[發明專利]從烴流除去氮以提供燃料氣體流的方法和用于該方法的設備

無效

• 申請號: 200980142822.0
• 申請日: 2009-11-02
• 公開（公告）號: CN102713479A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: S·卡爾特;M·D·賈格
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;F25J1/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

技術領域

本發明涉及從烴流除去氮以提供燃料氣體流的方法和用于該方法的設備。本發明還可以提供液化烴流，例如液化天然氣(LNG)流。

背景技術

用于燃料氣體流的普通烴流包含或基本組成為天然氣(NG)。

天然氣是有用的燃料來源，也是各種烴化合物的來源。出于許多原因，經常需要在位于或接近天然氣流來源的液化天然氣(LNG)裝置中使天然氣物流液化。例如，與氣體形式相比，天然氣作為液體可更易于進行儲存和長途運輸，這是因為其占用更少的體積，并且不需要在高壓下進行儲存。

通常，主要含甲烷的天然氣在提高的壓力下進入LNG裝置并經過預處理以生產適合于在低溫下進行液化的純化進料流。使純化氣體經多個使用換熱器的冷卻階段處理以逐步降低其溫度直至實現液化。然后將液體天然氣進一步冷卻和膨脹至適合于儲存和運輸的最終大氣壓力。

然而，雖然在液化前進行預處理，但烴流(包括純化天然氣流)可以含有明顯量的氮。如果不采取特殊措施從烴流移除至少部分氮，則燃料氣體和所生產的任何液化烴流可以含有不期望地高的氮含量。許多LNG規格要求在最終產品中氮小于1mol％。

EP?1?715?267公開了一種從液化天然氣進料中除去氮的方法，該方法包括對液化天然氣進行第一次分餾，以提供第一富含氮的頂部蒸氣流和含氮的底部液體流。然后對至少部分所述含氮的底部液體流進行第二次分餾，以提供比所述第一頂部蒸氣流純度低的第二富含氮的頂部蒸氣流和純化的液化天然氣流。

在EP?1?715?267描述的方法中，對于丙烷預冷卻混合制冷劑主冷卻方法(C3MR)，由冷凝氮回流物流提供第一次分餾中的冷卻負荷。通過與來自主換熱器的經膨脹的冷液化天然氣流熱交換提供冷凝氮回流物流，從而提供不期望的過剩燃料氣體。為對此加以防止，用于氮去除的額外冷卻負荷最終由主冷卻段中所用的混合制冷劑回路提供。這提高了施加在混合制冷劑主冷卻循環上的荷載(load)，從而需要功率更大的較大制冷劑壓縮機、提高的制冷劑冷卻等，產生受有效壓縮機驅動器尺寸限制的減小的功率容量。

發明內容

本發明的目的是通過提供用于從烴流除去氮的改進方法來解決這些問題。特別地，本發明尋求提供降低主冷卻循環荷載的方法。

在第一方面，本發明提供了從烴流除去氮以提供燃料氣體流的方法，該方法包括至少以下步驟：

(a)在換熱器中使烴流至少部分液化以提供冷卻的烴流；

(b)在第一膨脹裝置中使冷卻的烴流的至少一部分膨脹以提供經膨脹的烴流；

(c)在分餾塔中將經膨脹的烴流進行分餾以提供上部富氮烴流和下部貧氮烴流；

(d)在冷凝器中通過專用第一制冷劑回路中經膨脹的第一制冷劑流進行冷卻使上部富氮烴流冷凝以提供部分冷凝的富氮烴流和加熱的第一制冷劑流；

(e)在第一分離器將部分冷凝的富氮烴流進行分離以提供上部除氮物流和返回到分餾塔的下部貧氮回流物流；

(f)在再沸器中通過第一制冷劑回路中的第一制冷劑進料流加熱來自分餾塔的下部貧氮烴流以提供部分氣化的貧氮烴流和冷卻的第一制冷劑流；

(g)在第二分離器將部分氣化的貧氮烴流進行分離以提供返回到分餾塔的上部第二分離器蒸氣流，和下部液化貧氮烴流；

(h)在換熱器中將下部液化貧氮烴流過冷(sub-cooling)以提供經過冷的貧氮烴流；和由過冷的貧氮烴流生產燃料氣體流。

在另一方面，本發明提供了用于從烴流除去氮的設備，該設備包括至少以下：

-第一換熱器，具有烴流的第一入口和冷卻的烴流的第一出口、換熱器的第一出口；

-第一膨脹裝置，具有與第一換熱器的第一出口連接的入口，和經膨脹的烴流的出口；

-分餾塔，具有與第一膨脹裝置的出口連接的第一入口，以及上部富氮烴流的第一出口、下部貧氮烴流的第二出口、下部貧氮回流物流的第二入口和上部第二分離器蒸氣流的第三入口；

-冷凝器，具有與分餾塔的第一出口連接的第一入口，以及部分冷凝的富氮烴流的第一出口、經膨脹的第一制冷劑流的第二入口和加熱的第一制冷劑流的第二出口；

-第一分離器，具有與冷凝器的第一出口連接的第一入口以及上部除氮物流的第一出口和下部貧氮回流物流的第二出口，所述第二出口與分餾塔的第二入口連接；

-再沸器，具有與分餾塔的第二出口連接的第一入口，部分氣化的貧氮烴流的第一出口，第一制冷劑進料流的第二入口和冷卻的第一制冷劑流的第二出口；