一种采用氮气膨胀制冷的天然气提粗氦联产LNG装置

制冷或冷却;气体的液化或固化装置的制造及其应用技术一种采用氮气膨胀制冷的天然气提粗氦联产lng装置技术领域1.本实用新型涉及天然气回收氦气与天然气液化技术领域，具体涉及一种用于天然气回收氦气联产lng装置。背景技术：2.氦气是一种稀有的战略性资源，随着宇宙探索、国防军工、低温超导等高科技领域发展，氦气的重要地位日益凸显。3.氦气主要从含氦天然气中提取，通过分析天然气提氦发展历史不难发现，提氦方法主要分为传统提氦和集成提氦两个方面。传统提氦技术主要有变压吸附法(psa)、膜分离法及深冷法等，其中深冷法具有产品纯度和收率高的优点，是最主要的提氦方法；集成提氦技术是将多种提氦技术共用或者与天然气其他处理工艺联合应用，如天然气提氦与lng联产，可提高氦回收率及纯度，并降低提氦成本，是未来提氦技术的发展方向。4.对于传统的天然气深冷法提氦工艺，常利用天然气自身压力膨胀制冷，再用氮气膨胀深冷的方式进行，但其作为单一提氦工艺，具有能耗高、投资高等缺点。目前应用广泛的天然气液化技术中，级联式循环制冷流程复杂程度高，换热面积小，而混合冷剂制冷(mrc)换热面积大但流程复杂程度较高，在联合提氦工艺时，两种制冷方式势必造成流程复杂，难以实现，lng技术中常用的制冷方式无法较好的满足天然气提氦与lng联产。技术实现要素：5.本实用新型的目的在于提供一种采用氮气膨胀制冷的天然气提粗氦联产lng装置，以克服上述背景技术中提到的现有技术中存在的技术问题。6.为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：7.本实用新型涉及一种采用氮气膨胀制冷的天然气提粗氦联产lng的装置，包括天然气冷却系统、氮气双膨胀机膨胀制冷系统、天然气粗氦联产lng双塔系统。8.所述天然气冷却系统：包括冷箱ⅰ，一次重沸器，冷箱ⅱ，节流阀，一次冷凝器，二次重沸器，冷箱ⅲ。9.所述氮气双膨胀机膨胀制冷系统：包括氮气压缩机，冷却器ⅰ，二次膨胀机增压端，冷却器ⅱ，一次膨胀机增压端，冷却器ⅲ，一次膨胀机膨胀端，二次膨胀机膨胀端。10.所述天然气粗氦联产lng双塔系统：包括一级提氦塔，一次冷凝器，一次重沸器，节流阀，二级提氦塔，二次冷凝器，二次重沸器。11.所述冷箱ⅰ首先将干天然气温度降低，干天然气再作为热源经一次重沸器回收一级提氦塔底部分冷量，温度降低后进入冷箱ⅱ，其温度进一步降低后再从一级提氦塔中部进入。12.所述一级提氦塔塔顶气相经一次冷凝器冷却后再作为热源经二次重沸器回收二级提氦塔底部分冷量，温度降低后再进入冷箱ⅲ，其温度进一步降低后再从二级提氦塔中部进入。13.所述一级提氦塔塔底液相在被一次重沸器带走部分冷量后，再经节流阀节流降温，再与一次冷凝器相连，为一次冷凝器提供冷量后温度略微升高，再与冷箱ⅲ相连温度降低，得到液化天然气(lng)。14.所述二级提氦塔塔顶出粗氦气相经二次冷凝器冷凝，再依次与冷箱ⅲ、冷箱ⅱ、冷箱ⅰ相连，依次实现冷量回收。15.所述二级提氦塔塔底出液相为液化天然气(lng)。16.所述一级提氦塔塔顶设有一次冷凝器，一级提氦塔塔底设有一次重沸器。17.所述二级提氦塔塔顶设有二次冷凝器，二级提氦塔塔底设有二次重沸器。18.所述氮气双膨胀机膨胀制冷系统，氮气经氮气压缩机增压后与冷却器ⅰ相连，经冷却器ⅰ与二次膨胀机增压端相连，经二次膨胀机增压端与冷却器ⅱ相连，经冷却器ⅱ与一次膨胀机的增压端相连，经一次膨胀机的增压端与冷却器ⅲ相连，经冷却器ⅲ与冷箱ⅰ相连，经冷箱ⅰ出来的高压氮气分成两股，一股与一次膨胀机的膨胀端相连，经一次膨胀机的膨胀端再与冷箱ⅱ相连(返回)；另一股与冷箱ⅱ相连，再与冷箱ⅲ相连，再与二次膨胀机的膨胀端相连，再与二次冷凝器相连作为深冷冷源，膨胀后的低温氮气经二次冷凝器、冷箱ⅲ、冷箱ⅱ、冷箱ⅰ依次进行冷量回收后进入氮气压缩机，实现了氮气循环制冷。