專利名稱：一種降低液化天然氣中的氮含量的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單循環(huán)混合冷劑制冷的天然氣液化及液化天然氣的脫氮技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種降低液化天然氣中的氮含量的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液化天然氣(LNG)的體積比天然氣縮小了大約600倍，因此非常便于運(yùn)輸和大量?jī)?chǔ)存。用于生產(chǎn)LNG的原料天然氣為混合物，通常具有一定的含氮量，如果含氮量超過(guò)1%，則容易在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中引起LNG的大量氣化以及儲(chǔ)罐內(nèi)LN G的翻滾超壓，一方面引起大量的物料損失，另外一方面也容易造成儲(chǔ)罐破裂，進(jìn)而帶來(lái)更大的環(huán)境危害和人員、財(cái)產(chǎn)損失。因此，需要在液化過(guò)程中對(duì)高含氮量的原料天然氣進(jìn)行脫氮處理，以使產(chǎn)品LNG中的含氮量降至1%以下。現(xiàn)有的對(duì)LNG進(jìn)行脫氮處理的技術(shù)，是利用壓力從高突然降低引起物質(zhì)沸點(diǎn)急劇降低的閃蒸原理，使氮盡可能多地從LNG中沸騰汽化出來(lái)。該技術(shù)通常只能進(jìn)行一次，因而脫氮效果非常有限，當(dāng)原料天然氣中的含氮量較高(如超過(guò)8%)時(shí)，該技術(shù)不能達(dá)到產(chǎn)品LNG中含氮量降至1%以下的要求，并且甲烷損失量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種降低液化天然氣中的氮含量的系統(tǒng)，能將產(chǎn)品LNG的含氮量降至1%以下。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種降低液化天然氣中的氮含量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:過(guò)冷器、汽提塔、LNG泵、儲(chǔ)罐；其中，所述過(guò)冷器包括:過(guò)冷通道和冷量供應(yīng)通道；所述汽提塔 包括:封閉的塔身以及N塊塔盤，N為大于3的整數(shù)；所述塔盤包括位于水平方向上的帶有氣液接觸裝置的底面和垂直安裝在所述底面的一部分側(cè)邊緣上的隔擋；在豎直方向上，各所述塔盤通過(guò)其底面未安裝所述隔擋的側(cè)邊緣依次交錯(cuò)固定在所述塔身的內(nèi)側(cè)面上；各所述塔盤從上向下依次從I編號(hào)至N ;所述過(guò)冷通道通過(guò)過(guò)冷LNG輸入管道接入所述塔身內(nèi)部，接入口在第I號(hào)塔盤的底面上方；飽和冷卻LNG在所述過(guò)冷通道內(nèi)吸收所述冷量供應(yīng)通道中的過(guò)冷LNG的冷量而進(jìn)一步降溫，變成過(guò)冷LNG沿所述過(guò)冷LNG輸入管道進(jìn)入所述塔身內(nèi)部的第I號(hào)塔盤內(nèi)；過(guò)冷LNG輸出管道的一端接入所述塔身內(nèi)，其接入口在冷量輸出塔盤的底面的上方，且低于該冷量輸出塔盤的隔擋頂部的最低點(diǎn)；所述冷量輸出塔盤為第1-3號(hào)塔盤中的任一塊塔盤；過(guò)冷LNG輸出管道的另一端與所述冷量供應(yīng)通道的輸入端相連；所述冷量供應(yīng)通道的輸出端通過(guò)LNG返回管道接入所述塔身內(nèi)，接入口在第N塊塔盤的底面下方；所述塔身的底部通過(guò)LNG輸送管道與所述LNG泵的輸入端相連，所述LNG泵的輸出端與所述儲(chǔ)罐相連；所述塔身的頂部接有含氮BOG輸出管道；所述過(guò)冷LNG輸出管道將所述冷量輸出塔盤中的一部分過(guò)冷LNG輸送至所述冷量供應(yīng)通道，該過(guò)冷LNG向所述過(guò)冷通道內(nèi)的所述飽和冷卻LNG釋放冷量后，變成氣液兩相的天然氣混合物由所述LNG返回管道進(jìn)入所述塔身內(nèi)；其中，氣相的天然氣在所述塔身內(nèi)自下而上流動(dòng)，并在各塔盤的底面上的氣液接觸裝置處與該底面上方的過(guò)冷LNG接觸，使該過(guò)冷LNG中的氮以氣態(tài)形式擴(kuò)散出來(lái)，該氮?dú)馀c氣相的天然氣的混合物通過(guò)所述含氮BOG輸出管道輸出；液相的LNG與從各塔盤的隔擋處溢出的過(guò)冷LNG匯集于所述塔身底部，并從所述LNG輸送管道進(jìn)入所述LNG泵，經(jīng)過(guò)所述LNG泵加壓后送入所述儲(chǔ)罐。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中,LNG被冷卻至飽和后得到的飽和冷卻LNG在過(guò)冷通道內(nèi)吸收冷量而進(jìn)一步降溫為過(guò)冷LNG，這提高了本發(fā)明的脫氮效率；氣相的天然氣在塔身內(nèi)自下而上流動(dòng)，在各塔盤的底面氣液接觸裝置處與該底面上方的過(guò)冷LNG接觸，從而使其中的氮擴(kuò)散出來(lái)；由于塔盤的數(shù)量超過(guò)3個(gè)，過(guò)冷LNG在塔身內(nèi)由上到下依次從各塔盤溢出，因而本發(fā)明大大延長(zhǎng)了過(guò)冷LNG在塔身內(nèi)的脫氮時(shí)間，進(jìn)一步提高了脫氮效率。此夕卜，本發(fā)明從第1-3號(hào)塔盤中的任一個(gè)內(nèi)將一部分過(guò)冷LNG輸送到冷量供應(yīng)通道，向過(guò)冷通道中的飽和冷卻LNG釋放冷量，一方面有利于使飽和冷卻LNG降溫為過(guò)冷LNG，從而提高脫氮效率，另一方面還提高了這部分釋放冷量的過(guò)冷LNG的溫度，既脫出了其中的氮，又向塔身內(nèi)提供了溫度較高的氣相的天然氣來(lái)對(duì)其中的過(guò)冷LNG進(jìn)行脫氮處理。因此，本發(fā)明在高含氮量(如超過(guò)8%)的原料天然氣液化為產(chǎn)品LNG的過(guò)程中進(jìn)行脫氮處理，該脫氮處理的脫氮效率相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)大大提高，可以使生成的產(chǎn)品LNG的含氮量降至1%以下，同時(shí)，脫氮處理過(guò)程中甲烷的損失量并不大，從而節(jié)約了資源。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn):進(jìn)一步，所述汽提塔還包括2組除沫器，其中的一組安裝于所述塔身內(nèi)的所述過(guò)冷LNG輸入管道的接入口的上方，另一組安裝于所述塔身內(nèi)的所述LNG返回管道的接入口的下方。進(jìn)一步，還包括:冷箱、一號(hào)節(jié)流閥、排放氣壓縮機(jī)、排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐、冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)、脫重?zé)N罐；其中，所述冷箱包括:一號(hào)初段受冷通道、一號(hào)次段受冷通道、二號(hào)受冷通道、三號(hào)冷 卻通 