專(zhuān)利名稱：節(jié)流閃蒸脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的工藝和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種節(jié)流閃蒸脫氫氣、氮?dú)?、一氧化碳并生產(chǎn)液化天然氣的工藝。煤基合成氣、焦?fàn)t氣以及焦?fàn)t氣甲烷化后的氣體等除含有甲烷外，還含有氮?dú)狻錃?、一氧化碳，為得到液化天然氣，需將其脫除到一定程度，才能作為液化天然?LNG)產(chǎn)品產(chǎn)出。
背景技術(shù)：
迫于環(huán)保及能源成本壓力，天然氣作為一次能源在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域所占比例正逐漸提升，其應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸擴(kuò)大到發(fā)電、汽車(chē)用氣、工業(yè)用氣、城市居民用氣、化工用氣等方面，市場(chǎng)需求量迅速增加。傳統(tǒng)的天然氣管輸供應(yīng)方式仍為主流，但受原料條件及用戶分布限制，有相當(dāng)一部分資源無(wú)法進(jìn)行管道長(zhǎng)距離輸送，需選擇液化的方式，將甲烷轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w再采用靈活的運(yùn)輸方式將其送往用戶終端。并且，液化天然氣(LNG)體積只有同量氣體體積的1/625，液化后可以降低貯存和運(yùn)輸成本，且可以提高單位體積的燃值。液化天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)天然氣液化方法和裝置在能耗、投資和效率等方面提出了更高的要求。對(duì)于某些富含甲烷氣體，例如煤基合成氣和焦?fàn)t氣甲烷化后得到的合成天然氣等，其組成除甲烷外，還含有氮?dú)?、氫氣、一氧化碳等，為得到高純度的液化天然氣，需將其中的氮?dú)?、氫氣、一氧化碳脫除到一定程度，才能作為液化天然?LNG)產(chǎn)品產(chǎn)出。目前常用的氣體分離方法一般有低溫液化分離、變壓吸附及膜分離等，低溫液化分離技術(shù)正逐漸應(yīng)用于天然氣這一領(lǐng)域。附圖I所示為一采用低溫液化精餾分離工藝生產(chǎn)LNG的流程，包括低溫液化和精餾分離兩部分；低溫液化由混合冷劑提供冷量在冷箱中實(shí)現(xiàn)天然氣的液化；精餾分離工序包括含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富含甲烷氣體采用精餾流程脫除氫氣、氮?dú)?、一氧化碳，得到合格的LNG。但這一工藝流程較為復(fù)雜，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間較長(zhǎng)。另外，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)201019087060. 0公開(kāi)了一種焦?fàn)t尾氣制LNG工藝方法，該方法披露，粗產(chǎn)品氣經(jīng)冷卻分離掉大部分冷凝液后，進(jìn)入分子篩以脫除殘余水份和CO2,經(jīng)壓縮機(jī)升至5. OMPa、冷卻和預(yù)冷后，進(jìn)入兩級(jí)節(jié)流閃蒸系統(tǒng)，以分離出非產(chǎn)品氣。該方法包括在加壓條件下常溫脫油脫硫、三級(jí)催化劑加氫轉(zhuǎn)化、兩級(jí)干法脫硫、三級(jí)甲烷化反應(yīng)、分子篩吸附脫除殘余水分和C02、甲烷化氣體深冷液化等多個(gè)步驟，沒(méi)有具體公開(kāi)節(jié)流閃蒸過(guò)程，其主要用于脫硫，所使用的原料氣為焦化廠經(jīng)過(guò)凈化處理的焦?fàn)t氣，含有微量焦油、苯、萘、氨、氰化氫、cr、h2s、不飽和烴、噻吩、硫醚、硫醇、cos和Cs2等有機(jī)硫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種從含氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸嫉母患淄闅?富含甲烷的 氣體)中脫除氫氣、氮?dú)?、一氧化碳并將甲烷組分液化生產(chǎn)天然氣(LNG)的方法，使本發(fā)明能在將氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸济摮耐瑫r(shí)得到合格的液化天然氣，其工藝流程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，且設(shè)備投資費(fèi)用及系統(tǒng)能耗均降低。