富甲烷氣精餾脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的工藝和裝置制造方法
【專利摘要】一種富甲烷氣精餾脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的工藝和裝置，包含低溫液化和精餾分離兩部分；低溫液化包括含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅馐紫冗M(jìn)入冷箱，由混合冷劑提供冷量在冷箱中將甲烷組分液化；精餾分離包括：液化后的含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅庵苯舆M(jìn)入單塔精餾塔精餾，脫除氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸?；精餾塔頂部得到氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸嫉幕旌蠚?，該氫氣、氮?dú)?、一氧化碳混合氣?jīng)冷箱回收冷量后出冷箱系統(tǒng)；精餾塔底部的液相返回冷箱中過冷后出系統(tǒng)，得到氫氣含量≤500ppm，氮?dú)夂俊?%，一氧化碳≤2%的液化天然氣產(chǎn)品。本發(fā)明提供了一種將富甲烷氣液化生產(chǎn)液化天然氣的同時(shí)脫除氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸嫉墓に?，流程較為簡(jiǎn)單且設(shè)備投資費(fèi)用較低。
【專利說明】富甲烷氣精餾脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的工藝和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種富甲烷氣精餾脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的工藝和裝置。煤基合成氣、焦?fàn)t氣以及焦?fàn)t氣甲烷化后的氣體等除含有甲烷外，還含有氮?dú)?、氫氣及少量的一氧化碳，為得到液化天然氣，需將其脫除到一定程度，才能作為液化天然?LNG)產(chǎn)品產(chǎn)出。

【背景技術(shù)】
[0002]迫于環(huán)保及能源成本壓力，天然氣作為一次能源在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域所占比例正逐漸提升，其應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸擴(kuò)大到發(fā)電、汽車用氣、工業(yè)用氣、城市居民用氣、化工用氣等方面，市場(chǎng)需求量迅速增加。傳統(tǒng)的天然氣管輸供應(yīng)方式仍為主流，但受原料條件及用戶分布限制，有相當(dāng)一部分資源無法進(jìn)行管道長(zhǎng)距離輸送，需選擇液化的方式，將甲烷轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w再采用靈活的運(yùn)輸方式將其送往用戶終端。并且，液化天然氣(LNG)體積只有同量氣體體積的1/625，液化后可以降低貯存和運(yùn)輸成本，且可以提高單位體積的燃值。液化天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)天然氣液化方法和裝置在能耗、投資和效率等方面提出了更高的要求。
[0003]對(duì)于某些富含甲烷氣體，例如煤基合成氣和焦?fàn)t氣甲烷化后得到的合成天然氣等，其組成除甲烷外，還含有氮?dú)?、氫氣等，為得到高純度的液化天然氣，需將其中的氮?dú)?、氫氣脫除到一定程度，才能作為液化天然?LNG)產(chǎn)品產(chǎn)出。
[0004]目前常用的氣體分離方法一般有低溫液化分離、變壓吸附及膜分離等，目前低溫液化分離技術(shù)正逐漸應(yīng)用于富甲烷氣體提純及液化天然氣的生產(chǎn)。如附圖1所示為富甲烷氣提純及液化工藝，該工藝包括低溫液化和精餾分離兩部分；低溫液化部分由制冷劑提供冷量在冷箱中實(shí)現(xiàn)天然氣的液化；精餾分離部分采用雙塔精餾(高壓塔及低壓塔)流程脫除氫氣、氮?dú)?，低壓精餾塔頂部得到富氮?dú)?，高壓精餾塔頂部得到富氫氣；采用這一工藝可以得到雜質(zhì)氣體脫除合格的液化天然氣產(chǎn)品，但這一工藝流程較為復(fù)雜，采用兩臺(tái)精餾塔，設(shè)備投資費(fèi)用較高，并且不易于裝置開車操作。
