CN103940199A - 一种从天然气提取乙烷混烃的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从天然气提取乙烷混烃的方法，天然气经浅冷制冷剂预冷至-37℃后，经一级低温分离器分离，分离出来的气相经过膨胀机降温至-61℃后，进入二级低温分离器分离，二级低温分离器分离出的一部分气相经压缩机增压至6MPa后进入换热器换热至-75℃冷凝，然后通过节流降压至3.5MPa过冷后，进入脱甲烷塔，二级低温分离器分离出的另一部分气相直接至脱甲烷塔，一级低温分离器分离出的液相和二级低温分离器分离出的液相进入脱甲烷塔。本发明还公开了一种从天然气提取乙烷混烃的装置。本发明的方法和装置简单，流程简单，设备较少，操作灵活，投资省。

Description

一种从天然气提取乙烷混烃的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种从天然气中回收乙烷混烃的方法和装置，尤其是一种从天然气中提取乙烷混烃的方法以及装置。

背景技术

目前大部分天然气处理厂轻烃回收装置的C₃ ⁺回收率仅为15~25%，回收深度仅为满足外输气烃露点要求，因此还有大部分烃组分未回收利用。鉴于多数天然气中丰富的烃资源，天然气在外输之前都有必要提取混烃资源。同时天然气中丰富的乙烷资源，作为裂解乙烯的最佳原料，市场需求量大，前景较好，能够有效节约原油消耗，间接实现以气代油。

目前天然气乙烷回收工艺主要有低温油吸收法、阶式制冷/混合冷剂制冷法等。低温油吸收法需要大量的循环溶剂油，且溶剂油有一定的损耗，乙烷收率较低，一般只有60%的乙烷收率。而阶式制冷/混合冷剂制冷法是通过外制冷工艺将乙烷冷凝，一般适用于原料气压力较低的情况。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种采用浅冷剂预冷与膨胀剂制冷相结合的从天然气中提取乙烷混烃的方法。

本发明采用以下技术方案：

一种从天然气提取乙烷混烃的方法，天然气经浅冷制冷剂预冷至-37℃后，经一级低温分离器分离，分离出来的气相经过膨胀机，优选同轴压缩膨胀机，降温至-61℃（3.5MPa）后，进入二级低温分离器分离，二级低温分离器分离出的一部分气相经压缩机增压至6MPa后进入换热器换热至-75℃冷凝，然后通过节流降压至3.5MPa过冷（-96℃）后，进入脱甲烷塔，二级低温分离器分离出的另一部分气相直接至脱甲烷塔，一级低温分离器分离出的液相和二级低温分离器分离出的液相进入脱甲烷塔，脱甲烷塔塔底的液相即为乙烷混烃，脱甲烷塔塔顶的气体即为含有少量乙烷的产品气。

在一个优选的实施例中，一级低温分离器分离出的液相经节流降压后与二级低温分离器分离出的液相一起进入脱甲烷塔。

上述脱甲烷塔塔顶的气体压力优选比较高，如3.0～3.7MPa，可有效缩小脱甲烷的塔径和体积，有利于节省总投资。

在上述方法中，根据下游产品需要，可以在脱甲烷塔塔底设置重沸器或LPG分馏塔等，以灵活收集液化石油气（LPG）和轻油等。

为了回收产品气的冷量和能量，还可以将脱甲烷塔顶的产品气依次经过换热器以及同轴压缩膨胀机后再排出收集。

本发明的浅冷制冷剂是指将常温气体冷却至-35℃左右的一类制冷剂，例如丙烷、丙烯、氨和R134a常用制冷剂等。

采用上述方法，天然气中的乙烷混烃收率高达75%左右，丙烷混烃收率更是高达98%以上。

本发明的目的之二还在于提供一种从天然气中提取乙烷混烃的装置。

一种从天然气提取乙烷混烃的装置，包括换热器、压缩机、膨胀机、一级低温分离器、二级低温分离器、脱甲烷塔，所述换热器依次与一级低温分离器、膨胀机、二级低温分离器、压缩机相连，压缩机再与换热器、脱甲烷塔相连，一级低温分离器的液相出口和二级低温分离器的液相出口分别与脱甲烷塔相连，二级低温分离器的一个气相出口还与脱甲烷塔直接相连。

