CN219156826U - 一种lng液化脱氮系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种LNG液化脱氮系统，所述系统包括原料气管线、重烃分离单元、板翅式换热器、脱氮单元、富氮尾气处理管线、LNG储存单元、混合冷剂循环单元；原料气管线经过重烃分离单元和板翅式换热器后接入脱氮单元；脱氮单元包括脱氮塔冷凝器、设于脱氮塔顶的冷凝器、分离器、设于脱氮塔底的再沸器；脱氮塔塔釜处安装有在线全组分分析仪；分离器的气相出口与富氮尾气处理管线连接；再沸器的出料口通过管道与板翅式换热器连接后，再通过设有节流阀的管道与LNG储存单元连接；混合冷剂循单元为再沸器提供热源，为冷凝器提供冷源。本实用新型具有结构和工艺简单、工艺能耗低、换热损失小、脱氮效果好、调控方便、LNG产品质量稳定易调节的优势。

Description

一种LNG液化脱氮系统

技术领域

本实用新型属于LNG液化脱氮技术领域，尤其是涉及一种LNG液化脱氮系统。

背景技术

液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)，主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的化石能源，液化天然气的国家标准：GB/T 38753-2020液化天然气，标准中对LNG中氮的含量有了明确的规定≤1％mol。很多井场的原料天然气中的含有的氮气量过高，天然气液化过程中的LNG脱氮成为一个急需解决的问题。现有的脱氮工艺主要有：1.BOG脱氮，从LNG储罐中抽出BOG，BOG进入BOG压缩机，压缩后，通过进一步深冷，深冷后LNG回流LNG储罐，闪蒸气(主要成分N2)进行放空，此种工艺脱氮效果差，能源消耗高，产品中氮含量不稳定；2.不回收BOG的方式降低LNG中氮气的含量，LNG储罐闪蒸bog中氮气含量比较高，此时BOG不回收，作为燃料气或者用作它用，也能间接的脱氮，如果下游没有用气点的话，浪费的天然气比较多。此外现有的其它脱氮工艺存在着换热损失大，工艺复杂、操作不便、LNG产品质量不稳定，不易调节，适应性差等问题。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型提出了一种结构和工艺简单、工艺能耗低、换热损失小、脱氮效果好、调控方便、LNG产品质量稳定易调节的LNG液化脱氮系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型一方面提供了一种LNG液化脱氮系统，包括原料气管线、重烃分离单元、板翅式换热器、脱氮单元、富氮尾气处理管线、LNG储存单元、混合冷剂循环单元；

所述原料气管线经过所述重烃分离单元和板翅式换热器后，进一步节流后接入所述脱氮单元；

所述脱氮单元包括脱氮塔、冷凝器、分离器、再沸器；所述脱氮塔的原料气入口与所述原料气管线出口连接，所述脱氮塔的塔釜处安装有在线全组分分析仪，用于随时监测LNG中各组分含量，从而得到合格的LNG产品；所述脱氮塔的塔顶气体出口、所述冷凝器的热介质流道、所述分离器的入口通过管道依次连接；所述分离器的液相出口与所述脱氮塔的液相回流口连接，所述分离器的气相出口与所述富氮尾气处理管线连接，分离出的富氮尾气经富氮尾气处理管线排出；所述再沸器的入料口与所述脱氮塔的塔釜液体出口连接，所述再沸器的气化物出口与所述脱氮塔的气化物入口连接，所述再沸器的出料口通过管道与板翅式换热器热的热流道一连接后，再通过设有节流阀的管道与LNG储存单元连接；

所述混合冷剂循单元为所述再沸器提供作为热源的混合冷剂，且混合冷剂加入量可调节；所述混合冷剂循环单元为所述冷凝器提供作为冷源的混合冷剂，且混合冷剂加入量可调节。

由上游工艺净化后的原料气经重烃分离单元分离重烃后，进入板翅式换热器降温，并进一步节流减压后送入脱氮塔；在脱氮塔中进行脱氮，气体由脱氮塔塔顶排出，经冷凝、分离后，得到的富氮尾气经复温后高点安全排放，液相回流脱氮塔；冷凝所需的冷源为混合冷剂循单元提供的混合冷剂，通过调节混合冷剂进入量，控制冷凝所需冷量；脱氮塔的塔釜液体进入再沸器中与由混合冷剂循单元提供的作为热源的混合冷剂进行热交换，通过调节混合冷剂进入量，控制热交换所需热量；甲烷被提浓在塔釜，通过在线全组分分析仪监测釜液组分含量，得到的符合要求的LNG经采出后，进入板翅式换热器过冷，并减压后送入LNG储存单元。