根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種節(jié)流閃蒸脫氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸疾⑸a(chǎn)液化天然氣的工藝，該工藝包括低溫液化工序和節(jié)流閃蒸分離工序兩部分；低溫液化工序包括由混合冷劑提供冷量在冷箱中實(shí)現(xiàn)天然氣的液化；節(jié)流閃蒸分離工序包括含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣采用一?jí)或二級(jí)節(jié)流閃蒸流程脫除氫氣、氮?dú)?、一氧化碳；其中含氫、氮、一氧化碳?xì)怏w的富甲烷混合氣體經(jīng)冷箱將甲烷組分液化后，進(jìn)入一級(jí)或二級(jí)節(jié)流、閃蒸工序中脫除氮?dú)?、氫氣和一氧化碳，得到氫氣含?lt; 4000ppm(優(yōu)選^ 3500ppm,更優(yōu)選< 3000ppm,進(jìn)一步優(yōu)選< 2500ppm,更進(jìn)一步優(yōu)選< 2000ppm,尤其優(yōu)選< 1700ppm， 特別優(yōu)選< 1500ppm，最優(yōu)選< IOOOppm)，和氮?dú)夂?lt; 8% (優(yōu)選< 7%,更優(yōu)選< 6%,進(jìn)一步優(yōu)選< 5%,更進(jìn)一步優(yōu)選< 4%,更好< 3%,尤其優(yōu)選< 2%,特別優(yōu)選< I. 5%，更特別優(yōu)選< 1%，最優(yōu)選< 0. 5% )，一氧化碳含量< 9% (優(yōu)選<8%，更優(yōu)選< 7%，進(jìn)一步優(yōu)選< 6%，更進(jìn)一步優(yōu)選< 5%，更好< 4%，再更好< 3%，尤其優(yōu)選(2%，特別優(yōu)選彡I. 5%，更特別優(yōu)選彡1%，最優(yōu)選彡0.5% )的液化天然氣(LNG)產(chǎn)品。一般情況下，在低溫液化工序中，冷箱的冷量由混合冷劑提供或主要由混合冷劑提供；一股氣相冷劑流股通過(guò)冷箱的一氣相通道冷卻至一定溫度，再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后反向進(jìn)入板翅式換熱器組的一個(gè)特定級(jí)(例如末級(jí)、倒數(shù)第二級(jí)等)換熱器為換熱器提供冷量，該氣相流股然后經(jīng)過(guò)冷劑返回通道，出冷箱；一股液相混合冷劑首先進(jìn)入冷箱的第一液相通道，在板翅式換熱器組中被預(yù)冷至一定溫度后引出冷箱，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后再次反向進(jìn)入板翅式換熱器組的一個(gè)特定級(jí)(例如為氣相冷劑流股返回?fù)Q熱器組的換熱器級(jí)數(shù)的前一級(jí)，例如第一級(jí)，或倒數(shù)第二級(jí)、或倒數(shù)第三級(jí)(當(dāng)有三個(gè)以上的級(jí)時(shí)))換熱器為換熱器組提供冷量并且然后與從換熱器組返回的混合冷劑流股即上述氣相流股匯合，匯合之后經(jīng)過(guò)冷劑返回通道，出冷箱。低溫液化部分在冷箱中完成，冷箱的冷量主要由混合冷劑提供。優(yōu)選，舉例來(lái)說(shuō)，一股氣相冷劑流股通過(guò)冷箱的一氣相通道冷卻至-148°C _173°C，再經(jīng)第二節(jié)流閥節(jié)流至0. 2 0. SMPaA后反向進(jìn)入換熱器組末級(jí)換熱器為換熱器提供冷量，一股液相混合冷劑首先進(jìn)入冷箱的第一液相通道，在其中被預(yù)冷至約-10°C _80°C，經(jīng)第一節(jié)流閥節(jié)流至0. 2 0. SMPaA后再次進(jìn)入板翅式換熱器組的第一級(jí)換熱器為換熱器組提供冷量并且與從板翅式換熱器組后一級(jí)換熱器返回的混合冷劑流股即上述氣相流股匯合，匯合之后經(jīng)過(guò)冷劑返回通道，出冷箱。優(yōu)選地，所述一級(jí)節(jié)流、閃蒸分離流程采用一臺(tái)節(jié)流閥和兩臺(tái)閃蒸罐。在優(yōu)選的情況下，在所述一級(jí)節(jié)流、閃蒸分離流程中，富含甲烷的混合氣經(jīng)冷箱冷卻至一定溫度(一般至_145°C至_170°C范圍，優(yōu)選_147°C至_165°C范圍，進(jìn)一步優(yōu)選-148°C至_162°C范圍，更優(yōu)選-150°C至_160°C范圍)將其中的甲烷組分液化，之后進(jìn)入冷箱出口閃蒸罐中在入口溫度、壓力條件下閃蒸，冷箱出口閃蒸罐頂部得到的部分富氫氣返回冷箱復(fù)熱后出系統(tǒng)，閃蒸罐底部液體經(jīng)第三節(jié)流閥節(jié)流至0. 15 I. OMPaA，之后進(jìn)入第一級(jí)閃蒸罐中分為氣液兩相，從第一級(jí)閃蒸罐頂部得到氫氣、氮?dú)?、一氧化碳和甲烷的混合氣體，返回冷箱回收冷量后出系統(tǒng)，液化天然氣從第一級(jí)閃蒸罐底部引出，得到LNG產(chǎn)品。所得LNG產(chǎn)品具有以上所定義的范圍內(nèi)的氫氣含量、氮?dú)夂?