一種提高液化天然氣及輕烴回收裝置及回收方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天然氣液化以及輕烴回收技術領域，尤其涉及一種提高液化天然氣及輕烴回收裝置及回收方法。
【背景技術】
[0002]隨著能源行業的高速發展，人們對使用清潔能源也越來越重視，節能、環保、高效成了當今能源界的一大主題。我國從2005年開始陸續從國外進口一種高熱值、環保的新型能源LNG。近年來LNG接收站在國內陸續竣工，標志著我國LNG行業高速發展的時代正式來臨。從2005年LNG進口量483噸到2013年突破1700萬噸。LNG產業高速發展的背后也存在很多問題。通過對LNG接受站調研發現，我國LNG企業虧損嚴重。經過系統的分析找出了以下主要因素:
[0003]第一，我國進口的LNG主要有兩種，貧氣和富氣。富氣占的比例較大。通過實驗發現富氣中C2+的含量高達10%左右。這部分燃料直接被企業以天然氣出售，這在一定程度上直接造成了資金的虧損。
[0004]第二，我國進口的LNG主要來源于澳大利亞，其出售價格是根據LNG熱值來計算，而我國出售天然氣是按立方米。通過換算發現我國出售價格和進口價格兩者之間的差距很小。如2013年3月，我國LNG進口均價為552美元/噸，約合2.44元/立方米。其中來自卡塔爾的LNG均價為932美元/噸，約合4.11元/立方，遠高于全國平均水平；同期來自也門的LNG現貨價格更是高達1026美元/噸，約合4.53美元/立方米成為中國進口 LNG價格最高的現貨資源，而國家規定LNG氣化后需按照天然氣價格銷售，扣除每年的成本費和運營費致使我國大量LNG企業嚴重虧損。
[0005]第三、LNG氣化過程中，將產生約830kJ/kg的低溫能量。這部分冷能在我國的各大LNG接收站通常通過天然氣汽化器被空氣或者海水吸收，未能得到有效的利用，造成了能量的巨大浪費。國外發展LNG相對國內較早，1960年美國開始從事該項目的研宄并陸續提出了 LNG輕烴分離專利流程且投入使用，如US3837172、US5114451、US5588308、US6604380B1US6907752B2、US6941771B2、US6986266B2、US7069743B2 等。
[0006]國內目前理論研宄處于起步階段尚無LNG輕烴分離工藝的工業應用。如清華大學聯合中海油進行了冷能利用項目的研宄，同濟大學進行了冷能利用原理及方法的探索，華南理工大學進行了冷能優化集成利用方面的研宄，上海海事大學進行了 LNG冷能的蓄冷及梯級利用方面的研宄。在這些研宄的基礎上也做出了相應的改進流程，其優點在于減少了對壓縮機的利用，降低了能耗的浪費，增加了對冷能的梯級利用，降低了冷能的流失。但此類流程大多數存在以下詬病如結構復雜、設備成本過高以及產品濃度不達標等。隨著國內天然氣氣源的不斷豐富，液化裝置中原料氣中濕氣(C3+)比例有較大范圍的波動，而其中C3+是重要的化工原料，能生產高附加值的化工產品，如果將其分離回收，會有顯著的社會及經濟效益。目前，國內已經有很多專門從天然氣管道氣中回收輕烴的回收裝置和方法，這些裝置和方法僅將管道天然氣中的輕烴進行分離回收，分離出的甲烷、乙烷中含有數量較多丙燒、C4+-烴等物質，丙燒、C4+-烴等物質的附加值含量較高，這樣液化后的天然氣中的甲烷、乙烷的占比含量較低，不能得到高純度的LNG，而且也將具有重要附加值的丙烷、C4+-烴等物質液化成LNG。
【發明內容】
[0007]針對現有技術存在的不足之處，本發明的目的在于提供一種提高液化天然氣及輕烴回收裝置及回收方法，能夠從原料氣中得到高純度的甲烷、乙烷液化天然氣，有利于更高收率的回收C3+徑，其中丙烷的收率大于98.8%，C4+-烴的收率大于99.99%。
