一种天然气管道混合输氢分离方法

技术领域

本发明涉及天然气分离技术领域，具体为一种天然气管道混合输氢分离方法。

背景技术

天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体，而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体，在氢气输送的过程中，经常性的与天然气进行混合输送，天然气输送之后需要进行分离，现有的天然气管道混合输氢分离方法虽然较为全面，但是仍然存在一定的缺陷：

1.现有的天然气管道混合输氢分离方法在使用过程中，氢气的分离效果较差，采用单一的方式进行氢气的分离时，分离之后的气体中仍然还有较多杂质，大大降低了分离之后气体的质量；

2.现有的天然气管道混合输氢的过程中，氢气会对金属管道进行腐蚀，造成金属管道出现脆氢的情况，严重的设置会造成管道泄露的情况出现，大大降低了输气过程中的安全性；

3.现有的天然气管道混合输氢分离方法在分离过程中，分离之后的气体中仍然还有非目标气，并且无法对气体进行反馈分离，降低了分离后气体的纯净度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气管道混合输氢分离方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天然气管道混合输氢分离方法，包括以下步骤：步骤一，材料选择；步骤二，管道表面处理；步骤三，气体输送；步骤四，气体物理分离；步骤五，气体膜分离；步骤六，负反馈回流分离；

其中在上述步骤一中，在天然气管道输送混合氢之前对管道的材料进行选择，选择特定的材料制作的管道来作为载体进行混合气体的输送；

其中在上述步骤二中，当步骤一中的管道材料选择完成后铸造成一段段的管道，随后利用特殊材料在管道内壁和外壁进行涂覆，涂覆完成后焊接和螺丝固定连接成输送管道；

其中在上述步骤三中，利用步骤二中制成的天然气管道进行混合气体的输送时对输送的气体压力和氢气的浓度进行调控，保证气体压力和氢气的处于合适的范围，在安全合适的条件下进行气体的输送；

其中在上述步骤四中，当步骤三中的混合气体进行输送后，当混合气体输送到氢气接收站时，此时扩大管道的体积，并且将混合气体的流速降到0.01m/s，减少氢气和天然气的湍流和紊流，利用两者的比重不同使用上连接管道及下连接管道进行分离，分离完成后分别放入氢气暂存罐和天然气暂存罐进行暂时储存；

其中在上述步骤五中，当步骤四中的天然气和氢气暂时储存之后，将储存的氢气和天然气分别利用过滤膜进行过滤分离，对初步分离之后的氢气和天然气再次进行分离，分离完成后备用；

其中在上述步骤六中，当步骤五中的气体膜分离之后，边分离边将分离后的气体进行实时检测，检测气体中非目标气体含量超标时，此时将气体输送回到膜分离器中进行二次分离，直至气体中的非目标气体含量达到标准，此时将达标后的气体分别送入储存罐中进行储存。

进一步的，所述步骤一中，根据天然气的液化温度为-162°，而氢气的液化温度为-259.2°，将管道的气体降到-163°，将天然气液化分离，从而得到氢气。

进一步的，所述步骤一中，天然气管道为P的百分比含量≤0.015，S的百分比含量s≤0.004的低碳钢板焊接而成，该低碳钢板还包含多种微量合金元素，其硬度≤200hb，其焊缝中S的百分比含量≤0.010％，P的百分比含量≤0.020％,其焊接接头部位的硬度值经sr处理后≤200hb。

进一步的，所述步骤一中，天然气管道内壁设置有陶瓷镀膜。

进一步的，所述步骤二中，特殊材料为镍钴合金。

进一步的，所述步骤三中，混合气体中氢气的含量小于10％时，管道的在压力7.7MPa以下，混合气体中氢气的含量大于10％时，管道压力在5.38MPa以下。

进一步的，所述步骤四中，管道的体积扩大100-1000倍。

进一步的，所述步骤五中，过滤器中的过滤膜为陶瓷膜、高聚物膜、分子筛膜和金属膜其中一种或者多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明扩张体积的管道体积分离方式进行分离，成本低廉，经济性好，配合过滤膜进行过滤分离，两种分离方式相结合，提升了气体分离效果；