、一氧化碳含量。?yōu)選地，所述二級(jí)節(jié)流、閃蒸分離流程采用兩臺(tái)節(jié)流閥和三臺(tái)閃蒸罐。在優(yōu)選的情況下，在所述二級(jí)節(jié)流、閃蒸分離流程中，富含甲烷的混合氣經(jīng)冷箱冷卻至一定溫度(一般至_145°C至_170°C范圍，優(yōu)選_147°C至_165°C范圍，進(jìn)一步優(yōu)選-148°C至_162°C范圍，更優(yōu)選_150°C至_160°C范圍)將其中的甲烷組分液化，之后進(jìn)入冷箱出口閃蒸罐中在入口溫度、壓力條件下閃蒸，冷箱出口閃蒸罐頂部得到的部分富氫氣返回冷箱復(fù)熱后出系統(tǒng)，冷箱出口閃蒸罐底部液體經(jīng)第三節(jié)流閥節(jié)流至0. 3 I. 5MPaA，進(jìn)入第一級(jí)閃蒸罐中氣液分離，第一級(jí)閃蒸罐頂部得到大部分的氫氣及少量氮?dú)狻⒁谎趸?、甲烷，返回冷箱?fù)熱后出系統(tǒng)，底部液體繼續(xù)經(jīng)第四節(jié)流閥節(jié)流至0. 15 I. OMPaA，之后進(jìn)入第二級(jí)閃蒸罐中分為氣液兩相，第二級(jí)閃蒸罐頂部得到主要含有氮?dú)狻⒁谎趸技凹淄榈幕旌蠚怏w，返回冷箱復(fù)熱后出系統(tǒng)，液化天然氣從第二級(jí)閃蒸罐底部引出，得到LNG產(chǎn)品。所得LNG產(chǎn)品具有以上所定義的范圍內(nèi)的氫氣含量、氮?dú)夂?、一氧化碳含量。為了更清楚地理解本發(fā)明，本發(fā)明的方法(或稱作工藝)的技術(shù)方案概括如下I、一種節(jié)流閃蒸脫氫氣、氮?dú)?、一氧化碳并生產(chǎn)液化天然氣的工藝，該工藝包括低溫液化工序和節(jié)流閃蒸分離工序兩部分；低溫 液化工序包括由混合冷劑提供冷量在冷箱中實(shí)現(xiàn)天然氣的液化；節(jié)流閃蒸分離工序包括含氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸嫉母患淄榈幕旌蠚獠捎靡患?jí)或二級(jí)節(jié)流閃蒸流程脫除氫氣、氮?dú)?、一氧化碳；其中含氫、氮、一氧化碳?xì)怏w的富甲烷混合氣體經(jīng)冷箱將甲烷組分液化后，進(jìn)入一級(jí)或二級(jí)節(jié)流、閃蒸工序中脫除氮?dú)?、氫氣和一氧化碳，得到氫氣含?lt; 4000ppm,氮?dú)夂?lt; 8%,—氧化碳< 9%的液化天然氣產(chǎn)品。2、根據(jù)以上I項(xiàng)所述的工藝，其特征在于含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣?jīng)冷箱將甲烷組分液化，之后進(jìn)入閃蒸罐中除去雜質(zhì)氣體組分，液相由閃蒸罐底經(jīng)節(jié)流閥成為氣液兩相，而后再進(jìn)入閃蒸罐中除去雜質(zhì)氣體組分，如此進(jìn)行一級(jí)或二級(jí)節(jié)流、閃蒸，各閃蒸罐頂部得到的氮?dú)?、氫氣、一氧化碳和甲烷返回冷箱?fù)熱后出冷箱系統(tǒng)，由末級(jí)閃蒸罐底部得到的液相產(chǎn)品即為液化天然氣。3、根據(jù)以上I或2項(xiàng)所述的工藝，其特征在于所述一級(jí)節(jié)流、閃蒸流程采用一臺(tái)節(jié)流裝置和兩臺(tái)閃蒸罐；所述二級(jí)節(jié)流、閃蒸流程采用兩臺(tái)節(jié)流裝置和三臺(tái)閃蒸罐。4、根據(jù)以上3項(xiàng)所述的工藝，其特征在于當(dāng)進(jìn)行一級(jí)節(jié)流、閃蒸時(shí)，含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣?jīng)冷箱將甲烷組分液化，之后從前一級(jí)閃蒸罐(即冷箱出口閃蒸罐)的中部進(jìn)入前一級(jí)閃蒸罐中，前一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，前一級(jí)閃蒸罐底部得到的液相經(jīng)過(guò)節(jié)流閥之后從后一級(jí)閃蒸罐(即第一級(jí)閃蒸罐)的中部進(jìn)入后一級(jí)閃蒸罐中，后一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，后一級(jí)閃蒸罐的底部液相即為液化天然氣產(chǎn)品；或當(dāng)進(jìn)行二級(jí)節(jié)流、閃蒸時(shí)，含氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸嫉母患淄榈幕旌蠚饨?jīng)冷箱將甲烷組分液化，之后從前一級(jí)閃蒸罐(即冷箱出口閃蒸罐)的中部進(jìn)入前一級(jí)閃蒸罐中，前一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，前一級(jí)閃蒸罐底部得到的液相經(jīng)過(guò)節(jié)流閥之后從后一級(jí)閃蒸罐(即第一級(jí)閃蒸罐)的中部進(jìn)入后一級(jí)閃蒸罐中，后一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，后一級(jí)閃蒸罐的底部液相經(jīng)過(guò)節(jié)流閥之后從再后一級(jí)閃蒸罐(即第二級(jí)閃蒸罐)的中部進(jìn)入再后一級(jí)閃蒸罐中，再后一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，再后一級(jí)閃蒸罐的底部液相即為液化天然氣產(chǎn)品。