CN208465223U - 一种甲烷提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种甲烷提纯装置，包括：LNG储罐、换热器、精馏塔、废液回收器以及成品甲烷储罐；LNG储罐的底部设置有穿过换热器的入料管路，入料管路穿过换热器后分为第一入料管路和第二入料管路，第一入料管路与精馏塔连接，第二入料管路穿过一个气化器后再次分为第一子入料管路和第二子入料管路，第一子入料管路与LNG储罐的底部连接，第二子入料管路与第一入料管路汇合之后与精馏塔连接；通过气化器对液态天然气进行汽化，从而控制液态天然气的进料速度和气液比；精馏塔的顶部设置有出料管路，出料管路穿过换热器后与所述成品甲烷储罐连接；换热器为间壁式换热器，用于在入料管路和出料管路之间进行换热，提升能源利用率。

Description

一种甲烷提纯装置

技术领域

本实用新型涉及化工装置领域，尤其涉及的是一种甲烷提纯装置。

背景技术

甲烷是常用的化工原料，一般使用液态天然气（LNG）进行精馏提纯之后得到纯度较高的甲烷。

现有的甲烷提纯装置在出料环节和精馏环节，其速率和气液比均不可控，对甲烷提纯的效率和成品纯度均有影响；同时在提纯过程中从液态天然气到成品甲烷需要经过汽化再液化的过程，其中产生的热能不能得到有效利用，造成了能源的浪费。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种甲烷提纯装置，旨在解决现有技术中解决当前甲烷提纯装置精馏过程不可控，能源利用率不高，对生产造成不便的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种甲烷提纯装置，其中，包括：LNG储罐、换热器、精馏塔、废液回收器以及成品甲烷储罐；

用于储存液态LNG的所述LNG储罐的底部设置有穿过所述换热器的入料管路，所述入料管路穿过所述换热器后分为第一入料管路和第二入料管路，所述第一入料管路与所述精馏塔连接，所述第二入料管路穿过一个气化器后再次分为第一子入料管路和第二子入料管路，所述第一子入料管路与所述LNG储罐的底部连接，所述第二子入料管路与第一入料管路汇合之后与所述精馏塔连接；

所述精馏塔的顶部设置有出料管路，所述出料管路穿过所述换热器后与所述成品甲烷储罐连接；

所述换热器为间壁式换热器，具体包括：换热器外壳和贯穿设置在所述换热器外壳内部的螺旋形管路；

所述换热器外壳与所述螺旋形管路隔绝不连通；

所述换热器外壳的两端设置有换热器入料口和换热器出料口，所述换热器入料口通过所述出料管路与所述精馏塔连接，所述换热器出料口通过所述出料管路与所述成品甲烷储罐连接；

所述螺旋形管路的两端设置有螺旋管入料口和螺旋管出料口，所述螺旋管入料口通过所述入料管路与LNG储罐连接，所述螺旋管出料口通过所述入料管路与精馏塔连接；

所述精馏塔的底部设置有废液回收管路，所述废液回收管路与所述废液回收器连接。

所述的甲烷提纯装置，其中，所述第一入料管路、第一子入料管路和第二子入料管路上分别设置有用于控制管路开闭及流量的控制阀。

所述的甲烷提纯装置，其中，所述精馏塔的内部按照预定间隔垂直设置有多个用于测量精馏温度的热电偶，所述多个热电偶共同连接有一个中央处理器。

所述的甲烷提纯装置，其中，所述气化器具体为翅片式气化器，具体包括：中空的圆管及设置在所述圆管外壁上的用于与大气换热的多个金属翅片，所述第二入料管与所述圆管相适配并穿过所述圆管。

所述的甲烷提纯装置，其中，所述换热器与成品甲烷储罐的连接处还设置有用于进一步冷却甲烷气体的液氮瓶，所述出料管路穿过所述液氮瓶。

所述的甲烷提纯装置，其中，所述废液回收管路分为第一废液回收管路和第二废液回收管路，所述第一废液回收管路直接与所述废液回收器连接，所述第二废液回收管路穿过所述换热器后与所述废液回收器连接。

