一种从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的装置。在一个实施方式中，该装置包括一个冷箱、一个闪蒸罐和一个精馏塔，该精馏塔包括塔顶冷凝器和塔底再沸器。使用上述装置，经过低温液化和前带闪蒸的精馏分离两部分；低温液化部分由混合冷剂提供冷量在冷箱中完成；前带闪蒸的精馏分离部分首先采用闪蒸罐预脱杂质气体，再采用单塔精馏流程脱除氢气、氮气、一氧化碳；含氢氮的富甲烷混合气依次经冷箱、精馏塔底再沸器、冷箱将甲烷组分液化后，进入精馏分离系统中脱除氢气、氮气、一氧化碳，得到的LNG产品中氢气含量≤2000ppm，氮气含量≤4％，一氧化碳≤6％。本实用新型专利技术提供了一种含有氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷气的天然气液化装置，在将氢气、氮气、一氧化碳脱除的同时得到液化天然气，工艺路线先进，较传统工艺相比设备投资费用及系统的能耗均显著降低。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术提供了一种从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的装置。煤基合成气、焦炉气以及焦炉气甲烷化后的气体等除含有甲烷外，还含有氮气、氢气、一氧化碳，为得到液化天然气，需将其脱除到一定程度，才能作为液化天然气(LNG)产品。技术背景迫于环保及能源成本压力，天然气作为一次能源在社会各个领域所占比例正逐渐提升，其应用领域已逐渐扩大到发电、汽车用气、工业用气、城市居民用气、化工用气等方面，市场需求量迅速增加。传统的天然气管输供应方式仍为主流，但受原料条件及用户分布限制，有相当一部分资源无法进行管道长距离输送，需选择液化的方式，将甲烷转变为液体再采用灵活的运输方式将其送往用户终端。并且，液化天然气(LNG)体积只有同量气体体积的1/625，液化后可以降低贮存和运输成本，且可以提高单位体积的燃值。液化天然气工业的不断发展，对天然气液化方法和装置在能耗、投资和效率等方面提出了更高的要求。对于某些富含甲烷气体，例如煤基合成气和焦炉气甲烷化后得到的合成天然气等，其组成除甲烷外，还含有氮气、氢气、一氧化碳等，为得到高纯度的液化天然气，需将其中的氮气、氢气、一氧化碳脱除到一定程度，才能作为液化天然气(LNG)产品产出。目前常用的气体分离方法一般有低温液化分离、变压吸附及膜分离等，目前低温液化分离技术正逐渐应用于富甲烷气体提纯及液化天然气的生产。如附图I所示为富甲烷气提纯及液化工艺，该工艺包括低温液化和精馏分离两部分；低温液化部分由制冷剂提供冷量在冷箱中实现天然气的液化；精馏分离部分采用双塔精馏(高压塔及低压塔)流程脱除氢气、氮气、一氧化碳，低压精馏塔顶部得到富氮气和一氧化碳，高压精馏塔顶部得到富氢气；采用这一工艺可以得到杂质气体脱除合格的液化天然气产品，但这一工艺流程较为复杂，采用两台精馏塔，设备投资费用较高，并且不易于装置开车操作。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种从含氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷气(富含甲烷的气体)中脱除氢气、氮气、一氧化碳并将甲烷组分液化生产天然气(LNG)的装置，使本技术能将氢气、氮气、一氧化碳脱除的同时得到合格的液化天然气，工艺路线先进，且设备投资费用及系统能耗均显著降低。本技术提供一种从富甲烷的气体中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的装置。