CN207922697U - 一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，包括LNG精馏部分和闪蒸气甲烷回收部分，与现有技术相比，本实用新型的优点是：针对中小型天然气液化工厂中氮气含量过高带来的储存安全问题和LNG储罐闪蒸气中甲烷的回收问题，本装置可将液化天然气中氮气的含量脱除到满足储存要求的浓度，同时将闪蒸气中的甲烷再回收制备LNG，甲烷回收率达95％以上，该技术具有工艺流程简单，设备少，回收率高和操作简单灵活的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及天然气液化领域，尤其是在天然气液化工厂或装置中，具体在液化天然气的生产过程中将其中的氮气脱除及将LNG储罐闪蒸产生的闪蒸气进行甲烷提浓，达到既能满足LNG的储存要求，又能回收闪蒸气中的甲烷，从而达到节约能源、保护环境的目的。
背景技术
随着我国经济的发展和能源结构的调整，液化天然气(LNG)作为世界公认的清洁能源得到迅速地发展。在LNG的生产和使用中，LNG一般是以饱和液体形态储存在低温常压储罐中。当LNG中氮气含量过高时，由于氮气的沸点比甲烷低，容易引起LNG储罐内的翻滚事故，密度不同的LNG在储罐内迅速上下翻滚混合，瞬间产生大量气化气的现象。此时储罐内LNG的气化量为平时自然蒸发量的几十倍，将导致储罐内的气压迅速上升并超过设定的安全压力，使储罐发生超压现象。如果不及时排放，就可能造成储罐的机械损伤，不但带来经济损失，而且带来安全隐患和风险。根据国家相关标准，预防此类型翻滚的最好方法是保持LNG的含氮量小于1％。
天然气液化工厂正常生产产生的闪蒸气含有大量的甲烷和部分氮气。如将该气体直接通过火炬燃烧将造成能源的浪费，如返回前置装置又将造成系统内氮气累积，进而发生LNG翻滚现象。因此在工厂正常生产时，一般将其用于厂区燃料气系统，以实现能源的综合利用。但是当燃料气消耗小于产生的闪蒸气量的时候，就必须考虑多余闪蒸气的回收利用问题。
目前天然气液化工厂对LNG中氮气的脱除主要采用低温精馏法。该方法主要采用将液化天然气通过精馏塔进行低温精馏，产生的塔顶气(富含氮气)再次通过低温精馏进行提浓，回收氮气。精馏塔底部采用重沸器控制液化天然气中氮气的含量。该法不但设备众多，而且要消耗外部热源，一般主要用于大型的天然气液化工厂中。而中小型天然气液化工厂如采用此工艺，其经济性和操作性就大大降低。因此，本专利提供了一种用于中小型天然气液化工厂中LNG氮气脱除的装置，不但可达到脱除氮气满足LNG储存要求的目的，而且该装置又可以将LNG储罐产生的闪蒸气进行甲烷提浓，从而实现能源的充分回收利用，避免了能源的浪费。
发明内容
本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，具有工艺流程简单，投资少，甲烷回收率高，便于橇装化，操作简单灵活的优点。
本实用新型的技术方案是：一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，包括LNG精馏部分和闪蒸气甲烷回收部分，其中：
所述包括LNG精馏部分包括冷箱的第一进口与天然气进口管道相连，冷箱的第一出口通过管道与低温脱氮塔的中部进口连接，低温脱氮塔的底部出口通过管道与冷箱的第二进口连接，冷箱的第二出口通过管道与LNG低温常压储罐连接；冷箱的第三进口与天然气进口管道相连，冷箱的第三出口通过管道与低温脱氮塔的下部进口连接；低温脱氮塔的中上部出口通过管道与氮气冷凝器的进口连接，氮气冷凝器的出口通过管道与脱氮塔顶分离器的进口连接；脱氮塔顶分离器的底部液相出口通过管道与低温脱氮塔的中上部进口连接；
