一種基于繞管式換熱器的天然氣脫氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣液化過程中通過深冷精餾分離N2的方法。利用天然氣自身和繞管式換熱器冷箱的冷量，將天然氣中的氮?dú)廨^為充分的分離，有利于LNG的儲(chǔ)存和裝運(yùn)。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔、方便的能源。LNG是天然氣的液態(tài)形式，由于其特性，又比天然氣有更廣泛的應(yīng)用:可以作為調(diào)峰的備用氣源、車用燃料，也可用于發(fā)電、陶瓷玻璃等行業(yè)。我國有較為豐富的天然氣儲(chǔ)備，天然氣液化技術(shù)在我國也有較為廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)常見的生產(chǎn)LNG的工藝主要有級(jí)聯(lián)式工藝和混合制冷式工藝，其中混合制冷工藝包括板翅式冷箱和繞管式冷箱兩種。
[0003]氮?dú)夥悬c(diǎn)比甲烷低，在液化儲(chǔ)存及裝運(yùn)過程中更易揮發(fā)，所以分離液化天然氣中的氮?dú)庥欣贚NG儲(chǔ)運(yùn)。現(xiàn)有天然氣液化工藝中，很多技術(shù)對(duì)于天然氣的凈化僅限于分離二氧化碳、脫水、脫汞過程，并未分離天然氣中氮?dú)?；也有部分工藝在BOG處理過程中閃蒸分離氮?dú)猓蛛x后的天然氣含氮量仍然較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于繞管式換熱器的天然氣脫氮方法，采用深冷精餾的方法，從原料天然氣中分離出氮?dú)獾墓に?，使繞管式換熱器液化LNG過程中，能充分將氮?dú)鈴腖NG產(chǎn)品中分離出來。根據(jù)繞管式換熱器的特點(diǎn)，本發(fā)明能夠充分利用液化過程中的冷量，以及低溫氮?dú)獾睦淞?，在得到凈化效果更好的LNG產(chǎn)品同時(shí)，降低了深冷精餾的能耗。
[0005]本發(fā)明提供一種繞管式換熱流程生產(chǎn)LNG的特點(diǎn)，深冷精餾分離LNG中氮?dú)獾墓に嚒?br>[0006]本發(fā)明所述精餾塔進(jìn)料口與繞管式換熱器二段LNG出口連通；塔頂冷凝器與所述精餾塔為一體設(shè)備，冷凝劑入口與繞管式換熱器三段LNG出口連通，冷凝劑出口作為LNG產(chǎn)品送出裝置；塔底產(chǎn)品出口與繞管式換熱器三段LNG入口連通；塔底重沸器熱源入口與脫重?zé)N后天然氣管線連通，出口回到天然氣管線并與繞管式換熱器二段LNG入口連通。
[0007]本發(fā)明塔頂冷凝器為全焊板式換熱器，同精餾塔為一體式設(shè)備。
[0008]本發(fā)明精餾塔塔頂?shù)獨(dú)夥謩e進(jìn)入三個(gè)板翅式換熱器，與不同物流換熱，以充分利用冷量。
[0009]本發(fā)明所述深冷精餾工藝適用于各種三段換熱的繞管式換熱器流程。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首次采用深冷精餾的方式，在LNG進(jìn)入儲(chǔ)罐之前，將氮?dú)夥蛛x，得到含氮量〈0.7%的LNG產(chǎn)品，有利于儲(chǔ)運(yùn)，同時(shí)根據(jù)繞管式換熱器的特點(diǎn)，充分利用了過冷LNG冷量，降低了精餾能耗。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不局限與以下實(shí)施例。
[0012]所述精餾工藝中，原料天然氣經(jīng)過預(yù)處理(脫二氧化碳、脫水、脫汞)，進(jìn)入繞管式冷箱一段I入口，冷卻到-50?-70°c分離重?zé)N后，進(jìn)入繞管式冷箱二段2入口，經(jīng)繞管式冷箱二段冷箱冷卻至-110°C?_132°C，壓力1.3MPa (g)?1.7MPa (g)后，進(jìn)入深冷精餾塔4，進(jìn)料塔板為第14?19塊塔板。
[0013]
[0014]
[0015]精餾塔塔板數(shù)范圍為25?31，所述精餾塔操作溫度和壓力范圍分別是-90°C?-172°C，1.64MPa (g)?1.67MPa (g)。精餾塔塔頂冷凝器5與精餾塔為一體設(shè)備，屬于全焊式板換熱器，回流液溫度范圍_153°C?_172°C，冷凝器冷量由繞管式換熱器三段3出口過冷LNG提供，過冷LNG溫度范圍_154°C?_178°C，塔底重沸器6熱源由脫重?zé)N后天然氣提供，熱源溫度范圍-50?-70°C，以100X 104Nm3/d天然氣液化工廠計(jì)算，塔頂冷凝器和塔底重沸器熱負(fù)荷分別為-0.47?-0.54M*Kcal/h，0.87?0.92M*Kcal/h。
