一种天然气液化与高纯氦提取一体化工艺的制作方法

本发明涉及天然气，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：

1、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、氢、氮、二氧化碳及其他气体。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、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。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、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氨模块；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；bog提氦模块由lng储罐、复热组件以及压缩机组成；氮气/液氮提取模块由蒸馏塔组成；联合提氨模块由提氦塔、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氦塔组成。

6、优选的，上述脱氦塔的输出端、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。

7、优选的，上述第一多级多股流换热器的一侧固定连接有节流管道，节流阀设置在节流管道中。

8、优选的，上述多级压缩机的输入端、脱氦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。

9、优选的，上述lng储罐的输出端与复热组件的输入端之间为固定连接，复热组件的输出端与压缩机的输入端之间为固定连接。

10、优选的，上述催化脱氧组件与psa组件的输出端之间为固定连接，脱氮塔的输出端混合器的输入端之间为固定连接。

11、优选的，上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，上述提氦塔的输入端、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。

12、优选的，上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。

13、基于本发明上述天然气液化与高纯氦提取一体化工艺，还提供一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，包括以下步骤：

14、步骤1、mrc液化模块对天然气进行液化；

15、步骤2、bog提氦模块在天然气液化过程中通过低温分离法进行粗氢提取，同时分离提取原料中的氮气，进而制成液氮；

16、步骤3、联合提氨模块通过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；

17、步骤4、氮气/液氮提取模块对提氦塔中排出的氨气进一步提纯，得到氮气、液氮以及部分天然气；

18、步骤5、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。

19、(三)有益效果

20、本发明提供的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：

21、本发明的一体化工艺整合传统bog提氢工艺，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氢提取，同时分离提取原料中的氮气，进而制成液氮，为深度提纯氮气提供冷量，从而降低pas吸附分离的处理量，以提高氢气产量和质量，降低了工艺能耗和物耗。

技术特征：

1.一种天然气液化与高纯氦提取一体化系统，其特征在于：该一体化系统包括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；所述联合提氨模块(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)以及脱氦塔(406)组成。

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：所述脱氦塔(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。

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工艺，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。

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：所述多级压缩机(101)的输入端、脱氦塔(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。

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。

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。

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。

8.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。

9.一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：

技术总结
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氨模块，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；BOG提氦模块由LNG储罐、复热组件以及压缩机组成，氮气/液氮提取模块由蒸馏塔组成，联合提氨模块由提氦塔、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氦塔组成。本发明的工艺通过传统BOG提氢工艺的整合，为深度提纯氮气提供冷量，从而降低PAS吸附分离的处理量，以提高氢气产量和质量，降低工艺能耗和物耗。

技术研发人员：陈兵,韩泽,孙文军,李亮,南海龙,陈耀武,闫凯安
受保护的技术使用者：宁夏天利丰能源利用有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15