一種高壓天然氣的乙烷回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天然氣的加工工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓天然氣的乙烷回收方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著天然氣工業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用膨脹機(jī)制冷回收天然氣凝液技術(shù)得到迅猛 發(fā)展，膨脹機(jī)制冷工藝是利用原料氣壓差獲得冷量，膨脹比越大，膨脹機(jī)出口壓力越低，其 系統(tǒng)冷量越多，其凝液回收率就越高?，F(xiàn)有典型乙烷回收流程圖如圖2所示，其流程特征是 脫水后的天然氣經(jīng)冷箱E21換熱降溫后進(jìn)入低溫分離器V21分離，其低溫分離器的氣相分 成兩股流，一股氣體流經(jīng)膨脹機(jī)膨脹降壓降溫后送入脫甲烷塔T21的中部，另一股氣體流 (20%~35% )與低溫分離器的部分液相混合后經(jīng)冷箱E22換熱調(diào)壓過冷后送入脫甲烷塔 T21的中上部；低溫分離器的另一部分液相經(jīng)調(diào)壓進(jìn)入脫甲烷塔T21中下部。并將部分外 輸氣（5%~15% )回流經(jīng)冷箱E22換熱降溫調(diào)壓過冷后進(jìn)入脫甲烷塔T21的頂部。
[0003] 此工藝對(duì)于4MPa~7MPa的原料氣具有高乙烷回收率，且可通過調(diào)節(jié)外輸氣回流 量調(diào)節(jié)乙烷回收率，乙烷回收裝置具有較高的經(jīng)濟(jì)性。但隨著原料氣壓力的增加（高于 7.OMPa)，外輸氣壓力要求升高（大于6.OMPa)，外輸氣再壓縮功顯著增加，乙烷回收裝置系 統(tǒng)能耗增加。
[0004] 在保證要求的乙烷回收目標(biāo)的前提下，盡量降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 的主要措施就是降低再壓縮功率消耗，這就要求脫甲烷塔在較高的壓力運(yùn)行。當(dāng)脫甲烷塔 操作壓力超過2. 76MPa~3.lOMPa，其塔底溫度易高于原料進(jìn)氣溫度，脫甲烷塔重沸器要外 部熱源供給，同時(shí)脫甲烷塔操作壓力過高，其建設(shè)費(fèi)用將大幅增加，因此脫甲烷塔的操作壓 力不宜過高，脫甲烷塔的適宜操作壓力為1. 38MPa~2. 76MPa。對(duì)于進(jìn)氣壓力高于7.OMPa 的原料氣，膨脹機(jī)產(chǎn)生的壓降將比滿足乙烷回收率目標(biāo)所要求的壓降高，流程中冷量過剩， 同時(shí)需要較高的外輸氣再壓縮功和脫甲烷塔重沸器熱負(fù)荷，系統(tǒng)能耗顯著增加
[0005] 為了克服上述典型乙烷回收流程（圖2)的不足，降低高壓天然氣乙烷回收裝置的 系統(tǒng)能耗，本發(fā)明針對(duì)進(jìn)氣壓力高于7.OMPa的原料氣，開發(fā)了一種高壓天然氣的乙烷回收 的方法，回收天然氣中乙烷及乙烷以上的凝液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高壓天然氣的乙烷回收方法，所述方法降 低了外輸氣增壓機(jī)組壓縮功率和裝置系統(tǒng)能耗，提高了系統(tǒng)冷熱利用率，其乙烷回收裝置 的經(jīng)濟(jì)效益得到有效提升。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種高壓天然氣的乙烷回收 方法，其特征在于脫水后的原料氣經(jīng)冷箱El1降溫進(jìn)入低溫分離器VI1，低溫分離器VI1分 離出的一部分氣相（60%~70%)經(jīng)膨脹機(jī)組K11的膨脹端降壓降溫后，其膨脹端的氣液 混合物進(jìn)入高壓吸收塔T11底部；低溫分離器VII分離出的另一部分氣相經(jīng)冷箱E12換熱 降溫后分成兩股流：一股流經(jīng)調(diào)壓過冷后進(jìn)入高壓吸收塔T11中部，另一股流經(jīng)調(diào)壓后過 冷后進(jìn)入脫甲烷塔T12中上部；低溫分離器液相經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入脫甲烷塔T12中下部；部分 外輸氣（5%~20%)經(jīng)冷箱E12換熱降溫后分成兩股，調(diào)壓過冷后分別進(jìn)入高壓吸收塔 T11頂部和脫甲烷塔T12頂部；脫甲烷塔T12頂部出來的低溫氣相經(jīng)冷箱E12換熱升溫后 進(jìn)入脫甲烷塔頂氣壓縮機(jī)K12增壓后，再與高壓吸收塔T11頂部分餾出來的氣相（分別經(jīng) 冷箱E12、冷箱E11換熱升溫后）混合，再依次進(jìn)入膨脹機(jī)組K11的增壓端、空冷器All、外 輸氣壓縮機(jī)K13和空冷器A12后外輸。