5、根據(jù)以上1-4項(xiàng)中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于其低溫液化工序部分中，冷箱的冷量由混合冷劑提供或主要由混合冷劑提供；一股氣相冷劑流股通過(guò)冷箱的一氣相通道冷卻至一定溫度，再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后反向進(jìn)入板翅式換熱器組的一個(gè)特定級(jí)換熱器為換熱器提供冷量，該氣相流股然后經(jīng)過(guò)冷劑返回通道，出冷箱；一股液相混合冷劑首先進(jìn)入冷箱的第一液相通道，在板翅式換熱器組中被預(yù)冷至一定溫度后引出冷箱，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后再次反向進(jìn)入板翅 式換熱器組的另一個(gè)特定級(jí)換熱器為換熱器組提供冷量并且然后與從換熱器組返回的混合冷劑流股即上述氣相流股匯合，匯合之后經(jīng)過(guò)冷劑返回通道，出冷箱。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供一種節(jié)流閃蒸脫氫氣、氮?dú)?、一氧化碳并生產(chǎn)液化天然氣的裝置。即上述方法所使用的設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方式中，該裝置包括一個(gè)冷箱，三個(gè)節(jié)流閥和兩臺(tái)閃蒸罐，其中，該冷箱包括液相混合冷劑入口，其與冷箱的第一液相通道連接，該第一液相通道從冷箱中的換熱器的一個(gè)特定級(jí)(例如一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等)的末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，與冷箱的一個(gè)冷劑返回通道連接，氣相冷劑入口，其與冷箱的第一氣相通道連接，該第一氣相通道從換熱器的另一個(gè)特定級(jí)(例如一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等)的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，與上述冷劑返回通道連接，與冷箱的第二氣相通道連接的一個(gè)富甲烷氣進(jìn)口和一個(gè)富甲烷混合流股出口，該富甲烷混合流股出口與冷箱出口閃蒸罐的富甲烷混合流股入口連接，與冷箱的第三氣相通道連接的第一混合氣體進(jìn)口和第一混合氣體出口，該混合氣體進(jìn)口與冷箱出口閃蒸罐的頂部氣相通道連接，與冷箱的第四氣相通道連接的第二混合氣體進(jìn)口和第二混合氣體出口，該混合氣體進(jìn)口與第一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相通道連接，冷箱出口閃蒸罐和第一級(jí)閃蒸罐均包括一個(gè)富甲烷混合流股入口，一個(gè)頂部氣相出口，一個(gè)底部液相出口，冷箱出口閃蒸罐底部液相出口通過(guò)管道與第三節(jié)流閥一端連接，第三節(jié)流閥另一端與第一級(jí)閃蒸罐的富甲烷混合流股入口連接。優(yōu)選地，該第一液相通道從冷箱中的一級(jí)換熱器末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱中與一個(gè)冷劑返回通道連接；該第一氣相通道從末級(jí)換熱器的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱中與上述冷劑返回通道連接。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該裝置包括一個(gè)冷箱，四個(gè)節(jié)流閥和三臺(tái)閃蒸罐，其中，該冷箱包括液相混合冷劑入口，其與冷箱的第一液相通道連接，該第一液相通道從冷箱中的換熱器的一個(gè)特定級(jí)(例如一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等)的末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，與冷箱的一個(gè)冷劑返回通道連接，氣相冷劑入口，其與冷箱的第一氣相通道連接，該第一氣相通道從換熱器的另一個(gè)特定級(jí)(例如一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