CN111765662A - 一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法及装置，该装置至少包括LNG供给系统、液态乙烯供给系统、丙烷供给系统、异丁烷供给系统、入口分离器、离心式冷剂压缩机、段间空冷器、级间分离器、末端冷却器、出口分离器、脱甲烷塔塔底重沸器、冷剂分离器、冷剂缓冲罐及主冷箱；该装置可以根据天然气中的乙烷等轻烃组分的含量、来气压力、温度和乙烷等轻烃组分的回收率灵活调整混合冷剂组成以满足高效、经济回收乙烷等轻烃组分。这种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法，采用混合冷剂制冷的双气过冷回流的改进型RSV工艺，甲烷与乙烷超精分离，保证了乙烷回收率91%以上，液化气及稳定轻烃回收率99.6%以上。
Description
技术领域
本发明属于对天然气进行乙烷组分回收的领域，具体涉及一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法及装置。
背景技术
长庆气田所产上古生界气藏天然气（简称上古天然气）中含有一定量的C2 +重烃组分，C2 +组分平均含量为5.4%，C3 +组分平均含量为1.1%，CO2组分平均含量为1.4%。截止2019年，上古气藏外销天然气产量达到300×108m3/a，虽然气质较贫，但是总气量大，如果全部进行C2 +回收，每年可回收乙烷137.4万吨，液化石油气52.4万吨，稳定轻烃13.3万吨，具有较高的经济回收价值。
原油/石脑油目前是中国乙烯生产最主要的原料。乙烯裂解生产中，所有轻烃资源均最大程度用于生产乙烯。目前国际上轻烃裂解制乙烯的原料主要以乙烷和丙烷为主。国内基本上没有乙烷资源，是紧缺的“稀有”资源。乙烷的主要用途是制乙烯，乙烷裂解制乙烯拥有其他原料不具备的优越性。由轻烃裂解生产乙烯工艺中，原料由重到轻，乙烯产率显著升高，原料越轻，公用工程的消耗越少，单位能耗也减少，装置投资越小，乙烷制乙烯生产成本约是石脑油的三分之二。开发新的天然气回收乙烷工艺技术，将对我国乙烯生产体系产生一次重大的变革。
回收天然气中乙烷等轻烃需要采用深冷分离工艺，目前国内还没有成熟的天然气回收乙烷的工艺技术，国际的常采用的天然气回收乙烷的工艺技术包括丙烷（乙烷、丙烷+乙烷）预冷、膨胀机联合制冷工艺或两级膨胀机制冷工艺的液体过冷工艺、气体过冷工艺、原料天然气+贫气回流工艺。
上述工艺不适应长庆气田上古气藏含天然气，主要有以下原因：
①天然气回收乙烷组分必须采用深冷工艺，常规深冷工艺需要深度脱除CO2，以确保低温条件下不形成干冰而冻堵冷箱及其他设备；类似项目处理规模大，简化工艺对降低投资和运行费用非常关键，采用不脱CO2回收乙烷组分常规工艺无法满足高回收率的要求。
②长庆气田上古气藏乙烷组分含量偏低，采用常规工艺的乙烷回收率不到80%，经济效益较差。对于适合规模效应的天然气回收乙烷组分，回收率一般应大于90%以上，其规模经济效益才能体现。
发明内容
本发明的目的是克服国际目前常用的天然气回收乙烷的工艺技术方法不适应长庆气田上古气藏天然气的乙烷回收，提出了一种适合长庆气田上古气藏天然气回收乙烷等轻烃方法，具体是一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法及装置。
本发明所采用的技术方案如下：
一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法，包括如下步骤：
S1，将LNG储罐内的LNG通过LNG汽化器汽化后充入甲烷配置管网；
S2，将液态乙烯储罐内的液态乙烯通过乙烯汽化器汽化后充入乙烯配置管网；
S3，将丙烷储罐内的液态丙烷通过丙烷干燥器脱水后充入丙烷配置管网；
S4，将异丁烷储罐内的液态异丁烷通过异丁烷干燥器脱水后充入异丁烷配置管网；
S5，将步骤S1甲烷配置管网内的LNG分配至甲烷定量加注系统；
S6，将步骤S2乙烯配置管网的乙烯分配至乙烯定量加注系统；
S7，将步骤S3丙烷配置管网的丙烷分配至丙烷定量加注系统；
S8，将步骤S4异丁烷配置管网的异丁烷分配至异丁烷定量加注系统；
S9，将步骤S5、S6、S7、S8加注的甲烷、乙烯、丙烷和异丁烷接入入口分离器，对混合冷剂进行充分混合和汽化；
