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一種回收l(shuí)ng的液氮洗裝置及其方法

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一種回收l(shuí)ng的液氮洗裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低溫深冷分離凈化技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及了一種回收LNG的液氮洗裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液體甲烷(LNG)是一種優(yōu)質(zhì)能源,具有熱值高、潔凈、燃燒污染小等特點(diǎn),且便于運(yùn)輸,是21世紀(jì)中國(guó)城市民用燃?xì)馐走x燃料。LNG可以作為優(yōu)質(zhì)的車(chē)用燃料,與汽油相比,它具有熱值高、抗爆性好、燃燒完全、排氣污染小、發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)、降低運(yùn)輸成本等優(yōu)點(diǎn),即使與壓縮天然氣相比,它也具有儲(chǔ)存效率高、加一次氣續(xù)行程遠(yuǎn),車(chē)裝鋼瓶壓力小、重量輕、數(shù)量小、建站不受供氣管網(wǎng)的限制等優(yōu)勢(shì)。有利于環(huán)境保護(hù),減少城市污染。
[0003]合成氨一直是化工產(chǎn)業(yè)的能耗大戶。合成氨的凈化根據(jù)總體工藝的不同而采用不用的方法,大都采用液氮洗,常規(guī)的處理方法是將大部分的含量較高的氫和氮回收利用,將洗滌后的含甲烷等返流氣燃燒或者直接排放。這樣不僅浪費(fèi)了能源、污染了環(huán)境,同時(shí)也降低了氮肥廠的經(jīng)濟(jì)效益。隨著能源的日趨緊張,回收其中的甲烷將帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
[0004]常規(guī)的液氮洗是通過(guò)高壓氮?dú)獾墓?jié)流和外部補(bǔ)進(jìn)液氮來(lái)提供冷量,需要大量的消耗液氮。改進(jìn)的液氮洗工藝有通過(guò)混合制冷劑和氮?dú)怆p制冷來(lái)提供冷量,混合制冷劑液化流程是以(^至C 5的碳?xì)浠衔锛癗 2五種以上的多組分混合制冷劑為工質(zhì),進(jìn)行逐級(jí)的冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨脹,在不同溫度段獲取制冷量,以達(dá)到逐步冷卻和液化天然氣的目的?;旌现评鋭┮夯鞒屉m然降低了投資費(fèi)用和功耗但其缺點(diǎn)是復(fù)雜,設(shè)計(jì)計(jì)算困難,混合制冷劑的合理配比比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足,并提供一種一種回收LNG的液氮洗裝置及其方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決:
一種回收LNG的液氮洗裝置,包括第一主換熱器E5、第二主換熱器E6、一級(jí)緩沖罐V1、一級(jí)膨脹增壓機(jī)Cl、一級(jí)冷卻器E1、氮?dú)饩彌_罐V2、氮壓機(jī)C2、氮?dú)饫鋮s器E2、二級(jí)緩沖罐V3、二級(jí)膨脹增壓機(jī)C3、二級(jí)冷卻器E3、閃蒸氣緩沖罐V4、閃蒸氣壓縮機(jī)C4、閃蒸氣冷卻器E4、氮洗塔Tl、閃蒸罐V5、LNG精餾塔T2、第二一級(jí)膨脹增壓機(jī)C5、第二二級(jí)膨脹增壓機(jī)C6 ;
