液化天然氣及高純氮聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備，包括壓縮機、換熱器、脫氮精餾塔、制冷劑分離罐、液化天然氣儲罐，其特征在于：所述天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備還包括重?zé)N分離罐、脫氮精餾塔再沸器、冷凝器、回流液分離罐，脫氮精餾塔包括位于上部的精餾段及位于下部的提留段，精餾段內(nèi)設(shè)有若干塔板；制冷劑分離罐包括第一至第三制冷劑分離罐，換熱器包括換熱器熱段、換熱器冷段。從根本上解決了上述問題。其生產(chǎn)液化天然氣質(zhì)量高、效率高，并能同時生產(chǎn)高純度的氮氣，具有極高的經(jīng)濟價值。
【專利說明】液化天然氣及高純氮聯(lián)產(chǎn)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及氣體液化系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種液化天然氣及高純氮聯(lián)產(chǎn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前天然氣液化裝置建設(shè)數(shù)量呈逐年遞增的趨勢，由于天然氣中有不同含量的氮氣存在，天然氣在液化過程中對氮氣的分離是必要的環(huán)節(jié)。天然氣液化裝置分離高純度氮氣是節(jié)能型天然氣液化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。難點是分離高純氮氣設(shè)備的開發(fā)及分離需要冷量的提供方式，解決不好會增加系統(tǒng)的投入及增大系統(tǒng)的功耗，造成裝置氮氣分離不徹底。本裝置通過多次流程計算論證及對低溫精餾塔的設(shè)計改進(jìn)，提高氮氣提取純度，滿足排放要求并可作為產(chǎn)品外銷。本裝置的研發(fā)成功，提高產(chǎn)品性能，增加了裝置的產(chǎn)品品種數(shù)量，提高企業(yè)市場競爭力。
[0003]常規(guī)天然氣中均含有氮元素，隨著天然氣的分布區(qū)域不同其含量也不相同，含量少的可不到1%，含量多的超過10%，液化天然氣中隨著氮含量的增加，天然氣熱值減少，系統(tǒng)液化功耗增加。如果分離不徹底，排放氮氣中的天然氣，即會造成天然氣提取率的降低，同時帶來溫室氣體(天然氣的放空)，不符合節(jié)能減排的環(huán)保理念。目前在天然氣中制取氮氣的純度大概為75%左右，本裝置通過自身分離出高純氮氣滿足了天然氣液化裝置本身需要氮氣的要求，避免了制氮設(shè)備運行帶來的費用。而且高純氮氣還可根據(jù)實際情況，作為產(chǎn)品銷售。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用 新型的目的是提供一種液化天然氣及高純氮聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，從根本上解決了上述問題。其生產(chǎn)液化天然氣質(zhì)量高、效率高，并能同時生產(chǎn)高純度的氮氣，具有極高的經(jīng)濟價值。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:該天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備包括壓縮機、換熱器、脫氮精餾塔、制冷劑分離罐、液化天然氣儲罐，其技術(shù)要點是:所述天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備還包括重?zé)N分離罐、脫氮精餾塔再沸器、冷凝器、回流液分離罐，脫氮精餾塔包括位于上部的精餾段及位于下部的提留段，精餾段內(nèi)設(shè)有若干塔板；制冷劑分離罐包括第一至第三制冷劑分離罐，換熱器包括換熱器熱段、換熱器冷段；
[0006]壓縮機的進(jìn)料管與制冷劑原料進(jìn)料管相連，壓縮機的出料管與換熱器熱段的進(jìn)料管相連，換熱器熱段的出料管分別與天然氣原料的進(jìn)料管、重?zé)N分離罐的進(jìn)料管、第一制冷齊?分離罐的進(jìn)料管、第三制冷劑分離罐的進(jìn)料管、制冷劑原料進(jìn)料管相連；
