TW200902703A - Nitrogen rejection column reboiler configuration - Google Patents

Nitrogen rejection column reboiler configuration Download PDF

Info

Publication number
TW200902703A
TW200902703A TW097122607A TW97122607A TW200902703A TW 200902703 A TW200902703 A TW 200902703A TW 097122607 A TW097122607 A TW 097122607A TW 97122607 A TW97122607 A TW 97122607A TW 200902703 A TW200902703 A TW 200902703A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
stream
lng
nitrogen
column
heat exchanger
Prior art date
Application number
TW097122607A
Other languages
English (en)
Inventor
Adam Adrian Brostow
Original Assignee
Air Prod & Chem
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Prod & Chem filed Critical Air Prod & Chem
Publication of TW200902703A publication Critical patent/TW200902703A/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/30—Dynamic liquid or hydraulic expansion with extraction of work, e.g. single phase or two-phase turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

200902703 九、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明有關從包含氮、甲烷及可能地重質烴的液化天 然氣流分離氮的方法。 先前技術 粗製天然氣經常被液化以便能以液化天然氣（LNG)的 形式較大量儲存。因為天然氣可能受到氮污染，所以有利 地從LNG除去氮以製造能符合預期產物規格的氮減少的 LNG產物。先前技藝中已經揭示數種從LNG實施氮除去的 方法。 從LNG流分離氮的一個簡單方法在於使該粗製LNG 流在一渦輪機中等熵地膨脹然後將該流注入一驟蒸分離器 (flash separator)。從該驟蒸分離器移出的液態產物含有比 該粗製LNG流少的氮，然而該蒸氣產物含有較高比例的氮。 美國專利案編號5,421,165 ("該'165專利"）中揭示一不 同方法。在所揭示的方法中粗製LNG係於一渦輪機十等熵 地膨脹而且在一再沸器熱交換器中冷卻。然後使該冷卻且 膨脹的LNG流通過一閥，其中該冷卻且膨脹的lnG流在 其注入脫氮塔之前進行靜態減壓。在該塔内，氣從下落的 液體被上升的蒸氣滌除’以致排出該塔頂部的蒸氣流富含 氮。從該塔的底部抽出液態LNG流作為氮減少的產物。在 該塔内’在低於該LNG供料流注入位準的位準，抽出一液 流並且通過該熱交換器以冷卻該供料然後再注入該塔內低 5 200902703 於已經抽出該液流的位準的位準，以提供該塔進料。實際 上，被抽出的流通過該熱交換器提供一額外的分離平衡段。 一種從LNG流分離氮的類似方法以用於靜態減壓的 閥來代替該渦輪機驅動的動態減壓，使該膨脹以等焓而非 等熵的方式進行。該，165專利的方法中利用該等焓膨脹據 稱允_更多的甲烧回收。 美國專利案編號5,041,149 ("該'149專利"）中揭示另一 種從LNG流除去氮的方法。此專利揭示從粗製天然氣流除 去氮的方法，其係藉由先冷卻該流然後使其通過一相分離 器，以產生一液流及一蒸氣流。進一步冷卻該液流並且注 入一脫氮塔内。在注入該脫氮塔比該第一液流位準高的位 準之前，凝聚該蒸氣流而且進一步冷卻以產生第二液流。 從該塔的頂部除去富含氮的蒸氣而且用於冷卻進入的第二 液流。藉由一擋板隔開該塔的貯槽，該擋板的一側係填充 來自該塔最低層板的液體。抽出此底部液體而且至少部分 在該熱交換器中蒸發，同時凝聚來自該相分離器的蒸氣 流，而且以迴流的方式送返該塔以提供進料。留在該迴流 中的液體落在該貯槽中的擋板的另一侧。然後移走此液體 迴流作為氮減少的產物流’泵抽至較高壓力，暖化而且蒸 發’然後動態知脹以降低該蒸氣產物的溫度及壓力。類似 於該’165專利的再沸器熱交換器，將該底部液體的迴流當 作一額外的分離平衡段。 另一個類似，但是熱力學上不同的氮分離方法涉及在 一渦輪機中等熵膨脹該粗製LNG流，在一再沸器熱交換器 200902703
