一种非常规天然气液化脱氮系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种非常规天然气液化脱氮系统，由液化系统、分离系统和低温系统组成。本发明专利技术一方面通过低温系统对液化系统进行降温，将其液化过程进行分段处理，收集中间过程得到的液相，同时得到不同温度以及不同含氮量的气相，另一方面在分离系统中精馏塔的不同塔板高度处设置若干进料口。通过将液化系统中不同温度及含氮量的原料气引出，根据其含氮量或温度的不同分别引入精馏塔不同位置处的塔板中来提高整体系统的脱氮效率，保证液化产品的纯度和回收率。本发明专利技术在液化系统中设置两种工作模式，可以根据现场需要将富氮尾气作为燃料气使用或直接排空。用或直接排空。用或直接排空。

【技术实现步骤摘要】
一种非常规天然气液化脱氮系统及其工作方法


[0001]本专利技术涉及一种天然气液化脱氮系统，具体地说，是涉及一种非常规天然气液化脱氮系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]在非常规天然气液化过程中，需要对原料气进行脱氮，并尽量在液化脱氮过程中最大限度的减少甲烷的损失。通常情况下，现有技术中对非常规天然气的液化回收处理大部分沿用现有的对常规天然气液化回收处理的系统及装置。然而，现有系统沿用常规天然气液化处理系统对非常规天然气液化处理过程中，存在如下不足。
[0003]一方面，现有天然气液化处理系统存在脱氮效率较低的问题。常规天然气液化脱氮多采用将原料气降温后直接引入精馏塔进行精馏分离，其脱氮效率低，导致精馏塔的规格和尺寸均较大。
[0004]另一方面，由于非常规天然气原料气中氮浓度存在波动，而常规天然气液化回收处理系统的处理能力相对稳定，即处理过程中富氮尾气中甲烷的含量随非常规天然气原料气中甲烷浓度的波动而波动，而富氮尾气中甲烷含量过高会导致严重的环境和资源浪费问题。
[0005]当非常规天然气原料气中氮含量高，甲烷含量低时，回收处理系统中富氮尾气中甲烷含量很低，这种情况下，可以将富氮尾气直接排放。而当非常规天然气原料气中氮含量低，甲烷含量高时，回收处理系统中富氮尾气中甲烷含量相对较高，这种情况下将富氮尾气直接排放是非常不经济的。考虑到非常规天然气气井往往在偏远山区，故富氮尾气中甲烷含量较高时，其热值含量较大，可直接将这部分尾气作为燃料气体用于由电动机驱动的中小型设施中。
[0006]如何通过优化非常规天然气液化脱氮系统，进一步提高其脱氮效率，且在处理过程中能够提高系统对原料气氮浓度波动的适应性是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术专利的目的是为了解决上述现有技术存在的问题和不足，提供一种非常规天然气液化脱氮系统及其工作方法。
[0008]本专利技术一方面通过低温系统对液化系统进行降温，将其液化过程进行分段处理，收集中间过程得到的液相，同时得到不同温度以及不同含氮量的气相，另一方面在分离系统中精馏塔的不同塔板高度处设置若干进料口。通过将液化系统中不同温度以及不同含氮量下的原料气引出，根据其含氮量或温度的不同分别引入精馏塔不同的塔板中来提高整体系统的脱氮效率，保证液化产品的纯度和回收率。本专利技术的工作方法，在液化系统中设置两种工作模式，可以根据现场需要将富氮尾气作为燃料气使用或直接排空。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用如下技述方案予以实现。
[0010]一种非常规天然气液化脱氮系统，其特征在于，由液化系统、分离系统和低温系统
构成，