道、四號(hào)冷卻通道；所述一號(hào)初段受冷通道的輸入端接外部供應(yīng)的天然氣，其輸出端接入所述脫重?zé)N罐；所述脫重?zé)N罐通過(guò)頂部連接的氣態(tài)天然氣輸出管道與所述一號(hào)次段受冷通道的輸入端相連，其底部接有液態(tài)重?zé)N輸出管道；所述一號(hào)次段受冷通道的輸出端與所述過(guò)冷通道的輸入端相連；外部供應(yīng)的所述天然氣在所述一號(hào)初段受冷通道內(nèi)吸收所述三號(hào)冷卻通道中的低溫液態(tài)冷劑以及所述四號(hào)冷卻通道中的壓縮排放氣所提供的冷量，變成氣相的氣態(tài)天然氣與液相的液態(tài)重?zé)N的混合物進(jìn)入所述脫重?zé)N罐；其中，所述氣態(tài)天然氣通過(guò)所述氣態(tài)天然氣輸出管道進(jìn)入所述一號(hào)次段受冷通道，在其中吸收所述三號(hào)冷卻通道中的低溫液態(tài)冷劑以及所述四號(hào)冷卻通道中的壓縮排放氣所提供的冷量，變成所述飽和冷卻LNG進(jìn)入所述過(guò)冷通道；所述液態(tài)重?zé)N通過(guò)所述液態(tài)重?zé)N輸出管道輸出；所述二號(hào)受冷通道的輸入端連接所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)的氣液冷劑輸出管，其輸出端連接所述三號(hào)冷卻通道的輸入端，且在所述二號(hào)受冷通道和所述三號(hào)冷卻通道的連接管線上設(shè)有所述一號(hào)節(jié)流閥；所述三號(hào)冷卻通道的輸出端通過(guò)氣態(tài)冷劑輸出管接入所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)；所述氣液冷劑輸出管將高壓常溫的氣態(tài)冷劑以及高壓常溫的液態(tài)冷劑的冷劑混合物輸入所述二號(hào)受冷通道，該冷劑混合物在所述二號(hào)受冷通道內(nèi)吸收所述三號(hào)冷卻通道中的低溫液態(tài)冷劑以及所述四號(hào)冷卻通道中的壓縮排放氣所提供的冷量，得到的液態(tài)冷劑經(jīng)所述一號(hào)節(jié)流閥后降壓降溫，變成所述低溫液態(tài)冷劑進(jìn)入所述三號(hào)冷卻通道內(nèi)釋放冷量，后變?yōu)榈蛪撼氐臍鈶B(tài)冷劑由所述氣態(tài)冷劑輸出管進(jìn)入所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)；所述儲(chǔ)罐將其內(nèi)部的蒸發(fā)氣送入所述含氮BOG輸出管道，該蒸發(fā)氣與所述氮?dú)馀c氣相的天然氣的混合物進(jìn)一步混合為排放氣；該含氮BOG輸出管道的輸出端連接所述排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐；所述排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐通過(guò)其頂部連接的管線接入所述排放氣壓縮機(jī)的入口 ；所述四號(hào)冷卻通道的輸入端接所述排放氣壓縮機(jī)的出口，其輸出端接外部的燃?xì)庥脩舻娜細(xì)庠O(shè)備；所述排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐將收集的所述排放氣送入所述排放氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，得到的壓縮排放氣在所述四號(hào)冷卻通道內(nèi)釋放冷量，變成常溫排放氣輸送到所述燃?xì)庠O(shè)備；所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)用于，對(duì)所述三號(hào)冷卻通道通過(guò)所述氣態(tài)冷劑輸出管送來(lái)的氣態(tài)冷劑進(jìn)行冷卻，將得到的所述冷劑混合物通過(guò)所述氣液冷劑輸出管輸送至所述二號(hào)受冷通道。進(jìn)一步，所述四號(hào)冷卻通道的輸出端還接有在線分析儀。進(jìn)一步，所述四號(hào)冷卻通道的輸出端還通過(guò)排放氣輸送管道接入所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)，供其冷卻后通過(guò)所述氣液冷劑輸出管輸送至所述二號(hào)受冷通道。進(jìn)一步，所述排放氣輸送管道上接有和流量累計(jì)計(jì)量?jī)x。進(jìn)一步，所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)包括:冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐、冷劑壓縮機(jī)、二段冷卻器、二號(hào)氣液分離罐、液態(tài)冷劑泵；其中，所述氣態(tài)冷劑輸出管接入所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐；所述冷劑壓縮機(jī)的入口接所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐，其出口接所述二段冷卻器的輸入端；所述二段冷卻器的輸出端接入所述二號(hào)氣液分離 罐；所述二號(hào)氣液分離罐的底部通過(guò)管線接入所述液態(tài)冷劑泵，其頂部接有常溫氣態(tài)冷劑輸送管；所述液態(tài)冷劑泵的輸出端接有常溫液態(tài)冷劑輸送管；所述常溫氣態(tài)冷劑輸送管及所述常溫液態(tài)冷劑輸送管匯入所述氣液冷劑輸出管；所述氣態(tài)冷劑輸出管將所述氣態(tài)冷劑送入所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐進(jìn)行暫存；所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐將其內(nèi)部的所述氣態(tài)冷劑送入所述冷劑壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，得到的高壓氣態(tài)冷劑與高壓液態(tài)冷劑的混合物進(jìn)入所述二段冷卻器進(jìn)行降溫，生成所述高壓常溫的氣態(tài)冷劑及高壓常溫的液態(tài)冷劑的混合物輸送到所述二號(hào)氣液分離罐；所述二號(hào)氣液分離罐將所述高壓常溫的液態(tài)冷劑送入所述液態(tài)冷劑泵；所述二號(hào)氣液分離罐輸出的所述高壓常溫的氣態(tài)冷劑與所述液態(tài)冷劑泵輸出的所述高壓常溫的液態(tài)冷劑匯入所述氣液冷劑輸出管。進(jìn)一步，所述冷劑壓縮機(jī)包括一段冷劑壓縮機(jī)和二段冷劑壓縮機(jī)；所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)還包括:一段冷卻器、一號(hào)氣液分離罐、級(jí)間泵；其中，所述一段冷劑壓縮機(jī)的入口接所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐，其出口接所述一段冷卻器；所述一段冷卻器的輸出端通過(guò)氣液冷劑一段輸送管接入所述一號(hào)氣液分離罐；所述一號(hào)氣液分離罐的頂部通過(guò)氣態(tài)冷劑一段輸出管接入所述二段冷劑壓縮機(jī)的入口，其底部通過(guò)液態(tài)冷劑一段輸出管接入所述級(jí)間泵；所述二段冷劑壓縮機(jī)的出口接氣態(tài)冷劑二段輸出管；所述級(jí)間泵的輸出端接液態(tài)冷劑二段輸出管；所述氣態(tài)冷劑二段輸出管和所述液態(tài)冷劑二段輸出管匯合為氣液冷劑二段輸出管，接入所述二段冷卻器；所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐將其內(nèi)部的所述氣態(tài)冷劑送入所述一段冷劑壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，得到的壓縮氣態(tài)冷劑與壓縮液態(tài)冷劑的混合物進(jìn)入所述一段冷卻器進(jìn)行冷卻后，變成常溫壓縮氣態(tài)冷劑與常溫壓縮液態(tài)冷劑的混合物通過(guò)所述氣液冷劑一段輸送管進(jìn)入所述一號(hào)氣液分離罐暫存；所述一號(hào)氣液分離罐將其暫存的所述常溫壓縮氣態(tài)冷劑送入所述二段冷劑壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，其暫存的所述常溫壓縮液態(tài)冷劑由所述級(jí)間泵加壓輸出；所述二段冷劑壓縮機(jī)壓縮得到的高壓氣態(tài)冷劑與高壓液態(tài)冷劑的混合物在所述氣液冷劑二段輸出管內(nèi)與所述級(jí)間泵送來(lái)的高壓液態(tài)冷劑匯合，進(jìn)入所述二段冷卻器。進(jìn)一步，所述排放氣輸送管道匯入所述氣液冷劑一段輸送管。進(jìn)一步，所述一段冷劑壓縮機(jī)與所述一段冷卻器的連接管線上設(shè)有一段溫度控制器，用于根據(jù)所述壓縮氣態(tài)冷劑與壓縮液態(tài)冷劑的混合物的溫度來(lái)控制所述一段冷卻器的冷卻溫度；所述氣液冷劑二段輸出管上設(shè)有二段溫度控制器，用于根據(jù)所述氣液冷劑二段輸出管內(nèi)的混合物的溫度來(lái)控制所述二段冷卻器的冷卻溫度。進(jìn)一步，還包括:安裝在所述一號(hào)氣液分離罐上的一號(hào)氣液分離罐液位控制器、設(shè)在所述液態(tài)冷劑二段輸出管上的級(jí)間泵輸出控制閥；所述一號(hào)氣液分離罐液位控制器根據(jù)所述一號(hào)氣液分離罐內(nèi)的液位來(lái)控制所述級(jí)間泵輸出控制閥的開(kāi)度。