中冷卻該膨脹流’然後將該冷卻膨脹流注入一熱 統、。從該塔的底部抽出液體，並且將—部分抽出而且抽走 ;為：厂產物。第二部分經過該再彿器熱交換器再循 …、3第―部分至少部分蒸發。接著將該部分蒸發流 再注入料’丨中該流的蒸氣部分提供進料，該流的液體 部分與落到底部層板的液體混合以提供該抽出底部流的來 源。此方法在熱力學上與該，165及1149專利的方法不同在 此情形中該液態底部產物為來自該塔底部層板的液體與來 自該再料㈣體混合的結果，而非純_外的分料衡 段。此差異導致一動力學混合損失。 這些先前技藝氮分離方法之一缺點為彼等各自仰賴液 柱（liquid head)來驅動該再沸器流的流動。此特性具有限制 整體程序設計彈性的負面效應。例如，該塔的有效液柱將 直接影響該再沸器熱交換器的設計，其中該熱交換器内的 壓降不能太高以致無法克服有效流動。此設計限制傾向導 致具有較低壓降之更大更昂貴的熱交換器的實行，由此允 許該塔的液柱驅動該再沸器流動。達成氮除去所需的處理 備的大資金成本將會對LNG生產的收益性具有實質效腐。 因此，本發明的目的在於提供一種在設計從Lng许剔 除氮所需的設備時允許更大彈性的方法。此較大的彈性允 許較不貴的處理設備之設計，由此降低與此方法相關的f 金成本。 發明内容 7 200902703 本發明提供一種被氮污染的LNG流脫氮的改善方 法。此方法能得到允許更大的程序設計彈性所帶來的經濟 利益。 根據本發明的方法，包含約丨％與丨0%之間的氮及其 餘的甲烷及重質烴的粗製LNG流係於供膨脹用的裝置中膨 脹，而且在一再沸器熱交換器中冷卻。所得的粗製LNG流 係導入一氮排斥塔内，其中當該液體流下該塔時該LNG的 氮含量係降低。從該塔的頂部抽出一富含氮的蒸氣流，而 且從該塔的底部抽出一氮減少的液流。 s亥氮減少的底部LNG流係泵抽至較高壓然後分成二 流，而且必要的話該第一流可被收集作為一 LNG產物。使 該第二流減壓然後通過再沸器熱交換器，由此來冷卻該粗 製LNG流，該壓降來到一程度使該第二流至少部分在該再 沸器熱交換器中蒸發。該部分蒸發的第二流係於高於該氮 減少的底部LNG流抽出位準及低於粗製LNG供料流導入 位準的位準再注入該塔内以提供塔進料。 隨之變得明顯的是，此方法的數個變化皆在本發明的 範圍以内。舉例來說，在一個具體例中，該初始粗製LNG 流係於一緻密流體膨脹器中膨脹，其可任意置於該再沸器 熱交換器的上游或下游。在另一個具體例中，該第二流的 減壓可透過使用焦耳-湯姆森閥（joule_Th〇ms〇n valve)而完 成。一閥也可直接置於該氮排斥塔的上游，使該粗製LNG 流在注入該塔之前經過該閥而節流。 200902703 實施方式 泵來驅動該再沸器 本發明經由使用，某個程度上 流’由此允許該再彿器熱交換器内有較高的壓降而達到 LNG脫錢作的設計彈性及料㈣優點。這，依序地， 允許該再沸器流有較高的速度，而且，因&，可實現該軌 交換器較高的熱傳係數，允許使用較小的熱交換哭。 在後續說明中將闊明，達到此彈性而不需額外的設 備，及維持輸出量及能量要求’涉及導入一小的熱力學低 效率。無論如何’本發明所提供的初始資金節約比對於此 熱力學低效率的補償更多，尤其是用減輕且低的費用就能 補救該熱力學低效率。 的流”以意指與初始供料流 的流”以意指與初始供料流 以意指較小高度的位置， 本文中使用該術語"富含氮 相比時含有較高氮濃度的流。 本文中使用該術語”氮減少 相比時含有較低氮濃度的流。 本文中使用該術語”低於” 即，更接近地面。 本文中使用該術語”高於”以意指較大高度的位置， 即，離地面更遠。 本文中使用該術語”進料以意指升出該塔的基氣。 現在將參照第1圖詳細描述本發明的較佳具體例。下 列具體例並非試圖限制本發明的範 孕阁而且熟悉此技藝者 應该明白在申請專利範圍的範圍 ^ ^ , α遇有其他具體例。 如第1圖陳述的，含有約i莫 斗/°至約10莫耳％的氮 200902703 及其餘的甲烷及可能的重質烴的高壓LNG流1 00，經常在 @ 700碎/平方吋的壓力下，係經由用於使該lng流102 膨服的裝置來膨脹以產生較低壓LNG流1 04。