在本实用新型的一些优选的LNG液化脱氮系统的实施方式中，所述重烃分离单元包括重烃分离器和重烃复热器；所述原料气管线经过所述重烃复热器的热介质流道后，接入所述板翅式换热器的热流道二后，再接入所述重烃分离器的入口；所述重烃分离器的气相出口通过管道连接所述板翅式换热器的热流道三，所述热流道三的出口通过设有节流阀的管道与所述脱氮塔的原料气入口连接；所述重烃分离器的液相出口与所述重烃复热器的冷介质流道入口连接，所述重烃复热器的冷介质流道出口与重烃储罐连接。

由上游工艺净化后的原料气进入重烃复热器的热介质流道内换热降温，再进入板翅式换热器的热流道二内进一步降温，降低的温度能够保证重烃析出，后进入重烃分离器，分离出气相和液相；液相部分是重烃，经节流阀减压后进入重烃复热器冷介质流道与原料气换热后复温送至重烃罐；气相部分则进入板翅式换热器的热流道三内换热降温，降温至气相全部液化或者温度更低一点后减压，送入脱氮塔。

在本实用新型的一些优选的LNG液化脱氮系统的实施方式中，所述富氮尾气处理管线接入所述板翅式换热器的冷流道一，将富氮尾气升温后，高点安全处放空。

由分离器的气相出口排出的富氮尾气，进入板翅式换热器的冷流道一内复温后，由富氮尾气处理管线排出直接高点安全排放。

在本实用新型的一些优选的LNG液化脱氮系统的实施方式中，所述混合冷剂循环单元包括一级冷剂压缩单元、二级冷剂压缩单元、冷剂分离器一和冷剂分离器二；

所述一级冷剂压缩单元的液相出口与所述板翅式换热器的热流道四进口连接，所述热流道四的出口通过设有节流阀的管道与所述冷剂分离器一的气液入口连接；所述一级冷剂压缩单元的气相出口与所述二级冷剂压缩单元的物料入口连接；所述二级冷剂压缩单元的液相出口与所述板翅式换热器的热流道五进口连接，所述热流道五的出口通过设有节流阀的管道与所述冷剂分离器一的气液入口连接；所述冷剂分离器一的气相出口和液相出口均通过管道与所述板翅式换热器的冷流道二连接；

所述二级冷剂压缩单元的气相出口与所述板翅式换热器的热流道六进口连接，所述热流道六的出口通过冷剂管路一与所述再沸器连接，为所述再沸器提供热源；所述冷剂管路一经过所述再沸器后，接入所述板翅式换热器的热流道七，再通过设有节流阀的冷剂管路二与所述冷凝器的冷介质流道连接，所述冷凝器的冷介质流道出口与所述冷剂分离器二的入口连接，所述冷剂分离器二的气相出口和液相出口均通过管道与所述板翅式换热器的冷流道三连接；

所述板翅式换热器的冷流道三和冷流道二相连通，所述冷流道二的出口通过管道与所述一级冷剂压缩单元的物料入口连接。

一级冷剂压缩单元的液相出口排出的混合冷剂进入板翅式换热器的热流道四降温后，节流进入冷剂分离器一进行气液分离；一级冷剂压缩单元的气相出口排出的混合冷剂进入二级冷剂压缩单元处理后，由二级冷剂压缩单元的液相出口排出的混合冷剂进入板翅式换热器的热流道五降温后，节流进入冷剂分离器一进行气液分离；冷剂分离器一将气液分离后的液相和气相分别送入到板翅式换热器的冷流道二内，气液两相在板翅式换热器内混合达到气吹液的效果，混合冷剂均匀的分散在板翅式换热器内，为板翅式换热器中的换热提供冷量；由二级冷剂压缩单元的气相出口排出的混合冷剂进入板翅式换热器的热流道六内降温后，经冷剂管路一送入再沸器中，作为再沸器的热源，降温后返回板翅式换热器的热流道七降温至全液相后，通过节流阀节流制冷，节流后的混合冷剂作为冷源进入冷凝器，为塔顶提供冷量，后流入冷剂分离器二进行气液分离，分离后的气液两相分别送入到板翅式换热器的冷流道三内，气液两相在板翅式换热器内混合达到气吹液的效果，混合冷剂均匀的分散在板翅式换热器内，为板翅式换热器中的换热提供冷量，并沿混合冷剂流动方向汇入到冷流道二内，与冷流道二内的混合冷剂混合后换热至常温后，从冷流道二的出口流出进入一级冷剂压缩单元，继续循环。