S10，将步骤S9的混合冷剂引入离心式冷剂压缩机的第一段进行增压，并将增压后的中压高温混合冷剂引入段间空冷器进行冷却并输送至级间分离器进行气液分离；
S11，将经步骤S10所述的级间分离器分离后的混合冷剂引入离心式冷剂压缩机的第二段进行增压，并将增压后的高压高温混合冷剂引入末段冷却器进行冷却，并输送至出口分离器进行气液分离；
S12，将经步骤S11所述的出口分离器冷却分离后的混合冷剂送至脱甲烷塔塔底重沸器作为热源并对自身进行预冷；
S13，将步骤S12预冷后的混合冷剂送至冷剂分离器进行气液分离，其气相直接输送至主冷箱，液相经冷剂增压泵增压后输送至主冷箱，气、液两相在主冷箱内冷却液化和过冷；
S14，将步骤S13冷却液化和过冷后的混合冷剂经J-T阀节流降压降温并返回至主冷箱给出冷量，该混合冷剂汽化复热后流出主冷箱成为常温低压气相混合冷剂；
S15，将步骤S14流出主冷箱的常温低压气相混合冷剂输送至入口分离器的入料口从而形成循环。
进一步地，所述步骤S13中冷剂分离器分离出的气相还有一部分输送至冷剂缓冲罐，液相也有一部分经冷剂增压泵增压后输送至冷剂缓冲罐，气、液两相经冷剂缓冲罐再次回流至入口分离器的入料口。
具体地，所述步骤S10中进入离心式冷剂压缩机的第一段入料口的混合冷剂温度12℃，压力为0.18MPa；
自步骤S11所述的出口分离器输出的冷剂温度为40℃，压力为3.2MPa；
所述步骤S12中预冷后的混合冷剂温度为-1.5℃，压力为3.15MPa，气相组成占51%，液相组成占49%；
所述步骤S14中冷却液化和过冷后的混合冷剂温度为-93℃，经J-T阀节流降压降温后的混合冷剂温度为-109.9℃，压力为0.23MPa。
一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，该装置至少包括LNG供给系统、液态乙烯供给系统、丙烷供给系统、异丁烷供给系统、入口分离器、离心式冷剂压缩机、段间空冷器、级间分离器、末端冷却器、出口分离器、脱甲烷塔塔底重沸器、冷剂分离器、冷剂缓冲罐及主冷箱；
所述LNG供给系统、液态乙烯供给系统、丙烷供给系统、异丁烷供给系统并列设置并分别与入口分离器的入料口连接，所述入口分离器的出料口通过管路连接离心式冷剂压缩机的第一段入料口，离心式冷剂压缩机的第一段出料口通过管路与段间空冷器的入料口连接，段间空冷器的出料口通过管路连接级间分离器入料口，级间分离器具有第一出料口和第二出料口，级间分离器的第一出料口通过管路连接离心式冷剂压缩机的第二段入料口，离心式冷剂压缩机的第二段出料口依次与末端冷却器、出口分离器连接，出口分离器具有第一出料口和第二出料口，出口分离器的第二出料口以及级间分离器的第二出料口均与入口分离器的入料口连接；出口分离器的第一出料口通过管路连接脱甲烷塔塔底重沸器入料口，脱甲烷塔塔底重沸器的出料口连接冷剂分离器入料口，冷剂分离器具有第一出料口和第二出料口，冷剂分离器的第一出料口分为两路，一路直接与主冷箱入料口连接，另一路通过管路与冷剂缓冲罐第一入料口连接；冷剂分离器的第二出料口连接冷剂增压泵入料口，冷剂增压泵的出料口分为两路，一路通过管路与主冷箱入料口连接，另一路通过管路连接冷剂缓冲罐第二入料口，冷剂缓冲罐出料口通过管路连接入口分离器入料口，所述主冷箱的出料口经J-T阀与入口分离器的入料口连接。
进一步地，所述LNG供给系统包括LNG储罐、LNG汽化器、甲烷供应管网及甲烷定量加注系统，所述LNG储罐依次通过LNG汽化器、甲烷供应管网、甲烷定量加注系统与入口分离器的入料口连接；
所述液态乙烯供给系统包括液态乙烯储罐、乙烯汽化器、乙烯供应管网及乙烯定量加注系统，所述液态乙烯储罐依次通过乙烯汽化器、乙烯供应管网及乙烯定量加注系统与入口分离器的入料口连接；
所述丙烷供给系统包括丙烷储罐、丙烷汽化器、丙烷供应管网及丙烷定量加注系统，所述丙烷储罐依次通过丙烷汽化器、丙烷供应管网及丙烷定量加注系统与入口分离器的入料口连接；
所述异丁烷供给系统包括异丁烷储罐、异丁烷汽化器、异丁烷供应管网及异丁烷定量加注系统，所述异丁烷储罐依次通过异丁烷汽化器、异丁烷供应管网及异丁烷定量加注系统）与入口分离器的入料口连接。
具体地，所述入口分离器的入料口设置有进口截断阀，入口分离器底部设置有凝液汽化器；所述离心式冷剂压缩机的第一段出料口与凝液汽化器之间设置有热气回流阀。
