一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及天然氣分離回收輕烴技術(shù)，公開(kāi)了一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法及其裝置，包括預(yù)冷、輕烴分離、天然氣液化和輕烴回收等步驟，通過(guò)精餾分離方法將原料氣中C2+分別提取分離成合格產(chǎn)品，并采用混合冷劑循環(huán)制冷工藝流程，能夠在同一個(gè)裝置里面實(shí)現(xiàn)天然氣液化和輕烴回收。本發(fā)明針對(duì)天然氣液化裝置中濕氣比例較大的氣源，在液化得到LNG的同時(shí)回收C2+輕烴，這樣不但可以調(diào)整LNG的質(zhì)量，減少LNG中殘留的C3+組分在深冷段對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行的影響，而且還可以獲得廉價(jià)、高純度的化工原料。
【專利說(shuō)明】一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣分離回收輕烴技術(shù)，尤其涉及了一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)內(nèi)天然氣氣源的不斷豐富，液化裝置中原料氣中濕氣(C2+)比例有較大范圍的波動(dòng)，而其中C2+是重要的化工原料，能生產(chǎn)高附加值的化工產(chǎn)品，如果將其分離回收，會(huì)有顯著的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多專門(mén)從天然氣管道氣中回收輕烴的裝置和方法，這些裝置和方法僅將管道天然氣中的輕烴進(jìn)行分離回收，分離出的甲烷氣仍返回管網(wǎng)，并未將其液化。在國(guó)內(nèi)的液化天然氣裝置和方法中都還沒(méi)有設(shè)置專門(mén)的回收輕烴步驟，而為了避免部分輕烴組分(C3+)在換熱器深冷段造成堵塞，少數(shù)裝置和方法會(huì)設(shè)置了一個(gè)簡(jiǎn)單的重力(兩相)分離器來(lái)將天然氣中的輕烴進(jìn)行分離，由于受分離條件和分離方法的限制，這種分離方法的分離精度低，原料氣中的甲烷被帶到了凝液中，導(dǎo)致裝置LNG回收率降低，同時(shí)，輕烴回收率低，分離出的凝液品質(zhì)不高，不能滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品附加值小，因而需要更多的設(shè)備來(lái)提純以滿足市場(chǎng)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中輕烴分離精度低，導(dǎo)致LNG回收率低、輕烴回收率低，分離出的凝液品質(zhì)也不高，不能滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，提供了一種可回收并獲得高純度輕烴的天然氣液化方法及其裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決:
[0006]一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，包括以下步驟:
[0007]A.預(yù)冷:
[0008]步驟一:凈化后的天然氣輸入第一換熱器預(yù)冷至-60?_40°C，獲得液態(tài)天然氣I與氣態(tài)天然氣I的混合物I;
[0009]B.輕烴分離:
[0010]步驟二:將步驟一獲得的混合物I通過(guò)第二分離器進(jìn)行分離，分離出的液態(tài)天然氣I進(jìn)入第一精餾塔參與精餾分離；分離出的氣態(tài)天然氣I進(jìn)入第二換熱器預(yù)冷至-100?-80°c，獲得液態(tài)天然氣II與氣態(tài)天然氣II的混合物II ；
[0011]步驟三:將步驟二獲得的混合物II輸入第一精餾塔參與精餾分離，從第一精餾塔塔頂獲得干氣，從第一精餾塔的第一塔底再沸器得到C2+輕烴；
[0012]C.天然氣液化:
[0013]步驟四:將步驟三獲得的干氣輸入第二換熱器進(jìn)行冷卻液化后得到LNG ；
[0014]D.輕烴回收:
[0015]步驟五:將步驟三獲得的C2+輕烴輸入第二精餾塔參與精餾分離，從第二精餾塔塔頂獲得氣態(tài)乙烷，從第二精餾塔的第二塔底再沸器得到C3+輕烴；
[0016]步驟六:將步驟五獲得的氣態(tài)乙烷輸入第一換熱器進(jìn)行冷卻，冷卻至-95?_75°C，冷卻后再送入第二精餾塔的第一塔頂分離器，從第一塔頂分離器獲得液態(tài)乙燒。
[0017]步驟二可以把天然氣中的輕烴分離出來(lái)，一來(lái)是分離出來(lái)的這部分輕烴不會(huì)在第二換熱器中堵塞其板式，二來(lái)是分離出來(lái)的輕烴可以作為副產(chǎn)品，附加值高。
[0018]作為優(yōu)選，還包括E.深度分離提取:
[0019]步驟七:將步驟五獲得的C3+輕烴輸入第三精餾塔進(jìn)行精餾分離，并從第三精餾塔頂部獲得流股I，從第三精餾塔底部獲得流股II ；
[0020]步驟八:將步驟七獲得的流股I先后經(jīng)過(guò)第三精餾塔的塔頂冷凝器和第三精餾塔的第二塔頂分離器，最后獲得LPG，流股II進(jìn)入第三精餾塔的第三塔底再沸器，并最終在第三塔底再沸器底部得到C5+輕烴。
[0021]作為優(yōu)選，在天然氣液化和輕烴分離過(guò)程中所需的冷量均由混合冷劑制冷循環(huán)來(lái)提供。
[0022]作為優(yōu)選，混合冷劑包括N2、CH4, C2H4, C3H8 和 1-C5H1Q 或包括 N2、CH4, C2H6, C3H8 和1-C5H100
[0023]作為優(yōu)選，制冷循環(huán)包括以下步驟:
[0024]步驟一:將壓力為0.1?0.3MPa的混合冷劑輸入冷劑壓縮機(jī)加壓至3.0?