在本实用新型的一些优选的LNG液化脱氮系统的实施方式中，所述冷剂管路一上并联设有用于控制进入所述再沸器中混合冷剂量的旁路一；所述冷剂管路二上并联设有用于控制进入所述冷凝器中混合冷剂量的旁路二。

通过旁路一和旁路二的设计，可调节进入再沸器和冷凝器中的混合冷剂的量，从而实现对送入的冷量或热量的控制，稳定且易调节，塔顶塔底温度容易控制，可降低换热的热损失和保证产品质量。

在本实用新型的一些优选的LNG液化脱氮系统的实施方式中，所述一级冷剂压缩单元包括入口分离器、一级冷剂压缩机、级间冷却器、级间分离器；所述入口分离器的出口、所述一级冷剂压缩机、所述级间冷却器、所述级间分离器的入口通过管道依次连接；所述入口分离器的入口通过管道与所述冷流道二的出口连接，所述级间分离器的液相出口与所述板翅式换热器的热流道四进口连接，所述级间分离器的气相出口与所述二级冷剂压缩单元的物料入口连接。

由板翅式换热器冷流道二出口送出的混合冷剂进入入口分离器缓冲后进入一级冷剂压缩机，混合冷剂经过一级冷剂压缩机压缩后，通过级间冷却器进行降温，再进入级间分离器气液分离，液相部分直接进入板翅式换热器热流道四，气相部分进入二级冷剂压缩单元。

在本实用新型的一些优选的LNG液化脱氮系统的实施方式中，所述二级冷剂压缩单元包括二级冷剂压缩机、出口冷却器、出口分离器；所述二级冷剂压缩机、所述出口冷却器、所述出口分离器的入口通过管道依次连接；所述二级冷剂压缩机的入口与所述一级冷剂压缩单元的气相出口连接，所述出口分离器的液相出口与所述板翅式换热器的热流道五进口连接，所述出口分离器的气相出口与所述板翅式换热器的热流道六进口连接。

由一级冷剂压缩单元送出的混合冷剂进入二级冷剂压缩机二级压缩后通过出口冷却器冷却，再进入出口分离器气液分离，液相部分直接进入板翅式换热器热流道五，气相部分进入板翅式换热器的热流道六。

在本实用新型的一些优选的LNG液化脱氮系统的实施方式中，还包括BOG回收单元；所述BOG回收单元包括BOG换热器、BOG空温器、BOG压缩机、BOG冷却器；所述BOG换热器的冷介质流道入口与所述LNG储存单元的BOG出口连接；所述BOG换热器的冷介质流道出口、所述BOG空温器、所述BOG压缩机、所述BOG冷却器通过管道依次连接；所述BOG冷却器的出口连接有支路一和支路二，所述支路一的另一端可接入燃料气管网，所述支路二的另一端与所述BOG换热器的热介质流道入口连接，所述BOG换热器的热介质流道出口通过管道与所述脱氮塔连接。

LNG储存单元内闪蒸出来的BOG进入BOG换热器换热升温后，进入BOG空温器复温到常温后，进入BOG压缩机升压，升压后经过BOG冷却器后，分为两路，一路可直接送入燃料气管网，另一路进入BOG换热器换热降温后，送入脱氮塔，参与精馏。

本实用新型所述系统的LNG液化脱氮方法，包括如下步骤：

S1、上游工艺净化后的原料气在分离重烃后，气相进入板翅式换热器的热流道三降温，并进一步节流减压后送入脱氮塔，在脱氮塔中进行脱氮；

S2、脱氮塔的塔顶得到富含氮气的气相，气相由脱氮塔塔顶排出，进入冷凝器冷凝，冷凝后的气液两相进入分离器，分离出的气相为富氮尾气，富氮尾气进入板翅式换热器的冷流道一复温后，高点安全排放，分离出的液相回流脱氮塔；脱氮塔的塔釜液体进入再沸器中与作为热源的混合冷剂进行热交换，甲烷被提浓在塔釜，通过在线全组分分析仪监测釜液组分含量，符合要求后采出，经板翅式换热器的热流道一过冷，并减压后送入LNG储存单元；