該膨脹較佳 為等熵地執行，而且用於使該LNG流膨脹的裝置較佳為緻 密流體膨脹器（亦稱之為液力渦輪機），但是也可為閥或其 他習知用於使流體膨脹的裝置。較低壓LNG流1 04係於再 彿器熱交換器1〇6中冷卻以產生冷卻膨脹的LNG流108。 再彿器熱交換器106較佳為板-鳍式（piate_fin)熱交換器， 但是也可為殼管式設計，或任何其他習知用於彼此相關地 f引二流體流至熱交換器内的裝置，而不混合該等流體。 然後使冷卻膨脹的LNG流108實質上等焓地膨脹經過閥 109而且注入氮排斥塔15〇中，此注入較佳地在該塔的頂 郤進行。氮排斥塔1 5 〇較佳為板塔，但是也可為填充塔或 任何其他適用於分餾的質傳裝置。從該塔15〇的頂部抽出 富含氮的蒸氣流1 30。對於"富含氮"，本文中將其理解為意 指含有比高壓LNG流1〇〇高的氮濃度，而且經常含有多於 約3 0 %氮及少約7 〇 %甲烧。 從該塔1 50的底部抽出氮減少的液流丨i 〇並且經由泵 112泵抽至想要的壓力。對於，，氮減少"，本文中將其理解為 意指含有比高壓LNG流1〇〇更低的氮濃度。等泵抽底部液 流11〇之後，將其分為第一流及第二流116。物流 可以產物LNG流的方式回收。物流} 16係經過閥丄17，經 常為焦耳-湯姆森閥，實質上等焓地膨脹以產生低壓再沸器 流118。閥117可位在物流114及116分離的點與該再沸器 10 200902703 熱父換器1 06之間的任何位置。低壓再沸器流j丨8係至少 部分在再沸器熱交換器丨〇6中蒸發以產生部分蒸發的再沸 器流1 20 ’然後將該部分蒸發的再沸器流12〇注入該塔1 5〇 的底部，在板塔的情形中低於該最低的層板’或在填充塔 的情形中低於該填充材料，以提供進料。 在一替代具體例中’用於使該LNG流1 02膨脹的裝置 可置於再沸器熱交換器1 〇6的下游。依此方式，使高壓流 1〇〇在用於使該LNG流102膨脹的裝置中進行膨脹之前在 再沸器熱交換器1 06中冷卻。 我們要註解在各個所述的具體例中，閥1 〇9係視需要 的’而且，在該替代例中，冷卻的LNG流1 08可直接注入 氮排斥塔1 5 0中。 在此提供一特佳的具體例，其中粗製LNG流1 00實質 上在一緻密流體膨脹器1 02中等熵地膨脹而且在一再沸器 熱交換器1 06中冷卻。該冷卻膨脹的LNG流1 08經過閥1 〇9 實質上等焓地膨脹而且注入一氮排斥塔150中。在該塔 内’上升的蒸氣滌除落下液體的氮，而且從該塔的頂部抽 出一富含氮的流130。從該塔的底部抽出氮減少的液流110 而且經由通過一系112而提高該氮減少的液流11〇的壓 力。泵抽之後，將該液流分為第一流1 1 4及第二流1 1 6。該 第二流11 6係經由通過一閥11 7而使壓力降至允許低壓再 沸器流11 8在其後繼通過該再沸器熱交換器1 06時至少部 分蒸發的壓力。在該再沸器熱交換器中至少部分蒸發之 後，將該再沸器流120再注入該氮排斥塔150以提供進料。 11 200902703 該再彿器流的液體部分與最低塔段的液體藉由再注入 混合使該說減少的液流ll0不完全為來自該排斥塔15〇的 底部段或來自該再沸器丨％的液體，而是二者的混合物^ 有一熱力學損失與混合該等液流以提供抽取的氮減少流 110有關。無論如何，這可經由增加一段或數段至該氮排斥 塔1 50而輕易地且便宜地補償。 在該泵112之後分離該第二流116與該第一流114, 經過該再沸器熱交換器106的流動將會被泵112驅動，如 此該泵112就能利用於泵抽該LNG產物，第一流丨丨4。該 再沸器熱交換1 106可依據例如資金成本等的動機而經設 計用於廣泛範圍的壓降，而且該再沸器流118㈣當壓力 可經由調整該再沸器熱交換器1〇6上游的閥117而達成。 該第二流116的流量可為至多該氮減少的液流ιι〇總 流量的任何量’但是較佳為小於該第一流ιΐ4的流量的約 2〇%，而且可為特定程序而輕易地最適化。這與該，165專 利的程序成對比，該，165專利的程序需要被導弓丨經過該再 ，器的層板的液體溢流。與先前技藝相比較小的再沸 器流流量允許該再沸器熱交換器1〇6的尺寸減小。 同樣地，與許多先前技藝程序相t匕日夺，本發明具有省 去從該塔抽取該m液流所f的喷嘴的額外優點，因為 :論如何都會被以LNG產物的方式抽出的底部液體係作為 込再進料。 提供 本發明透過實行在水力學上與 LNG脫氮方法的可適性及彈性 先前技藝不同的方法而 的明顯改善。經由允許 12 200902703 一泵112驅動該㈣器熱交換器1G6,而非仰賴該塔柱頭， 而且包括該閥i丨7以控制質流，該^ ^ ^ # 左』經a又汁以關聯所 廷用的再彿器熱交換器1G6設計最適地執行。