一種用于天然氣的脫氮裝置及其脫氮工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然氣中氮?dú)獾拿摮に?，包括以下步驟：LNG儲(chǔ)罐中的BOG氣體經(jīng)過BOG冷箱復(fù)熱后進(jìn)入BOG增壓系統(tǒng)，增壓至0.6～1.5Mpa；而后，BOG依次通過BOG冷箱和液化冷箱后將BOG冷卻至-154℃～-165℃的液態(tài)，然后進(jìn)入脫氮換熱器進(jìn)一步被冷卻至-168～-176℃，再經(jīng)過節(jié)流膨脹后溫度降至-178～-185℃，進(jìn)入氮?dú)饷摮O(shè)備分離出的氮?dú)飧唿c(diǎn)放空，凈化后的天然氣回收至LNG儲(chǔ)罐。本發(fā)明通過對(duì)LNG儲(chǔ)罐中的BOG深度冷卻后脫除氮?dú)猓に嚦墒?，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合原料氣中氮?dú)夂枯^高且波動(dòng)范圍比較大的工況，能夠部分回收LNG儲(chǔ)罐放空的天然氣，同時(shí)提高儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的安全性。
【專利說明】一種用于天然氣的脫氮裝置及其脫氮工藝 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種天然氣脫氮工藝及裝置。 【背景技術(shù)】
[0002] 隨著清潔能源的應(yīng)用意識(shí)逐漸增強(qiáng)，天然氣的開發(fā)和應(yīng)用越來越普遍。由于液化 天然氣（LNG)便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，廣泛應(yīng)用于調(diào)峰站、公交車、重卡及船舶等。然而在天然氣 液化工廠中，有些氣源的氮含量較高，使天然氣液化困難，增大了液化過程的動(dòng)力消耗；而 且液化天然氣產(chǎn)品中氮?dú)夂扛?，?duì)液化天然氣的儲(chǔ)存帶來安全隱患。因此，脫除天然氣中 的氮?dú)?，保證進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐中的天然氣含氮量滿足要求具有重要的實(shí)踐意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種天然氣的脫氮工藝，通過設(shè)置B0G增壓系統(tǒng)、深冷系統(tǒng) 和氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)，能夠部分回收LNG儲(chǔ)罐放空的天然氣，同時(shí)提高儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的安全性。本發(fā) 明脫氮工藝是改造和優(yōu)化天然氣液化工藝的有效方法。
[0004] 本發(fā)明一種用于天然氣的脫氮裝置，包括液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐、B0G增壓系統(tǒng)、深冷系 統(tǒng)和氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)；所述B0G增壓系統(tǒng)用于將B0G增壓至0. 6?1. 5Mpa后冷卻至35? 55°C ;所述B0G增壓系統(tǒng)包括依次相連的第一 B0G壓縮機(jī)、第一 B0G換熱器、第二B0G壓縮 機(jī)和第二B0G換熱器；所述深冷系統(tǒng)用于將B0G進(jìn)一步冷卻至-154°C?_165°C ;所述深冷 系統(tǒng)包括B0G冷箱和液化冷箱，所述液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐的閃蒸氣出口通過所述B0G冷箱的冷 流股通道連接至所述第一 B0G壓縮機(jī)的進(jìn)口；所述第二B0G換熱器的出口通過所述B0G冷 箱的熱流股通道后連接至所述液化冷箱的深冷通道；所述氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)包括氮?dú)饷摮O(shè)備 和脫氮換熱器，所述液化冷箱的出口連接至所述脫氮換熱器的熱流股通道，位于所述氮?dú)?脫除設(shè)備底部的冷流股連接至所述脫氮換熱器的冷流股通道，位于所述氮?dú)饷摮O(shè)備底部 的冷流股出口連接至所述液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐。