[0016]所述精餾工藝，得到分離氮?dú)夂蟮腖NG產(chǎn)品溫度范圍-9O?-118 °C，含氮量〈0.7%(mol)，塔頂產(chǎn)品為氮?dú)?，溫度范?150°C?_175°C，氮純度>99%(mol)。塔頂?shù)獨(dú)饨?jīng)過板翅式換熱器A7，板翅式換熱器B8，板翅式換熱器C9，分別同塔底LNG、混合冷劑、重混合制冷劑換熱后，經(jīng)過節(jié)流閥降壓至0.12MPa (g)后排空，每個(gè)換熱器氮?dú)獬隹跍囟确秶謩e是-118Γ?-132Γ，-79°C?-95°C，18t:? 26V。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于繞管式換熱器的天然氣脫氮工藝方法，其特征在于:原料天然氣經(jīng)過脫二氧化碳、脫水、脫汞，進(jìn)入繞管式冷箱一段入口，冷卻到-50?-70°c分離重?zé)N后進(jìn)入繞管式冷箱二段入口，經(jīng)繞管式冷箱二段冷卻至-110°C?_132°C，壓力1.3MPa (g)?1.7MPa (g)后，進(jìn)入深冷精餾塔，進(jìn)料塔板為第14?19塊塔板； 精餾塔操作溫度和壓力范圍分別是-90 °C?-172 °C，1.64MPa (g)?1.67MPa(g);得到分離氮?dú)夂蟮腖NG產(chǎn)品溫度范圍-90?-118 °C，含氮量〈0.7%(mol)，塔頂產(chǎn)品為氮?dú)猓瑴囟确秶鷂150°C?_175°C，氮純度>99% (mol)，塔頂?shù)獨(dú)饨?jīng)過板翅式換熱器A，板翅式換熱器B，板翅式換熱器C，分別同塔底LNG、混合冷劑、重混合制冷劑換熱后，經(jīng)過節(jié)流閥降壓至0.12MPa (g)后排空，每個(gè)換熱器氮?dú)獬隹跍囟确秶謩e是-118? ?-132?，-79? ?-95?，18? ?26? ； 精餾塔塔頂冷凝器回流液溫度范圍_153°C?_172°C，冷凝器冷量由繞管式換熱器三段出口過冷LNG提供，過冷LNG溫度范圍-154°C?_178°C，塔底重沸器熱源由脫重?zé)N后天然氣提供，熱源溫度范圍-50?-70°C，以100X 14NmVd天然氣液化工廠計(jì)算，塔頂冷凝器和塔底重沸器熱負(fù)荷分別為-0.47?-0.54MKcal/h，0.87?0.92MKcal/h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繞管式換熱器的天然氣脫氮工藝方法，其特征在于:精餾塔塔頂冷凝器與精餾塔為一體設(shè)備，屬于全焊式板換熱器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于繞管式換熱器的天然氣脫氮工藝方法；原料天然氣經(jīng)過脫二氧化碳、脫水、脫汞，進(jìn)入繞管式冷箱一段入口，冷卻分離重?zé)N后進(jìn)入繞管式冷箱二段，冷卻后，進(jìn)入深冷精餾塔；得到分離氮?dú)夂蟮腖NG產(chǎn)品，塔頂?shù)獨(dú)饨?jīng)過板翅式換熱器分別同塔底LNG、混合冷劑、重混合制冷劑換熱后，經(jīng)過降壓后排空；精餾塔塔頂冷凝器由繞管式換熱器三段出口過冷LNG提供，塔底重沸器熱源由脫重?zé)N后天然氣提供；本方法采用深冷精餾的方式，在LNG進(jìn)入儲(chǔ)罐之前，將氮?dú)夥蛛x，得到含氮量<0.7（mol%）的LNG產(chǎn)品，有利于儲(chǔ)運(yùn)，同時(shí)根據(jù)繞管式換熱器的特點(diǎn)，充分利用了過冷LNG冷量，降低了精餾能耗。
【IPC分類】F25J3-08
【公開號(hào)】CN104697291
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310655115
【發(fā)明人】田曉良, 杜云散, 張北嶼, 諸若琴, 崔亞軍, 李翠, 何曉昶
【申請(qǐng)人】中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油工程建設(shè)公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月6日