在第一实施方式中，该装置包括冷箱、闪蒸罐和精馏塔，该精馏塔包括塔顶冷凝器和塔底再沸器，其中，该冷箱包括液相混合冷剂入口，其与冷箱的第一液相通道连接，该第一液相通道从冷箱中的换热器的一个特定级(例如第一级、第二级、第三级等)的末端引出一根管道，经由第一节流阀，进入冷箱中与冷箱的一个冷剂返回通道连接，返回通道从冷箱引出，气相冷剂入口，其与冷箱的第一气相通道连接，该第一气相通道从换热器的另一个特定级(例如第一级、第二级、第三级、末级等)的末端引出一根管道，经由第二节流阀，进入冷箱中与上述冷剂返回通道连接， 与冷箱的第二气相通道连接的一个富甲烷气进口和一个富甲烷液体出口，该富甲烷液体出口与精馏塔的塔底再沸器的富甲烷液体入口连接，与冷箱的第三气相通道连接的一个富氢气入口和一个富氢气出口，该富氢气入口与闪蒸罐的顶部气相通道连接，与冷箱的混合流股通道连接的一个混合流股入口和一个混合流股出口，该混合流股入口位于冷箱中间换热器，该混合流股入口与精馏塔的塔底再沸器的富甲烷液体出口连接，该混合流股出口引出一根管道与闪蒸罐中部混合流股入口连接，与冷箱的液化天然气通道连接的一个液化天然气入口和一个液化天然气出口，该液化天然气入口位于冷箱中间换热器，与精馏塔的塔底再沸器的底部液化天然气出口连接，与冷箱的第一气氮通道连接的气氮入口和气氮出口，气氮出口引出一根管道经由第四节流阀与精馏塔塔顶冷凝器的液氮入口连接，与冷箱的第二气氮通道连接的气氮出口和气氮入口，该气氮入口与精馏塔顶部冷凝器的气氮出口连接，与冷箱的氢氮混合气通道连接的氢氮混合气出口和氢氮混合气入口，该氢氮混合气入口与精馏塔塔顶冷凝器的顶部气相出口连接，闪蒸罐包括一个中部混合流股通道、一个底部液相通道、一个顶部气相通道，底部液相出口引出一根管道经由第三节流装置与精馏塔的中部连接，精馏塔的塔顶冷凝器包括一个液氮入口、一个气氮出口、一个顶部气相出口，精馏塔的塔底再沸器包括一个富甲烷液体入口、一个富甲烷液体出口、一个底部液化天然气出口。优选的是，该第一液相通道从冷箱中的一级换热器末端引出一根管道，经由第一节流阀，与一个冷剂返回通道连接；该第一气相通道从末级换热器的末端引出一根管道，经由第二节流阀，与上述冷剂返回通道连接。使用上述装置的工艺包括低温液化工序和前带闪蒸的精馏分离工序两部分；低温液化工序包括由混合冷剂提供冷量在冷箱中实现天然气的液化；精馏分离工序包括含氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷混合气体采用前带闪蒸的单塔精馏流程脱除氢气、氮气、一氧化碳；其中含氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷的混合气体依次经冷箱、精馏塔底再沸器、冷箱将甲烷组分液化后，进入闪蒸精馏分离系统中脱除氮气、氢气、一氧化碳，得到氢气含量< 4000ppm (优选< 3500ppm,更优选< 3000ppm,进一步优选< 2500ppm,更进一步优选(2000ppm，尤其优选< 1700ppm，特别优选< 1500ppm，最优选< IOOOppm)，和氮气含量^ 8% (优选< 7%，更优选< 6%，进一步优选< 5%，更进一步优选< 4%，更好< 3%，尤其优选< 2%，特别优选< I. 5%，更特别优选< 1%，最优选< 0. 5% )，一氧化碳含量^9% (优选< 8 %，更优选< 7 %，进一步优选< 6 %，更进一步优选< 5 %，更好< 4 %，再更好< 3%，尤其优选< 2%，特别优选< I. 5%，更特别优选< 1%，最优选< 0. 5% )的液化天然气(LNG)产品。