开云优惠体育网页版入口

专利名称：一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311104931.1

专利申请（专利权）人：宁夏天利丰能源利用有限公司
权利人地址：宁夏回族自治区吴忠市盐池县高沙窝镇工业集中园区

专利发明（设计）人：陈兵,韩泽,孙文军,李亮,南海龙,陈耀武,闫凯安

专利摘要：本发明提供一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺，涉及天然气技术领域。该天然气液化与高纯氦提取一体化系统，包括MRC液化模块、BOG提氦模块、氮气/液氮提取模块以及联合提氦模块，所述MRC液化模块由多级压缩机、第一多级多股流换热器以及节流阀组成，所述BOG提氦模块由LNG储罐、复热组件以及压缩机组成，所述氮气/液氮提取模块由蒸馏塔组成，所述联合提氦模块由提氦塔、第二多级多股流换热器、混合器、PSA组件、催化脱氧组件以及脱氮塔组成。该工艺通过传统BOG提氦工艺的整合，为深度提纯氮气提供冷量，从而降低PSA吸附分离的处理量，以提高氦气产量和质量，降低工艺能耗和物耗。

主权利要求：
1.一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于：包括MRC液化模块（1）、BOG提氦模块（2）、氮气/液氮提取模块（3）以及联合提氦模块（4），其特征在于：所述MRC液化模块（1）由多级压缩机（101）、第一多级多股流换热器（102）以及节流阀（103）组成，所述BOG提氦模块（2）由LNG储罐（201）、复热组件（202）以及压缩机（203）组成，所述氮气/液氮提取模块（3）由蒸馏塔（301）组成，所述联合提氦模块（4）由提氦塔（401）、第二多级多股流换热器（402）、混合器（403）、PSA组件（404）、催化脱氧组件（405）以及脱氮塔（406）组成;所述脱氮塔（406）的输出端、压缩机（203）的输出端以及多级压缩机（101）的输出端均与第一多级多股流换热器（102）的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于：所述第一多级多股流换热器（102）的一侧固定连接有节流管道，所述节流阀（103）设置在节流管道中。
3.根据权利要求1所述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于：所述多级压缩机（101）的输入端、脱氮塔（406）的两个输入端以及LNG储罐（201）的输入端均与第一多级多股流换热器（102）的输出端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于：所述LNG储罐（201）的输出端与复热组件（202）的输入端之间为固定连接，所述复热组件（202）的输出端与压缩机（203）的输入端之间为固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于：所述催化脱氧组件（405）与PSA组件（404）的输出端之间为固定连接，所述脱氮塔（406）的输出端混合器（403）的输入端之间为固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于：所述提氦塔（401）的上侧输出端以及混合器（403）的输出端均与第二多级多股流换热器（402）的输入端固定连接，所述提氦塔（401）的输入端、PSA组件（404）的输入端均与第二多级多股流换热器（402）的输出端固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于：所述蒸馏塔（301）的输入端与提氦塔（401）的下侧输出端之间为固定连接。
8.一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺，采用权利要求1?7任一项所述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、MRC液化模块对天然气进行液化；
步骤二、BOG提氦模块在天然气液化过程中通过低温分离法进行粗氦提。狈掷胩崛≡现械牡，进而制成液氮步骤三、联合提氦模块通过PSA吸附法提取原料中的氮气，进而制成液氮，为深度提纯氮气提供冷量；
步骤四、氮气/液氮提取模块对提氦塔中排出的氮气进一步提纯，得到氮气、液氮以及部分天然气；
步骤五、基于HYSYS软件对低温提氦工艺进行模拟优化设计，并分析关键参数对单元能耗的影响因素，将天然气液化工艺和高纯氮气提取工艺有机结合，实现冷量和副产品的最大化利用率，最终实现高纯氦气的高效提取。 说明书 : 一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺技术领域[0001] 本发明涉及天然气技术领域，具体为一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺。背景技术[0002] 天然气通常是从钻进地下储集层的钻井中取得的。天然气通常具有较大比例的甲烷，即，甲烷包括所述天然气的至少50克分子百分数。取决于具体的地下储集层，天然气还包含相对少量的重质烃类，诸如乙烷、丙烷、丁烷系、戊烷等、以及水、氮、二氧化碳及其他气体。[0003] 大多数天然气都是以气态形式处理的。将天然气从井头运输到天然气加工厂接着运输到天然气用户的最通用的方式是，在高压气输送管道中运输。然而，在许多情况中，我们已经发现必须和/或期望使得天然气液化以便于运输或使用。例如，在边远地区，通常没有用于天然气的便利运输以便于出售的管道基础设施。在这样的情况下，由于可使用货船和运输卡车运送LNG，因此相对于气态天然气来说更低比容的LNG可大大降低运输成本。[0004] 但是现有的天然气液化系统的能耗较大，并且使得天然中的各成分无法充分利用，使得生产效能大大降低。发明内容[0005] (一)解决的技术问题[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺，解决了现有的天然气液化系统的能耗较大，并且使得天然中的各成分无法充分利用的问题。