所述入口分离器的出料口与离心式冷剂压缩机第一段入料口之间的连接管路上配置有入口流量计和入口压力检测仪；所述段间空冷器的出料口与入口分离器的入料口之间设置有一级防喘阀，所述一级防喘阀与入口流量计组成控制回路；
所述级间分离器的第一出料口与离心式冷剂压缩机第二段入料口之间的连接管路上配置有级间流量计；所述出口分离器第一出料口与脱甲烷塔塔底重沸器入料口之间的连接管路上配置有出口截断阀，所述级间分离器第一出料口与出口分离器第一出料口之间设置有二级防喘阀，且所述二级防喘阀与级间流量计组成控制回路；
所述冷剂分离器的第一出料口与冷剂缓冲罐第一入料口之间的连接管路上设置有第一截断阀；
所述冷剂增压泵出料口与主冷箱之间的连接管路上配置有液位调节阀和液位检测仪，所述液位检测仪设置于冷剂分离器与液位调节阀之间；
所述冷剂增压泵出料口与冷剂缓冲罐第二入料口之间的连接管路上设置有第二截断阀，所述冷剂缓冲罐出料口与入口分离器入料口之间的连接管路上配置有排液阀。
进一步地，所述离心式冷剂压缩机上连接有变频电机，所述变频电机与入口压力检测仪组成控制回路。
进一步地，所述出口分离器的第一出料口还连接有冷剂回收汇管，所述冷剂回收汇管的入料口经泄放阀与管路连通；冷剂回收汇管的出料口通过管路与入口分离器的入料口连通，所述管路上设置有冷剂回流阀。
进一步地，所述末段冷却器上还设置有进水口和出水口，末段冷却器的进水口连接有循环水供水管，末段冷却器的出水口连接有循环水回水管。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明所述的运用混合冷剂制冷的方法是根据天然气中的乙烷等轻烃组分的含量、来气压力、温度和乙烷等轻烃组分的回收率灵活调整混合冷剂组成以满足高效、经济回收乙烷等轻烃组分，提高了乙烷组分的价值，又为轻烃裂解制乙烯提供了优质的原料，有利于改善我国目前较为落后的重烃裂解制乙烯技术，填补了我国在天然气中大规模回收乙烷等轻烃组分领域的空白。
（2）本发明利用混合冷剂+离心式冷剂压缩机联合制冷及液气过冷+贫气回流的改进型的RSV工艺，保证了乙烷的回收率在91%以上，C3 +的回收率在99.6%以上。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程示意图。
附图标记说明：
1、LNG储罐；2、液态乙烯储罐；3、丙烷储罐；4、异丁烷储罐；5、LNG汽化器；6、乙烯汽化器；7、丙烷干燥器；8、异丁烷干燥器；9、甲烷供应管网；10、乙烯供应管网；11、丙烷供应管网；12、异丁烷供应管网；13、甲烷定量加注系统；14、乙烯定量加注系统；15、丙烷定量加注系统；16、异丁烷定量加注系统；17、进口截断阀；18、入口分离器；19、凝液汽化器；20、入口流量计；21、入口压力检测仪；22、离心式冷剂压缩机；23、变频电机；24、热气回流阀；25、级间流量计；26、段间空冷器；27、一级防喘阀；28、冷剂回流阀；29、冷剂回收汇管；30、级间分离器；31、末端冷却器；32、循环水供水管；33、循环水回水管；34、二级防喘阀；35、出口截断阀；36、泄放阀；37、出口分离器；38、脱甲烷塔塔底重沸器；39、第一截断阀；40、冷剂分离器；41、液位计；42、排液阀；43、冷剂缓冲罐；44、第二截断阀；45、液位检测仪；46、主冷箱；47、液位调节阀；48、J-T阀；49、冷剂增压泵。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式
本发明的第一实施方式涉及一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法，参照图1，包括如下步骤：
S1，将LNG储罐1内的LNG通过LNG汽化器5汽化后充入甲烷配置管网9；
S2，将液态乙烯储罐2内的液态乙烯通过乙烯汽化器6汽化后充入乙烯配置管网10；
S3，将丙烷储罐3内的液态丙烷通过丙烷干燥器7脱水后充入丙烷配置管网11；
S4，将异丁烷储罐4内的液态异丁烷通过异丁烷干燥器8脱水后充入异丁烷配置管网12；
S5，将步骤S1甲烷配置管网9内的LNG分配至甲烷定量加注系统13；
S6，将步骤S2乙烯配置管网10的乙烯分配至乙烯定量加注系统14；