优选的，在脱甲烷塔的塔底还设置有重沸器或LPG分馏塔。

上述脱甲烷塔可以优选为填料塔或板式塔。

其中，一级低温分离器的液相出口优选通过节流阀与脱甲烷塔相连。上述换热器优选通过节流阀与脱甲烷塔相连。

优选的，为了回收产品气的冷量和能量，将脱甲烷塔塔顶的产品气出口依次与换热器和同轴压缩膨胀机相连。

上述换热器为制冷剂及其他物流提供能量交换的场所；膨胀机为主要制冷设备，为天然气深冷提供冷量；压缩机为部分膨胀气压缩机，部分膨胀气压缩机将天然气增压，冷凝后节流过冷，作为脱甲烷塔塔顶回流液；脱甲烷塔作为提取乙烷混烃的传质场所。

本发明通过压缩机增压使膨胀气换热后冷凝，然后通过节流降压使该物流过冷，为深度脱乙烷提供冷量，其中压缩机成熟可靠，与其他采用混合冷剂制冷脱乙烷工艺相比，压缩机要求较低、投资较少、制造工期短、少一套制冷系统，同时操作维护更简洁，使得本发明的工程总投资大幅下降；乙烷混烃提取效果好，在保证外输产品气热值的前提下，将天然气中的乙烷混烃尽可能的脱除，为裂解乙烯提供优质原料，有利于减少原油消耗，保障乙烯工业的原料提供，同时有效避免外输气液烃析出，能优化国家能源结构，和有效利用产品；天然气中提取乙烷混烃工艺流程简单，投资省，较传统提取天然气中乙烷混烃工艺流程大大简化，减少了专门制冷系统等相应设备，通过天然气冷凝节流过冷回流在脱甲烷塔内即可达到天然气深度提取乙烷混烃，回收天然气中的烃资源，满足天然气烃露点的需要。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是实施例3的装置的结构连接示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

一种从天然气提取乙烷混烃的方法，天然气经浅冷制冷剂预冷至-37℃后，经一级低温分离器分离，分离出来的气相经过膨胀机，优选同轴压缩膨胀机，降温至-61℃（3.5MPa）后，进入二级低温分离器分离，二级低温分离器分离出的气相分为两部分，其中小部分气相（例如30%）经压缩机增压至6MPa后进入换热器换热至-75℃冷凝，然后通过节流降压至3.5MPa过冷（-96℃）后，进入脱甲烷塔塔顶作为液体回流液，二级低温分离器分离出的另一部分气相直接至脱甲烷塔作为进料，一级低温分离器分离出的液相经节流降压后和二级低温分离器分离出的液相进入脱甲烷塔作为进料，天然气在脱甲烷塔内传质分流，脱甲烷塔塔底的液体即为乙烷混烃，脱甲烷塔塔顶的气体即为含有少量乙烷的产品气。

本实施例的方法利用浅冷制冷剂预冷天然气，经过预冷的高压天然气膨胀制冷达到中冷或深冷，再次将冷却的天然气增压、冷凝和节流过冷，作为脱甲烷塔塔顶回流液，从而脱除天然气中的绝大部分乙烷混烃，有效地减少装置能耗。

实施例2

一种从天然气提取乙烷混烃的装置，包括换热器、压缩机、膨胀机、一级低温分离器、二级低温分离器、脱甲烷塔，换热器与一级低温分离器相连，一级低温分离器的气相出口与膨胀机相连，膨胀机与二级低温分离器相连，二级低温分离器有两个气相出口，其中一个气相出口与压缩机相连，压缩机再依次与换热器、脱甲烷塔相连，二级低温分离器的另一个气相出口、以及一级低温分离器的液相出口、二级低温分离器的液相出口分别与脱甲烷塔相连，根据实际需要，在脱甲烷塔的塔底还设置有重沸器或LPG分馏塔。

在其他的实施例中，一级低温分离器的液相出口还可以通过节流阀与脱甲烷塔相连，换热器还可以通过节流阀与脱甲烷塔相连。

实施例3

一种天然气提取乙烷混烃的工艺装置，如图1所示，包括：换热器-1、压缩机-2、同轴压缩膨胀机-3、一级低温分离器-4、二级低温分离器-5、节流阀（a）-6、节流阀（b）-7、脱甲烷塔-8、脱甲烷塔底重沸器-9。其中：

