一种含氮天然气氮气脱除系统的制作方法

本发明涉及天然气加工，具体是涉及一种含氮天然气氮气脱除系统。

背景技术：

1、天然气以其优质、高效、清洁等优势在整个能源结构中正逐步的进入鼎盛时期，开发和利用天然气是当今世界能源发展的主要潮流。近年来出于对天然气的大量需求，在全球范围内形成了页岩气开采热，并取得了显著成就，但是很多页岩气是高含氮天然气。由于氮气是惰性气体，不支持燃烧，当天然气中含氮量较高时，不仅热值降低、集输过程中能耗增大，而且不能直接用作某些天然气汽车和燃料化工原料。在液化天然气厂中，液化天然气中高含氮气会造成液化能耗增大并增加液化天然气储罐中的蒸发气体。

2、目前现有技术主要使用双塔含氮天然气中的氮气进行脱出。原料气冷却至-124℃后进入高压塔初步分离；塔内设有精馏段，操作压力为2.4mpa。从高压塔塔顶抽出一股气流在冷凝器/重沸器中进一步冷却至-168℃后，再返回高压塔进行气液分离。分离出的气相部分为纯度约50％的粗氮，回收率约为90％。低压塔在0.24mpa下操作，塔顶温度约-187℃，塔底温度约-157℃。高压塔塔底排出的流体经低压塔精馏后，液化天然气(lng)中氮体积分数降至3％以下，现有方案在处理氮气含量低的天然气时，脱除的氮气中含有较多的甲烷等烃类，导致天然气收率降低，对于冷量的重复利用率低。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的一目的在于提供一种含氮天然气氮气脱除系统，该系统方案通过设置双冷箱单脱氮塔进行天然气脱氮，为了实现这一目的，本发明的氮气脱除系统包括：前冷冷箱、深冷冷箱、脱氮塔、重沸器、塔顶冷凝器以及气液分离器，所述前冷冷箱的原料气出口与重沸器的热源进口通过第一管道连接；所述重沸器的热源出口与深冷冷箱以及脱氮塔的原料气进口分别依次通过第二管道、第三管道连接；所述脱氮塔的液相出口与重沸器通过第四管道相连接；所述重沸器的气相出口与脱氮塔通过第五管道连接，重沸器的液相出口与深冷冷箱通过第六管道连接；所述脱氮塔的气相出口与塔顶冷凝器的气相进口、塔顶冷凝器的液相出口分别依次通过第七管道、第八管道连接；所述塔顶冷凝器的气相出口与深冷冷箱通过第九管道连接；所述深冷冷箱与前冷冷箱通过第十管道连接；所述前冷冷箱的气相冷剂出口与深冷冷箱通过第十一管道连接；所述深冷冷箱与气液分离器进料口通过第十二管道连接；所述气液分离器的气相出口与深冷冷箱通过第十三管道连接；所述深冷冷箱与前冷冷箱通过第十四管道连接；所述气液分离器的液相出口与塔顶冷凝器的冷剂进口通过第十五管道连接；所述塔顶冷凝器的冷剂出口与深冷冷箱通过第十六管道连接；所述深冷冷箱与第十四管道通过第十七管道连接；所述前冷冷箱的液相出口与第十四管道通过第十八管道连接；所述前冷冷箱连接一进料管道、一液相冷剂输入的第二十三管道、一气相冷剂输入的第二十一管道以及一冷剂输出的第二十二管道。

2、进一步的，在所述第十九管道上设有第一j-t阀，在所述第十二管道上设有第二j-t阀；在所述第十四管道上设有第三j-t阀。

3、本发明的另一目的在于提供一种气液分离器，其包括罐体，所述罐体的顶端设有对接机构，所述对接机构的内部设有支撑机构和间歇机构，所述间歇机构驱动支撑机构运转，所述对接机构的内部设有抬料机构和开盖机构，所述间歇机构驱动抬料机构，所述抬料机构驱动开盖机构。

4、进一步的，所述罐体的侧壁设有下部人孔和中部人孔，所述中部人孔水平高度高于下部人孔，所述罐体的底端连接有出液口，且所述罐体的底端焊接有底座，所述罐体的一侧设有进料口，所述中部人孔的底端设有液位计，所述液位计和罐体相连，所述罐体的顶端连接有顶盖检修口，所述顶盖检修口上连接有出气口，所述罐体的内部安装有伞板分离器，所述罐体的内部焊接有挡板，所述挡板靠近进料口的端部。

5、进一步的，所述对接机构包括箱体，所述罐体和顶盖检修口之间安装有箱体，所述箱体的内部设有多个丝网除沫器，所述箱体的顶端和底端分别固定连接有一个延伸套，所述延伸套用于连通罐体、顶盖检修口，所述延伸套上开设有多个限位槽，所述延伸套的内部滑动连接有伸缩套，所述伸缩套上设有多个凸块，所述凸块和限位槽的数量相等，所述凸块通过限位槽滑动连接延伸套，所述伸缩套外侧设有限位环。