4.0MPa ；
[0025]步驟二:將步驟一中獲得的混合冷劑通過(guò)壓縮機(jī)后冷卻器冷卻后，再輸入第一分離器進(jìn)行分離，分離出液態(tài)混合冷劑和氣態(tài)混合冷劑；
[0026]步驟三:將步驟二分離出的液態(tài)混合冷劑輸入第一換熱器預(yù)冷到-40?_60°C，再經(jīng)控制閥a節(jié)流降壓降溫后返回第一換熱器的反流通道，為第一換熱器提供冷量；氣態(tài)混合冷劑通過(guò)第一換熱器進(jìn)入第二換熱器，在第二換熱器預(yù)冷到-160?_140°C，再經(jīng)控制閥b節(jié)流降壓降溫后先后返回第二換熱器的反流通道和第一換熱器的反流通道，并為第二換熱器、第一換熱器提供冷量；
[0027]步驟四:從第一換熱器的反流通道返回的混合冷劑其壓力為0.1?0.3MPa，再返回至冷劑壓縮機(jī)入口進(jìn)行循環(huán)反復(fù)，完成整個(gè)制冷循環(huán)。
[0028]作為優(yōu)選，第一精餾塔的操作壓力為3.0?4.0MPa,其塔頂操作溫度為-75?-95°C ;第一精餾塔的第一塔底再沸器的操作溫度為35?45°C，其所需的熱量由混合冷劑提供。
[0029]作為優(yōu)選，第二精餾塔的操作壓力為0.6?1.2MPa，其塔頂操作溫度為-50?-30°C ;第二精餾塔的第二塔底再沸器的操作溫度為15?35°C，其所需的熱量由循環(huán)水提供。
[0030]作為優(yōu)選，第三精餾塔的操作壓力為0.6?1.0MPa ;第三精餾塔的第三塔底再沸器所需的熱量由導(dǎo)熱油或蒸汽提供；第三精餾塔的塔頂冷凝器所需的冷量由循環(huán)水提供。
[0031]一種帶有輕烴回收的天然氣液化裝置，包括第二分離器、換熱器和精餾塔，換熱器包括第一換熱器和第二換熱器，精餾塔包括帶第一塔底再沸器的第一精餾塔以及帶第二塔底再沸器和第一塔頂分離器的第二精餾塔其中第二分離器均與第一換熱器、第二換熱器和第一精餾塔相連，第二換熱器均與第一換熱器和第一精餾塔相連，第一精餾塔與第二精餾塔相連。
[0032]作為優(yōu)選，還包括第一分離器，壓縮機(jī)，壓縮機(jī)后冷卻器，帶第三塔底再沸器、塔頂冷凝器及第二塔頂分離器的第三精餾塔，其中壓縮機(jī)與壓縮機(jī)后冷卻器相連，壓縮機(jī)后冷卻器與第一分離器相連，第一分離器與第一換熱器相連，第一換熱器與壓縮機(jī)相連，第二精餾塔與第三精餾塔相連。
[0033]若原料天然氣中C3+組分較少，或裝置規(guī)模較小，則在輕烴回收步驟后獲得C3+輕烴較少，后續(xù)沒(méi)必要進(jìn)行深度分離提取步驟，直接作為產(chǎn)品出售；若原料天然氣中C3+組分較多，或裝置規(guī)模較大，則在輕烴回收步驟后獲得C3+輕烴較多，或根據(jù)用戶需要，增加深度分離提取步驟。
[0034]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:本發(fā)明針對(duì)天然氣液化裝置中濕氣比例較大的氣源，在液化得到LNG的同時(shí)回收C2+輕烴，這樣不但可以調(diào)整LNG的質(zhì)量，減少LNG中殘留的C3+組分在深冷段對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行的影響，而且還可以獲得廉價(jià)、高純度的化工原料，這對(duì)液化天然氣裝置的經(jīng)濟(jì)效益的提升具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，具體如下:
[0035]1.本發(fā)明優(yōu)化了制冷系統(tǒng)，采用混合冷劑循環(huán)制冷工藝流程，綜合天然氣液化和輕烴分離過(guò)程中所需的冷凝(溫度)品質(zhì)，優(yōu)化混合冷劑的配比，合理利用并分配各品質(zhì)冷量，降低裝置的能耗。天然氣液化和輕烴分離過(guò)程中所需的冷量均由同一種混合冷劑獲得，無(wú)需增加額外的制冷循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)備配置簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便宜行。
[0036]2.在液化天然氣的同時(shí)提取輕烴，豐富產(chǎn)品規(guī)格，提高裝置的產(chǎn)品收益。
[0037]3.本發(fā)明采用低溫精餾分離方法實(shí)現(xiàn)C2+輕烴回收，根據(jù)原料氣中輕烴組分的比例，可合理調(diào)節(jié)精餾分離操作條件，從而調(diào)節(jié)LNG產(chǎn)品和輕烴產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)量，對(duì)原料氣中組分的濃度變化有很好的適應(yīng)性。
[0038]4.該方法輕烴產(chǎn)品回收率高，對(duì)甲烷回收率影響很小。
[0039]5.本發(fā)明采用低溫精餾分離方法實(shí)現(xiàn)C2+輕烴回收，該方法的輕烴分離精度高，避免了 LNG中殘留的C3+組分在冷箱深冷段凍結(jié)堵塞的可能性。
