[實用新型]一種液化天然氣聯(lián)產(chǎn)液氮的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220652685.4
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN202968508U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉家洪;蒲黎明;陸永康;汪貴;陳運強(qiáng);李瑩珂;諶天兵;宋光紅;劉紅清;龍增兵;許建新;孫林;許克軍;張?zhí)?/a>;郭成華;宋德琦;法玉曉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限責(zé)任公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;C01B21/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及從含有氮氣的天然氣中生產(chǎn)液化天然氣和液氮的冷凝分離工藝，尤其是涉及一種液化天然氣聯(lián)產(chǎn)液氮的裝置。

背景技術(shù)

液化天然氣（LNG）是以甲烷為主要組分的烴類混合物，其中含有通常存在于天然氣中少量的乙烷、丙烷、氮等，其常壓沸點約為-160℃，低溫、無色、無味、無毒且無腐蝕性，體積約為同量氣態(tài)天然氣的1/600，具有運輸靈活、儲存效率高、清潔環(huán)保以及燃燒熱值高等優(yōu)點。LNG作為優(yōu)質(zhì)的車船用燃料,與汽、柴油相比，具有辛烷值高、抗爆性好、清潔環(huán)保、發(fā)動機(jī)壽命長、成本低廉等優(yōu)點；LNG與壓縮天然氣(CNG)相比，具有續(xù)駛里程長，儲存效率高，儲瓶壓力低、重量輕、建站不受供氣管網(wǎng)限制等優(yōu)點；LNG在城鎮(zhèn)供氣及調(diào)峰等方面,與地下儲氣庫、儲氣柜相比，具有建設(shè)投資少、建設(shè)周期短以及受外部影響小等優(yōu)點。

近幾年來，LNG產(chǎn)業(yè)在我國得到了迅猛發(fā)展。LNG的廣泛使用對于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。

在LNG產(chǎn)業(yè)鏈中，天然氣液化和LNG儲存是重要的兩個環(huán)節(jié)。由于LNG通常以飽和液體形態(tài)儲存于絕熱儲罐中，任何傳導(dǎo)至儲罐中的熱量都會導(dǎo)致一些液體蒸發(fā)為氣體，這種氣體稱為蒸發(fā)氣。一般情況下，蒸發(fā)氣包括20%的氮，80%的甲烷和微量的乙烷，蒸發(fā)氣中的含氮量約是液體LNG中含氮量的20倍。當(dāng)LNG中氮氣含量過高時，容易引發(fā)LNG儲罐內(nèi)的翻滾事故，不同密度層的LNG在儲罐內(nèi)迅速上下翻動混合,?瞬間產(chǎn)生大量氣化氣的現(xiàn)象。此時罐內(nèi)LNG?的氣化量為平時自然蒸發(fā)量的10～50倍,將導(dǎo)致儲罐內(nèi)的氣壓迅速上升并超過設(shè)定的安全壓力,?使儲罐出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。如果不及時通過安全閥排放,?就可能造成儲罐的機(jī)械損傷,?帶來經(jīng)濟(jì)上的損失及環(huán)境污染。因此，在GB/T?19024-2003《液化天然氣的一般特性》中指出“預(yù)防此類型翻滾的最好方法是保持LNG的含氮量低于1%，并且密切監(jiān)測氣化速率”。

鑒于此，含氮氣的天然氣（特別是高含氮天然氣）生產(chǎn)LNG一直是天然氣液化技術(shù)的難點，通常采取汽提的方式對LNG進(jìn)行脫氮處理，將LNG中的含氮量控制在1%以下，從而有效地避免LNG儲罐翻滾事故的發(fā)生。同時，對LNG進(jìn)行脫氮處理也是提高LNG產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。

在專利《從液化天然氣中兩段去除氮》（公開號：CN?101163934A）中，公開了一種從LNG中兩段去除氮的方法及裝置，在兩段分離中，LNG首先被部分冷凝，后進(jìn)入分餾塔完成第一次分餾，以提供第一富氮蒸氣流和含氮底部液體流，隨后底部液體經(jīng)過換熱、減壓后返回至設(shè)置在分餾塔頂部的回流冷卻器完成第二次分餾，回流冷卻器底部的液體物流送回至分餾塔頂部作為回流液，而回流冷卻器頂部的氣體流為第二富氮蒸氣流。不同濃度的兩個含氮蒸氣流的供應(yīng)允許控制在天然氣液化裝置中使用的燃料氣體的氮濃度。

在專利《從液化天然氣中除去氮氣的方法》（公開號：CN?1098447C）中，公開了使用散熱片式回流熱交換器從液化天然氣（LNG）中去除氮的方法。一個溫度較高LNG流在熱交換器中被預(yù)冷，后減壓閃蒸，產(chǎn)生低壓LNG流，低壓LNG流回到熱交換器中為溫度較高的LNG預(yù)冷提供冷量，低壓LNG流在立式的熱交換器換熱通道中同時發(fā)生了傳質(zhì)和傳熱，產(chǎn)生的蒸氣回到閃蒸罐中與高壓LNG閃蒸氣混合即為高含氮氣體流，而從熱交換器換熱通道的底部得到貧含氮的產(chǎn)品液化天然氣。

在專利《含氮甲烷氣脫氮制天然氣/液化天然氣的方法》（公開號：CN?102021056?A）中公開了一種甲烷和氮氣的深冷雙塔精餾工藝，其目的是針對煤層氣和合成氨馳放氣中的氮氣和甲烷分離，得到的產(chǎn)品氮氣純度可以達(dá)到95%以上，作為合成工段的原料氣，也可作為工廠氮氣用。

在專利《在液化天然氣的生產(chǎn)中用氮氣汽提從天然氣流中分離氮氣的方法》（申請?zhí)枺?01010232444.X）公開的方法中，原料天然氣經(jīng)過預(yù)冷后進(jìn)入汽提塔中脫出氮氣，汽提塔的底部得到LNG產(chǎn)品，汽提塔頂部得到高含氮氣體流，該流體在理想情況下中依然包含有體積分?jǐn)?shù)為5%的甲烷氣體。

在以上的專利中，采用了不同方法脫除LNG產(chǎn)品中的氮氣，確保LNG產(chǎn)品質(zhì)量，避免LNG儲罐發(fā)生翻滾事故。但是，由于LNG脫除氮的過程中無法避免甲烷氣體的損失，由于甲烷是除二氧化碳以外的第二種溫室氣體，溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，甲烷氣的放空從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)上均不利。