本發(fā)明涉及甲烷深冷分離裝置，具體屬于一種提高甲烷深冷分離LNG收率的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

甲烷深冷分離主要是利用原料氣中各組分的沸點(diǎn)不同，通過物理降溫的方法，達(dá)到分離甲烷的目的。該裝置首先將原料氣壓縮后進(jìn)入分子篩脫除其中的微量甲醇和水，再進(jìn)入冷箱經(jīng)過板翅式換熱器冷卻至-157℃，此時(shí)大量的甲烷被冷凝下來，氣體經(jīng)精餾塔蒸發(fā)、冷凝后，將原料氣中的甲烷分離出來，從精餾塔底部出來的液態(tài)甲烷產(chǎn)品被送入LNG儲(chǔ)罐，精餾塔頂出來的氫氣、一氧化碳進(jìn)入合成工序。

甲烷深冷分離裝置能將煤氣化和焦化過程所產(chǎn)生的甲烷有效分離，生產(chǎn)出作為清潔能源的LNG產(chǎn)品，同時(shí)使進(jìn)入合成氣的惰性氣體得到深度凈化和精制，提高合成反應(yīng)率，降低合成壓縮機(jī)的能耗，減少了廢氣排放量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能環(huán)保效益，因此在大型化工項(xiàng)目中應(yīng)用前景廣闊。

如圖1為現(xiàn)有原料氣壓縮系統(tǒng)的示意圖，甲烷原料氣經(jīng)壓縮機(jī)出口冷卻器冷卻降溫至40℃后，進(jìn)入分子篩過濾器，使后期進(jìn)入冷箱的溫度為38℃左右。

如圖2為現(xiàn)有混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖，從冷劑壓縮機(jī)出口冷卻器出來的混合冷劑溫度為35℃，進(jìn)入混合冷劑分離罐分離出來的氣相直接進(jìn)入冷箱，液相經(jīng)第一液相冷劑泵加壓后再進(jìn)入冷箱。

上述流程存在的不足之處：

隨著甲烷深冷分離裝置負(fù)荷的提升和夏季氣溫升高的影響，實(shí)際生產(chǎn)過程中甲烷原料氣和混合冷劑進(jìn)入冷箱的溫度降不下來，系統(tǒng)制冷效果差，冷量不足，使精餾塔頂出來的氣體甲烷含量偏高，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成LNG收率降低，LNG的產(chǎn)量下降。同時(shí)進(jìn)入合成工序的惰性氣體含量偏高，合成壓縮機(jī)的功率變大，馳放氣的排放量增加，反應(yīng)效率下降，不僅污染環(huán)境，而且也影響甲醇產(chǎn)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于克服實(shí)際運(yùn)行過程中的缺陷，利用冷凍水管網(wǎng)5-10℃的冷水給原料氣壓縮系統(tǒng)和混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)輸入冷量，也就是在原料氣入分子篩前增加一臺(tái)冷凍水換熱器，在冷劑壓縮機(jī)出口分離器氣相與液相管線入冷箱前各增加一臺(tái)冷凍水換熱器，分別降低甲烷原料氣和混合冷劑的溫度，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化甲烷精餾塔操作條件和減少塔頂氣體中甲醛含量的目標(biāo)，增加LNG的產(chǎn)量。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種提高甲烷深冷分離LNG收率的系統(tǒng)，包括原料氣壓縮系統(tǒng)和混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)，所述的原料氣壓縮系統(tǒng)通過管道與壓縮機(jī)出口冷卻器入口相連，壓縮機(jī)出口冷卻器的出口與原料氣入口冷凍水換熱器相連，原料氣入口冷凍水換熱器的出口與分子篩入口過濾器入口相連，出口進(jìn)入分子篩干燥器。

所述的混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)通過管道與混合冷劑分離罐入口相連，混合冷劑分離罐底部液相通過第一液相冷劑泵與液相冷劑冷凍水換熱器入口相連，出口與冷箱入口相連，混合冷劑分離罐頂部氣相與冷箱入口相連，在混合冷劑分離罐頂部氣相與冷箱入口相連管線上設(shè)置切斷閥，將混合冷劑分離罐頂部出口與氣相冷劑冷凍水換熱器入口相連，氣相冷劑冷凍水換熱器出口與氣相冷劑分離罐進(jìn)口相連，氣相冷劑分離罐頂部氣相與冷箱入口相連，氣相冷劑分離罐底部液相通過第二液相冷劑泵加壓進(jìn)入混合冷劑分離罐。

所述的冷凍水管網(wǎng)的上回水分別與原料氣入口冷凍水換熱器、氣相冷劑冷凍水換熱器和液相冷劑冷凍水換熱器入出口相連。

在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，冷凍水管網(wǎng)的上水溫度為5-10℃。

在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，為了降低原料氣進(jìn)入甲烷主換熱器的溫度，將壓縮機(jī)出口冷卻器出口與原料氣入口冷凍水換熱器相連。

