一種混合冷劑制冷天然氣輕烴回收的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣領(lǐng)域，尤其是天然氣冷凝分離領(lǐng)域，具體為一種混合冷劑制冷天然氣輕烴回收的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]輕烴回收是指將天然氣中比甲烷或乙烷更重的組分以液態(tài)形式回收的過程。通過輕烴回收，一方面可以控制天然氣的烴露點(diǎn)，以達(dá)到商品氣質(zhì)量指標(biāo)，避免氣液兩相流動；另一方面，回收的液烴具有很大的經(jīng)濟(jì)價值，可直接用作燃料，也可進(jìn)一步分離成乙烷、丙烷、丁烷或丙、丁烷混合物(液化氣)、輕油等化工原料。
[0003]目前，輕烴回收方法主要包括吸附法、油吸收法和冷凝分離法。吸附法是利用具有多孔結(jié)構(gòu)的固體吸附劑對烴類組分吸附能力強(qiáng)弱的差異，而使烴類氣體得以分離的方法，其原理和流程與分子篩吸附脫水相似。油吸收法則是基于天然氣中各組分在吸收油中溶解度的差異，而使不同烴類氣體得以分離的方法。由于吸附法和油吸收法存在能耗高、操作費(fèi)用高和產(chǎn)品收率低等缺點(diǎn)，逐步被更經(jīng)濟(jì)和先進(jìn)的冷凝分離法所取代。
[0004]冷凝分離法是利用天然氣中各烴類組分冷凝溫度不同的特點(diǎn)，通過制冷將天然氣冷至一定溫度，從而將沸點(diǎn)較高的烴類冷凝分離，并將冷凝液分餾成合格產(chǎn)品的方法。然而，現(xiàn)有冷凝法天然氣輕烴回收技術(shù)中，天然氣輕烴回收裝置的C3收率一般為60?80%，且具有工藝流程復(fù)雜、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力差、能耗高等缺點(diǎn)。
[0005]因此，開發(fā)一種能耗低、C3收率高、投資少和原料適應(yīng)性強(qiáng)的輕烴回收工藝顯得尤其重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對現(xiàn)有天然氣輕烴回收方法存在C3收率較低、工藝流程復(fù)雜、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力差、能耗高等問題，提供一種混合冷劑制冷天然氣輕烴回收的方法及裝置。本發(fā)明具有高的C3收率，且操作靈活、原料適應(yīng)性強(qiáng)、能耗低、投資少，具有顯著的進(jìn)步意義，值得大規(guī)模推廣和應(yīng)用。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種混合冷劑制冷天然氣輕烴回收的方法，包括如下步驟:
(1)天然氣部分冷凝
原料氣經(jīng)主換熱器冷卻、部分冷凝后，得到第一冷凝氣體，第一冷凝氣體進(jìn)入脫乙烷塔中進(jìn)行分離；
(2)脫乙燒精飽
從脫乙烷塔頂部分離的氣相進(jìn)入主換熱器中進(jìn)行冷卻、部分冷凝后，進(jìn)入脫乙烷塔頂分離器進(jìn)行氣液分離，分別得到低溫產(chǎn)品氣、塔頂回流液相物料，低溫產(chǎn)品氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱后，得到產(chǎn)品氣；
塔頂回流液相物料返回脫乙烷塔中； 脫乙燒塔底部引出的塔底液相物料進(jìn)入脫丁燒塔內(nèi)；
(3)脫丁烷精餾
進(jìn)入脫丁烷塔內(nèi)的液相被分離為液化石油氣和凝析油。
[0008]所述步驟3中，進(jìn)入脫丁烷塔內(nèi)的液相被分離，脫丁烷塔頂部分離的氣相經(jīng)冷凝、分離后，得到的物料部分作為液化石油氣輸出，部分返回脫丁烷塔內(nèi)；
脫丁燒塔底部分尚的液相作為凝析油輸出。
[0009]所述主換熱器由混合冷劑冷卻，具體步驟如下:混合冷劑經(jīng)冷劑壓縮機(jī)增壓至設(shè)定壓力后，通過冷劑冷卻器預(yù)冷，再進(jìn)入主換熱器冷卻，冷卻后的混合冷劑經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓后，返回主換熱器，并為主換熱器提供冷量，經(jīng)主換熱器換熱得到的混合冷劑再返回冷劑壓縮機(jī)中增壓。
[0010]所述混合冷劑為氮?dú)?、甲烷、天然氣、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、液化氣的一種或多種。
[0011]所述第一冷凝氣體進(jìn)入低溫分離器進(jìn)行初分離，分別得到初分氣相、初分液相，初分氣相進(jìn)入脫乙烷塔中進(jìn)行分離，初分液相返回主換熱器復(fù)熱后，得到第一復(fù)熱物料，第一復(fù)熱物料進(jìn)入脫乙烷塔中進(jìn)行分離。
[0012]用于前述混合冷劑制冷天然氣輕烴回收的方法的裝置，包括產(chǎn)品氣分離系統(tǒng)、主換熱器、用于為主換熱器提供冷量的制冷系統(tǒng)、脫丁烷精餾系統(tǒng)；
所述產(chǎn)品氣分離系統(tǒng)包括原料氣供應(yīng)裝置、脫乙烷塔、與脫乙烷塔相連的脫乙烷塔底再沸器、脫乙烷塔頂分離器、產(chǎn)品氣收集裝置，所述原料氣供應(yīng)裝置、主換熱器、脫乙烷塔、脫乙烷塔頂分離器、產(chǎn)品氣收集裝置通過管道相連；
