CN104061758A - 一种分步冷凝脱除天然气中重烃的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分步冷凝脱除天然气中重烃的方法，主要过程是：将天然气经过脱碳、脱水等净化过程后进入浅冷分离系统，将天然气冷却到-30℃左右，进行第一步重烃的分离，脱除部分重烃后的天然气再进入深冷冷箱中进一步冷却至约-60℃，然后进入第二步重烃的脱除，经过两步重烃分离工艺装置，天然气可以完全满足天然气深冷液化对重烃含量的要求。本发明天然气脱重烃分两次冷却分离，工艺成熟，适应性强，特别适合原料气组分中重烃含量较高且波动范围比较大，无法满足液化要求时的改造工艺；同时，能够减少原天然气液化工厂液化系统的负荷，提高原天然气液化工厂的液化能力。

Description

一种分步冷凝脱除天然气中重烃的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种分步冷凝脱除天然气中重烃的装置及方法。
背景技术
随着清洁能源的开发和利用越来越受到重视，天然气的发展备受青睐。然而中国天然气行业基础设施还比较薄弱，天然气管网的铺设赶不上用量增长的速度，制约了天然气的利用和发展。液化天然气(LNG)便利的运输特性可以极大缓解这个矛盾。因此，近年来国内新建了很多天然气液化工厂，但是在天然气液化过程中经常遇见重烃在冷箱内凝结使冷箱冻堵，严重影响了天然气液化工厂的正常运行，还可能导致安全事故。因此，脱除天然气中的重烃，保证进入液化单元的天然气中重烃含量满足液化要求具有重要的实践意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种分步冷凝脱除天然气中重烃的方法，通过设置浅冷分离系统和深冷分离系统，实现两步冷凝分离原料天然气中的重烃，使重烃含量满足天然气液化的要求，防止冷箱冻堵，提高装置的液化能力，特别适合原料天然气中重烃含量较高且波动范围较大的工况。是改造和优化天然气液化工艺的有效方法。
本发明一种分步冷凝脱除天然气中的重烃的装置，其基本结构是，包括浅冷分离系统、深冷分离系统、重烃储罐和LNG储罐；所述浅冷分离系统用于将天然气冷却至0～-30℃，并分离出天然气中的部分重烃，所述浅冷分离系统包括浅冷换热器、浅冷制冷机组和浅冷重烃分离器，所述浅冷重烃分离器用于分离天然气浅冷时冷凝的重烃；所述深冷分离系统包括深冷换热器、深冷制冷机组和深冷重烃分离器；所述深冷重烃分离器用于分离天然气深冷时凝结的重烃。
进一步讲，本发明分步冷凝脱除天然气中的重烃的装置，在上述基本结构的基础上，还包括重烃回收系统，所述重烃回收系统包括重烃换热器和重烃回收塔。
本发明分步冷凝脱除天然气中的重烃的装置中，所述浅冷换热器选用浅冷冷箱和管壳式换热器中的一种；所述浅冷制冷机组选用丙烷制冷机组、氨制冷机组和乙烯制冷机组中的一种；所述浅冷重烃分离器选用重烃分离器、重烃闪蒸罐和重烃提馏塔中的一种。
所述深冷换热器选用深冷冷箱、绕管式换热器和管壳式换热器中的一种；所述深冷制冷机组选用混合冷剂制冷机组、膨胀制冷机组和级联式制冷机组中的一种；所述深冷制冷机组的压缩机选用离心式压缩机、往复式压缩机和螺杆式压缩机中的一种；所述深冷重烃分离器可选用重烃分离器、重烃闪蒸罐和重烃提馏塔中的一种。
所述重烃换热器选用翅片式换热器或管壳式换热器，所述重烃回收塔选用精馏塔或闪蒸塔。
本发明一种分步冷凝脱除天然气中重烃的方法，采用上述基本结构的装置，并包括以下步骤：
步骤一、将经过脱水、脱碳、脱汞后的净化原料天然气通过浅冷换热器冷却至0～-30℃；
步骤二、步骤一冷却后的天然气进入浅冷重烃分离器，重烃从浅冷重烃分离器的底部流出，进入至深冷重烃分离器的中部，天然气从浅冷重烃分离器的顶部流出；
步骤三、从浅冷重烃分离器顶部流出的天然气进入深冷换热器被冷却至-40℃～-80℃；
步骤四、步骤三冷却后的天然气进入深冷重烃分离器的顶部，与深冷分离器中部进料的富含重烃流股接触，重烃得到进一步分离，重烃从深冷重烃分离器的底部流出，经节流并复热后流入重烃储罐，重烃含量满足液化要求的天然气从深冷重烃分离器的顶部流出；