[0005] 進(jìn)一步講，本發(fā)明用于天然氣的脫氮裝置，其中，所述第一 B0G壓縮機(jī)和第二B0G 壓縮機(jī)選用離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)和螺桿式壓縮機(jī)中的一種；所述第一 BOG換熱器 和所述第二B0G換熱器選用翅片式換熱器或管殼式換熱器；所述B0G冷箱選用翅片式換熱 器或管殼式換熱器；所述液化冷箱選用多流道板翅式冷箱或繞管式換熱器；所述氮?dú)饷摮?設(shè)備選用氮?dú)夥蛛x器、氮?dú)馓狃s塔和氮?dú)忾W蒸塔中的一種；所述脫氮換熱器選用翅片式換 熱器、管殼式換熱器或釜式再沸器。
[0006] 本發(fā)明一種天然氣中氮?dú)獾拿摮に?，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐中的B0G氣體經(jīng)過B0G冷箱復(fù)熱后進(jìn)入B0G增壓系統(tǒng)，通 過第一 B0G壓縮機(jī)、第一 B0G換熱器、第二B0G壓縮機(jī)和第二B0G換熱器后將B0G氣體增壓 至0· 6?1. 5Mpa，并冷卻至35?55°C ;
[0008] 步驟二、經(jīng)過BOG增壓系統(tǒng)處理后的BOG氣體進(jìn)入深冷系統(tǒng)，依次通過BOG冷箱和 液化冷箱后將B0G氣體冷卻至-154°C?_165°C的液態(tài)；
[0009] 步驟三、經(jīng)過深冷系統(tǒng)處理后的液態(tài)BOG進(jìn)入氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)中的脫氮換熱器，與 氮?dú)饷摮O(shè)備底部流股進(jìn)行換熱，將液態(tài)B0G進(jìn)一步冷卻至-168?-176°C ;
[0010] 步驟四、經(jīng)過脫氮換熱器換熱后的液態(tài)BOG經(jīng)過一節(jié)流閥的節(jié)流膨脹后，液態(tài)BOG 的溫度降至-178?-185°C，液態(tài)BOG進(jìn)入氮?dú)饷摮O(shè)備，氮?dú)庥傻獨(dú)饷摮O(shè)備分離后從頂 部放空口排出；凈化后的天然氣由氮?dú)饷摮O(shè)備底部流出進(jìn)入脫氮換熱器作為冷源，與步 驟三中深冷后的液態(tài)B0G進(jìn)行換熱，回收利用部分冷量后返回至液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐。
[〇〇11] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用于天然氣的脫氮裝置及其脫氮工藝的優(yōu)點(diǎn)是：（1)原 料氣組分含氮量較高時(shí)，通過降低B0G中的氮?dú)夂?，可以有效降低LNG中含氮量，且能耗 較低；（2)放空氣中夾帶的甲烷含量較低，減少資源的浪費(fèi)。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 附圖是本發(fā)明天然氣中氮?dú)獾拿摮に嚶肪€圖。 【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014] 如附圖所示，本發(fā)明一種用于天然氣的脫氮裝置，包括液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐、B0G增壓 系統(tǒng)、深冷系統(tǒng)和氣氣分尚系統(tǒng)。
[0015] 所述B0G增壓系統(tǒng)用于將B0G增壓至0. 6?1. 5Mpa后冷卻至35?55°C;所述B0G 增壓系統(tǒng)包括依次相連的第一 BOG壓縮機(jī)、第一 BOG換熱器、第二BOG壓縮機(jī)和第二BOG換 熱器；所述第一 B0G壓縮機(jī)和第二B0G壓縮機(jī)可以選用離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)和螺桿 式壓縮機(jī)中的一種，本實(shí)施例中選用的是螺桿式壓縮機(jī)；所述第一 B0G換熱器和所述第二 B0G換熱器可以選用翅片式換熱器或管殼式換熱器，本實(shí)施例中選用的是管殼式換熱器。
