一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统，属于提取系统技术领域，包括粗氦冷凝器，所述粗氦冷凝器分别连通有第二液氮节流阀、液氮过冷器、粗氦分离器和脱甲烷塔冷凝分离器，所述粗氦分离器分别连通有液氮过冷器和第一液氮节流阀，所述第一液氮节流阀的另一端连通有闪蒸汽分离器，所述闪蒸汽分离器连通有液氮过冷器，所述液氮过冷器连通有液氮蒸发压力控制阀，所述液氮蒸发压力控制阀的另一端连通有脱甲烷塔冷凝器，天然气放散少，氦气提取效率高、同时对天然气中的氮气提取生产液氮和氮气产品，经济效益好。

【技术实现步骤摘要】
一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统
本专利技术涉及一种提取系统，特别是涉及一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统，属于提取系统

技术介绍
氦气是惰性气体的一种，是重要的战略物资，作为一种保护气体和超低温冷冻剂在航天、国防、半导体生产、核磁共振及气体检漏方面具有非常重要的用途，氦气主要存在于天然气中，从天然气中提取氦是氦气的主要工业来源，我国天然气中氦气含量少，单独从天然气中提取氦气成本高，液化天然气是一种清洁能源，随着国内天然气液化装置的兴起，实行LNG和粗氦提取联产使提氦有气经济可行性；对于含氮量低的天然气，天然气液化后粗氦可在LNG闪蒸气中提取，而现有技术中在进行提取的时候存在天然气放散比较多，提取氦气的效率低，而且无法实现对天然气中的氮气提取生产液氮和氮气产品导致能源浪费，无法实现循环利用，为此设计一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统来优化上述问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为了提供一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统解决上述问题。本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统，包括粗氦冷凝器，所述粗氦冷凝器分别连通有第二液氮节流阀、液氮过冷器、粗氦分离器和脱甲烷塔冷凝分离器，所述粗氦分离器分别连通有液氮过冷器和第一液氮节流阀，所述第一液氮节流阀的另一端连通有闪蒸汽分离器，所述闪蒸汽分离器连通有液氮过冷器，所述液氮过冷器连通有液氮蒸发压力控制阀，所述液氮蒸发压力控制阀的另一端连通有脱甲烷塔冷凝器，所述脱甲烷塔冷凝器的一侧安装有脱甲烷塔，所述脱甲烷塔的另一侧安装有脱甲烷塔再沸器，所述脱甲烷塔与所述脱甲烷塔冷凝器连通，所述脱甲烷塔冷凝分离器分别与所述脱甲烷塔和脱甲烷塔冷凝器连通，所述脱甲烷塔冷凝器连通有循环氮节流阀，且所述循环氮节流阀的另一端分别与所述第二液氮节流阀和液氮过冷器连通，所述液氮过冷器连通有天然气过冷换热器，所述天然气过冷换热器分别与混合冷剂三级节流阀和天然气低温节流阀连通，所述天然气低温节流阀的另一端与天然气脱氮塔连通，所述天然气脱氮塔的一侧安装有脱氮塔再沸器，所述脱氮塔再沸器连通有混合冷剂二段节流阀、天然气过冷换热器和天然气液化换热器，所述天然气脱氮塔还与所述脱甲烷塔连通，所述脱甲烷塔再沸器与天然气过冷换热器和天然气液化换热器连通，所述混合冷剂二段节流阀分别与所述天然气液化换热器和天然气过冷换热器连通，所述天然气脱氮塔连通有天然气高温节流阀，所述天然气高温节流阀的另一端连通有天然气液化换热器，所述天然气液化换热器连通有重烃分离器，且所述重烃分离器与所述天然气高温节流阀连通。优选的，所述天然气液化换热器连通有高压混合冷剂分离器和混合冷剂一级节流阀，所述混合冷剂一级节流阀与连通有天然气预冷换热器，所述混合冷剂一级节流阀的另一端与所述高压混合冷剂分离器连通，所述高压混合冷剂分离器还与所述天然气预冷换热器连通，所述天然气预冷换热器连通有第一混合冷剂压缩机，所述第一混合冷剂压缩机连通有混合冷剂段间冷却器，所述混合冷剂段间冷却器连通有混合冷剂段间分离器，所述混合冷剂段间分离器分别与所述混合冷剂增加泵和第二混合冷剂压缩机连通。