[0040]6.本發(fā)明方法對(duì)20?200X IO4NmVd規(guī)模的裝置均有很好的適應(yīng)性，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0042]圖2是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖。
[0043]附圖中各數(shù)字標(biāo)號(hào)所指代的部位名稱如下:其中I—管線a、2—管線b、3—管線C、4一管線d、5—管線e、6—管線f、7—管線g、8—管線h、9一管線1、10—管線j、11一管線k、12—管線m、13—管線η、14一管線O、15—管線ρ、16—管線q、17—管線r、18—管線S、19一管線t、20—管線u、21—管線v、22—管線w、23—管線x、24—管線y、25—管線z、26—管線aa、27—管線 ab、28—管線 ac、29—管線 ad、30—管線 ae、31—管線 af、32—管線 ag、33—管線ah、34—管線a1、35—管線aj、36—管線ak、37—管線am、38—管線an、39—管線ao、51一第一換熱器、52—第二換熱器、53—第一分離器、54—第二分離器、55—第一塔頂分離器、56—第二塔頂分離器、57—第一精餾塔、58—第二精餾塔、59—第三精餾塔、60—第一塔底再沸器、61—第二塔底再沸器、62—第三塔底再沸器、63—冷劑壓縮機(jī)、64—壓縮機(jī)后冷卻器、65—塔頂冷凝器、71—控制閥a、72—控制閥b、73—控制閥c、74—控制閥d、75—控制閥e、76—控制閥f、77—控制閥g、78—控制閥h、79—控制閥1、80—控制閥j、81—控制閥k、82—控制閥m。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0045]實(shí)施例1
[0046]—種帶有輕烴回收的天然氣液化方法及其裝置，如圖1所示，包括帶有輕烴回收的天然氣液化裝置，帶有輕烴回收的天然氣液化裝置包括第一分離器53，第二分離器54，冷劑壓縮機(jī)63，壓縮機(jī)后冷卻器64，換熱器，精餾塔，編號(hào)為I?V的儲(chǔ)蓄罐，編號(hào)為a?i的控制閥和編號(hào)為a?k、m?z和aa?ae的管線,其中換熱器包括第一換熱器51和第二換熱器52，精餾塔包括帶第一塔底再沸器60的第一精餾塔57，帶第二塔底再沸器61和第一塔頂分離器55的第二精餾塔58。在本實(shí)施例中，控制閥a71、控制閥b72和控制閥i79均為J-T閥。
[0047]管線al與第一換熱器51相連，第一換熱器51通過(guò)管線b2與第二分離器54相連，管線c3上設(shè)有控制閥c73，第二分離器54 —端通過(guò)管線c3與第一精餾塔57中部相連，第二分離器54另一端通過(guò)管線d4與第二換熱器52相連，第二換熱器52通過(guò)管線e5與第一精餾塔57上部相連，第一精餾塔57塔頂通過(guò)管線f6與第二換熱器52相連，管線i9上設(shè)有控制閥i79，第二換熱器52通過(guò)管線i9與儲(chǔ)蓄罐I相連，第一精餾塔57塔底通過(guò)管線g7與第一塔底再沸器60相連，第一塔底再沸器60通過(guò)管線z25與第一精餾塔57下部相連，管線h8上設(shè)有控制閥e75，第一塔底再沸器60通過(guò)管線h8與第二精餾塔58中部相連，第二精餾塔58塔底通過(guò)管線jlO與第二塔底再沸器61相連，第二塔底再沸器61通過(guò)管線aa26與第二精餾塔58下部相連，管線kll上設(shè)有控制閥g77，第二塔底再沸器61通過(guò)管線kll與儲(chǔ)蓄罐II相連，第二精餾塔58塔頂通過(guò)管線ml2與第一換熱器51相連，第一換熱器51通過(guò)管線nl3與第一塔頂分離器55相連，第一塔頂分離器55通過(guò)管線ol4與第二精餾塔58上部相連，管線pl5上設(shè)有控制閥h78，第一塔頂分離器55通過(guò)管線pl5與儲(chǔ)蓄罐III相連。
[0048]制冷循環(huán)的裝置結(jié)構(gòu)為:
[0049]冷劑壓縮機(jī)63通過(guò)管線rl7與壓縮機(jī)后分離器64相連，壓縮機(jī)后分離器64通過(guò)管線sl8與第一分離器53相連,第一分離器53 —端通過(guò)管線tl9與第一換熱器51,管線tl9與第一換熱器51的液相通道相通,第一分離器53另一端通過(guò)管線v21與第一換熱器51相連，第一分離器53通過(guò)第一換熱器51、管線w22與第二換熱器52相連,管線w22與第二換熱器52的正流冷劑通道相通，管線u20上設(shè)有控制閥a71，第一換熱器51的液相通道通過(guò)管線u20與第一換熱器51的反流通道相連，管線u20均與第一換熱器51的液相通道、第一換熱器51的反流通道相通，管線x23上設(shè)有控制閥b72，第二換熱器52的正流冷劑通道通過(guò)管線x23與第二換熱器52的反流通道相連，管線x23均與第二換熱器52的正流冷劑通道相通、第二換熱器52的反流通道相通，第二換熱器52的反流通道通過(guò)管線y24與第一換熱器51的反流通道相連，管線y24均與第一換熱器51的反流通道、第二換熱器52的反流通道相通，第一換熱器51的反流通道通過(guò)管線ql6與冷劑壓縮機(jī)63相連。