[0008]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0009]一種提高液化天然氣及輕烴回收裝置，包括原料氣進管、冷箱、甲烷洗滌塔、液烴分流器、脫乙烷塔、再沸器、低溫分流器、低溫泵、氣液分離器、制冷系統和液化天然氣出管，所述原料氣進管與冷箱連通，冷箱與甲烷洗滌塔的塔底通過管三連通；所述甲烷洗滌塔的底部與液烴分流器通過管連通，液烴分流器通過管五與脫乙烷塔的上半部連通，液烴分流器通過管四與冷箱連通，脫乙烷塔的上半部通過管八與所述冷箱連通；所述脫乙烷塔的上半部通過管七與低溫分流器連通，低溫分流器與氣液分離器通過管連通；所述氣液分離器的底部與冷箱通過管一連通，氣液分離器的頂部與冷箱通過管十連通，冷箱與甲烷洗滌塔的頂部通過管十一連通；所述制冷系統通過兩條管與冷箱連通，制冷系統、兩條管、冷箱構成制冷循環系統。
[0010]為了更好地實現本發明，本發明還提供第二種優選實施方式，第二種有限實施方式與上述技術方案區別之處在于增加如下技術特征:所述低溫分流器與甲烷洗滌塔的上半部還通過管九連通。
[0011]為了提高丙烷、C4+-烴的回收率，所述脫乙烷塔底部通過管連通設有再沸器。
[0012]本發明優選的冷箱結構及其與其它部件的連接關系如下:所述冷箱中包括依次排列的第一冷凝管、第二冷凝管、第三冷凝管、第四冷凝管、第五冷凝管、第六冷凝管、第七冷凝管；所述第一冷凝管的一端管口與原料氣進管連通，另一端管口與管三連通；所述第二冷凝管的一端管口與管十一連通，另一端管口與液化天然氣出管連通；所述第三冷凝管的一端管口與管八連通，另一端管口與管一連通；所述第四冷凝管、第六冷凝管分別與制冷系統通過管連通；所述冷箱與甲烷洗滌塔的上半部之間還連通有管二，所述第五冷凝管的一端管口與管十連通，另一端管口與管二連通；所述脫乙烷塔的上半部與冷箱之間還連通有管六，所述第七冷凝管的一端管口與管六連通，另一端管口與管四連通。
[0013]進一步的技術方案是:在甲烷洗滌塔與液烴分流器之間的管上連通設有液烴加壓栗O
[0014]再進一步優選的技術方案是:所述低溫分流器與氣液分離器的管上還連通設有低溫栗O
[0015]一種提高液化天然氣及輕烴回收方法，包含以下步驟:
[0016]a、原料氣通入冷箱進行降溫處理，得到溫度值為-44?_40°C、壓力值為2.7?3.1MPa、摩爾流量為910?950kgmole/h的原料氣；
[0017]b、原料氣洗滌:將步驟a的原料氣通入到洗滌塔中進行洗滌，洗滌液為氣液分離器分離后的液相混烴，其溫度值為38?42°C、壓力值為2.7?3.1MPa、摩爾流量為120?150kgmole/h ；
[0018]c、C3+徑的回收:步驟b洗滌后的液體經過液烴加壓泵通入到液烴分流器中，經過液烴分流器分流后得到溫度值為-48?-44°C、壓力值為3.0?3.4MPa、摩爾流量為200?240kgmole/h的第一液體，將第一液體通入到脫乙烷塔中進行洗滌脫C3+烴處理，回收C3+烴類物質，其洗滌液為溫度值為-51?_47°C、壓力值為3.0?3.4MPa、摩爾流量為110?150kgmole/h 的液體；
[0019]d、步驟c在脫乙烷塔洗滌后塔頂得到溫度值為-19?-15°C、壓力值為2.8?3.2MPa、摩爾流量為330?370kgmole/h的主要為甲烷、乙烷混合氣體，還包括少量C3+徑類物質，該甲烷、乙烷混合氣體經過冷箱后得到溫度值為-52?-48°C、壓力值為2.7?3.1MPa、摩爾流量為330?370kgmole/h的主要為甲烷、乙烷混合液體，該主要為甲烷、乙烷混合液體依次經過氣液分離器、低溫泵、低溫分流器后一部分進入步驟b的洗滌塔中構成步驟b所述的洗滌液體，另一部分進入脫乙烷塔中構成步驟c所述的洗滌液；
