[发明专利]一种天然气处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气处理技术领域，具体涉及一种天然气处理装置及方法。

背景技术

中国是世界上最大的能源生产国与消费国，一直以来都是以煤炭作为主体能源，造成了资源的浪费和环境的污染，而天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫、氮氧化合物以及粉尘排放量，用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。在我国，2014年天然气表观消费量已达1830×10⁸m³，超过30％的天然气需要以来入口；LNG入口2016万吨(约合280亿立方米)，占入口总量的47.5％。对入口气过高的依赖不利于我国的能源安全，因此，必须增加对天然气的开采力度。

为了增大天然气的可采量，采用小型天然气液化装置可以将敷设管道成本过高的边远、零散、低产气井的采出气直接液化储存。通过槽车运输，进入市场，定期向用户供气，小型天然气液化装置具有尺寸小、易撬装、运输方便且投资少的特点，不仅适用于对单井气的收集，而且对城市调峰以及液化天然气汽车的推广都有促进作用。目前广泛使用的天然气脱碳方法主要有：物理吸收法、化学吸收法、物理化学吸收法、氧化还原法以及膜法，其中能够达到天然气液化要求的净化处理技术主要有：二乙醇胺法、甲基二乙醇胺法以及分子筛吸附等物理化学方法，但这几种方法都至少需要双塔操作，使得装置具有规模大、功耗高、操作流程复杂以及控制系统复杂的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种天然气处理装置，以解决现有的天然气处理装置需要双塔操作，使得装置规模大、功耗高以及操作流程复杂的问题。

为此目的，第一方面，本发明提供一种天然气处理装置，包括脱碳系统和液化系统，所述脱碳系统与所述液化系统连接，其特征在于，还包括制冷系统，所述脱碳系统与所述液化系统分别与所述制冷系统连接，所述脱碳系统包括：第一换热器和填料精馏塔；

所述第一换热器的天然气出口与所述填料精馏塔的天然气入口连接。

其中，所述填料精馏塔的顶部设有冷凝器，底部设有再沸器；

所述冷凝器的制冷剂出口与所述第一换热器的制冷剂入口连接；

所述再沸器的天然气出口与所述第一换热器的天然气入口连接；所述再沸器的不凝气出口与所述精馏塔的不凝气入口连接。

其中，所述液化系统，包括：第一节流阀和第二换热器；

所述第一节流阀的天然气入口与所述填料精馏塔的天然气出口连接；所述第一节流阀的天然气出口与所述第二换热器的天然气入口连接。

其中，所述制冷系统，包括：压缩机、空冷器、第三换热器以及第二节流阀；

所述压缩机的制冷剂出口与所述空冷器的制冷剂入口连接；所述压缩机的制冷剂入口与所述第三换热器的第二制冷剂出口连接；

所述空冷器的制冷剂出口与所述第三换热器的第一制冷剂入口连接；所述冷凝器的制冷剂入口与所述第二换热器的第二制冷剂出口连接；

所述第三换热器的第一制冷剂出口与所述第二换热器的第一制冷剂入口连接；所述第三换热器的第二制冷剂入口与所述第一换热器的制冷剂出口连接；

所述第二节流阀的制冷剂入口与所述第二换热器的第一制冷剂出口连接；所述第二节流阀的制冷剂出口与所述第二换热器的第二制冷剂入口连接。

其中，所述制冷系统，还包括：第四节流阀；

所述第四节流阀的与所述再沸器的不凝液出口连接；所述再沸器的不凝液入口与所述精馏塔的不凝液出口连接；所述第四节流阀的不凝液出口与所述第三换热器的不凝液入口连接。

其中，所述装置还包括：存储系统；

所述存储系统，包括：第三节流阀和储罐；

所述第三节流阀的液化天然气入口与所述第二换热器的液化天然气出口相连；所述第三节流阀的液化天然气出口与所述储罐的液化天然气入口连接。

其中，所述储罐设有蒸发气出口，所述第一换热器和所述第三换热器均设有蒸发气入口和蒸发气出口；

所述储罐的蒸发气出口与所述第一换热器的蒸发气入口连接；

所述第二换热器的蒸发气出口与所述第一换热器的蒸发气入口连接；

所述第一换热器的蒸发气出口与所述第三换热器的蒸发气入口连接；

所述第三换热器的蒸发气出口，用于将蒸发气放空。

其中，所述第三换热器的第二制冷剂入口与所述第一换热器的制冷剂出口连接，所述第三换热器的第二制冷剂出口与所述压缩机的制冷剂入口连接。