[0050]第一塔底再沸器60上設(shè)有管線ab27和管線ac28，管線ab27上設(shè)有控制閥d74，由控制閥d74控制管線ab27的開(kāi)閉，通過(guò)管線ab27將混合冷劑輸送到第一塔底再沸器60，為第一塔底再沸器60提供熱量，或?qū)嵊?、蒸汽中的任一種通過(guò)管線ac27輸送到第一塔底再沸器60，為第一塔底再沸器60提供熱量；第二塔底再沸器61上設(shè)有管線ad29和管線ae30，管線ad29上設(shè)有控制閥f76，由控制閥f76控制管線ad29的開(kāi)閉，通過(guò)管線ad29將循環(huán)水輸送到第二塔底再沸器61，為第二塔底再沸器61提供熱量，或?qū)嵊汀⒄羝械娜我环N通過(guò)管線ae29輸送到第二塔底再沸器61，為第二塔底再沸器61提供熱量。
[0051]在本實(shí)施例中，第一分離器53為冷劑分離器，第二分離器54為低溫分離器，第一換熱器51和第二換熱器52均為板翅式換熱器。
[0052]凈化后的天然氣作為原料氣。
[0053]在本實(shí)施例中，裝置規(guī)模為30 X IO4NmVd,該規(guī)模較小，在輕烴回收步驟后獲得C3+輕烴較少，無(wú)需增加深度分離提取步驟。
[0054]一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，包括以下步驟:
[0055]A.預(yù)冷:
[0056]步驟一:凈化后的天然氣輸入第一板翅式換熱器預(yù)冷至-60°C，也可以是-40°C或-60?_40°C之間的任意值，獲得液態(tài)天然氣I與氣態(tài)天然氣I的混合物I ;
[0057]B.輕烴分離:
[0058]步驟二:將步驟一獲得的混合物I通過(guò)低溫分離器進(jìn)行分離，分離出的液態(tài)天然氣I經(jīng)過(guò)控制閥C73后進(jìn)入第一精餾塔57中部參與精餾分離；分離出的氣態(tài)天然氣I進(jìn)入第二板翅式換熱器預(yù)冷至_80°C，也可以是-100°C或-100?-80°C之間的任意值，獲得液態(tài)天然氣II與氣態(tài)天然氣II的混合物II ；
[0059]步驟三:將步驟二獲得的混合物II輸入第一精餾塔57上部參與精餾分離，步驟二中的液態(tài)天然氣I和混合物II進(jìn)入第一精餾塔57后從第一精餾塔57塔頂獲得干氣，從第一精餾塔57的第一塔底再沸器60底部獲得C2+輕烴；
[0060]C.天然氣液化:
[0061]步驟四:將步驟三獲得的干氣輸入第二板翅式換熱器進(jìn)行冷卻液化后獲得的流股經(jīng)過(guò)控制閥i79節(jié)流降壓降溫后得到LNG，LNG直接作為產(chǎn)品，并輸出儲(chǔ)存在儲(chǔ)蓄罐I ;
[0062]D.輕烴回收:
[0063]步驟五:將步驟三獲得的C2+輕烴流股經(jīng)控制閥e75輸入第二精餾塔58中部參與精餾分離，從第二精餾塔58塔頂獲得氣態(tài)乙烷，從第二精餾塔58的第二塔底再沸器61獲得C3+輕烴，C3+輕烴直接作為產(chǎn)品，并經(jīng)過(guò)控制閥g77輸出儲(chǔ)存在儲(chǔ)蓄罐II ；
[0064]步驟六:將步驟五獲得的氣態(tài)乙烷輸入第一板翅式換熱器進(jìn)行冷卻，冷卻至-95°C，也可以是_75°C或-95?-75°C°C之間的任意值，冷卻后再送入第二精餾塔58的第一塔頂分離器55，從第一塔頂分離器55獲得乙烷流股；
[0065]步驟七:將步驟六獲得的乙烷流股輸送一部分到第二精餾塔58做為塔頂回流液，剩余的部分經(jīng)過(guò)控制閥h78后作為液態(tài)乙烷產(chǎn)品，并輸出儲(chǔ)存在儲(chǔ)蓄罐III。
[0066]在天然氣液化和輕烴分離過(guò)程中所需的冷量均由混合冷劑進(jìn)行制冷循環(huán)來(lái)提供。[0067]在本實(shí)施例中，混合冷劑包括N2、CH4, C2H4, C3H8和i_C5H1(l。
[0068]制冷循環(huán)包括以下步驟:
[0069]步驟一:將溫度為10-40°C、壓力為0.1-0.3MPa的混合冷劑輸入冷劑壓縮機(jī)63加壓至3.0-4.0MPa ；
[0070]步驟二:將步驟一中獲得的混合冷劑通過(guò)壓縮機(jī)后冷卻器64冷卻后，再輸入冷劑分離器進(jìn)行分離，分離出液態(tài)混合冷劑和氣態(tài)混合冷劑；
