一种低温强化渗透选择性的含氮天然气膜分离工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种低温强化渗透选择性的含氮天然气膜分离工艺，属于石油化工领域。含氮天然气经过压缩和脱水等预处理，然后通过多级低温膜过程实现高效率、高收率的甲烷浓缩，生产氮气含量<4.0vol％的商品化天然气。本发明专利技术所述的分离工艺，通过降低膜的操作温度，显著提高渗透选择性，进而提高分离效率和甲烷回收率；通过膜渗透的节流制冷、高压尾气的膨胀制冷、透平驱动的压缩制冷，为低温膜过程提供充足的冷量，避免消耗外部能量来驱动制冷系统。采用本发明专利技术提供的膜分离工艺，生产单耗电约为0.22kWh/Nm3氮气含量约30vol％的原料气，甲烷回收率超过75.0％。甲烷回收率超过75.0％。甲烷回收率超过75.0％。

【技术实现步骤摘要】
一种低温强化渗透选择性的含氮天然气膜分离工艺


[0001]本专利技术涉及一种透平膨胀制冷与气体膜分离耦合，利用低温强化渗透选择性的含氮天然气膜分离工艺，属于石油化工领域。含氮天然气经压缩、脱水后进入冷箱，降温后进入以橡胶态聚合物膜为核心的多级膜分离单元，分离获得甲烷含量超过96vol％的天然气，满足中国国家标准《天然气GB17820
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2012》的要求；剩余的富氮尾气进入透平膨胀制冷，同步驱动蒸汽压缩制冷系统，为含氮天然气的降温提供冷量。该工艺通过低温强化橡胶态聚合物膜的渗透选择性，能够更高效地分离氮气和甲烷，从而提高含氮天然气的回收率。

技术介绍

[0002]天然气是优质的燃料和化工原料，与煤和石油相比，使用天然气可以大幅减少碳排放以及二氧化硫等环境污染物的排放。商品化天然气主要来源：气田产出的天然气、油田产出的伴生气、煤矿产出的煤层气、深海产出的天然气水合物、生物质转化产出的生物甲烷。一次开采产出的天然气原料，受形成条件以及生产方式等因素的影响，可能含有大量二氧化碳和氮气等杂质气体，严重影响商品化天然气的热值。含氮天然气是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温强化渗透选择性的含氮天然气膜分离工艺，其特征在于，步骤如下：脱除二氧化碳以后的含氮天然气(S1)，首先进入第一压缩机(1)中，增压之后进入第一冷却器(2)，然后进入气液分离罐(3)中分离凝结水；气液分离罐(3)顶部采出的气体，首先进入吸附脱水单元(4)中处于不饱和状态的吸附塔，深度脱除水分；吸附脱水单元(4)产出的无水含氮天然气(S2)，进入冷箱(5)中换热，温度降低后进入第一膜分离单元(6)中；甲烷优先渗透，在第一膜分离单元(6)的低压渗透侧形成第一渗透气(S3)，未渗透的气体进入第二膜分离单元(7)中，在低压渗透侧形成第二渗透气(S4)，同时在渗余侧获得第二渗余气(S6)；第二渗透气(S4)进入冷箱(5)中换热，温度升高后进入吸附脱水单元(4)中处于饱和状态的吸附塔进行再生，获得脱水单元的解吸气(S5)，随后进入第一压缩机(1)中；第一渗透气(S3)进入冷箱(5)中换热，温度升...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮雪华，王佳铭，贺高红，宋春晓，郭明钢，肖武，郑文姬，焉晓明，姜晓滨，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：