所述闪蒸气甲烷回收部分包括脱氮塔顶分离器的顶部出口通过管道与冷箱的第四进口连接，冷箱的第四出口通过管道与外部的常温闪蒸气管道汇入闪蒸气压缩机，闪蒸气压缩机的出口与冷箱的第五进口连接；冷箱的第五出口通过管道与低温脱氮塔的上部进口连接，低温脱氮塔的上部出口通过管道与低温脱氮塔的中上部进口连接；低温脱氮塔的顶部出口通过管道与冷箱的第六进口连接；高压混合冷剂通过管道与冷箱的第七进口连接，冷箱的第七出口通过管道与冷箱的第八进口连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：针对中小型天然气液化工厂中氮气含量过高带来的储存安全问题和LNG储罐闪蒸气中甲烷的回收问题，本装置可将液化天然气中氮气的含量脱除到满足储存要求的浓度，同时将闪蒸气中的甲烷再回收制备LNG，甲烷回收率达95％以上，该技术具有工艺流程简单，设备少，回收率高和操作简单灵活的优点。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本装置的工艺原理流程图。
具体实施方式
一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，如图1所示，包括：冷箱1、低温脱氮塔2、氮气冷凝器3、脱氮塔顶分离器4、闪蒸气压缩机5。下面将结合附图对本装置作详细说明：
冷箱1是天然气冷却、闪蒸气冷却、闪蒸气冷量回收及混合冷剂提供冷量的场所，冷箱1分别与低温脱氮塔2、闪蒸气压缩机5连接。
氮气冷凝器3位于低温脱氮塔2的上部内，通过管道19与脱氮塔顶分离器4连接。
本装置中冷箱采用板翅式换热器；低温脱氮塔材质为不锈钢，可为填料塔或板式塔，含提馏段和精馏段及上部闪蒸气甲烷回收的分离器，分离器内置加热器(板翅式换热器)，其热源来自脱氮塔。
本装置包括LNG精馏部分和闪蒸气甲烷回收部分。LNG精馏部分主要用于脱除LNG中的氮气含量至1％以下，闪蒸气甲烷回收部分主要将闪蒸气中的甲烷再回收制LNG，回收率达到95％以上。
一、LNG精馏部分
经过预处理合格的天然气(3.5～～5.5MPa.g)经过管道10与冷箱1(第一进口)相连，经过冷箱1冷却至-155～～-130℃左右后，再经管道11(冷箱第一出口)通过节流阀节流降压至0.2～～0.5MPa.g后进入低温脱氮塔2中部进行精馏脱除氮气。其中低温脱氮塔2底部液体经管道12(冷箱第二进口)进入冷箱1冷却至-160～～-140℃，经管道13(冷箱第二出口)并经节流降压后送入LNG储罐储存。
经过预处理合格的部分天然气(3.5～～5.5MPa.g)经过管道14(冷箱第三进口)与冷箱1相连，经过冷箱1冷却至-80～～-120℃左右后，再经管道15(冷箱第三出口)通过调节阀节流降压至0.2～～0.5MPa.g后进入低温脱氮塔2下部，为低温脱氮塔2提供热源。通过控制调节阀来控制天然气的量，进而控制低温脱氮塔底液相中氮气的含量。
低温脱氮塔2精馏出的富含氮气的天然气(-160～～-140℃)从低温脱氮塔2中上部经过管道18进入氮气冷凝器3，通过氮气冷凝器冷却至-165～～-150℃。冷却后的天然气经过管道19进入脱氮塔顶分离器4进行气液分离。脱氮塔顶分离器4底部液相通过管道20进入低温脱氮塔2中上部作为精馏回流液。
二、闪蒸气甲烷回收部分
脱氮塔顶分离器4顶部的富氮天然气通过管道21(冷箱第四进口)进入冷箱1回收冷量。富氮天然气通过冷箱1加热至20～～40℃后，通过管道22(冷箱第四出口)与外部经过管道23输送来的常温闪蒸气(温度5～～40℃，压力0.005～～0.02MPa.g)混合后进入闪蒸气压缩机5进行增压，增压至0.8～～1.5MPa.g后通过管道24(冷箱第五进口)进入冷箱1进行冷却。经冷箱1冷却至-175～～-155℃的闪蒸气，经管道25(冷箱第五出口)通过节流阀节流降压至0.1～～0.4MPa.g后进入低温脱氮塔2上部进行气液分离。分离出的液相储存在上部空间中，并通过管道26进入低温脱氮塔2中上部作为精馏回流液。
低温脱氮塔2顶部产生的闪蒸气(甲烷含量<5％)通过管道27(冷箱第六进口)进入冷箱1进行冷量回收。闪蒸气被冷箱1加热至5～～40℃后，通过管道28(冷箱第六出口)引出至高点放空或排放至火炬系统。