其中，冷凝器所需的冷源为混合冷剂循单元提供的混合冷剂，通过调节混合冷剂进入量，控制冷凝所需冷量；再沸器所需的热源为混合冷剂循单元提供的混合冷剂，通过调节混合冷剂进入量，控制热交换所需热量。

在本实用新型的一些优选的LNG液化脱氮方法的实施方式中，所述S1中，上游工艺净化后的原料气经过重烃复热器的热介质流道后，进入板翅式换热器的热流道二降温后，进入重烃分离器，分离出气相和液相；液相经节流阀减压后进入重烃复热器冷介质流道，换热复温后送入重烃储罐；气相进入板翅式换热器的热流道三降温后，并进一步节流减压后送入脱氮塔。

一些优选的LNG液化脱氮方法的实施方式中，所述S1中，原料气脱重烃后，降温减压至-140℃、1.1MPag后送入脱氮塔。

一些优选的LNG液化脱氮方法的实施方式中，所述S2中，作为热源的混合冷剂的温度、压力分别为-110℃、3.62Mpag；作为冷源的混合冷剂的温度、压力分别为-167℃、0.35Mpag；采出釜液的温度、压力分别为-124℃、1.05Mpag。

一些优选的LNG液化脱氮方法的实施方式中，所述S2中，所述混合冷剂为甲烷、氮气、乙烯、丙烷、异戊烷中的一种或多，所述混合冷剂在液相节流后可产生-165℃以下的低温。

一些优选的LNG液化脱氮方法的实施方式中，混合冷剂循环单元提供的混合冷剂经板翅式换热器的热流道六降温后，送入再沸器中作为再沸器的热源，降温后返回板翅式换热器的热流道七降温至全液相后，通过节流阀节流制冷，节流后的混合冷剂作为冷源进入冷凝器对脱氮塔塔顶排出的气体进行降温，后返回混合冷剂循单元完成混合冷剂的循环。

一些优选的LNG液化脱氮方法的实施方式中，混合冷剂循环单元提供混合冷剂的过程为：

从板翅式换热器冷流道二出口出来的混合冷剂经入口分离器缓冲后，进入一级冷剂压缩机压缩后，通过级间冷却器降温，再进入级间分离器分离气液相；液相进入板翅式换热器的热流道四降温后，节流进入冷剂分离器一；气相进入二级冷剂压缩机压缩后，通过出口冷却器降温，再进入出口分离器分离气液相；出口分离器分离出的液相进入板翅式换热器的热流道五降温后，节流进入冷剂分离器一；冷剂分离器一进行气液分离，分离后的气液两相分别送入到板翅式换热器的冷流道二内，气液混合达到气吹液效果；出口分离器分离出的气相进入板翅式换热器的热流道六，经冷剂管路一送入再沸器中，作为再沸器的热源；混合冷剂作为冷源经冷剂管路二送入冷凝器换热后，流入冷剂分离器二进行气液分离，分离后的气液两相分别送入到板翅式换热器的冷流道三内，气液混合达到气吹液效果，再与冷流道二内的混合冷剂混合，由冷流道二出口流出，完成混合冷剂的循环。

一些优选的LNG液化脱氮方法的实施方式中，进入所述再沸器中混合冷剂量的控制由并联设置于冷剂管路一的旁路一调节；进入所述冷凝器中混合冷剂量的控制由并联设置于冷剂管路二的旁路二调节。

一些优选的LNG液化脱氮方法的实施方式中，还包括BOG回收步骤：

LNG储存单元内闪蒸出来的BOG经管道进入BOG换热器冷介质流道换热后，进入BOG空温器复温到常温后，进入BOG压缩机升压后，经过BOG冷却器分为两条支路，一条直接送入燃料气管网，另一条进入BOG换热器的热介质流道换热后，送入脱氮塔。

相对于现有技术，本实用新型所述的LNG液化脱氮系统具有以下优势：

(1)操作简单、调控方便，通过调整脱氮塔底部再沸器的温度和顶部冷凝器的温度可以非常方便的调整脱氮塔底部产品LNG的氮气含量和顶部放空氮气中甲烷的含量，满足多种气源条件，适应性强；