等)的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，與上述冷劑返回通道連接，與冷箱的第二氣相通道連接的一個(gè)富甲烷氣進(jìn)口和一個(gè)富甲烷混合流股出口，該富甲烷混合流股出口與冷箱出口閃蒸罐的富甲烷混合流股入口連接，與冷箱的第三氣相通道連接的第一混合氣體進(jìn)口和第一混合氣體出口，該第一混合氣體進(jìn)口與冷箱出口閃蒸罐的頂部氣相通道連接，與冷箱的第四氣相通道連接的第二混合氣體進(jìn)口和第二混合氣體出口，該第二混合氣體進(jìn)口與第一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相通道連接，與冷箱的第五氣相通道連接的第三混合氣體進(jìn)口和第三混合氣體出口，該第三混合氣體進(jìn)口與第二級(jí)閃蒸罐的頂部氣相通道連接，冷箱出口閃蒸罐、第一級(jí)閃蒸罐、第二級(jí)閃蒸罐均包括一個(gè)富甲烷混合流股入口，一個(gè)頂部氣相出口，一個(gè)底部液相出口，
冷箱出口閃蒸罐底部液相出口通過(guò)管道與第三節(jié)流閥一端連接，第三節(jié)流閥另一端與第一級(jí)閃蒸罐的富甲烷混合流股入口連接，第一級(jí)閃蒸罐底部液相出口與第四節(jié)流閥一端連接，第四節(jié)流閥另一端連接第二級(jí)閃蒸罐的富甲烷混合流股入口。優(yōu)選的是，該第一液相通道從冷箱中的一級(jí)換熱器末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱中與一個(gè)冷劑返回通道連接；該第一氣相通道從末級(jí)換熱器的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱中與上述冷劑返回通道連接。另外，采用三臺(tái)節(jié)流閥和四臺(tái)閃蒸罐的三級(jí)節(jié)流、閃蒸分離工藝流程也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明采用全新的分離氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸嫉墓に嚶肪€，將液化和分離同步進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)可靠；2、本發(fā)明所采用流程較為簡(jiǎn)單，省去了精餾塔，操作穩(wěn)定性較好，降低了設(shè)備投資維護(hù)費(fèi)用，且開(kāi)停車(chē)操作便捷，操作簡(jiǎn)單。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的工藝流程圖；其中E1’為冷箱，V1’、V2’、V3’為節(jié)流閥，Tl’為
精餾塔。圖2是本發(fā)明的一級(jí)節(jié)流閃蒸脫氫氮工藝流程圖；其中El為冷箱，V1、V2、V3為節(jié)流閥，Tl、T2為閃蒸罐。圖3是本發(fā)明的二級(jí)節(jié)流閃蒸脫氫氮工藝流程圖；其中El為冷箱，VI、V2、V3、V4為節(jié)流閥，T1、T2、T3為閃蒸罐。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工藝包括低溫液化工序和節(jié)流閃蒸工序兩部分；低溫液化工序包括由混合冷劑提供冷量在冷箱中實(shí)現(xiàn)天然氣的液化；節(jié)流閃蒸工序包括含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣采用一?jí)或二級(jí)節(jié)流閃蒸流程脫除氫氣、氮?dú)?、一氧化碳；其中含氫、氮、一氧化碳?xì)怏w的富甲烷混合氣體經(jīng)冷箱將甲烷組分液化后，進(jìn)入一級(jí)或二級(jí)節(jié)流、閃蒸工序中脫除氮?dú)狻錃夂鸵谎趸?，得到氫氣含?lt; 4000ppm,氮?dú)夂?lt; 8%，一氧化碳< 9%的液化天然氣產(chǎn)品。低溫液化部分在冷箱中完成，冷箱El的冷量主要由混合冷劑提供。參照附圖2，一股氣相冷劑流股通過(guò)冷箱的第一氣相通道冷卻至-148°C _173°C，再經(jīng)第二節(jié)流閥V2節(jié)流至0. 3 0. 6MPaA后反向進(jìn)入換熱器組為換熱器組提供冷量。一股液相混合冷劑首先進(jìn)入冷箱El的第一液相通道，在其中被預(yù)冷至約-10°C -80°C，經(jīng)第一節(jié)流閥Vl節(jié)流至0. 2 0. SMPaA后與從板翅式換熱器組后一級(jí)換熱器返回的混合冷劑流股即冷卻后的上述氣相流股匯合并反向進(jìn)入前一級(jí)換熱器為換熱器組提供冷量。二級(jí)節(jié)流、閃蒸流程中的低溫液化部分與一級(jí)節(jié)流、閃蒸流程相同。二級(jí)節(jié)流、閃蒸流程的低溫液化部分也在冷箱El中完成。參照附圖3，一股氣相冷劑流股通過(guò)冷箱的第一氣相通道冷卻至-148°C _173°C，再經(jīng)第二節(jié)流閥V2節(jié)流至0. 