使用液氮的气体净化和液化系统及方法与流程

本发明总体涉及用于净化和液化气体的系统和方法，更具体地，涉及使用液氮净化和液化气体的系统和方法。

背景技术：

1、工业气体，例如天然气或含有高水平甲烷的其他气体，有利地以液态储存或运输，因为它们占据小得多的体积(例如液化天然气是气态的1/600)。液化气体随后被蒸发回气态，以便在现场或系统中使用。

2、天然气、沼气和具有高甲烷含量的其他气体通常与污染物或杂质一起回收。这种污染物或杂质可包括水和二氧化碳(co2)。其他污染物或杂质可能包括硫化氢(h2s)或重烃。这些污染物或杂质会负面影响气体的液化(例如导致液化热交换器冻结)和/或利用。因此，在液化和/或储存气体以供使用之前，尽可能多地去除这些污染物或杂质是很重要的。

3、这些气体在液化前的净化通常包括多步骤过程，其可能具有高的设备及操作成本。提高效率是期望的。

技术实现思路

1、本主题的多个方面可以在下面描述和要求保护的方法、设备和系统中单独或一起实施。这些方面可以单独使用或与本文所述主题的其他方面结合使用，并且对这些方面一起的描述并不旨在排除这些方面的单独使用或这些方面的单独要求保护或所附权利要求中阐述的不同组合。

2、一方面，一种用于净化和液化进料气流的系统包括水冷凝器，该水冷凝器具有冷却通道，该冷却通道接收进料气流并冷却进料气流，从而形成冷却气流。水冷凝器还具有用于从水冷凝器去除液态水的水出口。第一冷却器具有第一冷却器冷却通道，其进一步冷却冷却气流以分离第一污染物流。第一冷却器具有第一污染物出口，用于从第一冷却器去除第一污染物流，从而产生部分净化的冷却气流。第一冷却器还包括第一加温通道，其接收氮流，加温氮流以冷却冷却气流，并通过第一冷却器氮蒸气流出口释放氮蒸气流。第二冷却器具有第二冷却器冷却通道，其进一步冷却部分净化的冷却气流以分离第二污染物流。第二冷却器具有第二污染物出口，用于从第二冷却器去除第二污染物流，从而产生净化的冷却气流。第二冷却器还包括第二加温通道，该第二加温通道配置成接收氮流、加温氮流以进一步冷却部分净化的冷却气流并通过第二冷却器氮出口释放加温氮流。液化器具有液化器冷却通道，其液化净化的冷却气流并产生液体产物。液化器还包括液化器加温通道，该液化器加温通道接收氮流，加温氮流，使得净化的冷却气流被液化，并通过液化器氮出口释放加温氮流。

3、另一方面，一种用于净化和液化进料气流的方法包括以下步骤：冷却进料气流并去除液态水以形成冷却气流；在第一冷却器中冷却冷却气流，并从第一冷却器中去除第一污染物流，形成部分净化的冷却气流；在第二冷却器中冷却部分净化的冷却气流，并从第二冷却器中去除第二污染物流以形成净化的冷却气流；液化净化的冷却气流以形成液体产物，并引导液氮通过液化器以及第二和第一冷却器以在其中提供制冷。

技术特征：

1.一种用于净化和液化进料气流的系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述水冷凝器配置为接收用于冷却的氮蒸气流并排出加温蒸气。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括压缩机或鼓风机，用于在进入所述冷却器之前增加所述进料气流的压力。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括具有第一出口和第二出口的污染物分离器，所述污染物分离器配置为接收来自所述第一冷却器的第一污染物流并产生通过第一出口离开污染物分离器的第一分离污染物产物和通过第二出口离开污染物分离器的第二分离污染物产物。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述污染物分离器进一步配置为接收来自所述第二冷却器的第二污染物流。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一冷却器进一步配置为接收来自所述第二冷却器的第二污染物流的至少一部分。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述水冷凝器将所述进料气流冷却至约-5℃至50℃。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一冷却器是第一热交换器。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一热交换器是第一固体形成热交换器，并且所述第一污染物流是固体污染物流，并且其中，所述第一热交换器还包括用于从所述第一热交换器的热交换表面去除固体污染物的固体刮擦机构。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二冷却器是第二热交换器，所述第二热交换器是第二固体形成热交换器，并且所述第二污染物流是固体污染物流。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第二热交换器还包括用于从所述热交换表面去除固体污染物的固体刮擦机构。

12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二冷却器是第二液体冷凝热交换器。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一冷却器是第一液体冷凝热交换器。

14.一种用于净化和液化进料气流的方法，包括以下步骤：

15.根据权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：

16.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：

17.根据权利要求14所述的方法，其中，使用水冷凝器执行步骤a，并且还包括将气态氮从所述第一冷却器引导至水冷凝器并排出氮蒸气的步骤。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括在步骤a中冷却所述进料气流之前压缩或吹扫进料气流的步骤。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，进料气体包含甲烷。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一污染物流包含水，并且其中第二污染物流包含水、二氧化碳、硫化氢和/或重烃。

技术总结用于冷却、净化和液化进料气流的系统和方法使用液氮来冷却系统。冷却系统后，加温氮作为蒸气排出。该系统和方法包括水冷凝器、第一和第二冷却器以及液化器，并产生至少第一和第二污染物流。可选地，该系统包括压缩机或鼓风机和/或分离器。技术研发人员：C·多尔西,M·诺奇,A·麦克雷利诺,F·加鲁蒂受保护的技术使用者：查特能源化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/17