此彈性可在 可補救的微小熱力學損失成本下導致較小的資金花費。 實施例 實施例1 為了更具體闡明本發明的方法與先前技藝的—些重要 的差異，使用一 ASPEN程序模擬機來進行程序模擬，比較 本發明之-具體例(”本案的方法”)與該，165專利所揭示的 方法。比較基礎為同樣的LNG生產與令人滿意的燃料平衡 (要驅動用於推動本程序的氣體渦輪所需的LNG產物溢料 量）。用於本實施例的個別參考編號參照第i圖，如上文及 该16 5專利（參見，例如，彼内的第1圖）所述。 本案的方法 對如苐1圖’在緻进流體膨脹器1 〇 2中膨脹之後，在 再沸器熱交換器1〇6中冷卻在125,450磅·莫耳/小時的流 量、71.62磅/平方吋的壓力、-243〇F的溫度下而且含有 2.96。/〇氮、95.47°/。甲烷、1.1〇%的〇2烴類及〇_47〇/〇重質烴類 之低壓LNG流1〇4以製造溫度在_252 5c>F下的冷卻膨服的 LNG流108。冷卻膨脹的LNG流1 〇8係經過閥1 〇9節流而 且導入包含6層板’在18碎/平方叫·壓力下的脫氮塔〖jo。 一塔頂蒸氣流130係以8，123磅·莫耳/小時的流量從該塔 13 200902703 150的頂部抽出’而且在is石旁/平方I»寸的麈力、_26ΐ 的 溫度下含有31.06%氮、68.94%甲烷及痕量重質烴類。底部 流110係以136,071磅·莫耳/小時的流量、19.45磅/平方对 的壓力、- 256.8 °F的溫度下從該塔150抽出，而且含有！ 〇ι% 氮、97.31%甲烷、的c2烴類及0.51%重質烴類。將 底部液流11 0泵抽至75磅/平方吋的壓力而且分為第一流 114及第二流116。該第一流114,在117,327磅.莫耳/小時 的流量、75磅/平方吋的壓力、-56.6cF的溫度下而且含有 1.01%氮、97.31%甲烷、c2烴類及〇 51%重質烴類 係作為最終LNG產物回收。在18,744磅.莫耳/小時的流量 下的第二流116係經過閥117節流至19.74磅/平方对的壓 力以產生低壓再沸器流11 8，然後在-256.4叩的溫度下導入 再彿器熱父換器106’其中使該第二流116部分蒸發以產生 蒸發的再沸器流120。蒸發的再沸器流12〇,其係在_252 7〇F 的/m度、19.45碎/平方n寸的壓力下，而且具有23.7%的蒸氣 比率’係注入該塔150的底部以提供進料。此方法需要將 近229百萬瓦的電力。 先前技藝方法 對照該’ 1 65專利的第1圖，在渦輪2丨中膨脹之後，在 間接熱父換器2中冷卻在12 5，4 5 1碎.莫耳/小時的流量、 71.76磅/平方吋的壓力、-243〇F的溫度下而且含有2 96% 氮、95.47%曱烧、1.1 〇〇/0的c2烴類及〇.47〇/〇重質烴類之半 減壓的LNG流22至-252.6°F的溫度。此冷卻膨脹的流係 14 200902703 經過閥3節流而且導入包含6層板，在18磅/平方吋壓力 下的脫氮塔5。一塔頂蒸氣流係以22磅·莫耳/小時的 流2：從該塔5的頂部抽出，而且在1 8碎/平方叶的壓力及 -261_9°F的溫度下含有31 17%氮、68.83%曱烷及痕量重質 烴類。底部流11係以117,329磅.莫耳/小時的流量、19 45 磅/平方吋的壓力、-256.8吓的溫度下從該塔5抽出，而且 含有1.01%氮、97.32%甲烷、^^的C2烴類及〇 5〇%重質 烴類。第一 LNG部分6係在121，4〇7磅莫耳/小時的流量、 _259.7°F的溫度、19·74磅/平方吋的壓力下從該塔的最低層 板抽出而且含有1.56%氮、96_81%曱烷、j 14〇/〇的C2烴類 及0·49%重質烴類。此第—LNG部分6係通過間接熱交換 器2以產生物流7，該物流7係在_256 8吓的溫度、ΐ9·45 磅/平方吋的壓力下’而且具有31%的蒸氣比率。物流7 係於該最低層板以下返回塔5以提供進料。此方法也需要 將近229百萬瓦的電力。 為了更清楚地舉例說明此比較’表1陳述此二方法的 對應流的資料。我們要先註解該等個別填料流，1〇4和U， 及該等個別產物流，114和u，及13()和1()，就所有相關 性質來看實質上為相同。由此等量的供料流及產物流才能 做此一方法的有效比較。 如表”閣明的，此二方法之間的顯著差異為本案的 方法的再滿器流在18,744碎·莫耳/小時的流量下，其僅為 該’165專利的再滞器流6的流量121,〇47碎莫耳/小時的 15.5%。此差異歸因於事實1，儘管該，165專利方法必需使 15 200902703 一塔層板的全部液體溢流都經 m °茨再沸器熱交換器再循 環’但是本案的方法卻使達忐箱 便運成預期分離所需的流量最適 化，因此僅再循環產生需要的產物所需的底部液體量。