[0071]步驟三:將步驟二分離出的液態(tài)混合冷劑輸入第一板翅式換熱器的液相通道預(yù)冷到-60 °C，也可以是-40 V或-40--60 V之間的任意值，再經(jīng)控制閥a71節(jié)流降壓降溫后返回第一板翅式換熱器的反流通道，為第一板翅式換熱器提供冷量；氣態(tài)混合冷劑通過(guò)第一板翅式換熱器的氣相通道進(jìn)入第二板翅式換熱器的正流冷劑通道，并在其中預(yù)冷到_160°C，也可以是_140°C或-160-_140°C之間的任意值，再經(jīng)控制閥b72節(jié)流降壓降溫后先后返回第二板翅式換 熱器的反流通道和第一板翅式換熱器的反流通道，并為第二板翅式換熱器、第一板翅式換熱器提供冷量；
[0072]步驟四:從第一換熱器51的反流通道返回的混合冷劑其溫度為10-40°C、壓力為0.1-0.3MPa，再返回至冷劑壓縮機(jī)63入口進(jìn)行循環(huán)反復(fù)，完成整個(gè)制冷循環(huán)。
[0073]第一精餾塔57的操作壓力為3.0-4.0MPa,其塔頂操作溫度為-75-_95°C ;第一精餾塔57的第一塔底再沸器60的操作溫度為35-45°C，其所需的熱量由經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)后冷卻器64壓縮后的混合冷劑直接輸送到第一塔底再沸器60來(lái)提供，或由導(dǎo)熱油、蒸汽中的任一種來(lái)提供。
[0074]第二精餾塔58的操作壓力為0.6-1.2MPa，其塔頂操作溫度為-50-_30°C ;第二精餾塔58的第二塔底再沸器61的操作溫度為15-35°C，其所需的熱量由循環(huán)水或?qū)嵊突蛘羝峁?br> [0075]圖中箭頭為混合冷劑或天然氣分離液化在裝置中的走向。
[0076]實(shí)施例2
[0077]一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法及其裝置，如圖2所示，包括帶有輕烴回收的天然氣液化裝置，帶有輕烴回收的天然氣液化裝置包括第一分離器53，第二分離器54，冷劑壓縮機(jī)63，壓縮機(jī)后分離器64，換熱器，精餾塔，編號(hào)為I-V的儲(chǔ)蓄罐，編號(hào)為a-k和m的控制閥,編號(hào)為a-k、m-z、aa-ak和am-ao的管線,其中換熱器包括第一換熱器51和第二換熱器52，精餾塔包括帶第一塔底再沸器60的第一精餾塔57，第二帶塔底再沸器61和第一塔頂分離器55的第二精餾塔58，以及帶第三塔底再沸器、塔頂冷凝器65和第二塔頂分離器56的第三精餾塔59。在本實(shí)施例中，控制閥a71、控制閥b72和控制閥?79均為J-T閥。
[0078]管線al與第一換熱器51相連，第一換熱器51通過(guò)管線b2與第二分離器54相連，管線c3上設(shè)有控制閥c73，第二分離器54 —端通過(guò)管線c3與第一精餾塔57中部相連，第二分離器54另一端通過(guò)管線d4與第二換熱器52相連，第二換熱器52通過(guò)管線e5與第一精餾塔57上部相連，第一精餾塔57塔頂通過(guò)管線f6與第二換熱器52相連，管線i9上設(shè)有控制閥i79，第二換熱器52通過(guò)管線i9與儲(chǔ)蓄罐I相連，第一精餾塔57塔底通過(guò)管線g7與第一塔底再沸器60相連，第一塔底再沸器60通過(guò)管線z25與第一精餾塔57下部相連，管線h8上設(shè)有控制閥e75，第一塔底再沸器60通過(guò)管線h8與第二精餾塔58中部相連，第二精餾塔58塔底通過(guò)管線jlO與第二塔底再沸器61相連，第二塔底再沸器61通過(guò)管線aa26與第二精餾塔58下部相連，管線kll上設(shè)有控制閥g77，第二精餾塔58塔頂通過(guò)管線ml2與第一換熱器51相連，第一換熱器51通過(guò)管線nl3與第一塔頂分離器55相連，第一塔頂分離器55通過(guò)管線ol4與第二精餾塔58上部相連，管線pl5上設(shè)有控制閥h78，第一塔頂分離器55通過(guò)管線pl5與儲(chǔ)蓄罐III相連。
[0079]在本實(shí)施例中，裝置規(guī)模為180 X 104Nm3/d，此時(shí)裝置規(guī)模較大，在輕烴回收步驟后獲得C3+輕烴較多，因此需要增加深度分離提取步驟。實(shí)現(xiàn)深度分離提取步驟的裝置結(jié)構(gòu)為:
[0080]第二塔底再沸器61通過(guò)管線kll直接與第三精餾塔59中部相連，第三精餾塔59塔頂通過(guò)管線af31與塔頂冷凝器65相連，塔頂冷凝器65通過(guò)管線ag32與第二塔頂分離器56相連，第二塔頂分離器56通過(guò)管線ah33與第三精餾塔59上部相連，管線ai34上設(shè)有控制閥j80，第二塔頂分離器56通過(guò)管線ai34與儲(chǔ)蓄罐V相連，第三精餾塔59塔底通過(guò)管線aj35與第三塔底再沸器62相連，第三塔底再沸器62通過(guò)管線am37與第三精餾塔59下部相連，管線ak36上設(shè)有控制閥k81，第三塔底再沸器62通過(guò)管線ak36與儲(chǔ)蓄罐IV相連。
[0081]制冷循環(huán)的裝置結(jié)構(gòu)為:
[0082]冷劑壓縮機(jī)63通過(guò)管線rl7與壓縮機(jī)后冷卻器64相連，壓縮機(jī)后冷卻器64通過(guò)管線sl8與第一分離器53相連,第一分離器53 —端通過(guò)管線tl9與第一換熱器51,管線tl9與第一換熱器51的液相通道相通,第一分離器53另一端通過(guò)管線v21與第一換熱器51相連，第一分離器53通過(guò)第一換熱器51、管線w22與第二換熱器52相連,管線w22與第
二換熱器52的正流冷劑通道相通，管線u20上設(shè)有控制閥a71，第一換熱器51的液相通道通過(guò)管線u20與第一換熱器51的反流通道相連，管線u20均與第一換熱器51的液相通道、第一換熱器51的反流通道相通，管線x23上設(shè)有控制閥b72，第二換熱器52的正流冷劑通道通過(guò)管線x23與第二換熱器52的反流通道相連，管線x23均與第二換熱器52的正流冷劑通道相通、第二換熱器52的反流通道相通，第二換熱器52的反流通道通過(guò)管線y24與第一換熱器51的反流通道相連，管線y24均與第一換熱器51的反流通道、第二換熱器52的反流通道相通，第一換熱器51的反流通道通過(guò)管線ql6與冷劑壓縮機(jī)63相連。
[0083]第一塔底再沸器60上設(shè)有管線ab27和管線ac28，管線ab27上設(shè)有控制閥d74，由控制閥d74控制管線ab27的開(kāi)閉，通過(guò)管線ab27將熱的混合冷劑輸送到第一塔底再沸器60，為第一塔底再沸器60提供熱量，或?qū)嵊?、蒸汽中的任一種通過(guò)管線ac27輸送到第一塔底再沸器60，為第一塔底再沸器60提供熱量；第二塔底再沸器61上設(shè)有管線ad29和管線ae30，管線ad29上設(shè)有控制閥f76，由控制閥f76控制管線ad29的開(kāi)閉，通過(guò)管線ad29將循環(huán)水輸送到第二塔底再沸器61，為第二塔底再沸器61提供熱量，或?qū)嵊?、蒸汽中的任一種通過(guò)管線ae29輸送到第二塔底再沸器61，為第二塔底再沸器61提供熱量；第三塔底再沸器62上設(shè)有管線ao40和管線an38，管線ao40上設(shè)有控制閥m82，由控制閥m82控制管線ao40的開(kāi)閉，可通過(guò)管線ao40將導(dǎo)熱油或蒸汽輸送到第三塔底再沸器62，為第三塔底再沸器62提供熱量。
[0084]在本實(shí)施例中，第一分離器53為冷劑分離器，第二分離器54為低溫分離器，第一換熱器51和第二換熱器52均為板翅式換熱器。[0085]凈化后的天然氣作為原料氣。
[0086]一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，包括以下步驟:
[0087]A.預(yù)冷:
[0088]步驟一:凈化后的天然氣輸入第一板翅式換熱器預(yù)冷至_40°C，也可以是-60°C或-60?_40°C之間的任意值，獲得液態(tài)天然氣I與氣態(tài)天然氣I的混合物I ;
[0089]B.輕烴分離:
[0090]步驟二:將步驟一獲得的混合物I通過(guò)低溫分離器進(jìn)行分離，分離出的液態(tài)天然氣I經(jīng)過(guò)控制閥C73進(jìn)入第一精餾塔57中部參與精餾分離；分離出的氣態(tài)天然氣I進(jìn)入第二板翅式換熱器預(yù)冷至-100°C，也可以是-80°C或-100?-80°C之間的任意值，獲得液態(tài)天然氣II與氣態(tài)天然氣II的混合物II ；
[0091]步驟三:將步驟二獲得的混合物II輸入第一精餾塔57上部參與精餾分離，步驟二中的液態(tài)天然氣I和混合物II進(jìn)入第一精餾塔57后從第一精餾塔57塔頂獲得干氣，從第一精餾塔57的第一塔底再沸器60獲得C2+輕烴；
[0092]C.天然氣液化:
[0093]步驟四:將步驟三獲得的干氣輸入第二板翅式換熱器進(jìn)行冷卻液化后獲得的流股經(jīng)過(guò)控制閥i79節(jié)流降壓降溫后得到LNG，LNG直接作為產(chǎn)品，并輸出儲(chǔ)存在儲(chǔ)蓄罐I ;
[0094]D.輕烴回收:
[0095]步驟五:將步驟三獲得的C2+輕烴流股經(jīng)控制閥e75輸入第二精餾塔58中部參與精餾分離，從第二精餾塔58塔頂獲得氣態(tài)乙烷，從第二精餾塔58的第二塔底再沸器61獲得C3+輕烴，C3+輕烴直接作為產(chǎn)品，并經(jīng)過(guò)控制g77輸出儲(chǔ)存在儲(chǔ)蓄罐II ；
[0096]步驟六:將步驟五獲得的氣態(tài)乙烷輸入第一板翅式換熱器進(jìn)行冷卻，冷卻至_75°C，也可以是_95°C或-95?_75°C °C之間的任意值，冷卻后再送入第二精餾塔58的第一塔頂分離器55，從第一塔頂分離器55獲得乙烷流股；
[0097]步驟七:將步驟六獲得的乙烷流股輸送一部分到第二精餾塔58做為塔頂回流液，剩余的部分經(jīng)過(guò)控制閥h78作為液態(tài)乙烷產(chǎn)品，并輸出儲(chǔ)存在儲(chǔ)蓄罐III。
[0098]E.深度分離提取:
[0099]步驟八:將步驟五獲得的C3+輕烴輸入第三精餾塔59中部進(jìn)行精餾分離，并從第三精餾塔59頂部獲得流股I，從第三精餾塔59底部獲得流股II ；