進(jìn)一步，所述常溫液態(tài)冷劑輸送管上設(shè)有高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制器和高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制閥；所述高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制器根據(jù)所述常溫液態(tài)冷劑輸送管內(nèi)的所述高壓常溫的液態(tài)冷劑的流量來(lái)控制所述高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制閥的開(kāi)度。進(jìn)一步，所述脫重?zé)N罐上安裝有重?zé)N液位控制器；所述液態(tài)重?zé)N輸出管道上設(shè)有重?zé)N輸出控制閥；所述重?zé)N液位控制器根據(jù)所述脫重?zé)N罐內(nèi)的液位來(lái)控制所述重?zé)N輸出控制閥的開(kāi)度。 進(jìn)一步，所述氣態(tài)天然氣輸出管道上設(shè)有氣態(tài)天然氣壓力控制器；所述脫重?zé)N罐與所述一號(hào)初段受冷通道的連接管線上設(shè)有混合物開(kāi)度控制閥；所述氣態(tài)天然氣壓力控制器根據(jù)所述氣態(tài)天然氣輸出管道中的氣壓來(lái)控制所述混合物開(kāi)度控制閥的開(kāi)度。進(jìn)一步，所述氣態(tài)天然氣輸出管道上設(shè)有氣態(tài)天然氣流量控制器；所述過(guò)冷LNG輸入管道上設(shè)有過(guò)冷LNG溫度控制器和二號(hào)節(jié)流閥；所述氣態(tài)天然氣流量控制器和所述過(guò)冷LNG溫度控制器分別根據(jù)所述氣態(tài)天然氣輸出管道中的氣態(tài)天然氣的流量以及所述過(guò)冷LNG輸入管道中的過(guò)冷LNG的溫度，共同控制所述二號(hào)節(jié)流閥的開(kāi)度。進(jìn)一步，所述一號(hào)次段受冷通道與所述過(guò)冷通道的連接管線上設(shè)有溫度指示器；和/或，所述二號(hào)受冷通道和所述三號(hào)冷卻通道的連接管線上設(shè)有流量指示器。進(jìn)一步，所述含氮BOG輸出管道設(shè)有含氮BOG壓力控制器和含氮BOG壓力控制閥；所述含氮BOG壓力控制器根據(jù)所述含氮BOG輸出管道內(nèi)的所述氮?dú)馀c氣相的天然氣的混合物的壓力來(lái)控制所述含氮BOG壓力控制閥的開(kāi)度。進(jìn)一步，所述氣液接觸裝置為孔、浮閥或泡罩。


圖1為本發(fā)明提出的降低液化天然氣中的氮含量的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明提出的汽提塔的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明提出的冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。圖1為本發(fā)明提出的降低液化天然氣中的氮含量的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括:過(guò)冷器104、汽提塔101、LNG泵102、儲(chǔ)罐103 ;其中，過(guò)冷器104包括:過(guò)冷通道1041和冷量供應(yīng)通道1042。圖2為本發(fā)明提出的汽提塔的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，本發(fā)明中的汽提塔101包括:封閉的塔身以及N個(gè)塔盤，N為大于3的整數(shù)。塔盤是板式塔的主要部件之一，它是實(shí)現(xiàn)傳熱、傳質(zhì)的部件。如圖1所示，汽提塔101的塔身內(nèi)有9個(gè)塔盤，而圖2實(shí)施例中，塔身內(nèi)有7個(gè)塔盤。如圖2所示，塔盤包括位于水平方向上的底面2021和垂直安裝在底面2021的一部分側(cè)邊緣上的隔擋2022，底面2021上帶有氣液接觸裝置，這里的氣液接觸裝置可以為孔、浮閥或泡罩等，在氣液接觸裝置處，底面2021上方的液相的過(guò)冷LNG與底面2021下方的氣相天然氣可以接觸，從而脫除過(guò)冷LNG中的部分或全部氮。而隔擋2022則用于擋住底面2021上方的過(guò)冷LNG的向外流動(dòng)，使其只能通過(guò)漫過(guò)隔擋2022的方式溢出該塔盤。每個(gè)塔盤中，隔擋2022只是擋住了底面2021的一部分側(cè)邊緣，該底面2021的其余側(cè)邊緣則被塔身內(nèi)側(cè)面所遮擋，即各塔盤通過(guò)其底面2021未安裝隔擋2022的側(cè)邊緣固定在塔身的內(nèi)側(cè)面上。此外，如圖1和圖2所示，在豎直方向上，各塔盤并非對(duì)齊排列，而是依次交錯(cuò)固定在塔身的內(nèi)側(cè)面上的，這樣，位于上方的塔盤中溢出的過(guò)冷LNG全部或部分進(jìn)入下方的塔盤，很明顯，這大大延長(zhǎng)了過(guò)冷LNG在塔身內(nèi)的滯留時(shí)間，從而為脫除其中的氮提供充足的時(shí)間保證。設(shè)置3個(gè)以上的塔盤的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，每個(gè)塔盤的底面2021上都有氣液接觸裝置，從塔身底部自下而上流動(dòng)的氣相的天然氣可以在氣液接觸裝置處與底面2021上方的過(guò)冷LNG接觸，從而脫除其中的氮，因此，塔盤的數(shù)量較多，有利于氮的充分脫除，即提聞本發(fā)明的脫氣效率。本發(fā)明將各塔盤從上向下依次從I編號(hào)至N，即每個(gè)塔身內(nèi)部，最上方的塔盤稱為第I號(hào)塔盤(或稱為第I塊塔盤)，最下方的塔盤稱為第N號(hào)塔盤(或稱為第N塊塔盤)，其余塔盤的序號(hào)依此類推。如圖1和圖2所示，過(guò)冷通道1041通過(guò)過(guò)冷LNG輸入管道130接入塔身內(nèi)部，接入口在第I號(hào)塔盤的底面上方，較佳的，該接入口不低于第I號(hào)塔盤的隔擋的頂平面最低點(diǎn)，這可以防止第I號(hào)塔盤中的過(guò)冷LNG倒流。如圖1所示,利用該結(jié)構(gòu),飽和冷卻LNG在過(guò)冷通道1041內(nèi)可以吸收冷量供應(yīng)通道1042中的過(guò)冷LNG的冷量而進(jìn)一步降溫，變成過(guò)冷LNG沿過(guò)冷LNG輸入管道130進(jìn)入塔身內(nèi)部的第I號(hào)塔盤內(nèi)。過(guò)冷LNG不斷輸入第I號(hào)塔盤內(nèi)，最終總會(huì)溢出而進(jìn)入下方的塔盤；只要過(guò)冷LNG的輸入量足夠大，過(guò)冷LNG總會(huì)溢出第N號(hào)塔盤而流到塔身內(nèi)的底部。如圖1和圖2所示，過(guò)冷LNG輸出管道129的一端接入塔身內(nèi)，其接入口在冷量輸出塔盤的底面的上方， 且低于該冷量輸出塔盤的隔擋2022頂部的最低點(diǎn)，這樣，冷量輸出塔盤內(nèi)的過(guò)冷LNG至少有一部分會(huì)進(jìn)入過(guò)冷LNG輸出管道129。這里的冷量輸出塔盤為第1-3號(hào)塔盤中任一塊塔盤，在圖1和圖2實(shí)施例中，冷量輸出塔盤均為第2號(hào)塔盤。當(dāng)然，冷量輸出塔盤也可以為第I號(hào)塔盤或第3號(hào)塔盤。過(guò)冷LNG輸出管道129的另一端與冷量供應(yīng)通道1042的輸入端相連；冷量供應(yīng)通道1042的輸出端通過(guò)LNG返回管道131接入塔身內(nèi)，接入口在第N號(hào)塔盤的底面2021下方。塔身的底部通過(guò)LNG輸送管道132與LNG泵102的輸入端相連，LNG泵102的輸出端與儲(chǔ)罐103相連。此外，塔身的頂部接有含氮BOG輸出管道128。利用以上結(jié)構(gòu)，過(guò)冷LNG輸出管道129將冷量輸出塔盤(如圖1和圖2中的第2號(hào)塔盤)中的一部分過(guò)冷LNG輸送至冷量供應(yīng)通道1042，該過(guò)冷LNG向過(guò)冷通道1041內(nèi)的飽和冷卻LNG釋放冷量后，變成氣液兩相的天然氣混合物由LNG返回管道131進(jìn)入塔身內(nèi)，其中，氣相的天然氣(溫度高于過(guò)冷LNG)在塔身內(nèi)自下而上流動(dòng)，并在各塔盤的底面2021上的氣液接觸裝置處與該底面2021上方的過(guò)冷LNG接觸，使該過(guò)冷LNG中的氮以氣態(tài)形式擴(kuò)散出來(lái)，而擴(kuò)散出來(lái)的該氮?dú)馀c原來(lái)塔身內(nèi)氣相的天然氣混合后形成的混合物通過(guò)含氮BOG輸出管道128輸出。