[0005]中國專利201210065876.5公開了一種從富甲烷的氣體中脫氫氣、氮?dú)?、一氧化碳并生產(chǎn)液化天然氣的工藝，如附圖2所示，該工藝包括低溫液化工序和前帶閃蒸的精餾分離工序兩部分；其中，含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷的混合氣首先?jīng)冷箱預(yù)冷，之后進(jìn)入精餾塔的塔底再沸器為精餾塔提供熱量，出塔底再沸器的混合流股返回冷箱的后序換熱器中冷卻后出冷箱進(jìn)入閃蒸罐中閃蒸，閃蒸罐頂部得到部分的富氫氣，返回冷箱復(fù)熱，閃蒸罐底部液相經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入精餾塔中精餾；精餾塔頂部得到氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的混合氣，該氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸蓟旌蠚饨?jīng)冷箱回收冷量后出冷箱系統(tǒng)；精懼塔底部的液相返回冷箱中過冷后出系統(tǒng)，作為氫氣含量< 4000ppm，氮?dú)夂?lt; 8%，一氧化碳< 9%的液化天然氣產(chǎn)品獲得。該專利的工藝流程雖較為簡(jiǎn)單，但作為液化天然氣產(chǎn)品的氫氣含量、氮?dú)夂俊⒁谎趸己咳匀惠^高。采用閃蒸這一過程會(huì)不可避免的造成閃蒸氣中攜帶大量的甲烷，且其量無法精確控制，會(huì)造成甲烷組分較大的損失。因此，這一閃蒸加精餾分離工藝盡管可將氫、氮等雜質(zhì)組分脫除至合格，也使得甲烷組分損失較大，適用于對(duì)甲烷收率要求不高的場(chǎng)合。本發(fā)明的目的之一在于研發(fā)一種新的流程以提高LNG產(chǎn)品中甲烷含量，提高甲烷收率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明人令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過由混合冷劑提供冷量將冷箱中含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅庵屑淄榻M分液化；然后直接進(jìn)入單塔精餾塔精餾，脫除氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸寄軐錃狻⒌獨(dú)饧翱赡芎械囊谎趸济摮耐瑫r(shí)得到氫氣含量< 500ppm,氮?dú)夂?lt; 2%,一氧化碳< 2%的液化天然氣，流程較為簡(jiǎn)單且設(shè)備投資費(fèi)用較低。采用精餾分離工藝可以精確控制LNG產(chǎn)品及精餾尾氣中甲烷組分含量，與閃蒸加精餾分離工藝相比，LNG產(chǎn)品中甲烷含量至少提高3%，雜質(zhì)組分含量更低。
[0007]因此，本發(fā)明提供一種富甲烷氣精餾脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的工藝，該工藝包括低溫液化和精餾分離兩部分；低溫液化包括含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅馐紫冗M(jìn)入冷箱，由混合冷劑提供冷量在冷箱中將甲烷組分液化；精餾分離包括:液化后的含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅庵苯舆M(jìn)入單塔精餾塔精餾，脫除氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸?；精餾塔頂部得到氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸嫉幕旌蠚?，該氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸蓟旌蠚饨?jīng)冷箱回收冷量后出冷箱系統(tǒng)；精餾塔底部的液相返回冷箱中過冷后出系統(tǒng)，得到氫氣含量< 500ppm，優(yōu)選< 300ppm，氮?dú)夂?lt; 2%，優(yōu)選< 1%，一氧化碳< 2%，優(yōu)選< 1%的液化天然氣產(chǎn)品。