[0100]步驟九:將步驟八獲得的流股I先后經(jīng)過(guò)第三精餾塔59的塔頂冷凝器65和第三精餾塔59的第二塔頂分離器56，最后獲得LPG，流股II進(jìn)入第三精餾塔59的第三塔底再沸器62，并在第三塔底再沸器62底部獲得C5+輕烴，C5+輕烴直接作為產(chǎn)品，并經(jīng)過(guò)控制閥k81輸出儲(chǔ)存在儲(chǔ)蓄罐IV ；
[0101]步驟十:將步驟九獲得的LPG輸送一部分到第三精餾塔59做為塔頂回流液，剩余的LPG經(jīng)過(guò)控制閥j80作為L(zhǎng)PG產(chǎn)品輸出并儲(chǔ)存在儲(chǔ)蓄罐V。
[0102]在天然氣液化和輕烴分離過(guò)程中所需的冷量均由混合冷劑進(jìn)行制冷循環(huán)來(lái)提供。
[0103]混合冷劑包括N2、CH4、C2H6' C3H8 和 1-C5H100
[0104]制冷循環(huán)包括以下步驟:
[0105]步驟一:將溫度為10?40°C、壓力為0.1?0.3MPa的混合冷劑輸入冷劑壓縮機(jī)63加壓至3.0?4.0MPa ；[0106]步驟二:將步驟一中獲得的混合冷劑通過(guò)壓縮機(jī)后冷卻器64冷卻后，再輸入冷劑分離器進(jìn)行分離，分離出液態(tài)混合冷劑和氣態(tài)混合冷劑；
[0107]步驟三:將步驟二分離出的液態(tài)混合冷劑輸入第一板翅式換熱器的液相通道預(yù)冷到-40 °C，也可以是-60 V或-40?-60 V之間的任意值，再經(jīng)控制閥a71節(jié)流降壓降溫后返回第一板翅式換熱器的反流通道，為第一板翅式換熱器提供冷量；氣態(tài)混合冷劑通過(guò)第一板翅式換熱器的氣相通道進(jìn)入第二板翅式換熱器的正流冷劑通道，并在其中預(yù)冷到_140°C，也可以是_160°C或-160?_140°C之間的任意值，再經(jīng)控制閥b72節(jié)流降壓降溫后先后返回第二板翅式換熱器的反流通道和第一板翅式換熱器的反流通道，并為第二板翅式換熱器、第一板翅式換熱器提供冷量；
[0108]步驟四:從第一換熱器51的反流通道返回的混合冷劑其溫度為10?40°C、壓力為0.1?0.3MPa，再返回至冷劑壓縮機(jī)63入口進(jìn)行循環(huán)反復(fù)，完成整個(gè)制冷循環(huán)。
[0109]第一精餾塔57的操作壓力為3.0?4.0MPa,其塔頂操作溫度為-75?_95°C ;第一精餾塔57的第一塔底再沸器60的操作溫度為35?45°C，其所需的熱量由經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)后冷卻器64壓縮后的混合冷劑直接輸送到第一塔底再沸器60來(lái)提供，或由導(dǎo)熱油、蒸汽中的任一種來(lái)提供。
[0110]第二精餾塔58的操作壓力為0.6?1.2MPa，其塔頂操作溫度為-50?_30°C ;第二精餾塔58的第二塔底再沸器61的操作溫度為15?35°C，其所需的熱量由循環(huán)水或或?qū)嵊突蛘羝峁?br> [0111]第三精餾塔59的操作壓力為0.6?1.0MPa ;第三精餾塔59的第三塔底再沸器62所需的熱量由導(dǎo)熱油或蒸汽提供；第三精餾塔59的塔頂冷凝器65所需的冷量由循環(huán)水提供。
[0112]圖中箭頭為混合冷劑或天然氣分離液化在裝置中的走向。
[0113]總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，其特征在于:包括以下步驟: A.預(yù)冷: 步驟一:凈化后的天然氣輸入第一換熱器(51)預(yù)冷至-60~-40°C，獲得液態(tài)天然氣I與氣態(tài)天然氣I的混合物I; B.輕烴分離: 步驟二:將步驟一獲得的混合物I通過(guò)第二分離器(54)進(jìn)行分離，分離出的液態(tài)天然氣I進(jìn)入第一精餾塔(57)參與精餾分離；分離出的氣態(tài)天然氣I進(jìn)入第二換熱器(52)預(yù)冷至-100~-80°C，獲得液態(tài)天然氣II與氣態(tài)天然氣II的混合物II ； 步驟三:將步驟二獲得的混合物II輸入第一精餾塔(57)參與精餾分離，從第一精餾塔(57)塔頂獲得干氣，從第一精餾塔(57)的第一塔底再沸器(60)得到C2+輕烴； C.天然氣液化: 步驟四:將步驟三獲得的干氣輸入第二換熱器(52)進(jìn)行冷卻液化后得到LNG ； D.輕烴回收: 步驟五:將步驟三獲得的C2+輕烴輸入第二精餾塔(58)參與精餾分離，從第二精餾塔(58)塔頂獲得氣態(tài)乙烷，從第二精餾塔(58)的第二塔底再沸器(61)得到C3+輕烴； 步驟六:將步驟五獲得的氣態(tài)乙烷輸入第一換熱器(51)進(jìn)行冷卻，冷卻至-95~-75°C，冷卻后再送入第二精餾塔(58)的第一塔頂分離器(55)，從第一塔頂分離器(55)獲得液態(tài)乙烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，其特征在于:還包括E.