^ 些方法之間另—個值得注意的差異為，儘管經過該再彿哭 ° 的全部流體流量對於本㈣方法實質上比該，165專利的方 法少，但是因為相同的熱量係轉移至各個再彿器中，所以 在本案的方法中較大百分比的再沸器流被蒸發，2”％對 3_1%。實際上返回該塔用於進料的蒸氣量對於本案的方法 (4442磅.莫耳/小時）因此比該，165專利的方法（3752磅莫耳 /小時）更大。 、 表1-本案方法與該，165專利方法的比較 物流及 本案 的方法 該'1 6 5直划的~~~--- 參考編 9i^ Μ 流量 (磅.莫 耳/小 時） Ν2 莫耳 % ch3 莫耳 % 溫度 °F 壓力 榜/平 方吋 流量 (膀.莫 耳/小 時） n2 莫耳 % ch3 莫耳 % 溫度 °F ^5¾ ~~ 碌/平方吋 --BB 71.76 供料 104/22 125,450 2.96 95.47 -243 71.62 125,451 2.96 95.47 -243 蒸氣產 物 130/10 8,123 31.06 68,94 -261.9 18 8,122 31.17 68.83 •261.9 ~ 1------- 18 ^一_ 19.45 "--___ 19.74 LNG 產物 114/11 117,327 1.01 97.31 -256.6 75 117,329 1.01 97.32 -256.8 再沸 器輸 入流 118/6 18,744 1.01 97.31 -256.4 19.74 121,047 1.56 96.81 -259.7 再沸 器輸 出流 120/7 18,744 (蒸氣比 例= 23.7%) 1.01 97.31 -252.7 19.45 121,047 (蒸氣比 例= 3.1%) 1.56 96.81 -256.8 --- 19,45 16 200902703 此二方法之間有其他幾個重要的差異。首先，因為本 〃、法使用一部分抽出的底部產物用於該再沸器流而不 像4 165專利的方法從該塔抽出—額外流，所以省去該I” 專利的方法需要的喷嘴。此為—可喜的改善，因為喷嘴增 加該塔的尺寸，必f使賴外的設備，而且造成熱漏失。曰 另個重要的差異為在驅動該二流之前使用該泵來轉 移該底部流允許該再沸器熱交換器藉由該泵而非如該，丄6 5 專利方法的情形巾藉由液柱來㈣。這提供—額外的自由 度而且允許該方法更大的設計及實施的彈性。舉例來說， 閩17可經調整以補償該熱交換器中更大的壓降。此額外 的彈性不僅可反映在該熱交換器的初始設計，而且還可有 利地用於補償意外的處理狀況。 我們也註解儘管各個方法整體的電力消耗幾乎相同_ 用於本案方法的229.3百萬瓦及用於該先前技藝方法的 229.1百萬瓦—以提供在用於儲存之充分壓力下的產物 /；，L但疋泵抽本案方法的底部液流需要比泵抽該先前技藝 方法的底部液流更多將近16% (用於本案方法的293百萬 瓦及用於該先前技藝方法的253百萬瓦）。因為本案方法中 的泵不僅提供該產物LNG流，而且還驅動該再沸器，在本 案方法中必須泵抽136,〇71磅莫耳/小時的底部液體，而該 先前技藝方法僅須泵抽117,329磅莫耳/小時的產物LNg。 無柳如何，本案的方法所允許提高的彈性比對於此電力消 耗微小的提高的補償更甚。 儘管本發明已經參照特定具體例作說明，但是熟悉此 17 200902703 技藝者將明白申請專利範圍的範疇内還有其他的具體例。 圖式簡單說明 第1圖為舉例說明根據本發明之一具體例從一 LNG流 除去氮的方法的略圖。 元件符號說明 100 高壓LNG流 102 LNG流 104 較低壓L N G流 106 再沸器熱交換器 108 冷卻膨脹的LNG流 109 閥 110 氮減少的液流 112 泵 114 第一流 116 第二流 117 閥 118 低壓再沸器流 120 部分蒸發的再沸器流 130 富含氮的蒸氣流 150 氮排斥塔

Claims (1)