[0008]一般情況下，在低溫液化中，冷箱的冷量和精餾塔底再沸器的熱量由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供或主要由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供；由Cl?C5和N2組成的混合工質(zhì)經(jīng)過合理配比后(N2: 5mol% ?25mol%,優(yōu)選 1mol ?15mol%, Cl:1 Omo I % ?25mol%,優(yōu)選 15mol% ?20mol,C2:30mol% ?55mol%，優(yōu)選 35mol% ?45mol%，C3:10mol% ?25mol%，優(yōu)選 15mol% ?20mol%, C5:1 Omo I %?25mol%,優(yōu)選15mol%?20mol%,基于全部氣體的總摩爾數(shù))進(jìn)入壓縮機(jī)的入口，經(jīng)第一段壓縮至0.6?1.8MPaA，進(jìn)入第一級(jí)冷卻器冷卻至30°C?40°C，再進(jìn)入第一級(jí)氣液分離器進(jìn)行氣液分離，第一級(jí)氣液分離器頂部分離出的氣體繼續(xù)進(jìn)入壓縮機(jī)的第二段入口，經(jīng)二段壓縮至1.2?5.4MPaA，第一級(jí)氣液分離器底部液相端分離出的液體經(jīng)液體泵加壓后與第二段壓縮出口管道的熱氣體匯合后，再進(jìn)入第二級(jí)冷卻器中被冷卻至30°C?40°C，冷卻后的混合工質(zhì)隨后進(jìn)入第二級(jí)氣液分離器進(jìn)行氣液分離，第二級(jí)氣液分離器底部分離出的液體進(jìn)入冷箱的第一換熱通道參與換熱，第二級(jí)氣液分離器的頂部氣體隨后進(jìn)入冷箱的第二換熱通道參與換熱；
[0009]從混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)的第二級(jí)氣液分離器底部引出的液體首先進(jìn)入冷箱的第一換熱通道，在其中被預(yù)冷至約-10°C?-80°c，優(yōu)選-20°c?-60°c，優(yōu)選_30°C?_50°C，經(jīng)第一節(jié)流閥節(jié)流至0.2?0.8MPaA,優(yōu)選0.4?0.6MPaA后與經(jīng)過第二節(jié)流閥返回的混合工質(zhì)流股匯合并反向進(jìn)入第三級(jí)換熱通道為冷箱提供冷量和然后返回到第一壓縮段；由第二級(jí)氣液分離器頂部分離出的混合工質(zhì)的氣相流股通過冷箱的第二換熱通道冷卻至一定溫度(一般至-75 °C?-130°C范圍，優(yōu)選-90°C?-11 (TC范圍)后出冷箱，進(jìn)入精餾塔的塔底再沸器為精餾塔提供熱量，出塔底再沸器的流股(自身溫度降低至_80°C?_133°C)返回冷箱(例如第八換熱通道)繼續(xù)冷卻至_140°C?_165°C，優(yōu)選-150°C?_160°C，再經(jīng)第二節(jié)流閥節(jié)流至0.2?0.8MPaA，優(yōu)選0.4?0.6MPaA，后反向進(jìn)入冷箱的第三換熱通道為冷箱提供冷量。
[0010]優(yōu)選地，所述精餾流程采用一臺(tái)精餾塔，精餾塔包括塔底的再沸器、塔頂?shù)睦淠骱头忠汗蕖?br> [0011]在優(yōu)選的情況下，在所述精餾分離流程中，富甲烷氣首先經(jīng)冷箱冷卻至一定溫度(一般至-140°c?-165°c范圍)后，出冷箱的流股經(jīng)一節(jié)流裝置(優(yōu)選節(jié)流閥)節(jié)流減壓(一般減壓至0.6?3.5MPaA范圍，優(yōu)選0.8?3.0MPaA范圍，更優(yōu)選1.5?2.5MPaA范圍)之后進(jìn)入精餾塔中精餾(操作壓力在0.6?3.5MPaA范圍，優(yōu)選0.8?3.0MPaA范圍，更優(yōu)選1.5?2.5MPaA范圍)，塔頂氣體為氫、氮、一氧化碳混合氣，經(jīng)冷箱回收冷量后出冷箱系統(tǒng)；精餾塔的底部液相返回冷箱(例如第九換熱通道)中過冷至一定程度(一般過冷至-140°C?_165°C范圍)，后作為液化天然氣產(chǎn)品引出，得到LNG產(chǎn)品。所得LNG產(chǎn)品具有以上所定義的范圍內(nèi)的氫氣含量、氮?dú)夂俊?br> [0012]作為優(yōu)選的方式，在本發(fā)明所述精餾塔中精餾時(shí)，從精餾塔的頂部引出的氣相進(jìn)入塔頂冷凝器中，經(jīng)液氮冷凝后進(jìn)入分液罐分液，從分液罐頂部得到氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的混合氣，分液罐底部液相回流入塔；精餾塔底得到LNG產(chǎn)品，然后返回冷箱中進(jìn)行過冷操作后出冷箱系統(tǒng)，得到LNG產(chǎn)品。