[0020]e、步驟c中經過液烴分流器分流后得到溫度值為-48?_44°C、壓力值為3.0?3.4MPa、摩爾流量為130?170kgmole/h的第二液體，第二液體經過冷箱得到溫度值為28?32°C、壓力值為3.0?3.4MPa、摩爾流量為130?170kgmole/h的洗滌液，該洗滌液進入脫乙烷塔中進行洗滌脫C3+烴處理；
[0021]f、液化天然氣的取得:步驟b洗滌后得到溫度值為-64?-60 °C、壓力值為2.7?3.1MPa、摩爾流量為760?800kgmole/h的富甲烷氣體，與脫乙烷塔頂氣經過冷箱冷卻至-62?-58 °C后氣液分離的氣相再經過氣相混合器、冷箱后得到溫度值為-157?_153°C、壓力值為0.04?0.06MPa、摩爾流量為760?800kgmole/h的液化天然氣產品；
[0022]g、輕烴的取得:步驟d脫乙烷塔底的液相主要為輕烴，經再沸器加熱后溫度值為95?100°C、壓力值為2.7?3.1MPa的液相混烴。
[0023]本發明還提供第二種優選的回收方法，第二種有限實施方式與上述技術方案區別之處在于增加如下技術工藝方法，所述步驟b中的洗滌液還包括由步驟d經過氣液分離器分離后得到的溫度值為-51?_47°C、壓力值為3.0?3.4MPa的液相混烴。
[0024]本發明較現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
[0025]本發明能夠從原料氣中得到高純度的甲烷、乙烷液化天然氣，其甲烷、乙烷的純度能夠達到99%以上，使得甲烷、乙烷液化天然氣中含有的C3+徑含量極少，有利于更高收率的回收C3+徑。通過多次試驗證明，本發明丙烷的收率大于98.8%，C4+-烴的收率大于99.99%。并且，甲烷洗滌塔中為原料氣洗滌的洗滌液有兩種，兩種洗滌液通過本回收裝置和回收工藝循環得到，提高了 C3+烴的收率。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明實施例一的工藝結構示意圖；
[0027]圖2為本發明實施例二的工藝結構示意圖。
[0028]其中，附圖中的附圖標記所對應的名稱為:
[0029]I 一冷箱，2 —甲烷洗滌塔，3 —液烴加壓泵，4 一液烴分流器，5 —脫乙烷塔，6 —再沸器，7 —低溫分流器，8 —低溫泵，9 一氣液分尚器，10 —制冷系統，11 一原料氣進管，12 —管一，13 —液化天然氣出管，14 一管二，15 —管三，16 —管四，17 —管五，18 —管六，19 一管七，20 一管八，21 一管九，22 一管十，23 一管^^一，24 一管十二。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明:
[0031]實施例一
[0032]本實施例為第一種回收裝置的工藝結構，如圖1所示，一種提高液化天然氣及輕烴回收裝置，包括原料氣進管11、冷箱1、甲烷洗滌塔2、液烴分流器4、脫乙烷塔5、再沸器6、低溫分流器7、低溫泵8、氣液分離器9、制冷系統10和液化天然氣出管13，原料氣進管11與冷箱I連通，冷箱I與甲烷洗滌塔2的塔底通過管三15連通；甲烷洗滌塔2的底部與液烴分流器4通過管連通，液烴分流器4通過管五17與脫乙烷塔5的上半部連通，液烴分流器4通過管四16與冷箱I連通，脫乙烷塔5的上半部通過管八20與冷箱I連通；脫乙烷塔5的上半部通過管七19與低溫分流器7連通，圖1中未示出低溫分流器7，請參考圖2，低溫分流器7與氣液分離器9通過管連通。氣液分離器9的底部與冷箱I通過管一 12連通，氣液分離器9的頂部與冷箱I通過管十22連通，冷箱I與甲烷洗滌塔2的頂部通過管十一23連通。制冷系統11通過兩條