一种混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置及方法，解决了现有技术中天然气中氮气的含量较高时，会影响其燃烧的热值，还会造成集输过程中能耗偏高，且不能直接作为某些化工产品的原料和车用燃料的技术问题。它包括通过保冷管线依次连接的主换热器（1）和低温分离器（2）；所述低温分离器（2）的顶部和底部分别设有气相出口和液相出口，所述低温分离器（2）的气相出口和液相出口上分别连接有气相处理线路和液相处理线路。本发明专利技术提供了一种混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置及方法，具有系统操作简单，系统操作弹性大，能适应不同的负荷工况，能耗低，投资合理，不仅可以提高天然气热值，还可以回收液态的乙烷和液化石油气，具有较大经济效益。具有较大经济效益。具有较大经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置及方法


[0001]本专利技术涉及天然气处理工艺
，具体涉及一种混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置及方法。

技术介绍

[0002]天然气在居民生活与工业生产中扮演着越来越重要的角色，对天然气进行高效利用已成为许多国家调整能源结构的重要措施。天然气除了含有甲烷，还有乙烷、丙烷、C
4+
和氮气等组分。
[0003]当天然气中氮气的含量较高时，具体来说有下述影响：
①
会影响其燃烧的热值，常规管输天然的热值一般在8500
‑
9000Kcal/Nm3，当氮气含量大于10%，热值则会低于7800Kcal/Nm3,相比常规的管输天然低于13%；
②
会造成管道集输过程中能耗偏高，在管道集输过程中往往需要对天然气进行加压，当氮气含量增加至10%，相对能耗会增加3
‑
5%；
③
不能直接作为某些化工产品的原料和车用燃料。
[0004]另一方面，在天然气长输管道中，随着技术的进步，输送压力较高；在高压力和一定温度条件下，管道中的天然气有可能析出液态烃，因此GB50251规定：进入输气管道的气体必须清除机械杂质；一般烃露点应低于最低输送环境温度等。当管输气中的重组分C4
+
上升5%，其烃露点一般会上升1
‑
5℃；因此，天然气中含有较多的丙烷和C
4+
时，会影响其管输的烃露点，在输送管道中凝结影响安全输送。
[0005]为了提高天然气的品质，满足管输气对烃露点的要求，需要将天然气中氮气进行脱除，对乙烷、丙烷和C
4+
进行回收再利用，提高天然气利用的整体经济效益。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置及方法，以解决现有技术中天然气中氮气的含量较高时，会影响其燃烧的热值，还会造成集输过程中能耗偏高，且不能直接作为某些化工产品的原料和车用燃料的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置，包括通过保冷管线依次连接的主换热器和低温分离器；所述低温分离器的顶部和底部分别设有气相出口和液相出口，所述低温分离器的气相出口和液相出口上分别连接有气相处理线路和液相处理线路；其中，所述主换热器内设有原料气通道I、天然气通道Ⅰ、原料气通道Ⅱ（A3）、富氮气通道、天然气通道Ⅱ、高压冷剂通道Ⅰ、高压冷剂通道Ⅱ、返流冷剂通道和液态乙烷过冷通道；所述主换热器的原料气通道I的入口连接有原料天然气的进气管；所述气相处理线路包括沿着进气方向依次通过保冷管线连接的脱氮塔、脱氮塔冷凝器、脱氮塔回流罐；所述低温分离器的气相出口与原料气通道Ⅱ的入口相接，所述脱氮塔的进口与原料气通道Ⅱ的出口相接；所述脱氮塔回流罐的气相出口与富氮气通道的入口相
接，所述富氮气通道的出口与外界的富氮燃料管线连接；所述脱氮塔底部的液相出口与天然气通道Ⅱ的入口相接，所述天然气通道Ⅱ的出口与外界的产品天然气管线连接；所述液相处理管路包括沿着进液方向依次通过保冷管线连接的脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱乙烷塔冷凝器、脱乙烷塔回流罐；所述脱甲烷塔的液相出口与脱乙烷塔中部的入口相接，所述脱乙烷塔的气相出口与脱乙烷塔冷凝器相接，所述脱乙烷塔回流罐的气相出口与主换热器的液态乙烷过冷通道的入口相接，所述液态乙烷过冷通道的出口与外界的液体乙烷储存装置相接；所述脱甲烷塔的气相出口与天然气通道I的入口相接，所述天然气通道I的出口与外界的产品天然气管线连接；还包括为脱氮塔和脱甲烷塔提供热源的混合冷剂制冷循环回路以及为脱乙烷塔提供冷源的丙烷压缩冷凝机组；还包括控制装置，所述主换热器、低温分离器、脱氮塔、脱氮塔冷凝器、脱氮塔回流罐、脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱乙烷塔冷凝器、脱乙烷塔回流罐分别与控制装置电连接。