[0013]優(yōu)選，精餾塔的塔頂冷凝器采用液氮提供冷量，來自系統(tǒng)外的氣氮通過冷箱液化產(chǎn)生液氮，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入精餾塔的塔頂冷凝器來冷卻塔頂氣相物流，液氮?dú)饣蟪隼淠?，?jīng)冷箱回收冷量后出冷箱系統(tǒng)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種富甲烷氣精餾脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的裝置，該裝置包括:冷箱、四臺(tái)節(jié)流裝置和精餾塔，該精餾塔包括塔底的再沸器、塔頂?shù)睦淠骱头忠汗蓿?br> [0015]其中，該冷箱包括:
[0016]液相混合冷劑入口，其與冷箱的第一換熱通道連接，該第一換熱通道從冷箱中的換熱器的一個(gè)特定級(jí)(例如第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)等)的末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱與冷箱的第三換熱通道連接，
[0017]氣相冷劑入口，其與冷箱的第二換熱通道連接，該第二換熱通道從換熱器的另一個(gè)特定級(jí)(例如第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)等)的末端引出一根管道，連接至精餾塔底再沸器的入口端，精餾塔底再沸器的出口端返回冷箱(例如第八換熱通道)，從冷箱另一個(gè)特定級(jí)(例如第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)等)的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，與冷箱的第三換熱通道的入口端連接，第三換熱通道的出口端為混合冷劑出口，
[0018]與冷箱的第四換熱通道連接的一個(gè)富甲烷氣進(jìn)口和一個(gè)富甲烷混合流股出口，該富甲烷混合流股出口經(jīng)由第三節(jié)流閥與精餾塔中部入口連接，
[0019]與冷箱的第五換熱通道連接的氣氮入口和氣氮出口，氣氮出口引出一根管道經(jīng)由第四節(jié)流閥與精餾塔塔頂冷凝器的液氮入口連接，
[0020]與冷箱的第六換熱通道連接的氣氮出口和氣氮入口，該氣氮入口與精餾塔頂部冷凝器的氣氮出口連接，
[0021]與冷箱的第七換熱通道連接的氫氮混合氣出口和氫氮混合氣入口，
[0022]精餾塔頂部引出管道連接塔頂冷凝器，塔頂冷凝器出口與分液罐的入口連接，分液罐底部液相出口引出回流管與精餾塔上部連接，分液罐頂部氣相出口引出管道與第七換熱通道的氫氮混合氣入口連接，
[0023]精餾塔底部液相的出口端返回冷箱(例如第九換熱通道)，從冷箱的又一特定級(jí)(例如第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)等)末端引出管道連接液化天然氣儲(chǔ)罐。
[0024]優(yōu)選地，冷箱的冷量和精餾塔底再沸器的熱量由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供或主要由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供，該混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)包括所述制冷劑壓縮系統(tǒng)包括二段式混合工質(zhì)壓縮機(jī)、分別與所述二段式混合工質(zhì)壓縮機(jī)的第一段和第二段連接的第一級(jí)冷卻器和第二級(jí)冷卻器、分別與所述第一級(jí)冷卻器和第二級(jí)冷卻器連接的第一級(jí)氣液分離器和第二級(jí)氣液分離器和與第一級(jí)氣液分離器連接的一臺(tái)液體泵，
