一種天然氣高效脫氮的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種天然氣高效脫氮的裝置，它包括換熱器（1）、LNG貯槽（2）和洗滌塔（3），換熱器（1）內(nèi)設(shè)置有相互平行的富氮?dú)夤艿溃?）、氣液混合相冷劑管道（7）、氣相冷劑管道I（8）、氣相冷劑管道II（9）、液相冷劑管道I（10）和液相冷劑管道II（11），LNG貯槽（2）的出口端到管道I（5）的入口端順序連接有BOG加熱器（12）、BOG壓縮機(jī)（13）、BOG緩沖罐（14）和尾氣壓縮機(jī)（15），BOG緩沖罐（14）的出口端與富氮?dú)夤艿溃?）的入口端之間連接有燃料氣緩沖罐（16）。本實(shí)用新型的有益效果是：生產(chǎn)成本低、能耗低、操作簡單、能夠獲得良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益、氮含量小于1.5%的LNG。
【專利說明】一種天然氣高效脫氮的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天然氣低溫脫氮的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種天然氣高效脫氮的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前用于天然氣液化裝置的原料氣主要有常規(guī)天然氣(油氣藏)和非常規(guī)天然氣(煤層氣、頁巖氣等)，各種天然氣中至少含一種或多種不易液化的輕組分，比如氮、氧、氬、氫和氦等。在天然氣液化過程中，若不將這些組分脫除，將導(dǎo)致液化能耗增加、LNG熱值降低，且給LNG的貯存、輸運(yùn)帶來安全隱患。
[0003]因此，天然氣中輕組分的脫除在工業(yè)上越來越受到重視，同時(shí)深冷精餾法脫除以上輕組分具有脫除徹底、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]美國專利US6758060B2描述了一種生產(chǎn)LNG過程中分離氮?dú)獾姆椒?。該方法采用高壓精餾塔和低壓精餾塔，各精餾塔均設(shè)置側(cè)沸器，同時(shí)低壓塔塔頂設(shè)置膨脹機(jī)為冷凝器提供冷凝。在高、低壓塔的塔底得到LNG，在低壓塔的塔頂?shù)玫郊淄楹啃∮?%的富氮?dú)狻?br> [0005]與之類似，中國實(shí)用新型專利CN201010561795描述了一種含氮甲烷氣脫氮至天然氣/液化天然氣的方法。該方法包括原料氣的預(yù)冷、高壓塔(下塔)精餾、低壓塔(上塔)提餾、產(chǎn)品氣復(fù)熱/混合制冷劑循環(huán)等步驟。在低壓塔(上塔)的頂部得到富氮?dú)?、冷凝蒸發(fā)器的底部得到LNG。
[0006]中國實(shí)用新型專利CN201320809869描述了一種天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備，該方法包括壓縮機(jī)、換熱器、脫氮精餾塔、制冷劑分離罐、液化天然氣儲罐及脫氮精餾塔再沸器、冷凝器和回流液分離罐等。在再沸器的底部得到LNG，在冷凝器的頂部得到高純氮。
[0007]以上描述的方法均需要設(shè)置塔頂冷凝器和塔底蒸發(fā)器，大大提高了天然氣液化裝置的能耗和復(fù)雜性，并降低了液化工廠的效益和競爭力。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種生產(chǎn)成本低、能耗低、操作簡單、能夠獲得良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益、氮含量小于1.5%的LNG的天然氣高效脫氮的
>j-U ρ?α裝直。
[0009]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種天然氣高效脫氮的裝置，它包括換熱器、LNG貯槽和洗滌塔，所述的換熱器內(nèi)設(shè)置有相互平行的富氮?dú)夤艿?、管?、管道I1、氣液混合相冷劑管道、氣相冷劑管道1、氣相冷劑管道I1、液相冷劑管道I和液相冷劑管道II，所述的富氮?dú)夤艿赖某隹诙伺c洗滌塔的頂部連通，洗滌塔的底部與LNG貯槽連通，且洗滌塔的底部與LNG貯槽的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥m，LNG貯槽的出口端到管道I的入口端順序連接有BOG加熱器、BOG壓縮機(jī)、BOG緩沖罐和尾氣壓縮機(jī)，BOG緩沖罐的出口端與富氮?dú)夤艿赖娜肟诙酥g連接有燃料氣緩沖罐，