19.本实用新型一种采用氮气膨胀制冷的天然气提粗氦联产lng的装置，其优点在于：所述氮气双膨胀机膨胀制冷系统，制冷温度可达-190℃以下，可以深度液化天然气从而分离出氦气，氦气以气态粗氦形式被分离出来，氦回收率可达99％。附图说明20.附图1是本发明的结构示意图。21.图中，各标记对应含义为：1、冷箱ⅰ；2、一次膨胀机膨胀端；3、冷箱ⅱ；4、一次冷凝器；5、一级提氦塔；6、一次重沸器；7、节流阀；8、冷箱ⅲ；9、二次冷凝器；10、二级提氦塔；11、二次重沸器；12、二次膨胀机膨胀端；13、冷却器ⅲ；14、一次膨胀机增压端；15、氮气压缩机；16、冷却器ⅰ；17、二次膨胀机增压端；18、冷却器ⅱ。具体实施方式22.下面结合附图1，对本实用新型作进一步的说明。23.如图1所示，本实用新型一种采用氮气膨胀制冷的天然气提粗氦联产lng的装置，包括天然气冷却系统、氮气双膨胀机膨胀制冷系统、天然气粗氦联产lng双塔系统。所述天然气冷却系统：包括冷箱ⅰ，一次重沸器，冷箱ⅱ，节流阀，一次冷凝器，二次重沸器，冷箱ⅲ。所述氮气双膨胀机膨胀制冷系统：包括氮气压缩机，冷却器ⅰ，二次膨胀机增压端，冷却器ⅱ，一次膨胀机增压端，冷却器ⅲ，一次膨胀机膨胀端，二次膨胀机膨胀端。所述天然气粗氦联产lng双塔系统：包括一级提氦塔，一次冷凝器，一次重沸器，节流阀，二级提氦塔，二次冷凝器，二次重沸器。24.所述冷箱ⅰ首先将干天然气温度降低，干天然气再作为热源经一次重沸器回收一级提氦塔底部分冷量，温度降低后进入冷箱ⅱ，其温度进一步降低后再从一级提氦塔中部进入。进一步的，所述一级提氦塔塔顶气相经一次冷凝器冷却后再作为热源经二次重沸器回收二级提氦塔底部分冷量，温度降低后再进入冷箱ⅲ，其温度进一步降低后再从二级提氦塔中部进入。25.进一步的，所述一级提氦塔塔底液相在被一次重沸器带走部分冷量后，再经节流阀节流降温，再与一次冷凝器相连，为一次冷凝器提供冷量后温度略微升高，再与冷箱ⅲ相连温度降低，得到液化天然气(lng)。26.进一步的，所述二级提氦塔塔顶出粗氦气相经二次冷凝器冷凝，再依次与冷箱ⅲ、冷箱ⅱ、冷箱ⅰ相连，依次实现冷量回收。进一步的，所述二级提氦塔塔底出液相为液化天然气(lng)。所述一级提氦塔塔顶设有一次冷凝器，一级提氦塔塔底设有一次重沸器。27.所述二级提氦塔塔顶设有二次冷凝器，二级提氦塔塔底设有二次重沸器。28.所述氮气双膨胀机膨胀制冷系统，氮气经氮气压缩机增压后与冷却器ⅰ相连，经冷却器ⅰ与二次膨胀机增压端相连，经二次膨胀机增压端与冷却器ⅱ相连，经冷却器ⅱ与一次膨胀机的增压端相连，经一次膨胀机的增压端与冷却器ⅲ相连，经冷却器ⅲ与冷箱ⅰ相连，经冷箱ⅰ出来的高压氮气分成两股，一股与一次膨胀机的膨胀端相连，经一次膨胀机的膨胀端再与冷箱ⅱ相连(返回)；另一股与冷箱ⅱ相连，再与冷箱ⅲ相连，再与二次膨胀机的膨胀端相连，再与二次冷凝器相连作为深冷冷源，膨胀后的低温氮气经二次冷凝器、冷箱ⅲ、冷箱ⅱ、冷箱ⅰ依次进行冷量回收后进入氮气压缩机，实现了氮气循环制冷。29.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。









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