[0016] 所述深冷系統(tǒng)用于將B0G進(jìn)一步冷卻至-154°C?_165°C ;所述深冷系統(tǒng)包括B0G 冷箱和液化冷箱，所述BOG冷箱選用翅片式換熱器或管殼式換熱器，本實(shí)施例中選用的是 翅片式換熱器；所述液化冷箱選用多流道板翅式冷箱或繞管式換熱器，本實(shí)施例中選用的 是多流道板翅式冷箱。
[0017] 所述液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐的閃蒸氣出口通過所述B0G冷箱的冷流股通道連接至所述 第一 B0G壓縮機(jī)的進(jìn)口；所述第二B0G換熱器的出口通過所述B0G冷箱的熱流股通道后連 接至所述液化冷箱的深冷通道。
[0018] 所述氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)包括氮?dú)饷摮O(shè)備和脫氮換熱器，所述氮?dú)饷摮O(shè)備可以選用 氮?dú)夥蛛x器、氮?dú)馓狃s塔和氮?dú)忾W蒸塔中的一種，本實(shí)施例中選用的是氮?dú)馓狃s塔；所述脫 氮換熱器選用翅片式換熱器、管殼式換熱器或釜式再沸器，本實(shí)施例中選用的是釜式再沸 器。
[0019] 所述液化冷箱的出口連接至所述脫氮換熱器的熱流股通道，位于所述氮?dú)饷摮O(shè) 備底部的冷流股連接至所述脫氮換熱器的冷流股通道，位于所述氮?dú)饷摮O(shè)備底部的冷流 股出口連接至所述液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐。
[0020] 利用本實(shí)施例的用于天然氣的脫氮裝置，實(shí)現(xiàn)天然氣中氮?dú)獾拿摮に囘^程如 下：
[0021] 液化天然氣101進(jìn)入液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐V101中儲(chǔ)存，儲(chǔ)罐中產(chǎn)生的B0G氣體 102經(jīng)過BOG冷箱E101復(fù)熱至20°C左右后103進(jìn)入第一 BOG壓縮機(jī)K1011 -級(jí)增壓至 0. 4Mpal04、經(jīng)過第一 BOG換熱器E102冷卻至40°C 105,然后進(jìn)入第二BOG壓縮機(jī)K1012二 級(jí)增壓至0. 97Mpal06,經(jīng)過第二BOG換熱器E103冷卻至45°C 107,進(jìn)入BOG冷箱E101換熱 至-130°C 108后再進(jìn)入液化冷箱E104進(jìn)一步冷卻至-155°C左右109,繼續(xù)進(jìn)入氮?dú)馓狃s塔 T101塔底的釜式再沸器E105,進(jìn)一步被冷卻至-176°C 110,經(jīng)過節(jié)流閥VLV101節(jié)流膨脹， 溫度降至約_179°C 111，進(jìn)入氮?dú)馓狃s塔T101脫除氮?dú)?，氮?dú)庥伤敱环蛛x出來復(fù)熱后放 空112,氮?dú)馓狃s塔塔底流股進(jìn)入釜式再沸器E105與流股109進(jìn)行換熱，塔底流股被復(fù)熱， 復(fù)熱后氣化部分返回至氮?dú)馓狃s塔內(nèi)，凈化后的天然氣由塔底流出113重新進(jìn)入液態(tài)天然 氣儲(chǔ)罐V101。
[0022] 本實(shí)施例中各流股（附圖中的附圖標(biāo)記為101、102、103、104、105、106、107、108、 109、110、111、112、113)的具體參數(shù)見表1，表1中記載了各流股的溫度、壓力、流量及各組 分的摩爾含量。
[0023] 盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施 方式，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本 發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的 保護(hù)之內(nèi)。
[0024]
【權(quán)利要求】