該氮?dú)馀c天然氣的混合物的氣壓足夠大時(shí)，不僅可以保證過(guò)冷LNG不會(huì)從氣液接觸裝置處向下流出，而且該氮?dú)馀c天然氣的混合物還可以依次穿過(guò)氣液接觸裝置以及塔盤中的過(guò)冷LNG，以氣泡的形式到達(dá)該塔盤上方，完成脫氮的任務(wù)。LNG返回管道131送入塔身內(nèi)的氣液兩相的天然氣混合物中，液相的LNG與從各塔盤的隔擋2022處溢出的過(guò)冷LNG匯集于塔身底部，并從LNG輸送管道132進(jìn)入LNG泵102，經(jīng)過(guò)LNG泵102加壓后送入儲(chǔ)罐103儲(chǔ)存。由此可見(jiàn)，本發(fā)明中，LNG被冷卻至飽和后得到的飽和冷卻LNG在過(guò)冷通道內(nèi)吸收冷量而進(jìn)一步降溫為過(guò)冷LNG，這提高了本發(fā)明的脫氮效率；氣相的天然氣在塔身內(nèi)自下而上流動(dòng)，在各塔盤的底面氣液接觸裝置處與該底面上方的過(guò)冷LNG接觸，從而使其中的氮擴(kuò)散出來(lái)；由于塔盤的數(shù)量超過(guò)3個(gè)，過(guò)冷LNG在塔身內(nèi)由上到下依次從各塔盤溢出，因而本發(fā)明大大延長(zhǎng)了過(guò)冷LNG在塔身內(nèi)的脫氮時(shí)間，進(jìn)一步提高了脫氮效率。此外，本發(fā)明從第1-3號(hào)塔盤中的任一個(gè)內(nèi)將一部分過(guò)冷LNG輸送到冷量供應(yīng)通道，向過(guò)冷通道中的飽和冷卻LNG釋放冷量，一方面有利于使飽和冷卻LNG降溫為過(guò)冷LNG，從而提高脫氮效率，另一方面還提高了這部分釋放冷量的過(guò)冷LNG的溫度，既脫出了其中的氮，又向塔身內(nèi)提供了溫度較高的氣相的天然氣來(lái)對(duì)其中的過(guò)冷LNG進(jìn)行脫氮處理。因此，本發(fā)明在高含氮量(如超過(guò)8%)的原料天然氣液化為產(chǎn)品LNG的過(guò)程中進(jìn)行脫氮處理，該脫氮處理的脫氮效率相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)大大提高，可以使生成的產(chǎn)品LNG的含氮量降至1%以下，同時(shí)，脫氮處理過(guò)程中甲烷的損失量并不大，從而節(jié)約了資源。正是由于本發(fā)明利用部分過(guò)冷LNG來(lái)對(duì)飽和冷卻LNG進(jìn)行降溫處理，生成的氣相的天然氣可以用于脫氮，因而本發(fā)明還可以減少對(duì)飽和冷卻LNG進(jìn)行降溫的冷劑使用量，從而達(dá)到節(jié)約資源、降低成本的目的。如圖2所示，汽提塔還可以包括2組除沫器201，其中的一組安裝于塔身內(nèi)的過(guò)冷LNG輸入管道130的接入口的上方(如圖2中上方的除沫器201所示)，另一組安裝于塔身內(nèi)的LNG返回管道131的接入口的下方(如圖2中下方的除沫器201所示)。通過(guò)設(shè)置這兩組除沫器201，可以分別濾除進(jìn)入含氮BOG輸出管道128的氮?dú)馀c天然氣的混合物以及進(jìn)入LNG輸送管道132的過(guò)冷LNG中的泡沫，從而保護(hù)下游設(shè)備的工作不受影響。
上述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了充分脫除飽和冷卻LNG中的氮的目的，可以保證進(jìn)入儲(chǔ)罐103的過(guò)冷LNG以及非過(guò)冷LNG的含氮量不超過(guò)1%。該系統(tǒng)還產(chǎn)出氮?dú)庖约皻庀嗟奶烊粴獾幕旌衔铮摶旌衔锏臏囟容^低，且具有可燃性，隨意排放不僅會(huì)造成環(huán)境污染以及一定的爆炸燃燒危險(xiǎn)，還會(huì)浪費(fèi)其中的冷量。有鑒于此，本發(fā)明可以將這部分氮?dú)馀c天然氣的混合物(本發(fā)明稱之為排放氣)補(bǔ)充到用于冷卻LNG的冷劑中，從而達(dá)到節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的目的。如圖1所不,該系統(tǒng)還包括:冷箱105、一號(hào)節(jié)流閥113、排放氣壓縮機(jī)107、排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐108、冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)106、脫重?zé)N罐109 ;其中，冷箱105包括:一號(hào)初段受冷通道1051、一號(hào)次段受冷通道1052、二號(hào)受冷通道1053、三號(hào)冷卻通道1054、四號(hào)冷卻通道1055。一號(hào)初段受冷通道1051的輸入端接外部供應(yīng)的天然氣，如圖1所示，該供應(yīng)天然氣的管線上設(shè)有切斷閥122。一號(hào)初段受冷通道1051的輸出端接入脫重?zé)N罐109。脫重?zé)N罐109通過(guò)頂部連接的氣態(tài)天然氣輸出管道(圖1中未標(biāo)號(hào))與一號(hào)次段受冷通道1052的輸入端相連，脫重?zé)N罐109的底部接有液態(tài)重?zé)N輸出管道(圖1中未標(biāo)號(hào))。一號(hào)次段受冷通道1052的輸出端與過(guò)冷通道1041的輸入端相連，進(jìn)一步，一號(hào)次段受冷通道1052與過(guò)冷通道1041的連接管線上還設(shè)有溫度指示器117，用以指示其中的飽和冷卻LNG的溫度?；谠摻Y(jié)構(gòu)，外部供應(yīng)的天然氣在一號(hào)初段受冷通道1051內(nèi)吸收三號(hào)冷卻通道1054中的低溫液態(tài)冷劑以及四號(hào)冷卻通道1055中的壓縮排放氣所提供的冷量，變成氣相的氣態(tài)天然氣(該氣態(tài)天然氣中的重?zé)N含量遠(yuǎn)低于外部供應(yīng)的天然氣中的重?zé)N含量)與液相的液態(tài)重?zé)N的混合物進(jìn)入脫重?zé)N罐109 ;其中，氣態(tài)天然氣通過(guò)氣態(tài)天然氣輸出管道進(jìn)入一號(hào)次段受冷通道1052，并在一號(hào)次段受冷通道1052中吸收三號(hào)冷卻通道1054中的低溫液態(tài)冷劑以及四號(hào)冷卻通道1055中的壓縮排放氣所提供的冷量，變成飽和冷卻LNG進(jìn)入過(guò)冷通道1041。脫重?zé)N罐109中的液態(tài)重?zé)N通過(guò)液態(tài)重?zé)N輸出管道輸出。如圖1所示，脫重?zé)N罐109上安裝有重?zé)N液位控制器118，液態(tài)重?zé)N輸出管道上設(shè)有重?zé)N輸出控制閥119，重?zé)N液位控制器118根據(jù)脫重?zé)N罐109內(nèi) 的液位來(lái)控制重?zé)N輸出控制閥119的開(kāi)度，從而防止脫重?zé)N罐109中的液態(tài)重?zé)N全部輸出。二號(hào)受冷通道1053的輸入端連接冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)106的氣液冷劑輸出管125，其輸出端連接三號(hào)冷卻通道1054的輸入端，且在二號(hào)受冷通道1053和三號(hào)冷卻通道1054的連接管線上設(shè)有一號(hào)節(jié)流閥113，進(jìn)一步，還可以在二號(hào)受冷通道1053和三號(hào)冷卻通道1054的連接管線上設(shè)置流量指示器112，以指示該連接管線中的液態(tài)冷劑的流量。三號(hào)冷卻通道1054的輸出端通過(guò)氣態(tài)冷劑輸出管126接入冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)106?；谠摻Y(jié)構(gòu)，氣液冷劑輸出管125將高壓常溫的氣態(tài)冷劑以及高壓常溫的液態(tài)冷劑的冷劑混合物輸入二號(hào)受冷通道1053，該冷劑混合物在二號(hào)受冷通道1053內(nèi)吸收三號(hào)冷卻通道1054中的低溫液態(tài)冷劑以及四號(hào)冷卻通道1055中的壓縮排放氣所提供的冷量，得到的液態(tài)冷劑經(jīng)一號(hào)節(jié)流閥113后降壓降溫，變成低溫液態(tài)冷劑進(jìn)入三號(hào)冷卻通道1054內(nèi)釋放冷量，后變?yōu)榈蛪撼氐臍鈶B(tài)冷劑由氣態(tài)冷劑輸出管126進(jìn)入冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)106。