[发明专利]一种天然气高效脱氮的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气低温脱氮的技术领域，特别是一种天然气高效脱氮的装置及其方法。

背景技术

目前用于天然气液化装置的原料气主要有常规天然气（油气藏）和非常规天然气（煤层气、页岩气等），各种天然气中至少含一种或多种不易液化的轻组分，比如氮、氧、氩、氢和氦等。在天然气液化过程中，若不将这些组分脱除，将导致液化能耗增加、LNG热值降低，且给LNG的贮存、输运带来安全隐患。

因此，天然气中轻组分的脱除在工业上越来越受到重视，同时深冷精馏法脱除以上轻组分具有脱除彻底、性能可靠等优点。

美国专利US6758060B2描述了一种生产LNG过程中分离氮气的方法。该方法采用高压精馏塔和低压精馏塔，各精馏塔均设置侧沸器，同时低压塔塔顶设置膨胀机为冷凝器提供冷凝。在高、低压塔的塔底得到LNG，在低压塔的塔顶得到甲烷含量小于1%的富氮气。

与之类似，中国发明专利CN201010561795描述了一种含氮甲烷气脱氮至天然气/液化天然气的方法。该方法包括原料气的预冷、高压塔（下塔）精馏、低压塔（上塔）提馏、产品气复热/混合制冷剂循环等步骤。在低压塔（上塔）的顶部得到富氮气、冷凝蒸发器的底部得到LNG。

中国实用新型专利CN201320809869描述了一种天然气液化联产高纯氮设备，该方法包括压缩机、换热器、脱氮精馏塔、制冷剂分离罐、液化天然气储罐及脱氮精馏塔再沸器、冷凝器和回流液分离罐等。在再沸器的底部得到LNG，在冷凝器的顶部得到高纯氮。

以上描述的方法均需要设置塔顶冷凝器和塔底蒸发器，大大提高了天然气液化装置的能耗和复杂性，并降低了液化工厂的效益和竞争力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种生产成本低、能耗低、操作简单、能够获得良好的环保效益和经济效益、氮含量小于1.5%的LNG的天然气高效脱氮的装置及其方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种天然气高效脱氮的装置，它包括换热器、LNG贮槽和洗涤塔，所述的换热器内设置有相互平行的富氮气管道、管道I、管道II、气液混合相冷剂管道、气相冷剂管道I、气相冷剂管道II、液相冷剂管道I和液相冷剂管道II，所述的富氮气管道的出口端与洗涤塔的顶部连通，洗涤塔的底部与LNG贮槽连通，且洗涤塔的底部与LNG贮槽的入口端之间连接有调节阀m，LNG贮槽的出口端到管道I的入口端顺序连接有BOG加热器、BOG压缩机、BOG缓冲罐和尾气压缩机，BOG缓冲罐的出口端与富氮气管道的入口端之间连接有燃料气缓冲罐，

所述的管道I的出口端与洗涤塔的上端入口A连接，洗涤塔的下端入口B与设置在气液混合相冷剂管道上的C处出口和气液混合相冷剂管道的出口端连接，且C处出口和气液混合相冷剂管道之间分别连接有调节阀a和调节阀b，

所述的气液混合相冷剂管道的入口端到气相冷剂管道I的入口端顺序连接有MR入口分离器、MR压缩机、MR末级冷却器和MR末级分离器，MR末级分离器的出口端F与液相冷剂管道I的入口端连接，

它还包括MR上部分离器和MR下部分离器，气相冷剂管道I的出口端与MR上部分离器的入口端K连接，MR上部分离器的出口端H与气相冷剂管道II的入口端连接，气相冷剂管道II的出口端与MR下部分离器的入口端K连接，MR下部分离器的出口端H和出口端J均与气液混合相冷剂管道的出口端连接，所述的MR上部分离器的出口端J与液相冷剂管道II的入口端连接，液相冷剂管道II的出口端与调节阀c的一端连接，调节阀c的另一端与气液混合相冷剂管道连通，所述的液相冷剂管道I的出口端与调节阀d的一端连接，调节阀d的另一端与气液混合相冷剂管道连通。

所述的LNG贮槽的出口端与BOG加热器的入口端之间连接有调节阀e。

所述的BOG缓冲罐的出口端与燃料气缓冲罐的入口端之间连接有调节阀f。

所述的洗涤塔的上端入口A与管道I的出口端之间连接有调节阀h。

所述的洗涤塔的顶部与富氮气管道的出口端之间连接有调节阀k。

一种天然气高效脱氮的方法，它包括以下步骤：

S1、气相冷剂和液相冷剂的制备，向MR入口分离器的入口端F通入烃类有机物，MR入口分离器将烃类有机物分离成气态和液态烃并经MR压缩机压缩后进入MR末级冷却器内，气态烃和液态烃经MR末级冷却器冷凝后制得气相冷剂和液相冷剂，从而实现了气相冷剂和液相冷剂的制备；