步骤五、从深冷重烃分离器顶部流出的天然气进入深冷换热器继续深冷成为液化天然气后输往LNG储罐。
进一步讲，分步冷凝脱除天然气中重烃的方法，若采用在基本结构的基础上还包括有重烃回收系统，则在上述工艺过程中，还包括后续的步骤六，即步骤二和步骤四中重烃流股汇合后经过重烃换热器使温度升至-10～-30℃后进入重烃回收塔，重烃流股中的轻组分从塔顶分离出用做燃料气，经重烃回收塔提纯后的重烃从塔底流出经换热至常温后送往重烃储罐。
与现有技术相比，本发明分步冷凝脱除天然气中重烃的方法的有益效果是：(1)原料气组分含量变化，重烃含量增多超出原设计能力时，可以降低原料气中的重烃含量，保证液化装置的正常运行；(2)降低了进液化系统天然气的温度，减少了液化系统的负荷，可以提高装置的液化能力。
附图说明
图1是本发明分步冷凝分离天然气中重烃的方法实施例一的工艺装置图；
图2是本发明分步冷凝分离天然气中重烃的方法实施例二的工艺装置图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明步冷凝脱除天然气中重烃的装置，包括浅冷分离系统、深冷分离系统、重烃储罐和LNG储罐。
所述浅冷分离系统用于将天然气冷却至0～-30℃，并分离出天然气中的部分重烃，所述浅冷分离系统包括浅冷换热器、浅冷制冷机组和浅冷重烃分离器，所述浅冷重烃分离器用于分离天然气中冷凝的重烃；所述浅冷换热器选用浅冷冷箱或管壳式换热器；所述浅冷制冷机组选用丙烷制冷机组、氨制冷机组和乙烯制冷机组中的一种；所述浅冷重烃分离器选用重烃分离器、重烃闪蒸罐和重烃提馏塔中的一种。
所述深冷分离系统包括深冷换热器、深冷制冷机组和深冷重烃分离器；所述深冷重烃分离器用于分离天然气中凝结的重烃；所述深冷换热器选用深冷冷箱、绕管式换热器或管壳式换热器，本实施例一中采用深冷冷箱；所述深冷制冷机组选用混合冷剂制冷机组、膨胀制冷机组和级联式制冷机组中的一种；所述深冷制冷机组的压缩机选用离心式压缩机、往复式压缩机和螺杆式压缩机中的一种；所述深冷重烃分离器可选用重烃分离器、重烃闪蒸罐和重烃提馏塔中的一种，本实施例一中采用重烃提馏塔。
利用上述装置实现分步冷凝脱除天然气中重烃的方法包括以下步骤：
经过脱水、脱碳、脱汞后的净化原料天然气101，首先进入浅冷冷箱，冷却至-24℃103进入浅冷重烃分离器，部分重烃从浅冷重烃分离器底部被分离出来109，利用压差流入重烃提馏塔的中部，脱除了部分重烃的原料天然气104从浅冷重烃分离器顶部流出，然后进入深冷冷箱被进一步冷却至-60℃，冷却后的天然气106进入重烃提馏塔的顶部与来自浅冷重烃分离器的重烃流股接触，重烃109与深冷后的天然气106在重烃提馏塔中进行分馏，重烃得到进一步分离，重烃含量满足液化要求的天然气107从深冷重烃分离器的顶部流出进入深冷冷箱液化成为LNG108，输往LNG储罐，重烃提馏塔底部被分馏出重烃110经节流降压并复热后流入重烃储罐，各流股的具体参数见表1。
图2示出了本发明另一种分步冷凝分离天然气中重烃的工艺流程图，与图1所不同的是，增加了由重烃换热器和重烃回收塔构成的重烃回收系统。其工艺过程如下：
经过脱水、脱碳、脱汞后的净化原料天然气201，首先进入浅冷分离系统，在浅冷冷箱中被冷却至-24℃，该冷却后的原料天然气203进入浅冷重烃分离器，部分重烃从浅冷重烃分离器底部被分离出来209，脱除了部分重烃的原料天然气204从浅冷重烃分离器顶部流出进入浅冷冷箱换热后205再进入深冷冷箱被冷却至-60℃206，然后进入深冷重烃分离器脱除重烃组分，经过两次脱重烃后的天然气从深冷重烃分离器顶部流出207，进入深冷冷箱液化为LNG，该LNG208输往LNG储罐，深冷重烃分离器底部分离出的重烃210与浅冷重烃分离器分离出来的重烃209汇合后进入重烃回收系统。汇合后的重烃流股经过重烃换热器温度升至-20℃，升温后的重烃211进入重烃回收塔，重烃流股中夹带的C1、C2在重烃回收塔中被部分分离从塔顶流出213，经换热至常温后送往燃料气系统，经重烃回收塔提纯后的重烃从塔底流出212经换热至常温后送往重烃储罐，各流股的具体参数见表2。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种分步冷凝脱除天然气中重烃的装置，其特征在于，包括浅冷分离系统、深冷分离系统、重烃储罐和LNG储罐；