(2)再沸器的温度和冷凝器的温度，均可通过控制混合冷剂的量来控制，调节方便，换热损失小，冷量或热量的送入稳定，保证温度的稳定易调节；

(3)采用原料气进入脱氮塔精馏的方式脱氮，相较于BOG方式更加节能，且脱氮效果好，产品质量稳定可控；

(4)系统结构简单，即可直接搭建系统，又可在现有的BOG系统上通过增加脱氮单元和增加一级节流，再做一些适应性修改，就可完成改造，搭建成本低；

(5)系统采用在线全组分分析仪随时监测，来控制LNG产品是否合格，配合再沸器中热源量的调节，可得到合格的目标LNG产品；

(6)在送入LNG储存单元的管道上设有节流阀，可防止气相窜压到液相；

(7)还设置BOG回收单元，可将LNG储存单元内闪蒸出的BOG液化回收，避免浪费，同时由于BOG内的氮气含量较高，通过接入脱氮塔的方式，进一步去除氮气。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1所述的LNG液化脱氮系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2所述的LNG液化脱氮系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-原料气管线；2-板翅式换热器；3-富氮尾气处理管线；4-LNG储存单元；5-重烃分离器；6-重烃复热器；7-热流道二；8-热流道三；9-脱氮塔；10-冷凝器；11-分离器；12-再沸器；13-冷流道一；14-热流道一；15-一级冷剂压缩单元；16-二级冷剂压缩单元；17-冷剂分离器一；18-冷剂分离器二；19-热流道四；20-热流道五；21-冷流道二；22-热流道六；23-冷剂管路一；24-热流道七；25-冷剂管路二；26-冷流道三；27-入口分离器；28-一级冷剂压缩机；29-级间冷却器；30-级间分离器；31-二级冷剂压缩机；32-出口冷却器；33-出口分离器；34-BOG换热器；35-BOG空温器；36-BOG压缩机；37-BOG冷却器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，LNG液化脱氮系统包括原料气管线1、重烃分离单元、板翅式换热器2、脱氮单元、富氮尾气处理管线3、LNG储存单元4、混合冷剂循环单元；

其中，重烃分离单元包括重烃分离器5和重烃复热器6，原料气管线1经过重烃复热器6的热介质流道后，接入板翅式换热器2的热流道二7后，再接入重烃分离器5的入口；重烃分离器5的气相出口通过管道连接板翅式换热器2的热流道三8，热流道三8的出口通过设有节流阀的管道与脱氮单元的原料气入口连接；重烃分离器5的液相出口与重烃复热器6的冷介质流道入口连接，重烃复热器6的冷介质流道出口与重烃储罐连接；

脱氮单元包括脱氮塔9、冷凝器10、分离器11、再沸器12；脱氮塔9的原料气入口与热流道三8的出口通过设有节流阀的管道连接，脱氮塔9的塔釜处安装有在线全组分分析仪；脱氮塔9的塔顶气体出口、冷凝器10的热介质流道、分离器11的入口通过管道依次连接；分离器11的液相出口与脱氮塔9的液相回流口连接，分离器11的气相出口与富氮尾气处理管线3连接，富氮尾气处理管线3接入所述板翅式换热器2的冷流道一13，将富氮尾气升温后，高点安全处放空；再沸器12的入料口与脱氮塔9的塔釜液体出口连接，再沸器12的气化物出口与脱氮塔9的气化物入口连接，再沸器12的出料口通过管道与板翅式换热器2热的热流道一14连接后，再通过设有节流阀的管道与LNG储存单元4连接；

LNG储存单元4为LNG储罐；

混合冷剂循单元为再沸器12提供作为热源的混合冷剂，且混合冷剂加入量可调节；混合冷剂循环单元为冷凝器10提供作为冷源的混合冷剂，且混合冷剂加入量可调节；混合冷剂循环单元包括一级冷剂压缩单元15、二级冷剂压缩单元16、冷剂分离器一17和冷剂分离器二18；

一级冷剂压缩单元15的液相出口与板翅式换热器2的热流道四19进口连接，热流道四19的出口通过设有节流阀的管道与冷剂分离器一17的气液入口连接；一级冷剂压缩单元15的气相出口与二级冷剂压缩单元16的物料入口连接；二级冷剂压缩单元16的液相出口与板翅式换热器2的热流道五20进口连接，热流道五20的出口通过设有节流阀的管道与冷剂分离器一17的气液入口连接；冷剂分离器一17的气相出口和液相出口均通过管道与板翅式换热器2的冷流道二21连接；