深度分離提取: 步驟七:將步驟五獲得的C3+輕烴輸入第三精餾塔(59)進(jìn)行精餾分離，并從第三精餾塔(59)頂部獲得流股I，從第三精餾塔(59)底部獲得流股II； 步驟八:將步驟七獲得的流股I先后經(jīng)過(guò)第三精餾塔(59)的塔頂冷凝器(65)和第三精餾塔(59)的第二塔頂分離器(56)，最后獲得LPG，流股II進(jìn)入第三精餾塔(59)的第三塔底再沸器(62 )，并最終在第三塔底再沸器(62 )底部得到C5+輕烴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，其特征在于:在天然氣液化和輕烴分離過(guò)程中所需的冷量均由混合冷劑制冷循環(huán)來(lái)提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，其特征在于:混合冷劑包括 N2、CH4、C2H4' C3H8 和 1-C5H10 或包括 N2、CH4、C2H6' C3H8 和 1-C5H100
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，其特征在于:制冷循環(huán)包括以下步驟: 步驟一:將壓力為0.1~0.3MPa的混合冷劑輸入冷劑壓縮機(jī)(63)加壓至3.0~4.0MPa ； 步驟二:將步驟一中獲得的混合冷劑通過(guò)壓縮機(jī)后冷卻器(64)冷卻后，再輸入第一分離器(53 )進(jìn)行分離，分離出液態(tài)混合冷劑和氣態(tài)混合冷劑； 步驟三:將步驟二分離出的液態(tài)混合冷劑輸入第一換熱器(51)預(yù)冷到-40~-60°C，再經(jīng)控制閥a (71)節(jié)流降壓降溫后返回第一換熱器(51)的反流通道，為第一換熱器(51)提供冷量；氣態(tài)混合冷劑通過(guò)第一換熱器(51)進(jìn)入第二換熱器(52)，在第二換熱器(52)預(yù)冷到-160~-140°C，再經(jīng)控制閥b (72)節(jié)流降壓降溫后先后返回第二換熱器(52)的反流通道和第一換熱器(51)的反流通道，并為第二換熱器(52)、第一換熱器(51)提供冷量； 步驟四:從第一換熱器(51)的反流通道返回的混合冷劑其壓力為0.1-0.3MPa，再返回至冷劑壓縮機(jī)(63)入口進(jìn)行循環(huán)反復(fù)，完成整個(gè)制冷循環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，其特征在于:第一精餾塔(57)的操作壓力為3.0-4.0MPa，其塔頂操作溫度為-75-_95°C ;第一精餾塔(57)的第一塔底再沸器(60)的操作溫度為35-45°C，其所需的熱量由混合冷劑提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，其特征在于:第二精餾塔(58)的操作壓力為0.6-1.2MPa，其塔頂操作溫度為-50--30°C ;第二精餾塔(58)的第二塔底再沸器(61)的操作溫度為15-35°C，其所需的熱量由循環(huán)水提供。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種帶有輕烴回收的天然氣液化方法，其特征在于:第三精餾塔(59)的操作壓力為0.6-1.0MPa ;第三精餾塔(59)的第三塔底再沸器(62)所需的熱量由導(dǎo)熱油或蒸汽提供；第三精餾塔(59)的塔頂冷凝器(65)所需的冷量由循環(huán)水提供。
9.一種帶有輕烴回收的天然氣液化裝置，其特征在于:包括第二分離器(54)、換熱器和精餾塔，換熱器包括第一換熱器(51)和第二換熱器(52)，精餾塔包括帶第一塔底再沸器(60)的第一精餾塔(57)以及帶第二塔底再沸器(61)和第一塔頂分離器(55)的第二精餾塔(58)，其中第二分離器(54)均與第一換熱器(51)、第二換熱器(52)和第一精餾塔(57)相連，第二換熱器(52)均與第一換熱器(51)和第一精餾塔(57)相連，第一精餾塔(57)與第二精餾塔(58)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的`一種帶有輕烴回收的天然氣液化裝置，其特征在于:還包括第一分離器(53)，壓縮機(jī)(63)，壓縮機(jī)后冷卻器(64)，帶第三塔底再沸器(62)、塔頂冷凝器(65)及第二塔頂分離器(56)的第三精餾塔(59)，其中壓縮機(jī)(63)與壓縮機(jī)后冷卻器(64)相連，壓縮機(jī)后冷卻器(64)與第一分離器(53)相連,第一分離器(53)與第一換熱器(51)相連，第一換熱器(51)與壓縮機(jī)(63)相連，第二精餾塔(58)與第三精餾塔(59)相連。
【文檔編號(hào)】F25J3/02GK103453730SQ201310386785
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】楊雪婷, 杜宏鵬, 陶利民, 黃榮, 乜雯雯, 梁建國(guó), 何偉穎 申請(qǐng)人:杭州福斯達(dá)實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司