本實用新型涉及一種天然氣脫氮處理設(shè)備，具體涉及一種天然氣變壓吸附脫氮設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，常規(guī)天然氣的主要成分為甲烷，通常氮氣含量極低（≤3%）。近年來，油田注氮增產(chǎn)工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用于油田增產(chǎn)領(lǐng)域，該工藝在提高石油產(chǎn)量的同時，也大大提高了天然氣中的氮氣含量。然而，據(jù)調(diào)研，新疆等地某些區(qū)塊已經(jīng)出現(xiàn)了天然氣中的氮氣含量高達(dá)18～20%的問題。含氮量高不僅會導(dǎo)致的天然氣的甲烷含量降低，熱值不足，還會提高集輸過程中的能耗，不能直接用于燃?xì)獍l(fā)動機(jī)燃料、精細(xì)化工和車用壓縮天然氣領(lǐng)域，亟需脫除天然氣中的氮氣，以達(dá)到相應(yīng)的組分要求。因此，開發(fā)天然氣脫氮工藝技術(shù)非常必要。
我國天然氣行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，天然氣熱值應(yīng)滿足≥31.4MJ/m3，鑒于尚未出現(xiàn)天然氣高含氮問題，對氮氣含量沒有提出要求；參照歐洲行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，氮氣含量應(yīng)該滿足≤5%。
目前，氣體分離的主要方法有深冷法、膜法、變壓吸附法等。深冷法是根據(jù)兩種氣體的液態(tài)時揮發(fā)性的差異進(jìn)行分離，甲烷和氮氣的沸點分別為-161.6℃和-195.8℃，若采用深冷法需將原料氣降至極低溫度，裝置復(fù)雜，設(shè)備體積龐大，小流量工況的投資成本較高，不經(jīng)濟(jì)；膜法是根據(jù)氣體在膜中溶解和擴(kuò)散速率的不同，將兩種目標(biāo)氣體分離開，然而，甲烷和氮氣的溶解和擴(kuò)散速率極為相近，因此，采用膜法分離甲烷和氮氣極為困難，目前還無法實現(xiàn)；變壓吸附法是根據(jù)氣體分子動力學(xué)效應(yīng)，組分在吸附劑內(nèi)部擴(kuò)算速率的差異進(jìn)行分離，現(xiàn)在還沒有通過變壓吸附來將天然氣分離的設(shè)備。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)合理，能有效降低天然氣內(nèi)的含氮量，能改善吸附劑的再生效果，提高產(chǎn)品氣質(zhì)量的天然氣變壓吸附脫氮設(shè)備。
其技術(shù)方案是：天然氣變壓吸附脫氮設(shè)備，包括緩沖罐、第一脫氮塔和第二脫氮塔，所述緩沖罐的出口端依次通過第一閥門和第二閥門與第一脫氮塔入口連接，所述第一脫氮塔的底部出口通過第三閥門與廢氣管線連接，所述第一脫氮塔的頂部出口通過第四閥門與產(chǎn)品氣排出管線連接；
所述緩沖罐的出口端依次通過第一閥門和第五閥門與第二脫氮塔入口連接，所述第二脫氮塔的底部出口通過第六閥門與廢氣管線連接，所述第二脫氮塔的頂部出口通過第七閥門與產(chǎn)品氣排出管線連接；
所述第一脫氮塔與第二脫氮塔的頂部出口之間連接有均壓管線，所述均壓管線上設(shè)有第八閥門；
所述廢氣管線上設(shè)有真空泵。
所述廢氣管線還設(shè)有與真空泵并聯(lián)的消音器。
所述第一脫氮塔和第二脫氮塔的塔內(nèi)裝填有用于脫氮的分子篩吸附劑。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)合理，能有效降低天然氣內(nèi)的含氮量，能改善吸附劑的再生效果，提高產(chǎn)品氣質(zhì)量。
附圖說明