S7，将步骤S3丙烷配置管网11的丙烷分配至丙烷定量加注系统15；
S8，将步骤S4异丁烷配置管网12的异丁烷分配至异丁烷定量加注系统16；
S9，将步骤S5、S6、S7、S8加注的甲烷、乙烯、丙烷和异丁烷接入入口分离器18，对混合冷剂进行充分混合和汽化；
S10，将步骤S9的混合冷剂引入离心式冷剂压缩机22的第一段进行增压，并将增压后的中压高温混合冷剂引入段间空冷器26进行冷却并输送至级间分离器30进行气液分离；
S11，将经步骤S10所述的级间分离器30分离后的混合冷剂引入离心式冷剂压缩机22的第二段进行增压，并将增压后的高压高温混合冷剂引入末段冷却器31进行冷却，并输送至出口分离器37进行气液分离；
S12，将经步骤S11所述的出口分离器37冷却分离后的混合冷剂送至脱甲烷塔塔底重沸器38作为热源并对自身进行预冷；
S13，将步骤S12预冷后的混合冷剂送至冷剂分离器40进行气液分离，其气相直接输送至主冷箱46，液相经冷剂增压泵49增压后输送至主冷箱46，气、液两相在主冷箱46内冷却液化和过冷；
S14，将步骤S13冷却液化和过冷后的混合冷剂经J-T阀48节流降压降温并返回至主冷箱46给出冷量，该混合冷剂汽化复热后流出主冷箱46成为常温低压气相混合冷剂；
S15，将步骤S14流出主冷箱46的常温低压气相混合冷剂输送至入口分离器18的入料口从而形成循环。
本发明采用混合冷剂制冷的双气过冷回流的改进型RSV工艺，甲烷与乙烷超精分离，保证了乙烷回收率91%以上，液化气及稳定轻烃（C3 +组分）回收率99.6%以上。
第二实施方式
本实施方式涉及一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，如图1所示，该装置至少包括LNG供给系统、液态乙烯供给系统、丙烷供给系统、异丁烷供给系统、入口分离器18、离心式冷剂压缩机22、段间空冷器26、级间分离器30、末端冷却器、出口分离器37、脱甲烷塔塔底重沸器38、冷剂分离器40、冷剂缓冲罐43及主冷箱46；
所述LNG供给系统、液态乙烯供给系统、丙烷供给系统、异丁烷供给系统并列设置并分别与入口分离器18的入料口连接，所述入口分离器18的出料口通过管路连接离心式冷剂压缩机22的第一段入料口，离心式冷剂压缩机22的第一段出料口通过管路与段间空冷器26的入料口连接，段间空冷器26的出料口通过管路连接级间分离器30入料口，级间分离器30具有第一出料口和第二出料口，级间分离器30的第一出料口通过管路连接离心式冷剂压缩机22的第二段入料口，离心式冷剂压缩机22的第二段出料口依次与末端冷却器、出口分离器37连接，出口分离器37具有第一出料口和第二出料口，出口分离器37的第二出料口以及级间分离器30的第二出料口均与入口分离器18的入料口连接；出口分离器37的第一出料口通过管路连接脱甲烷塔塔底重沸器38入料口，脱甲烷塔塔底重沸器38的出料口连接冷剂分离器40入料口，冷剂分离器40具有第一出料口和第二出料口，冷剂分离器40的第一出料口分为两路，一路直接与主冷箱46入料口连接，另一路通过管路与冷剂缓冲罐43第一入料口连接；冷剂分离器40的第二出料口连接冷剂增压泵49入料口，冷剂增压泵49的出料口分为两路，一路通过管路与主冷箱46入料口连接，另一路通过管路连接冷剂缓冲罐43第二入料口，冷剂缓冲罐43出料口通过管路连接入口分离器18入料口，所述主冷箱46的出料口经J-T阀48与入口分离器18的入料口连接。
本发明根据天然气中的乙烷等轻烃组分的含量、来气压力、温度和乙烷等轻烃组分的回收率灵活调整混合冷剂组成以满足高效、经济回收乙烷等轻烃组分，提高了乙烷组分的价值，又为轻烃裂解制乙烯提供了优质的原料，有利于改善我国目前较为落后的重烃裂解制乙烯技术，填补了我国在天然气中大规模回收乙烷等轻烃组分领域的空白。
第三实施方式
