[發明專利]一種天然氣液化脫氮系統及工藝

在審

• 申請號: 202111232955.6
• 申請日: 2021-10-22
• 公開（公告）號: CN113831942A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 俞徐林;陶敏峰;涂金華;王房杰;周威;謝成杰;何宏楊;黃一飛;梁艷
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化江漢石油工程設計有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;周舒蒙

本發明公開了一種天然氣液化脫氮系統，包括干氣管路、冷箱、低溫分離器、脫氮氣塔、增壓壓縮機和回流罐；干氣管路通過冷箱后與低溫分離器的原料氣入口連通，低溫分離器頂部的氣相出口與脫氮氣塔的上部和脫氮氣塔的下部連通；脫氮氣塔塔頂的氣相出口與與增壓壓縮機的入口連通，閃蒸汽管路通過冷箱后與增壓壓縮機的入口連通，增壓壓縮機的出口與節流管路相連，節流管路經過冷箱后與回流罐連通；回流罐的氣相出口與尾氣排放管路連通。本發明的有益效果為：配置增壓壓縮機，脫氮氣塔塔頂的氣相與來自LNG儲罐的閃蒸汽混合后增壓節流，通過控制進入脫氮氣塔塔頂的氣相溫度使脫氮氣塔塔底的LNG產品合格，且尾氣中CH₄損失少；本發明所述技術方案流程更加簡單，能耗低，系統配置少，投資成本低。

技術領域

本發明涉及脫氮技術，具體涉及一種天然氣液化脫氮系統及工藝。

背景技術

LNG（液化天然氣）是一種清潔、高效的能源，在國家提出的“雙碳”目標下，其作為過渡能源，必將扮演重要角色。區塊含氮量過高，如果不進行脫除，LNG產品含氮量會超標。液化天然氣是天然氣經壓縮、冷卻至其沸點溫度后變成液體，儲存在低溫儲存罐內。液化天然氣的原料氣主要成分為甲烷，還包括氮氣，部分氣田開采的原料氣內氮氣含量過高，如果不進行有效脫除，會造成LNG產品不合格。

目前，對于含氮量不是特別高（N₂≤5%）的原料氣，可采用如下方法處理：在LNG儲罐中進行一次閃蒸，然后將閃蒸氣（BOG）從LNG儲罐排出系統，從而降低LNG產品中的氮含量，使LNG產品中的N₂≤1%。這種處理方法要求原料氣中的氮氣含量不能太高，原料氣中的氮氣含量最好不超過5%（可以通過工藝模擬確定）。但當原料氣中的氮氣含量較高，超過5%時，隨著氮氣含量的升高，BOG閃蒸量會越大，無法確保LNG產品中N₂≤1%，難以保證獲得的LNG產品質量。

現有技術中針對氮氣含量超過5%的天然氣原料氣，多采用以下兩種工藝脫氮：

1、脫氮氣塔塔底加熱精餾脫氮工藝，該工藝設置精餾塔，塔底配置有重沸器，熱源采用低溫分離器-45~-50℃液相進行加熱，同時將低溫分離器氣相分成二股，一股90%氣相進入冷箱冷凝成LNG，節流進入脫氮氣塔中上部；一股10%直接節流進入脫氮氣塔中下部。利用此物流作為熱源，在塔內形成精餾分離，同時利用塔底重沸器對液相LNG進行加熱；這種工藝可有效脫除原料氣中的氮氣含量，使LNG產品內的氮氣含量≤1%，但產生的含氮尾氣中CH4含量高，CH4損失大。

2、抽混合冷劑至脫氮氣塔頂冷凝回流工藝，這一工藝設置洗滌塔，同時將低溫分離器氣相分成二股，一股90%氣相進入冷箱冷凝成LNG，節流進入脫氮氣塔中上部，另一股10%氣相直接節流進入脫氮氣塔中下部，利用此物流作為熱源，在塔內形成精餾分離；同時將混合冷劑分出一股，增加小冷箱，利用混合冷劑制冷，將脫氮氣塔塔頂氣相進行冷凝，從脫氮氣塔塔頂回流罐液相利用低溫屏蔽泵增壓至0.6MPa至脫氮氣塔頂回流，氣相去冷箱復熱后，去放空，此冷劑冷凝回流工藝；但這一工藝投資成本大。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種脫氮效果好、成本低的天然氣液化脫氮系統及工藝。

本發明采用的技術方案為：一種天然氣液化脫氮系統，包括干氣管路、冷箱、低溫分離器、脫氮氣塔、增壓壓縮機和回流罐；干氣管路通過冷箱后與低溫分離器的原料氣入口連通，低溫分離器頂部的氣相出口連通第一氣相支路和第二氣相支路，第一氣相支路通過冷箱后與脫氮氣塔的上部連通；第二氣相支路與脫氮氣塔的下部連通；脫氮氣塔塔頂的氣相出口與塔頂氣相管路相連，塔頂氣相管路通過冷箱后與氮/甲烷增壓壓縮機的入口連通，閃蒸汽管路通過冷箱后與增壓壓縮機的入口連通，增壓壓縮機的出口與節流管路相連，節流管路經過冷箱后與回流罐連通；回流罐的氣相出口與尾氣排放管路連通；回流罐的液相出口通過管路與脫氮氣塔的上部連通，脫氮氣塔塔底的液相出口與LNG管路相連， LNG管路經過冷箱后與LNG液化工廠的LNG儲罐連通。