  1. 200902703 十、申請專利範圍： 1. 一種液化天然氣（LNG)供料流脫氮的方法，其中該LNG 流包含1至10莫耳％的氮，該方法包含： (a) 藉由為了使該LNG供料流膨脹而提供的裝置使該 LNG供料流膨脹而且在一再沸器熱交換器中冷卻該lng 供料流而形成一冷卻膨脹的LNG流，其中該膨脹係於該冷 卻之前執行或該冷卻係於該膨脹之前執行； (b) 將該冷卻膨脹的LNG流導入一氮排斥塔内. (c) 從該塔抽出一富含氮的塔頂蒸氣流； (d) 從該塔的底部抽出一氮減少的底部液流； 〇)使步驟（d)的底部流通過泵以提高步驟（d)的氮減少 的底部液流的壓力； (f) 將該底部流分為第一流及第二流； (g) 藉由降低該第二流的壓力使該第二流至少部分蒸發 然後通過步驟（a)的再沸器熱交換器； (h) 在高於步驟（d)的底部流抽出位置及低於步驟（^的 LNG供料流接收位置的位置將步驟(g)經部分蒸發的第二 流注入該塔内以提供用於該塔的進料（boilup)。 2 _如申請專利範圍第丨焐 古 e i , 因罘項之方法，其中為了使該LNG供料 流膨脹而提供的裝置為緻密流體膨脹器。 3.如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟⑷的減壓係藉 由通過一焦耳-湯姆森閥（J〇ule-Th0mson valve)而達成。 4 _如申請專利範圍第1首 弟丄項之方法，其中步驟（f)的第一流係 收集作為LNG產物。 19 200902703 5 ·如申請專利範圍笫7 1項之方法，其進一步包含在將該冷 卻膨脹的LNG流壤， α導入該氮排斥塔之前使步驟（a)的冷卻 膨脹的LNG流通過—_ 6·如申凊專利範圍第1項之方法，其中步驟⑷的膨脹係在 步驟（a)的冷卻之前執行。 7.如申請專利範圍第i項之方法，其中步驟（a)的冷卻係在 步驟（a)的膨脹之前執行。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a)的再沸器 熱交換器為板-鳍式（plate-fin)熱交換器。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟（f)的第二流流 量係低於步驟（f)的第一流流量的約20°/〇。 10. 如申請專利範園第1項之方法，其中步驟（b)的冷卻膨脹 的LNG流係導入該氮排斥塔的頂部 20
TW097122607A 2007-06-19 2008-06-17 Nitrogen rejection column reboiler configuration TW200902703A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/764,975 US20080314079A1 (en) 2007-06-19 2007-06-19 Nitrogen Rejection Column Reboiler Configuration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW200902703A true TW200902703A (en) 2009-01-16

Family

ID=40135079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097122607A TW200902703A (en) 2007-06-19 2008-06-17 Nitrogen rejection column reboiler configuration

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20080314079A1 (zh)
EP (1) EP2179235A2 (zh)
JP (1) JP2011513503A (zh)
KR (1) KR20100021443A (zh)
CN (1) CN102084199A (zh)
AU (1) AU2008264885A1 (zh)
BR (1) BRPI0812568A2 (zh)
CA (1) CA2687886A1 (zh)
PE (1) PE20090450A1 (zh)
RU (1) RU2010101417A (zh)
TW (1) TW200902703A (zh)
WO (1) WO2008155653A2 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090139263A1 (en) * 2007-12-04 2009-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Thermosyphon reboiler for the denitrogenation of liquid natural gas
US8522574B2 (en) * 2008-12-31 2013-09-03 Kellogg Brown & Root Llc Method for nitrogen rejection and or helium recovery in an LNG liquefaction plant