[0007]重?zé)N分離罐的出料管分別與換熱器冷段的進(jìn)料管、重?zé)N出料管相連；第三制冷劑分離罐的出料管與換熱器熱段的進(jìn)料管相連，第一制冷劑分離罐的出料管與第二制冷劑分離罐的進(jìn)料管相連，第二制冷劑分離罐的出料管與換熱器冷段的進(jìn)料管相連；
[0008]換熱器冷段的出料管分別與第三制冷劑分離罐的進(jìn)料管、液化天然氣儲罐的進(jìn)料管、脫氮精餾塔再沸器、脫氮精餾塔精餾段的進(jìn)料管、純氮出料管相連；脫氮精餾塔再沸器的出料管與換熱器冷段的進(jìn)料管相連；脫氮精餾塔提留段的出料管換熱器冷段的進(jìn)料管相連，脫氮精餾塔精餾段的出料管與冷凝器的進(jìn)料管相連，冷凝器的出料管與回流液分離罐的進(jìn)料管相連；回流液分離罐的出料管分別與換熱器冷段的進(jìn)料管、脫氮精餾塔精餾段的進(jìn)料管相連。
[0009]本實用新型具有的優(yōu)點及積極的技術(shù)效果是:脫氮精餾塔采用多級蒸餾，在一定絕壓下，利用互溶液體混合物各組分的沸點或飽和蒸汽壓不同，使輕組分(沸點較低或飽和蒸汽壓較高的組分)氣化，經(jīng)多次部分液相氣化和部分氣相冷凝，使氣相中的輕組分和液相中的重組分濃度逐漸升高，從而實現(xiàn)分離。利用高效的精餾塔，將天然氣中的氮氣分離，塔體為圓柱形，塔內(nèi)間隔裝有若干塔板。液體由精餾段上部進(jìn)入流過每層塔板，氣體由精餾段下部進(jìn)入穿過每層塔板，每層塔板上有一定液層，以保持氣液接觸。在總體上氣液呈逆流，在每塊塔板上氣液形成對流。比傳統(tǒng)的制氮精餾塔具有更大的換熱面積。
[0010]采用本實用新型的設(shè)備后，在滿足天然氣液化的同時，提高了液化天然氣的品質(zhì)，同時得到了高純度氮氣產(chǎn)品，既可作為液化天然氣生產(chǎn)中的制冷劑，又可作為高純氮外銷。經(jīng)計算，對于一套日產(chǎn)50萬Nm3的天然氣液化裝置，減少氮氣制取裝置投入300萬元，節(jié)約制單設(shè)備運行耗電200千瓦時，電費按照0.7元每千瓦時計算，每天可節(jié)省運行費用3360元，每年可為用戶節(jié)約110萬元。如果氮氣可作產(chǎn)品外銷，按0.5元/Nm3計算，按自身裝置消耗200Nm3/h，則可外銷1300Nm3/h，年銷售額可達(dá)500萬。綜上所述，采用本實用新型的設(shè)備，不但提高了液化天然氣的產(chǎn)品質(zhì)量，并同時生產(chǎn)出高純度氮氣，提高了企業(yè)的市場競爭力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0012]圖1是本實用新型的工藝流程圖；
[0013]圖2是脫氮精餾塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中序號說明:1換熱器熱段、2重?zé)N分離罐、3換熱器冷段、4脫氮精餾塔再沸器、5脫氮精餾塔、6第一制冷劑分離罐、7第二制冷劑分離罐、8第三制冷劑分離罐、9壓縮機、10冷凝器、11回流液分離罐、12液化天然氣儲罐、13塔板。
【具體實施方式】
[0015]根據(jù)圖f 2詳細(xì)說明本實用新型的具體結(jié)構(gòu)。該天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備，包括壓縮機9、換熱器、脫氮精餾塔5、制冷劑分離罐、液化天然氣儲罐12等部分。其中，天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備還包括重?zé)N分離罐2、脫氮精餾塔再沸器
4、冷凝器10、回流液分離罐11，脫氮精餾塔5包括位于上部的精餾段及位于下部的提留段，精餾段內(nèi)設(shè)有若干塔板13。制冷劑分離罐包括第一至第三制冷劑分離罐8，換熱器包括換熱器熱段1、換熱器冷段3。
[0016]壓縮機9的進(jìn)料管與制冷劑原料進(jìn)料管相連，壓縮機9的出料管與換熱器熱段I的進(jìn)料管相連，換熱器熱段I的出料管分別與天然氣原料的進(jìn)料管、重?zé)N分離罐2的進(jìn)料管、第一制冷劑分離罐6的進(jìn)料管、第三制冷劑分離罐8的進(jìn)料管、制冷劑原料進(jìn)料管相連。[0017]重?zé)N分離罐2的出料管分別與換熱器冷段3的進(jìn)料管、重?zé)N出料管相連。第三制冷劑分離罐8的出料管與換熱器熱段I的進(jìn)料管相連，第一制冷劑分離罐6的出料管與第二制冷劑分離罐7的進(jìn)料管相連，第二制冷劑分離罐7的出料管與換熱器冷段3的進(jìn)料管相連。