高压混合冷剂通过管道16(冷箱第七进口)与冷箱1相连，经过冷却后经冷箱的第七出口出冷箱，经过节流降压后经冷箱的第八进口进入冷箱，为冷箱1的各物料的冷却提供冷量，然后经过管道17(冷箱第八出口)出冷箱成为低压混合冷剂。
Claims (9)
1.一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：包括LNG精馏部分和闪蒸气甲烷回收部分，其中：
所述包括LNG精馏部分包括冷箱的第一进口与天然气进口管道相连，冷箱的第一出口通过管道与低温脱氮塔的中部进口连接，低温脱氮塔的底部出口通过管道与冷箱的第二进口连接，冷箱的第二出口通过管道与LNG低温常压储罐连接；冷箱的第三进口与天然气进口管道相连，冷箱的第三出口通过管道与低温脱氮塔的下部进口连接；低温脱氮塔的中上部出口通过管道与氮气冷凝器的进口连接，氮气冷凝器的出口通过管道与脱氮塔顶分离器的进口连接；脱氮塔顶分离器的底部液相出口通过管道与低温脱氮塔的中上部进口连接；
所述闪蒸气甲烷回收部分包括脱氮塔顶分离器的顶部出口通过管道与冷箱的第四进口连接，冷箱的第四出口通过管道与外部的常温闪蒸气管道汇入闪蒸气压缩机，闪蒸气压缩机的出口与冷箱的第五进口连接；冷箱的第五出口通过管道与低温脱氮塔的上部进口连接，低温脱氮塔的上部出口通过管道与低温脱氮塔的中上部进口连接；低温脱氮塔的顶部出口通过管道与冷箱的第六进口连接；高压混合冷剂通过管道与冷箱的第七进口连接，冷箱的第七出口通过管道与冷箱的第八进口连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：所述冷箱的第一出口与低温脱氮塔的中部进口之间设置节流阀。
3.根据权利要求1所述的一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：所述冷箱的第三出口与低温脱氮塔的下部进口之间设置节流阀。
4.根据权利要求1所述的一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：所述冷箱的第五出口与低温脱氮塔的上部进口之间设置节流阀。
5.根据权利要求1所述的一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：所述脱氮塔顶分离器内置加热器。
6.根据权利要求5所述的一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：所述加热器为板翅式换热器。
7.根据权利要求1所述的一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：所述冷箱采用板翅式换热器。
8.根据权利要求1所述的一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：所述低温脱氮塔材质采用不锈钢，为填料塔或板式塔。
9.根据权利要求1所述的一种用于中小型液化天然气中氮气脱除的装置，其特征在于：所述低温脱氮塔包括提馏段、精馏段和用于闪蒸气甲烷回收的顶部分离器。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110540882A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-06 | 四川杰瑞恒日天然气工程有限公司 | 一种天然气液化装置脱氮的方法 |
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- 2018-02-27 CN CN201820273683.1U patent/CN207922697U/zh active Active
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