所述浅冷分离系统用于将天然气冷却至0～-30℃，并分离出天然气中的部分重烃，所述浅冷分离系统包括浅冷换热器、浅冷制冷机组和浅冷重烃分离器，所述浅冷重烃分离器用于分离天然气浅冷时冷凝的重烃；
所述深冷分离系统包括深冷换热器、深冷制冷机组和深冷重烃分离器；所述深冷重烃分离器用于分离天然气深冷时凝结的重烃。
2.根据权利要求1所述分步冷凝脱除天然气中重烃的装置，其中，所述浅冷换热器选用浅冷冷箱和管壳式换热器的一种；所述浅冷制冷机组选用丙烷制冷机组、氨制冷机组和乙烯制冷机组中的一种；所述浅冷重烃分离器选用重烃分离器、重烃闪蒸罐和重烃提馏塔中的一种。
3.根据权利要求1所述分步冷凝脱除天然气中重烃的装置，其中，所述深冷换热器选用深冷冷箱、绕管式换热器和管壳式换热器的一种；所述深冷制冷机组选用混合冷剂制冷机组、膨胀制冷机组和级联式制冷机组中的一种；所述深冷制冷机组的压缩机选用离心式压缩机、往复式压缩机和螺杆式压缩机中的一种；所述深冷重烃分离器可选用重烃分离器、重烃闪蒸罐和重烃提馏塔中的一种。
4.根据权利要求1所述分步冷凝脱除天然气中重烃的装置，其特征在于，该装置还包括重烃回收系统，所述重烃回收系统包括重烃换热器和重烃回收塔。
5.根据权利要求4所述分步冷凝脱除天然气中重烃的装置，其中，所述重烃换热器选用翅片式换热器或管壳式换热器，所述重烃回收塔选用精馏塔或闪蒸塔。
6.一种分步冷凝脱除天然气中重烃的方法，其特征在于，采用如权利要求1至3中任一所述分步冷凝脱除天然气中重烃的装置，并包括以下步骤：
步骤一、将经过脱水、脱碳、脱汞后的净化原料天然气通过浅冷换热器冷却至0～-30℃；
步骤二、步骤一冷却后的天然气进入浅冷重烃分离器，重烃从浅冷重烃分离器的底部流出，进入至深冷重烃分离器的中部，天然气从浅冷重烃分离器的顶部流出；
步骤三、从浅冷重烃分离器顶部流出的天然气进入深冷换热器被冷却至-40℃～-80℃；
步骤四、步骤三冷却后的天然气进入深冷重烃分离器的顶部，与深冷分离器中部进料的富含重烃流股接触，重烃得到进一步分离，重烃从深冷重烃分离器的底部流出，经节流并复热后流入重烃储罐，重烃含量满足液化要求的天然气从深冷重烃分离器的顶部流出；
步骤五、从深冷重烃分离器顶部流出的天然气进入深冷换热器继续深冷成为液化天然气后输往LNG储罐。
7.根据权利要求6所述分步冷凝脱除天然气中重烃的方法，其中，步骤三中从浅冷重烃分离器顶部流出的天然气可以先进入浅冷换热器复热至30℃后，再进入深冷换热器被冷却至-40℃～-80℃。
8.一种分步冷凝脱除天然气中重烃的方法，其特征在于，采用如权利要求4或5所述分步冷凝脱除天然气中重烃的装置，并包括以下步骤：
步骤一、将经过脱水、脱碳、脱汞后的净化原料天然气通过浅冷换热器冷却至0～-30℃；
步骤二、步骤一冷却后的天然气进入浅冷重烃分离器，重烃从浅冷重烃分离器的底部流出，天然气从浅冷重烃分离器的顶部流出；
步骤三、从浅冷重烃分离器顶部流出的天然气进入深冷换热器后被冷却至-40℃～-80℃；
步骤四、步骤三冷却后的天然气进入深冷重烃分离器，重烃从深冷重烃分离器的底部流出，与浅冷重烃分离器底部流股汇合后进入重烃回收系统，重烃含量满足液化要求的天然气从深冷重烃分离器的顶部流出；
步骤五、从深冷重烃分离器顶部流出的天然气进入深冷换热器继续深冷成为液化天然气后输往LNG储罐。
步骤六、步骤二和步骤四中重烃流股汇合后经过重烃换热器使温度升至-10～-30℃后进入重烃回收塔，重烃流股中的轻组分从塔顶分离出用做燃料气，经重烃回收塔提纯后的重烃从塔底流出经换热至常温后送往重烃储罐。
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