综上所述，本实用新型提供了一种甲烷提纯装置，包括：LNG储罐、换热器、精馏塔、废液回收器以及成品甲烷储罐； LNG储罐的底部设置有穿过换热器的入料管路，入料管路穿过换热器后分为第一入料管路和第二入料管路，第一入料管路与精馏塔连接，第二入料管路穿过一个气化器后再次分为第一子入料管路和第二子入料管路，第一子入料管路与LNG储罐的底部连接，第二子入料管路与第一入料管路汇合之后与精馏塔连接；通过气化器对液态天然气进行汽化，从而控制液态天然气的进料速度和气液比；精馏塔的顶部设置有出料管路，出料管路穿过换热器后与所述成品甲烷储罐连接；换热器为间壁式换热器，用于在入料管路和出料管路之间进行换热，提升能源利用率。

附图说明

图1是本实用新型所述甲烷提纯装置的示意图；

图2是本实用新型所述甲烷提纯装置的换热器的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请同时参见图1及图2，图1是本实用新型所述甲烷提纯装置的示意图。图2是本实用新型所述甲烷提纯装置的换热器的示意图。如图1及图2所示，本实用新型所提供的一种甲烷提纯装置，包括：LNG储罐100、换热器200、精馏塔300、废液回收器400以及成品甲烷储罐500。

用于储存液态LNG的所述LNG储罐100的底部设置有穿过所述换热器200的入料管路10，所述入料管路10穿过所述换热器200后分为第一入料管路11和第二入料管路12，所述第一入料管路11与所述精馏塔300连接，所述第二入料管路12穿过一个气化器600后再次分为第一子入料管路12A和第二子入料管路12B，所述第一子入料管路12A与所述LNG储罐100的底部连接，所述第二子入料管路12B与第一入料管路11汇合之后与所述精馏塔300连接。

LNG是即液化天然气（liquefied natural gas）的缩写，具体工作时，LNG储罐100用于储存低温的液态天然气，低温液态天然气通过入料管路10流出，经过换热器200进行换热后得到高温液态天然气，为后续进一步的升温汽化做出准备，同时节省能源，所述高温液态天然气分别流入第一入料管路11和第二入料管路12，流入第一入料管路11的高温液态天然气直接进入精馏塔300，流入第二入料管路12的高温液态天然气经过气化器600后与大气进行换热后汽化，得到气态天然气。

进一步地，所述气化器600具体为翅片式气化器600，具体包括：中空的圆管及设置在所述圆管外壁上的用于与大气换热的多个金属翅片，所述第二入料管与所述圆管相适配并穿过所述圆管。

具体工作时，所述圆管为第二入料管路12的一部分，所述金属翅片焊接在圆管的外壁上，由于金属具有较强的导热性能，能够与大气温度快速地进行换热，甲烷的沸点为-161.4℃，因此一旦通过气化器600，在大气的常温加热下迅速地汽化，得到汽化天然气。

上述汽化天然气继续向前流动，分别流入第一子入料管路12A和第二子入料管路12B；第一子入料管路12A与LNG储罐100的底部连接，流入第一子入料管路12A的气态天然气重新进入LNG储罐100中，提升了LNG储罐100内部的压力，加快了LNG储罐100的出料速度；第二子入料管路12B与第一入料管路11汇合，所述气态天然气与所述高温液态天然气汇流形成高温气液天然气混合物，通入精馏塔300中进行精馏提纯，由于高温气液天然气混合物本身温度较高，因此能够有效节省精馏塔300精馏过程当中所使用的热能。

进一步地，所述第一入料管路11、第一子入料管路12A和第二子入料管路12B上分别设置有用于控制管路开闭及流量的控制阀。

具体工作时，设置在第一子入料管路12A上的控制阀记为第一控制阀710，用于控制气态天然气进入LNG储罐100的流量，从而调控LNG储罐100的出料速度；设置在第一入料管路11上的控制阀记为第二控制阀720，用于调节高温液态天然气的进入精馏塔300的流量，设置在第二子入料管上的控制阀记为第三控制阀730，用于控制气态天然气与高温液态天然气汇合的流量，通过对第二控制阀720和第三控制阀730进行调控，即可根据需要调节高温气液天然气混合物的气液比，从而对后续精馏过程进行精确调节。

精馏塔300对通入的高温气液天然气混合物进行精馏提纯，在精馏的过程中，需要实时地对温度进行监测，调控温度条件，以达到最好的精馏效果，在实际工作过程中，现有技术通常采取塔底温度检测的方式，在现场装置的运行过程中，塔底温度变化速度过大，频率过高，这对精馏生产造成了极大的影响，同时精馏塔300内液位发生改变时，温度的读数也会发生改变。因此为了解决上述问题，所述精馏塔300的内部按照预定间隔垂直设置有多个用于测量精馏温度的热电偶(图中未标出)，所述多个热电偶共同连接有一个中央处理器(图中未标出)。