2.本发明通过零部件表面处理，管道材料控制，氢气浓度和气压的控制，避免了脆氢的产生，提升了输送气体时的安全性，避免了材料碎裂和泄露的情况出现；

3.本发明通过浓度检测设备对分离之后的气体进行检测，不合格的气体回流重新分离，提升了分离之后的气体纯度。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种天然气管道混合输氢分离方法，包括以下步骤：步骤一，材料选择；步骤二，管道表面处理；步骤三，气体输送；步骤四，气体物理分离；步骤五，气体膜分离；步骤六，负反馈回流分离；

其中在上述步骤一中，在天然气管道输送混合氢之前对管道的材料进行选择，选择特定的材料制作的管道来作为载体进行混合气体的输送；

其中在上述步骤一中，根据天然气的液化温度为-162°，而氢气的液化温度为-259.2°，将管道的天然气温度降到-163°，将天然气液化分离，从而得到氢气。

其中在上述步骤一中，天然气管道为P的百分比含量≤0.015，S的百分比含量s≤0.004的低碳钢板焊接而成，该低碳钢板还包含多种微量合金元素，其硬度≤200hb，其焊缝中S的百分比含量≤0.010％，P的百分比含量≤0.020％,其焊接接头部位的硬度值经sr处理后≤200hb。

其中在上述步骤一中，天然气管道内壁设置有陶瓷镀膜。

其中在上述步骤二中，当步骤一中的管道材料选择完成后铸造成一段段的管道，随后利用特殊材料在管道内壁和外壁进行涂覆，且特殊材料为镍钴合金，涂覆完成后焊接和螺丝固定连接成输送管道；

其中在上述步骤三中，利用步骤二中制成的天然气管道进行混合气体的输送时对输送的气体压力和氢气的浓度进行调控，保证气体压力和氢气的处于合适的范围，且混合气体中氢气的含量小于10％时，管道的在压力7.7MPa以下，混合气体中氢气的含量大于10％时，管道压力在5.38MPa以下，在安全合适的条件下进行气体的输送；

其中在上述步骤四中，当步骤三中的混合气体进行输送后，当混合气体输送到氢气接收站时，此时扩大管道的体积，且管道的体积扩大100-1000倍，并且将混合气体的流速降到0.01m/s，减少氢气和天然气的湍流和紊流，利用两者的比重不同进行分离，分离完成后分别放入氢气暂存罐和天然气暂存罐进行暂时储存；

其中在上述步骤五中，当步骤四中的天然气和氢气暂时储存之后，将储存的氢气和天然气分别利用过滤膜进行过滤分离，且过滤器中的过滤膜为陶瓷膜、高聚物膜、分子筛膜和金属膜其中一种或者多种，对初步分离之后的氢气和天然气再次进行分离，分离完成后备用；

其中在上述步骤六中，当步骤五中的气体膜分离之后，边分离边将分离后的气体进行实时检测，检测气体中非目标气体含量超标时，此时将气体输送回到膜分离器中进行二次分离，直至气体中的非目标气体含量达到标准，此时将达标后的气体分别送入储存罐中进行储存。

基于上述，本发明的优点在于，该发明使用时，首先在管道运输之前进行选材，利用抗腐蚀能力强的X42和X52管线钢作为原料来生产输送管道，同时对管道的内壁和外壁分别涂覆镍钴合金制成的金属涂层，提升了管道的抗腐蚀、抗氢脆的能力，并且在输送的过程中，混合气体中氢气的含量小于10％时，管道的在压力7.7MPa以下，混合气体中氢气的含量大于10％时，管道压力在5.38MPa以下，保持管道内部氢的浓度和压力处于合适范围内，有效减少了氢脆和腐蚀的情况出现，延长了管道的使用寿命，提升了使用的安全性，同时分离过程中，将管道体积扩大100-1000倍，利用氢气和天然气比重不同进行分离，经济性好，并且利用比重分离之后采用过滤膜进行分离，两者配合使用，提升了分离效果，分离之后对分离的气体进行实时监测，气体中含有的非目标气体超标时，进行气体回流，再次进行过滤膜分离，有效的去除气体中的杂质，提升了分离之后气体的纯度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。