一般情况下，在低温液化工序中，冷箱的冷量由或主要由混合冷剂提供；一股液相混合冷剂首先进入冷箱的第一液相通道，在板翅式换热器组中被预冷至一定温度后引出冷箱，经节流阀节流后与从换热器组后一级换热器返回的混合冷剂流股汇合并反向进入前一级换热器为换热器组提供冷量；一股气相冷剂流股通过冷箱的一气相通道冷却至一定温度，再经节流阀节流后反向进入换热器组为换热器提供冷量。低温液化部分在冷箱中完成，冷箱的冷量主要由混合冷剂提供。优选，举例来说，一股液相混合冷剂首先进入冷箱的第一液相通道，在其中被预冷至约-10°c -80°c，经第一节流阀节流至0. 2 0. 8MPaA后与从板翅式换热器组后一级换热器返回的混合冷剂流股汇合并反向进入前一级换热器为换热器组提供冷量；另外，一股气相冷剂流股通过冷箱的一气相通道冷却至_135°C _171°C，再经第二节流阀节流至0. 2 0. SMPaA后反向进入换热器组为换热器提供冷量。其中，压力单位MPaA为兆帕，绝对压力。 优选地，所述分离流程采用一台闪蒸罐、一台节流装置和一台精馏塔；精馏塔包括塔底的再沸器和塔顶的冷凝器；闪蒸罐顶部得到富氢气，精馏塔顶部得到富氢气、氮气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从富甲烷的气体中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的装置，其特征在于，该装置包括：冷箱、闪蒸罐和精馏塔，该精馏塔包括塔顶冷凝器和塔底再沸器，其中，该冷箱包括：液相混合冷剂入口，其与冷箱的第一液相通道连接，该第一液相通道从冷箱中的换热器的一个特定级的末端引出一根管道，经由第一节流阀，进入冷箱中与冷箱的一个冷剂返回通道连接，返回通道从冷箱引出，气相冷剂入口，其与冷箱的第一气相通道连接，该第一气相通道从换热器的另一个特定级的末端引出一根管道，经由第二节流阀，进入冷箱中与上述冷剂返回通道连接，与冷箱的第二气相通道连接的一个富甲烷气进口和一个富甲烷液体出口，该富甲烷液体出口与精馏塔的塔底再沸器的富甲烷液体入口连接，与冷箱的第三气相通道连接的一个富氢气入口和一个富氢气出口，该富氢气入口与闪蒸罐的顶部气相通道连接，与冷箱的混合流股通道连接的一个混合流股入口和一个混合流股出口，该混合流股入口位于冷箱中间换热器，该混合流股入口与精馏塔的塔底再沸器的富甲烷液体出口连接，该混合流股出口引出一根管道与闪蒸罐中部混合流股入口连接，与冷箱的液化天然气通道连接的一个液化天然气入口和一个液化天然气出口，该液化天然气入口位于冷箱中间换热器，与精馏塔的塔底再沸器的底部液化天然气出口连接，与冷箱的第一气氮通道连接的气氮入口和气氮出口，气氮出口引出一根管道经由第四节流阀与精馏塔塔顶冷凝器的液氮入口连接，与冷箱的第二气氮通道连接的气氮出口和气氮入口，该气氮入口与精馏塔顶部冷凝器的气氮出口连接，与冷箱的氢氮混合气通道连接的氢氮混合气出口和氢氮混合气入口，该氢氮混合气入口与精馏塔塔顶冷凝器的顶部气相出口连接，闪蒸罐包括一个中部混合流股通道、一个底部液相通道、一个顶部气相通道，底部液相出口引出一根管道经由第三节流装置与精馏塔的中部连接，精馏塔的塔顶冷凝器包括：一个液氮入口、一个气氮出口、一个顶部气相出口，精馏塔的塔底再沸器包括：一个富甲烷液体入口、一个富甲烷液体出口、一个底部液化天然气出口。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何振勇，郑海燕，李大育，
申请(专利权)人：新地能源工程技术有限公司，新奥科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：
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