具体工作时，所述多个热电偶设置在精馏塔300的内壁上，自上而下按照预定间隔设置，并与同一个中央处理器连接，所述多个热电偶测量精馏塔300内自上而下多个点的实时温度，并发送给中央处理器进行计算控制，从而能够更精确地测量精馏塔300内的实时温度，有利于对精馏塔300内的反应温度进行精确调节，提高了精馏成品的纯度。

精馏提出步骤结束后，所得到的成品甲烷气体从顶部的出料管路13流出，精馏反应产生的废液从精馏塔300底部的废液回收管路310流出。

所述成品甲烷气体从出料管路13流出后经过换热器200与入料管路10中的低温液态天然气进行换热，降低温度后得到经过提纯后的液态甲烷液体流入到成品甲烷储罐500中储存。

进一步地，所述换热器200为间壁式换热器，具体包括：换热器外壳210和贯穿设置在所述换热器外壳210内部的螺旋形管路220；

所述换热器外壳210与所述螺旋形管路220隔绝不连通；

所述换热器外壳210的两端设置有换热器入料口211和换热器出料口212，所述换热器入料口211通过所述出料管路13与所述精馏塔300连接，所述换热器出料口212通过所述出料管路13与所述成品甲烷储罐500连接；

所述螺旋形管路220的两端设置有螺旋管入料口221和螺旋管出料口222，所述螺旋管入料口221通过所述入料管路10与LNG储罐100连接，所述螺旋管出料口222通过所述入料管路10与精馏塔300连接。

具体工作时，所述低温液态天然气通过螺旋管入料口221流入螺旋形管路220，所述成品天然气通过换热器入料口211通入换热器外壳210，由于换热器外壳210与所述螺旋形管路220隔绝不连通，所述低温液态天然气和成品天然气交换热量但互相之间不接触，换热后的低温液态天然升温变为高温液态天然气从螺旋管出料口222流出，换热后的成品甲烷气体降温变为液态甲烷液体从换热器出料口212流出到成品甲烷储罐500中。

更进一步地，所述螺旋管的管壁上设置有若干个用于提升换热效率的凸起，所述凸起增大了低温液态天然气与成品甲烷气体的换热面积，提升了换热器200的换热效率。

进一步地，所述精馏塔300的底部设置有废液回收管路310，所述废液回收管路310分为第一废液回收管路311和第二废液回收管路312，所述第一废液回收管路311直接与所述废液回收器400连接，所述第二废液回收管路312穿过所述换热器200后与所述废液回收器400连接。

具体工作时，精馏塔300底部流出的废液由于经过反应，温度较高，通入换热器200中能够有效地利用剩余热能。

更进一步地，所述换热器外壳210的内部贯穿设置有用于通入废液的第二螺旋形管路230，所述第二螺旋形管路230具体包括与精馏塔300底部连接的第二螺旋管入料口231以及与废液回收器400连接的第二螺旋管出料口232，精馏塔300中流出的废液从第二螺旋管入料口231流入第二螺旋形管路230从而进入换热器200进行换热，之后从第二螺旋管出料口232流出到废液回收器400进行回收。完成对废液进行换热的过程。

更进一步地，所述第二废液回收管路312上设置有用于控制废液流量的第四控制阀740，可对流入第二螺旋形管路230的废液流量进行调控；当用户需要在换热器200中将低温液态天然气加热到较高温度时，则调控第四控制阀740提升废液的流量，从而使得更多的热量进入换热器200，低温液态天然气被加热到更高的温度，高温气液天然气混合物中液体的比重减小，气体比重增加；反之，当用户需要在换热器200中将低温液态天然气降温到较低温度时，则调控第四控制阀740降低废液的流量，从而减少进入换热器200的热量，低温液态天然气温度变低，高温气液天然气混合物中液体的比重减升高，气体比重减小。通过此种设置方式，既有利与热能的再次利用，又能够更高效地调节高温气液天然气混合物的气液比，从而控制精馏反应精度。