[0025]所述制冷劑壓縮系統(tǒng)中的第二級(jí)氣液分離器的液相端和氣相端分別與所述第一換熱通道的入口端和第二換熱通道的入口端經(jīng)由兩根管道連接，第三換熱通道的出口端經(jīng)由管道連接到第一壓縮段的冷劑入口通道；
[0026]其中兩臺(tái)氣液分離器中的第一級(jí)氣液分離器的氣相端與二段式混合工質(zhì)壓縮機(jī)的第二壓縮段連接，第一級(jí)氣液分離器的液相端經(jīng)由液體泵與第二壓縮段的出口管道匯合后連接到所述兩臺(tái)冷卻器中的第二級(jí)冷卻器。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0028]1、本發(fā)明采用全新的分離氫氣、氮?dú)獾墓に嚶肪€，將液化和分離同步進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)可罪；
[0029]2、單塔精餾流程較雙塔精餾流程較為簡(jiǎn)單，設(shè)備投資維護(hù)費(fèi)用降低；所述雙塔精餾流程的低壓精餾塔底采用部分液化的天然氣本身提供熱源，本發(fā)明所述單塔精餾流程則采用混合制冷劑提供熱源；這是由于:本發(fā)明中精餾塔壓力較單塔流程中低壓精餾塔壓力高，相應(yīng)操作溫度亦較高，此種操作條件下作為熱源的天然氣可能為純氣相，則進(jìn)出塔底再沸器的天然氣溫差將較大，采用換熱效果良好的板翅式作為塔底再沸器時(shí)無法承受較大的溫差，本發(fā)明解決了這一問題，這是本發(fā)明較雙塔精餾流程的不同點(diǎn)之一；
[0030]3、采用精餾分離工藝可以通過控制精餾塔的操作壓力及塔頂、塔底熱負(fù)荷精確控制LNG產(chǎn)品及精餾尾氣中甲烷組分含量，與閃蒸加精餾分離工藝相比，LNG產(chǎn)品中甲烷含量至少提高3%，雜質(zhì)組分含量更低，甲烷收率更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種工藝流程圖；其中，ΕΓ為冷箱，V1’、V2’、V3’、V4’、V5’為節(jié)流閥，Tl’為高壓精餾塔，T2’為低壓精餾塔，T3’、T4’為閃蒸罐。
[0032]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的另一種工藝流程圖；其中El為冷箱，V1、V2、V3、V4為節(jié)流閥，Tl為精餾塔，Τ2為閃蒸罐，Ε2為塔底再沸器，Ε3為塔頂冷凝器。
[0033]圖3是本發(fā)明的工藝流程圖；其中，Xl為冷箱，Cl為壓縮機(jī)，Ε3為第一級(jí)冷卻器，Ε4為第二級(jí)冷卻器，V2為第一級(jí)氣液分離器，V3為第二級(jí)氣液分離器，Pl為液體泵，Tl為精餾塔，Vl為分液罐，Ε2為塔頂冷凝器，El為塔底再沸器，V-l、V-2、V_3、V-4為節(jié)流閥。

【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明的工藝包括低溫液化和精餾分離兩部分；低溫液化包括含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅馐紫冗M(jìn)入冷箱，由混合冷劑提供冷量在冷箱中將甲烷組分液化；精餾分離包括:液化后的含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅庵苯舆M(jìn)入單塔精餾塔精餾，脫除氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸?；精懼塔頂部得到氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸嫉幕旌蠚?，該氫氣、氮?dú)?、一氧化碳混合氣?jīng)冷箱回收冷量后出冷箱系統(tǒng)；精餾塔底部的液相返回冷箱中過冷后出系統(tǒng)，得到氫氣含量(500ppm，氮?dú)夂酷?%，一氧化碳彡2%的液化天然氣產(chǎn)品。