换热器1与一级低温分离器4相连，一级低温分离器4的气相出口与同轴压缩膨胀机3相连，同轴压缩膨胀机3与二级低温分离器5相连，二级低温分离器5有两个气相出口，其中一个气相出口与压缩机2相连，压缩机2与换热器1相连，换热器1再通过节流阀（b）7与脱甲烷塔的进料口8相连，二级低温分离器5的另一个气相出口以及二级低温分离器5的液相出口分别与脱甲烷塔8的进料口相连，一级低温分离器4的液相出口通过节流阀（a）6与脱甲烷塔8的进料口相连，在脱甲烷塔的塔底还设置有脱甲烷塔底重沸器重沸器9，脱甲烷塔8的塔顶产品气出口依次与换热器1和同轴压缩膨胀机3连接。

上述脱甲烷塔既可以是填料塔也可以是板式塔。

实施例4

一种天然气提取乙烷混烃的方法，步骤如下：

原料气与浅冷制冷剂在换热器中预冷至-37℃后，经过一级低温分离器气液两相分离，气相至膨胀机膨胀至3.5MPa（-61℃），进入二级低温分离器分离，二级分离器出来的气相分为两部分，一部分气相（70%）直接至脱甲烷塔，剩余一部分（30%）通过压缩机增压至6MPa后进入换热器换热至-75℃冷凝，然后节流降压至3.5MPa过冷（-96℃），然后进入脱甲烷塔，一级低温分离器的液相节流降压后进入脱甲烷塔，二级低温分离器的液相直接进入脱甲烷塔，天然气在脱甲烷塔内进行传质分馏，脱甲烷塔塔顶气即为含有少量乙烷的产品气，脱甲烷塔底部液相即为乙烷混烃产品，脱甲烷塔塔顶气分别经过换热器回收冷量以及经过同轴压缩膨胀机回收压力能。根据产品的需要，通过提高脱甲烷塔塔底重沸器温度（将57℃提高至108℃），即可脱丙烷或者在下游增加LPG分馏塔等。因为只有约30%的低温闪蒸天然气，通过压缩机压缩后，冷凝过冷为脱甲烷塔提供冷量，大大降低了整个装置的能耗。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种从天然气提取乙烷混烃的方法，其特征在于，天然气经浅冷制冷剂预冷至-37℃后，经一级低温分离器分离，分离出来的气相经过膨胀机降温至-61℃后，进入二级低温分离器分离，二级低温分离器分离出的一部分气相经压缩机增压至6MPa后进入换热器换热至-75℃冷凝，然后通过节流降压至3.5MPa过冷后，进入脱甲烷塔，二级低温分离器分离出的另一部分气相直接至脱甲烷塔，一级低温分离器分离出的液相和二级低温分离器分离出的液相进入脱甲烷塔。

2.如权利要求1所述的一种从天然气提取乙烷混烃的方法，其特征在于，脱甲烷塔塔底的液相即为乙烷混烃。

3.如权利要求1或2所述的一种从天然气提取乙烷混烃的方法，其特征在于，一级低温分离器分离出的液相经节流降压后与二级低温分离器分离出的液相一起进入脱甲烷塔。

4.如权利要求1所述的一种从天然气提取乙烷混烃的方法，其特征在于，所述膨胀机为同轴压缩膨胀机。

5.一种从天然气提取乙烷混烃的装置，其特征在于，包括换热器、压缩机、膨胀机、一级低温分离器、二级低温分离器、脱甲烷塔，所述换热器依次与一级低温分离器、膨胀机、二级低温分离器、压缩机相连，压缩机再与换热器、脱甲烷塔相连，一级低温分离器的液相出口和二级低温分离器的液相出口分别与脱甲烷塔相连，二级低温分离器的一个气相出口还与脱甲烷塔直接相连。

6.如权利要求5所述的一种从天然气提取乙烷混烃的装置，其特征在于，所述脱甲烷塔的塔底还设置有重沸器。

7.如权利要求5所述的一种从天然气提取乙烷混烃的装置，其特征在于，所述脱甲烷塔的塔底还设置有LPG分馏塔。

8.如权利要求5-7中任意权利要求所述的一种从天然气提取乙烷混烃的装置，其特征在于，所述脱甲烷塔为填料塔或板式塔。

9.如权利要求5-7中任意权利要求所述的一种从天然气提取乙烷混烃的装置，其特征在于，一级低温分离器的液相出口通过节流阀与脱甲烷塔相连。

10.如权利要求5-7中任意权利要求所述的一种从天然气提取乙烷混烃的装置，其特征在于，所述换热器通过节流阀与脱甲烷塔相连。