低壓氮?dú)馊肟谝来闻c一級(jí)緩沖罐V1、一級(jí)膨脹增壓機(jī)Cl和一級(jí)冷卻器El相連后分為兩路,一路依次通過(guò)第二一級(jí)膨脹增壓機(jī)C5和第一主換熱器E5后與低壓氮?dú)馊肟谙噙B;另一路依次通過(guò)氮?dú)饩彌_罐V2、氮壓機(jī)C2、氮?dú)饫鋮s器E2、二級(jí)緩沖罐V3、二級(jí)膨脹增壓機(jī)C3、二級(jí)冷卻器E3后再次分為兩路,其中一路通過(guò)第二二級(jí)膨脹增壓機(jī)C6、第二主換熱器E6、第一主換熱器E5后接入一級(jí)膨脹增壓機(jī)Cl與低壓氮?dú)馊肟谥g的管道;另外一路通過(guò)第一主換熱器E5后又一次分為兩路,一路通過(guò)第二主換熱器E6與氮洗塔Tl內(nèi)頂部相連,另一路與合成氣出口相連;
原料氣入口依次通過(guò)第一主換熱器E5、第二主換熱器E6與氮洗塔Tl下部相連,氮洗塔Tl頂部依次通過(guò)第二主換熱器E6、第一主換熱器E5與合成氣出口相連;氮洗塔Tl底部與閃蒸罐V5相連,閃蒸罐V5頂部依次通過(guò)第二主換熱器E6、第一主換熱器E5、閃蒸氣緩沖罐V4、閃蒸氣壓縮機(jī)C4和閃蒸氣冷卻器E4后與原料氣入口相連;閃蒸罐V5底部分為兩路,一路與LNG精餾塔T2內(nèi)頂部相連;另一路通過(guò)第二二級(jí)膨脹增壓機(jī)C6與LNG精餾塔T2下部相連;LNG精餾塔T2頂部依次通過(guò)第二主換熱器E6、第一主換熱器E5與燃料氣出口相連;LNG精餾塔T2底部分為兩路,一路通過(guò)第二主換熱器E6與LNG精餾塔T2下部相連,另一路通過(guò)第二主換熱器E6與LNG產(chǎn)品出口相連
一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的液氮洗方法,包括如下步驟:
步驟a:原料氣依次進(jìn)入冷箱中的第一主換熱器E5、第二主換熱器E6換熱,在此被返流的合成氣、燃料氣、膨脹后的氮?dú)饫鋮s到氣液混合狀態(tài),然后出第二主換熱器E6進(jìn)入氮洗塔Tl下部,其中所含雜質(zhì)在氮洗塔Tl中被頂部液氮洗出,凈化后的合成氣自氮洗塔Tl塔頂離開(kāi),經(jīng)第二主換熱器E6復(fù)熱后,再進(jìn)行氣相配氮,之后繼續(xù)進(jìn)入第一主換熱器E5復(fù)熱至環(huán)境溫度出冷箱,復(fù)熱后的氣體再經(jīng)過(guò)精配氮實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的氫、氮化學(xué)比后作為產(chǎn)品氣送入合成工序;
氮洗塔Tl底部液體節(jié)流后進(jìn)入閃蒸罐V5進(jìn)行閃蒸,罐頂閃蒸氣依次經(jīng)過(guò)第二主換熱器E6、第一主換熱器E5回收冷量后,再依次進(jìn)入閃蒸氣緩沖罐V4、閃蒸氣壓縮機(jī)C4、閃蒸氣冷卻器E4,壓縮后并入入口原料氣,再次進(jìn)行洗滌、回收LNG ;閃蒸罐V5罐底液體分成兩路,一路進(jìn)入LNG精餾塔T2頂部,另一路返回第二主換熱器E6回收部分冷量后進(jìn)入LNG精餾塔T2下部,在LNG精餾塔T2塔底部得到LNG產(chǎn)品;LNG精餾塔T2塔頂氣相依次通過(guò)第二主換熱器E6、第一主換熱器E5復(fù)熱出冷箱,作為燃料氣送至燃料氣系統(tǒng);
步驟b:LNG精餾塔T2底部的部分LNG產(chǎn)品通過(guò)采用外部熱虹吸的方式送入第二主換熱器E6回收冷量后作為L(zhǎng)NG精餾塔T2的塔底熱源返回LNG精餾塔T2下部,另一部分LNG精餾塔T2塔底部的LNG產(chǎn)品通入第二主換熱器E6中過(guò)冷后通過(guò)節(jié)流閥出冷箱;
步驟c:氮洗塔Tl頂部的高壓氮?dú)鈦?lái)自二級(jí)膨脹增壓機(jī)C3增壓端,增壓端的排氣經(jīng)第一主換熱器E5被返流氣體冷卻后,其中部分經(jīng)節(jié)流直接與自氮洗塔Tl頂部來(lái)的氮洗氣混合,用于氣相配氮;其余部分繼續(xù)在第二主換熱器E6中冷卻并液化成液氮,液氮進(jìn)入氮洗塔Tl頂部,作為洗滌劑,用于在氮洗塔Tl中將原料氣中的雜質(zhì)洗下;