[0010]所述的管道I的出口端與洗滌塔的上端入口 A連接，洗滌塔的下端入口 B與設(shè)置在氣液混合相冷劑管道上的C處出口和氣液混合相冷劑管道的出口端連接，且C處出口和氣液混合相冷劑管道之間分別連接有調(diào)節(jié)閥a和調(diào)節(jié)閥b，
[0011]所述的氣液混合相冷劑管道的入口端到氣相冷劑管道I的入口端順序連接有MR入口分離器、MR壓縮機(jī)、MR末級冷卻器和MR末級分離器，MR末級分離器的出口端F與液相冷劑管道I的入口端連接，
[0012]它還包括MR上部分離器和MR下部分離器，氣相冷劑管道I的出口端與MR上部分離器的入口端K連接，MR上部分離器的出口端H與氣相冷劑管道II的入口端連接，氣相冷劑管道II的出口端與MR下部分離器的入口端K連接，MR下部分離器的出口端H和出口端J均與氣液混合相冷劑管道的出口端連接，所述的MR上部分離器的出口端J與液相冷劑管道II的入口端連接，液相冷劑管道II的出口端與調(diào)節(jié)閥c的一端連接，調(diào)節(jié)閥c的另一端與氣液混合相冷劑管道連通，所述的液相冷劑管道I的出口端與調(diào)節(jié)閥d的一端連接，調(diào)節(jié)閥d的另一端與氣液混合相冷劑管道連通。
[0013]所述的LNG貯槽的出口端與BOG加熱器的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥e。
[0014]所述的BOG緩沖罐的出口端與燃料氣緩沖罐的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥f。
[0015]所述的洗滌塔的上端入口 A與管道I的出口端之間連接有調(diào)節(jié)閥h。
[0016]所述的洗滌塔的頂部與富氮?dú)夤艿赖某隹诙酥g連接有調(diào)節(jié)閥k。
[0017]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)通過天然氣本身含有的氮?dú)庠谙礈焖?nèi)進(jìn)行洗滌，在塔底得到含氮量小于1.5%的LNG，由于設(shè)置富液氮洗滌塔替代蒸發(fā)器和冷凝器且單獨(dú)設(shè)置BOG換熱通道以降低壓縮機(jī)排壓，與常規(guī)精餾脫氮系統(tǒng)相比液化工廠總能耗降低5°/Γ?Ο%，降低了投資成本。(2)本實(shí)用新型能夠?qū)a(chǎn)生的BOG尾氣和富氮?dú)饣厥盏饺剂蠚饩彌_罐內(nèi)作為燃料處理，使廢氣得到了再利用，不僅經(jīng)濟(jì)而且保護(hù)了環(huán)境。(3)本實(shí)用新型具有能耗低、操作簡單、應(yīng)用范圍廣、具有良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中，1-換熱器，2- LNG貯槽，3-洗滌塔，4-富氮?dú)夤艿溃?-管道1，6_管道II，7-氣液混合相冷劑管道，8-氣相冷劑管道I，9-氣相冷劑管道II，10-液相冷劑管道I，11-液相冷劑管道II，12-B0G加熱器，13- BOG壓縮機(jī)，14- BOG緩沖罐，15-尾氣壓縮機(jī)，16-燃料氣緩沖罐，17-MR入口分離器，18- MR壓縮機(jī)，19- MR末級冷卻器，20-MR末級分離器，21- MR上部分離器，22-MR下部分離器，23-調(diào)節(jié)閥m，24-調(diào)節(jié)閥a，25-調(diào)節(jié)閥b，26-調(diào)節(jié)閥C，27-調(diào)節(jié)閥d，28-調(diào)節(jié)閥e，29-調(diào)節(jié)閥f，30-調(diào)節(jié)閥h，31-調(diào)節(jié)閥k，32_LNG工藝?yán)酢?br>
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述:
[0024]實(shí)施例一:如圖1所示，一種天然氣高效脫氮的裝置，它包括換熱器1、LNG貯槽2和洗滌塔3，所述的換熱器I內(nèi)設(shè)置有相互平行的富氮?dú)夤艿?、管道15、管道116、氣液混合相冷劑管道7、氣相冷劑管道18、氣相冷劑管道119、液相冷劑管道IlO和液相冷劑管道1111，所述的富氮?dú)夤艿?的出口端與洗滌塔3的頂部連通，洗滌塔3的底部與LNG貯槽連通，且洗滌塔3的底部與LNG貯槽2的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥m23。如圖1所示，LNG貯槽2的出口端到管道15的入口端順序連接有BOG加熱器12、B0G壓縮機(jī)13、B0G緩沖罐14和尾氣壓縮機(jī)15，BOG緩沖罐14的出口端與富氮?dú)夤艿?的入口端之間連接有燃料氣緩沖罐16，燃料氣緩沖罐16用于收集富氮?dú)夂筒糠諦OG尾氣，以供燃料氣使用，因此，節(jié)省了生產(chǎn)成本、提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。
[0025]如圖1所示，管道15的出口端與洗滌塔3的上端入口 A連接，洗滌塔3的下端入口 B與設(shè)置在氣液混合相冷劑管道7上的C處出口和氣液混合相冷劑管道7的出口端連接，且C處出口和氣液混合相冷劑管道7之間分別連接有調(diào)節(jié)閥a24和調(diào)節(jié)閥b25。
[0026]如圖1所示，氣液混合相冷劑管道7的入口端到氣相冷劑管道18的入口端順序連接有MR入口分離器17、MR壓縮機(jī)18、MR末級冷卻器19和MR末級分離器20，MR末級分離器20的出口端F與液相冷劑管道IlO的入口端連接。
[0027]如圖1所示，它還包括MR上部分離器21和MR下部分離器22，氣相冷劑管道18的出口端與MR上部分離器21的入口端K連接，MR上部分離器21的出口端H與氣相冷劑管道119的入口端連接，氣相冷劑管道119的出口端與MR下部分離器22的入口端K連接，MR下部分離器22的出口端H和出口端J均與氣液混合相冷劑管道7的出口端連接，所述的MR上部分離器21的出口端J與液相冷劑管道IIll的入口端連接，液相冷劑管道IIll的出口端與調(diào)節(jié)閥c26的一端連接，調(diào)節(jié)閥c26的另一端與氣液混合相冷劑管道7連通，所述的液相冷劑管道IlO的出口端與調(diào)節(jié)閥d27的一端連接，調(diào)節(jié)閥d27的另一端與氣液混合相冷劑管道7連通，氣相冷劑依次被MR上部分離器21和MR下部分離器22兩次分離，分離后的液相冷劑和氣相冷劑的溫度非常低，這些氣相冷劑和液相冷劑進(jìn)入氣液混合相冷劑管道7后又被循環(huán)使用，從而為換熱器I提供了冷量，為天然氣的脫氮提供了環(huán)境。
[0028]如圖1所示，LNG貯槽2的出口端與BOG加熱器12的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥e28 ;B0G緩沖罐14的出口端與燃料氣緩沖罐16的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥f29 ;洗滌塔3的上端入口 A與管道15的出口端之間連接有調(diào)節(jié)閥h30 ;洗滌塔3的頂部與富氮?dú)夤艿?的出口端之間連接有調(diào)節(jié)閥k31。
[0029]本實(shí)施例下的脫氮步驟如下:
[0030]步驟一:氣相冷劑和液相冷劑的制備，向MR入口分離器17的入口端F通入烴類有機(jī)物，MR入口分離器17將烴類有機(jī)物分離成氣態(tài)和液態(tài)烴并經(jīng)MR壓縮機(jī)18壓縮后進(jìn)入MR末級冷卻器19內(nèi)，氣態(tài)烴和液態(tài)烴經(jīng)MR末級冷卻器19冷凝后制得氣相冷劑和液相冷齊U，從而實(shí)現(xiàn)了氣相冷劑和液相冷劑的制備；
[0031]步驟二:液相冷劑進(jìn)入MR末級分離器20進(jìn)行分離，分離后的液相冷劑進(jìn)入液相冷劑管道110，并經(jīng)調(diào)節(jié)閥d27節(jié)流后制得溫度為-50°c '60°C的液相冷劑并進(jìn)入氣液混合相冷劑管道7 ；
[0032]步驟三:氣相冷劑進(jìn)入MR末級分離器20進(jìn)行分離，分離后的氣相冷劑進(jìn)入氣相冷劑管道18，并進(jìn)入MR上部分離器21，氣相冷劑被MR上部分離器21分離成氣相冷劑A和液相冷劑B ；