CN102994184B (zh) * 2012-12-03 2013-10-30 中国石油集团工程设计有限责任公司 一种液化天然气联产液氮的装置及方法
KR101550618B1 (ko) 2014-01-14 2015-09-07 현대자동차 주식회사 리보일링 장치 및 이를 구비한 재생탑
AU2016372709B2 (en) * 2015-12-14 2019-09-12 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for separating nitrogen from liquefied natural gas using liquefied nitrogen
FR3075658B1 (fr) * 2017-12-21 2022-01-28 Air Liquide Procede de limitation de la concentration d'oxygene contenu dans un courant de biomethane
US11221176B2 (en) * 2018-08-14 2022-01-11 Air Products And Chemicals, Inc. Natural gas liquefaction with integrated nitrogen removal
US20200378682A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-03 Uop Llc Use of dense fluid expanders in cryogenic natural gas liquids recovery

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB968019A (en) * 1963-08-19 1964-08-26 Alexander Harmens Cold separation of gas mixtures
GB1288762A (zh) * 1968-09-16 1972-09-13
DE2154965A1 (de) * 1971-06-24 1973-05-10 Linde Ag Verfahren zur zerlegung von gasgemischen
DE2202206A1 (de) * 1972-01-18 1973-07-26 Messer Griesheim Gmbh Verfahren zur zerlegung von gasgemischen durch zweistufige rektifikation
US4451275A (en) * 1982-05-27 1984-05-29 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas with CO2 and variable N2 content
DE3475101D1 (en) * 1983-09-20 1988-12-15 Costain Petrocarbon Separation of hydrocarbon mixtures
US4592767A (en) * 1985-05-29 1986-06-03 Union Carbide Corporation Process for separating methane and nitrogen
US4732598A (en) * 1986-11-10 1988-03-22 Air Products And Chemicals, Inc. Dephlegmator process for nitrogen rejection from natural gas
US5041149A (en) * 1990-10-18 1991-08-20 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Separation of nitrogen and methane with residue turboexpansion
FR2682964B1 (fr) * 1991-10-23 1994-08-05 Elf Aquitaine Procede de deazotation d'un melange liquefie d'hydrocarbures consistant principalement en methane.