2 0. 8MPaA后反向進(jìn)入換熱器組為換熱器組提供冷量。一股液相混合冷劑首先進(jìn)入冷箱的第一液相通道，在其中被預(yù)冷至約-10°C _80°C，經(jīng)第一節(jié)流閥Vl節(jié)流至0. 2 0. 8MPaA后與從板翅式換熱器組后一級(jí)換熱器返回的混合冷劑流股即上述冷卻后的氣相流股匯合并反向進(jìn)入前一級(jí)換熱器為換熱器組提供冷量。參見(jiàn)附圖2，說(shuō)明一級(jí)節(jié)流、閃蒸分離流程如下富含甲烷的混合氣(原料氣)經(jīng)冷箱El第二氣相通道冷卻至一定溫度(一般至-145°C至_170°C范圍，優(yōu)選-147°C至-165°C范圍，進(jìn)一步優(yōu)選_148°C至_162°C范圍，更優(yōu)選-150°C至_160°C范圍)將其中的甲烷組分液化，之后進(jìn)入冷箱出口閃蒸罐Tl中在入口溫度、壓力下閃蒸，冷箱出口閃蒸罐Tl頂部得到的部分富氫氣(第一混合氣)返回冷箱El第三氣相通道復(fù)熱后出系統(tǒng)，冷箱出口閃蒸罐Tl底部液體經(jīng)第三節(jié)流閥V3節(jié)流至0. 15 I. OMPaA,之后進(jìn)入第一級(jí)閃蒸罐T2中分為氣液兩相，從第一級(jí)閃蒸罐T2頂部得到氫氣、氮?dú)?、一氧化碳和甲烷的混合氣體(第二混合氣)，返回冷箱El第四氣相通道回收冷量后出系統(tǒng)，液化天然氣從第一級(jí)閃蒸罐T2底部引出，得到LNG產(chǎn)品。所得LNG產(chǎn)品具有以上所定義的范圍內(nèi)的氫氣含量、氮?dú)夂?、一氧化碳含量。參?jiàn)附圖3，說(shuō)明二級(jí)節(jié)流、閃蒸分離流程如下富含甲烷的混合氣(原料氣)經(jīng)冷箱El第二氣相通道冷卻至一定溫度(一般至-145°C至_170°C范圍，優(yōu)選_147°C至_165°C范圍，進(jìn)一步優(yōu)選_148°C至_162°C范圍，更優(yōu)選-150°C至_160°C范圍)將其中的甲烷組分液化，之后進(jìn)入冷箱出口閃蒸罐Tl中在入口溫度、壓力條件下閃蒸，冷箱出口閃蒸罐Tl頂部得到的部分富氫氣(第一混合氣)返回冷箱El第三氣相通道復(fù)熱后出系統(tǒng)，冷箱出口閃蒸罐Tl底部液體經(jīng)第三節(jié)流閥V3節(jié)流至
0.3 I. 5MPaA，進(jìn)入第一級(jí)閃蒸罐T2中氣液分離，第一級(jí)閃蒸罐T2頂部得到大部分的氫氣及少量氮?dú)?、一氧化碳、甲?第二混合氣)，返回冷箱El第四氣相通道復(fù)熱后出系統(tǒng)，底部液體繼續(xù)經(jīng)第四節(jié)流閥V4節(jié)流至0. 15 I. OMPaA，之后進(jìn)入第二級(jí)閃蒸罐T3中分為氣 液兩相，第二級(jí)閃蒸罐T3頂部得到主要含有氮?dú)?、一氧化碳及甲烷的混合氣體(第三混合氣)，返回冷箱El第五氣相通道復(fù)熱后出系統(tǒng)，液化天然氣從第二級(jí)閃蒸罐T3底部引出，得到LNG產(chǎn)品。所得LNG產(chǎn)品具有以上所定義的范圍內(nèi)的氫氣含量、氮?dú)夂?、一氧化碳含量?br> 權(quán)利要求
1.一種節(jié)流閃蒸脫氫氣、氮?dú)?、一氧化碳并生產(chǎn)液化天然氣的工藝，該工藝包括低溫液化工序和節(jié)流閃蒸分離工序兩部分；低溫液化工序包括由混合冷劑提供冷量在冷箱中實(shí)現(xiàn)天然氣的液化；節(jié)流閃蒸分離工序包括含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣采用一?jí)或二級(jí)節(jié)流閃蒸流程脫除氫氣、氮?dú)?、一氧化碳；其中含氫、氮、一氧化碳?xì)怏w的富甲烷混合氣體經(jīng)冷箱將甲烷組分液化后，進(jìn)入一級(jí)或二級(jí)節(jié)流、閃蒸工序中脫除氮?dú)狻錃夂鸵谎趸?，得到氫氣含?lt; 4000ppm,氮?dú)夂?lt; 8%,—氧化碳< 9%的液化天然氣產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣?jīng)冷箱將甲烷組分液化，之后進(jìn)入閃蒸罐中除去雜質(zhì)氣體組分，液相由閃蒸罐底經(jīng)節(jié)流閥成為氣液兩相，而后再進(jìn)入閃蒸罐中除去雜質(zhì)氣體組分，如此進(jìn)行一級(jí)或二級(jí)節(jié)流、閃蒸，各閃蒸罐頂部得到的氮?dú)?