优选的，所述第二混合冷剂压缩机连通有混合冷剂末级冷却器，所述混合冷剂增加泵连通有混合冷剂末级冷却器，所述混合冷剂末级冷却器的另一端连通有混合冷剂末级分离器，所述混合冷剂末级分离器与所述天然气预冷换热器连通。优选的，所述天然气预冷换热器连通有循环氮气压缩机，所述天然气预冷换热器还连通有闪蒸汽压缩机，且所述闪蒸汽压缩机连通有脱甲烷塔。优选的，所述闪蒸汽分离器输出液氮并一部分液氮输入值所述粗氦冷凝器内，所述天然气预冷换热器输入有天然气并输出有重烃，所述循环氮气压缩机输出有氮气，且输出的氮气与所述天然气预冷换热器连通并输入至天然气预冷换热器内。优选的，所述天然气预冷换热器输出有闪蒸汽至所述闪蒸汽压缩机，所述天然气预冷换热器输出有混合冷剂至所述第一混合冷剂压缩机内。本专利技术的有益技术效果：本专利技术提供的一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统，天然气放散少，氦气提取效率高、同时对天然气中的氮气提取生产液氮和氮气产品，经济效益好；氮和氦等轻组分与天然气分离采用两塔分离，先进行天然气脱氮到安全含量，然后在脱甲烷塔中的甲烷在进行分离，其氮和氦等轻组分中甲烷含量可脱到1ppm以下，减少了甲烷的损失，提高了液化天然气的产量；粗氦的提取采用冷凝分离的方法，同时对于溶解在液氮的氦等组分再进行节流闪蒸，然后通过闪蒸气压缩机压缩后直接进入脱甲烷塔回收，流程简化，可减少部分换热器的通道，使氦气提取率增加，液氮和氮气纯度进一步提高。其中液氮可供氦气精制使用，氮气可作为工厂所需氮气使用和混合冷剂循环系统的日常补充；设置氮循环制冷系统，主要为脱甲烷塔的冷凝器和氦和氮冷凝分离提供冷量；天然气的液化采用单一混合冷剂三级节流制冷，其中二级和三级冷剂分别为脱氮塔再沸器和脱甲烷塔再沸器提供热量，流程相对简单，能耗相对较低。附图说明图1为按照本专利技术的一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统的一优选实施例的工艺流程图。图中：1-天然气预冷换热器，2-天然气液化换热器，3-天然气过冷换热器，4-重烃分离器，5-天然气高温节流阀，6-天然气低温节流阀，7-天然气脱氮塔，8-脱氮塔再沸器，9-脱甲烷塔，10-脱甲烷塔冷凝器，11-脱甲烷塔再沸器，12-脱甲烷塔冷凝分离器，13-粗氦冷凝器，14-粗氦分离器，15-第一液氮节流阀，16-闪蒸气分离器，17-闪蒸气压缩机，18-循环氮气压缩机，19-液氮过冷器，20-循环氮节流阀，21-液氮蒸发压力控制阀，22-第二液氮节流阀，23-第一混合冷剂压缩机，24-混合冷剂段间冷却器，25-混合冷剂段间分离器，26-混合冷剂增压泵，27-混合冷剂末级冷却器，28-混合冷剂末级分离器，29-高压混合冷剂分离器，30-混合冷剂二段节流阀，31-混合冷剂三级节流阀，32-混合冷剂一级节流阀，33-第二混合冷剂压缩机。具体实施方式为使本领域技术人员更加清楚和明确本专利技术的技术方案，下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示，本实施例提供的一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统，包括粗氦冷凝器13，粗氦冷凝器13分别连通有第二液氮节流阀22、液氮过冷器19、粗氦分离器14和脱甲烷塔冷凝分离器12，粗氦分离器14分别连通有液氮过冷器19和第一液氮节流阀15，第一液氮节流阀15的另一端连通有闪蒸汽分离器16，闪蒸汽分离器16连通有液氮过冷器19，液氮过冷器19连通有液氮蒸发压力控制阀21，液氮蒸发压力控制阀21的另一端连通有脱甲烷塔冷凝器10，脱甲烷塔冷凝器10的一侧安装有脱甲烷塔9，脱甲烷塔9的另一侧安装有脱甲烷塔再沸器11，脱甲烷塔9与脱甲烷塔冷凝器10连通，脱甲烷塔冷凝分离器12分别与脱甲烷塔9和脱甲烷塔冷凝器10连通，脱甲烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统，其特征在于：包括粗氦冷凝器(13)，所述粗氦冷凝器(13)分别连通有第二液氮节流阀(22)、液氮过冷器(19)、粗氦分离器(14)和脱甲烷塔冷凝分离器(12)，所述粗氦