[发明专利]一种氢气天然气分离系统、方法及气体压力传递装置

说明书

本发明涉及燃气运输及压力能回收领域，公开了一种氢气天然气分离系统、方法及气体压力传递装置，气体压力传递装置包括壳体、第一腔体、第二腔体、转子和设置在转子内的活塞组件，氢气天然气分离系统包括气体压力传递装置、膜分离装盒和增压泵。本发明具有以下优点和效果：本申请提供的气体压力传递装置是通过“压力能‑压力能”直接传递，并通过离心力和气压两者共同实现整个压力传递循环，仅有极小部分活塞摩擦能量损失及密封泄露损失，混合气余压利用效率高，正常工作状态下能量传递效率可达95％以上；采用混合气余压对分离后的天然气进行加压，一方面避免了余压的浪费，另一方面也节省了天然气加压步骤，共同降低了系统的整体能耗。

技术领域

本申请涉及燃气运输及压力能回收技术领域，具体涉及一种氢气天然气分离系统、方法及气体压力传递装置。

背景技术

目前，现今天然气已经成为居民生活必需资源，并且城市中的天然气管网的覆盖面积也在进一步扩大。我国天然气产业是由三大石油石化央企为支撑，布局建成了国家干线天然气管道网络，多元市场主体为补充主导配置城市周边支配气管网及多种经营形式。天然气管网运输体系已比较完善。

近年来燃料电池技术的成熟和成本的快速下降，燃料电池交通发展迅速。然而与之相对应的氢气储运成本居高不下。氢气的储运方式包括氢气专用管道、压缩氢气(CH2)、液化氢气(LH2)、液体有机物氢载体(LOHC)、金属合金储氢等方式。其中氢气管道运输有输送量大，供应可靠性高等特点，但管道投资过高。氢气运输问题已成为制约燃料电池及燃料电池汽车发展的关键问题。

利用已有成熟的天然气管道设施，在不必对设备设施进行专门处理和改造的前提下注入氢气，在天然气氢气混合运输的情况下可以实现大规模输送氢气，大幅降低氢气输送成本。但是在许多情况下，需要较为纯净的天然气或氢气作为工业原料，因此需要对天然气氢气混合气进行分离。

同时，天然气和氢气混合气都是高压运输，而天然气、氢气混合气的常规分离方式均是要在相对低压的条件下进行分离，常规的分离会损失混合气余压；而且天然气二次输送还需要增压，能量消耗较大；目前已开发的余能利用技术，包括压力能储气调峰、压力能发电、天然气液化、制冷等，这些余压利用都是将压力能转化为了其他形式的能量，能量转化损失较大。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种氢气天然气分离系统、方法及气体压力传递装置，避免损失混合气余压，利用余压对天然气进行加压，减少增压能耗。

为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：

一种气体压力传递装置，用于将高压气体的压力能传递到低压气体中，包括：

壳体，其两端具有相对设置的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体内分别水平设置有隔板，所述隔板将第一腔体和第二腔体分为进口和出口，并且第一腔体的进口和第二腔体的出口相对设置；

转子，其转动设置在壳体内部，并且转子将第一腔体和第二腔体隔离；

活塞组件，其存在若干组，多组时周向均匀设置于转子内部，并且由第一腔体向第二腔体方向聚拢倾斜设置；

所述隔板的厚度大于所述活塞组件的直径；

转子转动过程中，每个活塞组件经过隔板后，所述活塞组件内的活塞从活塞组件的从较高一端向较低一端移动。

优选的，所述转子为锥台形，所述转子的母线和活塞组件轴线平行。

优选的，所述活塞组件包括：

活塞腔，其存在若干组，周向均匀设置于转子内部，并且由第一腔体向第二腔体方向聚拢倾斜设置；

传压活塞，其包括第一端头、第二端头和活塞杆，所述第一端头和第二端头通过活塞杆相连，所述第一端头和第二端头和活塞腔密封滑动设置。