儲(chǔ)罐103中儲(chǔ)存的部分LNG因吸收環(huán)境熱量而蒸發(fā)為蒸發(fā)氣(B0G)，該BOG集中于儲(chǔ)罐103內(nèi)液面以上的空間(稱之為儲(chǔ)罐103的氣相空間)中，隨著BOG的累積，儲(chǔ)罐103內(nèi)的氣壓逐漸增大，如果不采取措施，儲(chǔ)罐103會(huì)受損，造成其內(nèi)部LNG的損失以及環(huán)境災(zāi)難。因此，本發(fā)明中，儲(chǔ)罐103可以將其內(nèi)部的蒸發(fā)氣送入含氮BOG輸出管道128,該蒸發(fā)氣與含氮BOG輸出管道128中原有的氮?dú)馀c氣相的天然氣的混合物進(jìn)一步混合，由于蒸發(fā)氣與氣相的天然氣的成分是相同的，因而該進(jìn)一步混合所得到的氣體仍為排放氣。將含氮BOG輸出管道128的輸出端連接排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐108 ;排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐108通過(guò)其頂部連接的管線接入排放氣壓縮機(jī)107的入口 ；四號(hào)冷卻通道1055的輸入端接排放氣壓縮機(jī)107的出口，四號(hào)冷卻通道1055的輸出端接外部的燃?xì)庥脩舻娜細(xì)庠O(shè)備。這樣，排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐108將收集的排放氣送入排放氣壓縮機(jī)107進(jìn)行壓縮，得到的壓縮排放氣在四號(hào)冷卻通道1055內(nèi)釋放冷量，變成常溫排放氣輸送到燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)行燃燒使用，該輸送常溫排放氣至燃?xì)庠O(shè)備的管線上設(shè)有切斷閥123。圖1中，四號(hào)冷卻通道1055的輸出端還接有在線分析儀133，用于對(duì)四號(hào)冷卻通道1055輸出的常溫排放氣進(jìn)行在線分析。當(dāng)然，如圖1所示，四號(hào)冷卻通道1055的輸出端還通過(guò)排放氣輸送管道127接入冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)106，供其冷卻后通過(guò)氣液冷劑輸出管125輸送至二號(hào)受冷通道1053。該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了將排放氣補(bǔ)充到冷劑中以提高資源利用率的目的，補(bǔ)充的主要物質(zhì)為氮?dú)夂图淄?。圖1還示出了排放氣輸送管道127上的切斷閥124?；谝陨辖Y(jié)構(gòu)，冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)106用于，對(duì)三號(hào)冷卻通道1054通過(guò)氣態(tài)冷劑輸出管126送來(lái)的氣態(tài)冷劑以及排放氣輸送管道127送來(lái)補(bǔ)充冷劑用的常溫排放氣進(jìn)行冷卻，將得到的冷劑混合物通過(guò)氣液冷劑輸出管125輸送至二號(hào)受冷通道1053，從而實(shí)現(xiàn)冷劑的循環(huán)冷卻利用。圖3為本發(fā)明提出的冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，該冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)包括:冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐301、冷劑壓縮機(jī)、二段冷卻器307、二號(hào)氣液分離罐308、液態(tài)冷劑泵309。氣態(tài)冷劑輸出管126接入冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐301，該氣態(tài)冷劑輸出管126上可以設(shè)置切斷閥310。冷劑壓縮機(jī)的入口接冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐301，其出口接二段冷卻器307的輸入端；二段冷 卻器307的輸出端接入二號(hào)氣液分離罐308 ;二號(hào)氣液分離罐308的底部通過(guò)管線接入液態(tài)冷劑泵309，其頂部接有常溫氣態(tài)冷劑輸送管324，在該常溫氣態(tài)冷劑輸送管324上還可以設(shè)置切斷閥325 ;液態(tài)冷劑泵309的輸出端接有常溫液態(tài)冷劑輸送管326 ;常溫氣態(tài)冷劑輸送管324及常溫液態(tài)冷劑輸送管326匯入氣液冷劑輸出管125。這樣，氣態(tài)冷劑輸出管126將氣態(tài)冷劑送入冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐301進(jìn)行暫存；冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐301將其內(nèi)部的氣態(tài)冷劑送入冷劑壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，得到的高壓氣態(tài)冷劑與高壓液態(tài)冷劑的混合物進(jìn)入二段冷卻器307進(jìn)行降溫，生成高壓常溫的氣態(tài)冷劑及高壓常溫的液態(tài)冷劑的混合物輸送到二號(hào)氣液分離罐308 ;二號(hào)氣液分離罐308將高壓常溫的液態(tài)冷劑送入液態(tài)冷劑泵309 ;二號(hào)氣液分離罐308通過(guò)常溫氣態(tài)冷劑輸送管324輸出的高壓常溫的氣態(tài)冷劑與液態(tài)冷劑泵309通過(guò)常溫液態(tài)冷劑輸送管326輸出的高壓常溫的液態(tài)冷劑匯入氣液冷劑輸出管125，進(jìn)而進(jìn)入圖1所示的二號(hào)受冷通道1053內(nèi)。冷劑的成分隨LNG成分的不同而有一定差異，較常用的冷劑的成分包括氮以及三種以上的烴類物質(zhì)(如甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丁烷、戊烷等)。冷劑壓縮機(jī)對(duì)這種成分組成的冷劑進(jìn)行壓縮，如果要求一次性壓縮至所需的高壓，則會(huì)因壓縮比過(guò)大而增大冷劑壓縮機(jī)的負(fù)擔(dān)，影響其使用壽命，因此，本發(fā)明中的冷劑壓縮機(jī)分為兩段，即包括一段冷劑壓縮機(jī)302和二段冷劑壓縮機(jī)305 ;冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)還包括:一段冷卻器303、一號(hào)氣液分離罐304、級(jí)間泵306。一段冷劑壓縮機(jī)302的入口接冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐301，具體的，如圖3所示，一段冷劑壓縮機(jī)302的入口接冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐301的頂部。一段冷劑壓縮機(jī)302的出口接一段冷卻器303 ;—段冷卻器303的輸出端通過(guò)氣液冷劑一段輸送管313接入一號(hào)氣液分離罐304。此外，圖1中的排放氣輸送管道127也可以匯入該氣液冷劑一段輸送管313，以實(shí)現(xiàn)排放氣對(duì)冷劑的補(bǔ)充。在排放氣輸送管道127上還可以設(shè)置切斷閥124，該切斷閥124可以為手動(dòng)切斷閥門的形式。一號(hào)氣液分離罐304的頂部通過(guò)氣態(tài)冷劑一段輸出管314接入二段冷劑壓縮機(jī)305的入口，一號(hào)氣液分離罐304 的底部通過(guò)液態(tài)冷劑一段輸出管315接入級(jí)間泵306 ;二段冷劑壓縮機(jī)305的出口接氣態(tài)冷劑二段輸出管321 ;級(jí)間泵306的輸出端接液態(tài)冷劑二段輸出管318 ;氣態(tài)冷劑二段輸出管321和液態(tài)冷劑二段輸出管318匯合為氣液冷劑二段輸出管329，進(jìn)而接入二段冷卻器307。冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐301將其內(nèi)部的氣態(tài)冷劑送入一段冷劑壓縮機(jī)302進(jìn)行壓縮，得到的壓縮氣態(tài)冷劑與壓縮液態(tài)冷劑的混合物進(jìn)入一段冷卻器303進(jìn)行冷卻后，變成常溫壓縮氣態(tài)冷劑與常溫壓縮液態(tài)冷劑的混合物通過(guò)氣液冷劑一段輸送管313進(jìn)入一號(hào)氣液分離罐304暫存；一號(hào)氣液分離罐304將其暫存的常溫壓縮氣態(tài)冷劑送入二段冷劑壓縮機(jī)305進(jìn)行壓縮，一號(hào)氣液分離罐304暫存的常溫壓縮液態(tài)冷劑由級(jí)間泵306加壓通過(guò)液態(tài)冷劑二段輸出管318輸出。圖3不出了液態(tài)冷劑二段輸出管318輸送的常溫壓縮液態(tài)冷劑的兩個(gè)去向，一個(gè)去向是沿管線322匯入氣液冷劑二段輸出管329，另一個(gè)去向則是沿管線319向外部輸出，該管線319上還設(shè)置了手動(dòng)閥門320。二段冷劑壓縮機(jī)305壓縮得到的高壓氣態(tài)冷劑與高壓液態(tài)冷劑的混合物在氣液冷劑二段輸出管329內(nèi)與級(jí)間泵306通過(guò)管線322送來(lái)的高壓液態(tài)冷劑匯合，進(jìn)入二段冷卻器307，進(jìn)而在二段冷卻器307內(nèi)降溫后進(jìn)入二號(hào)氣液分離罐308。圖3中，排放氣輸送管道127上接有和流量累計(jì)計(jì)量?jī)x330，用于對(duì)排放氣輸送管道127所輸送的排放氣(作為冷劑使用)的累計(jì)量，從而方便控制冷劑的使用量，這也有利于控制向系統(tǒng)所輸送的冷量。圖3中，一段冷劑壓縮機(jī)302與一段冷卻器303的連接管線312上可以設(shè)置一段溫度控制器311，其用于根據(jù)連接管線312內(nèi)壓縮氣態(tài)冷劑與壓縮液態(tài)冷劑的混合物的溫度來(lái)控制一段冷卻器303的冷卻溫度，使一段冷卻器303降溫得到的常溫壓縮氣態(tài)冷劑與常溫壓縮液態(tài)冷劑的混合物的溫度保持恒定或基本不變。同樣，氣液冷劑二段輸出管329上也可以設(shè)置二段溫度控制器323，其用于根據(jù)氣液冷劑二段輸出管329內(nèi)的混合物的溫度來(lái)控制二段冷卻器307的冷卻溫度，使其降溫得到的高壓常溫的氣態(tài)冷劑及高壓常溫的液態(tài)冷劑的混合物的溫度保持恒定或基本不變。本發(fā)明還可以在一號(hào)氣液分離罐304上安裝一號(hào)氣液分離罐液位控制器316,在液態(tài)冷劑二段輸出管318上設(shè)置級(jí)間泵輸出控制閥317。一號(hào)氣液分離罐液位控制器316根據(jù)一號(hào)氣液分離罐304內(nèi)的液位來(lái)控制級(jí)間泵輸出控制閥317的開(kāi)度，以保持一號(hào)氣液分離罐304內(nèi)的液位恒定或基本恒定，從而保護(hù)級(jí)間泵306。 本發(fā)明中，常溫液態(tài)冷劑輸送管326上設(shè)有高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制器328和高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制閥327，該高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制器328根據(jù)常溫液態(tài)冷劑輸送管326內(nèi)的高壓常溫的液態(tài)冷劑的流量來(lái)控制高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制閥327的開(kāi)度，從而控制冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)通過(guò)氣液冷劑輸出管125向二號(hào)受冷通道1053輸送的冷劑(即上述的高壓常溫的氣態(tài)冷劑以及高壓常溫的液態(tài)冷劑的冷劑混合物)的量，這也就決定了冷箱獲得的冷量大小。在圖1中，氣態(tài)天然氣輸出管道上設(shè)有氣態(tài)天然氣壓力控制器120 ;脫重?zé)N罐109與一號(hào)初段受冷通道1051的連接管線上設(shè)有混合物開(kāi)度控制閥121 ;氣態(tài)天然氣壓力控制器120根據(jù)氣態(tài)天然氣輸出管道中的氣壓來(lái)控制混合物開(kāi)度控制閥121的開(kāi)度，從而防止脫重?zé)N罐109中的氣壓過(guò)大影響重?zé)N的分離。氣態(tài)天然氣輸出管道上設(shè)有氣態(tài)天然氣流量控制器116 ;過(guò)冷LNG輸入管道130上設(shè)有過(guò)冷LNG溫度控制器114和二號(hào)節(jié)流閥115。氣態(tài)天然氣流量控制器116根據(jù)氣態(tài)天然氣輸出管道中的氣態(tài)天然氣的流量，與過(guò)冷LNG溫度控制器114根據(jù)過(guò)冷LNG輸入管道130中的過(guò)冷LNG的溫度，來(lái)共同控制二號(hào)節(jié)流閥115的開(kāi)度。設(shè)置二號(hào)節(jié)流閥115，可以使過(guò)冷通道1041輸出的過(guò)冷LNG進(jìn)一步降溫降壓，從而更大程度地降低沿過(guò)冷LNG輸入管道130進(jìn)入塔身內(nèi)的過(guò)冷LNG的溫度，進(jìn)一步提高本發(fā)明的脫氮效率。但是，進(jìn)入塔身的過(guò)冷LNG的溫度并不是越低越好，其溫度越低，則對(duì)其進(jìn)行降溫所消耗的冷量也就越多，在脫氮效率相差不大且都能滿足要求的情況下，可以控制過(guò)冷LNG輸入管道130中的過(guò)冷LNG的溫度，使其保持在預(yù)定的范圍內(nèi)，以同時(shí)達(dá)到脫氮和降耗的目的?；谶@樣的考慮，本發(fā)明設(shè)置了過(guò)冷LNG溫度控制器114和氣態(tài)天然氣流量控制器116，二者根據(jù)不同的指標(biāo)來(lái)控制二號(hào)節(jié)流閥115的開(kāi)度，從而控制過(guò)冷LNG的溫度。當(dāng)然，由于過(guò)冷LNG溫度控制器114檢測(cè)得到的指標(biāo)即為過(guò)冷LNG輸入管道130中的過(guò)冷LNG的溫度，因而相對(duì)于氣態(tài)天然氣流量控制器116而言，過(guò)冷LNG溫度控制器114為二號(hào)節(jié)流閥115的主控制器。含氮BOG輸出管道128上也可以設(shè)置含氮BOG壓力控制器110和含氮BOG壓力控制閥111。含氮BOG壓力控制器110根據(jù)含氮BOG輸出管道128內(nèi)的氮?dú)馀c氣相的天然氣的混合物的壓力來(lái)控制含氮BOG壓力控制閥111的開(kāi)度，從而保持塔身內(nèi)的壓力恒定或基本恒定。值得指出的是，本發(fā)明中，冷箱105可以采用真空釬焊鋁制板翅式換熱器的形式，一號(hào)節(jié)流閥113和二號(hào)節(jié)流閥115除了用節(jié)流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)之外，還可以分別用膨脹機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明分別對(duì)含氮量為7.67%的天然氣進(jìn)行液化過(guò)程中的脫氮處理，得到表I所示的一些特征比對(duì)。表I
權(quán)利要求