[0035]低溫液化在冷箱Xl中完成，冷箱的冷量和精餾塔底再沸器的熱量由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供或主要由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供。參照附圖3，由Cl?C5和N2組成的混合工質(zhì)經(jīng)過合理配比后(N2: 5mol%?25mol%,優(yōu)選1mol?15mol%, Cl:1 Omo I %?25mol%,優(yōu)選15mol% ?20mol，C2:30mol% ?55mol%，優(yōu)選 35mol% ?45mol%，C3:10mol% ?25mol%，優(yōu)選15mol%?20mol%, C5:1 Omo I %?25mol%,優(yōu)選15mol%?20mol%,基于全部氣體的總摩爾數(shù))進(jìn)入壓縮機(jī)Cl的入口，經(jīng)第一段壓縮至0.6?1.SMPaA,進(jìn)入第一級(jí)冷卻器E3冷卻至30°C?40°C，再進(jìn)入第一級(jí)氣液分離器V2進(jìn)行氣液分離，第一級(jí)氣液分離器V2頂部分離出的氣體繼續(xù)進(jìn)入壓縮機(jī)的第二段入口，經(jīng)二段壓縮至1.2?5.4MPaA，第一級(jí)氣液分離器V2底部液相端分離出的液體經(jīng)液體泵Pl加壓后與第二段壓縮出口管道的熱氣體匯合后，再進(jìn)入第二級(jí)冷卻器E4中被冷卻至30°C?40°C，冷卻后的混合工質(zhì)隨后進(jìn)入第二級(jí)氣液分離器V3進(jìn)行氣液分離，第二級(jí)氣液分離器V3底部分離出的液體進(jìn)入冷箱Xl的第一換熱通道參與換熱，第二級(jí)氣液分離器V3的頂部氣體隨后進(jìn)入冷箱Xl的第二換熱通道參與換熱。
[0036]從混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)的第二級(jí)氣液分離器V3底部引出的液體首先進(jìn)入冷箱Xl的第一換熱通道，在其中被預(yù)冷至約-10°c?-80°c，優(yōu)選-20 V?-60 V，優(yōu)選-30 V?-50 V，經(jīng)第一節(jié)流閥V-1節(jié)流至0.2?0.8MPaA，優(yōu)選0.4?0.6MPaA后與經(jīng)過第二節(jié)流閥V-2返回的混合工質(zhì)流股匯合并反向進(jìn)入第三級(jí)換熱通道為冷箱Xl提供冷量和然后返回到第一壓縮段；由第二級(jí)氣液分離器V3頂部分離出的混合工質(zhì)的氣相流股通過冷箱Xl的第二換熱通道冷卻至一定溫度(一般至-75°C?_130°C范圍，優(yōu)選_90°C?-110°C范圍)后出冷箱XI，進(jìn)入精餾塔Tl的塔底再沸器El為精餾塔Tl提供熱量，出塔底再沸器El的流股(自身溫度降低至_80°C?_133°C)返回冷箱Xl第八換熱通道繼續(xù)冷卻至_140°C?_165°C，優(yōu)選-150°C?_160°C，再經(jīng)第二節(jié)流閥V-2節(jié)流至0.2?0.8MPaA,優(yōu)選0.4?0.6MPaA后反向進(jìn)入冷箱Xl的第三換熱通道為冷箱Xl提供冷量。
[0037]參見附圖3，說明精餾分離流程如下:
[0038]富甲烷氣首先經(jīng)冷箱Xl冷卻至_140°C?_165°C后，出冷箱Xl的流股經(jīng)一節(jié)流閥V-3節(jié)流減壓至0.6?3.5MPaA,優(yōu)選0.8?3.0MPaA范圍，更優(yōu)選1.5?2.5MPaA范圍之后進(jìn)入精餾塔Tl中精餾(操作壓力在0.6?3.5MPaA范圍，優(yōu)選0.8?3.0MPaA范圍，更優(yōu)選1.5?2.5MPaA范圍)；精餾塔Tl的底部液相返回冷箱第九換熱通道中，繼續(xù)過冷至_140°C?_165°C后作為液化天然氣產(chǎn)品引出，得到LNG產(chǎn)品。所得LNG產(chǎn)品氫氣含量
500ppm,氮?dú)夂?lt; 2%, —氧化碳< 2%。
[0039]從精餾塔Tl的頂部引出的氣相(塔頂氣體為氫、氮、一氧化碳混合氣)進(jìn)入塔頂冷凝器E2中，經(jīng)液氮冷凝，然后進(jìn)入分液罐Vl中氣液分離，分液罐Vl頂部得到氫、氮、一氧化碳混合氣，分液罐Vl底部液相回流入塔；精餾塔Tl塔底得到LNG產(chǎn)品，然后返回冷箱Xl中進(jìn)行過冷操作后出冷箱系統(tǒng)，得到LNG產(chǎn)品。