所述脫丁烷精餾系統(tǒng)包括脫丁烷塔、脫丁烷塔頂冷凝器、脫丁烷塔底再沸器、脫丁烷塔底冷卻器、液化石油氣輸出裝置、凝析油輸出裝置，所述脫丁烷塔、脫丁烷塔頂冷凝器、液化石油氣輸出裝置通過管道依次相連，所述脫丁烷塔、脫丁烷塔底再沸器、脫丁烷塔底冷卻器、凝析油輸出裝置通過管道依次相連。
[0013]所述產(chǎn)品氣分離系統(tǒng)還包括低溫分離器、低溫復(fù)熱管，所述原料氣供應(yīng)裝置、主換熱器、低溫分離器、脫乙烷塔通過管道依次相連，所述低溫分離器底部通過復(fù)熱管道依次與主換熱器和脫乙烷塔相連。
[0014]所述制冷系統(tǒng)包括冷劑壓縮機(jī)、冷劑冷卻器、節(jié)流閥，所述冷劑壓縮機(jī)、冷劑冷卻器、主換熱器、節(jié)流閥通過管道依次相連成循環(huán)系統(tǒng)。
[0015]針對前述問題，本發(fā)明提供一種混合冷劑制冷天然氣輕烴回收的方法及裝置。該方法包括如下步驟:天然氣部分冷凝、脫乙烷精餾、脫丁烷精餾。在步驟2中，脫乙烷精餾塔能夠?qū)⒉襟EI引出物料中的乙烷進(jìn)行脫除。從脫乙烷塔頂部分離的氣相進(jìn)入主換熱器中進(jìn)行冷卻、部分冷凝后，進(jìn)入脫乙烷塔頂分離器進(jìn)行氣液分離，分別得到低溫產(chǎn)品氣(主要成分為Cl和C2烴類)、塔頂回流液相物料(主要成分為C3及以上烴類)，低溫產(chǎn)品氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱后，得到產(chǎn)品氣。脫乙烷精餾所需的冷量由主換熱器提供，所需的熱量由脫乙烷塔底部再沸器提供。同時，脫乙烷塔頂回流液相物料經(jīng)脫乙烷塔頂回流栗增壓后從脫乙烷塔上部返回脫乙烷塔，脫乙烷塔底部分離的塔底液相物料進(jìn)入脫丁烷塔內(nèi)。
[0016]步驟3中，進(jìn)入脫丁烷塔內(nèi)的液相被分離，脫丁烷塔頂部分離的氣相物料(主要成分為C3和C4烴類)經(jīng)冷凝后，部分作為液化石油氣輸出，部分返回脫丁烷塔內(nèi)；而脫丁烷塔底部分離的液相(主要成分為C5及以上的烴類)作為凝析油輸出。脫丁烷塔所需的冷量由脫丁烷塔頂冷凝器提供，所需的熱量由脫丁烷塔底部再沸器提供。
[0017]與現(xiàn)有天然氣輕烴回收方法相比，本發(fā)明采用獨(dú)立的混合冷劑制冷系統(tǒng)，制冷溫度低，C3收率高。采用本發(fā)明實際應(yīng)用時，在某處理規(guī)模為50X 14NmVd的天然氣輕烴回收裝置(C3+體積分?jǐn)?shù)為10.80%)中，采用本發(fā)明C3的回收率為94.46%，高于傳統(tǒng)工藝公開的數(shù)據(jù)80%。同時，本發(fā)明采用混合冷劑制冷，提供的混合冷劑可以為氮?dú)狻⒓淄?或天然氣)、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、液化氣的一種或多種，可根據(jù)氣源條件不同選擇不同的制冷劑，同一流程實現(xiàn)不同分離條件，可在大范圍內(nèi)適應(yīng)氣源條件的變化，具有操作靈活，原料適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明提供的混合冷劑制冷系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，具有靈活的負(fù)荷調(diào)節(jié)功能。
[0018]采用本發(fā)明的混合冷劑制冷方法，在主換熱器中混合冷劑為輕烴冷凝過程提供相匹配的冷量，整個換熱過程溫差較均勻，無傳熱瓶頸，有效熱損失小，運(yùn)行能耗低。另外，與現(xiàn)有冷凝法天然氣輕烴回收裝置相比，本發(fā)明可減少壓縮機(jī)、分離塔數(shù)量，可采用制冷壓縮機(jī)、脫乙烷塔、脫丁烷塔各一臺，有效簡化流程，降低設(shè)備投資。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1為實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖1中的附圖標(biāo)記如下:I為主換熱器，2為脫乙烷塔，3為脫乙烷塔頂分離器，4為脫乙烷塔頂回流栗，5為脫乙烷底再沸器，6為脫丁烷塔，7為脫丁烷塔頂冷凝器，8為脫丁烷塔頂分離器，9為脫丁烷塔頂回流栗，10為脫丁烷塔底再沸器，11為脫丁烷塔底冷卻器，12為混合冷劑壓縮機(jī)，13為冷劑冷卻器。
[0021]圖2為實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2中的附圖標(biāo)記如下:I為主換熱器，2為低溫分離器，3為脫乙烷塔，4為脫乙烷塔頂分離器，5為脫乙烷塔頂回流栗，6為脫乙烷塔底再沸器，7為脫丁烷塔，8為脫丁烷塔頂冷凝器，9為脫丁烷塔頂分離器，10為脫丁烷塔頂回流栗，11為脫丁烷塔底再沸器，12為脫丁烷塔底冷卻器，13為混合冷劑壓縮機(jī)，14為冷劑冷卻器。
【具體實施方式】
[0023]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0024]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述