1.一種降低液化天然氣中的氮含量的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:過(guò)冷器、汽提塔、LNG泵、儲(chǔ)罐；其中，所述過(guò)冷器包括:過(guò)冷通道和冷量供應(yīng)通道；所述汽提塔包括:封閉的塔身以及N塊塔盤，N為大于3的整數(shù)；所述塔盤包括位于水平方向上的帶有氣液接觸裝置的底面和垂直安裝在所述底面的一部分側(cè)邊緣上的隔擋； 在豎直方向上，各所述塔盤通過(guò)其底面未安裝所述隔擋的側(cè)邊緣依次交錯(cuò)固定在所述塔身的內(nèi)側(cè)面上；各所述塔盤從上向下依次從I編號(hào)至N ； 所述過(guò)冷通道通過(guò)過(guò)冷LNG輸入管道接入所述塔身內(nèi)部，接入口在第I號(hào)塔盤的底面上方；飽和冷卻LNG在所述過(guò)冷通道內(nèi)吸收所述冷量供應(yīng)通道中的過(guò)冷LNG的冷量而進(jìn)一步降溫，變成過(guò)冷LNG沿所述過(guò)冷LNG輸入管道進(jìn)入所述塔身內(nèi)部的第I號(hào)塔盤內(nèi)； 過(guò)冷LNG輸出管道的一端接入所述塔身內(nèi)，其接入口在冷量輸出塔盤的底面的上方，且低于該冷量輸出塔盤的隔擋頂部的最低點(diǎn)；所述冷量輸出塔盤為第1-3號(hào)塔盤中的任一塊塔盤；過(guò)冷LNG輸出管道的另一端與所述冷量供應(yīng)通道的輸入端相連；所述冷量供應(yīng)通道的輸出端通過(guò)LNG返回管道接入所述塔身內(nèi)，接入口在第N塊塔盤的底面下方；所述塔身的底部通過(guò)LNG輸送管道與所述LNG泵的輸入端相連，所述LNG泵的輸出端與所述儲(chǔ)罐相連；所述塔身的頂部接有含氮BOG輸出管道； 所述過(guò)冷LNG輸出管道將所述冷量輸 出塔盤中的一部分過(guò)冷LNG輸送至所述冷量供應(yīng)通道，該過(guò)冷LNG向所述過(guò)冷通道內(nèi)的所述飽和冷卻LNG釋放冷量后，變成氣液兩相的天然氣混合物由所述LNG返回管道進(jìn)入所述塔身內(nèi)；其中，氣相的天然氣在所述塔身內(nèi)自下而上流動(dòng)，并在各塔盤的底面上的氣液接觸裝置處與該底面上方的過(guò)冷LNG接觸，使該過(guò)冷LNG中的氮以氣態(tài)形式擴(kuò)散出來(lái)，該氮?dú)馀c氣相的天然氣的混合物通過(guò)所述含氮BOG輸出管道輸出；液相的LNG與從各塔盤的隔擋處溢出的過(guò)冷LNG匯集于所述塔身底部，并從所述LNG輸送管道進(jìn)入所述LNG泵，經(jīng)過(guò)所述LNG泵加壓后送入所述儲(chǔ)罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述汽提塔還包括2組除沫器，其中的一組安裝于所述塔身內(nèi)的所述過(guò)冷LNG輸入管道的接入口的上方，另一組安裝于所述塔身內(nèi)的所述LNG返回管道的接入口的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:冷箱、一號(hào)節(jié)流閥、排放氣壓縮機(jī)、排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐、冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)、脫重?zé)N罐；其中，所述冷箱包括:一號(hào)初段受冷通道、一號(hào)次段受冷通道、二號(hào)受冷通道、三號(hào)冷卻通道、四號(hào)冷卻通道； 所述一號(hào)初段受冷通道的輸入端接外部供應(yīng)的天然氣，其輸出端接入所述脫重?zé)N罐；所述脫重?zé)N罐通過(guò)頂部連接的氣態(tài)天然氣輸出管道與所述一號(hào)次段受冷通道的輸入端相連，其底部接有液態(tài)重?zé)N輸出管道；所述一號(hào)次段受冷通道的輸出端與所述過(guò)冷通道的輸入端相連；外部供應(yīng)的所述天然氣在所述一號(hào)初段受冷通道內(nèi)吸收所述三號(hào)冷卻通道中的低溫液態(tài)冷劑以及所述四號(hào)冷卻通道中的壓縮排放氣所提供的冷量，變成氣相的氣態(tài)天然氣與液相的液態(tài)重?zé)N的混合物進(jìn)入所述脫重?zé)N罐；其中，所述氣態(tài)天然氣通過(guò)所述氣態(tài)天然氣輸出管道進(jìn)入所述一號(hào)次段受冷通道，在其中吸收所述三號(hào)冷卻通道中的低溫液態(tài)冷劑以及所述四號(hào)冷卻通道中的壓縮排放氣所提供的冷量，變成所述飽和冷卻LNG進(jìn)入所述過(guò)冷通道；所述液態(tài)重?zé)N通過(guò)所述液態(tài)重?zé)N輸出管道輸出； 所述二號(hào)受冷通道的輸入端連接所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)的氣液冷劑輸出管，其輸出端連接所述三號(hào)冷卻通道的輸入端，且在所述二號(hào)受冷通道和所述三號(hào)冷卻通道的連接管線上設(shè)有所述一號(hào)節(jié)流閥；所述三號(hào)冷卻通道的輸出端通過(guò)氣態(tài)冷劑輸出管接入所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)；所述氣液冷劑輸出管將高壓常溫的氣態(tài)冷劑以及高壓常溫的液態(tài)冷劑的冷劑混合物輸入所述二號(hào)受冷通道，該冷劑混合物在所述二號(hào)受冷通道內(nèi)吸收所述三號(hào)冷卻通道中的低溫液態(tài)冷劑以及所述四號(hào)冷卻通道中的壓縮排放氣所提供的冷量，得到的液態(tài)冷劑經(jīng)所述一號(hào)節(jié)流閥后降壓降溫，變成所述低溫液態(tài)冷劑進(jìn)入所述三號(hào)冷卻通道內(nèi)釋放冷量，后變?yōu)榈蛪撼氐臍鈶B(tài)冷劑由所述氣態(tài)冷劑輸出管進(jìn)入所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)； 所述儲(chǔ)罐將其內(nèi)部的蒸發(fā)氣送入所述含氮BOG輸出管道，該蒸發(fā)氣與所述氮?dú)馀c氣相的天然氣的混合物進(jìn)一步混合為排放氣；該含氮BOG輸出管道的輸出端連接所述排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐；所述排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐通過(guò)其頂部連接的管線接入所述排放氣壓縮機(jī)的入口 ；所述四號(hào)冷卻通道的輸入端接所述排放氣壓縮機(jī)的出口，其輸出端接外部的燃?xì)庥脩舻娜細(xì)庠O(shè)備；所述排放氣壓縮機(jī)入口緩沖罐將收集的所述排放氣送入所述排放氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，得到的壓縮排放氣在所述四號(hào)冷卻通道內(nèi)釋放冷量，變成常溫排放氣輸送到所述燃?xì)庠O(shè)備； 所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)用于，對(duì)所述三號(hào)冷卻通道通過(guò)所述氣態(tài)冷劑輸出管送來(lái)的氣態(tài)冷劑進(jìn)行冷卻，將得到的所述冷劑混合物通過(guò)所述氣液冷劑輸出管輸送至所述二號(hào)受冷通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述四號(hào)冷卻通道的輸出端還接有在線分析儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述四號(hào)冷卻通道的輸出端還通過(guò)排放氣輸送管道接入所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)，供其冷卻后通過(guò)所述氣液冷劑輸出管輸送至所述二號(hào)受冷通道。
6.根據(jù)權(quán) 利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述排放氣輸送管道上接有和流量累計(jì)計(jì)量?jī)x。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)包括:冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐、冷劑壓縮機(jī)、二段冷卻器、二號(hào)氣液分離罐、液態(tài)冷劑泵；其中， 所述氣態(tài)冷劑輸出管接入所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐；所述冷劑壓縮機(jī)的入口接所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐，其出口接所述二段冷卻器的輸入端；所述二段冷卻器的輸出端接入所述二號(hào)氣液分離罐；所述二號(hào)氣液分離罐的底部通過(guò)管線接入所述液態(tài)冷劑泵，其頂部接有常溫氣態(tài)冷劑輸送管；所述液態(tài)冷劑泵的輸出端接有常溫液態(tài)冷劑輸送管；所述常溫氣態(tài)冷劑輸送管及所述常溫液態(tài)冷劑輸送管匯入所述氣液冷劑輸出管； 