在上述实施方式的基础上，进一步地，所述LNG供给系统包括LNG储罐1、LNG汽化器5、甲烷供应管网9及甲烷定量加注系统13，所述LNG储罐1依次通过LNG汽化器5、甲烷供应管网9、甲烷定量加注系统13与入口分离器18的入料口连接；所述液态乙烯供给系统包括液态乙烯储罐2、乙烯汽化器6、乙烯供应管网10及乙烯定量加注系统14，所述液态乙烯储罐2依次通过乙烯汽化器6、乙烯供应管网10及乙烯定量加注系统14与入口分离器18的入料口连接；所述丙烷供给系统包括丙烷储罐3、丙烷汽化器7、丙烷供应管网11及丙烷定量加注系统15，所述丙烷储罐3依次通过丙烷汽化器7、丙烷供应管网11及丙烷定量加注系统15与入口分离器18的入料口连接；所述异丁烷供给系统包括异丁烷储罐4、异丁烷汽化器8、异丁烷供应管网12及异丁烷定量加注系统16，所述异丁烷储罐4依次通过异丁烷汽化器8、异丁烷供应管网12及异丁烷定量加注系统16与入口分离器18的入料口连接。
进一步地，所述入口分离器18的入料口设置有进口截断阀17，入口分离器18底部设置有凝液汽化器19；所述离心式冷剂压缩机22的第一段出料口与凝液汽化器19之间设置有热气回流阀24；所述入口分离器18的出料口与离心式冷剂压缩机22第一段入料口之间的连接管路上配置有入口流量计20和入口压力检测仪21；所述段间空冷器26的出料口与入口分离器18的入料口之间设置有一级防喘阀27，所述级间分离器30、一级防喘阀27与入口分离器18通过管线相连，一级防喘阀27与入口流量计20组成控制回路。
进一步地，所述级间分离器30的第一出料口与离心式冷剂压缩机22第二段入料口之间的连接管路上配置有级间流量计25；所述出口分离器37第一出料口与脱甲烷塔塔底重沸器38入料口之间的连接管路上配置有出口截断阀35，所述级间分离器30第一出料口与出口分离器37第一出料口之间设置有二级防喘阀34；具体地，所述的出口分离器37、二级防喘阀34与级间分离器30通过管线相连，二级防喘阀34与级间流量计25组成控制回路。
进一步地，所述冷剂分离器40的第一出料口与冷剂缓冲罐43第一入料口之间的连接管路上设置有第一截断阀39；所述冷剂增压泵49出料口与冷剂缓冲罐43第二入料口之间的连接管路上设置有第二截断阀44，所述冷剂缓冲罐43出料口与入口分离器18入料口之间的连接管路上配置有排液阀42；所述冷剂增压泵49出料口与主冷箱46之间的连接管路上配置有液位调节阀47和液位检测仪45，所述液位检测仪45设置于冷剂分离器40与液位调节阀47之间。
具体地，所述的冷剂分离器44、冷剂增压泵49、第二截断阀44与冷剂缓冲罐43通过管线相连；所述的冷剂缓冲罐43、排液阀42与入口分离器18通过管线相连，冷剂缓冲罐43、第一截断阀39与冷剂分离器40气相管线相连。
具体地，所述入口分离器18、入口流量计20、入口压力检测仪21、离心式冷剂压缩机22、段间冷却器26、级间分离器30、离心式冷剂压缩机22、末端冷却器31、出口分离器37、出口截断阀35、脱甲烷塔塔底重沸器38、冷剂分离器40、冷剂增压泵49、液位调节阀47、主冷箱 46、J-T阀48、主冷箱 46、进口截断阀17与入口分离器18通过管线相连，液位调节阀47与液位检测仪45组成控制回路。
所述出口分离器37的第一出料口还连接有冷剂回收汇管29，所述冷剂回收汇管29的入料口经泄放阀36与管路连通；冷剂回收汇管29的出料口通过管路与入口分离器18的入料口连通，所述管路上设置有冷剂回流阀28。换而言之，所述的出口分离器37、泄放阀36与冷剂回收汇管29通过管线相连。
所述末段冷却器31上还设置有进水口和出水口，末段冷却器31的进水口连接有循环水供水管32，末段冷却器31的出水口连接有循环水回水管33。
所述离心式冷剂压缩机22上连接有变频电机23，所述变频电机23与入口压力检测仪21组成控制回路，可根据对供气量和供气压力的需求调节变频电机的转速，不会出现气量偏大需要放空的现象，从而最大限度地减少了功耗。
本发明所述离心式冷剂压缩机22无需设置齿轮增速箱，也无需设置齿轮增速箱所需的润滑辅助设备，有效简化了离心式冷剂压缩机的结构，能够减小整个离心式冷剂压缩机的外形尺寸；也相应减少了轴承和油路，从而减少了故障点，简化了控制系统；同时也避免了齿轮增速结构在传动过程中带来的机械损失和噪音，可省去为降噪而设置的隔音装置，从而降低了成本。
第四实施方式
本实施方式涉及一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法，包括如下步骤：
S1，将LNG储罐1内的LNG通过LNG汽化器5汽化后充入甲烷配置管网9；
S2，将液态乙烯储罐2内的液态乙烯通过乙烯汽化器6汽化后充入乙烯配置管网10；
