[发明专利]天然气脱氮装置及方法

说明书

本发明涉及一种天然气脱氮方法，包括下列步骤：原料天然气首先进行预冷，然后进行制冷至‑25℃～‑30℃；进入吸收塔进行N₂脱除，脱除的N₂自吸收塔顶排出经过与原料天然气复热后去放空；吸收塔底富液经过液力透平机回收能量后进高压闪蒸塔进行高压闪蒸；中压闪蒸出的气体经过与原料天然气复热后作为净化气去外输系统；常压压闪蒸出的气体经过与原料天然气复热后进入经常压闪蒸气增压压缩机系统，增压后作为净化气去外输系统。本发明同时提供一种实现上述方法的装置。

技术领域

本发明属于天然气加工领域，尤其是涉及一种脱除天然气中N₂的装置。

背景技术

天然气是石油的气态烃类采出物质，是优质燃料和化工原料。天然气中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有H₂S、CO₂、H₂O等，一些天然气中含有N2，另外一些还含有氩气和氖气等。含N₂过高的天然气还会降低天然气的热值，使之无法满足我国商品天然气的技术指标所规定的要求。因此，有必要将天然气中富含的N₂进行有效的脱除。

发明内容

本发明的目的是提供一种流程简单、能耗低、流程短、N₂脱除率高的天然气脱N₂装置，属于物理溶剂法。采用本装置进行天然气N₂，采用丙烷制冷低温吸收，脱N₂前应进行中等程度的脱水，工艺不需加热，只需电能，总能耗低，操作费用低，还可同时脱除Ne和Ar等惰性气体。技术方案如下：

一种天然气脱氮方法，包括下列步骤：

(1)含N₂的原料天然气首先进行预冷，然后进行制冷至-25℃～-30℃；

(2)在3.0～12.0MPaG下进入吸收塔进行N₂脱除，脱除的N₂自吸收塔顶排出经过与原料天然气复热后去放空，放空N₂中甲烷的含量≤5％；

(3)吸收塔底富液经过液力透平机回收能量后进高压闪蒸塔进行高压闪蒸，高压闪蒸压力为1.5～4.0MPaG，高压闪蒸出的气与原料天然气复热后去高压闪蒸气压缩机系统循环至吸收塔底部作为底部进料，高压闪蒸出的液体再进行中压闪蒸；

(4)中压闪蒸压力为0.6～1.5MPaG，中压闪蒸出的气体经过与原料天然气复热后作为净化气去外输系统，中压闪蒸出的液体再进行低压闪蒸；低压闪蒸压力为0.3～0.6MPaG，低压闪蒸出的气体经过与原料天然气复热后作为净化气去外输系统，低压闪蒸出的液体再进行常压闪蒸；

(5)常压闪蒸压力为0.0MPaG，常压压闪蒸出的气体经过与原料天然气复热后进入经常压闪蒸气增压压缩机系统，增压后作为净化气去外输系统，常压闪蒸出的液体去溶剂循环泵增压至3.4～12.4MPaG，然后经过制冷至-25℃～-30℃去吸收塔顶循环使用。

优选地，高压闪蒸出的气体经高压压缩机压缩，空冷后再制冷至-25℃～-30℃后循环至吸收塔底部，中压闪蒸气、低压闪蒸气和常压闪蒸气连通在一起作为净化气去外输系统。

吸收塔底富液经过高压液力透平机降压后进行高压闪蒸，高压液力透平机的动力再提供给溶剂循环泵。

高压闪蒸出的液体经过中压液力透平机降压后进行中压闪蒸，中压液力透平机的动力提供给溶剂循环泵。

采用的吸收剂为庚烷(C7)、辛烷(C8)、壬烷(C9)和癸烷(C10)的混合物，质量配比为(5-15):(45-55):(15-25):(15-25)。