1. 一種用于天然氣的脫氮裝置，包括液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐、BOG增壓系統(tǒng)、深冷系統(tǒng)和氮?dú)?分離系統(tǒng)；其特征在于： 所述BOG增壓系統(tǒng)用于將BOG增壓至0. 6?1. 5Mpa后冷卻至35?55°C ;所述BOG增 壓系統(tǒng)包括依次相連的第一 BOG壓縮機(jī)、第一 BOG換熱器、第二BOG壓縮機(jī)和第二BOG換熱 器； 所述深冷系統(tǒng)用于將BOG進(jìn)一步冷卻至-154°C?_165°C;所述深冷系統(tǒng)包括BOG冷箱 和液化冷箱，所述液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐的閃蒸氣出口通過所述BOG冷箱的冷流股通道連接至所 述第一 BOG壓縮機(jī)的進(jìn)口；所述第二BOG換熱器的出口通過所述BOG冷箱的熱流股通道后 連接至所述液化冷箱的深冷通道； 所述氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)包括氮?dú)饷摮O(shè)備和脫氮換熱器，所述液化冷箱的出口連接至所述 脫氮換熱器的熱流股通道，所述氮?dú)饷摮O(shè)備底部的冷流股通過所述脫氮換熱器的冷流股 通道，位于所述氮?dú)饷摮O(shè)備底部的冷流股出口連接至所述液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于天然氣的脫氮裝置，其中， 所述第一 BOG壓縮機(jī)和第二BOG壓縮機(jī)選用離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)和螺桿式壓 縮機(jī)中的一種； 所述第一 BOG換熱器和所述第二BOG換熱器選用翅片式換熱器或管殼式換熱器； 所述BOG冷箱選用翅片式換熱器或管殼式換熱器； 所述液化冷箱選用多流道板翅式冷箱或繞管式換熱器； 所述氮?dú)饷摮O(shè)備選用氮?dú)夥蛛x器、氮?dú)馓狃s塔和氮?dú)忾W蒸塔中的一種； 所述脫氮換熱器選用翅片式換熱器、管殼式換熱器和釜式再沸器中的一種。
3. -種天然氣中氮?dú)獾拿摮に?，其特征在于，采用如?quán)利要求1所述用于天然氣的 脫氮裝置，并包括以下步驟： 步驟一、液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐中的BOG氣體經(jīng)過BOG冷箱復(fù)熱后進(jìn)入BOG增壓系統(tǒng)，通過 第一 BOG壓縮機(jī)、第一 BOG換熱器、第二BOG壓縮機(jī)和第二BOG換熱器后將BOG氣體增壓至 0· 6?1. 5Mpa，并冷卻至35?55°C ; 步驟二、經(jīng)過BOG增壓系統(tǒng)處理后的BOG氣體進(jìn)入深冷系統(tǒng)，依次通過BOG冷箱和液化 冷箱后將BOG氣體冷卻至-154°C?_165°C的液態(tài)； 步驟三、經(jīng)過深冷系統(tǒng)處理后的液態(tài)BOG進(jìn)入氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)中的脫氮換熱器，與氮?dú)?脫除設(shè)備底部流股進(jìn)行換熱，將液態(tài)BOG進(jìn)一步冷卻至-168?-176°C ; 步驟四、經(jīng)過脫氮換熱器換熱后的液態(tài)BOG經(jīng)過一節(jié)流閥的節(jié)流膨脹后，液態(tài)BOG的溫 度降至-178?-185°C，液態(tài)BOG進(jìn)入氮?dú)饷摮O(shè)備，氮?dú)庥傻獨(dú)饷摮O(shè)備分離后從頂部放 空口排出；凈化后的天然氣由氮?dú)饷摮O(shè)備底部流出進(jìn)入脫氮換熱器作為冷源，與步驟三 中深冷后的液態(tài)BOG進(jìn)行換熱，回收利用部分冷量后返回至液態(tài)天然氣儲(chǔ)罐。
【文檔編號(hào)】F25J3/00GK104061755SQ201410311707
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】李賀松, 董憲瑩, 王月娥, 宋美萱, 胡家樂, 孔玉倩, 高楊 申請(qǐng)人:天津市振津工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司