、氫氣、一氧化碳和甲烷返回冷箱?fù)熱后出冷箱系統(tǒng)，由末級(jí)閃蒸罐底部得到的液相產(chǎn)品即為液化天然氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的工藝，其特征在于所述一級(jí)節(jié)流、閃蒸流程采用一臺(tái)節(jié)流裝置和兩臺(tái)閃蒸罐；所述二級(jí)節(jié)流、閃蒸流程采用兩臺(tái)節(jié)流裝置和三臺(tái)閃蒸罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于 當(dāng)進(jìn)行一級(jí)節(jié)流、閃蒸時(shí)，含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣?jīng)冷箱將甲烷組分液化，之后從前一級(jí)閃蒸罐的中部進(jìn)入前一級(jí)閃蒸罐中，前一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，前一級(jí)閃蒸罐底部得到的液相經(jīng)過(guò)節(jié)流閥之后從后一級(jí)閃蒸罐的中部進(jìn)入后一級(jí)閃蒸罐中，后一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，后一級(jí)閃蒸罐的底部液相即為液化天然氣產(chǎn)品；或 當(dāng)進(jìn)行二級(jí)節(jié)流、閃蒸時(shí)，含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣?jīng)冷箱將甲烷組分液化，之后從前一級(jí)閃蒸罐的中部進(jìn)入前一級(jí)閃蒸罐中，前一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，前一級(jí)閃蒸罐底部得到的液相經(jīng)過(guò)節(jié)流閥之后從后一級(jí)閃蒸罐的中部進(jìn)入后一級(jí)閃蒸罐中，后一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，后一級(jí)閃蒸罐的底部液相經(jīng)過(guò)節(jié)流閥之后從再后一級(jí)閃蒸罐的中部進(jìn)入再后一級(jí)閃蒸罐中，再后一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相返回冷箱中復(fù)熱后出冷箱，再后一級(jí)閃蒸罐的底部液相即為液化天然氣女口廣叩ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于其低溫液化工序部分中，冷箱的冷量由混合冷劑提供或主要由混合冷劑提供；一股氣相冷劑流股通過(guò)冷箱的一氣相通道冷卻至一定溫度，再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后反向進(jìn)入板翅式換熱器組的一個(gè)特定級(jí)換熱器為換熱器提供冷量，該氣相流股然后經(jīng)過(guò)冷劑返回通道，出冷箱；一股液相混合冷劑首先進(jìn)入冷箱的第一液相通道，在板翅式換熱器組中被預(yù)冷至一定溫度后引出冷箱，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后再次反向進(jìn)入板翅式換熱器組的另一個(gè)特定級(jí)換熱器為換熱器組提供冷量并且然后與從換熱器組返回的混合冷劑流股即上述氣相流股匯合，匯合之后經(jīng)過(guò)冷劑返回通道，出冷箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的工藝，其中得到氫氣含量<2000ppm，氮?dú)夂縙 4%, 一氧化碳< 6%的液化天然氣產(chǎn)品。
7.一種節(jié)流閃蒸脫氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸疾⑸a(chǎn)液化天然氣的裝置，該裝置包括一個(gè)冷箱，三個(gè)節(jié)流閥和兩臺(tái)閃蒸罐， 其中，該冷箱包括 液相混合冷劑入口，其與冷箱的第一液相通道連接，該第一液相通道從冷箱中的換熱器的一個(gè)特定級(jí)的末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，再次進(jìn)入冷箱中與冷箱的一個(gè)冷劑返回通道連接， 氣相冷劑入口，其與冷箱的第一氣相通道連接，該第一氣相通道從換熱器的另一個(gè)特定級(jí)的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，再次進(jìn)入冷箱中與上述冷劑返回通道連接， 與冷箱的第二氣相通道連接的一個(gè)富甲烷氣進(jìn)口和一個(gè)富甲烷混合流股出口，該富甲烷混合流 股出口與冷箱出口閃蒸罐的富甲烷混合流股入口連接， 與冷箱的第三氣相通道連接的第一混合氣體進(jìn)口和第一混合氣體出口，該混合氣體進(jìn)口與冷箱出口閃蒸罐的頂部氣相通道連接， 與冷箱的第四氣相通道連接的第二混合氣體進(jìn)口和第二混合氣體出口，該混合氣體進(jìn)口與第一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相通道連接， 冷箱出口閃蒸罐和第一級(jí)閃蒸罐均包括一個(gè)富甲烷混合流股入口，一個(gè)頂部氣相出口，一個(gè)底部液相出口， 冷箱出口閃蒸罐底部液相出口通過(guò)管道與第三節(jié)流閥一端連接，第三節(jié)流閥另一端與第一級(jí)閃蒸罐的富甲烷混合流股入口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，該第一液相通道從冷箱中的一級(jí)換熱器末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱中與一個(gè)冷劑返回通道連接；該第一氣相通道從末級(jí)換熱器的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱中與上述冷劑返回通道連接。