[0033]步驟四:分離后的液相冷劑B經(jīng)MR上部分離器21的出口端J進(jìn)入液相冷劑管道1111，液相冷劑管道IIll從換熱器I流出經(jīng)調(diào)節(jié)閥C26節(jié)流后制得溫度為-100°c?_120°C的液相冷劑B，并進(jìn)入氣液混合相冷劑管道7 ；
[0034]步驟五:分離后的氣相冷劑A經(jīng)MR上部分離器21的出口端H進(jìn)入氣相冷劑管道119，氣相冷劑A從換熱器I中流出進(jìn)入MR下部分離器22，氣相冷劑A被MR下部分離器22分離成氣相冷劑C和液相冷劑D ；
[0035]步驟六:分離后的氣相冷劑C和液相冷劑D分別經(jīng)MR下部分離器22的出口端H和出口端J進(jìn)入氣液混合相冷劑管道7中，氣液混合相冷劑管道7中氣液混合相冷劑從換熱器I抽出，氣液混合相冷劑依次經(jīng)MR入口分離器17、MR壓縮機(jī)18、MR末級冷卻器19和MR末級分離器20進(jìn)入換熱器I內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了給換熱器I提供冷量；
[0036]步驟七:LNG的制備，向管道116中通入天然氣，天然氣在換熱器I內(nèi)被返流冷流預(yù)冷、液化并過冷，溫度為-10(T-120°C的天然氣和-15(T-160°C的天然氣分別從管道116的出口 C和出口 B流出，且分別經(jīng)調(diào)節(jié)閥a24和調(diào)節(jié)閥b25節(jié)流后進(jìn)入洗滌塔3內(nèi)，在洗滌塔3內(nèi)，天然氣與氮?dú)鈸Q熱、換質(zhì)后在塔底制得氮含量小于1.5%的LNG，制得的LNG經(jīng)調(diào)節(jié)閥m23節(jié)流后進(jìn)入LNG貯槽2中，從而實(shí)現(xiàn)了氮含量小于1.5%的LNG ；
[0037]步驟八:富氮?dú)獾奶幚?，在洗滌?內(nèi)產(chǎn)生的富氮?dú)饨?jīng)調(diào)節(jié)閥k31返回到富氮?dú)夤艿?中，富氮?dú)獗惶烊粴夂蜌庖夯旌舷嗬鋭?fù)熱至常溫后進(jìn)入燃料氣緩沖罐16中作為燃料氣，富氮?dú)獗皇占谌剂蠚饩彌_罐16內(nèi)，不僅節(jié)省了生產(chǎn)成本，而且不用將其排放到大氣中，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境；
[0038]步驟九:B0G尾氣的處理，在LNG貯槽2內(nèi)產(chǎn)生的BOG尾氣依次經(jīng)BOG加熱器12、BOG壓縮機(jī)13和BOG緩沖罐14后分成了兩股BOG尾氣，其中一部分BOG尾氣進(jìn)入燃料氣緩沖罐16內(nèi)作為燃料氣，另一部分BOG尾氣經(jīng)尾氣壓縮機(jī)15壓縮后進(jìn)入管道15內(nèi)，BOG尾氣被返流冷流預(yù)冷、液化并過冷后進(jìn)入洗滌塔3，從而實(shí)現(xiàn)了 BOG尾氣的處理，這樣將BOG尾氣收集起來作為燃料用，不僅節(jié)省了生產(chǎn)成本，而且不用將其排放到大氣中，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。
[0039]實(shí)施例2:如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:當(dāng)LNG貯槽2的貯存壓力大于0.08MPa (G)時(shí)，可以取消BOG壓縮機(jī)13，同時(shí)為了保證了成品LNG能進(jìn)入LNG貯槽2，需要通過調(diào)節(jié)閥控制洗滌塔的壓力在0.1SMPa(G)以上，同樣能夠制得氮含量小于1.5%的 LNG。
[0040]實(shí)施例3:如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:當(dāng)LNG貯槽2的貯存壓力大于0.0SMPa(G)時(shí)，可以取消BOG壓縮機(jī)13，與實(shí)施例2的區(qū)別在于:為了保證了成品LNG能進(jìn)入LNG貯槽2，同時(shí)控制洗滌塔3的壓力在0.1MPa(G)以確保較高的洗滌效率，增加LNG工藝泵32，同樣能夠制得氮含量小于1.5%的LNG。