最后，第一废液回收管路311和第二废液回收管路312通入废液回收器400中进行回收，避免通入环境中造成污染。

所述废液回收器可以是简单的废液容器，例如回收瓶等，也可以是本领域技术人员所熟知的用于处理废液的各种处理器。

进一步地，由于流入换热器200中低温液态天然气的流量处于一种动态调节的状态，需要根据精馏反应的情况，调节流入换热器200中低温液态天然气的流量，因此，不能保证换热器200中的冷源量能够时刻使得高温的成品甲烷气体到液化的温度，因此在所述换热器200与成品甲烷储罐500的连接处还设置有用于进一步冷却甲烷气体的液氮瓶800，在换热器200提供冷量不足的情况下，提供冷源，确保成品甲烷气体被冷却液化为成品甲烷液体，流入成品甲烷储罐500中进行储存。

更进一步地，所述液氮瓶800外接有冷却管810，所述冷却管810环绕设置在换热器200与成品甲烷储罐500之间的管路上，同时所述冷却管810上设置有用于调节液氮流量的第五控制阀750，用户于可根据换热器200中低温液态天然气的流量情况实时调节第五控制阀750，从而实时调节液氮的流量，节省液氮冷源不造成浪费，所述冷却管810直接通入空气中，液氮在空气中汽化变为氮气，氮气为空气中原本就具有的成分，因此不会对大气造成污染。

综上所述，本实用新型提供了一种甲烷提纯装置，包括：LNG储罐、换热器、精馏塔、废液回收器以及成品甲烷储罐； LNG储罐的底部设置有穿过换热器的入料管路，入料管路穿过换热器后分为第一入料管路和第二入料管路，第一入料管路与精馏塔连接，第二入料管路穿过一个气化器后再次分为第一子入料管路和第二子入料管路，第一子入料管路与LNG储罐的底部连接，第二子入料管路与第一入料管路汇合之后与精馏塔连接；通过气化器对液态天然气进行汽化，从而控制液态天然气的进料速度和气液比；精馏塔的顶部设置有出料管路，出料管路穿过换热器后与所述成品甲烷储罐连接；换热器为间壁式换热器，用于在入料管路和出料管路之间进行换热，提升能源利用率。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种甲烷提纯装置，其特征在于，包括：LNG储罐、换热器、精馏塔、废液回收器以及成品甲烷储罐；

用于储存液态LNG的所述LNG储罐的底部设置有穿过所述换热器的入料管路，所述入料管路穿过所述换热器后分为第一入料管路和第二入料管路，所述第一入料管路与所述精馏塔连接，所述第二入料管路穿过一个气化器后再次分为第一子入料管路和第二子入料管路，所述第一子入料管路与所述LNG储罐的底部连接，所述第二子入料管路与第一入料管路汇合之后与所述精馏塔连接；

所述精馏塔的顶部设置有出料管路，所述出料管路穿过所述换热器后与所述成品甲烷储罐连接；

所述换热器为间壁式换热器，具体包括：换热器外壳和贯穿设置在所述换热器外壳内部的螺旋形管路；

所述换热器外壳与所述螺旋形管路隔绝不连通；

所述换热器外壳的两端设置有换热器入料口和换热器出料口，所述换热器入料口通过所述出料管路与所述精馏塔连接，所述换热器出料口通过所述出料管路与所述成品甲烷储罐连接；

所述螺旋形管路的两端设置有螺旋管入料口和螺旋管出料口，所述螺旋管入料口通过所述入料管路与LNG储罐连接，所述螺旋管出料口通过所述入料管路与精馏塔连接;

所述精馏塔的底部设置有废液回收管路，所述废液回收管路与所述废液回收器连接。

2.根据权利要求1所述的甲烷提纯装置，其特征在于，所述第一入料管路、第一子入料管路和第二子入料管路上分别设置有用于控制管路开闭及流量的控制阀。

3.根据权利要求1所述的甲烷提纯装置，其特征在于，所述精馏塔的内部按照预定间隔垂直设置有多个用于测量精馏温度的热电偶，所述多个热电偶共同连接有一个中央处理器。

4.根据权利要求1所述的甲烷提纯装置，其特征在于，所述气化器具体为翅片式气化器，具体包括：中空的圆管及设置在所述圆管外壁上的用于与大气换热的多个金属翅片，所述第二入料管与所述圆管相适配并穿过所述圆管。

5.根据权利要求1所述的甲烷提纯装置，其特征在于，所述换热器与成品甲烷储罐的连接处还设置有用于进一步冷却甲烷气体的液氮瓶，所述出料管路穿过所述液氮瓶。

6.根据权利要求1所述的甲烷提纯装置，其特征在于，所述废液回收管路分为第一废液回收管路和第二废液回收管路，所述第一废液回收管路直接与所述废液回收器连接，所述第二废液回收管路穿过所述换热器后与所述废液回收器连接。