二级冷剂压缩单元16的气相出口与板翅式换热器2的热流道六22进口连接，热流道六22的出口通过冷剂管路一23与再沸器12连接，为再沸器12提供热源，冷剂管路一23上并联设有用于控制进入再沸器12中混合冷剂量的旁路一；冷剂管路一23经过再沸器12后，接入板翅式换热器2的热流道七24，再通过设有节流阀的冷剂管路二25与冷凝器10的冷介质流道连接，为冷凝器10提供冷源，冷剂管路二25上并联设有用于控制进入冷凝器10中混合冷剂量的旁路二；冷凝器10的冷介质流道出口与冷剂分离器二18的入口连接，冷剂分离器二18的气相出口和液相出口均通过管道与板翅式换热器2的冷流道三26连接；

板翅式换热器2的冷流道三26和冷流道二21相连通，冷流道二21的出口通过管道与一级冷剂压缩单元15的物料入口连接；

一级冷剂压缩单元15包括入口分离器27、一级冷剂压缩机28、级间冷却器29、级间分离器30；入口分离器27的出口、一级冷剂压缩机28、级间冷却器29、级间分离器30的入口通过管道依次连接；入口分离器27的入口通过管道与冷流道二21的出口连接，级间分离器30的液相出口与板翅式换热器2的热流道四19进口连接，级间分离器30的气相出口与二级冷剂压缩单元16的物料入口连接；

二级冷剂压缩单元16包括二级冷剂压缩机31、出口冷却器32、出口分离器33；二级冷剂压缩机31、出口冷却32器、出口分离器33的入口通过管道依次连接；二级冷剂压缩机31的入口与一级冷剂压缩单元15的气相出口连接，出口分离器33的液相出口与板翅式换热器2的热流道五20进口连接，出口分离器33的气相出口与板翅式换热器2的热流道六22进口连接。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，还包括BOG回收单元

BOG回收单元包括BOG换热器34、BOG空温器35、BOG压缩机36、BOG冷却器37；BOG换热器34的冷介质流道入口与LNG储存单元4的BOG出口连接；BOG换热器34的冷介质流道出口、BOG空温器35、BOG压缩机36、BOG冷却器37通过管道依次连接；BOG冷却37器的出口连接有支路一和支路二，支路一的另一端可接入燃料气管网，支路二的另一端与BOG换热器34的热介质流道入口连接，BOG换热器34的热介质流道出口通过管道与脱氮塔9连接。

如图2所示，LNG液化脱氮方法过程如下：

上游工艺净化后的原料气沿19#管道(40℃、5.35MPag，表示物料温度和压力，下同)经重烃复热器6热介质流道后换热降温，进入板翅式换热器2的热流道二7内逐级降低温度后，沿20#管道(-40℃、5.34MPag)进入重烃分离器5，分离出气相和液相；液相部分是重烃，经节流阀减压后进入重烃复热器6冷介质流道与原料气换热后复温送至重烃罐；气相部分沿21#管道(-40℃、5.34MPag)进入板翅式换热器2的热流道三8内换热降温后，沿22#管道(-140℃、5.31Mpag)经节流阀减压后沿23#管道(-138.7℃、1.1Mpag)进入脱氮塔9塔顶部塔板，在脱氮塔9中进行脱氮；

脱氮塔9塔顶得到富含氮气的气相，气相由脱氮塔9塔顶排出，进入冷凝器10冷凝，冷凝后的气液两相进入分离器11，分离出的气相为富氮尾气，富氮尾气经24#管道(-162℃、1.12Mpag)进入板翅式换热器2的冷流道一13复温后，沿25#管道(37.58℃、1MPag)高点安全排放，分离出的液相回流脱氮塔9；脱氮塔9的塔釜液体进入再沸器12中与沿14#管道(-109.69℃、3.62MPag)送入的作为热源的混合冷剂进行热交换，甲烷被提浓在塔釜，通过在线全组分分析仪监测釜液组分含量，符合要求后采出(26#管道，-123.57℃、1.05MPag)，经板翅式换热器2的热流道一14过冷(27#管道，-160℃、1.05MPag)，并减压后送入LNG储罐；