[0041]實(shí)施例4:如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:當(dāng)采用低溫BOG壓縮機(jī)13時(shí)，取消BOG加熱器12，同時(shí)提高BOG壓縮機(jī)13的排壓到0.2?2.0MPa(G)后，取消尾氣壓縮機(jī)15,同樣能夠制得氮含量小于1.5%的LNG。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣高效脫氮的裝置，其特征在于:它包括換熱器(1)、LNG貯槽(2)和洗滌塔(3)，所述的換熱器(I)內(nèi)設(shè)置有相互平行的富氮?dú)夤艿?4)、管道I (5)、管道II (6)、氣液混合相冷劑管道(7)、氣相冷劑管道I (8)、氣相冷劑管道II (9)、液相冷劑管道I (10)和液相冷劑管道II (11)，所述的富氮?dú)夤艿?4)的出口端與洗滌塔(3)的頂部連通，洗滌塔(3)的底部與LNG貯槽連通，且洗滌塔(3)的底部與LNG貯槽(2)的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥m (23)，LNG貯槽(2)的出口端到管道I (5)的入口端順序連接有BOG加熱器(12)、BOG壓縮機(jī)(13)、BOG緩沖罐(14)和尾氣壓縮機(jī)(15)，BOG緩沖罐(14)的出口端與富氮?dú)夤艿?4)的入口端之間連接有燃料氣緩沖罐(16)， 所述的管道I (5)的出口端與洗滌塔(3)的上端入口 A連接，洗滌塔(3)的下端入口 B與設(shè)置在氣液混合相冷劑管道(7)上的C處出口和氣液混合相冷劑管道(7)的出口端連接，且C處出口和氣液混合相冷劑管道(7)之間分別連接有調(diào)節(jié)閥a (24)和調(diào)節(jié)閥b (25)，所述的氣液混合相冷劑管道(7)的入口端到氣相冷劑管道I (8)的入口端順序連接有MR入口分離器(17)、MR壓縮機(jī)(18)、MR末級冷卻器(19)和MR末級分離器(20)，MR末級分離器(20)的出口端F與液相冷劑管道I (10)的入口端連接， 它還包括MR上部分離器(21)和MR下部分離器(22)，氣相冷劑管道I (8)的出口端與MR上部分離器(21)的入口端K連接，MR上部分離器(21)的出口端H與氣相冷劑管道II(9)的入口端連接，氣相冷劑管道II (9)的出口端與MR下部分離器(22)的入口端K連接，MR下部分離器(22 )的出口端H和出口端J均與氣液混合相冷劑管道(7 )的出口端連接，所述的MR上部分離器(21)的出口端J與液相冷劑管道II (11)的入口端連接，液相冷劑管道II (11)的出口端與調(diào)節(jié)閥c (26)的一端連接，調(diào)節(jié)閥c (26)的另一端與氣液混合相冷劑管道(7)連通，所述的液相冷劑管道I (10)的出口端與調(diào)節(jié)閥d (27)的一端連接，調(diào)節(jié)閥d (27)的另一端與氣液混合相冷劑管道(7)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣高效脫氮的裝置，其特征在于:所述的LNG貯槽(2)的出口端與BOG加熱器(12)的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥e (28)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣高效脫氮的裝置，其特征在于:所述的BOG緩沖罐(14)的出口端與燃料氣緩沖罐(16)的入口端之間連接有調(diào)節(jié)閥f (29)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣高效脫氮的裝置，其特征在于:所述的洗滌塔(3)的上端入口 A與管道I (5)的出口端之間連接有調(diào)節(jié)閥h (30)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣高效脫氮的裝置，其特征在于:所述的洗滌塔(3)的頂部與富氮?dú)夤艿?4)的出口端之間連接有調(diào)節(jié)閥k (31)。
【文檔編號】C10L3/10GK204058408SQ201420523021
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】曹衛(wèi)華, 文向南 申請人:成都深冷液化設(shè)備股份有限公司