一种天然气脱氮液化系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种天然气脱氮液化系统及方法，系统包括高温区热交换器、低温区热交换器、再沸器和脱氮塔；高温区热交换器内设置有净化天然气第一冷却管道；低温区热交换器内设置有液化天然气冷却通道、净化天然气第四冷却通道和净化天然气第二冷却通道；再沸器内设置有净化天然气第三冷却管道；净化天然气依次经过高温热交换器、低温区换热器、再沸器和低温区热交换器进行四次热交换后进入脱氮塔进行精馏，脱氮塔底部的液体即液化天然气经再沸器加热后脱氮，剩余液化天然气至低温区热交换器进行热交换，降温减压后成为液化天然气产品。本发明专利技术适用于氮含量4%左右的天然气制取液化天然气产品，该工艺分离氮气效率高，提高了企业经济效益。业经济效益。业经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气脱氮液化系统及方法


[0001]本专利技术涉及天然气脱氮
，具体涉及一种天然气脱氮液化系统及方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展，国家对环境保护要求日益严格，对绿色能源需求日益迫切，液化天然气作为绿色能源之一，具有便于储存与运输的特点。在天然气加工过程中，需要对天然气进行脱氮，以增加天然气的清洁度，提高天然气的使用效率。随着国家标准《液化天然气》（GB/T38753
‑
2020）的实施，标准要求LNG中氮气含量不能超过1%（mol）。而天然气中通常氮气含量超过1%（mol），且在液化天然气储罐中易发生翻滚事故。因此，需要对天然气进行脱氮处理。常用的脱氮方式为末端闪蒸，仅适用于氮含量2%以内的天然气，且因闪蒸造成的甲烷损失较大。
[0003]因此，如何设计一种工艺简单、运行稳定的用于氮含量4%天然气的脱氮液化系统及方法是本领域技术人员所研究的方向之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种天然气脱氮液化系统及方法，用于氮含量4%的天然气的脱氮与液化。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的内容包括：
[0006]一种天然气脱氮液化系统，系统包括高温区热交换器、低温区热交换器、再沸器和脱氮塔；所述高温区热交换器的内部设置有净化天然气第一冷却管道；所述低温区热交换器的内部设置有液化天然气冷却通道、净化天然气第四冷却通道和净化天然气第二冷却通道；所述再沸器的内部设置有净化天然气第三冷却管道；所述净化天然气第一冷却管道的入口端连接有净化天然气输入管线，净化天然气第一冷却管道的出口端通过连接管线与净化天然气第二冷却通道的入口端相连，所述净化天然气第二冷却通道的出口端通过连接管线与净化天然气第三冷却管道的入口端相连，所述净化天然气第三冷却管道的出口端通过连接管线与净化天然气第四冷却通道的入口端相连，所述净化天然气第四冷却通道的出口端通过连接管线与脱氮塔的进料端相连；所述脱氮塔的液化天然气出料端通过连接管线与再沸器的进料端相连，所述再沸器的液化天然气出料端通过连接管线与液化天然气冷却通道的入口端相连，所述液化天然气冷却通道的出口端与液化天然气产品输出管线相连。
[0007]进一步的，所述净化天然气第四冷却通道的出口端与脱氮塔的进料端之间的连接管线上设置有进料阀。
[0008]进一步的，所述液化天然气产品输出管线上设置有液化天然气节流阀。
[0009]进一步的，所述系统还包括尾气分液罐和回流泵；所述低温区热交换器的内部设置有气体冷却通道和尾气第一加热通道，所述高温区热交换器的内部设置有尾气第二加热管道；所述脱氮塔顶部的气体出口端通过连接管线与气体冷却通道的入口端相连，所述气体冷却通道的出口端通过连接管线与尾气分液罐的进料端相连，所述尾气分液罐顶部的尾