6、进一步的，其中一个所述丝网除沫器设于两个伸缩套之间，两个所述伸缩套相对的一端呈倒角状，所述伸缩套用于将连接丝网除沫器和延伸套连接相通，所述伸缩套上转动连接有连接杆，两个所述连接杆之间转动连接有偏转件，所述箱体的内部安装有第一防爆电机，所述第一防爆电机驱动偏转件转动。

7、进一步的，所述支撑机构包括支撑杆，所述箱体的内部固定连接有固定轴，所述固定轴上转动连接有轴套，所述轴套上固定连接有呈十字状的支撑杆，所述支撑杆的端部固定连接有呈圆环状的安装套，所述安装套的底端连接有多个呈l状的安置件，所述丝网除沫器上开设有多个对接槽，所述安置件通过对接槽将丝网除沫器安置在安装套内。

8、进一步的，所述间歇机构包括减速箱，所述箱体的内部安装有减速箱，所述减速箱的输入端连接有第二防爆电机，所述减速箱的输出端连接有第一转轴，所述轴套的底端连接有呈碗状的槽轮，所述第一转轴的一端固定连接有驱动件，所述驱动件和槽轮相互配合。

9、进一步的，所述抬料机构包括凸轮，所述第一转轴上固定连接有凸轮，所述箱体的内部转动连接有第二转轴和第三转轴，所述第二转轴的一端固定连接有第一连杆且另一端固定连接有第二连杆，所述凸轮和第一连杆相互配合，所述第三转轴的一端固定连接有第四连杆且另一端固定连接有第一偏转杆，所述第二连杆和第四连杆之间固定连接有第三连杆，其中一个所述丝网除沫器的底端设有抬升板，所述抬升板的底端固定连接有两个滑杆，所述滑杆滑动连接在箱体的内部，所述抬升板的底端固定连接有滑轨，所述滑轨的底端连接有第二偏转杆，所述第二偏转杆的另一端转动连接箱体，所述第二偏转杆和第一偏转杆之间转动连接有连接件。

10、进一步的，所述开盖机构包括延伸板，所述抬升板的一端固定连接有延伸板，所述延伸板上滑动连接有联动杆，所述联动杆上固定连接有限位套，所述联动杆的顶端固定连接有密封盖，所述密封盖设于其中一个丝网除沫器的顶端，所述密封盖的直径大于丝网除沫器的外径。

11、本发明的有益效果有：

12、(1)本发明的氮气脱除系统对提高了对天然气的收率以及于冷量的重复利用率；

13、(2)本发明的气液分离装置，通过设置间歇机构用于驱动支撑机构，通过支撑机构将丝网除沫器精准转移到预定的位置，快速对丝网除沫器进行自动替换，避免耽误设备运行，替换效率高，提升检修效率；

14、(3)本发明的气液分离装置，通过设置对接机构将替换好的新的丝网除沫器对接到罐体和顶盖检修口之间，帮助丝网除沫器快速的对接，且起到良好的密封作用，避免天然气流窜到外界引起等引起的安全问题，提升使用安全性。

技术特征：

1.一种含氮天然气氮气脱除系统，其特征在于，包括前冷冷箱、深冷冷箱、脱氮塔、重沸器、塔顶冷凝器以及气液分离器，所述前冷冷箱的原料气出口与重沸器的热源进口通过第一管道连接；所述重沸器的热源出口与深冷冷箱以及脱氮塔的原料气进口分别依次通过第二管道、第三管道连接；所述脱氮塔的液相出口与重沸器通过第四管道相连接；所述重沸器的气相出口与脱氮塔通过第五管道连接，重沸器的液相出口与深冷冷箱通过第六管道连接；所述脱氮塔的气相出口与塔顶冷凝器的气相进口、塔顶冷凝器的液相出口分别依次通过第七管道、第八管道连接；所述塔顶冷凝器的气相出口与深冷冷箱通过第九管道连接；所述深冷冷箱与前冷冷箱通过第十管道连接；所述前冷冷箱的气相冷剂出口与深冷冷箱通过第十一管道连接；所述深冷冷箱与气液分离器进料口通过第十二管道连接；所述气液分离器的气相出口与深冷冷箱通过第十三管道连接；所述深冷冷箱与前冷冷箱通过第十四管道连接；所述气液分离器的液相出口与塔顶冷凝器的冷剂进口通过第十五管道连接；所述塔顶冷凝器的冷剂出口与深冷冷箱通过第十六管道连接；所述深冷冷箱与第十四管道通过第十七管道连接；所述前冷冷箱的液相出口与第十四管道通过第十八管道连接；所述前冷冷箱连接一进料管道、一液相冷剂输入的第二十三管道、一气相冷剂输入的第二十一管道以及一冷剂输出的第二十二管道。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第十九管道上设有第一j-t阀，在所述第十二管道上设有第二j-t阀；在所述第十四管道上设有第三j-t阀。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气液分离器包括：罐体，所述罐体的顶端设有对接机构，所述对接机构的内部设有支撑机构和间歇机构，所述间歇机构驱动支撑机构运转，所述对接机构的内部设有抬料机构和开盖机构，所述间歇机构驱动抬料机构，所述抬料机构驱动开盖机构。