[0008]进一步的，所述脱乙烷塔的液相出口通过保冷管线与液化石油气储存装置连接，且在该保冷管线上连接有液化石油气冷却器。
[0009]进一步的，所述气相处理线路还包括用于控制脱氮塔塔釜内氮含量的脱氮塔再沸器，所述脱氮塔下部内置有液体收集器一，所述液体收集器一的出口与脱氮塔再沸器的入口相接，所述脱氮塔再沸器的出口与脱氮塔下部的入口相接；所述脱氮塔再沸器与控制装置电连接。
[0010]进一步的，所述液相处理线路还包括用于控制脱甲烷塔塔釜中与塔釜液相中甲烷含量的脱甲烷塔侧沸器，所述脱甲烷塔的中部和下部均内置有液体收集器二，两个所述液体收集器二的出口均与脱甲烷塔侧沸器的入口相接，所述脱甲烷塔侧沸器的出口分别与脱甲烷塔中部和下部的入口相接，所述脱甲烷塔侧沸器与控制装置电连接。
[0011]进一步的，所述液相处理线路还包括用于控制脱乙烷塔塔釜内乙烷含量的脱乙烷塔再沸器，所述脱乙烷塔的下部内置有液体收集器三，所述液体收集器三的出口与脱乙烷塔再沸器的入口相接，所述脱乙烷塔再沸器的出口与脱乙烷塔下部的入口相接，所述脱乙烷塔再沸器与控制装置电连接。
[0012]进一步的，所述混合冷剂制冷循环回路包括沿着冷剂循环方向依次相接的混合冷剂压缩机组、脱甲烷塔侧沸器、高压冷剂通道Ⅰ、脱氮塔再沸器、高压冷剂通道Ⅱ、脱氮塔冷凝器、返流冷剂通道，所述返流冷剂通道的出口与混合冷剂压缩机组的入口相接；所述脱甲烷塔侧沸器内设有高压冷剂通道
Ⅴ
、混烃通道Ⅰ和混烃通道Ⅱ；所述脱氮塔再沸器内设有天然气通道和高压冷剂通道Ⅲ；所述脱氮塔冷凝器内设有富氮气通道和混合冷剂通道；所述脱乙烷塔冷凝器内设有乙烷冷凝通道和丙烷蒸发通道。
[0013]进一步的，所述脱甲烷塔顶部气相出口的管线上设置有压力数字控制器Ⅰ和压力调节阀a，所述压力数字控制器Ⅰ、压力调节阀a分别与控制装置电连接；所述低温分离器上设置有液位数字控制器Ⅱ，低温分离器底部液相出口的管线上设置有液位调节阀b，所述液位数字控制器Ⅱ、液位调节阀b分别与控制装置电连接；所述脱甲烷塔上设置有液位数字控制器Ⅲ，脱甲烷塔底部液相出口的管线上设置有液位调节阀c；所述液位数字控制器Ⅲ、液位调节阀c分别与控制装置电连接；所述脱氮塔上设置有液位数字控制器Ⅳ，脱氮塔底部液相出口的管线上设置有液
位调节阀e；所述数字控制器Ⅳ、液位调节阀分别与控制装置电连接；所述高压冷剂通道II出口的管线上设置有调节脱氮塔顶部温度的手动调节阀，所述调节阀与控制装置电连接；所述脱氮塔回流罐顶部气相出口的管线上设有压力数字控制器
Ⅴ
，脱氮塔回流罐顶部气相出口的管线上设有压力调节阀f，所述压力数字控制器
Ⅴ
和压力调节阀f电连接；所述脱乙烷塔上设置有液位数字控制器
Ⅶ
，所述脱乙烷塔液相出口的管线上设有液位调节阀h，所述液位数字控制器
Ⅶ
和液位调节阀h电连接；所述脱乙烷塔回流罐顶部气相出口的管线上设置压力数字控制器
Ⅷ
，所述脱乙烷塔回流罐顶部气相出口的管线上设置压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置，其特征在于：包括通过保冷管线依次连接的主换热器（1）和低温分离器（2）；所述低温分离器（2）的顶部和底部分别设有气相出口和液相出口，所述低温分离器（2）的气相出口和液相出口上分别连接有气相处理线路和液相处理线路；其中，所述主换热器（1）内设有原料气通道Ⅰ（A1）、天然气通道Ⅰ（A2）、原料气通道Ⅱ（A3）、富氮气通道（A4）、天然气通道Ⅱ（A5）、高压冷剂通道Ⅰ（A6）、高压冷剂通道Ⅱ（A7）、返流冷剂通道（A8）和液态乙烷过冷通道（A9）；所述主换热器（1）的原料气通道Ⅰ（A1）的入口连接有原料天然气的进气管（35）；所述气相处理线路包括沿着进气方向依次通过保冷管线连接的脱氮塔（3）、脱氮塔冷凝器（4）、脱氮塔回流罐（5）；所述低温分离器（2）的气相出口与原料气通道Ⅱ（A3）的入口相接，所述脱氮塔（3）的进口与原料气通道Ⅱ（A3）的出口相接；所述脱氮塔回流罐（5）的气相出口与富氮气通道（A4）的入口相接，所述富氮气通道（A4）的出口与