S3，将丙烷储罐3内的液态丙烷通过丙烷干燥器7脱水后充入丙烷配置管网11；
S4，将异丁烷储罐4内的液态异丁烷通过异丁烷干燥器8脱水后充入异丁烷配置管网12；
S5，将步骤S1甲烷配置管网9内的LNG分配至甲烷定量加注系统13；
S6，将步骤S2乙烯配置管网10的乙烯分配至乙烯定量加注系统14；
S7，将步骤S3丙烷配置管网11的丙烷分配至丙烷定量加注系统15；
S8，将步骤S4异丁烷配置管网12的异丁烷分配至异丁烷定量加注系统16；
S9，将步骤S5、S6、S7、S8加注的甲烷、乙烯、丙烷和异丁烷接入入口分离器18，对混合冷剂进行充分混合和汽化；
S10，将步骤S9的混合冷剂引入离心式冷剂压缩机22的第一段进行增压，并将增压后的中压高温混合冷剂引入段间空冷器26进行冷却并输送至级间分离器30进行气液分离；需要说明的是，进入离心式冷剂压缩机22的第一段的混合冷剂温度12℃，压力为0.18MPa，单台离心式冷剂压缩机的增压规模为233×104m3/d；
S11，将经步骤S10所述的级间分离器30分离后的混合冷剂引入离心式冷剂压缩机22的第二段进行增压，并将增压后的高压高温混合冷剂引入末段冷却器31进行冷却，并输送至出口分离器37进行气液分离；具体地，自离心式冷剂压缩机出口分离器37输出的冷剂温度为40℃，压力为3.2MPa；
S12，将经步骤S11所述的出口分离器37冷却分离后的混合冷剂送至脱甲烷塔塔底重沸器38作为热源并对自身进行预冷，预冷后的冷剂温度为-1.5℃，压力为3.15MPa，气相组成占51%，液相组成占49%；
S13，将步骤S12预冷后的混合冷剂送至冷剂分离器40进行气液分离，其气相直接输送至主冷箱46，液相经冷剂增压泵49增压后输送至主冷箱46，气、液两相在主冷箱46内冷却液化和过冷；
S14，将步骤S13冷却液化和过冷后的混合冷剂经J-T阀48节流降压降温并返回至主冷箱46给出冷量，该混合冷剂汽化复热后流出主冷箱46成为常温低压气相混合冷剂；值得一提的是，经冷却液化和过冷后的混合冷剂温度为-93℃，经J-T阀48节流降压降温后的混合冷剂温度为-109.9℃，压力为0.23MPa；
S15，将步骤S14流出主冷箱46的常温低压气相混合冷剂输送至入口分离器18的入料口从而形成循环。
需要说明的是，混合冷剂由甲烷、乙烯、丙烷和异丁烷组成，其中甲烷体积含量为26.77%，乙烯体积含量为38.94%，丙烷体积含量为19.69%，异丁烷体积含量为14.6%。
综上所述，本发明提供的这种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法及装置，可以回收长庆气田上古气藏天然气含的乙烷等轻烃组分，提高了乙烷等轻烃组分的价值，又为轻烃裂解制乙烯提供了优质的原料，有利于改善我国目前较为落后的重烃裂解制乙烯技术；利用混合冷剂+膨胀机联合制冷及液气过冷+贫气回流的改进型的RSV工艺，保证了乙烷的回收率在91%以上。
以上实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知部件和常用结构或常用手段，此处不再一一详细说明。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将LNG储罐（1）内的LNG通过LNG汽化器（5）汽化后充入甲烷配置管网（9）；
S2，将液态乙烯储罐（2）内的液态乙烯通过乙烯汽化器（6）汽化后充入乙烯配置管网（10）；
S3，将丙烷储罐（3）内的液态丙烷通过丙烷干燥器（7）脱水后充入丙烷配置管网（11）；
S4，将异丁烷储罐（4）内的液态异丁烷通过异丁烷干燥器（8）脱水后充入异丁烷配置管网（12）；
S5，将步骤S1甲烷配置管网（9）内的LNG分配至甲烷定量加注系统（13）；
S6，将步骤S2乙烯配置管网（10）的乙烯分配至乙烯定量加注系统（14）；
S7，将步骤S3丙烷配置管网（11）的丙烷分配至丙烷定量加注系统（15）；
S8，将步骤S4异丁烷配置管网（12）的异丁烷分配至异丁烷定量加注系统（16）；
S9，将步骤S5、S6、S7、S8加注的甲烷、乙烯、丙烷和异丁烷接入入口分离器（18），对混合冷剂进行充分混合和汽化；
S10，将步骤S9的混合冷剂引入离心式冷剂压缩机（22）的第一段进行增压，并将增压后的中压高温混合冷剂引入段间空冷器（26）进行冷却并输送至级间分离器（30）进行气液分离；