[0011]所述液化系统由原料气经第一压缩机1连接至第一换热器2的左端进口2c，第一换热器2的右端出口2d与第二换热器3的左端进口3c相连，第二换热器3的右端出口3d处管路经三通阀8分流为两路管路，第一路与第一气液分离罐9的进口相连，第二路与第三换热器7的左端进口7c相连，第三换热器7的右端出口7d经管路连接至精馏塔15下部的至少一个进口处；第一气液分离罐9的气相出口与第四换热器11的左端进口11c相连，第四换热器11的右端出口11d与第二气液分离罐10的进口相连，第二气液分离罐10的气相出口与第五换热器12的左端进口12c相连，第五换热器12的右端出口12d经管路连接至精馏塔15上部的至少一个进口处；第二气液分离罐10的液相出口、第一气液分离罐9的液相出口以及再沸器17的液相出口处管路，三路管路汇合后共同连接至LNG储罐18进口，LNG储罐18的气相出口经第二压缩机14与第六换热器13的左端进口13c相连，第六换热器13的右端出口13d经管路连接至精馏塔15中部的至少一个进口处构成；
[0012]所述分离系统由精馏塔15的气相出口与冷凝器16的壳侧气相进口相连，冷凝器16的壳侧液相出口与精馏塔15的塔顶回流口相连，冷凝器16的气相出口与第一换热器2上端进口2a相连，第一换热器2的下端出口2b与外界相连，冷凝器16的管侧进出口分别与外界冷源进出口相连，精馏塔15的液相出口与再沸器17的壳侧进口相连，再沸器17的气相出口与精馏塔15的塔底回流口相连，再沸器17的管侧进出口与外界热源进出口相连构成；
[0013]所述低温系统由第三压缩机4的出口与第七换热器5的左端进口5c相连，第七换热器5的右端出口5d与膨胀机6的进口相连，膨胀机6的出口与第三换热器7的上端进口7a相连，第三换热器7的下端出口7b与第六换热器13的下端进口13b相连，第六换热器13的上端出口13a与第五换热器12的下端进口12b相连，第五换热器12的上端出口12a与第四换热器11的上端进口11a相连，第四换热器11的下端出口11b与第二换热器3的上端进口3a相连，第二换热器3的下端出口3b与第三压缩机4的进口相连构成。
[0014]进一步优选的，原料气与第一压缩机1所连管路中设置有第一截止阀49；第二气液分离罐10的进口处设置有第四截止阀40；第二气液分离罐10的液相出口处设置有第五截止阀44。
[0015]进一步优选的，第四换热器11的右端出口11d处并联有两路管路，第一路经第四截止阀40连接至第二气液分离罐10进口；第二路经第二截止阀39与第五换热器12的右端出口12d处管路汇合后，经设置的第一单向阀41连接至精馏塔15上部的至少一个进口；第六换热器13的右端出口13d经设置的第二单向阀42连接至精馏塔15中部的至少一个进口；第三换热器7的右端出口7d经设置的第三单向阀43连接至精馏塔15下部的至少一个进口。
[0016]进一步优选的，第二截止阀39出口管路上还设置有第九温度计27，第五换热器12的右端出口12d管路上还设置有第十温度计28，且两路管路汇合后，再次并联设置有两路管路，第一路依次经第十截止阀19、第六单向阀38以及第一温度计30连接至精馏塔15的第一进料口15a；第二路依次经第三截止阀20、第一单向阀41以及第二温度计31连接至分离系统中精馏塔15的第二进料口15b；
[0017]进一步优选的，第六换热器13的右端出口13d处管路上通过设置第十一温度计29并联有三路管路，第一路依次经第六截止阀21、第二单向阀42以及第三温度计32连接至精馏塔15的第三进料口15c；第二路依次经第十一截止阀24、第七单向阀46以及第四温度计33
连接至精馏塔15的第四进料口15d；第三路依次经第十二截止阀23、第八单向阀47以及第五温度计34连接至精馏塔15的第五进料口15e；
[0018]进一步优选的，第三换热器7的右端出口7d管路上通过设置第十二温度计50并联有三路管路，第一路依次经第七截止阀22、第三单向阀43以及第六温度计35连接至精馏塔15的第六进料口15f；第二路依次经第八截止阀25、第四单向阀48以及第七温度计36连接至精馏塔的第七进料口15g；第三路依次经第九截止阀26、第五单向阀45以及第八温度计37连接至精馏塔的第八进料口15h。