9.一種節(jié)流閃蒸脫氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸疾⑸a(chǎn)液化天然氣的裝置，該裝置包括一個(gè)冷箱，四個(gè)節(jié)流閥和三臺(tái)閃蒸罐， 其中，該冷箱包括 液相混合冷劑入口，其與冷箱的第一液相通道連接，該第一液相通道從冷箱中的換熱器的一個(gè)特定級(jí)的末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，與冷箱的一個(gè)冷劑返回通道連接，氣相冷劑入口，其與冷箱的第一氣相通道連接，該第一氣相通道從換熱器的另一個(gè)特定級(jí)的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，與上述冷劑返回通道連接， 與冷箱的第二氣相通道連接的一個(gè)富甲烷氣進(jìn)口和一個(gè)富甲烷混合流股出口，該富甲烷混合流股出口與冷箱出口閃蒸罐的富甲烷混合流股入口連接， 與冷箱的第三氣相通道連接的第一混合氣體進(jìn)口和第一混合氣體出口，該第一混合氣體進(jìn)口與冷箱出口閃蒸罐的頂部氣相通道連接， 與冷箱的第四氣相通道連接的第二混合氣體進(jìn)口和第二混合氣體出口，該第二混合氣體進(jìn)口與第一級(jí)閃蒸罐的頂部氣相通道連接， 與冷箱的第五氣相通道連接的第三混合氣體進(jìn)口和第三混合氣體出口，該第三混合氣體進(jìn)口與第二級(jí)閃蒸罐的頂部氣相通道連接， 冷箱出口閃蒸罐、第一級(jí)閃蒸罐、第二級(jí)閃蒸罐均包括一個(gè)富甲烷混合流股入口，一個(gè)頂部氣相出口，一個(gè)底部液相出口， 冷箱出口閃蒸罐底部液相出口通過(guò)管道與第三節(jié)流閥一端連接，第三節(jié)流閥另一端與第一級(jí)閃蒸罐的富甲烷混合流股入口連接，第一級(jí)閃蒸罐底部液相出口與第四節(jié)流閥一端連接，第四節(jié)流閥另一端連接第二級(jí)閃蒸罐的富甲烷混合流股入口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，該第一液相通道從冷箱中的一級(jí)換熱器末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱中與一個(gè)冷劑返回通道連接；該第一氣相通道從末級(jí)換熱器的末端引出一根管道， 經(jīng)由第二節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱中與上述冷劑返回通道連接。
全文摘要
一種節(jié)流閃蒸脫氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸疾⑸a(chǎn)液化天然氣的工藝和裝置，包含低溫液化工序和節(jié)流閃蒸分離工序兩部分；低溫液化工序包括由混合冷劑提供冷量在冷箱中實(shí)現(xiàn)天然氣的液化；節(jié)流閃蒸分離工序包括含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣采用一?jí)或二級(jí)節(jié)流閃蒸流程脫除氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸?；其中含氫、氮、一氧化碳?xì)怏w的富甲烷混合氣體經(jīng)冷箱將甲烷組分液化后，進(jìn)入一級(jí)或二級(jí)節(jié)流、閃蒸工序中脫除氮?dú)狻錃夂鸵谎趸?，得到的LNG產(chǎn)品中氫氣含量≤2000ppm，氮?dú)夂俊?％，一氧化碳≤6％。本發(fā)明提供了一種含有氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸嫉母患淄闅獾奶烊粴庖夯に?，在將氫氣、氮?dú)?、一氧化碳脫除的同時(shí)得到液化天然氣，工藝路線簡(jiǎn)單，操作穩(wěn)定性增強(qiáng)，且較原有工藝相比設(shè)備投資費(fèi)用及系統(tǒng)的能耗均降低，且裝置開(kāi)停車(chē)便捷。
文檔編號(hào)C10L3/10GK102620522SQ201210065878
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者付吉國(guó), 何振勇, 鄭海燕 申請(qǐng)人:新地能源工程技術(shù)有限公司, 新奧科技發(fā)展有限公司