气出口通过连接管线与尾气第一加热通道的入口端相连，所述尾气第一加热通道的出口端通过连接管线与尾气第二加热管道的入口端相连，所述尾气第二加热管道的出口端与富氮尾气输出管线相连；所述尾气分液罐底部的液体出口通过连接管线与回流泵的入口端相连，所述回流泵的出口端通过连接管线与脱氮塔的进料端相连。
[0010]进一步的，所述富氮尾气输出管线上设置有富氮尾气减压阀。
[0011]进一步的，所述系统还包括压缩机、制冷剂冷却器和制冷剂分液罐；所述高温区热交换器的内部设置有制冷剂第一通道、制冷剂第四通道和制冷剂第五通道；所述低温区热交换器的内部设置有制冷剂第二通道和制冷剂第三通道；所述制冷剂分液罐的混合制冷剂气体出口通过连接管线与制冷剂第一通道的入口端相连，所述制冷剂第一通道的出口端通过连接管线与制冷剂第二通道的入口端相连，所述制冷剂第二通道的出口端通过其上设置有第一制冷剂节流阀的连接管线与制冷剂第三通道的入口端相连，所述制冷剂第三通道的出口端通过连接管线与制冷剂第四通道的入口端相连，所述制冷剂第四通道的出口端通过连接管线与压缩机的入口端相连，所述压缩机的出口端通过连接管线与制冷剂冷却器的入口端相连，制冷剂冷却器的的出口端通过连接管线与制冷剂分液罐的入口端相连；所述制冷剂分液罐的混合制冷剂液体出口通过连接管线与制冷剂第五通道的入口端相连，所述制冷剂第五通道的出口端通过其上设置有第二制冷剂节流阀的连接管线与制冷剂第四通道的入口端相连。
[0012]一种天然气脱氮液化方法，包括以下步骤：
[0013]净化天然气经净化天然气输入管线进入高温区热交换器的净化天然气第一冷却管道进行第一次热交换，温度降低至
‑
50℃后进入低温区热交换器的净化天然气第二冷却通道进行第二次热交换，温度降低至
‑
106℃后再进入再沸器的净化天然气第三冷却管道进行第三次热交换，为加热自脱氮塔底部输出的液化天然气提供热量；净化天然气离开再沸器后再次经过低温区热交换器的净化天然气第四冷却通道进行第四次热交换，温度降低至
‑
162℃后，再经脱氮塔进料阀减压至约0.7MPa后进入脱氮塔；
[0014]净化天然气在脱氮塔中进行精馏，精馏后得到含氮液化天然气从脱氮塔的底部进入再沸器进行加热，加热产生的氮气排入脱氮塔，剩余的液化天然气进入低温区热交换器的液化天然气冷却通道进行热交换，降温至
‑
162℃后，再经液化天然气节流阀减压至常压后成为液化天然气产品，最后由液化天然气产品输出管线输出系统。
[0015]进一步的，脱氮塔顶部的气体进入低温区热交换器的气体冷却通道进行热交换，温度降低至
‑
162℃后进入尾气分液罐进行气液分离；气液分离后的富氮尾气自尾气分液罐的顶部排出，先后经过低温区热交换器的尾气第一加热通道和高温区热交换器的尾气第二加热管道进行热交换，温度提高至常温，再经富氮尾气减压阀减压后排出系统；气液分离后的液体自尾气分液罐的底部排出，经回流泵进行增压后输送进入脱氮塔。
[0016]进一步的，液化及脱氮所需的冷量由制冷单元提供；制冷单元采用混合制冷剂循环；混合制冷剂由氮、甲烷、乙烯、丙烷和异戊烷组成；低压的气相混合制冷剂经制冷剂压缩机增压为高压混合制冷剂，再经制冷剂冷却器冷却后进入制冷剂分液罐进行气液分离；气液分离出的混合制冷剂气体依次进入高温区热交换器的制冷剂第一通道和低温区热交换器的制冷剂第二通道进行热交换，温度降低至
‑
162℃，经第一制冷剂节流阀进行节流产生温降，变为低压混合冷剂后再依次通过低温区热交换器的制冷剂第三通道和高温区热交换
器的制冷剂第四通道进行热交换输出冷量；气液分离出的混合制冷剂液体进入高温区热交换器的制冷剂第五通道进行热交换，温度降低至
‑
50℃，再经第二制冷剂节流阀进行节流产生温降，变为低压混合冷剂后再与离开制冷剂第三通道的低压混合冷剂汇合，进入高温区热交换器的制冷剂第四通道进行热交换输出冷量后，成为低压的气相混合制冷剂，温度提高至常温后继续通过制冷剂压缩机循环。
[0017]进一步的，经净化天然气输入管线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气脱氮液化系统，其特征在于，所述系统包括高温区热交换器（2）、低温区热交换器（3）、再沸器（4）和脱氮塔（6）；所述高温区热交换器（2）的内部设置有净化天然气第一冷却管道（2
