将膨胀的(102)并冷却的(106)粗制LNG物流(108)在脱氮气塔(150)中分离成氮气富集的顶部蒸气物流(130)和氮气减少的底部液体物流(110)。将该底部物流(110)泵压(112)到更高的压力，分成第一和第二物流(114和116)，然后将该第二物流减压，并且通过与粗制LNG原料物流(104)的热交换(106)来至少部分的进行蒸发(118)，从而冷却所述原料物流和将沸腾物提供(120)到脱氮气塔(150)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脱氮气塔再沸器构造
技术介绍
本专利技术涉及从液体天然气物流中分离氮气的方法，该液体天然气物流包含氮气、 甲烷和可能的更重质烃。通常对粗制天然气进行液化，以使得能够将其以液体天然气(LNG)的形式进行更 大量的存储。因为天然气可以受到氮气的污染，因此有利的是从LNG中除去氮气来生产氮 气减少的LNG产品，该产品满足所期望的产品规格。现有技术中已经公开了数种从LNG中 进行除氮气的方法。一种用于将氮气与LNG物流分离的简单的方法是在涡轮机中等熵 (isentropically)膨胀该粗制LNG物流，然后将该物流注入闪蒸分离器中。从该闪蒸分离 器中除去的液体产物包含比粗制LNG物流少的氮气，而蒸气产物将包含更高比例的氮气。US专利No.5421165(“165专利”)中公开了不同的方法。所公开的是这样的方法， 在其中，参考其图1，该图1复制作为本专利技术的图1，粗制LNG(I)在涡轮机中等熵膨胀 和在再沸器热交换器中冷却。然后使该冷却的并膨胀的LNG物流通过阀(3)，在这里 它经历了静态减压，然后将它注射到脱氮气塔( 中。在该塔中，氮气通过上升的蒸气从下 落的液体中进行汽提，因此从该塔顶部排出的蒸气物流(10)富含着氮气。将液态LNG物流 (11)从塔(5)的底部作为氮气减少的产物抽出。在该塔中，在冷却的、膨胀的LNG原料物 流⑷的注射水平线以下的水平线处，将液物流(6 ；8)抽出并通过热交换器(2)来冷却该 原料，然后在低于它抽出位置的水平线处注射到塔(5)中，来为该塔提供沸腾物(boilup)。 实际上，抽出的物流通过该热交换器提供了另外的分离平衡阶段。类似的用于分离氮气和LNG物流的方法是用静止减压的阀来代替涡轮机驱动的 动态减压，这样膨胀是等焓发生的，而非等熵。在‘165专利的方法中所用的等熵膨胀据说 允许更大的甲烷回收率。另外一种从LNG物流中除去氮气的方法描述在US专利No. 5041149 (“ ‘ 149专利”) 中。该专利公开了从粗制天然气物流中除去氮气的方法，该方法首先冷却所述物流，然后将 它通过相分离器，来产生液体物流和蒸气物流。该液体物流进一步冷却并注射到脱氮气塔 中。将蒸气物流冷凝和进一步冷却来产生第二液体物流，然后在高于第一液体物流的水平 线处注射到所述脱氮气塔中。从塔顶除去氮气富集的蒸气，并且用于冷却进来的第二液体 物流。该塔的池通过挡板来划分，其的一侧用来自所述塔的最低塔板的液体来填充。抽出 这种底部液体，并且在热交换器中至少部分蒸发，同时冷凝来自相分离器的蒸气物流，并将 其作为回流物流返回到所述塔来提供沸腾物。该回流物流中残留的液体落入到所述池的挡 板的另一侧。该回流液体然后作为氮气减少的产物物流除去，泵压到更高的压力，加热和蒸 发，然后动力学膨胀来降低该蒸气产物的温度和压力。类似于‘165专利的再沸器热交换， 底部液体的回流充当了分离的另外平衡阶段。另外一种类似的、但是热力学不同的氮气分离方法包括在涡轮机中等熵膨胀粗制 LNG物流，在再沸器热交换器中冷却该膨胀的物流，然后将冷却的、膨胀的物流注射到热虹 吸系统中。抽出塔底部的液体，并且将它的一部分抽出和作为LNG产物进行泵送。将第二部分通过再沸器热交换器进行再循环，在这里它至少部分蒸发。该部分蒸发的物流然后重 新注射到所述塔中，在这里该物流的蒸气部分提供了沸腾物；该物流的液体部分与离开底 部塔板的液体混合，来提供所抽出底部物流的来源。这种方法与‘165和‘149专利的方法 是热动力学不同的-在这种情况中，液体底部产物是来自塔的底部塔板的液体与来自再沸 腾物流的液体混合的结果，而非纯的另外的分离平衡阶段。这种差异导致了热动力混合损 失。这些现有技术的氮气分离方法的缺点是它们每个依赖于液压头(liquid head)来 驱动再沸器物流的流动。这种属性具有限制整个方法设计的灵活性的不利影响。例如，可 利用的塔头将直接影响再沸器热交换器的设计，其中在该热交换器中的压力降不能大到抑 制所获得的流动。这种设计局限倾向于导致使用更大的、更昂贵的热交换器(其将具有更 低的压力降)，因此允许该塔头驱动再沸器的流动。该实现除氮气所需的加工装置的大的资 本成本会对生产LNG的收益性产生明显的影响。因此，本专利技术的目标是提供方法，其允许在从LNG物流中除去氮气所需的装置的 设计中具有更大的灵活性。这种更大的灵活性允许设计相对不昂贵的加工装置，因此降低 了与加工相关的资本成本。
技术实现思路