[0008] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述高壓吸收塔T11的壓力比脫甲烷塔T12的壓力高 0. 5MPa~1. 5MPa，吸收塔T11與脫甲烷塔T12的壓力可獨(dú)立設(shè)置。所述高壓吸收塔T11的 壓力與原料氣的壓力、氣質(zhì)和乙烷回收率有關(guān)，吸收塔T11與脫甲烷塔T12的操作壓力通過 工藝流程模擬決定。
[0009] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述脫甲烷塔頂氣相壓縮機(jī)K12軸功率較小，其軸功率 為外輸氣壓縮機(jī)K13軸功率的20% -30%，用于將經(jīng)冷箱E12換熱后的脫甲烷塔頂氣相增 壓與高壓吸收塔塔頂出來的氣體經(jīng)冷箱E11換熱后混合。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述冷箱E11和冷箱E12均采用多股板翅式換熱器，將一 股熱流與四股冷流、二股熱流與三股冷流分別集成于冷箱E11和冷箱E12中。
[0011] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述冷箱E11的一股熱流為原料氣，四股冷流分別為經(jīng) 冷箱E12換熱后的脫甲烷塔底液相、經(jīng)冷箱E12換熱后的高壓吸收塔定氣相和兩股脫甲烷 塔底側(cè)線抽出物流。
[0012] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述冷箱E12的二股熱流為低溫分離器部分氣相、部分 外輸氣回流。三股冷流分別為脫甲烷塔頂氣相、脫甲烷塔底液相和高壓吸收塔頂氣相。一 股熱流為低溫分離器部分氣相。
[0013] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：應(yīng)用高壓低溫、氣化吸收制冷原理提 高乙烷回收率，降低外輸氣壓縮功率和脫甲烷塔重沸器熱負(fù)荷；采用低含乙烷的低溫液烴 作為高壓吸收塔的吸收劑，改善了吸收塔的分離效率和操作穩(wěn)定性；流程采用高效的多股 板翅式換熱器，優(yōu)化了換熱網(wǎng)絡(luò)，提高冷熱利用率，減少冷熱損失，降低了乙烷回收裝置系 統(tǒng)能耗。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0015] 圖2是現(xiàn)有典型外輸氣回流乙烷回收工藝流程圖；
[0016] 圖3是本發(fā)明的實(shí)施方案工藝流程圖；
[0017] 圖1中主要設(shè)備代號(hào)：E11-冷箱I;V11_低溫分離器；K11-透平膨脹機(jī)組； T11-高壓吸收塔；E12-冷箱II;T12-脫甲烷塔；E13-脫甲烷塔重沸器；K12-脫甲烷塔頂氣 相壓縮機(jī)；K13-外輸氣壓縮機(jī)；All、A12-空冷器。
[0018] 圖2中主要設(shè)備代號(hào)：E21-冷箱I;V21-低溫分離器；K21-透平膨脹機(jī)組； E22-冷箱II;T21-脫甲烷塔；E23-脫甲烷塔重沸器；K22-外輸氣壓縮機(jī)；A2UA22-空冷器。
[0019] 圖3中主要設(shè)備代號(hào)：V31-原料氣分離器；T31-分子篩脫水裝置；E31-冷箱I; V32-低溫分離器；K31-透平膨脹機(jī)組；E32-冷箱II;T32-高壓吸收塔；T33-脫甲烷塔； T34-脫乙烷塔；T35-脫丁烷塔；E33、E34、E37-分別為脫甲烷塔、脫乙烷塔及脫丁烷塔的重 沸器；1(32-脫甲烷塔頂壓縮機(jī)；1(33-外輸氣壓縮機(jī)431、432、433、434-空冷器出35-脫乙 烷塔頂冷卻器；V33、V34-分別為脫乙烷塔及脫丁烷塔頂回流罐；P3UP32-分別為脫乙烷塔 及脫丁烷塔回流栗；E36-冷箱III。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021 ] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖3，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其它不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0023] 原料氣氣質(zhì)組成及工況條件
[0024] 原料氣處理規(guī)模：600X104m3/d
[0025] 原料氣壓力：9.OMPa.g
[0026] 進(jìn)站溫度：40°C
[0027] 干氣外輸壓力：多6.OMPa.g
[0028] 原料氣組成見表1。
[0029] 表1原料氣組成
[0030]
[0032] 如圖3所示，本發(fā)明公開了