[0018]換熱器冷段3的出料管分別與第三制冷劑分離罐8的進(jìn)料管、液化天然氣儲罐12的進(jìn)料管、脫氮精餾塔5再沸器4、脫氮精餾塔精餾段的進(jìn)料管、純氮出料管相連。脫氮精餾塔再沸器4的出料管與換熱器冷段3的進(jìn)料管相連。脫氮精餾塔5提留段的出料管換熱器冷段3的進(jìn)料管相連，脫氮精餾塔5精餾段的出料管與冷凝器10的進(jìn)料管相連，冷凝器10的出料管與回流液分離罐11的進(jìn)料管相連?；亓饕悍蛛x罐11的出料管分別與換熱器冷段3的進(jìn)料管、脫氮精餾塔5精餾段的進(jìn)料管相連。
[0019]當(dāng)天然氣在重?zé)N分離罐2內(nèi)脫除重?zé)N后，進(jìn)入換熱器冷段3，換熱液化。此時的液化天然氣純度較低，仍含有少量氮氣，料液經(jīng)過脫氮精餾塔再沸器4，此時的溫度為-89°C?_115°C，絕壓5.0MPa，為其提供熱源，為精餾操作提供一定量連續(xù)上升的蒸氣氣流。隨后出脫氮精餾塔再沸器4進(jìn)入換熱器冷段3繼續(xù)換熱，料液再次進(jìn)入脫氮精餾塔精餾段，此時的溫度為_144°C，絕壓1.36MPa，輕組分(氮氣)在塔內(nèi)逐漸濃縮，離開脫氮精餾塔5塔頂后的溫度為-161.40C，絕壓為1.35MPa。冷凝進(jìn)入分離罐11，一部分液氮(純度99.9%)作為餾出液，因其溫度很低，再次進(jìn)入換熱器冷段3為天然氣的液化提供冷量，復(fù)溫出冷箱后，作為高純度氮氣銷售。另一部分液氮(純度99.9%)被送入脫氮精餾塔5內(nèi)作為回流液?；亓饕河糜谘a充塔板13上的輕組分，使塔板13上的液體組成保持穩(wěn)定，保證脫氮精餾塔5內(nèi)精餾操作持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行。而重組分(LNG)在塔底濃縮后，在換熱器冷段3中換熱過冷液化，節(jié)流后通入LNG儲罐12。
[0020]本實用新型所涉及的Nm3是指標(biāo)準(zhǔn)立方米，其中N是指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，即溫度20°C絕壓I標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，標(biāo)準(zhǔn)立方米為工業(yè)上氣體流量的常用表示方法。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備，包括壓縮機、換熱器、脫氮精餾塔、制冷劑分離罐、液化天然氣儲罐，其特征在于:所述天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氮設(shè)備還包括重?zé)N分離罐、脫氮精餾塔再沸器、冷凝器、回流液分離罐，脫氮精餾塔包括位于上部的精餾段及位于下部的提留段，精餾段內(nèi)設(shè)有若干塔板；制冷劑分離罐包括第一至第三制冷劑分離罐，換熱器包括換熱器熱段、換熱器冷段； 壓縮機的進(jìn)料管與制冷劑原料進(jìn)料管相連，壓縮機的出料管與換熱器熱段的進(jìn)料管相連，換熱器熱段的出料管分別與天然氣原料的進(jìn)料管、重?zé)N分離罐的進(jìn)料管、第一制冷劑分離罐的進(jìn)料管、第三制冷劑分離罐的進(jìn)料管、制冷劑原料進(jìn)料管相連； 重?zé)N分離罐的出料管分別與換熱器冷段的進(jìn)料管、重?zé)N出料管相連；第三制冷劑分離罐的出料管與換熱器熱段的進(jìn)料管相連，第一制冷劑分離罐的出料管與第二制冷劑分離罐的進(jìn)料管相連，第二制冷劑分離罐的出料管與換熱器冷段的進(jìn)料管相連； 換熱器冷段的出料管分別與第三制冷劑分離罐的進(jìn)料管、液化天然氣儲罐的進(jìn)料管、脫氮精餾塔再沸器、脫氮精餾塔精餾段的進(jìn)料管、純氮出料管相連；脫氮精餾塔再沸器的出料管與換熱器冷段的進(jìn)料管相連；脫氮精餾塔提留段的出料管換熱器冷段的進(jìn)料管相連，脫氮精餾塔精餾段的出料管與冷凝器的進(jìn)料管相連，冷凝器的出料管與回流液分離罐的進(jìn)料管相連；回流液分離罐的出料管分別與換熱器冷段的進(jìn)料管、脫氮精餾塔精餾段的進(jìn)料管相連。
【文檔編號】F25J3/02GK203615678SQ201320809869
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】楊光達(dá), 石麗華, 王振雷 申請人:遼寧哈深冷氣體液化設(shè)備有限公司