所述氣態(tài)冷劑輸出管將所述氣態(tài)冷劑送入所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐進(jìn)行暫存；所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐將其內(nèi)部的所述氣態(tài)冷劑送入所述冷劑壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，得到的高壓氣態(tài)冷劑與高壓液態(tài)冷劑的混合物進(jìn)入所述二段冷卻器進(jìn)行降溫，生成所述高壓常溫的氣態(tài)冷劑及高壓常溫的液態(tài)冷劑的混合物輸送到所述二號(hào)氣液分離罐；所述二號(hào)氣液分離罐將所述高壓常溫的液態(tài)冷劑送入所述液態(tài)冷劑泵；所述二號(hào)氣液分離罐輸出的所述高壓常溫的氣態(tài)冷劑與所述液態(tài)冷劑泵輸出的所述高壓常溫的液態(tài)冷劑匯入所述氣液冷劑輸出管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷劑壓縮機(jī)包括一段冷劑壓縮機(jī)和二段冷劑壓縮機(jī)；所述冷劑循環(huán)冷卻子系統(tǒng)還包括:一段冷卻器、一號(hào)氣液分離罐、級(jí)間泵；其中， 所述一段冷劑壓縮機(jī)的入口接所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐，其出口接所述一段冷卻器；所述一段冷卻器的輸出端通過(guò)氣液冷劑一段輸送管接入所述一號(hào)氣液分離罐；所述一號(hào)氣液分離罐的頂部通過(guò)氣態(tài)冷劑一段輸出管接入所述二段冷劑壓縮機(jī)的入口，其底部通過(guò)液態(tài)冷劑一段輸出管接入所述級(jí)間泵；所述二段冷劑壓縮機(jī)的出口接氣態(tài)冷劑二段輸出管；所述級(jí)間泵的輸出端接液態(tài)冷劑二段輸出管；所述氣態(tài)冷劑二段輸出管和所述液態(tài)冷劑二段輸出管匯合為氣液冷劑二段輸出管，接入所述二段冷卻器； 所述冷劑壓縮機(jī)入口緩沖罐將其內(nèi)部的所述氣態(tài)冷劑送入所述一段冷劑壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，得到的壓縮氣態(tài)冷劑與壓縮液態(tài)冷劑的混合物進(jìn)入所述一段冷卻器進(jìn)行冷卻后，變成常溫壓縮氣態(tài)冷劑與常溫壓縮液態(tài)冷劑的混合物通過(guò)所述氣液冷劑一段輸送管進(jìn)入所述一號(hào)氣液分離罐暫存；所述一號(hào)氣液分離罐將其暫存的所述常溫壓縮氣態(tài)冷劑送入所述二段冷劑壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，其暫存的所述常溫壓縮液態(tài)冷劑由所述級(jí)間泵加壓輸出；所述二段冷劑壓縮機(jī)壓縮得到的高壓氣態(tài)冷劑與高壓液態(tài)冷劑的混合物在所述氣液冷劑二段輸出管內(nèi)與所述級(jí)間泵送來(lái)的高壓液態(tài)冷劑匯合，進(jìn)入所述二段冷卻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述排放氣輸送管道匯入所述氣液冷劑一段輸送管。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一段冷劑壓縮機(jī)與所述一段冷卻器的連接管線上設(shè)有一段溫度控制器，用于根據(jù)所述壓縮氣態(tài)冷劑與壓縮液態(tài)冷劑的混合物的溫度來(lái)控制所述一段冷卻器的冷卻溫度； 所述氣液冷劑二段輸出管上設(shè)有二段溫度控制器，用于根據(jù)所述氣液冷劑二段輸出管內(nèi)的混合物的溫度來(lái)控制所述二段冷卻器的冷卻溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:安裝在所述一號(hào)氣液分離罐上的一號(hào)氣液分離罐液位控制器、設(shè)在所述液態(tài)冷劑二段輸出管上的級(jí)間泵輸出控制閥；所述一號(hào)氣液分離罐液 位控制器根據(jù)所述一號(hào)氣液分離罐內(nèi)的液位來(lái)控制所述級(jí)間泵輸出控制閥的開(kāi)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述常溫液態(tài)冷劑輸送管上設(shè)有高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制器和高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制閥；所述高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制器根據(jù)所述常溫液態(tài)冷劑輸送管內(nèi)的所述高壓常溫的液態(tài)冷劑的流量來(lái)控制所述高壓常溫液態(tài)冷劑流量控制閥的開(kāi)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述脫重?zé)N罐上安裝有重?zé)N液位控制器；所述液態(tài)重?zé)N輸出管道上設(shè)有重?zé)N輸出控制閥；所述重?zé)N液位控制器根據(jù)所述脫重?zé)N罐內(nèi)的液位來(lái)控制所述重?zé)N輸出控制閥的開(kāi)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣態(tài)天然氣輸出管道上設(shè)有氣態(tài)天然氣壓力控制器；所述脫重?zé)N罐與所述一號(hào)初段受冷通道的連接管線上設(shè)有混合物開(kāi)度控制閥；所述氣態(tài)天然氣壓力控制器根據(jù)所述氣態(tài)天然氣輸出管道中的氣壓來(lái)控制所述混合物開(kāi)度控制閥的開(kāi)度。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣態(tài)天然氣輸出管道上設(shè)有氣態(tài)天然氣流量控制器；所述過(guò)冷LNG輸入管道上設(shè)有過(guò)冷LNG溫度控制器和二號(hào)節(jié)流閥；所述氣態(tài)天然氣流量控制器和所述過(guò)冷LNG溫度控制器分別根據(jù)所述氣態(tài)天然氣輸出管道中的氣態(tài)天然氣的流量以及所述過(guò)冷LNG輸入管道中的過(guò)冷LNG的溫度，共同控制所述二號(hào)節(jié)流閥的開(kāi)度。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一號(hào)次段受冷通道與所述過(guò)冷通道的連接管線上設(shè)有溫度指示器； 和/或，所述二號(hào)受冷通道和所述三號(hào)冷卻通道的連接管線上設(shè)有流量指示器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述含氮BOG輸出管道設(shè)有含氮BOG壓力控制器和含氮BOG壓力控制閥；所述含氮BOG壓力控制器根據(jù)所述含氮BOG輸出管道內(nèi)的所述氮?dú)馀c氣相的天然氣的混合物的壓力來(lái)控制所述含氮BOG壓力控制閥的開(kāi)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液接觸裝置為孔、浮閥或泡罩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降低液化天然氣中的氮含量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括過(guò)冷器、汽提塔、LNG泵、儲(chǔ)罐；過(guò)冷器包括過(guò)冷通道與冷量供應(yīng)通道；汽提塔包括塔身及N塊塔盤；塔盤包括水平方向的帶有氣液接觸裝置的底面和垂直裝在底面上的隔擋；各塔盤交錯(cuò)固定；過(guò)冷通道接入塔身；過(guò)冷LNG輸出管道接入冷量輸出塔盤上方，并低于其隔擋頂部的最低點(diǎn)，另一端接冷量供應(yīng)通道；冷量供應(yīng)通道接入第N塊塔盤下方；塔身底部與LNG泵相連，LNG泵與儲(chǔ)罐相連；過(guò)冷LNG輸出管道將部分過(guò)冷LNG送至冷量供應(yīng)通道釋放冷量，變成氣液兩相的天然氣混合物返回塔身；氣相天然氣自下而上在各塔盤上的氣液接觸裝置處與過(guò)冷LNG接觸，使其中的氮擴(kuò)散出來(lái)。本發(fā)明能將產(chǎn)品LNG的含氮量降至1%以下。
文檔編號(hào)C10L3/10GK103146448SQ201310049490
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者白改玲, 林暢, 吳笛, 王紅, 宋媛玲, 安小霞 申請(qǐng)人:中國(guó)寰球工程公司