4.根据权利要求3所述的气液分离器，其特征在于，所述罐体的侧壁设有下部人孔和中部人孔，所述中部人孔水平高度高于下部人孔，所述罐体的底端连接有出液口，且所述罐体的底端焊接有底座，所述罐体的一侧设有进料口，所述中部人孔的底端设有液位计，所述液位计和罐体相连，所述罐体的顶端连接有顶盖检修口，所述顶盖检修口上连接有出气口，所述罐体的内部安装有伞板分离器，所述罐体的内部焊接有挡板，所述挡板靠近进料口的端部。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述对接机构包括箱体，所述罐体和顶盖检修口之间安装有箱体，所述箱体的内部设有多个丝网除沫器，所述箱体的顶端和底端分别固定连接有一个延伸套，所述延伸套用于连通罐体、顶盖检修口，所述延伸套上开设有多个限位槽，所述延伸套的内部滑动连接有伸缩套，所述伸缩套上设有多个凸块，所述凸块和限位槽的数量相等，所述凸块通过限位槽滑动连接延伸套，所述伸缩套外侧设有限位环。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中一个所述丝网除沫器设于两个伸缩套之间，两个所述伸缩套相对的一端呈倒角状，所述伸缩套用于将连接丝网除沫器和延伸套连接相通，所述伸缩套上转动连接有连接杆，两个所述连接杆之间转动连接有偏转件，所述箱体的内部安装有第一防爆电机，所述第一防爆电机驱动偏转件转动。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述支撑机构包括支撑杆，所述箱体的内部固定连接有固定轴，所述固定轴上转动连接有轴套，所述轴套上固定连接有呈十字状的支撑杆，所述支撑杆的端部固定连接有呈圆环状的安装套，所述安装套的底端连接有多个呈l状的安置件，所述丝网除沫器上开设有多个对接槽，所述安置件通过对接槽将丝网除沫器安置在安装套内。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述间歇机构包括减速箱，所述箱体的内部安装有减速箱，所述减速箱的输入端连接有第二防爆电机，所述减速箱的输出端连接有第一转轴，所述轴套的底端连接有呈碗状的槽轮，所述第一转轴的一端固定连接有驱动件，所述驱动件和槽轮相互配合。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述抬料机构包括凸轮，所述第一转轴上固定连接有凸轮，所述箱体的内部转动连接有第二转轴和第三转轴，所述第二转轴的一端固定连接有第一连杆且另一端固定连接有第二连杆，所述凸轮和第一连杆相互配合，所述第三转轴的一端固定连接有第四连杆且另一端固定连接有第一偏转杆，所述第二连杆和第四连杆之间固定连接有第三连杆，其中一个所述丝网除沫器的底端设有抬升板，所述抬升板的底端固定连接有两个滑杆，所述滑杆滑动连接在箱体的内部，所述抬升板的底端固定连接有滑轨，所述滑轨的底端连接有第二偏转杆，所述第二偏转杆的另一端转动连接箱体，所述第二偏转杆和第一偏转杆之间转动连接有连接件。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述开盖机构包括延伸板，所述抬升板的一端固定连接有延伸板，所述延伸板上滑动连接有联动杆，所述联动杆上固定连接有限位套，所述联动杆的顶端固定连接有密封盖，所述密封盖设于其中一个丝网除沫器的顶端，所述密封盖的直径大于丝网除沫器的外径。

技术总结
本发明公开了一种含氮天然气氮气脱除系统,涉及天然气加工技该术领域，该系统包括前冷冷箱、深冷冷箱、脱氮塔、重沸器、塔顶冷凝器、第一J‑T阀、第二J‑T阀、第三J‑T阀、阀门、气液分离器以及多条连接管道。本发明还公开了一种新型气液分离器，该装置包括罐体，罐体的顶端设有对接机构，对接机构的内部设有支撑机构和间歇机构，间歇机构驱动支撑机构运转，对接机构的内部设有抬料机构和开盖机构，间歇机构驱动抬料机构，抬料机构驱动开盖机构。本发明的氮气脱除系统对提高了对天然气的收率以及于冷量的重复利用率，本发明的气液分离器操作检修便捷，安全性高。

技术研发人员：张留瑜,薛永攀,齐发,胡飞,杨美蓉,孙义澍
受保护的技术使用者：合肥万豪能源设备有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13