分离器(14)分别连通有液氮过冷器(19)和第一液氮节流阀(15)，所述第一液氮节流阀(15)的另一端连通有闪蒸汽分离器(16)，所述闪蒸汽分离器(16)连通有液氮过冷器(19)，所述液氮过冷器(19)连通有液氮蒸发压力控制阀(21)，所述液氮蒸发压力控制阀(21)的另一端连通有脱甲烷塔冷凝器(10)，所述脱甲烷塔冷凝器(10)的一侧安装有脱甲烷塔(9)，所述脱甲烷塔(9)的另一侧安装有脱甲烷塔再沸器(11)，所述脱甲烷塔(9)与所述脱甲烷塔冷凝器(10)连通，所述脱甲烷塔冷凝分离器(12)分别与所述脱甲烷塔(9)和脱甲烷塔冷凝器(10)连通，所述脱甲烷塔冷凝器(10)连通有循环氮节流阀(20)，且所述循环氮节流阀(20)的另一端分别与所述第二液氮节流阀(22)和液氮过冷器(19)连通，所述液氮过冷器(19)连通有天然气过冷换热器(3)，所述天然气过冷换热器(3)分别与混合冷剂三级节流阀(31)和天然气低温节流阀(6)连通，所述天然气低温节流阀(6)的另一端与天然气脱氮塔(7)连通，所述天然气脱氮塔(7)的一侧安装有脱氮塔再沸器(8)，所述脱氮塔再沸器(8)连通有混合冷剂二段节流阀(30)、天然气过冷换热器(3)和天然气液化换热器(2)，所述天然气脱氮塔(7)还与所述脱甲烷塔(9)连通，所述脱甲烷塔再沸器(11)与天然气过冷换热器(3)和天然气液化换热器(2)连通，所述混合冷剂二段节流阀(30)分别与所述天然气液化换热器(2)和天然气过冷换热器(3)连通，所述天然气脱氮塔(7)连通有天然气高温节流阀(5)，所述天然气高温节流阀(5)的另一端连通有天然气液化换热器(2)，所述天然气液化换热器(2)连通有重烃分离器(4)，且所述重烃分离器(4)与所述天然气高温节流阀(5)连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统，其特征在于：包括粗氦冷凝器(13)，所述粗氦冷凝器(13)分别连通有第二液氮节流阀(22)、液氮过冷器(19)、粗氦分离器(14)和脱甲烷塔冷凝分离器(12)，所述粗氦分离器(14)分别连通有液氮过冷器(19)和第一液氮节流阀(15)，所述第一液氮节流阀(15)的另一端连通有闪蒸汽分离器(16)，所述闪蒸汽分离器(16)连通有液氮过冷器(19)，所述液氮过冷器(19)连通有液氮蒸发压力控制阀(21)，所述液氮蒸发压力控制阀(21)的另一端连通有脱甲烷塔冷凝器(10)，所述脱甲烷塔冷凝器(10)的一侧安装有脱甲烷塔(9)，所述脱甲烷塔(9)的另一侧安装有脱甲烷塔再沸器(11)，所述脱甲烷塔(9)与所述脱甲烷塔冷凝器(10)连通，所述脱甲烷塔冷凝分离器(12)分别与所述脱甲烷塔(9)和脱甲烷塔冷凝器(10)连通，所述脱甲烷塔冷凝器(10)连通有循环氮节流阀(20)，且所述循环氮节流阀(20)的另一端分别与所述第二液氮节流阀(22)和液氮过冷器(19)连通，所述液氮过冷器(19)连通有天然气过冷换热器(3)，所述天然气过冷换热器(3)分别与混合冷剂三级节流阀(31)和天然气低温节流阀(6)连通，所述天然气低温节流阀(6)的另一端与天然气脱氮塔(7)连通，所述天然气脱氮塔(7)的一侧安装有脱氮塔再沸器(8)，所述脱氮塔再沸器(8)连通有混合冷剂二段节流阀(30)、天然气过冷换热器(3)和天然气液化换热器(2)，所述天然气脱氮塔(7)还与所述脱甲烷塔(9)连通，所述脱甲烷塔再沸器(11)与天然气过冷换热器(3)和天然气液化换热器(2)连通，所述混合冷剂二段节流阀(30)分别与所述天然气液化换热器(2)和天然气过冷换热器(3)连通，所述天然气脱氮塔(7)连通有天然气高温节流阀(5)，所述天然气高温节流阀(5)的另一端连通有天然气液化换热器(2)，所述天然气液化换热器(2)连通有重烃分离器(4)，且所述重烃分离器(4)与所述天然气高温节流阀(5)连通。


2.根据权利要求1所述的一种高含氮和含氦天然气液化及粗氦和氮提取系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏义江，黄科，
申请(专利权)人：四川空分集团工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51