步驟d:來(lái)自界外的低壓氮?dú)庖约胺盗鞯牡蛪旱獨(dú)饣旌虾?,首先進(jìn)入一級(jí)緩沖罐V1、一級(jí)膨脹增壓機(jī)Cl增壓端進(jìn)行增壓,然后經(jīng)一級(jí)冷卻器El冷卻后分成兩路,一路進(jìn)入第一主換熱器E5進(jìn)行預(yù)冷,從第一主換熱器E5中部抽出后進(jìn)入第二一級(jí)膨脹增壓機(jī)C5膨脹端膨脹制冷,返回第一主換熱器E5為高溫區(qū)提供冷量后出冷箱,并和第二二級(jí)膨脹增壓機(jī)C6排出的經(jīng)第一主換熱器E5復(fù)熱的返流氣一起作為返流的低壓氮?dú)馀c界外的低壓氮?dú)膺M(jìn)行混合;另一路繼續(xù)進(jìn)入氮?dú)饩彌_罐V2、氮壓機(jī)C2、氮?dú)饫鋮s器E2進(jìn)行壓縮冷卻成為中壓氮?dú)?,再進(jìn)入二級(jí)緩沖罐V3、二級(jí)膨脹增壓機(jī)C3增壓端、二級(jí)冷卻器E3進(jìn)行增壓冷卻成為高壓氮?dú)?,高壓氮?dú)夥譃閮陕?,一路進(jìn)入第一主換熱器E5進(jìn)行冷卻,抽出后進(jìn)入第二二級(jí)膨脹增壓機(jī)C6膨脹端膨脹制冷,再依次返回第二主換熱器E6、第一主換熱器E5提供冷量后出冷箱,出冷箱后再與一級(jí)膨脹增壓機(jī)Cl排出的經(jīng)第一主換熱器E5復(fù)熱后的返流氣匯合回到一級(jí)緩沖罐VI,并反復(fù)循環(huán),為系統(tǒng)凈化和深冷分離提供冷量;
步驟e:在低壓氮?dú)馊肟诓粩嗟匮a(bǔ)入氮?dú)狻?br>[0007]作為優(yōu)選,所述的一級(jí)膨脹增壓機(jī)Cl增壓端的出口壓力為2.0MPa-3.0MPa0
[0008]作為優(yōu)選,所述的氮壓機(jī)C2的壓力為3.5MPa-5.5MPa。
[0009]作為優(yōu)選,所述的二級(jí)膨脹增壓機(jī)C3增壓端的出口壓力為5.0MPa-l0.0MPa0
[0010]作為優(yōu)選,所述的一級(jí)膨脹增壓機(jī)Cl膨脹端的入口溫度為-10~-50°C。
[0011]作為優(yōu)選,所述的二級(jí)膨脹增壓機(jī)C3膨脹端的入口溫度為-70~-110°C。
[0012]作為優(yōu)選,所述的氮洗塔Tl塔底節(jié)流閥后壓力為0.45MPa-0.65MPa。
[0013]作為優(yōu)選,所述的氣相配氮的氫氣、氮?dú)怏w積比為3:1。
[0014]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中能源浪費(fèi)和環(huán)境污染,以及上述液氮洗流程提供冷量的處理方法的不足,本發(fā)明提供一種提供兩級(jí)氮膨脹制冷系統(tǒng)取代混合冷劑和氮?dú)怆p制冷系統(tǒng)來(lái)洗滌凈化合成氣并深冷分離回收LNG系統(tǒng),利用高壓氮?dú)馔ㄟ^(guò)透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷提供冷量。流程中的關(guān)鍵設(shè)備是透平膨脹機(jī)。
[0015]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案,具有顯著的技術(shù)效果:
1、本發(fā)明通過(guò)兩級(jí)氮膨脹制冷、并從增壓端抽出一股高壓氮?dú)庾鳛榈此囊旱獊?lái)洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG,降低了一次設(shè)備投資和運(yùn)行成
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