[0040]優(yōu)選，精餾塔的塔頂冷凝器E2采用液氮提供冷量，來自系統(tǒng)外的氣氮通過冷箱Xl液化產(chǎn)生液氮，經(jīng)節(jié)流閥V-4節(jié)流后進(jìn)入精餾塔Tl的塔頂冷凝器E2來冷卻塔頂氣相物流，液氮?dú)饣蟪隼淠鱁2，經(jīng)冷箱Xl回收冷量后出冷箱。
【權(quán)利要求】
1.一種富甲烷氣精餾脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的工藝，該工藝包括低溫液化和精餾分離兩部分；低溫液化包括含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅馐紫冗M(jìn)入冷箱，由混合冷劑提供冷量在冷箱中將甲烷組分液化；精餾分離包括:液化后的含氫氣、氮?dú)獾母患淄闅庵苯舆M(jìn)入單塔精餾塔精餾，脫除氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸?；精餾塔頂部得到氫氣、氮?dú)饧吧倭恳谎趸嫉幕旌蠚?，該氫氣、氮?dú)?、一氧化碳混合氣?jīng)冷箱回收冷量后出冷箱系統(tǒng)；精懼塔底部的液相返回冷箱中過冷后出系統(tǒng)，得到氫氣含量< 500ppm,氮?dú)夂?lt; 2%,—氧化碳< 2%的液化天然氣產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于:其中在精餾塔的精餾過程中，精餾塔頂部氣相在塔頂冷凝器中經(jīng)液氮冷凝后進(jìn)入分液罐中分液，分液罐頂部得到氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸嫉幕旌蠚?，分液罐底部液相回流入塔，精餾塔底液相返回冷箱中進(jìn)行過冷操作后出冷箱系統(tǒng)，得到液化天然氣產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其中精餾塔底部的液相返回冷箱中過冷至_140°C至_165°C后出系統(tǒng)，作為液化天然氣產(chǎn)品獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的工藝，其中精餾塔的塔頂冷凝器采用液氮提供冷量，來自系統(tǒng)外的氮?dú)馔ㄟ^冷箱液化產(chǎn)生液氮，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入精餾塔的塔頂冷凝器來冷卻塔頂氣相物流，液氮?dú)饣箅x開塔頂冷凝器并經(jīng)冷箱回收冷量后出冷箱系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于:所述精餾流程采用一臺(tái)精餾塔，精餾塔包括塔底的再沸器、塔頂?shù)睦淠骱头忠汗蕖?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于:其低溫液化部分中，冷箱的冷量和精餾塔底再沸器的熱量由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供或主要由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供；由Cl?C5和N2組成的混合工質(zhì)經(jīng)過合理配比后(N2:5mol%?25mol%, Cl:1 Omo I %?25mol%, C2:30mol% ?55mol%, C3:10mol% ?25mol%, C5:10mol% ?25mol%，基于全部氣體的總摩爾數(shù))進(jìn)入壓縮機(jī)的入口，經(jīng)第一段壓縮至0.6?1.SMPaA,進(jìn)入第一級(jí)冷卻器冷卻至30°C?40°C，再進(jìn)入第一級(jí)氣液分離器進(jìn)行氣液分離，第一級(jí)氣液分離器頂部分離出的氣體繼續(xù)進(jìn)入壓縮機(jī)的第二段入口，經(jīng)二段壓縮至1.2?5.4MPaA，第一級(jí)氣液分離器底部液相端分離出的液體經(jīng)液體泵加壓后與第二段壓縮出口管道的熱氣體匯合后，再進(jìn)入第二級(jí)冷卻器中被冷卻至30°C?40°C，冷卻后的混合工質(zhì)隨后進(jìn)入第二級(jí)氣液分離器進(jìn)行氣液分離，第二級(jí)氣液分離器底部分離出的液體進(jìn)入冷箱的第一換熱通道參與換熱，第二級(jí)氣液分離器的頂部氣體隨后進(jìn)入冷箱的第二換熱通道參與換熱； 從混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)的第二級(jí)氣液分離器底部引出的液體首先進(jìn)入冷箱的第一換熱通道，在其中被預(yù)冷至約-10°C?