US5339641A (en) * 1993-07-07 1994-08-23 Praxair Technology, Inc. Cryogenic liquid nitrogen production system
WO1997013109A1 (en) * 1995-10-05 1997-04-10 Bhp Petroleum Pty. Ltd. Liquefaction process
US5927103A (en) * 1998-06-17 1999-07-27 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide production system with integral vent gas condenser
MY117066A (en) * 1998-10-22 2004-04-30 Exxon Production Research Co Process for removing a volatile component from natural gas
GB0111961D0 (en) * 2001-05-16 2001-07-04 Boc Group Plc Nitrogen rejection method
US6393866B1 (en) * 2001-05-22 2002-05-28 Praxair Technology, Inc. Cryogenic condensation and vaporization system
FR2885679A1 (fr) * 2005-05-10 2006-11-17 Air Liquide Procede et installation de separation de gaz naturel liquefie

Also Published As

Publication number Publication date
CN102084199A (zh) 2011-06-01
WO2008155653A3 (en) 2011-04-07
US20080314079A1 (en) 2008-12-25
AU2008264885A1 (en) 2008-12-24
PE20090450A1 (es) 2009-04-27
CA2687886A1 (en) 2008-12-24
EP2179235A2 (en) 2010-04-28
BRPI0812568A2 (pt) 2015-02-18
JP2011513503A (ja) 2011-04-28
KR20100021443A (ko) 2010-02-24
RU2010101417A (ru) 2011-07-27
WO2008155653A2 (en) 2008-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW200902703A (en) Nitrogen rejection column reboiler configuration
EP1680208B1 (en) A membrane/distillation method and system for extracting co2 from hydrocarbon gas
US20140338395A1 (en) Method of Separating Carbon Dioxide from Liquid Acid Gas Streams
RU2743086C1 (ru) Извлечение гелия из природного газа
EP2847300B1 (en) A method to recover lpg and condensates from refineries fuel gas streams
CN1129766C (zh) 分离气体混合物的方法和装置
CA2593886A1 (en) Integrated ngl recovery in the production of liquefied natural gas
RU2016147701A (ru) Способ получения жидкого и газообразного, обогащенного кислородом продукта разделения воздуха в установке разделения воздуха, и установка разделения воздуха
EP3254038B1 (en) System and method for processing a hydrocarbon-comprising fluid
JP5636036B2 (ja) 供給天然ガスを処理して、処理された天然ガスとｃ５＋炭化水素の留分とを得るための方法、及び関連した装置
JP5655104B2 (ja) 空気分離方法及び空気分離装置
EA016149B1 (ru) Способ и устройство для выделения и разделения на фракции сырьевого потока смешанных углеводородов
JP2019196900A (ja) モジュール化ｌｎｇ分離装置およびフラッシュガス熱交換器
JP2011517322A (ja) 液化天然ガスの脱窒素用熱サイホンリボイラー
CN101568788B (zh) 通过低温蒸馏分离至少包含氢、氮和一氧化碳的混合物的方法和设备
US20170370641A1 (en) Systems and methods for removal of nitrogen from lng
CN102901322A (zh) 通过低温空气分离获得压力氮和压力氧的方法和装置
JP7379764B1 (ja) 空気分離装置および空気分離方法
JP2000329457A (ja) 酸素ガスの製造方法
JP2009019192A (ja) 天然ガス精製方法及び天然ガス精製装置
CN103038588A (zh) 用于通过低温蒸馏分离空气的方法和设备
CN102933927A (zh) 用于通过低温蒸馏分离空气的方法和设备
JP2016188751A (ja) 窒素及び酸素製造方法、並びに窒素及び酸素製造装置
RU2570540C1 (ru) Способ низкотемпературной переработки газа и установка для его осуществления (варианты)
US10006699B2 (en) Method for denitrogenation of natural gas with or without helium recovery