[0019]进一步优选的，第一换热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非常规天然气液化脱氮系统，其特征在于，由液化系统、分离系统和低温系统构成，所述液化系统由原料气经第一压缩机(1)连接至第一换热器(2)的左端进口(2c)，第一换热器(2)的右端出口(2d)与第二换热器(3)的左端进口(3c)相连，第二换热器(3)的右端出口(3d)处管路经三通阀(8)分流为两路管路，第一路与第一气液分离罐(9)的进口相连，第二路与第三换热器(7)的左端进口(7c)相连，第三换热器(7)的右端出口(7d)经管路连接至精馏塔(15)下部的至少一个进口处；第一气液分离罐(9)的气相出口与第四换热器(11)的左端进口(11c)相连，第四换热器(11)的右端出口(11d)与第二气液分离罐(10)的进口相连，第二气液分离罐(10)的气相出口与第五换热器(12)的左端进口(12c)相连，第五换热器(12)的右端出口(12d)经管路连接至精馏塔(15)上部的至少一个进口处；第二气液分离罐(10)的液相出口、第一气液分离罐(9)的液相出口以及再沸器(17)的液相出口处管路，三路管路汇合后共同连接至LNG储罐(18)进口，LNG储罐(18)的气相出口经第二压缩机(14)与第六换热器(13)的左端进口(13c)相连，第六换热器(13)的右端出口(13d)经管路连接至精馏塔(15)中部的至少一个进口处构成；所述分离系统由精馏塔(15)的气相出口与冷凝器(16)的壳侧气相进口相连，冷凝器(16)的壳侧液相出口与精馏塔(15)的塔顶回流口相连，冷凝器(16)的气相出口与第一换热器(2)上端进口(2a)相连，第一换热器(2)的下端出口(2b)与外界相连，冷凝器(16)的管侧进出口分别与外界冷源进出口相连，精馏塔(15)的液相出口与再沸器(17)的壳侧进口相连，再沸器(17)的气相出口与精馏塔(15)的塔底回流口相连，再沸器(17)的管侧进出口与外界热源进出口相连构成；所述低温系统由第三压缩机(4)的出口与第七换热器(5)的左端进口(5c)相连，第七换热器(5)的右端出口(5d)与膨胀机(6)的进口相连，膨胀机(6)的出口与第三换热器(7)的上端进口(7a)相连，第三换热器(7)的下端出口(7b)与第六换热器(13)的下端进口(13b)相连，第六换热器(13)的上端出口(13a)与第五换热器(12)的下端进口(12b)相连，第五换热器(12)的上端出口(12a)与第四换热器(11)的上端进口(11a)相连，第四换热器(11)的下端出口(11b)与第二换热器(3)的上端进口(3a)相连，第二换热器(3)的下端出口(3b)与第三压缩机(4)的进口相连构成。2.根据权利要求1所述的非常规天然气液化脱氮系统，其特征在于，原料气与第一压缩机(1)所连管路中设置有第一截止阀(49)；第二气液分离罐(10)的进口处设置有第四截止阀(40)；第二气液分离罐(10)的液相出口处设置有第五截止阀(44)。3.根据权利要求2所述的非常规天然气液化脱氮系统，其特征在于，第四换热器(11)的右端出口(11d)处并联有两路管路，第一路经第四截止阀(40)连接至第二气液分离罐(10)进口；第二路经第二截止阀(39)与第五换热器(12)的右端出口(12d)处管路汇合后，经设置的第一单向阀(41)连接至精馏塔(15)上部的至少一个进口；第六换热器(13)的右端出口(13d)经设置的第二单向阀(42)连接至精馏塔(15)中部的至少一个进口；第三换热器(7)的右端出口(7d)经设置的第三单向阀(43)连接至精馏塔(15)下部的至少一个进口。4.根据权利要求2所述的非常规天然气液化脱氮系统，其特征在于，第二截止阀(39)出口管路上还设置有第九温度计(27)，第五换热器(12)的右端出口(12d)管路上还设置有第十温度计(28)，且两路管路汇合后，再次并联设置有两路管路，第一路依次经第十截止阀
(19)、第六单向阀(38)以及第一温度计(30)连接至精馏塔15的第一进料口(15a)；第二路依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怀兵，魏强，谢亮，黄锋，丁铁强，潘东海，孙轩，宋肖，蒋庆峰，
申请(专利权)人：江苏富瑞能源服务有限公司，
类型：发明
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