LNG储罐内闪蒸出来的BOG经28#管道(-161.76℃、0.12MPag)进入BOG换热器34冷介质流道换热后，进入BOG空温器35复温到常温后(30#管道，25℃、0.11MPag)，进入BOG压缩机36升压到1.2Mpag，经过BOG冷却器37冷却(31#管道，40℃、1.13MPag)后，分为两条支路，一条直接送入燃料气管网，另一条(28#管道)进入BOG换热器34的热介质流道换热后，沿32#管道(-127℃、1.12MPag)送入脱氮塔9；

由板翅式换热器2冷流道二21出口出来的混合冷剂沿28#管道(38℃、0.28MPag)经入口分离器27缓冲后，沿01#管道(38℃、0.28MPag)进入一级冷剂压缩机28压缩后，沿02#管道(117.73℃、1.21MPag)进入级间冷却器29降温后，沿03#管道(40℃、1.16MPag)再进入级间分离器30分离气液相；液相沿05#管道(40℃、1.16MPag)进入板翅式换热器2的热流道四19降温至-40℃(06#管道，-40℃、1.07MPag)，节流到0.33MPag(07#管道，-39.95℃、0.33MPag)进入冷剂分离器一17；气相沿04#管道(40℃、1.16MPag)进入二级冷剂压缩机31压缩后，沿08#管道(111.66℃、3.7MPag)，进入出口冷却器32降温，沿09#管道(40℃、3.68MPag)，再进入出口分离器33分离气液相；出口分离器33分离出的液相(11#管道，40℃、3.68MPag)进入板翅式换热器2的热流道五20降温至-40℃(12#管道，-40℃、3.58MPag)，再进行节流后，沿13#管道(-50.39℃、3.58MPag)进入冷剂分离器一17；冷剂分离器一17进行气液分离，分离后的气液两相分别送入到板翅式换热器2的冷流道二21内，气液混合达到气吹液效果，混合冷剂均匀的分散在板翅式换热器2内，为板翅式换热器2中的换热提供冷量；出口分离器33分离出的气相(10#管道，40℃、3.68MPag)进入板翅式换热器2的热流道六22降温后，经冷剂管路一23(14#管道，-109.69℃、3.62MPag)送入再沸器12中，作为再沸器12的热源，降温后返回板翅式换热器2的热流道七24降温至全液相后(16#管道，-161.98℃、3.56MPag)，通过节流阀节流制冷，节流后的混合冷剂(17#管道，-167.16℃、0.35MPag)作为冷源进入冷凝器10对脱氮塔9塔顶排出的气体进行降温，再流入冷剂分离器二18进行气液分离，分离后的气液两相分别送入到板翅式换热器2的冷流道三26内，气液混合达到气吹液效果，混合冷剂均匀的分散在板翅式换热器2内，为板翅式换热器2中的换热提供冷量，再与冷流道二21内的混合冷剂混合，经换热后，由冷流道二21出口流出，沿28#管道(38℃、0.28MPag)进入入口分离器27，完成混合冷剂的一个循环周期。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LNG液化脱氮系统，其特征在于：包括原料气管线、重烃分离单元、板翅式换热器、脱氮单元、富氮尾气处理管线、LNG储存单元、混合冷剂循环单元；

所述原料气管线经过所述重烃分离单元和板翅式换热器后接入所述脱氮单元；

所述脱氮单元包括脱氮塔、冷凝器、分离器、再沸器；所述脱氮塔的原料气入口与所述原料气管线出口连接，所述脱氮塔的塔釜处安装有在线全组分分析仪；所述脱氮塔的塔顶气体出口、所述冷凝器的热介质流道、所述分离器的入口通过管道依次连接；所述分离器的液相出口与所述脱氮塔的液相回流口连接，所述分离器的气相出口与所述富氮尾气处理管线连接；所述再沸器的入料口与所述脱氮塔的塔釜液体出口连接，所述再沸器的气化物出口与所述脱氮塔的气化物入口连接，所述再沸器的出料口通过管道与板翅式换热器热的热流道一连接后，再通过设有节流阀的管道与LNG储存单元连接；