_80°C，經(jīng)第一節(jié)流閥節(jié)流至0.2?0.8MPaA后與經(jīng)過第二節(jié)流閥返回的混合工質(zhì)流股匯合并反向進(jìn)入第三級(jí)換熱通道為冷箱提供冷量和然后返回到第一壓縮段；由第二級(jí)氣液分離器頂部分離出的混合工質(zhì)的氣相流股通過冷箱的第二換熱通道冷卻至_75°C?_130°C范圍后出冷箱，進(jìn)入精餾塔的塔底再沸器為精餾塔提供熱量，出塔底再沸器的流股自身溫度降低至-80°C?-133°C，返回冷箱繼續(xù)冷卻至_140°C?_165°C，再經(jīng)第二節(jié)流閥節(jié)流至0.2?0.8MPaA后反向進(jìn)入冷箱的第三換熱通道為冷箱提供冷量。
7.一種富甲烷氣精餾脫氫氮并生產(chǎn)液化天然氣的裝置，該裝置包括:冷箱、四臺(tái)節(jié)流裝置和精餾塔，該精餾塔包括塔底的再沸器、塔頂?shù)睦淠骱头忠汗蓿? 其中，該冷箱包括: 液相混合冷劑入口，其與冷箱的第一換熱通道連接，該第一換熱通道從冷箱中的換熱器的一個(gè)特定級(jí)的末端引出一根管道，經(jīng)由第一節(jié)流閥，進(jìn)入冷箱與冷箱的第三換熱通道連接， 氣相冷劑入口，其與冷箱的第二換熱通道連接，該第二換熱通道從換熱器的另一個(gè)特定級(jí)的末端引出一根管道，連接至精餾塔底再沸器的入口端，精餾塔底再沸器的出口端返回冷箱，從冷箱另一個(gè)特定級(jí)的末端引出一根管道，經(jīng)由第二節(jié)流閥，與冷箱的第三換熱通道的入口端連接，第三換熱通道的出口端為混合冷劑出口， 與冷箱的第四換熱通道連接的一個(gè)富甲烷氣進(jìn)口和一個(gè)富甲烷混合流股出口，該富甲烷混合流股出口經(jīng)由第三節(jié)流閥與精餾塔中部入口連接， 與冷箱的第五換熱通道連接的氣氮入口和氣氮出口，氣氮出口引出一根管道經(jīng)由第四節(jié)流閥與精餾塔塔頂冷凝器的液氮入口連接， 與冷箱的第六換熱通道連接的氣氮出口和氣氮入口，該氣氮入口與精餾塔頂部冷凝器的氣氮出口連接， 與冷箱的第七換熱通道連接的氫氮混合氣出口和氫氮混合氣入口， 精餾塔頂部引出管道連接塔頂冷凝器，塔頂冷凝器出口與分液罐的入口連接，分液罐底部液相出口引出回流管與精餾塔上部連接，分液罐頂部氣相出口引出管道與第七換熱通道的氫氮混合氣入口連接， 精餾塔底部液相的出口端返回冷箱，從冷箱的又一特定級(jí)末端引出管道連接液化天然氣儲(chǔ)罐。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，冷箱的冷量和精餾塔底再沸器的熱量由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供或主要由混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)提供，該混合工質(zhì)壓縮系統(tǒng)包括所述制冷劑壓縮系統(tǒng)包括二段式混合工質(zhì)壓縮機(jī)、分別與所述二段式混合工質(zhì)壓縮機(jī)的第一段和第二段連接的第一級(jí)冷卻器和第二級(jí)冷卻器、分別與所述第一級(jí)冷卻器和第二級(jí)冷卻器連接的第一級(jí)氣液分離器和第二級(jí)氣液分離器和與第一級(jí)氣液分離器連接的一臺(tái)液體泵，所述制冷劑壓縮系統(tǒng)中的第二級(jí)氣液分離器的液相端和氣相端分別與所述第一換熱通道的入口端和第二換熱通道的入口端經(jīng)由兩根管道連接，第三換熱通道的出口端經(jīng)由管道連接到第一壓縮段的冷劑入口通道； 其中兩臺(tái)氣液分離器中的第一級(jí)氣液分離器的氣相端與二段式混合工質(zhì)壓縮機(jī)的第二壓縮段連接，第一級(jí)氣液分離器的液相端經(jīng)由液體泵與第二壓縮段的出口管道匯合后連接到所述兩臺(tái)冷卻器中的第二級(jí)冷卻器。
【文檔編號(hào)】F25J3/02GK104513680SQ201310461438
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】何振勇 申請(qǐng)人:新地能源工程技術(shù)有限公司