S11，将经步骤S10所述的级间分离器（30）分离后的混合冷剂引入离心式冷剂压缩机（22）的第二段进行增压，并将增压后的高压高温混合冷剂引入末段冷却器（31）进行冷却，并输送至出口分离器（37）进行气液分离；
S12，将经步骤S11所述的出口分离器（37）冷却分离后的混合冷剂送至脱甲烷塔塔底重沸器（38）作为热源并对自身进行预冷；
S13，将步骤S12预冷后的混合冷剂送至冷剂分离器（40）进行气液分离，其气相直接输送至主冷箱（46），液相经冷剂增压泵（49）增压后输送至主冷箱（46），气、液两相在主冷箱（46）内冷却液化和过冷；
S14，将步骤S13冷却液化和过冷后的混合冷剂经J-T阀（48）节流降压降温并返回至主冷箱（46）给出冷量，该混合冷剂汽化复热后流出主冷箱（46）成为常温低压气相混合冷剂；
S15，将步骤S14流出主冷箱（46）的常温低压气相混合冷剂输送至入口分离器（18）的入料口从而形成循环。
2.根据权利要求1所述的一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法，其特征在于：所述步骤S13中冷剂分离器（40）分离出的气相还有一部分输送至冷剂缓冲罐（43），液相也有一部分经冷剂增压泵（49）增压后输送至冷剂缓冲罐（43），气、液两相经冷剂缓冲罐（43）再次回流至入口分离器（18）的入料口。
3.根据权利要求1所述的一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的方法，其特征在于：所述步骤S10中进入离心式冷剂压缩机（22）的第一段入料口的混合冷剂温度12℃，压力为0.18MPa；
自步骤S11所述的出口分离器（37）输出的冷剂温度为40℃，压力为3.2MPa；
所述步骤S12中预冷后的混合冷剂温度为-1.5℃，压力为3.15MPa，气相组成占51%，液相组成占49%；
所述步骤S14中冷却液化和过冷后的混合冷剂温度为-93℃，经J-T阀（48）节流降压降温后的混合冷剂温度为-109.9℃，压力为0.23MPa。
4.一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，其特征在于：该装置至少包括LNG供给系统、液态乙烯供给系统、丙烷供给系统、异丁烷供给系统、入口分离器（18）、离心式冷剂压缩机（22）、段间空冷器（26）、级间分离器（30）、末端冷却器（31）、出口分离器（37）、脱甲烷塔塔底重沸器（38）、冷剂分离器（40）、冷剂缓冲罐（43）及主冷箱（46）；
所述LNG供给系统、液态乙烯供给系统、丙烷供给系统、异丁烷供给系统并列设置并分别与入口分离器（18）的入料口连接，所述入口分离器（18）的出料口通过管路连接离心式冷剂压缩机（22）的第一段入料口，离心式冷剂压缩机（22）的第一段出料口通过管路与段间空冷器（26）的入料口连接，段间空冷器（26）的出料口通过管路连接级间分离器（30）入料口，级间分离器（30）具有第一出料口和第二出料口，级间分离器（30）的第一出料口通过管路连接离心式冷剂压缩机（22）的第二段入料口，离心式冷剂压缩机（22）的第二段出料口依次与末端冷却器（31）、出口分离器（37）连接，出口分离器（37）具有第一出料口和第二出料口，出口分离器（37）的第二出料口以及级间分离器（30）的第二出料口均与入口分离器（18）的入料口连接；出口分离器（37）的第一出料口通过管路连接脱甲烷塔塔底重沸器（38）入料口，脱甲烷塔塔底重沸器（38）的出料口连接冷剂分离器（40）入料口，冷剂分离器（40）具有第一出料口和第二出料口，冷剂分离器（40）的第一出料口分为两路，一路直接与主冷箱（46）入料口连接，另一路通过管路与冷剂缓冲罐（43）第一入料口连接；冷剂分离器（40）的第二出料口连接冷剂增压泵（49）入料口，冷剂增压泵（49）的出料口分为两路，一路通过管路与主冷箱（46）入料口连接，另一路通过管路连接冷剂缓冲罐（43）第二入料口，冷剂缓冲罐（43）出料口通过管路连接入口分离器（18）入料口，所述主冷箱（46）的出料口经J-T阀（48）与入口分离器（18）的入料口连接。