所述混合冷剂循单元为所述再沸器提供作为热源的混合冷剂，且混合冷剂加入量可调节；所述混合冷剂循环单元为所述冷凝器提供作为冷源的混合冷剂，且混合冷剂加入量可调节。

2.根据权利要求1所述的LNG液化脱氮系统，其特征在于：所述重烃分离单元包括重烃分离器和重烃复热器；所述原料气管线经过所述重烃复热器的热介质流道后，接入所述板翅式换热器的热流道二后，再接入所述重烃分离器的入口；所述重烃分离器的气相出口通过管道连接所述板翅式换热器的热流道三，所述热流道三的出口通过设有节流阀的管道与所述脱氮塔的原料气入口连接；所述重烃分离器的液相出口与所述重烃复热器的冷介质流道入口连接，所述重烃复热器的冷介质流道出口与重烃储罐连接。

3.根据权利要求1所述的LNG液化脱氮系统，其特征在于：所述富氮尾气处理管线接入所述板翅式换热器的冷流道一，将富氮尾气升温后，高点安全处放空。

4.根据权利要求1所述的LNG液化脱氮系统，其特征在于：所述混合冷剂循环单元包括一级冷剂压缩单元、二级冷剂压缩单元、冷剂分离器一和冷剂分离器二；

所述一级冷剂压缩单元的液相出口与所述板翅式换热器的热流道四进口连接，所述热流道四的出口通过设有节流阀的管道与所述冷剂分离器一的气液入口连接；所述一级冷剂压缩单元的气相出口与所述二级冷剂压缩单元的物料入口连接；所述二级冷剂压缩单元的液相出口与所述板翅式换热器的热流道五进口连接，所述热流道五的出口通过设有节流阀的管道与所述冷剂分离器一的气液入口连接；所述冷剂分离器一的气相出口和液相出口均通过管道与所述板翅式换热器的冷流道二连接；

所述二级冷剂压缩单元的气相出口与所述板翅式换热器的热流道六进口连接，所述热流道六的出口通过冷剂管路一与所述再沸器连接，为所述再沸器提供热源；所述冷剂管路一经过所述再沸器后，接入所述板翅式换热器的热流道七，再通过设有节流阀的冷剂管路二与所述冷凝器的冷介质流道连接，所述冷凝器的冷介质流道出口与所述冷剂分离器二的入口连接，所述冷剂分离器二的气相出口和液相出口均通过管道与所述板翅式换热器的冷流道三连接；

所述板翅式换热器的冷流道三和冷流道二相连通，所述冷流道二的出口通过管道与所述一级冷剂压缩单元的物料入口连接。

5.根据权利要求4所述的LNG液化脱氮系统，其特征在于：所述冷剂管路一上并联设有用于控制进入所述再沸器中混合冷剂量的旁路一；所述冷剂管路二上并联设有用于控制进入所述冷凝器中混合冷剂量的旁路二。

6.根据权利要求4所述的LNG液化脱氮系统，其特征在于：所述一级冷剂压缩单元包括入口分离器、一级冷剂压缩机、级间冷却器、级间分离器；所述入口分离器的出口、所述一级冷剂压缩机、所述级间冷却器、所述级间分离器的入口通过管道依次连接；所述入口分离器的入口通过管道与所述冷流道二的出口连接，所述级间分离器的液相出口与所述板翅式换热器的热流道四进口连接，所述级间分离器的气相出口与所述二级冷剂压缩单元的物料入口连接。

7.根据权利要求4所述的LNG液化脱氮系统，其特征在于：所述二级冷剂压缩单元包括二级冷剂压缩机、出口冷却器、出口分离器；所述二级冷剂压缩机、所述出口冷却器、所述出口分离器的入口通过管道依次连接；所述二级冷剂压缩机的入口与所述一级冷剂压缩单元的气相出口连接，所述出口分离器的液相出口与所述板翅式换热器的热流道五进口连接，所述出口分离器的气相出口与所述板翅式换热器的热流道六进口连接。

8.根据权利要求1到7任一项所述的LNG液化脱氮系统，其特征在于：还包括BOG回收单元；所述BOG回收单元包括BOG换热器、BOG空温器、BOG压缩机、BOG冷却器；所述BOG换热器的冷介质流道入口与所述LNG储存单元的BOG出口连接；所述BOG换热器的冷介质流道出口、所述BOG空温器、所述BOG压缩机、所述BOG冷却器通过管道依次连接；所述BOG冷却器的出口连接有支路一和支路二，所述支路一的另一端可接入燃料气管网，所述支路二的另一端与所述BOG换热器的热介质流道入口连接，所述BOG换热器的热介质流道出口通过管道与所述脱氮塔连接。

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