‑
1）；所述低温区热交换器（3）的内部设置有液化天然气冷却通道（3
‑
1）、净化天然气第四冷却通道（3
‑
3）和净化天然气第二冷却通道（3
‑
4）；所述再沸器（4）的内部设置有净化天然气第三冷却管道（4
‑
1）；所述净化天然气第一冷却管道（2
‑
1）的入口端连接有净化天然气输入管线（1），净化天然气第一冷却管道（2
‑
1）的出口端通过连接管线与净化天然气第二冷却通道（3
‑
4）的入口端相连，所述净化天然气第二冷却通道（3
‑
4）的出口端通过连接管线与净化天然气第三冷却管道（4
‑
1）的入口端相连，所述净化天然气第三冷却管道（4
‑
1）的出口端通过连接管线与净化天然气第四冷却通道（3
‑
3）的入口端相连，所述净化天然气第四冷却通道（3
‑
3）的出口端通过连接管线与脱氮塔（6）的进料端相连；所述脱氮塔（6）的液化天然气出料端通过连接管线与再沸器（4）的进料端相连，所述再沸器（4）的液化天然气出料端通过连接管线与液化天然气冷却通道（3
‑
1）的入口端相连，所述液化天然气冷却通道（3
‑
1）的出口端与液化天然气产品输出管线（10）相连。2.根据权利要求1所述的一种天然气脱氮液化系统，其特征在于，所述净化天然气第四冷却通道（3
‑
3）的出口端与脱氮塔（6）的进料端之间的连接管线上设置有进料阀（5）。3.根据权利要求1所述的一种天然气脱氮液化系统，其特征在于，所述液化天然气产品输出管线（10）上设置有液化天然气节流阀（9）。4.根据权利要求1所述的一种天然气脱氮液化系统，其特征在于，所述系统还包括尾气分液罐（7）和回流泵（8）；所述低温区热交换器（3）的内部设置有气体冷却通道（3
‑
2）和尾气第一加热通道（3
‑
5），所述高温区热交换器（2）的内部设置有尾气第二加热管道（2
‑
2）；所述脱氮塔（6）顶部的气体出口端通过连接管线与气体冷却通道（3
‑
2）的入口端相连，所述气体冷却通道（3
‑
2）的出口端通过连接管线与尾气分液罐（7）的进料端相连，所述尾气分液罐（7）顶部的尾气出口通过连接管线与尾气第一加热通道（3
‑
5）的入口端相连，所述尾气第一加热通道（3
‑
5）的出口端通过连接管线与尾气第二加热管道（2
‑
2）的入口端相连，所述尾气第二加热管道（2
‑
2）的出口端与富氮尾气输出管线（12）相连；所述尾气分液罐（7）底部的液体出口通过连接管线与回流泵（8）的入口端相连，所述回流泵（8）的出口端通过连接管线与脱氮塔（6）的进料端相连。5.根据权利要求4所述的一种天然气脱氮液化系统，其特征在于，所述富氮尾气输出管线（12）上设置有富氮尾气减压阀（11）。6.根据权利要求1所述的一种天然气脱氮液化系统，其特征在于，所述系统还包括压缩机（22）、制冷剂冷却器（23）和制冷剂分液罐（24）；所述高温区热交换器（2）的内部设置有制冷剂第一通道（2
‑
3）、制冷剂第四通道（2
‑
4）和制冷剂第五通道（2
‑
5）；所述低温区热交换器（3）的内部设置有制冷剂第二通道（3
‑
6）和制冷剂第三通道（3
‑
7）；所述制冷剂分液罐（24）的混合制冷剂气体出口通过连接管线与制冷剂第一通道（2
‑
3）的入口端相连，所述制冷剂第一通道（2
‑
3）的出口端通过连接管线与制冷剂第二通道（3
‑
6）的入口端相连，所述制冷剂第二通道（3
‑
6）的出口端通过其上设置有第一制冷剂节流阀（25）的连接管线与制冷剂第三通道（3
‑
7）的入口端相连，所述制冷剂第三通道（3
‑
7）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志强，王强，刘永生，李秀峰，夏中雷，蔡铮，王永江，孙涛，关晓虎，唱荣蕾，
申请(专利权)人：秦皇岛信能能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：