本专利技术提供了改进的方法，该方法用于氮气污染的LNG物流的脱氮气化。这种方 法通过在方法设计中允许更大的灵活性来获得经济效益。根据本专利技术的方法，将粗制LNG物流在膨胀装置中进行膨胀，并且在热交换器中 进行冷却，该粗制LNG物流包含大约-10%的氮气，剩余的是甲烷和更重质烃。将所得 到的粗制LNG物流引入到脱氮气塔中，其中该LNG的氮气含量随着液体流下所述塔而降低。 从该塔顶部抽出氮气富集的蒸气物流，从该塔的底部抽出氮气减少的液体物流。将该氮气减少的底部LNG物流泵压到更高的压力，然后分成第一和第二物流，并 且如果期望，则该第一物流可以作为LNG产物来进行收集。将第二物流减压，然后通过再沸 器热交换器，因此冷却该粗制LNG物流，所述降压至这样的程度即，使得第二物流在热交 换器中至少部分蒸发。该部分蒸发的第二物流在这样的水平线处再注射到所述塔中来为该 塔提供沸腾物该水平线等于或者高于所述氮气减少的底部LNG物流被抽取的水平线并低 于所述粗制LNG原料物流被引入的水平线。优选的，对板式塔而言，该部分蒸发的第二物流 被注射到最低的分离段(即，最低的塔板)下方，或者对于填充塔而言，注射到填充材料的 下方。因此，在一方面，本专利技术提供了用于对液体天然气(LNG)原料物流进行脱氮气的 方法，其包含(a)使该LNG原料物流膨胀，并且在所述膨胀之前或者之后，在热交换器中冷却该 LNG原料物流来形成冷却的、膨胀的LNG物流；(b)将所述冷却的、膨胀的LNG物流引入到脱氮气塔中；(c)将氮气富集的顶部蒸气物流从所述塔中抽取；(d)将氮气减少的底部液体物流从所述塔中抽取；(e)将来自步骤(d)的底部物流通过泵来提高其压力；5(f)将该底部物流分成第一物流和第二物流；(g)通过减压然后通过所述热交换器，来至少部分蒸发所述第二物流；(h)将所述部分蒸发的第二物流注射到所述塔中，来为该塔提供沸腾物。在第二方面，本专利技术提供设备，其用于通过本专利技术的方法来从液体天然气(LNG) 原料物流中脱氮气，所述设备包含膨胀器，其用于膨胀该LNG原料物流；位于所述膨胀器之前或者之后的热交换器，其用于冷却该LNG原料物流；脱氮气塔(nitrogen rejection column)，其用于将冷却的、膨胀的LNG原料物流 分离成氮气富集的顶部蒸气物流和氮气减少的底部液体物流；泵，其用于增加至少所述底部物流的压力；划分装置，其用于将底部物流分成第一物流和第二物流；减压装置，其用于减压第二物流；管道装置，其用于将减压的第二物流通入到热交换器来在其中至少部分进行蒸 发；和管道装置，其用于将该部分蒸发的第二物流供给到脱氮气塔中，来提供重沸腾物 到该塔。显然，这个方法的数种变体处于本专利技术的范围内。例如，在一种实施方案中，将 初本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于对液体天然气（ＬＮＧ）原料物流进行脱氮气的方法，其包含： （ａ）使该ＬＮＧ原料物流膨胀，并且在所述膨胀之前或者之后，在热交换器中冷却该ＬＮＧ原料物流来形成冷却的、膨胀的ＬＮＧ物流； （ｂ）将所述冷却的、膨胀的ＬＮＧ物流引入到脱氮气塔中； （ｃ）将氮气富集的顶部蒸气物流从所述塔中抽出； （ｄ）将氮气减少的底部液体物流从所述塔中抽出； （ｅ）将来自步骤（ｄ）的底部物流通过泵来提高其的压力； （ｆ）将该底部物流划分成第一物流和第二物流； （ｇ）通过减低压力然后穿过所述热交换器，来至少部分蒸发所述第二物流； （ｈ）将所述部分蒸发的第二物流注射到所述塔中，来为该塔提供沸腾物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.06.19 US 11/764,9751.用于对液体天然气(LNG)原料物流进行脱氮气的方法，其包含(a)使该LNG原料物流膨胀，并且在所述膨胀之前或者之后，在热交换器中冷却该LNG 原料物流来形成冷却的、膨胀的LNG物流；(b)将所述冷却的、膨胀的LNG物流引入到脱氮气塔中；(c)将氮气富集的顶部蒸气物流从所述塔中抽出；(d)将氮气减少的底部液体物流从所述塔中抽出；(e)将来自步骤(d)的底部物流通过泵来提高其的压力；(f)将该底部物流划分成第一物流和第二物流；(g)通过减低压力然后穿过所述热交换器，来至少部分蒸发所述第二物流；(h)将所述部分蒸发的第二物流注射到所述塔中，来为该塔提供沸腾物。2.权利要求1的方法，其中所述LNG原料物流是等熵膨胀的。3.任何一个前述权利要求的方法，其中收集该第一物流作为LNG产物。4.权利要求的方法，其进一步包含在将所述冷却的、膨胀的LNG物流引入到所述脱氮 气塔之前，等焓膨胀所述冷却的、膨胀的LNG物流。5.任何一个前述权利要求的方法，其中在冷却LNG原料物流之前，对所述物流进行膨胀。6.权利要求1-5中任何一个的方法，其中在膨胀该LNG原料物流之前，对所述物流进行 冷却。7.任何一个前述权利要求的方法，其中第二物流的流速小于第一物流流速的大约 20%。8.任何一个前述权利要求的方法，其中将所述部分蒸发的第二物流在所述脱氮气...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·A·布罗斯托，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US
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