带来的供应波动。所以说如何高效、经济地储存天然气成了城镇燃气供应系统的重中之重。

现如今，较为成熟的天然气储存方式有常压储存、高压储存和液化储存。但以上方式各有缺点，常压储存涉及到的设备均较为庞大，带来的问题是保养维修困难；高压储存，即将天然气加压至20MPa，需要的耐高压设备投入成本较高；液化储存，即将天然气常压降温至-162℃，使之液化加以储存，其液化及保温上成本高。

近年来，领域内许多专家学者将目光投向了利用天然气水合物及水合物浆液来储存天然气。天然气水合物有着得天独厚的物理性质，可以在2MPa-6MPa，0℃-20℃下制备；其本身的热导率为18.7W/(m·℃)，较一般的隔热材料27.7W/(m·℃)的热导率还要低，这就意味着存储天然气水合物及其浆液的容器不需要特别的绝热措施。另外，天然气水合物及其浆液具有强大的储气能力，1m³水合物可以储存150m³-180m³标准状态下的天然气。

已公布发表的利用水合物及水合物浆液调峰的装置和方法主要包括：

1.中国专利CN103411132A提出了一种水合物法天然气储存和调峰用工艺，利用在天然气中添加少量丙烷或丁烷后生成天然气水合物进而储存调峰。该发明将生成的水合物储存于反应器内，虽避免了固体水合物运输的困难，但大大降低了连续性操作的灵活性。

2.中国专利CN101551060A公开一种天然气管网压力能制冷与水合物的集成利用方法及装置。该发明利用天然气膨胀产生的冷量制备天然气水合物，但是未考虑到水合物的生成相对较慢，不人为地促进其生成，会大大降低制备水合物的效率，导致富余天然气来不及转化为水合物形式存储。

3.中国专利CN104611080A公开一种天然气水合物浆液集成利用装置及方法。该发明通过制备水合物浆液作为天然气储存的介质，且将水合物浆液的各类用途充分考虑，但未考虑生成水合物时的放热问题。同时，该专利大范围使用管输水合物浆液，但未涉及水合物浆液最低安全流量。另外，该方法无法对水合物浆液中液态水的含量加以控制，使得储罐利用率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法，以改变常规的天然气储存形式，以一种简洁、经济的方式将富余天然气储存起来。同时总结现有相关技术的劣势，将具有良好流动性的水合物浆液和具有强大储气量的水合物的两大优势相结合，实现以固体形式储存富余天然气，储存效率高。在用气高峰时段，罐内水合物颗粒受微波与伴热水共同作用，分解速率快。此外，本发明将水合物晶体的特性与膜组件相结合，使得净化水质的流程更为经济、高效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用水合物进行天然气调峰并净化水质的方法，具有如下步骤：