外界的富氮燃料管线（33）连接；所述脱氮塔（3）底部的液相出口与天然气通道Ⅱ（A5）的入口相接，所述天然气通道Ⅱ（A5）的出口与外界的产品天然气管线（33）连接；所述液相处理管路包括沿着进液方向依次通过保冷管线连接的脱甲烷塔（7）、脱乙烷塔（9）、脱乙烷塔冷凝器（10）、脱乙烷塔回流罐（11）；所述脱甲烷塔（7）的液相出口与脱乙烷塔（9）中部的入口相接，所述脱乙烷塔（9）的气相出口与脱乙烷塔冷凝器（10）相接，所述脱乙烷塔回流罐（11）的气相出口与主换热器（1）的液态乙烷过冷通道（A9）的入口相接，所述液态乙烷过冷通道（A9）的出口与外界的液体乙烷储存装置相接；所述脱甲烷塔（7）的气相出口与天然气通道I（A2）的入口相接，所述天然气通道（A2）I的出口与外界的产品天然气管线（33）连接；还包括为脱氮塔（3）和脱甲烷塔（7）提供热源的混合冷剂制冷循环回路以及为脱乙烷塔（9）提供冷源的丙烷压缩冷凝机组（31）；还包括控制装置，所述主换热器（1）、低温分离器（2）、脱氮塔（3）、脱氮塔冷凝器（4）、脱氮塔回流罐（5）、脱甲烷塔（7）、脱乙烷塔（9）、脱乙烷塔冷凝器（10）、脱乙烷塔回流罐（11）分别与控制装置电连接。2.根据权利要求1所述的混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置，其特征在于：所述脱乙烷塔（9）的液相出口通过保冷管线与液化石油气储存装置连接，且在该保冷管线上连接有液化石油气冷却器（13）。3.根据权利要求1所述的混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置，其特征在于：所述气相处理线路还包括用于控制脱氮塔（3）塔釜内氮含量的脱氮塔再沸器（6），所述脱氮塔（3）下部内置有液体收集器一，所述液体收集器一的出口与脱氮塔再沸器（6）的入口相接，所述脱氮塔再沸器（6）的出口与脱氮塔（3）下部的入口相接；所述脱氮塔再沸器（6）与控制装置电连接。4.根据权利要求1所述的混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置，其特征在于：所述液相处理线路还包括用于控制脱甲烷塔（7）塔釜中与塔釜液相中甲烷含量的脱甲烷塔侧沸器（8），所述脱甲烷塔（7）的中部和下部均内置有液体收集器二，两个所述液体收集器二的出口均与脱甲烷塔侧沸器（8）的入口相接，所述脱甲烷塔侧沸器（8）的出口分别与脱甲烷塔（7）中部和下部的入口相接，所述脱甲烷塔侧沸器（8）与控制装置电连接。
5.根据权利要求1所述的混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置，其特征在于：所述液相处理线路还包括用于控制脱乙烷塔（9）塔釜内乙烷含量的脱乙烷塔再沸器（12），所述脱乙烷塔（9）的下部内置有液体收集器三，所述液体收集器三的出口与脱乙烷塔再沸器（12）的入口相接，所述脱乙烷塔再沸器（12）的出口与脱乙烷塔（9）下部的入口相接，所述脱乙烷塔再沸器（12）与控制装置电连接。6.根据权利要求1所述的混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置，其特征在于：所述混合冷剂制冷循环回路包括沿着冷剂循环方向依次相接的混合冷剂压缩机组（14）、脱甲烷塔侧沸器（8）、高压冷剂通道Ⅰ（A6）、脱氮塔再沸器（6）、高压冷剂通道Ⅱ（A7）、脱氮塔冷凝器（4）、返流冷剂通道（A8），所述返流冷剂通道（A8）的出口与混合冷剂压缩机组（14）的入口相接；所述脱甲烷塔侧沸器（8）内设有高压冷剂通道
Ⅴ
（D1）、混烃通道Ⅰ（D2）和混烃通道Ⅱ（D3）；所述脱氮塔再沸器（6）内设有天然气通道（C1）和高压冷剂通道Ⅲ（C2）；所述脱氮塔冷凝器（4）内设有富氮气通道（B1）和混合冷剂通道（B2）；所述脱乙烷塔冷凝器（10）内设有乙烷冷凝通道（E1）和丙烷蒸发通道（E2）。7.根据权利要求1所述的混合冷剂制冷天然气脱氮与回收乙烷的装置，其特征在于：所述脱甲烷塔（7）顶部气相出口的管线上设置有压力数字控制器Ⅰ（15）和压力调节阀a（16），所述压力数字控制器Ⅰ（15）、压力调节阀a（16）分别与控制装置电连接；所述低温分离器（2）上设置有液位...

【专利技术属性】
技术研发人员：马忠，文向南，
申请(专利权)人：成都深冷液化设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：