在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，混合冷劑分離罐底部液相通過第一液相冷劑泵與液相冷劑冷凍水換熱器入口相連，出口與冷箱入口相連。

在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，混合冷劑分離罐頂部氣相與冷劑冷凍水換熱器相連，冷劑冷凍水換熱器出口與氣相冷劑分離罐進(jìn)口相連，氣相冷劑分離罐頂部氣相與冷箱相連。

在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，為了保證氣相冷劑分離罐液位的穩(wěn)定，在氣相冷劑分離罐底部設(shè)置第二液相冷劑泵，通過管道與混合冷劑分離罐底部相連。

與現(xiàn)在技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)：

1. 工藝流程簡單，操作方便，日常維護(hù)費(fèi)用低。

2.優(yōu)化甲烷精餾塔的操作條件，減少塔頂氣體中甲醛的含量，提高了LNG的收率，增加了產(chǎn)量。

3.增加合成氣的有效氣體成分，提高合成反應(yīng)率，降低合成壓縮機(jī)的能耗，減少廢氣排放。

4.若膨脹機(jī)故障需要檢修時(shí)，通過冷凍水輸入的冷量可以減少經(jīng)濟(jì)損失。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有原料氣壓縮系統(tǒng)的示意圖

圖2為現(xiàn)有混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖

圖中： 1為壓縮機(jī)出口冷卻器、2為原料氣入口冷凍水換熱器、3為分子篩入口過濾器、4為混合冷劑分離罐、5為氣相冷劑冷凍水換熱器、6為氣相冷劑分離罐、7為第二液相冷劑泵、8為第一液相冷劑泵、9為液相冷劑冷凍水換熱器、10為冷箱。

具體實(shí)施方式

以下所述的實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不僅限于以下實(shí)施例。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖3所示一種提高甲烷深冷分離LNG收率的系統(tǒng)，包括原料氣壓縮系統(tǒng)和混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)，所述的原料氣壓縮系統(tǒng)通過管道與壓縮機(jī)出口冷卻器1入口相連，壓縮機(jī)出口冷卻器1的出口與原料氣入口冷凍水換熱器2相連，原料氣入口冷凍水換熱器2的出口與分子篩入口過濾器3入口相連，出口進(jìn)入分子篩干燥器。

所述的混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)通過管道與混合冷劑分離罐4入口相連，混合冷劑分離罐4底部液相通過第一液相冷劑泵8與液相冷劑冷凍水換熱器9入口相連，出口與冷箱10入口相連，混合冷劑分離罐4頂部氣相與冷箱10入口相連，在混合冷劑分離罐4頂部氣相與冷箱10入口相連管線上設(shè)置切斷閥，將混合冷劑分離罐4頂部出口與氣相冷劑冷凍水換熱器5入口相連，氣相冷劑冷凍水換熱器5出口與氣相冷劑分離罐6進(jìn)口相連，氣相冷劑分離罐6頂部氣相與冷箱10入口相連，氣相冷劑分離罐6底部液相通過第二液相冷劑泵7加壓進(jìn)入混合冷劑分離罐4。

所述冷凍水管網(wǎng)的上水管線分別與原料氣入口冷凍水換熱器2、氣相冷劑冷凍水換熱器5和液相冷劑冷凍水換熱器9入口相連，出口管線與冷凍水回水管網(wǎng)相連。

本發(fā)明的具體實(shí)施例：在原料氣壓縮系統(tǒng)中，從壓縮機(jī)出口冷卻器出來的原料氣溫度：40℃，壓力：4.85Mpa，流量：240000Nm3/h，進(jìn)入原料氣入口冷凍水換熱器降溫至15℃后，再送入分子篩入口過濾器。

在混合冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，從冷劑壓縮機(jī)出口冷卻器出來的混合冷劑溫度：35℃，壓力：3.40Mpa， 流量：280000Kg/h，進(jìn)入混合冷劑分離罐，分離出來的氣相冷劑通過關(guān)閉切斷閥不直接進(jìn)入冷箱，先進(jìn)入氣相冷劑冷凍水換熱器將溫度降至15℃后，依靠自身壓力送入氣相冷劑分離罐進(jìn)一步分離，分離的氣相再進(jìn)入冷箱，分離的液相通過第二液相冷劑泵加壓進(jìn)入混合冷劑分離罐；混合冷劑分離罐分離的液相，通過第一液相冷劑泵送入液相冷劑冷凍水換熱器降溫至12℃，再進(jìn)入冷箱。

若進(jìn)入甲烷的原料氣壓力：2.5MPa，溫度：30℃，流量：220000Nm3/h，甲烷含量：20%。通過增加三臺(tái)冷凍水換熱器，可以降低甲烷原料氣和混合冷劑的溫度，使甲烷精餾塔的操作條件得到優(yōu)化，出塔頂去合成工序的氣體壓力：2.0MPa，溫度：20℃，流量：150000Nm3/h，甲烷含量由原來的1.8%降至0.5%，可以使甲烷深冷分離裝置LNG的收率提高4-5%。

需要強(qiáng)調(diào)的是：以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。