[0007] (二)技术方案[0008] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺，包括MRC液化模块、BOG提氦模块、氮气/液氮提取模块以及联合提氦模块，所述MRC液化模块由多级压缩机、第一多级多股流换热器以及节流阀组成，所述BOG提氦模块由LNG储罐、复热组件以及压缩机组成，所述氮气/液氮提取模块由蒸馏塔组成，所述联合提氦模块由提氦塔、第二多级多股流换热器、混合器、PSA组件、催化脱氧组件以及脱氮塔组成。[0009] 优选的，所述脱氮塔的输出端、压缩机的输出端以及多级压缩机的输出端均与第一多级多股流换热器的输入端相连接。[0010] 优选的，所述第一多级多股流换热器的一侧固定连接有节流管道，所述节流阀设置在节流管道中。[0011] 优选的，所述多级压缩机的输入端、脱氮塔的两个输入端以及LNG储罐的输入端均与第一多级多股流换热器的输出端相连接。[0012] 优选的，所述LNG储罐的输出端与复热组件的输入端之间为固定连接，所述复热组件的输出端与压缩机的输入端之间为固定连接。[0013] 优选的，所述催化脱氧组件与PSA组件的输出端之间为固定连接，所述脱氮塔的输出端混合器的输入端之间为固定连接。[0014] 优选的，所述提氦塔的上侧输出端以及混合器的输出端均与第二多级多股流换热器的输入端固定连接，所述提氦塔的输入端、PSA组件的输入端均与第二多级多股流换热器的输出端固定连接。[0015] 优选的，所述蒸馏塔的输入端与提氦塔的下侧输出端之间为固定连接。[0016] 一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺，采用上述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，包括以下步骤：[0017] 步骤一、MRC液化模块对天然气进行液化；[0018] 步骤二、BOG提氦模块在天然气液化过程中通过低温分离法进行粗氦提。狈掷胩崛≡现械牡，进而制成液氮[0019] 步骤三、联合提氦模块通过PSA吸附法提取原料中的氮气，进而制成液氮，为深度提纯氮气提供冷量；[0020] 步骤四、氮气/液氮提取模块对提氦塔中排出的氮气进一步提纯，得到氮气、液氮以及部分天然气；[0021] 步骤五、基于HYSYS软件对低温提氦工艺进行模拟优化设计，并分析关键参数对单元能耗的影响因素，将天然气液化工艺和高纯氮气提取工艺有机结合，实现冷量和副产品的最大化利用率，最终实现高纯氦气的高效提取。[0022] (三)有益效果[0023] 本发明提供了一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺。具备以下有益效果：整合传统BOG提氦工艺，采用低温分离法和PSA吸附法相结合的技术研究路线，在天然气液化过程中通过低温分离法进行粗氦提。狈掷胩崛≡现械牡，进而制成液氮，为深度提纯氦气提供冷量，从而降低PSA吸附分离的处理量，以提高氦气产量和质量，降低工艺能耗和物耗。附图说明[0024] 图1为本发明的原理示意图。[0025] 其中，1、MRC液化模块；101、多级压缩机；102、第一多级多股流换热器；103、节流阀；2、BOG提氦模块；201、LNG储罐；202、复热组件；203、压缩机；3、氮气/液氮提取模块；301、蒸馏塔；4、联合提氦模块；401、提氦塔；402、第二多级多股流换热器；403、混合器；404、PSA组件；405、催化脱氧组件；406、脱氮塔。具体实施方式[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0027] 如图1所示，本发明实施例提供一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺，包括MRC液化模块1、BOG提氦模块2、氮气/液氮提取模块3以及联合提氦模块4，所述MRC液化模块1由多级压缩机101、第一多级多股流换热器102以及节流阀103组成，所述脱氮塔406的输出端、压缩机203的输出端以及多级压缩机101的输出端均与第一多级多股流换热器102的输入端相连接，所述第一多级多股流换热器102的一侧固定连接有节流管道，所述节流阀103设置在节流管道中，所述多级压缩机101的输入端、脱氮塔406的两个输入端以及LNG储罐201的输入端均与第一多级多股流换热器102的输出端相连接。[0028] 所述BOG提氦模块2由LNG储罐201、复热组件202以及压缩机203组成，所述LNG储罐201的输出端与复热组件202的输入端之间为固定连接，所述复热组件202的输出端与压缩机203的输入端之间为固定连接，所述催化脱氧组件405与PSA组件404的输出端之间为固定连接，所述脱氮塔406的输出端混合器403的输入端之间为固定连接。[0029] 所述氮气/液氮提取模块3由蒸馏塔301组成，所述联合提氦模块4由提氦塔401、第二多级多股流换热器402、混合器403、PSA组件404、催化脱氧组件405以及脱氮塔406组成，所述提氦塔401的上侧输出端以及混合器403的输出端均与第二多级多股流换热器402的输入端固定连接，所述提氦塔401的输入端、PSA组件404的输入端均与第二多级多股流换热器402的输出端固定连接，所述蒸馏塔301的输入端与提氦塔401的下侧输出端之间为固定连接。[0030] 一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺，采用上述的一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，包括以下步骤：[0031] 步骤一、MRC液化模块对天然气进行液化；[0032] 步骤二、BOG提氦模块在天然气液化过程中通过低温分离法进行粗氦提。狈掷胩崛≡现械牡，进而制成液氮[0033] 步骤三、联合提氦模块通过PSA吸附法提取原料中的氮气，进而制成液氮，为深度提纯氮气提供冷量；[0034] 步骤四、氮气/液氮提取模块对提氦塔中排出的氮气进一步提纯，得到氮气、液氮以及部分天然气；[0035] 步骤五、基于HYSYS软件对低温提氦工艺进行模拟优化设计，并分析关键参数对单元能耗的影响因素，将天然气液化工艺和高纯氮气提取工艺有机结合，实现冷量和副产品的最大化利用率，最终实现高纯氦气的高效提取。[0036] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：宁夏

专利申请日期：2023-08-30

专利公开日期：2024-08-09

专利公告号：CN116951900B