下面是結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：1.緩沖罐；2.第一脫氮塔；3.第二脫氮塔；4.第一閥門；5.第二閥門；6.第三閥門；7.廢氣管線；8.第四閥門；9.產(chǎn)品氣排出管線；10.第五閥門；11.第六閥門；12.第七閥門；13.均壓管線；14.第八閥門；15.真空泵；16.消音器。
具體實施方式
參照圖1，天然氣變壓吸附脫氮設(shè)備，包括緩沖罐1、第一脫氮塔2和第二脫氮塔3，在第一脫氮塔2和第二脫氮塔3的塔內(nèi)裝填有用于脫氮的分子篩吸附劑。吸附劑對第一脫氮塔2和第二脫氮塔3內(nèi)的氮氣進(jìn)行吸附，甲烷在頂部完成匯集。
緩沖罐1的出口端依次通過第一閥門4和第二閥門5與第一脫氮塔2入口連接，第一脫氮塔2的底部出口通過第三閥門6與廢氣管線7連接，第一脫氮塔2的頂部出口通過第四閥門8與產(chǎn)品氣排出管線9連接。
緩沖罐1的出口端還依次通過第一閥門4和第五閥門10與第二脫氮塔3入口連接，第二脫氮塔3的底部出口通過第六閥門11與廢氣管線7連接，第二脫氮塔3的頂部出口通過第七閥門12與產(chǎn)品氣排出管線9連接。
第一脫氮塔2與第二脫氮塔3的頂部出口之間連接有均壓管線13，均壓管線13上設(shè)有第八閥門14。
在廢氣管線7上設(shè)有真空泵15。通過真空泵15可實現(xiàn)對第一脫氮塔2和第二脫氮塔3內(nèi)吸附劑的再生。
在廢氣管線7還設(shè)有與真空泵15并聯(lián)的消音器16，通過消音器16能實現(xiàn)降壓消音功能。
工作原理：
經(jīng)過脫水、脫烴（C2+）后的含氮天然氣進(jìn)入緩沖罐1，為變壓吸附的第一脫氮塔2和第二脫氮塔3提供緩沖氣源。第一脫氮塔2和第二脫氮塔3的塔內(nèi)裝填變壓吸附脫氮專用分子篩吸附劑，由緩沖罐1提供的待處理氣經(jīng)過第一閥門4進(jìn)入第一脫氮塔2。
在第一階段，第二閥門5和第四閥門8打開，第五閥門10、第三閥門6、第八閥門14、第七閥門12關(guān)閉，第二脫氮塔2的吸附劑對氮氣進(jìn)行吸附，甲烷第二脫氮塔2的在頂部完成匯集，通過產(chǎn)品氣排出管線9排出，所得氣體為產(chǎn)品氣；同時，第六閥門11打開，第二脫氮塔3依次通過消音器16完成降壓消音，通過真空泵15抽真空，完成對第二脫氮塔3的再生，高含氮廢氣經(jīng)真空泵15排出。
第二階段，第二閥門5、第五閥門10、第八閥門14打開，第一閥門4、第三閥門6、第六閥門11、第四閥門8、第七閥門12關(guān)閉，完成第二脫氮塔2和第三脫氮塔3的均壓。
第三階段，第五閥門10、第七閥門12打開，第二閥門5、第六閥門11、第八閥門14、第四閥門8關(guān)閉，第二脫氮塔3的吸附劑對氮氣進(jìn)行吸附，甲烷在頂部完成匯集，通過產(chǎn)品氣排出管線9排出，所得氣體為產(chǎn)品氣；同時，第三閥門6打開，第一脫氮塔2依次通過消音器5完成降壓消音，通過真空泵4抽真空，完成對第一脫氮塔2的再生，高含氮廢氣經(jīng)真空泵15排出。如此循環(huán)，以上吸附-均壓-降壓-抽真空再生-吸附過程周期性的工作，完成對甲烷和氮氣混合氣體的變壓吸附分離過程，得到氮氣含量≤3%的產(chǎn)品氣。
本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，通過天然氣變壓吸附法脫氮的工藝流程，含氮量可由20%降至3%；采用抽真空法對吸附劑進(jìn)行再生，改善了吸附劑的再生效果。富集后的產(chǎn)品氣含氮量降至3%以下，達(dá)到商用天然氣的品質(zhì)要求，可用于民用燃?xì)狻⒕?xì)化工、車用壓縮天然氣或大型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)等領(lǐng)域。