[发明专利]一种高含氮天然气两塔脱氮的装置和方法

说明书

本发明公开了一种高含氮天然气两塔脱氮的装置和方法，装置包括液化冷箱、第一节流阀、高压脱氮塔、外输气压缩机、脱氮冷箱、第二节流阀、分离器、第三节流阀、低压脱氮塔、第四节流阀及第五节流阀；液化冷箱、第一节流阀和高压脱氮塔依次连接，高压脱氮塔下部出口、液化冷箱、高压脱氮塔下部入口依次连接；高压脱氮塔底部出口、液化冷箱、外输气压缩机依次连接；高压脱氮塔顶部出口、脱氮冷箱、第二节流阀、分离器依次连接。本发明针对高含氮天然气采用两塔精馏有效脱除氮气，提高天然气的热值；利用液化冷箱和脱氮冷箱实现装置内能量的充分交换，不需要外加冷源，降低了装置能耗。

技术领域

本发明涉及天然气处理技术领域，特别涉及一种高含氮天然气两塔脱除氮气的装置和方法。

背景技术

随着天然气行业的发展，很多油气田产出的天然气中含有较高浓度的氮气，天然气中含氮量较高时，不仅热值降低、集输过程中能耗增大，而且不能直接用作某些天然气汽车和燃料化工原料。深冷脱氮工艺是目前提高天然气综合利用价值的有效手段，并且具有处理量大、氮气脱除率高、技术更加成熟的特点。中国专利CN201010561795.5公开了一种含甲烷气体的双塔深冷精馏脱氮制取天然气/液化天然气的方法，中国专利201611044602.2公开了一种天然气液化过程中氮气脱除并提纯装置及方法。目前缺少针对高含氮的天然气脱除氮气的工艺装置和方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种高含氮天然气两塔脱氮的装置和方法。

本发明所采用的技术方案是：一种高含氮天然气两塔脱氮的装置，包括液化冷箱、第一节流阀、高压脱氮塔、外输气压缩机、脱氮冷箱、第二节流阀、分离器、第三节流阀、低压脱氮塔、第四节流阀及第五节流阀；

液化冷箱、第一节流阀、高压脱氮塔依次连接；高压脱氮塔下部出口、液化冷箱、高压脱氮塔下部入口依次连接；高压脱氮塔底部出口、液化冷箱、外输气压缩机依次连接；高压脱氮塔顶部出口、脱氮冷箱、第二节流阀、分离器依次连接；分离器顶部出口、脱氮冷箱、第三节流阀、低压脱氮塔上部入口依次连接；分离器底部出口、第四节流阀、低压脱氮塔中部入口依次连接；低压脱氮塔顶部出口、脱氮冷箱、液化冷箱依次连接；低压脱氮塔下部出口、脱氮冷箱、低压脱氮塔下部入口依次连接；低压脱氮塔底部出口、第五节流阀、脱氮冷箱、液化冷箱、外输气压缩机依次连接。

本发明还公开了一种高含氮天然气两塔脱氮的方法，包括如下步骤：

第一步、将压力3500kPa.a~5000kPa.a、温度30~50℃、含氮气25mol%~75mol%的天然气输入液化冷箱预冷至-110~-130℃，经第一节流阀节流至2700kPa.a~3500kPa.a后进入高压脱氮塔上部进行气液分离；液相从高压脱氮塔下部出口进入液化冷箱复热至-70~-95℃后返回高压脱氮塔下部入口进行气液分离；液相从高压脱氮塔底部出口进入液化冷箱复热至25~45℃后进入外输气压缩机增压至3700kPa.a~5200kPa.a；

第二步，气相从高压脱氮塔顶部出口进入脱氮冷箱冷却至-140~-160℃，经第二节流阀节流至800kPa.a~1500kPa.a后进入分离器进行气液分离，其中：液相经第四节流阀节流至500kPa.a~2000kPa.a后进入低压脱氮塔中部；气相进入脱氮冷箱冷凝至-140~-160℃后，经第三节流阀节流至500kPa.a~2000kPa.a进入低压脱氮塔上部进行气液分离；液相从低压脱氮塔下部出口进入脱氮冷箱复热至-130~-145℃后返回低压脱氮塔下部入口进行气液分离；液相从低压脱氮塔底部出口通过第五节流阀节流至350kPa.a~500kPa.a，依次进入脱氮冷箱复热至-120~-145℃、液化冷箱复热至25~45℃后，经外输气压缩机增压至3700kPa.a~5200kPa.a至下一工序；脱除的氮气从低压脱氮塔顶部出口依次经过脱氮冷箱复热至-120~-145℃，后进入液化冷箱复热至25~45℃至下一工序。