5.根据权利要求4所述的一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，其特征在于：所述LNG供给系统包括LNG储罐（1）、LNG汽化器（5）、甲烷供应管网（9）及甲烷定量加注系统（13），所述LNG储罐（1）依次通过LNG汽化器（5）、甲烷供应管网（9）、甲烷定量加注系统（13）与入口分离器（18）的入料口连接；
所述液态乙烯供给系统包括液态乙烯储罐（2）、乙烯汽化器（6）、乙烯供应管网（10）及乙烯定量加注系统（14），所述液态乙烯储罐（2）依次通过乙烯汽化器（6）、乙烯供应管网（10）及乙烯定量加注系统（14）与入口分离器（18）的入料口连接；
所述丙烷供给系统包括丙烷储罐（3）、丙烷汽化器（7）、丙烷供应管网（11）及丙烷定量加注系统（15），所述丙烷储罐（3）依次通过丙烷汽化器（7）、丙烷供应管网（11）及丙烷定量加注系统（15）与入口分离器（18）的入料口连接；
所述异丁烷供给系统包括异丁烷储罐（4）、异丁烷汽化器（8）、异丁烷供应管网（12）及异丁烷定量加注系统（16），所述异丁烷储罐（4）依次通过异丁烷汽化器（8）、异丁烷供应管网（12）及异丁烷定量加注系统（16））与入口分离器（18）的入料口连接。
6.根据权利要求4所述的一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，其特征在于：所述入口分离器（18）的入料口设置有进口截断阀（17），入口分离器（18）底部设置有凝液汽化器（19）；所述离心式冷剂压缩机（22）的第一段出料口与凝液汽化器（19）之间设置有热气回流阀（24）。
7.根据权利要求4所述的一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，其特征在于：
所述入口分离器（18）的出料口与离心式冷剂压缩机（22）第一段入料口之间的连接管路上配置有入口流量计（20）和入口压力检测仪（21）；所述段间空冷器（26）的出料口与入口分离器（18）的入料口之间设置有一级防喘阀（27），所述一级防喘阀（27）与入口流量计（20）组成控制回路；
所述级间分离器（30）的第一出料口与离心式冷剂压缩机（22）第二段入料口之间的连接管路上配置有级间流量计（25）；所述出口分离器（37）第一出料口与脱甲烷塔塔底重沸器（38）入料口之间的连接管路上配置有出口截断阀（35），所述级间分离器（30）第一出料口与出口分离器（37）第一出料口之间设置有二级防喘阀（34），且所述二级防喘阀（34）与级间流量计（25）组成控制回路；
所述冷剂分离器（40）的第一出料口与冷剂缓冲罐（43）第一入料口之间的连接管路上设置有第一截断阀（39）；
所述冷剂增压泵（49）出料口与主冷箱（46）之间的连接管路上配置有液位调节阀（47）和液位检测仪（45），所述液位检测仪（45）设置于冷剂分离器（40）与液位调节阀（47）之间；
所述冷剂增压泵（49）出料口与冷剂缓冲罐（43）第二入料口之间的连接管路上设置有第二截断阀（44），所述冷剂缓冲罐（43）出料口与入口分离器（18）入料口之间的连接管路上配置有排液阀（42）。
8.根据权利要求7所述的一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，其特征在于：所述离心式冷剂压缩机（22）上连接有变频电机（23），所述变频电机（23）与入口压力检测仪（21）组成控制回路。
9.根据权利要求4所述的一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，其特征在于：所述出口分离器（37）的第一出料口还连接有冷剂回收汇管（29），所述冷剂回收汇管（29）的入料口经泄放阀（36）与管路连通；冷剂回收汇管（29）的出料口通过管路与入口分离器（18）的入料口连通，所述管路上设置有冷剂回流阀（28）。
10.根据权利要求4所述的一种天然气乙烷回收工程运用混合冷剂制冷的装置，其特征在于：所述末段冷却器（31）上还设置有进水口和出水口，末段冷却器（31）的进水口连接有循环水供水管（32），末段冷却器（31）的出水口连接有循环水回水管（33）。
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